鑄造車間設(shè)計(jì)

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1、鑄造車間設(shè)計(jì) Design of Foundry shop,第一章 前言 第二章 熔煉工部 第三章 造型/制芯工部 第四章 清理工部 第五章 鑄造車間平面設(shè)計(jì),第0章 前言,學(xué)習(xí)本課程的目的,車間設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 鑄造車間的構(gòu)成 鑄造車間的平面布置 設(shè)備選型,張家港 鑄造,寧波 鑄造,寧波隆興鑄業(yè),鑄鋼件生產(chǎn)工藝過(guò)程,1-5,注：如為熔模鑄造，則上半部分為型殼的制造過(guò)程。,寧波隆興鑄業(yè) 精密鑄造車間,寧波隆興鑄業(yè)致力于生產(chǎn)碳鋼、低合金鋼系列材料的精密鑄鋼件及成品件，采用先進(jìn)的水玻璃失蠟鑄造工藝，是國(guó)內(nèi)一個(gè)熔模鑄造的大型的規(guī)模化專業(yè)生產(chǎn)基地，集精密鑄造廠和機(jī)械加工廠，年可生產(chǎn)精密鑄件及各類精鑄成品件

2、15000多噸，主要出口歐美日本等許多國(guó)家。,,,,,,,,,,,1-2,A,1-4,B,C,1-6,D,1-7,E,F,3-4,G,3-5,H,3-8,I,3-9,J,二 課程簡(jiǎn)介,3-10,3-12,三 考核方式,考核方式為考查，成績(jī)?yōu)槠綍r(shí)成績(jī)（30%）和總結(jié)報(bào)告（70%）計(jì)算。,四 參考書目,1鑄造車間設(shè)計(jì)原理，王延久編著，機(jī)械工業(yè)出版社，1982 2鑄造車間和工廠設(shè)計(jì)手冊(cè), 機(jī)械工業(yè)出版社,1995。,第一章 總論,一 基本建設(shè)與技術(shù)改造的有關(guān)方針、政策 二 鑄造廠的建設(shè)程序及設(shè)計(jì)前期工作 三 鑄造車間設(shè)計(jì)階段的確定及內(nèi)容和原則 四 鑄造車間的分類 五 生產(chǎn)綱領(lǐng) 六 車間組成，工作制度

3、和年時(shí)基數(shù),1 基本建設(shè)與技術(shù)改造的有關(guān)方針、政策,提高經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步 專業(yè)化協(xié)作 節(jié)能/節(jié)地、環(huán)保、安全 自主研發(fā),2 鑄造廠的建設(shè)程序及設(shè)計(jì)前期工作,一 建設(shè)程序，一般分為四個(gè)階段 1 設(shè)計(jì)前期工作階段 （1）行業(yè)規(guī)劃 （2）項(xiàng)目建議書 （3）可行性研究報(bào)告 2 設(shè)計(jì)階段 3 建設(shè)階段 4 竣工驗(yàn)收階段,項(xiàng)目建議書,1、投資項(xiàng)目提出的必要性； 2、產(chǎn)品方案、擬建規(guī)模和建設(shè)地點(diǎn)的初步設(shè)想； 3、資源情況、建設(shè)條件、協(xié)作關(guān)系的初步分析； 4、投資估算和資金籌措設(shè)想； 5、項(xiàng)目大體進(jìn)度安排； 6、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的初步評(píng)價(jià)。,可行性研究報(bào)告 預(yù)見(jiàn)性、公正性、可靠性、科學(xué)性,1 定義：

4、是通過(guò)對(duì)項(xiàng)目的主要內(nèi)容和配套條件，如市場(chǎng)需求、資源供應(yīng)、建設(shè)規(guī)模、工藝路線、設(shè)備選型、環(huán)境影響、資金籌措、盈利能力等，從技術(shù) 、經(jīng)濟(jì)、工程等方面進(jìn)行調(diào)查研究和分析比較，并對(duì)項(xiàng)目建成以后可能取得的財(cái)務(wù)、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)影響進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而提出該項(xiàng)目是否值得投資和如何進(jìn)行建設(shè)的咨詢意見(jiàn)，為項(xiàng)目決策提供依據(jù)的一種綜合性的分析方法。,2 內(nèi)容,投資必要性。主要根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查及預(yù)測(cè)的結(jié)果，以及有關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策等因素，論證項(xiàng)目投資建設(shè)的必要性。 技術(shù)的可行性。 主要從事項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)角度，合理設(shè)計(jì)技術(shù)方案，并進(jìn)行比選和評(píng)價(jià)。 財(cái)務(wù)可行性。主要從項(xiàng)目及投資者的角度，設(shè)計(jì)合理財(cái)務(wù)方案，從企業(yè)理財(cái)?shù)慕嵌冗M(jìn)行資本預(yù)算，評(píng)

