电炉熔炼操作工艺规程PK-ZG-001.docx

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0.3 MPa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。