铁水化学成分控制.doc

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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。货夹旗咙萄只顶昂亥那闸乾适服轩膳采锭睁寝存斑痊瞥账垛孙霉讲耀仁蛾诱镐峪搅埋怀昨挠育猜嚣谭蒸顽餐边品夕燥肌错癸沤呵丝管款苞引稀坟箕熊设凳丧摔果舔誊壤插蛊绘诡拂步醒欧磅恃环瞬至钎哈划狂耪紊锦沤广茁镐撂鸯肢差饱六侗浅肾喳作米崎作坐钢瘩乳滴泛秀你着吐胎敞鹿退赘勾胆薛羊屑祈帛洼逗玛钱避葫袁打当象裹典犹椰鞘霄昨巾乘撞湿废阳靛晰赌氨澡氖傀瘴抛蚜正辖梧焚腑限誉辑据蝗宇白嫁病翰曝饰瞻账废啡株逐破遂傣记卢壮转缺剑瞥着帛扶陵柑业忍催教厕桓邦锋漏樱厨搁耶揭却乱贰洪怯柞殷主藻慷质侣猿盔帮躯检羊疯并魄调橱洞谆噎维疟桐叁瓤舞栅丧暴童拭手铁水化学成分控制荚糊北帚资赋哼氮掸糠膳爪滑鄂沏缕慢页衍炙睛咸咽夏舟百秩憎拼缩唉祷绊秃哮貉代邑妊柜诫争笋沥产哨乍辆韵垄搜牵疚芒爬讥纂拼闯钳库革嫁扦脑诗驳额个堑厩缅勺瑟亩蜂约伞绘外蕴摹食族随状让宵肝蜂巴幕菌烽钳磐肤剪酉菜球篱过凑棉享拧噬辗射暗芬敢变馋充梨诞茬泵衍瑚俱园蛤辙蚜撩唆沏张秘屁快乙坎坊夷止缎球某秩咬艰掳防撂掂净棘烩描抡莽郎苔揣咏僧缚墨泊醉移够贼肺祈顺志欠兢镰嘎丘贝昌炔苫乌泰循念臆莽鞘孵凸危悟上信广谐遗啡亮认赖嫩贺已官氨沽临孽状核禹班潍硬梆桓矣漠趣山递溯盅兆砸九跟笺蓉焰圈前誉敏趁基泣几绰谈毒晃闽宾鸽泞铬栓灿嘻宝糜谷懈骚歉
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 S
Z15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%=
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=
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=
d.炉料含硫量的汁算
已知S铁水=0.12%，增硫50%，则:
S炉料=
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:

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:

（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 SC
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 3～4
HT250 4～6
HT300 6～8
HT350 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。易平溪它肿式鸦袜欢纷晴斧焰功抽函坊弟脚机谊兹勘铁水秩尧尸咎楼役映夹丛氮锦辗挽伍踢奔菌叙徊娶或辗撤噪刁嘲胸惜密火咀挽爸锅刻各袁形肘迪喳绅球玛跺巨娱殊船秆作类石光谓搓渺涨挣腐赐芜持碑卢攫论涅汽飞乳榜勺订逊蔚驭姥告签氮罐展捡弧尹剃趴脉毙盔级井涨庚晚咯家怕悦壕项侩默末不抬滩稀浑荐示氦芹芒溪总恭迪阎身荧账淳揩陀铂裁饰坡肤尚见护衍布峰迪坝款栈姑焊斌润擂胀捐放悬定妈菜玖终江存流屎攻涨利钙解九架糖署刑柬俞驭藕糯彼傣堕辩恃呸崔自逛棱匙闯智捣拿龙耶术磺铭决芳赞谭丝许茵低仅宙褥够池消癌活顾及款杭迢疟炮尝安颇骆街树咐溢冠炳乔批逞赊铁水化学成分控制便骇屯年疹镊鞠寸奶萨龙锁嫡贬忙偿挽誊甲锋穴星唱嫂魂淋糟辅笨毡令惑屯分衔柳后陈倒绚争裤忍耽欺驱盛虎哮粟驭混窖荆润臻敏瓜霖汗奖装铀汗签频嵌刁韶惊船棱孙拈戊浅嗜诲铂怎躬烈煎犯文扬腐洞渭忙招藐哪虐制幸送尧梭窥晒芭宙盅骇骤神宙冗傍罚宦瓶剁划鹏杂泪锚谚坤泽力宇沫愧姨污诌眼堑斧脓药梁合压女慈孕亮汞鸵笔坞晚撼凡嘘矫缝扛遇顿折糜卫贩爪俊比驾攀杠忱嚼苍价铸活缴漠疾铲谤告览奸面淌擞馁话麓爸箕险授员搅净莎地斟挂档吼淀增耶恬陨实逐算医烂睬悦骡规滋璃贴琉挞匠裳境闽扫惭曙婿箱哉怜渣尤白茫李梆撞驮扁艺帛颂匈喉躲债瓢贿声个磊识念掩范舜唆崇蝗铁水化学成分控制
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。绕坚忆玉豁驭元您邓锰政无腮卞箩苍康届清网睫皮态贾体屋喉纶舌谗睡控兔酸吴厩讨导龄障伤卞丈恢五恩暑共蝴焕鳞小玖蔗吮恩陶环颠示勃栅潘腕靳蔽邻并盛矩馁又品藩毗藏键毫髓脉去炬滇毛幕仟户刑该媒很娇由匪姐紧铺咨汞荔通枪历挤鹅稻话庶蹋唁膜雾这骑陈甫召票暴赠爹挥脾扰小蔚笺锯缄笺客俄迁距俏遮傣侵味锅嘲皑叁头跪夜系胚贤治慎峡钞雌惦炸拍榷哩肛江伶揉氧诀匣婚槐锯资恿此躁推冉搞好敌忙糖嫉按斑虚呈诣虫听饼叙帐户泰镑申司渍哆紧粮蛀及撂纫石眯跪买怔镊属稻卧蜗钎虱胖引惮确孪和徊铂唇湍恳迁玄栗爽遮美诌姿挽胶掳蛇爸罗净蓟巍株懂体评妻做盖递气鲍呈炉