铸造工(初级)第四章课件.ppt

1、 掌握各种铸造合金熔炼的基本知识和操作方法。1.铸钢熔炼用原材料(1)钢铁材料它包括废钢、炼钢生铁(或铸造生铁)及废铁。废钢分为普通废钢和返回废钢两种。(2)铁合金铁合金的主要作用是增加钢中合金元素的含量，有硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钨铁及钒铁等。(3)造渣材料造渣材料应根据炉子所用耐火材料的属性来选用。(4)氧化剂常用的氧化剂有铁矿石、氧化铁皮(铁鳞)、氧气等。(5)脱氧剂和增碳材料生产中用的炭粉(焦炭粉、电极粉、木炭粉等)、硅铁粉、硅钙粉等。(6)耐火材料炼钢炉用耐火材料有碱性、酸性和中性三种。以上材料构成炼钢炉的炉衬。2.电弧炉炼钢(熔炼)(1)电弧炉炼钢的特点电弧炉炼钢与其它炼钢方法相比

2、较，有以下的特点：靠电弧加热，其温度可以高达2000以上，超过了用一般燃料加热的其它炼钢炉所能达到的温度，熔化期的热量大部分是在被加热的炉料包围中产生的。由于电弧炉炼钢具有上述特点，故能冶炼出含磷、硫、氧低的优质钢；能使用各种元素(包括铝、钛等容易被氧化的元素)进行钢的合金化，冶炼出各种类型的优质钢和合金，例如滚动轴承钢、不锈耐酸钢、耐热钢以及磁性材料等。(2)碱性电弧炉与酸性电弧炉炼钢电弧炉根据炉衬的性质不同，可以分为碱性炉和酸性炉。由于炉衬的性质不同，在炼钢过程中所采用的造渣材料也不一样。图4-1电弧炉的基本结构1炉体倾斜机架2电缆3变压器4电极升降机构5电极6炉顶7出钢槽8炉底壳9炉底耐

3、火材料10炉底支承部分11导向架(3)电弧炉的构造本书仅涉及三相电弧炉，对于近年来发展起来的直流电弧炉将在高级工教材中讲述。炉体是电炉的最主要的装置，用来熔化炉料和进行各种冶金反应。(4)三相电弧炉炼钢方法和操作过程电炉炼钢按操作方法可分为氧化法、不氧化法(重熔法或称装入法)及返回吹氧法等。氧化法的操作过程有熔化期、氧化期(前两期近年来也称熔氧期)及还原期等，这种方法能有效地去除钢中的气体和非金属夹杂物，钢液质量较好，适用于冶炼各种碳素钢和合金钢。3.感应电炉炼钢(1)感应电炉的分类感应电炉分为有铁芯和无铁芯两种。按炉子采用的电流频率不同，可分为高频感应电炉(200kHz300kHz)；中频感

4、应电炉(150Hz或1000Hz2500Hz)和工频感应电炉(50Hz或60Hz)。(2)感应电炉的结构及炉衬材料感应电炉的结构如图4-2所示。图4-2感应电炉炉体结构 1水泥石棉盖板2坩埚3感应线圈4水泥石棉防护板5耐火砖底座6铝制边框(3)感应电炉炼钢特点1)不存在石墨电极，可以熔炼含碳量很低的钢种。2)钢液的自动搅拌作用，使钢液化学成分均匀一致，并促进非金属夹杂物的上浮。3)合金元素烧损小，热效率高。4)能比较精确地调整钢液温度。5)感应电炉的缺点：顶渣不能被加热，只能从钢液中吸热，因此渣温低，对一些冶金反应不利；坩埚寿命短。1.熔炼用耐火材料及炉料(1)耐火材料耐火材料通常制成一定形状

5、(耐火砖)或直接用散料和水按一定比例配制成泥状使用，在炉内修砌成一定的尺寸、形状，通常将这层耐火材料(耐火砖)称为炉衬。冲天炉所用的耐火材料种类很多，一般可分为：酸性耐火材料，属于这类的耐火材料的有硅砖、半硅砖、粘土砖和高铝砖；硅砖含硅的质量分数在93%以上，用硅砂加工制成，它是一种强酸性耐火材料；半硅砖主要含SiO以及含Al3的质量分数在15%30%，属强酸性砖；高铝砖含Al346%(质量分数)，SiO250%(质量分数)，属近中性耐火材料，因其抗酸性能力较强，但仍划入酸性耐火材料范围。(2)炉料冲天炉用炉料由燃料、金属料及熔剂三部分构成。燃料主要用焦炭。2.冲天炉熔炼(1)冲天炉的构造冲天

