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

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.

.        Включить воду на охлаждение индуктора.

.        Включить вентиляцию.

.        Загрузить шихту.

.        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 ºС. Возврат и стальной лом предварительно очистить от формовочной смеси.

Расчет шихтовых материалов.

Принимаем угар элементов в печи:

ΔС = 17,5%

ΔSi = 7,5%

ΔMn = 12,5%

ΔP = 0

ΔS = 0

ΔCr = 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:

 = 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 =( Dt /Dt_i ) P_i ,

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

Dt = 40 ⁰С, Dt_i = 10ºС, P_i = 25кг.

М = (40/10)*25 = 100кг -

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…1470ºС. 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 + Dt_вып+ Dt_пер+ Dt_тр + Dt_зал ,

где t_п - температура металла в печи, ⁰С; t_зал- температура заливки форм, ⁰С; Dt_вып - потери температуры при выпуске из печи, ⁰С; Dt_пер - потери температуры при переливе из раздаточного в заливочный; Dt_тр - потери температуры при транспортировке к месту заливки; Dt_зал - потери температуры во время заливки форм.

t_зал = 1460ºС, Dt_вып = 30ºС, Dt_пер = 30ºС, Dt_тр = 25ºС, Dt_зал = 20ºС.

t_п = 1460 + 30 + 30 + 25 + 20 = 1565ºС

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.