第七章 合金的熔炼

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5．还原期
氧化期结束后扒去氧化渣，造稀薄渣覆盖钢液表面， 减少降温和吸气。 渣料组成比为，石灰：萤石：砖块＝4：1.5：0.2，渣 料加入量相当于钢液重量的2％~3％。 还原初期加锰铁预脱氧、锰铁加入量按规格成分下限 含锰量计算。 预脱氧后开始造还原渣，它有很好的脱氧脱硫能力。 还原渣有两种，即白渣和电石渣。白渣适于冶炼含碳 量低于0.35％的钢种，电石渣适于冶炼含碳量高于 0.25％的钢种。

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铝合金的熔炼
根据所熔炼的合金种类和熔化炉的种类决定铝 合金的具体工艺流程，一般的流程：
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熔炼前的各项准备
(一)配料计算及调整合金成分的办法
(二)金属炉料的准备
(三)非金属材料的准备
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1. 配料的原则
1)在保证产品质量的前提条件下，根据产品的用途和加工要 求，应充分利用重熔的废料，尽量少用新料，把成分合 格的废料都利用掉；对于质量、性能要求高的产品， 则 应少用废料，多用高品位的新料。 2)多次使用废料的比例，应考虑尽量使用低品位的纯金属， 废料多次循环使用后，炉料质量降低(杂质增加、含气量 增加)和可能出现遗传效应的情况，一般＜50％。 3)如加入的合金元素熔点比基体金属高很多，或在基体金 属易产生偏析、或其本身极易烧损，或要求其含量精确 控制的，多采用中间合金而不采用纯金属。
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7)氟硅酸钠、氟硼酸钠：应平铺在盘内(厚度在10～15mm左 右)，在350～400℃的烘箱内烘烤3h，然后按规定比例与六 氯乙烷混合压块，或与其他材料配合使用。在使用前仍要在 120℃温度下烘烤1h。 8)氯化铝：使用的应在120～150℃温度下烘烤3～4h，再放入 干燥器或110～120℃的烘烤箱中备用。 9)无毒精炼剂：为了避免氯气、六氯乙烷等产生刺激性气体的 危害而选用硝酸钠(或硝酸钾)、石墨粉、冰晶石、食盐及耐 火砖屑等成分，技不同比例配制成精炼剂。例如，34％ NaNO3 46％石墨粉＋2％冰晶石(Na3AlF6)＋10％NaCl＋30 ％耐火砖屑。先将上述原料在120温度下烘烤1～1.5h，然后 用100＃～150＃筛过筛，筛后将混合物在模具内压成Φ 45x 30的圆饼，放入干燥器中或100℃左右的烘箱中备用。
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终脱氧后，升起电极，倾炉出钢。出钢时钢流要 大，且要钢、渣齐出。这样，炉渣可起到保护作用。 减小钢液的氧化、吸气和冷却。 此外，由于钢、渣同时注入包内，得到充分搅拌和 接触，可起到进一步脱硫作用。 对于少数含有易氧化元素的钢种，为了提高元素的 收得率和稳定钢液的化学成分，则采用先出钢后出 渣的出钢方法。
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吹氧法
用 直 径 (12 ～ 25)mm 的 普 通 钢 管 从 炉 门 插 入 钢 液 (100~200）mm内吹氧；并通过调节供氧压入控制熔池的沸 腾。吹入的氧与铁首先发生放热反应： 2Fe+02＝2FeO ＋Q (3)
形成的FeO与铁水中的碳发生吸热反应： FeO+C＝Fe+CO -Q (4) 吹氧过程的耗氧量与脱碳量有关，为保证除气及去除 非金属夹杂物的效果，脱碳量应达到0.3～0.4％，因而每 吨钢液的耗氧量约为(4～5)m3。
