铁水化学成分控制
中频炉熔炼灰铁的工艺样本

中频炉熔炼灰铁工艺、质量控制浅论(二)3.1 增碳率控制和增碳剂使用对于中频炉熔炼灰铁,许多人都觉得只要炉前控制住铁水化学成分和温度,就能熔炼出优质铁水,但事实并非如此简朴。
中频炉熔炼灰铁重中之重是控制增碳剂核心作用,核心技术是铁水增碳。
增碳率越高,铁水冶金性能越好。
这里所说增碳率,是铁水中以增碳剂形式加入碳,而不是炉料中带入碳。
生产实践表白,在炉料配比中生铁比例高,白口倾向大;增碳剂比例增大,白口倾向减小。
这就规定在配料中要多用便宜废钢和回炉料,少用或不用新生铁,这种采用废钢增碳工艺铁水中存在大量细小弥散分布非均质晶核,减少了铁水过冷度,促使了以 A 型石墨为主石墨组织形成。
同步,生铁用量减少,也减小了生铁粗大石墨不良遗传作用,并且灰铁性能也随着废钢用量增长而提高。
在实际生产中就曾发现,在废钢用量约为 30%状况下,同样用废钢、回炉料、新生铁做炉料,在化学成分基本相似时,中频炉熔炼灰铁比冲天炉熔炼性能低,强化孕育效果也不明显,这就是废钢用量少、增碳率低缘故。
由此足见增碳对于保证灰铁熔炼质量、改进铸铁组织与性能重要性。
灰铁性能是由基体组织和石墨形态、大小、数量及分布决定,变化石墨形态是变化铸铁性能重要途径。
相比而言,基体组织较容易控制,它重要取决于铁水化学成分和冷却速度。
但石墨形态却不容易控制,它规定铁水石墨化限度要好。
而奇怪是只有新增碳才参加石墨化,炉料中原始碳并不参加石墨化。
如果不用增碳剂,熔炼出铁水虽然化学成分合格,温度也适当,孕育也合理,但铁水却体现不佳:看似温度较高,流动性却不太好,缩孔、缩松倾向大,易吸气,易产生白口,截面敏感性大,铁水夹杂物多。
这些都是铁水增碳率和石墨化限度低导致。
碳在原铁水中存在形式重要为细小石墨和碳原子,从细化石墨角度考虑,原铁水中不希望有过多碳原子,其势必会减少石墨核心数,并且碳原子在冷却过程中更易形成渗碳体,而细小石墨可以直接作为非均质形核核心。
细化石墨、增长核心是实现铸铁高性能核心,增大增碳剂用量可以增长形核核心数量,进而为细化石墨打下坚实基本。
QT700的化学成分、HT200、HT150化学成分

QT700的化学成分、HT200、HT150化学成分
QT700的化学成分、HT200、HT150化学成分
HT200、HT150灰⼝铸铁
化学成分:C% =2.5-4.0 Si %=1.0-2.5 Mn%=0.5-1.4 微量S、P
显微组织:⽚状⽯墨+基体组织(F、F+P、P)
球墨铸铁:在铁⽔(球墨⽣铁)浇注前加⼀定量的球化剂(常⽤的有硅铁、镁等)使铸铁中⽯墨球化。
由于碳(⽯墨)以球状存在于铸铁基体中,改善其对基体的割裂作⽤,球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性⼤⼤提⾼。
并具有耐磨、减震、⼯艺性能好、成本低等优点,现已⼴泛替代可锻铸铁及部分铸钢、锻钢件、如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。
球墨铸铁QT700-2
材料名称:球墨铸铁
牌号:QT700-2
标准:GB 1348-88
●特性及适⽤范围:
为珠光体型球墨铸铁,具有较⾼强度、耐磨性,低韧性(或低塑性)。
适于对强度要求较⾼的零部件,如柴油机和汽油机的曲轴、凸轮轴、部分磨床、铣床、车床的主轴、球磨机齿轴、⼩型⽔轮机主轴等
●化学成份:
碳 C :3.08~3.30
硅 Si:2.49~3.13
锰 Mn:0.55~0.61
硫 S :0.017~0.022
磷 P :0.045~0.052
●⼒学性能:
抗拉强度σb (MPa):≥700
条件屈服强度σ0.2 (MPa):≥420
伸长率δ (%):≥2
硬度:225~305HB
●热处理规范及⾦相组织:
热处理规范:(由供⽅定,以下为某试样的热处理规范,供参考) 880℃正⽕
