3 Расчёт шихты «ручным» комбинированным методом

3.1 Расчет мд условного чугуна (уч) и стального лома (сл)

Под УЧ понимаем набор чушковых чугунов, и, возможно, ферросплавов, МД которых определим позднее. Обозначим:

• х₁ – МД УЧ с условным содержанием углерода 4%;

• х₂ – МД СЛ с содержанием углерода 0,2% (таблица 1).

Применим:

• МД ВСП равной 25,5% с содержанием углерода 3,3%;

• МД чугунного лома равной 25% [1, С.31-32] с содержанием углерода 3,35% (таблица 1).

Составим балансовые уравнения по углероду и шихте вида:

• С: 4∙х₁+0,2∙х₂+3,35∙25+3,3∙25,5=3,0∙100;

• Ш: х₁+х₂+25+25,5=100;

Решаем систему из двух уравнений и получаем:

х₁=32,16%; х₂=17,34%.

Имеем шихту следующего состава, %:

• УЧ 32,16%

• СЛ 17,34%

• ЧЛ 25%

• ВСП 25,5%

∑ =100,0

Условного чугуна получили менее 35%, теперь следует его «расшихтовать».

3.2 Расчёт мд Si и Mn в уч

Составим балансовые уравнения по Si и Mn по рассчитанным компонентам, обозначив:

• x₁ – МД кремния в УЧ, %;

• x₂ – МД марганца в УЧ, %;

• Si: x₁ 32,16+0,4 17,34+1,8 25+1,8 25,5=1,495 100;

• Mn: x₂ 32,16+0,6 17,34+0,7 25+0,85 25,5=1,545 100.

Решая эти уравнения раздельно, получаем:

x₁=1,61%;

x₂=3,26%.

3.3 Выбор составляющих компонентов уч, используя графический метод.

Берём прямоугольную систему координат Mn – Si, устанавливаем масштаб по осям [1, С.61 приложение Г]. Фиксируем точку условного чугуна УЧ (1,61; 3,26). Выбираем три компонента УЧ с таким расчетом, чтобы точка УЧ находилась внутри треугольника, построенного по точкам, соответствующим выбранным компонентам, при этом учитываем высокое содержание марганца в УЧ, следовательно, без ферромарганца не обойтись, и помним, что в УЧ мы приняли содержание углерода 4%.

Используя уже подготовленные данные (таблица 1), составим УЧ из трех компонентов:

– чугуна Л1ШБ1 (3,6%С; 3,4%Si; 0,7% Mn);

– чугуна ПЛ21VБ1 (4,2%С; 0,7%Si; 1,2% Mn);

– ферромарганца ФМн75 (7,0%С; 1,0%Si; 78,0% Mn)

Действительно, точка УЧ находится внутри треугольника, построенного по точкам, соответствующим выбранным компонентам: Л1(0,7; 3,4); ПЛ2(1,2; 0,7); ФМн75(78; 1).

3.4 Расчёт мд в шихте выбранных компонентов уч

Обозначим:

– x₁ – МД чугуна Л1, %;

– x₂ – МД чугуна ПЛ2, %;

– x₃ – МД ферромарганца ФМн75, %.

Составляем балансовые уравнения по Si, Mn и УЧ:

– Si: 3,4x₁+0,7x₂+x₃=1,61*32,16;

– Mn: 0,7x₁+1,2x₂+78,0x₃=3,26*32,16;

– УЧ: x₁+x₂+x₃=32,16.

Для решения этой системы уравнений используем правило Крамера, по которому:

где и – определители соответствующих квадратных матриц.

Вычисляем определители:

Определим неизвестные:

Т.е получили: Л1 – 11,73%; ПЛ2 – 19,75%; ФМн75 – 0,68%.

3.5 Контрольный расчет мд рхэ, вносимых компонентами шихты

Получили следующий расчетный компонентный состав ших­ты, %:

– чугун Л1ШВ3 – 11,73

– чугун ПЛ21УБ2 – 19,75

– ЧЛ и отходы №1 – 25

– СЛ и отходы №1 – 17,34

– ВСП – 25,5

– ФМн75 – 0,68

Σ=100,0

По каждому РХЭ вычислим суммарную МД, вносимую расчетными компонентами, используя балансовые равенства, и сделаем про­верку на выполнение условия – на точность расчета по ХС шихты:

– С:

3,6 0,1173+4,2 0,1975+3,35 0,25+0,2 0,1734+3,3 0,255+7,0 0,0068=3,01;

т.е. получаем: 2,8 < 3,01 < 3,2;

– Si:

3,4 0,1173+0,7 0,1975+1,8 0,25+0,4 0,1734+1,8 0,255+1,0 0,0068=1,52;

т.е. получаем: 1,16 < 1,52 < 1,83;

- Мn:

0,7 0,1173+1,2 0,1975+0,7 0,25+0,6 0,1734+0,85 0,255+78,0 0,0068=1,34;

т.е. получаем: 1,27 < 1,34< 1,82;

- Р:

0,12 0,1173+0,12 0,1975+0,3 0,25+0,05 0,1734+0,2 0,255+0,45 0,0068=0,176;

т.е. получаем: 0,176< 0,2;

- S:

0,02 0,1173+0,01 0,1975+0,15 0,25+0,05 0,1734+0,15 0,255+0,03 0,0068=0,092;

т.е. получаем: 0,092 < 0,111.

Все условия выполняются.