6、炉是铸造生产的熔炼设备，它主要由支撑部分、炉体、炉顶部分、除尘系统、送风系统、前炉及加料机构等组成。图4-3冲天炉结构简图1炉腿2炉门3风眼4风箱5炉衬6炉壳7加料口8烟囱9火花捕集器10过桥11前炉12出渣口13出铁口14出铁槽(2)冲天炉的熔化过程冲天炉工作时，首先装入炉膛的是焦炭，并将其点燃，这部分焦炭称为底焦，它是炉内放出热量产生高温熔化金属料的源泉。一批金属料熔化完后，底焦的燃烧有一定的消耗，必须补加一定量的焦炭，称为层焦。(3)冲天炉熔炼操作工艺1)熔化前的准备工作。2)点火。3)加料。一般中小型冲天炉底焦的高度在12501500mm范围内变动。4)送风熔化。鼓入炉内的空气必须有一

7、定的送风量，以保证底焦充分地燃烧、放热，一般以每分钟鼓入炉内空气在标准状态下的立方米数来表示，其单位为m/min，必须保证有必要的送风压力把足够的空气送入炉内。5)出铁与放渣。随着熔化时间的延长，前炉内的炉渣不断增加，如不按时放出，会吸收铁液的温度，并使铁液吸收渣中的硫分引起增硫，也会使渣面过高，以至灌入风口而影响熔化工作的正常进行。6)停炉。1.对熔炼设备的基本要求1)有利于金属炉料的快速熔化和升温，熔炼时间短，元素烧损和吸气小，合金液纯净度高。2)燃料、电能消耗低，热效率和生产率高，坩埚、炉衬寿命长。3)操作简单，炉温便于调节和控制，劳动卫生条件好。2.熔炼炉的分类和选用表4-1铸造有色合

8、金熔炼炉的分类3.铸造有色合金熔炼用金属及非金属原材料(1)金属材料金属材料大约可分为五类，这看起来不多，但在实际中是很复杂的。1)纯金属炉料。纯金属炉料是在合金熔炼过程中用量比较大的炉料，用来配制各种成分的合金。2)回炉料。对于回炉料要求明确的成分(包括化学分析的成分)才能使用，对于来历不明、成分不清的炉料应绝对禁止使用。3)中间合金。4)机械切削加工废料。5)维修废零件。按来源鉴定即能知道是什么设备、什么部位使用的零件，可从有关资料中查得材质牌号，这样易鉴别清楚，但返回的这些废料又很难获得有关资料，识别是比较困难的；按化学成分分析法鉴定，这种方法比较麻烦，但是准确、可靠；回炉重熔，对返回的

9、废零件进行初步的鉴别分类，如锡青铜、铅青铜、黄铜、铝青铜等，再按类别重熔，分炉取样化验，根据化验结果，进行配料使用，此类也同样准确可靠。(2)非金属炉料非金属炉料很多，这里仅涉及到熔炼用非金属炉料，因此也称为熔剂。1)覆盖剂。在有色合金熔炼中，常用的覆盖剂有木炭、玻璃、硼砂、苏打(即碳酸钠)、石灰石、长石、硼渣等。2)精炼剂。常用的精炼剂有苏打、冰晶石(Na3AlF6)、碳酸钙、萤石及硼砂等。3)变质剂。在铝硅合金中常加入按一定比例配制的钠盐和钾盐，对铝硅共晶合金进行变质处理；在铜合金中加入其它一些金属元素后，同样使合金组织细化，改善其力学性能。4.铸造有色合金熔炼的一般方法(1)熔炼前的准备合金熔炼前的准备是熔炼过程的重要环节，直接影响熔炼过程的进行和熔炼合金的质量。1)炉料的准备。2)熔炉的准备。3)工具的准备。(2)合金熔炼的一般方法在上述准备工作完成以后即可点炉，开始熔炼。1)加料顺序。2)操作过程。