⾦相组织:⽯墨+珠光体+少量铁素体。
铸铁件生产过程铁水特性若干问题的探讨(1)

A、含硫量对灰铸铁共晶团的影响:
由于硫化物可以作为共晶石墨形核的基底,同时又能抑制共晶团的长大,但是,硫又
是促进铸铁形成白口的元素,所以,适当的硫量是有利的。
铸铁的化学成分为:C 3.19% Si 2.1% Mn 0.75% P 0.04%时,硫量的变化为 S 0.016%,0.014%,0.4%时,壁厚变化从 5/8 英寸至 3 英寸时,对铸件的白口宽度和共 晶团个数的关系为:(一英寸=25.4mm)
HT300
3.48
15~30 ﹥30
15~30
HT350
3.30
﹥30~50
﹥50
铁水适宜温度℃ 1430 1420 1450 1440 1430 1460 1450 1470 1460 1480 1470 1460
值得指出:牌号越高,虽然温度要求越高,但是其过热度不但没升高,反而下降。如 对于同时壁厚为 15mm,其牌号与过热度的关系为:
若铁水中还含有少量的铝和钛,更易出针孔。而过高的浇注温度还会引起缩孔。
当然,铁水温度过低,会形成 MnS 气孔,其气孔直径在 2~10mm,孔内还可观察到 MnS
颗粒。
试验表明:过低的浇注温度会提高气孔的废品率,而过高的浇注温度会增加缩孔的废
品率。
浇注温度与气孔引起的废品率的关系为:
T 浇℃ 气孔废品率%
而可使铸件表面光洁。生产实践表明,当磷含量在 0.02-0.04$时,铸件出现粘砂,而将含
磷量增加至 0.09-0.12%时,铸件粘砂就消失,并且铸件清砂时间可以减少 35%。
磷为什么有减少铸件粘砂的作用?铸件粘砂主要产生在热节处,尤其是内腔的热节
处,而不是发生在铁水静压力最大的位置即铸件的下部。粘砂是发生在铸件的凝固过程,
灰铁铸件形成白口原因及解决方案

灰铸铁出现机械性能不合格包括强度、塑性、韧性和硬度单项或全部不附合标准。
砂型铸造灰铁产品硬度,常能达到技术要求,布氏硬度控制在HB160-HB240之间,这是为保证产品机械强度基础上有利于机械加工。
铸件出现硬度大缺陷时,在铸件断口、特别是薄壁处断口的宏观组织呈麻口甚至白口。
硬度大缺陷的铸件将造成加工难度大、出现缩孔、缩松、机械性能不合格等,使铸件报废。
铸铁出现白口缺陷的原因1.铁水原因铁水原因包括化学成分、熔炼质量和原材料遗传性等。
首先,铁水化学成分的原因。
若产品的化学成分不在国家规定的牌号标准范围内,比如常规元素如碳、硅量过低或超高、综合碳当量低等原因。
其次,石墨化元素含量低,反石墨化元素含量高,造成石墨的析出能力很低,凝固结晶过程中形成大量的渗碳体;从而提高了铸件硬度。
同时,灰铸铁中含有一定量的Pb或Bi时,会激烈增加灰铸铁的白口倾向。
再次,铁水熔炼质量的影响。
在熔炼时铁水出炉温度低、氧化严重。
或造成铁水中合金元素的大量烧损,出炉铁水表面发白,流动性差。
炉前敲开三角试块,会出观断口白口宽度太大甚至全白口。
进行成分化验时,由于元素的过量烧损,碳硅含量异常低;这种铁水就是不合格的铁水。
如果浇注成产品,将会出现硬度大、缩孔、缩松严重等缺陷。
第四、原材料遗传性的原因。
铸铁的遗传性是由一种金属炉料改换成另一种金属炉料时,虽铁水化学成分不变,但铸铁的组织(如石墨形态、石墨化程度、白口倾向等)却会发生变化;这种炉料和铸件组织的关系就叫遗传性。
第五、熔炼所用的生铁、废钢、回炉料及合金硬度是否太大。
通常配料情况下,合格的生铁、废钢和合金是不会出现问题的;主要还是看所使用的回炉料是否有硬度大的缺陷,如大量使用的是硬度很高的回炉料,布氏硬度达到HB250以上甚至HB280o即使产品的常规化学成分合格、熔炼质量也没有问题,但却造成产品的硬度高而铸件综合机械性能不合格。
