铸钢件硬脆及脱碳方法资料整理(3)

2020-04-17 06:12

电石渣的脱氧能力比白渣更强。但是,由于炉渣中炭粉较多,且炉值的粘度大,炭粉易裹在炉渣中.与钢液接触的机会多,故钢液在电石渣下每小时可增碳(质量分数)0.1%左右.在冶炼含碳量低的钢种时,增碳现象尤为显著。采用电石渣(弱电石渣)进行还原时,应在出钢前将电石渣改变为白渣。改变的方法一般是加人石灰、氟石和硅铁粉并打开炉门,从沪外引人空气,使炉渣中的电石氧化。规定必须在将电石渣变成良好的白渣后,才能加硅铁调整钢液含硅量.在电石渣条件下出钢,一方面易导致钢液增碳,二方面由于电石渣粘度大,渣钢间界面张力小,出钢时沪渣被钢液排带.不易与钢液分离而导致成品钢中夹杂物增多,因此,必须禁止在电石渣条件下出钢。

4.脱氧质量的检验在用铝进行终脱氧前,取钢液浇注圆杯试样判断脱氧情况。圆杯试样的铸型示例见图9-10.铸型一般用钢制成,也有采用砂型的。根据圆杯试样凝固过程中产生的收缩(试样顶面的凹陷)情况来确定钢液脱氧程度(见表9-94)。

5.脱硫还原期具备脱硫的有利条件:高的炉温、高碱度和还原性的沪渣(原理见第2章)。

炉渣碱度:炉渣碱度R与钢液含硫量的平衡关系见图9-11。生产上控制炉渣碱度R=3左右。

还原性:白法条件下,要求炉渣中w(FeO)≤1.0%;电石法条件下,要求炉渣中w(FeO)≤0.5%。

此外还应有适宜的护渣枯度和足够的渣量。

炉渣粘度:粘度大时,脱硫速度慢,时间长。生产上可用铁钎粘渣厚度的经验方法来判断炉渣粘度:炉渣粘度越大,则粘渣层越厚。适宜的粘渣层厚度为均匀的3mm。

渣量:还原期渣量一般应保持为钢液重量的2.5%~3.5%。如还原期开始时钢液中

w(S)>0.06%时,应适当增加渣量。炼钢的还原期中,钢液含硫量的变化见图9-12所示。

6.调整钢液化学成分当钢液脱氧良好,含磷量、含硫量及含碳量均符合成品钢要求时,即可加入硅铁和锰铁调整钢液的含硅量和含锰量,便之符合成品钢要求。这一调整过程须在良好的白渣(如造电石渣还原时.需变为白渣)条件下进行.调整化学成分后,应在7~10min以内出钢。应指出,钢液的含碳最应在氧化期控制好,应考虑到还原期中钢液的增碳数量,使钢液在还原期终了时的含碳量符合成品钢要求。一般不宜在还原期中人为地增碳。

7.终脱氧当钢液的化学成分符合成品钢要求,并达到了出钢温度时.可加铝及其他脱氧合金进行最后的脱氧,即终脱氧。由于钢液中含氧量与含碳量之间有一定的平衡关系,故低碳钢中的残余氧量比高碳钢多一些.因此对低碳钢钢液进行终脱氧时,其加入的铝量也应比高碳钢略多一些。在生产铸钢件时,钢液终脱氧所需的铝量还与铸型种类有关,采用湿砂型铸造时.钢液容易吸收来自铸型的气体,而钢液中所溶解的气体又促进C、O反应而生成CO气体,从而促使铸钢件中气孔的形成,故在湿砂型铸造条件下,须对钢液进行更严格的脱氧.加铝量应略多一些。

表9-95中列出不同条件下,终脱氧所用的铝量.可供参考。往钢液中加铝有两种方法:

播铝法和冲铝法.两种方法的操作要点及其特.点见表9-96。推荐采用插铝法。

3.1.5钢液温度控制

炉料熔毕时.钢液的温度较低、应在氧化期中提高温度,使钢液在氧化期末的实际通度略高于钢液的出钢温度(高出20~30℃)。还原期中基本上保持冶炼过程在钢液出钢温度条件下进行。如钢液温度稍低.可适当提高,但应避免后升温操作,即在氧化期末或(还原初期)钢液温度过低,而在还原期(或还原末期)大幅度提温到出钢温度要求:还原期熔池平静,热量传递较慢,整个熔池提温困难,而且炉渣反射热的能力强.输入功率提高时,易导致炉盖和炉墙损坏,尤其后升温操作.往往导致钢液温度不均匀,脱氧不良.非金属夹杂物含量较多。

碳钢铸件的浇注温度主要生钢的含碳量及铸件的重量、壁厚和结构复杂程度等因素所决定。一般的碳钢铸件的适宜浇注温度可参考表9-97。

出钢过程降温包括出钢过程中由于钢液向周围环境散热,以及加热盛钢桶消耗热量而引起的降温。盛钢捅中停留降温包括出钢后钢液在盛钢桶中镇静(时间5~8min)及浇注过程中,钢液在盛钢桶中向周围环境散热而引起的降温。出钢过程降温和盛钢桶中停留降温都与钢液量有关。表9-98中列出了在不同钢液量条件下出钢过程降温和盛钢桶中停留时的降温速度的大致数值。

3.2电弧炉熔炼工艺举例

铸钢熔炼工艺规范XSIQT-0l 1.目的

规范铸造工艺过程,控制产品质量。 2.适用范围

适用于规范我厂一缸套内外套铸造过程。 3.化学成分

3.1ZG270一500钢化学成分(%)

4.溶化设备 中频感应炉 5.熔炼 5.1炉料:

