铸造合金及其熔炼(铸钢及其熔练).ppt

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1、第二节铸钢及其熔练12一、铸钢铸钢的碳的质量分数小于2.14%，硅、锰、磷、硫等元素含量一般比铸铁少。铸钢在强度和韧性方面比一般铸铁要高得多，常用于承受重载荷和冲击作用的工作条件。铸钢具有焊接性，不仅有利于缺陷的修补，而且能够采用铸焊结合的方法，将一些重型、复杂铸件分段铸造，然后焊成整体。铸钢与锻钢相比，用铸造方法能够生产出结构非常复杂的零件或毛坯。但铸钢熔点高，铸造性能差，生产工艺和熔炼设备复杂，对原材料要求高。虽然如此，铸钢仍是一种优良的结构材料，在工业上应用极广。3铸钢按化学成分可以分为铸造碳钢和铸造合金钢两大类。1.铸造碳钢根据含碳量的不同，铸造碳钢

2、可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢三种。其中中碳钢应用最多。一般工程用铸造碳钢的化学成分见表3-12、力学性能见表3-13（GB11352-1989）。4表3-12一般工程用铸造碳钢的化学成分的上限值（质量分数）（%）5表3-13一般工程用铸造碳钢的力学性能62.铸造合金钢为了改善和提高铸造碳钢的某些性能，在铸钢中加入一种或几种合金元素，即为铸造合金钢。常用于加入钢中的合金元素主要有铬、钼、镍、钨、钴、铝、钒、钛、硼等，当锰的质量分数大于0.8%、硅的质量分数大于0.4%也为铸造合金钢。按加入合金元素的含量多少，铸造合金钢可分为低合金钢、中合金钢、高合金钢三种。一

3、般工程与结构用低合金铸钢的化学成分及力学性能见表3-14（GB/T14408-1993）。7表3-14一般工程与结构用低合金铸钢的化学成分及力学性能8常用的一些特殊铸造高合金钢有不锈耐酸钢（如ZG1Cr17、ZG1Cr18Ni9Ti）、耐磨高锰钢（如ZGMn13-1）、耐热钢（如ZG35Cr26Ni12）等。9二、铸钢熔炼1.铸钢熔炼设备铸钢车间所用的炼钢设备有电弧炉、钢包精炼炉、平炉、感应电炉及等离子电弧炉等。感应电炉及等离子电弧炉主要用于熔炼高级合金钢及高温合金，用来浇注要求较高而且比较复杂的铸件。电弧炉在铸钢车间使用最广，它熔炼速度快，钢液温度高，而且

4、容易控制，有良好的脱磷、脱硫条件，可以熔炼出质量较高的碳钢和合金钢，适宜于浇注各种类型的铸件。10电弧炉熔炼是利用电极与金属料之间放电产生的电弧所发出的热量来熔化金属料和使钢液进行过热的。铸钢车间使用的多是三相电弧炉。我国目前使用的电弧炉最小容量为0.5t，最大容量可达100t。三相电弧炉主要由炉体、炉盖、电极、电极升降与夹持机构、倾炉机构、电气装置和水冷装置等构成。见图3-16。11图3-16三相电弧炉结构1—炉体2—出钢槽3—炉盖4—电极夹持机构5—电极6—电极升降机构7—变压器8—倾炉机构122.铸钢的熔炼操作电弧炉按照所采用炉渣和炉衬耐火材料的性质分

5、为碱性电弧炉和酸性电弧炉。碱性电弧炉具有较强的脱磷和脱硫能力，对炉料的适应能力强。铸钢多用碱性电弧炉炼钢。（1）炼钢材料炼钢所用的材料主要分耐火材料、金属炉料和其它辅助材料。1）耐火材料碱性电弧炉的耐火材料主要是镁砖和镁砂，用来砌筑、打结和修补电弧炉炉衬。镁砂用的粘结剂是焦油沥青或卤水，一般打结炉衬时用焦油沥青，修补炉衬时用卤水。132）金属炉料电弧炉炼钢的金属材料包括废钢、生铁、废铁，铁合金和脱氧剂等。①生铁。为炼钢生铁，要求磷的质量分数小于0.1%，硫的质量分数小于0.05%。②废钢。因一般废钢来源复杂，应分类保管，以便在配料时能合理地利用各种合金元素

6、。③铁合金。作为合金元素添加剂，用于调整钢液的化学成分。有硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钛铁、钨铁和钒铁等。143）其它辅料有氧化剂、还原剂（脱氧剂）、增碳剂和造渣剂等。电弧炉用的氧化剂有铁矿石和氧气；还原剂有锰铁、硅铁、铝、焦炭等；增碳剂有碎电极、焦炭及专用商品增碳剂；造渣剂有石灰石、石灰和氟石等。所有炉料应分类妥善保管，严防混杂和潮湿。15（2）碱性电弧炉炼钢工艺过程在炼钢工艺上有两种基本方法，即氧化法和不氧化法。两种方法的区别在于是否有氧化期。此外，还有一种从氧化法演变出来的方法叫吹氧返回法。铸钢车间炼钢一般采用氧化法。氧化法炼钢的工艺过程包括补炉、装料、熔

7、化期、氧化期、还原期和出钢。161）补炉一般每炼完一炉钢以后，在装料前，照例要进行补炉。目的是修补侵蚀和损坏的炉衬。补炉材料用卤水镁砂。补炉工具和方法一般为大铲贴补、铁锹投补或用机械化设备补炉。出钢后打开炉门，升起电极，立即扒净残钢、残渣，迅速进行补炉操作。补炉操作的要点是：炉温高、操作快、补层薄，以利于补炉材料的烧结。172）装料补炉完毕，即可装料。一般小容量电弧炉由人工进行装料，3t以上的电弧炉用料罐从炉顶装料。在往料罐中装料时，需要合理地布置炉料。原则是尽量多装料并使炉料熔化快，炉料要装得紧密，以利于导电和电热。3）熔化期熔化期的任务是将固体炉料熔化成

8、钢液，并进行脱磷。18装料完毕，盖好炉盖，检查无误即