感应炉熔炼要点.doc

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除感应炉熔炼灰铁的若干问题一. 关于配料二. 化学成分与微量元素三. 加料顺序四. 熔炼工艺五. 白口宽度的意义及控制六. 快速熔炼的意义及方法七. 节电措施八. 怎样延长炉衬寿命 前 言 感应炉熔炼灰铸铁在国内的推广应用还是在近十年之内的事情，目前国内关于感应炉熔炼的技术资料所提供的内容大都非常初级，对熔炼高级灰铸铁来说几乎没有什么参考价值，以至于国内一些小型铸造厂还停留在只以降低碳当量来提高铸铁牌号的阶段，结果造成铁水的冶金质量非常低下，收缩倾向严重，铸件成批报废的结果时有发生。 我所供职的是一家日资企业，母公司在日本是日本密烘铸物协会的会员，

2、虽然出于保密规定，我们不能得到全部密烘铸铁的技术资料，但通过对日方技术指导的领悟，也可以说我们现在已经尽得密烘铸铁的精髓，下面是我们通过实践总结出的操作要点，有不正之处还请各位有识之士提出批评指正。一关于配料 感应炉熔炼在日本是走过一段弯路的，单纯模仿冲天炉的成分并不能得到象冲天炉那样的铸铁强度，开始认为感应炉并不适合灰铸铁的熔炼，而冲天炉正适合。后来经过大量的研究解决了这一问题。密烘铸铁有一种说法就是：感应炉熔炼的配料、成分及熔炼过程要完全模仿冲天炉，这就意味着感应炉熔炼不仅要增碳，如果炉料中没有足够量的硫还要增硫。再有，无论是冲天炉还是感应炉，炉料配比都是围绕着原铁水的（三角试片）白口宽度

3、而定的，不同材质和壁厚有各自不同的白口宽度要求，而决定原铁水白口宽度大小的除了化学成分外还有配料中化合碳（相对于自由碳）的多少，密烘铸铁各牌号对配料中的化合碳上下限都有严格要求（见附图）。生铁、废钢、回炉铁中所含化合碳的量是不一样的。二 化学成分与微量元素不同的产品类型对化学成分的要求不尽相同，下面是我公司几种典型的铸铁化学成分仅供大家参考：材 质最 终 成 分 目 标 范 围CSiMnPSHT2003.300.101.850.100.650.100.150.12HT2503.200.101.750.100.750.100.150.12HT3003.100.101.650.100.850.10

4、0.120.12HT3503.000.101.600.100.900.100.100.12 除上述5大元素之外，铸铁中所含微量元素也不可轻视：1. Ti有研究表明，铸铁中Ti的含量在0.04%左右时表现出极强的石墨化倾向，既降低铸铁的强度也降低铸铁的硬度，而由于我国铁矿石的特点，用我国的铁矿石炼出的生铁含Ti量大都在0.1%左右，在冲天炉配料的情况下，炉料中的Ti含量正好在0.04%左右。此外，Ti还有促进D型石墨产生的作用，由于D型石墨极易产生铁素体，所以增加了铸铁的断面敏感性，强烈降低厚大断面铸件的强度及硬度。由于普通废钢中Ti含量很低，感应炉熔炼时可以通过增加废钢的添加比例较容易地降低T

5、i含量，从而避开Ti对铸铁强度影响的峰值，提高铸铁的综合性能。 PbPb是强烈的反石墨化元素，它抑制铁素体增加珠光体的能力甚至比Sb还要强，但因其对石墨形态有不利影响，所以当灰铁中含铅时反而显著降低铸铁的强度（见表1），甚至有可能造成重大的铸件断裂事故。并且由于硬度的提高影响加工性能。如果铸件出现异常的缩孔、裂纹缺陷也可以追究是否是含Pb过高的原因（0.005%以上）。项目无铅污染铸铁被铅污染铸铁大型铸锭模抗拉强度（N/mm2）90-12045弹性模量E。（GN/m2）85-10555冲击值（J）5823HT220抗拉强度（N/mm2）215-24545-155 有资料介绍，当灰铸铁中含Pb0

