2. Худяков и др. Технология вторичных цветных металлов. М.: Металлургия, 1981, 280 с.

3. Купряков тяжелых цветных металлов из лома и отходов. Харьков: Основа, 1992. 400 с.

4. Периодические издание: Горный журнал, Цветные металлы, Ўзбекистон кончилик хабарномаси, Металлы Евразии, Рынок вторичных металлов.

Практическая работа №5.

Расчет шихты с учетом стоимости металлов,

входящих в состав сплавов.

(4 часа)

Цель работы: Ознакомить студентов с расчетами шихты с учетом стоимости металлов, входящих в состав сплавов.

Нередки случаи, когда предприятия вторичной цветной металлургии производят сплавы, сложные по химическому составу. При их получении основной статьей цеховой себестоимости является стоимость металлов, входящих в состав сплавов. Так, для сплава ЛЖМц 59-1-1 относительная стоимость металлов составляет 97,2 %, сплава ЛМц 58-2 95,23 %, сплава БрА7 95,29 % и т. д.

Сплавы можно получить из первичных металлов. В этом случае они будут иметь высокую себестоимость. Качество их будет отвечать самым высоким требованиям, так как первичные металлы на предприятиях первичной металлургии рафинируют и содержанке примесей в них незначительно. Но в состав шихты могут входить заранее приготовленные лигатуры (свинцово-кальциевая, медно-бериллиевая и др.), вторичные сплавы (медно-оловянные), а также лом и отходы. В этом случае себестоимость сплава может быть существенно снижена, но при этом может быть, и понижено его качество.

Для того, чтобы правильно составить шихту с целью получения относительно дешевого сплава, отвечающего техническим условиям, нужно правильно с шихтовать имеющиеся на предприятии первичные и вторичные металлы (сплавы) с учетом не только стоимости получаемого сплава, но и тех физико-химических изменений, которые составляющие шихты будут претерпевать в процессе его получения в металлургическом агрегате. Таким образом, перед металлургами возникает сложная комплексная задача, которая может быть решена методами линейного программирования. В этом случае задача сводится к оптимизации расхода шихтовых компонентов с учетом корректирующих добавок. При этом имеется ввиду расход не только металлов, но и флюсов.

Для оценки снижения затрат на шихту наиболее выгод­ным критерием оптимизации является ее стоимость. Для правильного использования этого параметра нужно выбрать вариант оптимизации. Он может быть многостадийным и одностадийным (рис. 2). Исходя из схемы многостадийного варианта, сначала определяют стоимость расчетного состава шихты F1 (параметр конечного состояния стадии r1,), затем F2 - затраты на дозирование отдельных составляющих шихты для корректировки первоначального расчета. Выходным параметром в этом случае является r2.

Приготовленную шихту загружают в металлургический агрегат. Затраты на этой стадии F3 складываются из энергетических затрат, затрат на огнеупоры, флюсы и т. д. Параметром стадии является r3.

После получения жидкого сплава и наведения флюса производят его корректировку. Большое внимание корректировке уделяется при наличии в сплаве металлов с повышенной упругостью пара при высоких температурах (цинк, кадмий, сурьма и т. д.). Затраты на эту стадию относительно невелики (F4). Параметр стадии r4.

Последней стадией является доводка сплава путем его рафинирования и введения модифицирующих добавок. Затраты на стадию - F5, параметр стадии г5. Затраты на стадию так же невелики, как и на F3, но она является наиболее ответственной из всех пяти стадий, так как готовый сплав должен отвечать требованиям стандарта.

Бывают случаи, когда предприятие должно получить сплав, отвечающий определенным требованиям. В практике часто бытует термин «приготовить сплав с заранее заданными свойствами».

Рис. 2. Схема многостадийного (а) и одностадийных (б, в) вариантов оптимизации технологии приготовления сплавов

Общие затраты по рассмотренной пятистадиальной схеме (стадий может быть значительно больше) составят:

F = F1 + F2 + F3 + F4 + F5. (5-1)

Максимальная экономия получится только в том случае, если каждая стадия будет сопровождаться минимальными затратами:

MinF = minF1 + minF2 + minF3 + minF4 + minF5. (5-2)

Функция F, по которой производится оптимизация, на­зывается целевой. Строго говоря, она не является линейной, так как ряд параметров (производительность печи, угар ме­талла и т. д.) имеют нелинейную зависимость (в этом слу­чае правильнее применить метод динамического програм­мирования).

