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合金加入量的计算

2010-04-08 10:50:59 阅读7 评论0 字号：大中小

合金加入量的计算
钢水量校核及碳钢、低合金钢的合金加入量计算
A 钢水量校核
实际生产中，由于计量不准，炉料质量波动大或操作的因素（如吹氧铁损、大沸腾跑钢、加铁矿等），会出现钢液的实际重量与计划重量不符，给化学成分的控制及钢的浇铸造成困难。因此，校核钢液的实际重量是正确计算合金加入量的基础。
首先找一个在合金钢中收得率比较稳定的元素，根据其分析增量和计算增量来校对钢液量。计算公式为：
PΔM＝PoΔMo 或 P＝Po （9－3）
式中：P为钢液的实际重量，Kg； Po为原计划的钢液质量，Kg；ΔM为取样分析校核的元素增量，％；ΔMo为按Po计算校核的元素增量，％。
公式中用镍和钼作为校核元素最为准确，对于不含镍和钼的钢液，也可以用锰元素来校核还原期钢水重量，因为锰受冶炼温度及钢中氧、硫含量的影响较大，所以在氧化过程中或还原初期用锰校核的准确性较差。氧化期钢液的重量校核主要凭经验。
例如：原计划钢液质量为30t，加钼前钼的含量为0.12％，加钼后计算钼的含量为0.26％，实际分析为0.25％。求钢液的实际质量？
解：P＝30000×（0.26－0.12）％/（0.25－0.12）％＝32307（Kg）
由本例可以看出，钢中钼的含量仅差0.10％，钢液的实际质量就与原计划质量相差2300Kg。然而化学分析往往出现±（0.01％～0.03％）的偏差，这对准确校核钢液质量带来困难。因此，式9－3只适用于理论上的计算。而实际生产中钢液质量的校核一般采用下式计算：
P＝GC/ΔM （9－4）
式中：P为钢液的实际重量，Kg；G为校核元素铁合金补加量，Kg；C为校核元素铁合金成分，％；ΔM为取样分析校核元素的增量，％。
例如：往炉中加入钼铁15Kg，钢液中的钼含量由0.2％增到0.25％。已知钼铁中钼的成分为60％。求炉中钢液的实际质量？
解：P=（15×60％）/（0.25－0.20）％＝18000（Kg）
例如：冶炼20CrNiA钢，因电子称临时出故障，装入的钢铁料没有称量，由装料工估算装料。试求炉中钢液质量？
解：往炉中加入镍板100Kg，钢液中的镍含量由0.90％增加1.20％，已知镍板成分为99％，则：
P＝（100×99％）/（1.20－0.90）％＝33000（Kg）
例如：电炉炼钢计划钢液量为50000Kg，还原期加锰铁前，钢液含锰0.25％，加锰铁后，计算含锰量为0.50％，实际分析含锰为0.45％，求实际钢液质量？
解： P＝50000×（0.5－0.25）％/（0.45－0.25）％＝62500（Kg）
B 碳钢、低合金钢的合金加入量计算
设已知钢水质量为P公斤，合金加入量为G公斤，合金成分为c％，合金收得率为η％，炉内钢水分析成分为b％，则合金加入后的成分a％可用下式表示：
a＝（Pb＋Gcη）/P＋Gη
由上式可得：
G＝[P（a－b）]/[（c－a）η]
碳钢、低合金钢由于合金元素含量低，合金加入量少，合金用量对钢液总质量的影响可以忽略不计。合金加入量一般采用下式近似计算：
G＝[P（a－b）]/（cη）
式中：G为合金加入量，Kg； P为钢液质量，Kg；a为合金元素控制成分，％； b为炉内元素分析成分，％；c为铁合金中的元素成分，％；η为合金元素的收得率，％。
例如1:冶炼38CrMoAI钢,已知钢水量20吨,炉中残余铝为0.05%,铝锭成分98%,铝的收得率75%,要求成品铝0.95%,需加多少铝锭?
解:铝锭加入量:
G＝[20000×（0.95－0.05）％]/（98％×75％）＝244.9（Kg）
例如2：冶炼45钢，出钢量为25800Kg，炉内分析锰为0.15％，要求将锰配到0.65％，求需要加入多少含锰为68％的锰铁（锰的收得率按98％计算）？
解：锰铁加入量：
G＝[25800×（0.65－0.15）％]/（68％×98％）＝193.6（Kg）
验算：[Mn]＝（25800×0.15％＋193.6×68％×98％）/（25800＋193.6）×100％＝0.65％
例如3：电弧炉氧化法冶炼20CrMnTi钢，炉料装入料为18.8t，炉料综合收得率为97％，有关计算数据如下，计算锰铁、铬铁、钛铁、硅铁的加入量？
元素名称 Mn Si Cr Ti
控制成分/％ 0.95 0.27 1.15 0.07
分析成分/％ 0.60 0.10 0.50
合金成分/％ 65 75 68 30
元素收得率/％ 95 95 95 60