6、.0004%以上时，就有可能形成刺状石墨（如图1），当铁水中的Pb含量进一步增加到0.002%以上时会生成魏氏Widmanstatten石墨（如图2）。 图1-a本公司发现的刺状石墨 图1-b资料介绍的高磷铸铁件中的刺状石墨 图2 资料介绍的Widmanstatten石墨 Pb存在于各种原材料中，例如含Pb快削钢、锻钢边角料、镀Pb钢板、有含Pb涂料的金属料和铜合金等。必须予以仔细甄别。2. NN既是很好的珠光体化元素，又能促进形成A型石墨，同时使片状石墨的端部由尖角变成圆角，非常利于铸铁强度的提高，通过适当增加铸铁中N的含量，可以节约大量昂贵的Cu等合金，从而降低成本。 铸铁中的N既可以从增

7、碳剂中获取，也可以通过添加N合金的方式增N，但从增碳剂中获取成本更低。 需要注意的是，虽然N有许多优点，但如果添加过量，铸铁中含N量超过120PPM时就有产生裂纹状气孔的危险，特别是厚大铸件更是如此。为了安全起见，一般将含N量控制在80-90PPM。3. Zn随着中国汽车业的快速发展，镀锌钢板被大量使用，同时也就产生大量的边角废料，汽车业用的镀锌板材是用优质钢材压延而成，如果可以将这些材料应用于铸铁的电炉熔炼对稳定铸铁材质质量非常有利。根据日本丰田汽车铸造厂的经验，熔炼时即使配料使用100%镀锌钢板（锌含量1%），对铸铁材质的影响也非常有限，单从这个角度上讲，镀锌钢板废料可以放心使用。但作为铸

8、造厂还必须考虑以下几点问题：1）Zn的沸点只有906并且在高温时极易氧化，产生大量的白色烟雾（ZnO）而污染环境。2）铁水中的锌会渗透进炉衬进而渗透进线圈间的绝缘层造成匝间短路。3）铁水中的氧化锌与炉衬反应生成低熔点的ZnSiO4加快炉衬的熔损降低炉衬寿命。4）随着熔化时间或保温时间的延长铁水中的锌会逐渐蒸发而降低。三 加料顺序正确的加料顺序不仅能提高熔化效率，节省用电量，更是稳定铁水质量的重要因素。1加料的顺序要始终保持一致，最初加入碳化硅（不用碳化硅时用增碳剂代替），这不仅仅是为了大家所共知的让硅在铁水中均匀分布是需要时间的，还是为了防止加入金属料时由于冲击对炉衬的损伤。2其次，加入金属料

9、时先加废钢到炉膛高度的1/3，然后加热到磁性转变点以上的温度（临界温度或叫居里点，在此温度或其以上的温度，磁性材料就变成了顺磁体。也就是原子的磁轴沿感应线圈产生的磁场耦合）。3这个现象结束后，先加入适量的低熔点炉料以便尽快形成熔池使输入功率保持最大，接着添加废钢和增碳剂，再加入生铁，以后是回炉料等各种材料。4只有在烘干（或烧结）炉子时上述的标准会改变，这时加入的材料最好100%使用回炉料。通常熔炼如果最初加入大量的回炉料或其他高CE值的料，根据经验会发生以下两种现象或其一：增碳剂被从回炉料中产生的渣子所包裹而不能被铁水吸收。或者后续加入的废钢需极端长的保温时间，否则增碳剂浮在铁水表面而不能卷入

10、铁水中被吸收，使增碳剂的吸收率降低且成分不易稳定。四 熔炼工艺流程确认炉壁情況后，炉底部首先加入废钢，为了能大功率送电，炉料先加到炉膛高度的1/3处，炉料温度上升到770度以上时再根据熔化速度加料。配料计算记录时间送电开始增碳剂在第一批废钢后加入，不可一次全部加入,要分34次加入余下炉料,在加入上一包剩余铁水时(可视为机铁使用)要慢慢加入后续加料因不可能一次加完,所以要一边确认炉料熔化状况一边按顺序加料，配好的废钢要剩余5%左右用于成分调整除增碳剤之外的合金类,在最后一批料之前加入确认熔清状态,温度为 12501300记录时间13501380记录时间必要时停电扒渣、测定CE、检査三角试片、测温