2、冷却条件原因冷却条件造成的硬度大的机理是,浇入铸型的铁水在急冷条件下,合金过冷度大,内部形核结晶能力强,石墨析出能力差、结晶时渗碳体含量多,凝固过程中,石墨析出不充分甚至造成非扩散性马氏体相变;造成铸件基体白口倾向大,出现产品硬度大。
微机在快速测定铁水化学成分中的应用

确定 c和 s 会含量的数学表达式巾的 各个系数受诸 多因素影 ( z8 以 0单片机为例 ) 地址总线 的 Al 、A0位及读 RD、写 w R 响,而特定的热分析所依据的数学模型是… 定的,为了保征测试 信 号经 7 L 4 ・ 4 S 2译码实现的 ,地 址分配见表 2 精度 ,就对测试条件提 出了明确的规定。而牛』 现场件 很准满
摘 要 :在分析 了现有热分析仪 的工作原理及存在 问题 的基础上 ,介绍 了利用微机改 善热分析仪的适 应性 和分析效 果的方法 。 关键词 : 口技术 微机应用 热分析 接 中图分类号 :TG2 4 文献标识码 :A
随着铸造生产水平的不断发腱及机械化和 自动化程度的 口益 足仪器所规定 的条件 , 这样势必影响测试效果和使用范 围,为改 提高 ,炉前快速测定铸铁铁水 中主要化 学成 分( 碳当量 C [ E 、碳 善现有热缺点 , 我们设计了一个接 F电路将热仪微机连接起来 ,通 I C、硅量 S ) I 对保汪铸 件质量有 着重大 的意义 。常规 的化学 过微机能够方便地根据现场生产条件和测试 条件方便地修正数学
成分分析法 约需 1 2 ri 才有结果 ,费 工费时 ,不能满足 生 0 n 5 a 模型及其系数 ,从而大大提高 了热分析仪的适应性, a试效果 。 n ̄ l 产的需要 ;快速 圯谱 虽然迅 速准 确 ,但 价格 昂贵 ,设 备复杂 , 3 1 口电路 .接 使用受到 了 ・ 的限制 ;而热分析法仅需 2 mi 就可有结 果 定 3 I " 1 微机通过接 I 电路柬渎取热分析仪 T和 T值的最简便方法 , Z l 且费 用低廉 ,操 作 方便 ,很 适合 大批 量生 产 的炉前 铁 水化 就是 直接读取热分析仪对 T T 的 显示 值。而热分析仪是用 I和 S 学 成分快速 分析 ,目前 ,国内外不少厂 家已推 出其 不意若 干型 号 的热分析仪,利用接 门 技术将微机与热分析仪连接起来,就 一 以提 高热分 析仪的适 应性 平J f 分析效 果 。
600t混铁炉内衬耐火材料的资源优化配置

浅谈600t混铁炉内衬耐火材料的资源优化配置摘要:本文通过对略钢600t混铁炉内衬耐火材料损毁原因的分析,制定几点优化混铁炉内衬耐火材料资源配置措施,有利于提高混铁炉的使用寿命,希望能对钢铁企业加强冶炼工艺,稳定生产节奏、降本增效带来一些帮助。
关键词:混铁炉;内衬;耐火材料1 混铁炉简介混铁炉是转炉炼钢的重要辅助设备之一,起着均匀铁水成份、稳定铁水温度和贮存铁水保证铁水持续供应的功能。
近些年随着我国经济的发展,钢铁产量持续增长,钢铁的种类日益繁多,混铁炉的使用条件更加苛刻,加之混铁炉长期贮存铁水并频繁受铁和出铁,炉衬受到铁、渣以及重力冲刷和化学侵蚀作用,使得混铁炉的寿命出现缩短趋势。
提高混铁炉使用寿命,对保证铁水的正常供应,稳定转炉的正常生产节奏有着重要意义。
我国的混铁炉一般有300吨、600吨、900吨和1300吨几个类型,按照冶钢企业规模的不同而装备不同类型的混铁炉。
混铁炉炉体是由可以拆分的侧面凸起端盖和设有铁水输入口、铁水输出口的圆筒组成筒体装置。
炉体内部铺砌有高温耐火材料层,高温耐火材料层与炉体外壳之间的空隙填有主要成分为硅藻土料的隔热层,通过隔热层达到对炉体内衬高温耐热材料受热膨胀对炉壳产生压力的缓冲和阻止热传导,避免炉体材料的受热变形。
隔热层向里硅藻土砖层,硅藻土砖层向里是粘土砖层,与粘土砖层紧挨的是直接与铁水接触的混铁炉工作层,工作层大多数是用耐高温腐蚀的镁砖砌筑而成。
略钢炼钢分厂现有600吨混铁炉1座,60吨氧气顶吹转炉2座,配有六机六流150mm×150mm方坯连铸机一台,年吞吐铁水90多万吨,产钢100万吨左右。
