При составлении шихты следует принимать во внимание стоимость шихты, из возможных вариантов выбрать наиболее экономичный и обеспечивающий постоянный химический состав металла.
Содержание углерода в чугуне, полученном из вагранки, зависит от содержания стального лома в шихте. Чем больше стали в шихте, тем содержание углерода меньше. В горне вагранки под фурмами (при вагранке без копильника) происходит некоторое насыщение чугуна углеродом, притом тем значительнее, чем выше горн, так как при этом увеличивается время пребывания чугуна в соприкосновении с коксом.
Поэтому чугун, полученный из вагранки без копильника, следовательно, из вагранки с более высоким горном, содержит больше углерода, чем в вагранке с копильником, и для получения чугуна с одинаковым углеродом при плавке без копильника требуется больше стального лома в шихте.
Для определения точного количества каждой составляющей шихты необходимо провести расчет, предварительно выбрав химический состав чугуна для отливок и состав шихты.
На практике расчет шихты при производстве обычного серого чугуна ведется на содержание кремния и марганца, а при производстве высококачественных отливок и на содержание фосфора и некоторых легирующих элементов (хрома и никеля) путем подбора составляющих шихты. Расчет на содержание углерода в чугуне обычно не производится, и содержание стального лома первоначально назначается в соответствии с содержанием углерода для данной марки чугуна (ГОСТ 1412-85), а затем уточняется по результатам экспресс-анализа.
Ниже приведены примеры расчета шихты.
Пример 1
Расчет шихты для чугуна марки СЧ25 (наиболее высокая по механическим свойствам, которая может быть получена без модифицирования и непосредственно из вагранки).
Условия задачи:
- вагранка с копильником;
- содержание основных элементов в среднем (%): углерода – 3,2; кремния – 1,6; марганца – 0,8;
- количество собственных возвратов (по балансу) 30 %.
Чтобы получить необходимое содержание углерода, принимаем содержание стали в шихте 15 %; содержание чушкового чугуна 35 %. Остальные 20 % составляет лом чугунный внешней поставки. В качестве чушкового чугуна принимаем литейный чугун марки Л5 группы II и передельный марки М2.
В табл. 3.6 приведен расчет шихты. Как видно из таблицы, вместе с шихтой вводится всего лишь около 1,3% кремния, при заданном 1,6 % в литье. Недостающее количество кремния (почти 30 % общего количества) должно быть восполнено присадкой ферросилиция марки ФС18 или ФС25.
Пример 2
Расчет шихты чугуна марки СЧ18 для литья мелкого и среднего развеса.
Условия задачи:
- вагранка без копильника;
- отбор производится мелкими ковшами (емкостью меньшей, чем одна колоша);
- содержание основных элементов в среднем (%): углерода — 3,4; кремния – 2,0; марганца – 0,7.
Ввиду отсутствия копильника и отбора мелкими ковшами содержание кремния в основных составляющих шихты (с учетом угара) должно быть возможно ближе к заданному составу металла в отливках. Этому условию удовлетворяет состав шихты с применением чугуна марки ЛКЗ в количестве 40 % с содержанием кремния 2,6 и марганца 0,7 %. Содержащие стального лома в шихте берется наибольшим – до 10 % (табл. 3.7). Недостающее количество кремния в шихте составляет 0,20 % и может быть восполнено небольшой присадкой ферросилиция ФС25.
Применение чушкового чугуна с более высоким кремнием, например Л1, Л2, позволило бы вовсе обойтись без ферросплавов, но высококремнистый чугун не может быть рекомендован ввиду включений более крупного графита («спели»).