11、以及其他若有必要，用废钢调整成分,以及加入二次调整用硅铁等合金类记录时间及其他二次调整（最终成分的调整）记录时间及其他，停电铁水出炉(1480-1510)加孕育剂(0.1-0.4%)浇注进入下次熔化程序注余铁水返回炉内操作完成，做记录五 白口宽度的意义及控制1. 白口宽度是指浇注到三角试片模中的铁水经激冷后砸断，测量断面上的白色部分与灰色部分交接处的宽度尺寸，原铁水的白口宽度由两部分形成：一是由原铁水的化学成分决定的白口，二是由原铁水固有的过冷度决定的白口。原铁水经有效的孕育后（使用少量的特效孕育剂的情况下）去除了由过冷形成的白口，只剩下由成分而形成的白口，所以经孕育后铁水白口变小，孕育前后白

12、口变小的值就是原铁水的过冷度。孕育前的白口宽度决定了铁水的机械性能，孕育后的白口宽度决定了铸件的加工性能。2. 三角试片尺寸的选用及白口宽度的测量方法：3. 白口宽度的标准及控制：1）下表为我公司原铁水成分控制目标及白口宽度范围标准：材 质原 铁 水 目 标 成 分三角试片白口宽度CSiMnPS孕育前CW孕育后PWHT2003.40.051.650.050.650.050.150.080.014623HT2503.30.051.550.050.750.050.150.080.015934HT3003.20.051.450.050.850.050.120.080.0171145HT3503.10

13、.051.350.050.900.050.100.080.01122057 2）白口宽度的控制： 前面说过白口的大小不仅与铁水的化学成分有关，还与炉料的配比、炉料的成分、性质，熔炼工艺、过程等有关。 当炉料中含有较多的化合碳时，例如白口生铁、高碳钢等相应地铁水的白口宽度就大反之白口宽度则小。 随着熔炼时间或高温保温时间的延长，由于铁水中晶核的减少以至消失，白口逐渐增大甚至全白口。 所以，要在一定的成分范围内增加白口宽度，就要增加炉料中化合碳的比例，例如使用适量的白口生铁或增加回炉料、废钢的添加比例。 当发现成分适当而白口宽度过大时，可在铁水出炉前1分钟内向炉内添加0.05-0.1%的低熔点碳化

14、硅，大功率送电以期达到强力搅拌的效果，使碳化硅迅速溶解在铁水中成为晶核从而减小过冷，即可达到减小白口的目的。六 快速熔炼的意义及方法实现快速熔炼不仅能够提高生产效率、节约电力、延长炉衬使用寿命，更重要的是通过缩短铁水过热时间减少晶核的消失，保证高的铁水冶金质量。除冷炉起熔时因必要的预热阶段需要控制输入功率外，正常熔炼要遵循以下原则：1. 出铁后马上通电，开始下一炉熔炼。2. 尽可能不要中途停电（即不要关掉开关)。3. 炉盖要勤开勤关(因此，要求回炉料等不要伸出炉外，要保证炉盖能夠开闭)。4. 由于废钢能夠代替炉盖，所以可以將废钢堆在炉口上方5. 调整成分时要迅速、准确(若能保证这一点，就可以大

15、大缩短熔炼时间)为此：称量要准确(不要忘记將出铁量的误差计算在內)。建立速算表增碳剂稍微多加一些，碳量过高时用废钢進行调整会更快一些。准备工作要做得充分些(如各种添加剂、FeSi、FeMn、Fe-Si-Mg、孕育剂等要提前称量)6. 实现用时间管理温度，避免过度升温以及高温保温。七 节电措施1. 提高熔化铁水利用率。2. 正确计算铁水量(毎天确认最后一炉的铁水重量，并确认一次铁水出炉后铁水在炉中的高度，以此来判定铁水重量)。3. 注余块要將灰铁和球铁分开。4. 出铁温度控制在允许的最低限。5. 炉盖的开关在尽可能缩短时间的同时，不必要时不要打开。6. 铁水要在炉内保存时尽可能低温保存，或者干脆

