Оптимальная технология плавки, рафинирования, модифицирования и разливки чугуна марки ВЧ70 в индукционной тигельной печи 1 тонны

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию ГОУВПО «Комсомольский-на-Амуре Государственный технический университет»

ИКПМТО Кафедра МиТЛП Практическое задание По дисциплине: «Плавка литейных сплавов»

" Оптимальная технология плавки, рафинирования, модифицирования и разливки чугуна марки ВЧ70 в индукционной тигельной печи 1 тонны"

Студент гр.8ЛП-1 Шурыгин Р.С.

Преподаватель Соболев Б.М.

Исходные данные.

Химический состав ВЧ 70

Выбор плавильного агрегата.

Плавку производим в индукционной тигельной печи с кислой футеровкой.

Подготовка печи к работе:

1. Убедиться в исправности всех механизмов, системы печи. Включить печь.

2. Осмотреть футеровку и при необходимости произвести текущий ремонт.

3. Включить воду на охлаждение индуктора.

4. Включить вентиляцию.

5. Загрузить шихту.

6. Подать на печь напряжение и начать процесс плавки.

Подготовка и загрузка шихты.

Шихту в тигель следует загружать осторожно без ударов и возможно плотнее. Большие куски шихты загружаются ближе к индуктору. Не допускается вводить в печь листовую шихту толщиной менее 5 мм. Зона наивысшей температуры во время плавки находится в нижней части тигля, поэтому ферросплавы лучше загружать на дно тигля. Загрузка шихты производится большой бадьей.

Кусковые шихтовые материалы необходимо подогревать до 50 — 60 єС. Возврат и стальной лом предварительно очистить от формовочной смеси.

Расчет шихтовых материалов.

Принимаем угар элементов в печи:

ДС = 17,5%

ДSi = 7,5%

ДMn = 12,5%

ДP = 0

ДS = 0

ДCr = 1% - но хрома в чугуне менее одного процента, поэтому угар хрома можно не учитывать.

Т.о. количество элементов в шихте должно быть (с учетом угара):

С_Ш = 3,4+ 0,595= 3,995%

Si_Ш = 2,5 + 0,19 = 2,69%

Mn_Ш = 0,55 + 0,07 = 0,62%

Р_Ш = 0,1%

S_Ш = 0,02%

Cr_Ш = 0,15%

Подбираем состав шихты:

Количество хрома внесенное возвратом:

Сr = 0,06*30 /100 = 0,018 кг Необходимое количество хрома:

Сr = 0,06 — 0,018 = 0,042 кг Неоходимое количество феррохрома:

FeCr = 0,042*100/65 = 0,065 кг Необходимо найти количество компонентов Х1, Х2, Х3. Количество возврата принимаем Х3 = 30%. Составляем балансовые уравнения по шихте, по углероду и по кремнию.

Проверим количество вносимого шихтой марганца:

Mn = 0,01*(21,12*0,4 + 38,644*0,75 + 10,171*0,6 + 30*0,45) = 0,57%

Необходимое количество марганца Mn = 0,506%, т. е. марганца вносится чуть больше положенного, поэтому ферромарганец в шихту вводить не будем.

Тогда результаты проведенных расчетов сведем в таблицу.

Модифицирование высокопрочного чугуна.

Для получения высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита используют сфероидизирующее и графитизирующее модифицирование. Сфероидизирующее модифицирование проводят с целью получения в структуре чугуна графита шаровидной формы. Для сфероидизирующего модифицирования исходного чугуна применяют магний первичный, сплавы магниевые, комплексные модификаторы ЖКМК1… ЖКМК6, лигатуры с РЗМ, лигатуры (магний — никель, магний — никель — РЗМ, магний — медь, железо — кремний — магний марок ЖКМг1, ЖКМг2, медь — никель — магний — церий, магний — кремний — железо — РЗМ) и другие лигатуры, выплавляемые в электропечах.

Минимальное количество остаточного магния, необходимое для получения в структуре чугуна графита шаровидной формы, в отливках разного сечения должно быть не менее 0,03…0,06%.

При использовании для модифицирования комплексных сфероидизирующих модификаторов суммарное содержание кальция, РЗМ и магния должно быть эквивалентно указанному выше содержанию магния. Перед вводом сфероидизирующего модификатора в чугун, выплавленный в электропечах (индукционных и электродуговых), для создания колоний углерода в чугуне необходимо присаживать 0,3…0,5% графитового порошка.

В качестве модификаторов выберем:

Плавка Плавление шихты ведется при максимальном использовании мощности трансформатора. Первые 5−10 мин работают на «звезде», а затем производится переключение на «треугольник» и максимальную нагрузку. При появление жидкого чугуна приступают к наводке шлака — вводится известь или известняк для повышения основности шлака. Расход известняка в процессе плавки составляет 3% от шихты. Все присадочные материалы в жидкий металл даются предварительно просушенными и прокаленными в кусках до 100 мм. За 10−15 мин до полного расплавления, во избежание перегрева и оплавления стен и свода печи, необходимо сокращать подводимую мощность за счет переключения трансформатора с соединения «треугольник» на «звезду» .

Ёмкость ковша.

Емкость ковша рассчитываем по формуле: M =(t /t_i) P_i ,

где M — металлоемкость заливочного ковша, кг; t — допустимый интервал заливки, ⁰С; t_i — падение температуры металла в ковше за время заливки одной формы, ⁰С; P_i — металлоемкость одной формы, кг.

t = 40 ⁰С, t_i = 10єС, P_i = 25 кг.

М = (40/10)*25 = 100 кг ;

плавильный тигельный футеровка чугун расчетная металлоемкость разливочного ковша.

Температура заливки металла.

Температура заливки форм зависит от толщины стенки отливки и от заливаемого сплава. Толщина стенки отливки — 5…10 мм, температура заливки — 1410…1470єС. Для обеспечения указанной температуры заливки температура металла в печи должна быть больше на сумму потерь температуры металла в ковше при выпуске, транспортировке ковша, во время заливки:

t_п = t_зал + t_вып+ t_пер+ t_тр + t_зал ,

где t_п — температура металла в печи, ⁰С; t_зал— температура заливки форм, ⁰С; t_вып — потери температуры при выпуске из печи, ⁰С; t_пер — потери температуры при переливе из раздаточного в заливочный; t_тр — потери температуры при транспортировке к месту заливки; t_зал — потери температуры во время заливки форм.

t_зал = 1460єС, t_вып = 30єС, t_пер = 30єС, t_тр = 25єС, t_зал = 20єС.

t_п = 1460 + 30 + 30 + 25 + 20 = 1565єС Выпуск металла.

Нагретый до 750…800 ⁰С разливочный ковш подают к печи, заливают металл в ковш. Уровень металла в ковше не должен превышать 7/8 его высоты. Использовать два ковша 500…800кг. Слив металла производить равномерно, наблюдая за нормальной скоростью струи сливаемого металла. Вернуть печь в первоначальное положение, снять шлак с поверхности металла в ковше. Слив металла в ковш повторять до полного опорожнения печи. Слить остатки шлака из печи в приямок или шлаковню, тщательно очистить печь от шлака. Провести горячий ремонт и приступить к следующей плавке.