铁水温度为1200℃~1350℃,铁水化学成分如下:燃气条件,略钢600吨混铁炉保温使用的燃气为高炉煤气,发热值较低,只有3000-3800kj/nm3。
为提高高炉煤气的燃烧温度,在煤气燃烧时配入适量的富氧,以此提高燃烧温度。
2 混铁炉内衬耐火材料损毁原因混铁炉整体性能以及使用寿命如何对钢铁冶炼有着重要意义,我国研究技术人员以及工程技术人员对混铁炉的建造和维护技术进行了艰苦的探索,并且取得了不少成果。
炼钢中级工试题
炼钢中级工试题名词解释1、铁水预处理:铁水兑入转炉之前,为脱硫或脱硅、脱磷而进行的处理过程。
2、熔渣返干:在吹炼过程中,因氧压高,枪位过低,尤其是在碳氧化激烈的中期,(TFe)含量低导致熔渣高熔点矿物的析出,造成熔渣黏度增加,不能覆盖金属液面的现象。
3、溅渣护炉技术:利用MgO含量达到饱和或过饱和的炼钢终点渣,通过高压氮气的吹溅,使其在炉衬表面形成一层高熔点的熔渣层,并与炉衬很好地粘结附着,称为溅渣护炉技术。
4、二次燃烧:通过供氧,使熔池排出的CO部分燃烧补充炉内热量,称为二次燃烧。
5、活性石灰:通常把在1050~1150℃温度下,在回转窑或新型竖窑内焙烧的石灰,即具有高反应能力的体积密度小、气孔率高、比面积大、晶粒细小的优质石灰称为活性石灰。
6、挡渣球法:利用挡渣球密度介于钢水与炉渣之间,在出钢将结束时堵住出钢口阻断渣流入钢包内。
7、回磷:磷自炉渣返回钢液的现象。
8、扩散脱氧:通过不断减低炉渣中(FeO)含量来相应降低钢液中氧含量的方法称为扩散脱氧。
9、沉淀脱氧:直接向钢液中加入脱氧剂,以夺取溶解在钢液中的氧,并生成不溶于钢液的氧化物或复合氧化物而排至炉渣中。
10、单渣法:在冶炼过程中只造一遍渣,吹炼过程中不倒渣,不扒渣,一直到吹炼出钢的操作。
11、装入制度:确定转炉合适的装入量,合适的铁水废钢比。
12、造渣制度:是根据冶炼各项要求确定造渣方法,渣料的加入数量和时间,以及如何快速成渣。
13、脱氧合金化:为保证顺利浇铸和轧成合格钢材,在冶炼终点或出钢过程中,向钢水内加入一定量的脱氧剂进行脱氧,同时根据钢种规格要求加入适量合金调整化学成分。
14、炉龄:转炉从开新炉到停炉,整个炉役期间炼钢的总炉数。
15、增碳法:对冶炼含碳量≥0.08%的钢种,统统采取吹到熔池含碳量为0.05~0.06%时停吹。
然后根据钢种规格要求在钢包中增碳。
16、耐火度:是使耐火材料软化到一定程度的温度。
17、抗渣性:耐火材料在高温下抵抗炉渣侵蚀的能力。
球墨铸铁的球化与孕育处理工艺
球墨铸铁的球化与孕育处理工艺摘要:中国的球墨铸铁产量占世界的三分之一以上,与美国相比,同一球墨铸铁件的抗拉强度相差不大,但延伸率和冲击值较低,力学性能达不到要求,已成为生产高强度、高韧性球墨铸铁的瓶颈。
本文通过严格控制材料化学成分、优化冶炼工艺和孕育工艺等措施,生产出了满足qt600-10性能要求的铸造状态铸件。
关键词:球墨铸铁;球化处理工艺;孕育处理工艺1前言中国的球墨铸铁产量占世界的三分之一以上。
与美国相比,同一牌号球墨铸铁的抗拉强度相差不大,但伸长率和冲击值均较低,说明我国球墨铸铁生产原液态铁的冶金质量还有待提高。
技术水平有待提高。
高强度、高韧性球墨铸铁已成为qt600-10、qt700-5等高性能球墨铸铁生产的瓶颈。
qt600-10铸态生铁具有成本优势大,抗拉强度和伸长率高,但不易控制,需要发展相对稳定的球化工艺和合金,以保证高强度和高伸长率。
2化学成分的选择Qt600-10具有高强度、高伸长率的特点。
考虑到最大的经济性,铸造工艺可以满足技术条件,但必须严格控制化学成分。
化学成分选择如下:1)碳当量选择碳当量主要是为了提高铸件性能,消除铸件缺陷,获得良好的铸件,提高力学性能。
一般来说,碳当量的选择接近共晶点。
2)球墨铸铁中的锰、硫和氧在球化过程中可以中和镁和铈,少量的锰可以起到合金化元素的作用。
