《铸造课程设计》word版

铸造合金熔炼课程设计姓名：谭培林班级：材料0904学号：0911012024学院：机械工程学院目录一，零件的原始要求 (1)1，零件的名称、结构及尺寸要求、材料、机械性能要求二，选材 (7)1，确定炉料的牌号，成分等三，选用炉料……………………………………………‥8 1，原生铁、回炉铁、废钢、硅铁、锰铁2，炉料配比计算四，选用高炉 (11)1，炉体设计2，画图五，确定熔炼工艺过程 (15)1，确定主要工艺参数2，熔炼前的准备3，冲天炉熔炼操作4，冲天炉判断、常见故障排除5，各种特殊处理（孕育处理、球化处理）六，热处理 (22)1，有关热处理参数、工艺七，参考资料 (23)一，零件的原始要求名称：Φ700（ZQ）重型球墨铸铁井盖结构及尺寸要求材料：QT500-7 出品率：70%机械性能要求：技术参数：技术参数试验载荷：重型400KN，普型250KN，轻型125KN 弯曲强度：平均值22MPa冲击强度：平均值10J/m2压缩强度：平均值25MPa拉伸强度：平均值10MPa弹性模数：平均值1000MPa吸水率：1%耐酸性：试样在20%硫酸溶液中浸泡48h表面无腐蚀，质量损失1%井盖的荷载能力根据国家最新标准GB/T 23858-2009的最新标准要求，其中有一点说明，井盖荷载能力和井盖通过车辆的能力不是一个概念。

井盖荷载能力是指，在单位面积内，通过压力试验机进行压力试验，通常重型40吨。

而如果是通过车的话，5轴重载卡车计算公式：5轴x40吨=200吨。

在汽车总重200T吨位下，该重型井盖可以保证通过。

而某些厂家说过80吨车辆的技术参数，如果除以5轴，那么它本厂出的井盖荷载：80t/5=16t，这就说明，井盖本身荷载才16吨。

下面引国标技术要求：根据GB/T23858-2009《检查井盖》第4项规定，井盖按照承载能力划分为六个等级，该设计属于第四等级第四组：（最低选用D400类型）:城市主干路、公路、高速公路等区域。

井盖尺寸二维图井盖底座尺寸二维图三维图展示装配三维图二，选材牌号：QT500-7成分：C—代表碳；Si-代表硅；MN－代表锰。

QT500－7的化学成分一般为：C3．1－3．7；SI2．2－2．8；MN0．3－0．5．一、化学成分选定选择适当化学成分是保证铸铁得良好的组织状态和高性能的基本条件，化学成分的选择要有利于石墨的球化和获得满意的基体，以期获得所要求的性能，又能使铸件有良好的铸造性能。

1.基本元素的选定及作用（1）碳：由于球状石墨对基体的削弱作用很小，故球墨铸铁中石墨数量的多少，对力学性能的影响不显著，当含碳量在3.2%~3.9%范围内变化时，对力学性能无明显的影响。