16、停电。再升温时以最大输入功率升温。7. 在使用除尘环除尘时要根据情况适当调整风量以至关闭风机。8. 使用不含铁锈、沙子等不纯物的材料。9. 避免不必要的升温，严格温度管理，抑制温度损失。10. 尽可能选择能使输入功率最大化的方法，为此，要动脑筋想办法使材料的装炉方法能保证最大的输入功率，用短时间完成熔化是非常重要的。11. 开始时加入的冷料，应具有电流侵入深度的6-8倍的厚度，加入时要减少间隙。还有，使用熔点低的回炉料时因为能很快熔化，所以能提高负载率。12. 后续加料要逐渐向炉内插入，当材料熔化、开始下落后逐渐向炉内投入冷料，一次投入量不要超过坩埚容量的10%，以材料投入后能将炉盖关闭为准。

17、13. 切屑在最后加入。象切屑这样细小、堆比重轻的材料，由于加热效率不好，应在有一定程度的铁水后，利用铁液的搅拌作用，卷入铁液内部来熔化。由于磁力的作用切屑会贴在炉壁周围，这时有必要停一下电（或降低功率）来使切屑下落。14. 用剩余铁水熔化。虽然中频炉没有必要非得在有残留铁水的条件下熔炼，但炉内如果有5-10%的剩余铁水时，不但电力量会增加，熔化能力也会增大。15. 监视炉内径的变化。当炉壁上粘付炉渣或炉壁受到侵蚀炉内径发生变化时，输入功率都有下降的趋势，额定功率只有在溶解室为正规尺寸时才能达到。因此要尽可能避免使用含有沙子、铁锈等产生炉渣的材料，还有，如果炉壁受到侵蚀即使不从热效率方面考虑，

18、单从安全性上来说，维持原正规尺寸进行适当的修补也是必要的。八 怎样延长炉衬寿命1 烧结1）.炉胎要保证真圆度，炉衬的厚度要用尺测量确认，确保均匀。 2）.续料时用铁水续料能得到更好的烧结结果。 3）.烧结炉衬时，必须要形成：具有保存铁水的烧结强度，能抵御铁水搅拌力冲刷 的烧结层；：比烧结层的温度低的多的形成了鳞状石英的中间烧固层；：具有良好的隔热效果，同时具有保护烧结层产生的裂纹、防止铁水渗漏的未烧固层。在烧结的升温过程中，要减缓由于结晶的形态变化而产生膨胀、收缩，伴随着SiO2的变态（石英石英（573）鳞石英（870）而产生的体积膨胀，避免产生急剧的温度变化。炉内温度在573以下时，升温速度

19、要低于100/h。熔清后可以100/h的速度升温，达到目标温度以后要保温一小时以上。4）.烧结注意事项： （1）确定一通电程序，严格遵守烧结温度。 （2）烧结续料时一次续料不可过多，要保证续料后炉内铁水不凝固。 （3）放置大块料时，要保证料块在下落过程中不倒斜。 5）烧结计划说明：（1）升温期间 减缓随着耐火材料（SiO2)的相变（石英石英（598）鳞石英（810）而产生的膨胀的速度，防止其对感应圈及外壳异常的压力。使干振料含的水分及普通硼酸含有的结晶水慢慢地排出。使炉胎整体（干振料整体）均匀加热，形成防止铁夜浸入的一层。（2）熔制铁液期间 投入的材料开始熔化。 后续加入冷料时使用510Kg的

20、小块料，并且靠近炉壁放置。一次投入的料量约相当于炉容量的5%，在上部尚有未熔化的材料时投入。用铁液烧结的情况下，在要开始加入冷料时加入13001350的铁水。这时最好是连续加入,并且注意不要加入1400以上的铁水。最终铁水量要达到炉容量的130140%（距炉顶70100mm）用铁水烧结的情况下，铁水全部投入后30分钟内，以13001350的温度保温。（3）升温烧结期间 升温到烧结温度（1600），保温一小时就能得到坚固的烧结层。 升温到14001450时停电打渣。（4）养育阶段 虽然在上记的烧结期间烧结层已形成，如果再连续熔化23炉，或者在14501500之间保温45个小时，在得到更加完全的烧

21、结层的同时，水分亦可完全去除。 烧结曲线Hrs升温速度根据烧结程序而定1600保温一小时加入冷料或铁水12001300用小于额定电压的 7080%的功率送电14501500之间保温45个小时或连续熔炼23炉养育期间 熔化或保温熔制铁液期间升温期间2 使用1）冷炉启动时的送电功率步骤：炉壁温度在300度以下时：1基准功率的30%-15分2基准功率的50%-15分3基准功率的80%-15分4额定功率-之后连续送电炉壁温度在300-900度时：1基准功率的30%-15分2基准功率的50%-15分3额定功率-之后连续送电炉壁温度在900度以上时：1以额定功率连续送电附表 感应炉的基准输入功率容量Kg基

