工艺技术电炉熔炼操作工艺规程PKZG.docx
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工艺技术电炉熔炼操作工艺规程PKZG
电炉熔炼操作工艺规范
1.范围
本工艺规范适用于中频电炉熔炼灰铸铁,球墨铸铁,碳钢,合金钢的熔炼操作,对熔炼的基本操作进行了规范,是电炉操作的通用的,基本的要求。
对于具体的产品还应遵守产品工艺卡片的规定。
2.修炉
2.1修炉材料
a.修炉用硅砂的化学成分要求,见表1。
表1修炉用硅砂化学成分
成分
SiO2(%)
Fe2O3(%)
附着水分(%)
含量
≥99
≤0.05
≤0.5
b.修炉用硼酸的化学成分要求,见表2。
表2修炉用硼酸的化学成分
成分
P2O2(%)
结晶粒度(毫米)
附着水分(%)
含量
≥98
≤0.5
≤0.5
C.修炉用镁砂的化学成分要求,YB415-63类-等,见表3。
表3修炉用电熔镁砂的化学成分
成分
MgO
杂质
灼烧减量
SiO2
Fe2O3
CaO
含量(%)
≥90
≤4
≤1
≤2.5
≤1.0
2.2坩埚模
坩埚模用3mm钢板制作,见图1。
2.3修炉材料配比
a.酸性炉衬材料配比,见表4。
表4酸性炉衬材料配比
编号
硅砂(粉)分组代号(目)(%)
硼酸
(外加%)
水
(外加)
(4/5)
(6/10)
60(20/40)
21(50/100)
05(200/270)
1
30
50
10
10
2
适量
2
25
20
30
25
1.5~2.0
适量
b.酸性炉领材料配比,见表5。
表5酸性炉领材料配比
编号
硅砂(粉)(mm)
水玻璃
(外加)
水(外加)
1~2
0.2~0.5
<0.1
<200(目)
1
30
50
20
10
适量
2
30
40
20
10
10
适量
c.碱性炉衬材料配比,见表6。
表6碱性炉衬材料配比(%)
编号
电熔镁砂(mm)
耐火粘土
硼酸(外加)
水
4~2
2~1
<1.0
2
20
50
30
2-2.5
1.5~2.0
适量
c.碱性炉领材料配比,见表7。
表7碱性炉领材料配比
电熔镁砂(旧炉壁回收砂)
白坭
水
65%
35%
适量
d.感应器保护材料配比,见表8。
表8感应器保护材料配比(%)
编号
硅石粉11号筛(270目)
石棉粉
耐火粘土
矾土水泥(400-500#)
水
1
50
30
20
适量
2
80
20
适量
3
80
20
适量
2.3修炉操作
修炉操作要点,见表9。
表9修炉操作要点
序号
工序名称
操作要点
1
筑炉准备
1.用0.2至0.3MPa的水压检查感应器是否有渗漏现象,感应圈匝之间绝缘是否良好。
2.按要求配制感应器膏状保护料,均匀涂铺于感应器上,自然干燥24小时或烘干。
3.按照要求配制好筑炉材料,并混合均匀。
在混合前,应用磁铁检查并除去材料中的铁销;在混合过程中要防止沙土、铁销和其它杂物混入。
2
筑炉
1.筑炉底
a.在炉底石棉板上,每次铺以20到50mm高的炉衬材料,用撞锤捣固紧实,直至平面超出感应圈之最底圈20到30mm
b.换以圆形筑炉棒打压,使表面坚固,再用耐火砖抹平,直至要求高度
2.筑炉壁
a.将坩埚模(在外壁包以厚纸板)置于感应圈同心位置,定位后用钢料压紧和固定,然后筑炉。
b.将坩埚底部炉衬材料用叉状棒拨弄粗糙,每次装入20-40mm炉衬材料捣实,直至离炉顶50mm,即感应圈匝上边缘为止。
3.筑炉领
按要求配制炉领材料,打结炉领和出铁槽,并用水玻璃溶液(水+水玻璃=1:
1)均匀涂刷于表面
3
烧结