所以确定碳含量时，主要从保证铸造性能考虑，为此将碳当量选择在共晶成分左右。

具有共晶成分的铁液的流动性能最好，形成集中缩孔的倾向大，铸件组织的致密度高。

当碳当量过低时，铸件易产生缩松和裂纹。

但碳当量过高时，容易产生石墨漂浮的同时，一定程度上对球化有影响，其结果是使铸铁中夹杂物的数量增多，降低铸铁性能，而且污染工作环境。

因此应控制含碳量在C3.5%~3.9%。

（2）硅：球墨铸铁中使铁素体增加的作用比灰铸铁大，所以硅含量的高低，直接影响球墨铸铁基体中的铁素体量。

硅在球墨铸铁中对性能的影响很大，主要表现在硅对基体的固溶强化作用的同时，硅能细化石墨，提高石墨球的圆整度。

所以球铁中的硅含量的提高，很大程度上提高强度指标，但硅又降低铸铁的韧性。

球墨铸铁经过球化处理过的铁液有较大的结晶过冷和形成白口倾向，硅能够减少这种倾向。

但是硅量控制过高，大断面球铁中促使碎块状石墨的生成，降低铸件的力学性能。

因此在选择硅含量时，应按照高碳低硅的原则，一般当含碳量为C3.5%~3.8%时硅含量控制在Si1.5%~2.0%.（3）锰：锰在球墨铸铁中起的作用与灰铸铁不同。

灰铸铁中，锰除了强化铁素体和稳定珠光体外，还能减少硫的危害作用。

球墨铸铁中，球化元素具有很强的脱硫能力，锰不再具有这种作用。

由于锰具有严重的正偏析倾向，往往富集于共晶团晶界处，促使形成晶间碳化物，显著降低球墨铸铁的韧性。

对含锰量的控制，依对基体的要求和铸件是否进行热处理而定。

对于铸态铁素体球墨铸铁，通常控制在Mn0.3%~0.4%，对于热处状态铁素体球墨铸铁，可控制Mn<0.5%，对于珠光体球墨铸铁，可控制在Mn0.4%~0.8%。

在球墨铸铁中，锰的偏析程度实际上受石墨球数量及大小的支配，如果把石墨球控制的较多，则可放宽对锰量的限制。

因此锰含量可控制在Mn0.3%~0.8%。

（4）磷：磷在球墨铸铁中有严重的偏析倾向，易在晶界处形成磷共晶，严重降低球墨铸铁的韧性。

磷还增大球墨铸铁的缩松倾向。

当要求球墨铸铁有高的韧性时，磷的含量应严格控制，因此磷含量为P<0.08%.（4）硫：球墨铸铁中的硫与球化元素有很强的化合能力，生成硫化物和硫氧化物，不仅消耗球化剂，造成球化不稳定，而且还使夹杂物数量增多，导致铸件缺陷，此外，还会使球化衰退速度加快，因此在球化处理之前应对原铁液的含硫量加以控制。

熔炼中硫涉入从增碳剂中，过程控制尽可能降低原材料中硫含量的同时，采取炉前脱硫措施。

因此控制硫含量为S<0.08%。

三，选用炉料1.常见元素在冲天炉熔炼过程中的增减率：2.炉前添加合金元素的回收率：3.配料计算：首先考虑由于炉前球化孕育处理后，原铁液碳减少0.1%~0.2%，硅吸收0.8%，锰微增，磷微减，硫减少40%~80%，因此原铁液化学成分应控制在：C3.6%~4.1%、Si0.7%~1.3%、Mn<0.6%、P<0.09%、S<0.16%所以，铁液各元素含量一步，计算炉料中各元素应有的含量，可用下公式计算。

η±=1铁液炉料X X 式中 炉料X ——炉料中元素含量（%） 铁液X ——铁液中元素含量（%） η——熔炼过程中元素增减量。

“+”号用于元素增加，“-”号用于元素减少。

经计算的炉料中各元素的含量为 %2%%151%7.1%1=-=±=ηωω铁液炉料Si Si %5.0%%021%4.0%1=-=±=ηωω铁液炉料Mn Mn %08.01%08.01==±=ηωω铁液炉料P P %1.0%601%16.01=+=±=ηωω铁液炉料S S %78.3%51%8.31%%=+=±=ηωω铁液炉料C C 所以，要求炉料各元素含量第二步，初步确定炉料配比并进行计算。

首先确定回炉料配比。

回炉料主要是指浇冒口、废铸件和冷铁液铸成的锭块等一切必须回炉重熔的铸铁。

可假定球墨铸铁的废钢加入质量分数为10%。

其次确定新生铁与废钢的配比。

假设新生铁配比为x,则回炉料的配比为100%-x-10%。

所以：新生铁配入的碳含量为x C %02.4=新生铁ω 回炉料配入的碳含量为）（回炉料x -90%%63.3=C ω 废钢配入的碳含量为%20.0=废钢C ω因此，整个炉料配入碳含量为废钢回炉料新生铁炉料C C C C ωωωω++=即： %02.0)90%(36.3%20.4%78.3+-+=x x 所以得%6.78=x从而得到回炉料的配比为%4.210%1=--x 所以，初步确定炉料的配比为 第三步，确定配比并计算铁合金补加量。