为了保证高伸长率,欧姆(Mn)的控制范围为:0.4%~0.6%。
3)磷和磷不影响石墨的球化,但可溶于铁溶液中,降低了铁溶液的共晶温度和凝固起始温度。
容易发生偏析,(P)一般控制在0.05%以下。
4)硫硫是抗石墨球化元素,在稀土和镁中加入铁和硫化物部分,其余的球化,属于有害杂质,(S)一般控制在0.02%以下。
5)加入少量铜可以改善铸件截面结构的均匀性,对基体有固溶强化和沉淀硬化的作用。
铜的质量分数一般控制在0.3%~0.5%之间。
6)加入微量元素锡和质量分数0.04%~0.08%,基体中珠光体含量显著增加。
高硅固溶强化球墨铸铁熔炼工艺的研究
高硅固溶强化球墨铸铁熔炼工艺的研究摘要:为生产高硅固熔强化球墨铸铁,对熔炼中铁液的化学成分、孕育处理及热处理技术进行了分析研究,得出高硅固熔强化球墨铸铁比传统球墨铸铁具有更高的抗拉强度,硬度和强度分布更均匀,机械性能及加工性能良好。
关键字:高硅固熔强化球墨铸铁熔炼工艺1.前言在生产中发现,随着珠光体稳定元素含量的波动,既使是同一批次生产的铸件,在不同铸件的相同部位性能也会产生很大的波动;硬度的波动造成同牌号的球墨铸铁不同位置机加工性能相差可高达50%,HBW230 时的进刀量要比HBW170 时小0.1mm。
所以寻找一种基本上是单相基体的球墨铸铁,减少硬度波动,提高球墨铸铁的机械加工性能也十分必要。
硅是铸铁中使用最广泛的元素,它可以固溶于铁素体中起强化作用,从而提高铁素体的强度。
图1、图2是硅含量对铁素体球墨铸铁抗拉强度和伸长率的影响关系。
图1 Si含量与抗拉强度的关系图2 Si含量与伸长率的关系2.工艺原理2.1化学成分的分析与确定依据化学成分对球墨铸铁性能的影响,尤其是硅含量对铁素体球墨铸铁伸长率的影响关系,化学成分按照如下原则确定。
1.CE值。
碳当量对球墨铸铁的流动性和缩孔、缩松影响很大,在碳当量的质量分数为 4.6%-4.8%时,流动性最好,有利于浇注成形、补缩,缩孔、缩松倾向小,可以获得健全的铸件[1]。
因此,球墨铸铁的碳当量控制在4.6-4.8%范围内。
2.硅。
硅是促进石墨化元素,硅多提高了铸铁共晶转变时的临界冷却速度,使铁水在凝固过程中对冷却速度的敏感性降低,更有利于形成全铁素体球墨铸铁。
由图1看出,当球铁中硅含量小于5%时,铸件的抗拉强度、屈服强度和硬度都随Si含量呈增大趋势,而断后伸长率则呈下降趋势,从图2可以看出,当Si含量超过4.5%时,其伸长率急剧下降,故Si含量一般控制在在3.5%-4.5%的范围。
3.锰。
锰是阻碍石墨化、强烈稳定奥氏体的元素,并容易在共晶团边界上富集形成偏析,对力学性能有特别不利的影响[2],对于铁素体基体的球墨铸铁来说,则锰的质量分数应在0.3以下。
蠕墨铸铁生产技术控制要点总结
蠕墨铸铁生产技术控制关键点总结1.熔炼过程要快速熔化:减小白口宽度白口<10mm,增强石墨化能力。
2.过热:改变铁水的遗传性,使碳族元素重组。
3.选择合适的CE值对石墨的生长很有利。
4.采用三明治蠕化必须把握好包子的温度以及出炉温度,出铁量必须定量是确保蠕化效果的关键。
5.根据入水工艺,确定浇注温度目的是保证后期的孕育剂能充分熔化,否则铁水的过冷度大极容易出现碳化物。
6.控制好合适的镁硫比,是控制蠕化率的关键。
具体结合压盘2满足现在手工浇注工艺生产的条件第一:原铁水必须下列要求才可以出炉C Si Mn S P Cr Sn3.55-3.65 1.88-1.980.35-0.450.012-0.018≤0.05≤0.10.015-0.025第二:出炉温度必须控制在1540±10℃,出铁重量500-510kg,原铁水取白口≤10mm,每次生产做第一炉时取碳硫试片与光谱对照,准确确定碳量。
第三:ZFCV4#加入量为0.34-0.35%将合金倒入到合金室后摊平倒入压包育剂再次摊平使用2#(小铁饼)盖平即可,不再覆盖任何覆盖剂。