1.打结坩埚自然干燥大于16小时后即可进行烘烤。
2.烧结时,在坩埚内装入金属料,分级缓慢送电加热(30kw,1小时;40kw,2小时;50kw,2小时,60kw)炉内温度约在700-800℃保持8-10小时,然后逐步加大功率,使金属熔化,并在1700℃保持1小时烧结
3.烧结完的坩埚,可以继续熔炼或停炉,以原冷却水的2/3冷却炉衬3-4小时待用。
2.4浇包包衬搪制
2.4.1包壳用3mm钢板制作。
2.4.2包衬材料配比,见表10,
表10包衬材料配比
石英砂或镁砂(%)
耐火土(%)
硼酸(%)
水(%外加)
97~96
2~2.5
1~1.5
3~5
2.4.3搪好的浇包,在表面涂水玻璃,自然干燥4小时以上,使用前再在900±50℃烘烤3小时
以上。
3熔炼
3.1熔炼铸铁的基本要求
3.1.1配料
a.熔炼用原材料必须符合,《金属原材料技术规范》WI-ENG-060的要求。
b.配料时必须有质检部的书面《原材料化学分析报告》。
c.样品和正常生产的第一炉配料单必须有技术部的确认,质检部质检员核实。
d.各种原材料必须进行称重。
并做好记录。
3.1.2各种元素的变化情况
铸铁5元素在炉中的增减情况,参考表10。
表10铸铁5元素在炉中的增减情况
元素
C
Si
Mn
P
S
增减率(%)
-5
±5
-10
±0
±0
在石英砂坩埚中熔化时,外加元素吸收情况,参考表11。
表11在石英砂坩埚中熔化时,外加元素吸收情况
元素
C(石墨)
Si(硅铁)
Mn(锰铁)
Cr(铬铁)
Mo(钼铁)
Ti(钛铁)
Cu(纯铜)
Ni(纯镍)
吸收率(%)
70~90
80~100
70~95
80~100
95~100
80~85
95~100
95~100
3.1.3.样品和正常生产的第一炉产品的化学成分必须及时送检,没有得到合格的检验报告之前,不允许投入生产。
3.1.4熔炼操作的一般程序。
熔炼操作一般程序,见表12。
表12熔炼操作的一般程序
程序
主要内容
操作要点
1
加起熔体
冷炉开炉时,应该先加入起熔体,如果没有起熔体,可在炉底装入块度较大的生铁或回炉料贴着炉壁装紧,这样可以提高熔化速度。
当连续熔化时,每次出铁在炉底留部分铁水不要出完,二次熔化时可以提高熔化效率。
2
加炉料
装炉本着熔点低的、合金元素少的炉料先加,熔点高的、合金元素含量高的炉料后加的原则。
先在炉底装入生铁,再装入废钢,尽量装的紧奏一些,装满后送电熔化。
待炉中的金属原料化开后,再把剩余的废钢和生铁逐步加入熔化。
最后将锰铁、硅铁和合金加入炉中熔化。
炉料一定要干燥,特别是后加的合金炉料,再加入前要在炉台上烘烤后再加入,以免产生爆炸。
3
进行通电熔化
当炉料装满后,即可通底电压进行预热,然后再改用高电压送电。
在熔化过程中,如果发现有冻结密封现象,应及时把炉子倾倒至一定角度,以使冻结部分的炉料熔化。
在熔化过程中,还应经常观察坩埚的侵蚀情况和炉子功率表,若有漏炉危险时,应该立即停止熔化,以免把感应圈烧坏,引起爆炸事故。
4
除渣测温
炉料全部熔化开后用珍珠岩或碎玻璃除渣,铁水表面干净后,测量温度,如果温度达不到要求的出炉温度,升温至出炉温度出炉。
5
出炉
出炉时,应该根据下一炉的情况决定炉内留或不留铁水。
如下一炉材质不变,应留部分铁水,以加快下一炉的熔化速度。
如下一炉的材质不同,则应把炉内铁水出干净,以免混料。
若熔炼结束,则应把炉内铁水出干净,以防止炉子上下温差过大,使坩埚产生裂纹。
3.2球墨铸铁的熔炼
球墨铸铁熔炼的一般操作要求按3.1条执行。
3.2.1球化处理包