5.1.1废钢料购进厂后,由化验室进行取样分析,了解其化学成分中碳的含量及硫、磷等有害元素的含量。

5.1,2炼钢用各种铁合金采购进厂后,由化验室验证是否符合国家标准或职业标准的规定,铁合金中硫、磷含量重量应低于钢种规范。

5.1.3锈蚀、潮湿、粘矿严重的废钢和其他炉料不能使用。

5.1.4气割工具将取样分析后符合要求的炉料进行气割,气割后待用,炉料长度不超过100mm,宽度不超过250mm,厚度不小了于2Omm,最大块重25kg以下,人工能搬动,不能使用很轻薄废钢。

5.2装料溶化:

5.2.1开机,调整电流≥20KA,电压≥0.35KV。检查各部位运行良好后装料。

5.2.2炉前工在添加炉料时,炉料要求大小搭配,底部装少量碎料,人块料紧贴炉膛,难溶合金和炉料充填密实,充分利用炉膛空间。

5.2.3炉料溶化过程中的溶化前期,炉前工应每间隔10分钟捣碎和逐批添加新料,到溶化后期,炉前工应每间隔3分钟捣碎和逐批添加新料,防止因炉料搭桥、顶部结盖、熔化期延长和炉衬局部过热现象,发生穿炉事故。

5.2.4加热,调整电流≤100KA,电压≤0.7KV,炉前工一要随时观察熔炼情况,有异常时停炉检查。

5.2.5取样分析:炉料全部熔清后,炉前工用样勺取样,由化验室化验员进行分析,分析钢液中的C、Mn、Si、V等各元素的一百分含量(根据需要可增加其他元素的分析)。

5.4造渣:

5.4.1取样后山化验员分析的同时,炉前工扒出初期渣,另造新渣,新渣组成如下,渣量为0.3~0.5kg/百公斤钢液。

a.石英砂(应选用干燥、粘度应<lmm):占80%; b.碎玻璃:占20%

5.5脱氧和合金化:5.5脱氧和合金化:

5.5.1新渣开成后,护散脱氧,脱氧剂组成为硅铁粉70一100克/每一百公斤钢液、焦碳粉40克/每公斤钢液,应根据溶化后的钢液成分中碳和硅的含量作适当调整。

5.5.2炉前上脱氧剂撒于渣面_卜,用棒轻轻搅拌待渣颜色变浅后,观察炉内钢液温度,温度达到1510一1530℃后取样(炉前工每天在任意一炉用光学高温计修正观察温度)。

5.5.3炉前工根据化验室取样分析的数据进行成分调整,调整碳、硅含量,不足的碳用电极粉补充。使成分进入规格。

5.5.4添加合金时,合金事先必须烘烤预热,铬铁等易氧化合金元素必须在脱氧良好的条件下,扒开渣面加入,加入后立即充分搅拌。

5.5.5加入锰铁后至出钢时间,一般控制在3分钟以内,若超过时间应由炉前工根据实际烧损情况适当补加锰铁。

5.5.6合金全部溶化后,插加钢液重量0.07一0.08kg/每百公斤铝进行终脱氧。 5.6出钢:

5.6.1炉前工做好终脱氧处理后,观察炉内钢液温度,温度达到1530一1560℃准备出钢,出钢前在钢水包内冲加20克铝屑及50克稀土。

5.6.2出钢时,钢液应带渣在炉内镇静1~2分钟,然后扒渣出钢。 5.6.3连续生产时,炉内可留部分钢液,以加速济化。

5.7每次钢液浇铸完毕后炉前工观察炉膛内壁,炉膛内衬侵蚀户,叭重、粘有杂物,必须修理或更换新炉。

3.3感应炉熔炼工艺

这里所说的为碱性感应炉不氧化熔炼工艺,一般用于合金钢熔炼,没有氧化期。而氧化熔炼工艺,也有脱碳的环节

4.碱性感应电炉炼钢工艺碱性感应电炉炼钢可以脱磷和脱硫(但效果较碱性电弧炉差),因而对炉料限制较酸性感应电炉宽。碱性感应电炉一般采用不氧化法炼钢。必要时也可采用

氧化法炼钢,但与电弧炉相比,感应电炉的炉膛直径较小,吹氧操作时须特别注意控制吹氧气流方向及氧气压力,避免吹穿坩埚壁,不氧化法和氧化法炼钢过程中钢液化学成分和温度的变化见图9-35和图9-36。

碱性感应电炉炼钢通常采用沉淀脱氧和扩散脱氧相结合的方法来进行钢液的脱氧。根据具体熔炼的钢种,可采用炭粉、硅铁粉、硅钙粉和铝粉作为扩散脱氧用的脱氧剂。碱性感应电炉适于冶炼碳钢和各种合金钢。

(1)配料和装料

1)碳:采用不氧化法时,炉料平均含碳量按规格成分的下限配人,用氧化法时,炉料平均含碳量应比规格成分的下限质量分数高0.2%~0.3%(即级化脱碳量的质量分数为0.2%~0.3%),

2)磷和硫:炉料的平均磷的质量分数一般应不超过0.06%;平均硫的质量分数一般应不超过0.05%,

3)合金元素:不氧化法中,合金元素的收得率可参见表9-151。

4)碱性感应电炉的合理布料原则与酸性感应电炉相同。 (具体描述见《铸造手册第二卷:铸钢》p383-389)

3.4感应炉熔炼工艺举例

炼钢工艺:表9-152和表9-153为碱性感应电炉不氧化法冶炼工艺的例子,表9-154为碱性感应电炉氧化化法熔炼工艺的例子,可作参考。


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