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    熔煉球鐵配料舉例

    2015年10月14日

    1、要求化學成分(% C 3.5~3.7; Si 2.8~3.1;Mn0.35;P0.06;S0.026;Mg 0.03~0.05; Re 0.02~0.04 注:此處的含C量為球化后的終C量,而不是原鐵水的含C量。

    2、已知原材料化學成分(% 種類 C Si Mn P S 歷城14#生鐵 4.23 1.5 0.21 0.05 0.02 回爐鐵 3.75 2.94 0.25 0.046 0.02 Si-Fe:含Si75%; 焦炭:含S0.5%;Si-Bi孕育劑含Si70%;球化劑ReMg5-8:含Si:42%;

    3、熔煉過程中元素燒損:酸性沖天爐:Si后爐按15%;爐前按10%;Mn后爐按20%;爐前按15%。堿性沖天爐:Si后爐按25%;爐前按20%;Mn后爐按15%;爐前按10%。

    4、用選擇搭配方法試算(鐵料按100公斤計算)原生鐵65%;回爐鐵35%。

    5、核算爐料中的含C C爐料=4.23%×65%+3.75×35%=4.06% 由于球鐵中碳當量比較高,在中頻電爐熔煉條件下要減碳(當碳當量>3.6%時一般要減碳3~8%),如按5.5%計算,則從爐內出來的鐵水含C量為:4.06%×(1-5.5%=3.84%;同時在球化處理過程中還要降碳0.1~0.2%(原因:○1球化反應使碳燒損;○ 2一部分過飽和C以石墨形式析出,上浮進入熔渣)如按0.15%計算,則鐵水最終含C量為:3.84%0.15%=3.69%(符合3.5~3.7%的要求)

    6、含Si量的計算 鐵水最終含Si量包括以下幾個部分: 1)爐料中的含SiSi爐料: Si爐料=1.5%×65%+2.94×35%=2.0%,燒損按15%計算,則從爐內出來的鐵水含Si量為:2.0%×(1-15%=1.7%; 2)一次孕育按0.2% 75 Si-Fe(覆蓋在球化劑上),進入鐵水的硅量Si孕育Ⅰ=0.2%×75%×(1-10%=0.14%; 3)二次孕育按0.4% 75 Si-Fe(在出鐵槽加入),進入鐵水的硅量Si孕育Ⅱ=0.4%×75%×(1-10%=0.27%; 4)三次孕育按0.2% Si-Bi(澆包孕育),進入鐵水的硅量Si孕育Ⅲ=0.2%×70%×(1-10%=0.13%; 5)球化劑加入量按1.7%,則球化劑進入鐵水的硅量Si球化=1.7%×42%×(1-10%=0.64%; 6)鐵水終Si含量為上述1~5)之和(如果生產管卡,還要計入0.1~0.2%的小顆粒75 Si-Fe澆包四次孕育)即Si=1.7%+0.14%+0.27%+0.13%+0.64%=2.88%(符合2.8~3.1%的要求)

    7、含Mn量的計算 爐料中的含MnMn爐料:

    Mn爐料=0.21%×65%+0.25×35%=0.224%,去掉燒損,則從爐內出來的鐵水含Mn量為:0.224%×(1-20%=0.18%;另外,稀土鎂合金中一般允許含Mn4%,若以4%計(實際應根據驗收化驗的具體含量計算),并去掉燒損,則進入鐵水的Mn量為: 1.7%×4%×(1-15%=0.058%,鐵水中的總Mn量為兩者之和即0.18%+0.058%=0.238%,在球化處理過程中由于MnS作用和Mn夾渣上浮,一般Mn含量要下降3%~5%,若以4%計算,則鐵水的終MnMn=0.238%×(1-4%=0.228%(符合終Mn0.35的要求)。