22、准功率KW炉容量Kg基准功率KW5030400010001501005000120030015060001400500300800018001000400100002200150050015000280020006002500045003000800 2）日常熔炼时的作业规范：（1）确定冷炉启动时的升温程序（节拍的使用方法既电力量的投入方法）。（2）为防止裂缝的侵入，冷炉启动时不要使用切屑（切屑过多时，会令上部因冷却而产生裂缝）。(3)由于锌会侵入炉衬内，造成泄漏电流升高而报警，要尽量避免使用。(4)常规方法烧结结束后的一到三炉不要满功率送电，用80%的电力量熔化。(5)先装入堆比重高的材料（

23、如回炉料、生铁等）。(6)装入的炉料形状要与炉径相适应，要防止因棚料而发生局部加热。(7)避免使用锈蚀、粘砂严重的材料，增炭剂要选用出渣量少的品种，要经常进行除渣作业。(8)利用升温特性图，不要使熔化温度过分升高。(9)缩短高温保温时间。(10)炉内剩余铁水少时不要使用大功率。(11)避免炉内脱硫。(12)炉顶会受炉气侵蚀或在加料时受料块的撞击而破损，所以要经常进行适当修补。(13)渣线以及斜坡部分侵蚀较大，应进行中期修补。(14)适当进行出铁口的修补。(15)熔化作业结束后，吸尘环停止吸风。(16)工作结束后冷却时，可利用保温盖、大块料、木炭等使炉衬从上至下徐徐冷却，令其顺利收缩避免产生裂缝

24、。(17)每周都要进行裂纹、侵蚀状况的点检。(18)在每周停炉后测量炉膛直径，当炉衬被侵蚀掉1/21/3时作为炉衬寿命的期限。3）炉衬的维护保养 炉衬冷却后经5天以上时间，再使用时应按额定电力量的1/10送电60分钟以后再按通常的冷炉启动步骤预热送电。向炉内注入铁水时：(1).由冷炉壁开始作业时 注入铁水前有必要使用以下方法使炉壁升温到900以上（也就是将炉衬上的裂缝堵塞后再注入铁水。 插入溶解材料法加热 利用插入的溶解材料升温 用与间歇操作法相同的过程送电，当材料的1/2-2/3熔化时，将其他炉子熔化的铁水注入炉内。 用套桶或火焰枪加热 用套桶或火焰枪升温使用升温用的圆桶或火焰枪以每小时50

25、0的速度升温到1000，保温约30分钟后注入铁水。这时可提前加入2-3%的冷料作为缓冲材料。(2).在剩余铁水上注入 双联熔炼时一般都使用此方法 注入铁水时炉内要有相当于炉容量10%左右的剩余铁水 铁水全部出净时要加入相当于炉容量2-3%的冷料，然后再在其上平稳地注入铁水。 冲天炉、电弧炉的铁水中含有碱性炉渣应将炉渣去除干净后再注入铁水。4）炉衬的点检与修补(1).炉衬的点检 经常以冷炉开始熔炼的不连续作业场合下，在开炉之前先仔细观察炉衬情况对是否需要修补进行判断。再有，当连续熔炼1周以上时，在每次出铁之后一定要从炉顶观察炉内裂缝发生状态，以及炉壁炉底的侵蚀状况。当需要修补时，按以下要领进行修

26、补。(2).炉衬的损伤 炉衬的损伤主要有以下5大类别 出铁口的裂纹及缺损 侧壁的裂纹 侧壁的缺损或小范围侵蚀 底部的熔损或剥离 侧壁的熔损（特别是下半部的熔损） 炉衬损伤原因及修补方法部位原 因修 理 方 法出铁口部位的 裂纹及损伤1.投入冷料时的机械撞击 2.有炉渣及金属料附着 3.由于与铁水接触而急剧受热1.去除炉渣以及金属 2.用可塑料敲打粘贴或用水玻璃砂应急修补 3.修理范围大时用炭火烘干侧壁的 裂纹1.铁水出净后温度急剧下降时发生裂纹 2.由出铁口的形状延伸而产生裂纹发生2mm以上的裂纹时 1.将裂缝周围的炉渣去除 2.用铁丝将SUPPER3000充填到裂缝中侧壁的缺损及 小范围的侵