（1）核算硅量，确定硅铁加入的质量分数（D ）。

由新生铁、回炉铁、废钢配入的硅量为废钢回炉料新生铁炉料Si S Si Siωωωω++='i 得%3638.1='炉料Siω 要求炉料应配入的硅量为%8.1=炉料Si ω,经计算决定，修改原预定硅含量至85%.1Si =，计算加入硅铁质量分数0.0218%。

（2）核算锰量，确定锰铁加入的质量分数（E ）。

由新生铁、回炉铁、废钢配入的锰量为废钢回炉料新生铁炉料Mn Mn Mn Mnωωωω++=' 得%6041.0='炉料Mnω 要求炉料应配入的锰量为%4.0=炉料Mn ω,尚缺硅量，可加入硅铁补充，即加入硅铁质量分数（E ） %563.0%51.76%61.0%4.0-=-='=Mn MnMn E ωωω炉料炉料第四步，核算硫、磷是否在要求范围之内。

（1）硫量核算，要求炉料的含硫量8%0.0≤炉料S ω。

炉料中新生铁、回炉铁、废钢的含硫量为 废钢回炉料新生铁炉料S S S Sωωωω++=' 得%30.0='炉料Sω 可见炉料中硫的配入量在控制的要求范围之内。

（2）磷量核算，要求炉料的含硫量%08.0≤炉料P ω。

炉料中新生铁、回炉铁、废钢的含磷量为 废钢回炉料新生铁炉料P P P P ωωωω++=' 得%980.0='炉料Pω，加脱磷剂CaC 2。

第五步，根据以上计算，确定配料比，写出配料单。

（1）配料单（2）配料比通过以上计算得，各炉料的加入质量百分比分别为：新生铁%6.78、回炉铁%4.2、废钢%10、硅铁%1820.0、锰铁%563.0及脱硫剂CaC 2适量。

四，选用高炉1.冲天炉的基本结构（1）炉底与炉基炉底与炉基是冲天炉的支撑部分，对整座炉子和炉料起支撑作用（2）炉体与前炉1）炉体是冲天炉的基本组成部分，包括炉身和炉缸两部分。

炉身是指加料口下缘至第一排风口中心线之间的炉体。

炉缸是指第一排风口中心线至炉底之间的炉体，其作用是保护炉底，汇聚铁液和炉渣使之进入前炉，也可以储存铁液。

2）前炉可由前炉体和可离的炉盖构成。

其作用是储存铁液，使铁液成分和温度均匀，减少铁液在炉缸停留时间，从而降低铁液在炉缸中的增碳与增硫作用，净化铁液。

（3）烟囱与除尘装置烟囱在加料口上端，其作用是引导炉气向上流动并排除炉外，除尘装置的作用是消除或减少炉气中的烟灰及有害气体。

（4）送风系统冲天炉的送风系统是指自鼓风机出口至风口出口处为止的整个系统，包括进风管、风箱、风口及鼓风机输出管道。

（5）热风装置热风装置的作用是加热供底焦燃烧用的空气，以强化冲天炉底焦的燃烧。

（6）风机。

2.冲天炉的尺寸所谓冲天炉的主要尺寸是指冲天炉的内径、有效高度、送风系统及前炉的主要尺寸以及它们之间的比例关系。

1）冲天炉内径：冲天炉的许多基本尺寸都与炉膛直径有关，因此应首选择它的大小。

SQ D 12.1 米 式巾： D 一—冲天炉炉膛直径 米。

Q ——规定的冲天炉的生产宰 时吨/。

S ——冲天炉的单位生产率 2/米吨·时冲天炉的生产率越大，与之相适应的炉膛内径也要越大，这是因为从冲天炉熔炼的普遍规律来看，冲天炉的正常单位生产率一般不论炉子的大小总在7—102/米吨时的范围内。

因此，当炉子小而生产率高并使单位生产率大于此范围时．或炉子大、生产率低、使单位生产率小于此范围的冲天炉时．都不能获得理想的高温铁水。