يجب تحديد جرعة السبائك الحديدية بناءً على كمية عنصر السبيكة المتوقع بقاؤه في الفولاذ، لا على كمية السبيكة المضافة. تحدد الشهادة التي توضح محتوى المنغنيز أو السيليكون تركيب المادة الداخلة، لكنها لا تحدد مقدار ما سيحتفظ به المصهور. وقد يؤدي استخدام افتراض غير مناسب بشأن الاسترداد إلى إنتاج صهرة خارج حدود المواصفة، حتى عندما يكون الوزن وتحليل السبيكة صحيحين.

تكون قيمة الاسترداد المفيدة خاصةً بعنصر معين ومرحلة معينة من العملية ونقطة أخذ عينة محددة. ويجب أن تأخذ في الحسبان الظروف التي تذوب فيها الإضافة وتتفاعل وتبقى في الفولاذ.

تحديد الاسترداد قبل حساب كمية الإضافة

الاسترداد العنصري هو الزيادة الصافية في كتلة عنصر ما في الفولاذ، والمنسوبة إلى إضافة، مقسومة على كتلة ذلك العنصر المضافة. ويُعبَّر عنه بنسبة مئوية:

الاسترداد (%) = كتلة العنصر المحتفَظ بها من الإضافة ÷ كتلة العنصر المضافة × 100

وهذا يختلف عن النسبة المئوية للسبائك التي تذوب فعليًا. فقد تذوب الإضافة، ثم يفقد المنغنيز أو السيليكون جزءًا منها بسبب الأكسدة. وعلى العكس، قد تشير عينة مأخوذة قبل اكتمال الذوبان والخلط إلى استرداد ظاهري منخفض، رغم أن كمية أكبر من العنصر ستدخل لاحقًا إلى المصهور الذي تؤخذ منه العينة.

بالنسبة إلى السبائك التي تحتوي على عدة عناصر مفيدة، احسب الاسترداد لكل عنصر على حدة. فعلى سبيل المثال، يمدّ السيليكون والمنغنيز الفولاذَ بالمنغنيز والسيليكون معًا، لكن ليس بالضرورة أن يكون استرداد العنصرين متساويًا.

احسب النقص في العنصر، ثم أضف حساب الفواقد

لإجراء حساب أولي عندما تكون الإضافة صغيرة مقارنة بكتلة الفولاذ، استخدم:

كتلة السبيكة المضافة ≈ M × (w_الهدف − w_{الابتدائي}) ÷ (x × R)

• M: كتلة الفولاذ السائل قبل الإضافة.
• w_الهدف وw_{الابتدائي}: الكسر الكتلي المستهدف والابتدائي للعنصر في الفولاذ.
• x: الكسر الكتلي لذلك العنصر في السبيكة الحديدية.
• R: الاسترداد العنصري المتوقع، معبّرًا عنه كعدد عشري.

استخدم الأساس نفسه لجميع مدخلات التركيب. حوّل النسب المئوية إلى كسور كتلية قبل استخدام هذه المعادلة، واستخدم وحدات كتلة متسقة. يوضح الحساب سبب عدم ضمان انخفاض كمية الشحنة المطلوبة تلقائيًا عند ارتفاع تحليل السبيكة؛ إذ قد تعوّض ميزة ارتفاع المحتوى عن انخفاض الاسترداد.

يفترض هذا التقريب أن كتلة الفولاذ ثابتة عمليًا. عندما تؤدي الإضافات إلى تغيير كتلة المصهور بشكل ملحوظ، استخدم ميزان كتلة كاملًا يشمل كتلة الفولاذ النهائية ومساهمات جميع الإضافات المحتفَظ بها. وإذا كانت عدة مواد تمدّ الفولاذ بالعنصر نفسه، فأدرج جميع المصادر بدلًا من إسناد الزيادة الكيميائية بأكملها إلى سبيكة حديدية واحدة.

تحقق من العناصر الأخرى التي تدخل مع الجرعة المحسوبة. فقد تضيف إضافة المنغنيز أيضًا الكربون أو السيليكون أو الفوسفور أو الكبريت. ولا يعني بلوغ المستوى المستهدف للمنغنيز أن الفولاذ الناتج يستوفي مواصفات الدرجة كاملةً.