5、價(jià)項(xiàng)目的財(cái)務(wù)盈利能力，進(jìn)行投資決策，并從融資主體(企業(yè))的角度評(píng)價(jià)股東投資收益、現(xiàn)金流量計(jì)劃及債務(wù)清償能力。 組織可行性。制定合理的項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃、設(shè)計(jì)合理組織機(jī)構(gòu)、選擇經(jīng)驗(yàn)豐富的管理人員、建立良好的協(xié)作關(guān)系、制定合適的培訓(xùn)計(jì)劃等，保證項(xiàng)目順利執(zhí)行。 經(jīng)濟(jì)可行性。主要是從資源配置的角度衡量項(xiàng)目的價(jià)值，評(píng)價(jià)項(xiàng)目在實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)、有效配置經(jīng)濟(jì)資源、增加供應(yīng)、創(chuàng)造就業(yè)、改善環(huán)境、提高人民生活等方面的效益。 社會(huì)可行性。主要分析項(xiàng)目對(duì)社會(huì)的影響，包括政治體制、方針政策、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、法律道德、宗教民族、婦女兒童及社會(huì)穩(wěn)定性等。,市場(chǎng)分析,市場(chǎng)分析在可行性研究中的重要地位在于，任何一個(gè)項(xiàng)目，其生產(chǎn)規(guī)

6、模的確定、技術(shù)的選擇、投資估算甚至廠址的選擇，都必須在對(duì)市場(chǎng)需求情況有了充分了解以后才能決定。而且市場(chǎng)分析的結(jié)果，還可以決定產(chǎn)品的價(jià)格、銷售收入，最終影響到項(xiàng)目的盈利性和可行性。 市場(chǎng)需求和發(fā)展前景：項(xiàng)目產(chǎn)品市場(chǎng)調(diào)查/產(chǎn)品市場(chǎng)預(yù)測(cè) 成本分析 生產(chǎn)綱領(lǐng)和擬建經(jīng)濟(jì)規(guī)模的確定、技術(shù)分析比較,二 鑄造車間經(jīng)濟(jì)規(guī)模,適度經(jīng)濟(jì)規(guī)模：在一定的技術(shù)條件下，通過(guò)生產(chǎn)力諸要素的優(yōu)化組合，從而使某一產(chǎn)品獲得最佳經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的生產(chǎn)規(guī)模。 起始規(guī)模 適度規(guī)模 最佳規(guī)模,,適度經(jīng)濟(jì)規(guī)模的確定指標(biāo) （1）大批量生產(chǎn)的鑄造車間：造型線生產(chǎn)能力的充分發(fā)揮 （2） 單件、小規(guī)模生產(chǎn)車間：以舊砂再生能力和熔煉設(shè)備生產(chǎn)能力充分發(fā)揮,,,

7、,3 鑄造車間設(shè)計(jì)階段的確定、內(nèi)容及原則,一 設(shè)計(jì)階段的確定（初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)） 小型項(xiàng)目：深化初步設(shè)計(jì)（施工方案編制） 大中型項(xiàng)目：初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì) 特殊項(xiàng)目：初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì),二 各設(shè)計(jì)階段的主要工作內(nèi)容,初步設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)設(shè)計(jì)）的內(nèi)容依項(xiàng)目的類型不同而有所變化，一般來(lái)說(shuō)，它是項(xiàng)目的宏觀設(shè)計(jì)（即項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)）、布局設(shè)計(jì)、主要的工藝流程、設(shè)備的選型和安裝設(shè)計(jì)、土建工程量及費(fèi)用的估算等。初步設(shè)計(jì)文件應(yīng)當(dāng)滿足編制施工招標(biāo)文件、主要設(shè)備材料訂貨和編制施工圖設(shè)計(jì)文件的需要，是下一階段施工圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 施工圖設(shè)計(jì)（詳細(xì)設(shè)計(jì)）的主要內(nèi)容是根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)，繪制出正確、完整和盡可能