第四:浇注包使用P2或P30浇注包使用前目测合金室深度和圆周是否规则检查,检查合格的包子使用瓦斯烘烤,烘烤时间≥2小时,2小时后使用红外线测温仪测量包子的包号处铁皮的温度≥180℃方可使用否则禁用,使用前,打最后一次光谱前一定要用铁水烫一次,目视包子有排气孔是否有水气冒出如果有则包子不能使用退回,合格的包子烫5分钟后回炉。
原铁水光谱合格后方可出炉。
第五:浇注注意事项:A)浇注前先测量浇注温度合格(1460-1370℃)如果温度过高则加一个抛B)浇注前要造一箱型之后开始浇注保证铁水充型平稳,否则浇注不平稳铁水飞溅易造成串铁出现冷豆缺陷,浇注完一箱后做首箱标示。
C)浇注结束前5箱测量尾箱温度和取光谱试样,浇注完后则做好标示下次浇注是必须隔离3箱以上开始浇注。
D)浇注前做好准备工作,测温仪,取样勺,随流孕育器孕育咀的更换使用直径为¢4mm,孕育剂使用si-sr孕育剂。
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铁水化学成分控制1、正确的配料计算配料算是保证化学成分合乎要求的首要环节。
冲天炉的配料计算,就是根据铁水化学成分要求,考虑冲天炉在熔炼过程中元素的变化(增、减)和炉料的实际情况,计算出各种金属炉料的配合比例。
下面以HT200铸铁为例,说明配料计算方法。
1.1 配料计算的原始资料(1)铸铁的化学成分各种牌号铸铁要求的化学成分,随铸件壁厚和铸造方法而异。
HT200的化学成分范围为: C3.3~3.5%;Si1.5~2.0%;Mn0.5~0.8; S<0.12%;P<0.25。
(2)各种金属材料的化学成分用于配制HT200的金属炉料平均成分如下表。
炉料化学成分(%)名称 C Si Mn P SZ15生铁 4.19 1.56 0.76 0.04 0.036回炉料 3.28 1.88 0.66 0.07 0.098废钢 0.15 0.35 0.50 0.05 0.05注:所用铁合金为含硅45%硅铁,含锰75%锰铁。
(3)熔炼过程中元素的变化:在下表中列入了常见元素在冲天炉熔化过程中的增减率。
常见元素在冲天炉熔化过程中的增减率 %增减情况 C S Mn Si炉料中<3.2 炉料中>3.6极限范围 +(0/60) -(0/10) +﹛25/100) -(10/50) -(0/40)一般范围 +(5/40) -(3/8) +﹛40/80) -(15/25) -(10/20)增减情况 P Cr Mo Cu Ni V Ti-------------------------------------------------------------------------------------------- 极限范围 0 -(0/20) -(0/10) -(0/3) -(0/3) - -一般范围 0 -(8/12) -(3/4) -(1/2) -(1/2) -(30/40) -(40/50)熔炼HT200铸铁所用的冲天炉,经实际测定,熔炼过程中元素的变化为:Si –15%; Mn -20%; S +50%。
1.2 配料计算(1)计算炉料中各元素的应有含量这项计算是根据熔炼过程中元素的变化,将所需的铸铁成分折算成炉料的化学成分。
a.炉料含碳量的计算按经验公式: C铁水%=1.8%+0.5C炉料%式中 C铁水%、C炉料%—分别为铁水与炉料的含碳量;1.8%—增碳系数,此值随炉子增碳量的大小和炉料原始含碳而变化,大致变动在1.7~1.9%。