На первой стадии затраты равны:

F1 = C1X1 + C2X2 + C3X3 + C4X4 + C5X5 = CjXj, (5-3)

где, Сj - цена единицы j-той составляющей шихты, сум/т;

Xj - расход j-той составляющей шихты в абсолютных или относительных единицах.

Общие затраты на шихтовые компоненты составят:

Fm = + 4 + 5, (5-4)

где, Xj4, Xj5 - расход j-той составляющих шихты на стадии 4 и 5 (см. рис. 1).

Максимальное снижение расхода материала при его минимальном расходе па всех трех стадиях схемы равно:

minFm = minFm1 + minFm4 + minFm5 (5-5)

Величина minFм4 - незначительна по сравнению с Fм1, Fm5, как правило, постоянна, поэтому определение минимальных затрат металла на получение сплава сводится к решению задачи minFm1 = min CjXj, т. е. сводится к одностадийной схеме.

От расхода металлов, т. е. правильности расчета первичной шихты, будет зависеть и стоимость получаемого сплава.

Расчет шихты следует разделить на три этапа:

1) определение регламентирующего химического состава сплава;

2) определение расчетного состава сплава с учетом имеющихся шихтовых материалов, которые будут использованы при плавке;

3) составление расчетных уравнений и их решение.

Уравнения должны предусматривать баланс по всем расчетным элементам, поступающим с шихтовыми материалами. В результате их решения получается оптимальное соотношение между составляющими шихты, которое при выбранном способе плавки обеспечивает заданный состав сплава.

Следует иметь в виду, что расчетный химический состав сплава должен отличаться от состава, регламентируемого стандартам, так как он должен учитывать возможные погрешности дозировки отдельных составляющих шихты, колебания в составе исходных материалов, угар и пригар металла и т. д., т. е. должно быть соблюдено условие

, (5-6)

где, Энiж и Эвiж - нижний и верхний расчетные допустимые содержания элемента Эi в сплаве.

В свою очередь

; (5-7)

где, ΔЭi - оптимальное содержание элемента Эi в сплаве по указанным выше причинам, %.

После решения первых двух позиций, предусмотренных расчетом шихты, приступают к составлению расчетных уравнений. Они обычно представляют собой систему равенств и неравенств. Так,

(5-8)

где, Эijж - количество расчетного элемента Эi усваиваемое жидким металлом из j-той составляющей шихты, %

или ;

q ≤ Xiж ≤ p (или Xiж = h), (5-9)

где, h, р, q - допустимые доли составляющих (лома, отходов, лигатуры) в формировании жидкого сплава;

. (5-10)

В соотношении типа (8) выражены ограничения по всем расчетным элементам; выражение (9) – технологические ограничения; (10) – балансовое уравнение по выходу жидкого металла. Все приведенные уравнения имеют величину Хjж, характеризующую j-тую долю составляющей в готовом сплаве 0 ≤ Хj ≤ 1. дл составления шихты удобнее иметь j-тую составляющую в шихту Хjш. Связь между этими величинами может быть представлена следующим равенством:

Хjш = Хjж / Кj, (5-11)

где, Кj – коэффициент усвоения или выход жидкого металла из j-той составляющей шихты; 0 ≤ Кj ≤ 1.

Так как Эijж = ЭijжКЭij, то с учетом равенства (11) расчетные уравнения (8)-(10) можно записать следующим образом:

(5-12)

(5-13)

q ≤ Хjш Кj ≤ р; (5-14)

Хjш Кj = h; =1/ (5-15)

Если использовать среднее значение угара металлов, входящих в состав сплава, получится другая система балансовых уравнений:

или ; (5-16)

qш ≤ Хjш ≤ рш; (5-17)

или (5-18)

Данные уравнения могут быть использованы для расчета оптимального состава шихты с помощью ЭВМ с введе­нием стандартных программ решения системы линейных алгебраических уравнений (СПАУ).

Контрольные вопросы.

1.  Что является основной статьей цеховой себестоимости?

2.  Рассчитайте шихту с учетом стоимости металлов, входящих в состав сплавов?

3.  Как правильно составить шихту?

4.  Каким образом можно максимально экономить энергию?

5.  Сколько схем существует многостадийного приготовления сплавов?

Литература

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10