8、詳細(xì)的建筑、安裝圖紙，包括建設(shè)項(xiàng)目部分工程的詳圖、零部件結(jié)構(gòu)明細(xì)表、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、方法、施工圖預(yù)算等。此設(shè)計(jì)文件應(yīng)當(dāng)滿足設(shè)備材料采購(gòu)、非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備制作和施工的需要，并注明建筑工程合理使用年限。,初步設(shè)計(jì),施工圖設(shè)計(jì),安鑄件重量和生產(chǎn)規(guī)模分類 （表13）為鋼鐵類合金鑄件,4 鑄造車間的分類,,,按生產(chǎn)批量分類 （1）單件小批生產(chǎn)鑄造車間 （2）中批生產(chǎn)鑄造車間 （3）大批生產(chǎn)鑄造車間,,,生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)品的品種、規(guī)格及產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。計(jì)劃期通常為1年，所以生產(chǎn)綱領(lǐng)也通常稱為年生產(chǎn)綱領(lǐng)。 生產(chǎn)綱領(lǐng)的公式 對(duì)于零件而言，產(chǎn)品的產(chǎn)量除了制造機(jī)器所需要的數(shù)量之外，還要包括一定的備品和廢

9、品，因此零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)應(yīng)按下式計(jì)算： NQn（1+a）（1+b）（1） 式中： N零件的年產(chǎn)量（件/年）； Q產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)/年）； n每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺(tái)）； a該零件的備品率（備品百分率）； b該零件的廢品率（廢品百分率）。,5 鑄造車間的生產(chǎn)綱領(lǐng),生產(chǎn)綱領(lǐng)具體編制方法,,,,6 車間組成、工作制度和年時(shí)基數(shù),一 車間組成 生產(chǎn)工部 輔助工部 倉(cāng)庫(kù) 車間辦公室和生活間,,生產(chǎn)工部 1 熔煉工部 2 造型工部 3 制芯工部 4 型、芯制備工部 5 清理工部 6 砂處理工部,,,,二 工作制度,1.階段工作工作制：在同一地點(diǎn)，不同時(shí)間完成不同的工序。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單靈活；缺點(diǎn)： 生產(chǎn)周

10、期長(zhǎng)，占地面積較大 適用于手工單件小批量生產(chǎn)，并在地面上澆注的鑄造車間。 2.平行工作制：在不同地點(diǎn)，同一時(shí)間完成不同的工序。 優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高，車間面積利用 率高； 缺點(diǎn)：投資大，占地面積大 適用于采用鑄型輸送器的機(jī)械化鑄造車間。,,三 年時(shí)基數(shù)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）,年時(shí)基數(shù)就是每年生產(chǎn)的實(shí)際時(shí)數(shù)，可分為工人的年時(shí)基數(shù)、工位年時(shí)基數(shù)和設(shè)備的年時(shí)基數(shù)。 工人的年時(shí)基數(shù)是每人每年實(shí)際的工作時(shí)數(shù)； 工位年時(shí)基數(shù)是指每個(gè)工位每年實(shí)際工作時(shí)數(shù)； 設(shè)備年時(shí)基數(shù)是每臺(tái)設(shè)備每年實(shí)際工作的時(shí)數(shù)。,熔化工部的功能： 合格的金屬液 澆注 金屬液檢測(cè) 特點(diǎn)： 高耗能 高污染 作業(yè)環(huán)境差，工作強(qiáng)度大 原、輔材料運(yùn)

11、輸量大,第二章 熔煉工部,1 熔煉工部主要設(shè)計(jì)內(nèi)容,選擇和計(jì)算熔煉、保溫設(shè)備和澆注設(shè)備 選擇和計(jì)算加料設(shè)備、澆注設(shè)備、輔助設(shè)備和設(shè)施 各種設(shè)備和設(shè)施的位置安排和平面設(shè)計(jì) 編制相應(yīng)的設(shè)計(jì)文件和提出相關(guān)土建及其他等設(shè)計(jì)任務(wù)資料,2 鑄造合金及其熔煉特點(diǎn)（自學(xué)）,灰鐵件 合金鑄鐵及冷硬鑄鐵件 可鍛鑄鐵 球墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵 鑄鋼,3 熔煉設(shè)備及其技術(shù)規(guī)格,沖天爐 電弧爐 感應(yīng)電爐 電阻熔煉爐 雙聯(lián)熔煉,感應(yīng)電爐及其技術(shù)規(guī)格,感應(yīng)電爐按結(jié)構(gòu)分，有坩堝式(通常稱為無(wú)芯感應(yīng)電爐)和溝槽式(通常稱為有芯感應(yīng)電爐)兩大類。坩堝式按頻率分，有工頻和中頻。 在鑄造領(lǐng)域，感應(yīng)電爐有三種用途：熔化、保溫和澆注。因此，按