稀 薄 渣 形 成 后 ， 加 入 ： 石 灰 (8 ～ 12)kg/t 钢 水 ， 氟 石 (2~4)kg/t 钢水 和炭粉(4~5)kg/t 钢水 ，(15~20)min后形 成电石渣。 电石渣成分为： (55％～65％)CaO，(10％～15％)SiO2，(8
％～10％)MgO，(2％～3％)Al2O3 ，(8％～10％)CaF2 ，(2 ％～5%)CaC2，余为FeO、CaS、MnO等。
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4)氯化锰应盛在不锈钢盘中并摊平，厚度为30mm左 右，放在200~250℃的干燥箱中烘烤3~5h，然后粉 碎，保存在干燥器内或保存在100～120 ℃的烘箱 中，或在140℃温度下烘烤2h呈浅红色，然后比成 团饼，在使用前再在140℃下烘烤4h。 5)二氧化钛：应在400℃的烘箱市烘烤2h，按规定比 例与六氯乙烷混合。 6)氮化锌：使用前要在350~400℃温度下重熔脱水， 当由白色蒸气转变为黄色蒸气时，立即浇注到预热 至125~150℃的模具内或干净的铁板上，然后将其 保存在110~120℃的烘箱中。
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2．配料计算程序及其方法
根据所提供的各种金属材料(炉料)的牌号、质 保单或化验报告等炉料的准确资料，进行配料计算。 其程序为：
1)确定所需合金牌号的合金液的重量及所使用的炉料的组成 比例和回炉料的重量， 可参考表3—17的经验数据。 2)考虑元素的烧损，计算出100kg炉料各元素的需要量。各 元素的经验烧损值见表3—18。 3)根据1)所需熔化的合金重量，算出各元素的实际需要量。 一般元素，多按上下限的平均化学成分来计算．对烧损 大的或要取上限的，则取上限值计算。
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氧化法炼钢工艺过程
氧化法炼钢的工艺过程包括：
补炉 装料 熔化期 氧化期 还原期 出钢
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1．补炉
一般熔炼完一炉钢以后，装入下一炉的炉 料以前，照例要进行补炉。其目的是修补被 浸蚀和被碰坏的炉底和炉壁。补炉采用与打 底相同的材料。 补炉需要掌握 “高温、补层薄、操作快” 的要点。
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2．装料
补炉完后即可装料。往料罐中装料时， 需要合理地布置炉料。同时炉料要装得紧密 利于导电和导热，加速熔炼过程。 装料以前先在炉底上铺一层重量约为炉 料重达1％的石灰。其作用是在熔化炉料过程 中，造渣脱磷，并减小装料对炉底的冲击。
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4．氧化期
氧化期的任务：
将钢液中的含磷量降低到规定的要求，去除钢 液中的气体和非金属夹杂物，并提高钢液的温度。 在氧化期的前一阶段，钢液温度较低，这时主 要是造渣脱磷。待钢液温度提高(1530℃以上)后， 进入第二阶段，这时主要进行氧化脱碳沸腾精炼， 以去除钢液中的夹杂物和气体。 常用的氧化脱碳方法：
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3．熔化期
熔化期的任务:
将固体炉料熔化成钢液，并脱去钢中部分磷。

炉料在熔化过程中，铁、硅、锰、磷等元素被炉气中的氧所 氧化，生成FeO、SiO2 、MnO及P2O5 氧化物，这些氧化物 又与石灰(主要成分为CaO)化合成炉渣，覆盖在钢液表面。
为了脱磷，在熔化末期分批加入小块铁矿石，其总量根据炉 料的含磷量决定，一般为装料量的1％一2％。炉料熔化以后， 熔化期就结束。此时，应扒去富磷炉渣，然后加入石灰、萤 石等造渣材料——另造新渣。
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6．出钢
