Параметры техпроцесса получения ВЧШГ (пример)

В продолжение статьи «Технологические параметры получения ВЧШГ сендвич-процессом» Виноградов О.Н.на конкретном примере демонстрирует методику выбора оптимальных параметров технологического процесса. В статье приведены ссылки на формулы, которые подробно расписаны в предыдущей статье.

Исходные данные

1. Масса изготавливаемых отливок (с учетом прибылей) — 100 кг.
2. Толщина стенки отливки — 20 мм.
3. Заливочный вес формы — 330 кг (три отливки + литниково-питающая система).
4. Количество форм под заливку — 3 шт.
5. Плавильный агрегат — индукционная плавильная печь мод. ИСТ-1,0 (емкость печи — 1,0 т).
6. Ковш-реактор — конический крановый ковш, емкостью 1000 кг.
7. Требуемая марка ЧШГ — ВЧ50.
8. Время транспортировки ковша-реактора с участка модифицирования к месту заливки составляет 2 мин.
9. В качестве сфероидизирующего модификатора используется — комплексный модификатор марки ФСМг9.
10. В качестве графитизирующего модификатора используется — ферросилиций с барием марки ФС65Ба17.
11. В наличии имеются следующие шихтовые материалы: чугун передельный ПЛ1, возврат собственного производства ВЧ50, ферросилиций ФС45, ферромарганец ФМн75.

Выбор оптимальных параметров технологического процесса

Время заливки отливки (формы) согласно номограммы (см. рис. 1) должно составлять  — 30 с = 0,5 мин.

Чистое время на заливку трех форм составит 3*0,5=1,5 мин. Общее время на заливку форм с учетом технологических потерь на транспортировку составит 3 мин. Температуру заливки форм выбираем по номограмме, приведенной на рис. 2. Для отливки с толщиной стенки 20 мм она должна составлять — 1370 ºС.

 

Температура чугуна в ковше перед заливкой Тк должна составлять (см. табл. 1):

Тк = 1370 + Δt₃ = 1370 + 8 * 3 = 1394 (ºС)

Таблица 1.

Операция	Снижение температуры, °С
Выпуск чугуна из печи (Δt1)	10-30
Перелив чугуна из ковша в ковш (Δt2)	15-40
Выдержка чугуна в течении 1 мин. в коническом ковше емкостью, т (Δt3)
0,05	15-40
0,1	20-30
0,4	10-20
0,5-1,0	8-14
1-2	5-10
2-4	3-5
4-10	2-3
10-20	0,8-1,5

Температуру модифицирования определяем по формуле (10):

Тм = Тк + Δt₃ * õ = 1394 + 8 * 2 = 1410  (°С)    

Температуру выпуска «исходного чугуна» из печи определяем по формуле (11):

Тв = Тм + (Δt₁) = 1410 + 40 = 1450     (°С) 

Количество магния, необходимое для получения ЧШГ с остаточным содержанием магния в чугуне 0, 04%, рассчитывается по формуле (1):

Расход сфероидизирующего модификатора для ввода в чугун 0, 186% Mg рассчитывается по формуле (2):

Навеска (порция) сфероидизирующего модификатора, необходимая для внепечной обработки в ковше-реакторе 1000 кг исходного чугуна, составит (3):

Навеска (порция) графитизирующего модификатора, необходимая для внепечной обработки в ковше-реакторе 1000 кг исходного чугуна, составит (4):

Массу навески пригрузочного материала (Q_п) рассчитывают по формуле (5):

Требуемый химический состав исходного чугуна

Количество кремния, вносимое сфероидизирующим модификатором (Si_c), рассчитывается по формуле (6):

 

 Количество кремния, вносимое графитизирующим модификатором (Si_г), рассчитывается по формуле (7):

Требуемое содержание кремния в «исходном чугуне» (Si_и), определяют по формуле (8):

Si_и = Si_чшг — Si_{с —} Si_г = (2,3 ÷ 2,8) — 1,14 — 0,1 = (1,06 ÷ 1,56)      (%)

 Требуемое содержание углерода в «исходном чугуне» (С_и), определяют по формуле (9):

С_и = С_чшг + 0,2    = (3,2 ÷ 3,7) +0,2 = (3,4  ÷ 3,9)     (%)

Содержание марганца в исходном чугуне практически не меняется в процессе модифицирования поэтому принимается равным требуемому содержанию в ЧШГ — 0,3 ÷ 0,5%.

Содержание примесей не должно превышать: серы — 0,04%; фосфора — 0,08%; хрома — 0,1%.

Расчет шихты для выплавки «исходного чугуна» приведен в табл. 2.

Таблица 2. Расчёт шихты

Наименование материала	Марка	Массовая доля элементов в шихте, %			Массовая доля материала в шихте, %	Массовая доля элементов в чугуне, %			Масса завалки, кг
		C	Si	Mn		C	Si	Mn
1. Чугун передельный	ПЛ 1	4,2	1,1	0,46	70,0	2,94	0,77	0,32	700,00
2. Возврат	ВЧ 50	3,7	2,6	0,4	30,0	1,11	0,78	0,12	300,00
Итого:					100,0	4,05	1,55	0,44	1000,00
						Расчетный химический состав «исходного чугуна»
Всего:						3,85	1,55	0,40

Контролируемые технологические параметры сведены в табл. 3.

Таблица 3. Контролируемые технологические параметры

Наименование параметра	Значение
1. Время заливки одной формы, мин.	0,5
2. Чистое время заливки всех (трех) форм, мин.	1,5
3. Полное время заливки всех форм, с учетом технологических операций, мин.	3,0
4. Время транспортировки ковша реактора от участка модифицирования до места заливки, мин.	2,0
5. Температура чугуна в ковше перед заливкой, ‘С	1394
6. Температура выпуска «исходного чугуна» из печи, ‘С	1450
7. Масса чугуна подвергаемого модифицированию в ковше-реакторе, кг	1000
8. Масса навески сфероидизирующего модификатора, кг	20,7
9. Масса навески графитизирующего модификатора, кг	1,5
10. Масса навески пригрузочного материала, кг	15
11. Требуемый химический состав исходного чугуна, %:
— C	3,4-3,9
— Si	1,06-1,56
— Mn	0,3-0,5
— Mg	0,03-0,04
— S, не более	0,04
— P, не более	0,08
— Cr, не более	0,1
12. Металлоемкость печи, кг	1000
13. Состав шихты для выплавки исходного чугуна, кг:
— чугун передельный ПЛ1	700,0
— возврат ВЧ50	300,0

Литература

1. Энциклопедия неорганических материалов. В 2-х томах, том 1. Киев, «Высшая школа», 1977 г.
2. Могилёв В.К., Лев О.И. Справочник литейщика. М.: Машиностроение, 1988. – 272 с.
3. Справочник по чугунному литью./Под редакцией д.т.н. Н.Г. Гиршовича. – 3-е изд. перераб. и дополн. Л.: Машиностроение, 1978 – 758 с.
4. Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом/Захарченко Э.В., Левченко Ю.Н., Горенко В.Г., Вареник П.А. – Киев: Наукова думка, 1986 – 248 с.
5. Штефан Карсай Технология получения отливок из высокопрочного чугуна, 1981 г.