今铁水所需的平均含碳量为3.4%,按上式可以计算得:C炉料%=%2.3%5.08.14.3=-b.炉料含硅量的计算己知铁水所需的平均含硅量为: Si铁水=1.75%,硅的熔炼烧损为15%,则:Si炉料=06.215.0175.1=-c.炉料含锰量的计算已知Mn铁水=0.65,熔炼烧损20%,则:Mn炉料=%81.020.0165.0=-d.炉料含硫量的汁算已知S铁水=0.12%,增硫50%,则:S炉料=%08.05.0112.0=+e.炉料含磷量的计算磷在熔炼过程中变化大大:P炉料=P铁水<0.25%综合上列计算结果,所需配制的炉料平均化学成分为:C 3.2 %; Si 2.06%; Mn 0.81%; S<0.08%; P<0.25。
(2)初步确定炉料配比a.回炉料配比回炉料主要是指浇冒口、废铸件和冷铁水铸成的锭块等一切必须回炉重熔的铸铁。
回炉料的配比主要取决于废品率和成品率;它随具体生产情况而变化。
此配料按实际情况取为20%。
b.新生铁与废钢配比 设新生铁的配比为х%,则废钢的配比为80%- х%。
按炉料所需含碳量为3.2%,新生铁、废钢、回炉料的含碳量各为4.19%、0.15%、3.28%,可列出下式:4.19х+0.15(80-х)+3.28x20=3.2x100由此解得: х%=60.0%。
所以铁料比为:Z15生铁60%;废钢20%;回炉料20%。
(3)按初步确定的炉料配比计算成分按上述配比及各种炉料的成分,计算配后的炉料成分如下表:炉料 配比 C % Si% Mn% S% P% 名称 (%) 成分 数量 成分 数量 成分 数量 成分 数量 成分 数量 Z15生铁 60 4019 2.15 1.56 0.94 0.76 0.46 0.036 0.022 0.04 0.024 回炉料 20 3.28 0.66 1.88 0.38 0.66 0.13 0.098 0.020 0.07 0.014 废钢 20 0.15 0.03 0.35 0.07 0.50 0.10 0.050 0.010 0.05 0.010 合计 100 3.20 1.39 0.69 0.052 0.048 要求成分 3.2 2.06 0.81 <0.08 <0.25 差额 0.00 0.67 0.12 合 格 合 捡表中成分一项系指各元素在相应炉料中的含量; 数量一项系指成分与配比的乘积,表示该炉料在该配比时所带入的该元素的量。
由表中可知,上述配比是可行的,仅硅、锰两元素尚嫌不足,这可通过加入铁合金补足。
但如计算结果有某个元素超过要求成分,则需重新调整配比,或改换炉料,直至合格要求为止。
(4)计算铁合金加入量a. 硅铁加入量 今缺硅量为0.67%,亦即每100公斤炉料需加硅0.67公斤。
所用硅铁含硅量为45%,故每100公斤炉料需加硅铁量为:公斤5.145.067.0= b. 锰铁的加入量 同上述法计算,每100公斤炉料需加锰铁量为:公斤16.075.012.0= (5)制定配料单根据配比和层铁量,确定每批炉料中各种炉料的重量,写出配料单。
今己知层铁量为500公斤,可算得每批铁料的组成为:Z15生铁: 500X60%=300公斤;废钢: 500X20%=100公斤;回炉蚪: 500X20%=100公斤;45%硅铁: 500X1.5%=7.5公斤;75%锰铁: 500X0.16%=0.8公斤。
上述配料计算方法是生产中较为常用的方法。
还可以用求解多元一次联立方程式或表格法、图算法、最低配料成本配料法进行配料计算。
2、交接铁水的控制冲天炉熔炼过程中,往往同一炉次要生产多种牌号的铸铁。
为了避免不同成分的铁水互相混杂,就必须控制好交界铁水。
为此可同时采取以下两顶工艺措施: 2.1 按批数算料这是指按照加料的批数,计算出交界炉料的熔化开始时间,以便及时处理好交界铁水。
设冲天炉满装料时,从底焦顶面至加料口下缘这段炉身内,能容纳的炉料批数为n,则在冲天炉熔炼过程中,只要知道从装料开始投炉料的总批数N,就可以计算出己熔和未熔炉料的批料序号。
熔化完毕的炉料:第一批~第(N-n)批;正在熔化的炉料:第N-(n-1)批。
例如冲天炉能容纳5批炉料,则当第40批炉料投炉后,说明第1~35批炉料已熔化完毕,第36批炉料正在熔化。