球墨铸铁处理采用专用堤坝式球墨铸铁浇包,在每次球化处理前,要对浇包进行清理,保证包内无杂物,无渣子,堤坝完整。
凉包要烤至暗红色,以减少球化处理过程中铁水的降温,保证浇注温度。
浇包必须预热至暗红色,已减少铁水降温。
3.2.2球化处理
3.2.2.1装包
装包方法,见图2。
装包时,球化剂、硅铁孕育剂、覆盖物要逐层捣实。
3.2.2.2出铁球化
球化处理出铁前应将铁水表面的熔渣清理干净后,进行测温。
铁水温度达到要求的出铁温度后才能出铁。
出铁时浇包的方向应如图2所示。
当铁水冲入包中以后,开始球化反应。
一般情况下,球化反应可持续4-5分钟。
反应结束后,观察浇包表面,不时有白色小火苗窜出,说明球化良好。
球化反应结束后拔去铁水表面的渣子,用保温材料进行覆盖。
3.2.3浇注
a.浇注前用热电偶测温仪进行测温,温度符合工艺卡片要求的浇注温度,如不符合要求,不能浇注。
b.浇注三角试块检查球化是否良好。
c.在确认球化良好的情况下,浇注产品。
每包铁水的浇注时间不得超过15分钟。
d.在浇注时用专用工具进行随流孕育。
3.2.4球铁试块
a.每包铁水必须浇注至少一组机械性能试块。
试块的浇注时间在最后一个产品浇注以后进行,即包底。
b.球铁试块尺寸,见图3。
Y型试块尺寸
尺寸
铸件壁厚mm
≤13
13~38
≥38
A
13
25
75
B
40
54
125
C
50
75
100
D
100
150
200
E
175
175
175
c.试块必须采用和铸件相同的造型方法造型。
暗冒口浇注,保证试块取样部分组织致密。
3.3灰铸铁熔炼
灰铸铁熔炼的一般操作要求按3.1条执行。
3.3.1浇包
每次出铁前应清理浇包中的残渣,并将浇包预热至暗红色。
3.3.2孕育
通常情况下,灰铸铁要进行孕育处理(除非特别说明),尤其是添加合金元素时。
通常是在浇包加入0.3%左右的硅铁,粒度5-10mm,进行孕育。
合金铸铁,如虹吸管、升液管、敲壳器、堵头等,还要在浇口进行随流孕育。
3.3.3灰铸铁试棒
灰铸铁每炉至少浇注一组,三根Φ30X300的试棒,试棒采用立式浇注。
当产品材质有要求时,按要求执行。
没具体要求时,按图4尺寸。
其中:
D=Φ30mm;W≥D;L=300mm;M=8mm;P≥40mm。
图4
3.4铸钢熔炼
3.4.1合金元素的烧损率
合金元素的烧损率,见表13。
表13合金元素的烧损率
合金
碳钢及合金钢
元素
C
Si
Mn
Cr
Ti
Al
W
V
Mo
Ni
烧损率%
酸性炉
5~10
0~10
30~50
5~10
40~60
30~50
3~5
~50
5~20
0
碱性炉
30~40
20~30
3.4.2溶剂及脱氧剂准备
溶剂分酸性溶剂和碱性溶剂。
酸性熔剂的配比,见表14,碱性熔剂的配比,见表15。
表14酸性熔剂配比
适用钢种
组成物含量(%)
硅砂
碎玻璃
石灰
氟石
碳钢、低铬、锰钢及高硅钢等
80
20
65
25
20
40
30
30
100
表15碱性熔剂配比
适用钢种
组成物含量(%)
备注
石灰
氧化镁
氧化铝
氟石
硅铁粉
铝粉
碎烧土
结构钢和不锈钢等
80
10
-
10
-
-
-
80
-
-
10
-
10
-
65
5
-
10
-
-
20
80
-
-
10
-
-
-
镁砂10
35
-
35
15
-
-
25
镁砂15
耐热钢及镍基耐热合金等
50
18
25
7
-
-
-
45.5
16.5
13.5
6.5
-
18
-
50
22.5
25
2.5
-
-
-
80-85