27、蚀1.投入冷料时的机械撞击 2.振打料中混入异物 3.混入重金属Zn,Pb等1.将需修补部位的炉渣及金属去除 2.用SUPPER3000混合适量振打料或用高铝系的可塑料敲打粘贴 由于局部修理很难粘贴，所以在修补后的熔炼时要十分当心底部的熔损1.由于铁水运动造成的熔损 2.在剩余铁水少的状态下升温 过高 在只修补炉底的情况下参照右记的16项1.将底部及侧壁部附着的炉渣及金属去除（可以使用风铲） 2.将炉底部中心（约200的孔）的炉衬去除（直到下部耐火砖） 3.将旧信号线去除，安装上一组新的信号线 4.投入与新筑炉时硼酸量相同的振打料用叉形捣打棒捣打 5.捣打至比正规尺寸高出80mm.然后再修正至

28、比正规尺寸高出30mm. 6.插入比正规尺寸小5060mm的炉胎（炉胎的高度要比熔损部位高出100mm)。只修补炉底时放上69mm厚的钢板，上面再放上炉料。 7.投入炉料，固定住炉胎 8.用振打器按常规振打 9. 在振打面上部做出麻面，续加振打料后再从下部开始振打。 10.重复89项工作直到振打料下沉幅度小于10mm时。炉底部（到耐火砖面的铲削）尽可能铲削成倒V形最终完成后的振打料面要做出斜度 侧壁（斜稍部）的熔损1.由于铁水运动造成的熔损 2.在剩余铁水少的状态下升温 过高侧壁上部的熔损1.冷料投入时的机械撞击 2.与炉渣反应生成低熔点物质1.用不定型耐火材料修补 冷却后除去炉渣、金属用木锤

29、敲打将耐火材料粘贴上 2.用炉胎修补 2-1将受损部以上的炉衬解体 2-2放入炉胎，间隙用可塑料充填 2-3投入60-70mm振打料，用捣打叉叉捣。 3.热态修补 3-1出铁剩余1/2铁水，加入炉容量10%的冷料，将功率调节器调到最低，通电 3-2放入炉胎用气冲子将不定形耐火物充填捣实 (3).修补后的烧结 小范围修补（用修补膏修补，裂缝的修补以及上部修补）：按平常的熔化顺序熔炼，铁水面熔化到修补部位以下100mm处时保温3060分钟之后再按正常方法熔炼。 用炉胎修补后（底面及侧壁的修补）：温度上升到12001250为止用正规烧结时的1.5倍的功率通电，之后正常熔炼当铁水上升到修补部位之上后以

30、额定电力的6070%熔化升温到1600，之后保温0.51小时。 只修炉底部 以额定电力量的15%通电2小时，之后用冷炉启动的顺序熔炼。5).炉衬解体(1).打炉时间的判断。 熔炼吨数已超过根据经验作出的预定量。 炉衬的残留壁厚在50mm以下时（即使是局部的）。 由于长期熔炼炉衬已处于危险状态。 炉底的炉衬厚度只剩下正常的2/3时。 泄漏继电器产生动作之后（一定要参照泄漏检测器的说明书）。 熔炼金属的种类变更时。(2).炉衬的冷却（指更换炉衬时）。 为加快冷却速度可以用现场的压缩空气，风扇等强制冷却。切不可用水冷却，因为水会使感应圈的绝缘劣化。(3).炉衬的解体 解体炉衬时最最需要注意的就是绝对不可让风铲头损坏感应圈。风铲头不要直对着感应圈。在出铁口的对侧由上至下打开200500的缺口，然后向左或右逐渐扩大即很容易将炉衬解体。 在将炉衬全部打出之前不可将云母、FIS垫片取出。 炉衬解体时取200400mm样本，测量炉衬残厚及烧结层的厚度并记录，以此作为下次炉衬寿命的参考。 将振打料、绝缘物全部除净后，仔细检查感应圈上是否附着有石英砂粒、是否有烫伤等，如有进行清扫。【精品文档】第 10 页