Расчёт шихты в вагранке

Особое внимание при создании шихты стоит уделять предположительной конечной стоимости шихты и работ по ее составлению. Специалисты советуют отдавать предпочтение максимально экономичному варианту шихты, который бы обеспечивал точный химический состав металла.

Как известно, процент содержания углерода в чугуне, образовавшемся посредством вагранки, напрямую зависит от количества стального лома, содержащегося в шихте. Из этого следует, что чем выше уровень содержания стального лома в шихте, тем меньше будет содержание углерода. В вагранке под фурмами (при использовании печи без копильника) постепенно происходит насыщение чугуна углеродом. Данный процесс проходит сильнее при высоком расположении горна вагранки.

Таким образом, чугун, образованный в вагранке с высоким расположением горна содержит большее количество углерода по сравнению с чугуном, полученным в вагранке без копильника. Чтобы добиться одинакового содержания углерода в чугуне при плавке необходимо использовать намного большее количество стального лома в шихте. Для установления содержания каждых элементов шихты проводят расчет с показателями химического состава чугуна для отливок и полного состава шихты.

В практических целях расчет серого чугуна затрагивает содержание марганца и кремния. А при изготовлении качественных отливок проводится расчет на содержание фосфора и легирующих элементов, таких как хром и никель с помощью подбора всех компонентов шихты. Не рассчитывается содержание углерода в чугуне, количество же стального лома устанавливается в соответствии с количеством углерода для определенной марки чугуна, после чего показатели проверяются посредством экспресс-анализа.

Приведем пример расчета шихты:

Расчет производится для чугуна серии СЧ25 (высокие механические свойства, полученные без модифицирования – из вагранки). Для выполнения операции необходимо: наличие вагранки с копильником, число собственных возвратов равное 30% (в соответствии с балансом) и количество следующих элементов: углерод 3,2%, марганец 0,8% и кремний 1,6%.
Для получения необходимого количества углерода устанавливаем среднее содержание стального лома в шихте равное 15 % и количество чушкового чугуна равное 35 %. Оставшиеся 20% - это чугунный лом внешней поставки. В этой задаче за чушковый чугун принимается литейный чугун серии Л5 группы II марки М2.

Таблица 1 – Расчет шихты для плавки чугуна марки СЧ25

Наименование шихтовых материалов и расчет присадок	Количество материалов в шихте, %	Содержание, % масс.
		Кремния		Марганца
		В материале	В шихте	В материале	В шихте
Литейный чушковый Л5, группа II	20	1,8	0,36	0,7	0,14
Передельный чушковый чугун М2, группа II	15	0,7	0,11	1,7	0,11
Собственный возврат	30	2,0	0,60	1,0	0,30
Чугунный лом внешней поставки	20	2,0	0,40	0,8	0,16
Стальной лом	15	0,3	0,05	0,6	0,09
Всего в шихте	100	-	1,52	-	0,82
Угар кремния (15 %)	-	-	0,22	-	-
Угар марганца (20 %)	-	-	-	-	0,16
Содержание в шихте за вычетом угара	-	-	1,30	-	0,64
Заданное содержание в отливках	-	-	1,60	-	1,00
Необходимо ввести в виде ферросплава	-	-	0,30	-	0,36
Присадка ферросплавов с учетом угара: Ферросилиция ФС25 (угар 25 %) Ферромарганца Мн6 (угар 30 %)	1,52 0,66	25 -	0,38 -	- 70	- 0,46
Всего содержится в шихте:			1,90	-	1,26

Таблица 1 содержит подробную информацию о расчете шихты. Из таблицы видно, что одновременно с шихтой вводится 1.3 % кремния при литье в 1,6 %. Оставшаяся часть кремния (приблизительно 30 % от всего количества) будет восполнена путем присадки ферросилиция марки ФС25 либо ФС18.

Приведем пример расчета шихты для плавки чугуна серии СЧ18 при мелком и среднем развесе литья:
Для выполнения операции необходимо: наличие вагранки без копильника, количество следующих элементов: углерода 3,4 %, кремния 2 % и марганца 0,7 % и несколько небольших ковшей емкостью меньше одной колоши.

Из-за отсутствия копильника и отбора небольшими ковшами количество кремния в основных компонентах шихты должно быть приближенно к указанному содержанию металла в отливках. Данное условие верно для состава шихты с использованием чугуна серии ЛКЗ (его количество равняется 40 %) и при содержании кремния 2,6 % и марганца 0,7 %. Количество стального лома берется максимальным (порядка 10 %). Недостающая часть кремния в шихте восполняется присадкой ферросилиция ФС25.

Таблица 2 – Расчет шихты для плавки чугуна марки СЧ18

Наименование шихтовых материалов и расчет присадок	Количество материалов в шихте, %	Содержание, % масс.
		Кремния		Марганца
		В материале	В шихте	В материале	В шихте
Чушковый чугун ЛЗ, группа II	40	2,6	1,04	0,7	0,28
Собственный возврат	30	2,0	0,60	0,7	0,21
Чугунный лом внешней поставки	23	2,0	0,46	0,8	0,18
Стальной лом	7	0,3	0,02	0,6	0,04
Всего в шихте	100	-	2,12	-	0,71
Угар кремния (15 %)	-	-	0,32	-	-
Угар марганца (20 %)	-	-	-	-	0,14
Содержание в шихте за вычетом угара	-	-	1,80	-	0,57
Заданное содержание в отливках	-	-	2,00	-	0,70
Необходимо ввести в виде ферросплава	-	-	0,20	-	0,13
Присадка ферросплавов с учетом угара: Ферросилиция ФС25 (угар 25 %) Ферромарганца Мн6 (угар 30 %)	1,0 0,25	25 -	0,25 -	- 70	- 0,17
Всего содержится в шихте:			2,37	-	0,88

Может применяться чушковый чугун с высоким содержанием кремния (Л1 или Л2), что позволило бы обойтись без ферросплавов, однако чугун с большим содержанием кремния не рекомендуется к использованию из-за включения спели в составе (графит).