أسباب تغير استرداد السبائك الحديدية بين الصهرات

نشاط الأكسجين وحالة أكسدة الخبث يؤثران مباشرةً في الفواقد. إذ يمكن للأكسجين المذاب ومكونات الخبث المؤكسدة استهلاك عناصر السبائك. لذلك يؤدي الفيروسيليكون المضاف لإزالة الأكسدة غرضًا مختلفًا عن إضافة السيليكون لضبط التركيب بعد خفض الأكسجين. وقد يؤدي التعامل مع الإضافتين على أساس عامل استرداد واحد إلى تشويه حساب الشحنة.

لا تكفي قاعدية الخبث وحدها للتنبؤ بالاسترداد. فتركيب الخبث ونشاط الأكاسيد وكمية الخبث وتلامسه مع المعدن، كلها عوامل تؤثر في التفاعلات. وقد يغير الخبث المؤكسد المتبقي من مرحلة سابقة النتيجة، حتى عندما تبقى درجة السبيكة ووزن الشحنة دون تغيير.

درجة الحرارة وحجم الجسيمات والخلط تؤثر في الذوبان والتوزيع. فقد تحتاج القطع الكبيرة إلى وقت أطول لتذوب؛ أما الجسيمات الدقيقة جدًا فقد تفقد بسبب توليد الغبار أو تتأكسد بسهولة أثناء المناولة والشحن. ويتوقف نطاق الحجم المناسب على طريقة الشحن وظروف المصهور ووقت الخلط المتاح.

توقيت الإضافة يغير كلًا من التعرض للأكسدة والوقت المتاح للذوبان. فقد تواجه الإضافة المتأخرة ظروفًا كيميائية أكثر ملاءمة، لكن قد لا يتبقى وقت كافٍ لاكتمال الخلط قبل أخذ العينة أو الصب. لذلك، فإن تأخير الإضافات ليس وسيلة عامة لزيادة الاسترداد.

وضع أساس للاسترداد يدعم قرارات موثوقة

استخدم سجلات التشغيل الخاصة بصهرات متشابهة لوضع افتراضات الاسترداد. وصنّف النتائج حسب درجة السبيكة ومرحلة الإضافة وممارسة إزالة الأكسدة وظروف الخبث ونطاق درجة الحرارة وممارسة الخلط. وقد يخفي حساب متوسط واحد لمختلف طرق التشغيل التباين الذي يؤدي إلى عدم بلوغ أهداف التركيب الكيميائي.

سجّل لكل عملية حسابية كتلة الفولاذ والتحليل الأولي والإضافات الموزونة وتحليل دفعة السبيكة وتوقيت أخذ العينة النهائية. وخذ في الحسبان الإضافات التي تتم بين هذه الخطوات وغيرها من مصادر العناصر أو فواقدها. وعادةً ما يشير الاسترداد الظاهري الذي يتجاوز الاحتفاظ الكامل إلى عدم اكتمال حدود المحاسبة أو اختلافات أخذ العينات أو عدم اليقين في القياس؛ ولا ينبغي اعتماده افتراضًا روتينيًا للجرعات.

ينبغي أن تشمل مقارنة الموردين التحليل الكيميائي وحدود الشوائب ذات الصلة وتوزيع أحجام الجسيمات والجسيمات الدقيقة وثبات الدفعات. ويمكن لمواصفات المنتج تحديد خصائص المادة الموردة، لكن ادعاء الاسترداد يتطلب بيان ظروف التشغيل وطريقة القياس.

قارن التكلفة لكل وحدة من العنصر المحتفَظ به باستخدام سعر السبيكة لكل وحدة كتلة ÷ (الكسر العنصري × الاسترداد). ثم ضع تباين الاسترداد في الحسبان إلى جانب متوسطه؛ إذ يمكن للأداء غير المتسق أن يزيد الإضافات التصحيحية ويجعل التحكم في حدود التركيب الكيميائي الضيقة أكثر صعوبة.

قبل تغيير قاعدة تحديد الجرعات، حدّد أي جزء من الحساب قد تغير: النقص في العنصر أو تركيب السبيكة أو الاسترداد في ظروف العملية الفعلية. فكل منها يتطلب تصحيحًا مختلفًا.