解：炉内钢水量：P＝18800×97％＝18236（Kg）
合金加入量：
GFe－Mn＝[18236×（0.95－0.60）％]/（65％×95％）＝103（Kg）
GFe－Si＝[18236×（0.27－0.10）％]/（75％×95％）＝44（Kg）
GFe－Cr＝[18236×（1.15－0.50）％]/（68％×95％）＝183（Kg）
GFe－Ti＝[18236×0.07％]/（30％×60％）＝71（Kg）
验算：
钢水总量P＝18236＋103＋44＋183＋71＝18637（Kg）
[Mn]＝（18236×0.60％＋103×65％×95％）/18637×100％＝0.93％
[Si]＝（18236×0.10％＋44×75％×95％）/18637×100％＝0.27％
[Cr]＝（18236×0.5％＋183×68％×95％）/18637×100％＝1.12％
[Ti]＝（71×30％×60％）/18637×100％＝0.07％
由上两例的计算结果可以看出，当钢中加入的合金量不大时，计算结果与预定的成分控制相符，如果合金加入量大时会产生偏差。
实际生产中，往往使用高碳铁合金调整钢液成分，通常要首先计算钢水增碳量，然后再计算元素增加量。方法步骤如下：
{dy}步：根据允许增碳量来计算加入合金量：
G＝PΔC/CG
式中：G为铁合金加入量，Kg； P为钢水量，Kg；ΔC为增碳量，％；CG为铁合金含碳量，％。
第二步：根据{dy}步计算出的铁合金加入量，计算出合金元素成分的增量：ΔM＝GCη/P
式中：G为铁合金加入量，Kg；P为钢水量，Kg；ΔM为合金元素的增量，％；C为铁合金中元素成分，％；η为合金元素成分的收得率，％。
第三步：根据上述计算结果，如果元素含量仍低，则需用中、低碳合金补加；如果元素含量超过，说明铁合金加入过多，应按G＝[P（a－b）]/（cη）计算。
例如4：冶炼45钢，钢水量50t，吹氧结束终点碳为0.39％，锰为0.05％，现用含锰68％、含碳7.0％的高碳锰铁调整，锰元素收得率为97％，试进行计算？
解：需增碳0.06％，计算出高碳锰铁加入量：
GFe－Mn＝（50000×0.06％）/7.0％＝428.6（Kg）
计算锰元素的增量：
ΔMn＝（428.6×68％×97％）/（50000＋428.6）×100％＝0.56％
根据计算含锰量为（0.56＋0.05）％＝0.61％，45钢中锰的标准成分为0.50％～0.80％，所以符合要求。
9.5.2.2 单元高合金钢合金加入量计算
高合金钢由于合金元素含量较高，控制元素成分需要补加较多的合金量，这对钢液的总重量有很大的影响。即使有时合金用量虽然不大，但对元素的控制成分也有影响，所以高合金钢的补加合金元素用公式G＝[P（a－b）]/[（c－a）η]计算。这里的高合金钢是指单元合金元素含量大于3％或加上其它合金元素含量的总和大于3.5％的钢种。
例如5：返回吹氧法冶炼3Cr13钢，已知装料量25t，炉料的综合收得率为96％，炉内分析铬的含量为8.5％，铬的控制规格成分为13％，铬铁中铬的成分为65％，铬的收得率为95％。求铬铁补加量？
解：GFe－Si＝[25000×96％×（13－8.5）％]/[(65%－13％)×95％]＝2186（Kg）
验算：
[Cr]＝（25000×96％×8.5％＋2186×65％×95％）/（25000×96％＋2186×95％）×100％＝12.99％
这种方法也称减本身法。由计算得出，铬铁的补加量为2186Kg，并通过验算，符合要求。
例6：返回吹氧法冶炼2Cr13钢，已知钢液重量为30t，炉中分析碳含量为0.15％，铬含量为11.00％，要求碳控制在0.19％，铬控制在13.00％。如果库存铬铁只有高碳铬铁和低碳铬铁两种，其中高碳铬铁的含碳为7.0％、含铬为63％，低碳铬铁的含碳为0.50％、含铬为67％，铬的收得率都是95％。求这两种铬铁各加多少？
解：设高碳铬铁的补加量为xKg，低碳铬铁的补加量为yKg。
碳达到控制成分的平衡为：
0.19％＝
铬达到控制成分的平衡为：
13％＝
6.81x＋0.31y＝1200
整理二式得：
46.85x＋50.65y＝60000
解联立方程得：x≈128；y≈1067
由计算可知，加入高碳铬铁128Kg，低碳铬铁1067Kg，可使钢中含碳量达0.19％，铬含量达13％。
这种计算方法又称纯含量计算法。

钢种工艺表找相关的标准即可。
内控是企业按照各钢种的机械性能要求自行规定的，正常情况下按国标控制即可。

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