PDF《铸件材料及其熔炼》

4 铸钢的熔炼 4.1 炼钢的目的和要求 炼钢的目的和要求包括以下四个方面: 1) 将炉料熔化成钢液,并提高其过热温度,保证浇注的需要. 2) 将钢液中的硅,锰和碳(治炼合金钢时,还包括有合金元素)的含量,控制在规则 范围以内. 3) 降低钢液中的有害元素硫和磷,使共含量降低到规定限度以下. 4) 清除钢液中的非金属夹杂物和气体,使钢液纯净. 4.2 炼钢的方法,特点和应用 1)电弧炉炼钢 电弧炉的基本构造如图

1 所示.利用电弧产生的热量来熔化炉料和提高钢液过热温 度. 由于电弧炉不用燃料燃烧的方法加热, 故容易控制炉气的性质. 可按照冶炼的要求, 使之成为氧化性或还原性.电弧炉成为在铸钢方面应用最普遍的炼钢炉. 2)感应电炉炼钢 炼钢采用无芯感应电炉,其工作原理和构造铸铁的电炉相同.炉体结构与外观如图

2 所示,主要包括感应器和坩埚两部分.但由于炼钢需要消耗更多的热量,故在输入功率方 面比同样容量的熔炼铸铁用炉大.炼钢用的感应电炉依炉子容量(坩埚直径)的不同而 采用不同的频率,容量在 10kg 左右的用高频(10000Hz 以上),容量从 100~500kg 的用 中频(1000~3000Hz),而容量在 500kg 以上的感应电炉采用工业用电频率(50Hz). 3)平炉炼钢 平炉的构造如图

2 所示.用煤气或重油作燃料,与预热送风相混合,进行燃烧,产生的 火焰直接喷射在炉料上,进行加热和熔化,由于是靠火焰加热,故炉气呈氧化性,炼钢 过程中元素烧损较电炉重,平炉的容量大,一般自几十吨至数百吨,适用于浇注重型铸 件. 4)钢包精炼炉 用电弧炉熔化炉料,然后将钢液倾入钢包精炼炉中(图3),用氩气进行吹炼,能有效 地清除钢液中的气体和夹杂物,提高钢液的质量.在钢包精炼炉基础上发展起来的氩氧 脱碳(AOD)法和真空氩氧脱碳(VOD)法是冶炼高纯净度钢液,特别是低碳的高纯净度 钢液的先进方法,特别适用于生产高强度钢、超高强度钢等钢种. 图1炼钢电弧炉结构示意图 1-倾炉液压缸 2-倾炉摇架 3-炉门 4-熔池 5-炉盖 6-电极 7-电极夹紧器 8-炉体 9-电弧 10-出钢槽 图2感应电炉炉体结构和外观 1-水泥石棉盖板 2-坩埚 3-感应线圈 4-水泥石棉防护板 5-耐火砖底座 6-铝制边框 图3钢包精炼炉示意图 1-氩气瓶 2-减压阀 3-耐压橡皮管 4-活接头 5-透气塞 6-盛钢筒支架 铸铁是含碳量大于 2.11 或者组织中具有共晶组织的铁碳合金.工业上所用的铸铁,实 际上都不是简单的铁一碳二元合金,而是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金.铸铁的 成分范围大致为:C2.4-4.0%,Si0.6-3.0%,Mn0.2-1.2%,P 0.1-1.2%,S 0.08-0.15%.有 时还加入各种合金元素,以便获得具有各种性能的合金铸铁. 根据碳在铸铁中存在的形态不同,通常可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁. 而灰铸铁中又可根据石墨的形态不同而分为普通灰铸铁,蠕虫状石黑铸铁,球黑铸铁以 及可锻铸铁.

5 灰铸铁 灰铸铁通常是指具有片状石墨的灰口铸铁,这中铸铁具有一定的机械性能、良好的铸造 性能以及其它多方面的优良性能,因而在机械制造中业获得最广泛的应用. 表2为灰铸铁的新的国家标准.该标准是以灰铸铁的抗拉强度作为分级依据的.由于灰 铸铁对冷却速率的敏感性(壁厚效应),同一种牌号铸铁在不同铸件壁厚条件下的实际 强度有很大的差别(薄壁与厚壁之间在强度上的差别达 50-80MPa). 表2灰铸铁分级 牌号 抗拉强度 MPa (kg/mm