12-15
-
1-2
1-2
-
-
3.4.3脱氧剂的用量
脱氧剂的用量,见表16。
表16脱氧剂的用量
脱氧剂名称
锰铁
硅铁
硅钙粉
铝
脱氧剂用量(%)
0.10-0.20
0.05-0.07
0.20-0.30
0.04-0.06
3.4.4熔炼铸钢操作要点
熔炼铸钢操作要点,见表17。
表17熔炼铸钢操作要点
序号
工序名称
熔炼操作要点
1
准备
1.检查炉体,如炉衬、感应器、冷却水管、炉子倾动机构是否正常。
2.检查变频装置、电源、水源是否正常。
3.准备工具,如铁钳、铁钎、锭模及浇包应干燥,浇包需预热至暗红色。
4.准备热电偶测温仪表。
测温仪表必须定期校正。
5.金属炉料要按配料单逐项称取,并校对。
同时,按需要称取脱氧剂,烘烤备用。
6.溶剂要按要求配制,烘烤备用。
2
装炉
1.装炉材料的大小,以坩埚的完全充填为条件。
一般为粗大料和微细料并用。
2.将难熔的、大块的炉料装在靠近坩埚壁和坩埚底部的高温区;小块炉料装在坩埚上部的低温区。
3.装料顺序,以回炉料、废边料和元素不易烧损之铁合金,如钼铁纯镍等先加,全部熔化以后,才添加易烧损元素之铁合金,如低碳铬铁、锰铁、硅铁等。
4.为防止“架桥”,在装料过程中应注意,上部炉料不应超过感应器高度,长棒形炉料应该竖直装入坩埚,并力求做到,“下紧上松”.
5.再加料时,应注意将形状中等,容易预热者,先行入炉,而形状奇特,过大或过小者,最后添加。
3
熔化
1.炉料装好后即可送电熔化。
开始送电几分钟可用较低的功率;当电流波动较小后,采用最大功率,直至熔清。
2.随着炉料的熔化,把未装完的炉料陆续装入,直至炉料全部化清。
3.炉料开始熔化后,应及时撒上溶剂,以防止合金液氧化和吸气。
4.在熔化过程中应及时捅料,防止“架桥”,并注意炉渣情况,过多时应随时除掉一部分。
4
脱氧
1.炉料化清后,即可开始进行预脱氧。
2.脱氧剂应分批均匀的撒在渣面上。
3.脱氧剂加入顺序,因该由脱氧能力弱的到脱氧能力强的,一般为碳粉—锰铁—硅铁—铝—硅钙等。
脱氧剂的用量见表12。
4.终脱氧时,钢液应接近出钢温度。
5.在终脱氧前后,渣是否发白,(即为还原渣)。
若渣未发白,应补充脱氧。
6.终脱氧后,应静置几分钟,使脱氧产物易于上浮。
7.钢液从脱氧到浇注的时间不宜太长,避免钢液氧化和吸气。
5
合金化及合金液温度的调整
1.凡与氧亲和力较大的合金元素,必须在脱氧良好的条件下加入,且加入的温度也不能太高,以减少烧损。
2.一些难熔和密度大的元素应先加入。
几个主要合金元素的加入次序及时间如下:
镍(Ni):
一般在装料时加入。
铬(Cr):
在脱氧良好的条件下加入。
但含铬量多时,则在装料时加入。
为了减少shoa烧损,把它装在炉底。
钨(W)和钼(Mo):
多在炉料熔化后加入钢液中,块度要小,加入前应烘烤。
硅(Si)和锰(Mn):
当加入量不多时,在炉料化完后脱氧之前加入。
钒(V)铝(Al)钛(Ti)硼(B)锆(Zr):
必须在脱氧良好的条件下加入。
一般按钒—铝—钛—硼—锆的先后顺序加入。
如合金中的铝和钛的含量较多,钒量较少时,则钒应在铝钛加入后再加入。
3.在每次加入合金元素后,必须根据加入量而决定升温时间,当加入较多的铝、钛时,要停电降温。
4.当合金元素全部加入,最终脱氧完了,钢液应达到出钢温度。
6
出钢浇注
当合金液成分、温度均已达到要求,脱氧也已完成时,即停电、扒渣。
然后,出钢至预热过的浇包中进行浇注。
3.4.5铸钢产品试块
铸钢产品通常浇注梅花形试块,每炉产品至少浇注1个试块,可取4个试棒。