    8、鐵水中含S量的估算 按公式S鐵水=0.75S爐料+αβS焦炭(式中0.75和α均為系數,用焦炭熔煉取α=0.35,β為焦鐵比) 爐料中的實際含SS爐料: S爐料=0.02%×65%+0.02×35%=0.02%,焦鐵比按1:8,則β=1/8=12.5%,代入上式得S鐵水=0.75×0.02%+0.35×12.5%×0.5%=0.037%。

    9、含P量的計算 爐料中的含PP爐料:

    P爐料=0.05%×65%+0.046×35%=0.049%,由于在中頻電爐條件下熔煉的鐵水含P量基本無變化,所以原鐵水的含P量約為0.049%;在球化處理過程中由于MgP作用生成Mg3P2,一般P含量要下降3%~5%,若以4%計算,則鐵水的終P量為:P=0.049%×(1-4%=0.047%(符合終P0.06的要求)。

    10、球化劑加入量的估算 球化劑加入量的計算,在配料計算當中是比較復雜的,這是因為影響鎂(Mg)和稀土(Re)的吸收率和衰退因素比較多,以及各種類型鑄件對MgRe要求含量的差異,這都給配料計算帶來了比較大的困難。 例如球化包的結構形式(高度與直徑的比例;平底、凹坑、堤壩;加蓋與不加蓋等);球化劑的種類:塊度、新鮮程度;孕育劑的種類、孕育方式;球化的鐵水溫度;原鐵水的化學成分;澆完一包球化鐵水的時間長短;球化劑的覆蓋(覆蓋劑種類,覆蓋形式等);鑄件的結構(大小、復雜程度、壁厚薄等)等等都會有影響。也有資料根據原鐵水的含S量給出稀土鎂球化劑的加入量,如上海市鑄協編著的“簡明鑄工手冊”所給的稀土鎂合金的加入量如下表: 稀土鎂球化劑的加入量 原鐵液含S量(% 0.04~0.05 0.05~0.06 0.06~0.07 0.07~0.085 0.085~0.10 0.10~0.11 球化劑加入量(% 1.4 1.5 1.6 1.8 1.9 2.0 “沖天爐熔煉問答”一書給出的加入量則為: 原鐵液含S量(%)<0.04 0.05~0.07 0.07~0.09 0.09~0.12 球化劑加入量(% 0.9~1.1 1.1~1.4 1.5~1.7 1.8~2.0 與以上兩表對照,目前我廠生產的球鐵原鐵水含S量一般都小于0.04%,所用球化劑為ReMg5~8,即Mg7%~9%;Re4%~6%;Si44%。如果參照上列第一表確定加入量應為1.4%,按第二表確定加入量應為1.0%。而實際現在五廠北爐加入量約2.0%,南爐因球化包加蓋,加入量約1.6%。由此不難看出實際與資料介紹相差甚遠,這可以解釋為除了球化劑本身成分上有差異外,不同的工藝條件,加入量有比較大的差異,所以,我們只能根據自己的實際情況加以確定。但也可根據已知條件和一些經驗公式進行反推試算,以作為確定球化劑加入量參考。

    在試算之前先明確幾個概念和經驗數據:

    1 Mg的回收率=(殘余Mg+脫硫Mg量)/Mg量×100%。 Mg的回收率,取決于球化處理方法,球化劑種類,中間合金含Mg量,處理溫度等。用稀土鎂合金沖入法(球化包不加蓋)球化處理Mg的吸收率為35%~45%(計算時可取其平均值40%)。

    2 Mg的加入量=(殘余Mg+脫硫Mg量)/Mg的回收率×100%

    3)脫硫Mg=0.76×(原鐵水S量—鐵水終S量)注:系數0.76=Mg的原子量/S的原子量=24.31/32.06

    4)稀土鎂中間合金加入量= Mg的加入量/中間合金中Mg含量×100%

    5 Mg的衰減量為(0.001%~0.004%/分,按平均值為(0.001%+0.004% /2=0.0025%。

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