碳钢熔炼作业指导书

碳钢熔炼作业指导书

一．影响碳钢主要铸造性能的因素：

1.流动性：

1）.化学成分对流动性的影响

a．对于一般碳钢而言，碳含量越高，在同一浇注温度下流动性越好，钢的导热性、散热性也越好。

b．硅使钢液的流动性有所提高，它在钢液中起脱氧和镇静的作用，减少了钢液中非金属夹杂物，故提高了钢液的流动性。

c．锰在钢液中也是有益元素，它能提高钢的机械性能，脱氧、减弱硫在钢中的有害作用，也可以增加钢的流动性。此外，磷、铜也可以提高钢的流动性。

d．硫恶化钢的流动性，形成难熔的Mns或ZrS2等杂物。但由于碳钢中对S含量要求在

0.04%以下，所以硫对钢水流动性的影响无实际意义。

2）.钢液中气体夹杂物对流动性的影响：

a．悬浮在钢液中气体夹杂物，使钢液变的粘稠，降低流动性。

b．钢液中的氧化膜也会降低钢的流动性。在钢液表面包着一层连续的氧化膜，会使钢的表面张力变大，或是氧化膜冲碎，混在钢液中，都会降低钢液的流动性。所以应减小钢液的氧化程度。

c．脱氧、熔炼中产生的一些夹杂物（MnO、SiO2、Al2O3）都会使钢液的流动性降低。

特别是Al2O3夹杂物，由于颗粒尺寸小，不易上浮，当数量多时，会使钢液变的粘稠，钢的流动性会大大降低。因此铝脱氧过度时，会使钢的流动性变的很差。

3）.钢液过热度对流动性的影响

钢液的过热度越大，则它处于液态的时间会越长，在型壳内流动的距离会越远，流动性也越好。但过热度过大（浇注温度越高），钢液的吸气能力就越强，被氧化的机率就越大，钢液在冷却时的收缩也会越大，易造成气孔、缩孔等缺陷。所以为了得到好的流动性，从而提高钢液的流动性在实际生产中是受到一系列限制的。

2．气孔的产生

1）.钢在液态下，温度越高，吸气能力越强。当钢液温度下降时，钢液对气体的溶解能力也随之下降，气体逸出。炼钢过程中，空气或炉衬中的水蒸气，在高温或电弧的作用下，离解为氢原子和氧原子，溶解于钢中。如果在炼钢时操作不当使钢液中存在大量的氢，则钢液在浇注后，凝固过程中，氢过饱和析出2H-→H2，成为气泡，形成气孔。或是钢水溶解过多的FeO时，则发生FeO+2H→H2O+Fe的反应，产生水蒸汽，形成气孔。另外在浇注时，为了防止脱碳，往往要加木屑盖罩。如果木屑或沙堆潮湿，致使罩内水蒸气过多，与还未冷凝的铸件表面发生作用，会在铸件表面形成麻点状的气孔。

2）.氧的影响

氧在钢液中是以FeO的形态存在的。若钢液中有较多的FeO，则会在钢的凝固过程中产生气孔。这种气孔是钢液中的碳与氧化亚铁反应生成CO造成的。在钢液中含碳量与含氧化亚铁之间存在一定的平衡关系。而平衡状态是随着温度的变化而变化的。这种平衡关系可以用下式表示：

[C]—[O]==M [C]------钢液含碳量（%）

[O]------钢液含氧量（%）其值为氧化亚铁含量

折合而成。M-----温度的函数。当温度一定时，M是常数；当温度降低时，M值随之减小。如果在炼钢时，钢液中钢液存在较多的FeO，以致于达到平衡或接近平衡。当钢液浇入型壳时，在温度降低的条件下，原来钢液中的含碳量和含氧量超过了平衡值，因而发生FeO+C→CO+Fe反应。反应的结果生成CO气泡残留在铸件中造成气孔。因此，我们在向炉内加料时，严防加入带锈的钢料！因为锈的主要成份就是FeO。当然和空气接触被氧化是主