此时,如果出净前炉铁水,就大体上能将第35与第36两批料的铁水分开。
为确保算料正确,必须注意以下两点: (1)冲天炉必须正常加料;(2)炉内容纳的料批数,随着炉衬的侵蚀,因炉膛直径扩大而会有所增加,不能始终按装炉时的批数计算。
2.2 用焦炭隔料这是指在加完一种成分的炉料后,多加1~2批层焦,然后加第二种成分的炉料,亦即用焦炭将两种成分不同的炉料分隔开来。
这种多加的焦炭称隔焦。
它的作用不仅防止炉料混杂,而且使两种炉料的交界处,炉内铁滴下落有比较明显的停顿。
所以加隔焦、计算与观察炉内落铁情况相结合,就能比较正确地掌握交界铁水。
通常,在高低两种牌号的交界处,往往让高牌号的铁水略为越界,进入低牌号铁水中,以确保高牌号铁水的成分。
3、化学成分的炉前检验及控制3.1 炉前检验方法(1)炉前快速分析: 浇注化学成分分析试样,钻屑取样后立即分析碳、硅、锰、硫、磷含量,或用非真空(真空)直读光谱仪和其它快速分折仪(浓差电池法、气相色谱法)或者用热分析和微分热分析法等进行炉前快速分析。
(2)三角试块检验: 浇注高、底宽20、长130毫米三角试块,待其冷至暗红色后淬水激冷。
铁水的碳、硅含量愈低,试块尖角的白口深度或宽度就愈大。
下表中列入了铁水成分与白口宽度做的关系。
铁水成分与白口宽度的关系白口宽度化学成分(%)共晶度(mm) C Si Mn P S 碳当量 S C 无 3.73 1.56 1.06 0.75 0.78 4.25 0.99 ~1 3.64 1.70 0.99 0.071 0.114 4.20 0.97 ~2 3.50 1.56 1.42 -- 0.098 4.02 0.93 ~3 3.45 1.54 1.00 0.093 0.109 3.96 0.91 ~4 3.37 1.67 1.26 -- 0.117 3.92 0.89 4~5 3.33 1.46 0.95 0.095 0.117 3.82 0.88 ~5 3.09 1.63 0.97 0.106 0.195 3.63 0.83 ~6 2.98 1.83 0.97 0.103 0.057 3.59 0.81 ~7 2.92 1.46 0.93 0.101 0.067 3.41 0.77 ~8 2.78 1.73 0.95 0.099 0.057 3.35 0.75 9~11 2.85 1.02 0.88 0.085 0.069 3.19 0.73 下表列入了灰铸铁牌号与白口宽度的关系。
灰铸铁牌号与白口宽度的对应关系牌号白口宽度(mm)HT200 3~4HT250 4~6HT300 6~8HT350 8~10(3)园棒试样检验: 将铁浇注预热至200℃左右能铁模中(内径Φ38mm、外径Φ80mm、高180mm、),待铁水凝固后将试棒从模中取出,冷至暗红色后淬水激冷,检验断口白口深度判断与铁水牌号的关系。
铸铁 HT200 HT250 HT300 HT350白口深度(mm) 4~5 6~10 15 全部呈白口(4)热分析和微分热分析法根据铸铁冷却行为与其成分、结晶热力学和动力学因素有关的原理,测定铸铁冷却过程中的微分冷却曲线,通过其特征值可测得铸铁的成分、力学性能及铸铁的组织形态等。
是控制铸铁成分等质量、检验铸铁质量较为筒便、有效方法之一。
通过此方法可快速检验铁水中的碳、硅含量、碳当量、共晶度、铸铁组织和石墨析出形态、孕育效果、抗拉强度和硬度。
3.2 铁水化学成分的控制根据炉前检验的结果,如铁水碳、硅含量太低,可冲入75-硅铁加以调整;如碳、硅含量过高,在铁水温度较高时,可冲入洁净的废钢片或纯铁加以调整,而在铁水温度不高时则降级使用。
此外,还必须依据具体情况,适当改变配料或调整金属炉料中铁合金的配入量,以确保化学成分的合格。
在生产高牌号灰铸铁,尤其生产球铁时,铁水的含硫量高超标时,除采用上述工艺措施外,还要采用含硫较低焦炭和可行的脱硫措施(详见“脱硫”部分),以确保铁水所求的含硫量指标。