钢液化学成分调整好后，即可用铝进行终脱氧。 终脱氧的加铝量与钢炉和铸型状况有关： 一般为钢液重的0.10％～0.15％。用铝终脱氧的方法 有两种：插铝法和冲铝法。 插铝法是在临出钢前，用钢针将铝块插入钢液中进行 脱氧，操作时应切断电源。 冲铝法是将铝块放在出钢槽上。利用钢液将铝块冲熔 进行脱氧。 插铝法脱氧效果较好；冲铝法操作简单，但有 时铝块会被炉渣裹住，不能起到应有的脱氧作用。

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出钢前要使电石渣变成白渣。 其方法是打开炉门，让空气大量进入炉内，渣中 的电石成分就会被氧化而成为石灰： 2CaC2＋3O2＝2CaO＋4CO (5) 钢液经过充分还原以后，含氧量和含硫量都已降 到合格的程度。这时可以测量钢液温度。 当钢液温度达到出钢温度要求时，可以调整钢液 的化学成分。冶炼碳钢时，加入适量的硅铁和锰铁来 调整含硅量和含锰量。冶炼合金钢时，除了调整含硅 量和含锰量以外，还要调整合金元素含量。
矿石脱碳法 吹氧脱碳法 矿石一氧气联合脱碳法。
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矿石脱碳法是在氧化期分批加入经过焙烧的铁矿石。
铁矿石中的氧化铁与钢液中的铁发生吸热反应： Fe203＋Fe→3FeO -Q (1) 反应生成的氧化亚铁溶解在钢液中，起脱碳作用： FeO＋C → Fe十CO -Q (2) 碳氧化生成大量的CO气泡，造成钢液沸腾，具有清除钢 液中的气体和非金属夹杂物的作用。 矿石用量根据脱碳量来确定。一般加入矿石l.0kg/t钢液， 可脱碳0.01％左右。为了达到有效地去除钢液中的气体，应 使钢液激烈沸腾。为了使钢液温度不致于因加入铁矿石大幅 度降低，应采取分批加入矿石的方法，以保证维持钢液的激 烈沸腾状态，提高除气排渣的效果。
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4)计算出在回炉料中已有的上述各元素的含量。 5)计算出扣除回炉料中，已有的合金元素的含量之外，还应 补加新的合金元素的重量。 6)根据5)计算出应添加的各种中间合金的重量或纯金属的重 量。 7)根据6)计算出除回炉料和中间合金带入的铝的重量外，还 应补加进去纯铝的重量。 8)计算出实际的炉料总重量。 9)核算杂质含量，看看杂质含量是否越标．以便提出降低的 措施。 10)填写配料单一式两份，一份留底析查，一份交生产现场 备料。
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造白渣方法
稀薄渣形成后，按比例加入渣料：
石 灰 (8 ～ 12)kg/t 钢 水 ， 氟 石 (1 ～ 2)kg/t 钢 水 ， 炭 粉 (1.8 ～ 2.0)kg/t 钢水 。 关上炉门(10～15)min，即形成白渣。
白渣的成分为：
(55％～65％)CaO，(15％～20％)SiO2，＜10％MgO，(5 ％～10％)CaF2，(2％～3％)AI2O3，余为FeO、CaS等。
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(三)非金属材料的准备
1)配制所需用的各种涂料。 2)氯气、氮气、氩气、氟里昂气，都要在使用 前经过硫酸干燥器和氯化钙干燥器作脱水处 理，含水量应＜0.06％。硫酸和氯化钙，应 50天左右更换1次。氯化钙在装入前，要在 70℃下烘烤1.5小时。 3)六氯乙烷要按每份80～100g在模具内压成 Φ 50x30mm的圆饼，存于干燥处，使用前 在80～100℃的烘箱内烘烤1h左右。
第七章
典型合金的熔炼工艺方法
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钢的熔炼
钢的熔炼方法：
电弧炉 感应炉 平炉 转炉
碱性电弧炉熔炼
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电弧炉熔炼
碱性电弧炉 酸性电弧炉
通过炉衬材料划分： 氧化硅砖 氧化镁砖
ห้องสมุดไป่ตู้