要来源。

3．缩孔的产生

缩孔产生的原因直白来讲就是补缩不足。而造成补缩不足有一下几个原因：补缩过大、补缩量不足和补缩通道不畅。

1）.收缩率一般来讲，碳钢的收缩率相对于不锈钢的要小。碳钢的收缩率与化学成分、脱氧情况、浇注温度、铸件结构和型壳的退让性有关。

这也是碳钢铸件常常出现气孔、缩孔相伴而生的一个原因。

c.浇注温度越高，收缩率也越大。也是影响铸件收缩的主要原因。铸件结构、型壳的退让性

影响较小，不过多阐述。

2）.补缩量不足在实际生产中，我们可以通过增大浇口或冒口来解决。

3）. 补缩量通道不畅为了使铸件各部分都得到足够的钢液补充，除有充足的补缩量外，还得补得过去。在浇注碳钢铸件时，还需加罩防止表面脱碳。这样就急剧恶化了铸件得散热性，铸件不能顺序凝固，或不是由外到内得一层层凝固，致使铸件缩孔。

二．根据实际经验和理论依据在熔炼碳钢时应注意以下问题：

1.加入的碳钢必须保持干净、干燥，特别是潮湿和生锈必须经过烘烤、抛丸和喷砂处理方可

使用。原因是：钢料中的水分极易被钢水吸入，而铁锈的成分主要是FeO，熔炼时会将氧带入，使钢液带入大量的气。给脱氧带来很大困难。若脱氧不彻底，极易产生气孔。为了避免缺陷的产生，应从一开始就对炉料进行控制，不应全依赖脱氧。脱氧本身是部分脱氧。

2.由于随着钢液温度的升高，钢液的吸气能力也就越强。所以在熔炼碳钢时，尽力保持在较

低的温度，始终保持有固态料存在。另外，在钢水炼满后，应及时浮渣，在以后的操作中也应始终有除渣剂浮在钢水表面，不给钢水的吸气创造条件。

3.适当增加硅、锰的含量，会有助于脱氧。另外硅、锰含量的增加，还有助于改善钢水的流

动性。因此在脱氧时，可尽量将硅、锰的含量调在上线。

4.脱氧时，预脱氧是用硅、锰；用铝和硅钙进行终脱氧。加铝进行终脱氧时，应用力将铝条

或铝棒插入炉底。有特殊要求的还需进行钟罩脱氧。加入的铝量与炉体大小及浇注温度有关。一般炉体越大，加铝量越多；浇注温度越高，加铝量越多。小炉加铝量0.06∽0.12Kg。

在浇注碳钢时，原则上不允许使用大炉，大炉加入量0.08∽0.15Kg。加入铝不宜过多，否则会恶化钢水的流动性。碳钢的含铝量一般不超过0.15%，最大不超过0.2%。由于我们向炉内加入的模头本身含有铝，取样时，我们要根据钢水的含铝量来决定加入多少铝进行脱氧。最后一定要用硅钙进行脱氧。

5.浇注碳钢铸件时，如有壁薄、多字、棱角、易浇不足的铸件，在考虑改善充型能力时，应

优先考虑提高焙烧温度。在得不到有效的改善时，再考虑适当提高浇注温度。这是因为，浇注温度越高，吸气越厉害，表面越容易被氧化，而且越容易产生缩孔等缺陷。

6.由于碳钢钢水表面易被氧化，形成一层膜，钢水表面张力大，对与尖角、薄壁、字体的充

型能力差。它不象不锈钢可以通过提高浇注温度就能改善。对于碳钢来说，高的浇注温度会使钢水表面更易被氧化，形成氧化膜，使充型能力的改善有限。对于碳钢，充型能力是很重要的，所以对于一些铸件，我们可以采用竖模头，浇注时浇口杯一定要浇满（以砖刀、左右止动座为例）。浇口杯未浇满的铸件，浇不足机率会大副上升。

7.盖罩所用沙子、木屑必须干燥，防止水蒸气与未冷凝的的铸件表面作用，形成麻点小孔。

8.为了防止碳钢铸件表面脱碳，我们通常在铸件刚浇完后加木屑，盖罩。这样会使铸件散热

条件变的很差，原本不缩孔的铸件会缩孔。解决它的较有效的方法就是4.5层型壳的采用。