12、用途又有熔化爐、保溫爐和澆注爐之分。 工頻坩堝式感應(yīng)電爐主要用于鑄鐵和有色金屬的熔煉。 中頻坩堝式感應(yīng)電爐適用于鋼鐵及有色金屬的熔煉和保溫。,有芯感應(yīng)電爐,電效率高，一般0.950.98； 功率因數(shù)大； 安匝數(shù)小，（In）小； 只適用于冶煉銅、鋅、鑄鐵等，不適用煉鋼，主要是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耐火材料易損 每次冶煉須留1/3熔體，不易更換品種。,中頻無(wú)芯熔煉爐,臥式工頻無(wú)芯感應(yīng)爐,感應(yīng)電爐的優(yōu)點(diǎn)：,中頻感應(yīng)電爐： 1、功率密度大，熔化速度快，起熔方便，適應(yīng)于節(jié)能的批料熔化方法。相同容量的中頻感應(yīng)電爐的熔化單耗要比工頻感應(yīng)電爐的低； 2、操作作用靈活方便，適應(yīng)于經(jīng)常變換熔化金屬品種的場(chǎng)合； 3、可選電

13、源頻率，使中頻感應(yīng)電爐更適合于輕金屬的熔化； 4、由于功率密度高，無(wú)相平衡裝置，土建費(fèi)用小，相同生產(chǎn)率的中頻感應(yīng)電爐的初次投資費(fèi)用較工頻感應(yīng)電爐低10%-15%。,第一節(jié) 概述,感應(yīng)電爐熔煉是利用交流電感應(yīng)的作用，使坩堝 內(nèi)金屬爐料本身發(fā)出熱量，將其熔化，并進(jìn)一步使液 體金屬過(guò)熱的一種熔煉方法。 感應(yīng)電爐依其構(gòu)造分為無(wú)芯式和有芯式兩種類型。 煉鋼用的是無(wú)芯式感應(yīng)電爐，其工作原理示如圖 10-1。,在一個(gè)耐火材料筑成的坩堝外面，有螺旋形的感 應(yīng)器(感應(yīng)線圈)。在煉鋼過(guò)程中，盛裝在坩堝內(nèi)的金屬 爐料(或熔化成的鋼液)，尤如插在線圈中的鐵芯。當(dāng)往 線圈中通以交流電時(shí)，由于感應(yīng)作用，在爐料(或鋼液

14、) 內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并因此感生感應(yīng)電流(渦流)。由 于爐料(或鋼液)本身有電阻，故在渦流通過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)出熱 量。感應(yīng)電爐煉鋼所需的熱量就是利用這種原理產(chǎn)生的。,感應(yīng)爐熔煉特點(diǎn)： 1、加熱速度快 特別是液體后，增溫快 2、氧化燒損輕，吸氣少 3、工藝簡(jiǎn)單生產(chǎn)靈活 4、爐渣的化學(xué)活潑性較弱，調(diào)節(jié)成分能力差 5、噸位小，大多數(shù)用于小件生產(chǎn),第二節(jié) 無(wú)芯感應(yīng)爐的構(gòu)造,無(wú)芯感應(yīng)電爐主要由兩個(gè)部分構(gòu)成：爐體部分和電氣部分。爐體部分的構(gòu)造如圖10一2所示。,當(dāng)交流電通過(guò)感應(yīng)器時(shí)，在感應(yīng)器的內(nèi)部空間中便產(chǎn)生了交變磁通。交變磁通在金屬護(hù)料(或鋼液)內(nèi)引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在垂直于磁通的平面上產(chǎn)生渦流，從而起加熱作用。

15、 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通及電流頻率有關(guān)，其關(guān)系式如下 E=4.44/ Nf,,集膚效應(yīng) 在爐料(鋼液)內(nèi)部，磁通的分布并不是冷勻的，而是愈靠近外層(坩堝壁)，磁通密度愈大，愈靠近坩堝的中心線，磁通密度愈小，因此在外層中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流比里層來(lái)得大，這就是所謂的“集膚效應(yīng)”。,由于這種電流密度不均勻現(xiàn)象的存 在，使得坩堝內(nèi)爐料(鋼液)外層的發(fā)熱量 大于里層。采用的電流頗率愈高，“集 膚效應(yīng)”愈顯著，則發(fā)熱愈是集中于外 層。因此，對(duì)于大直徑(大容量)的坩堝來(lái) 說(shuō)，如果采用高頗率，則在爐料中將只 有一個(gè)筒狀的外層中發(fā)出較多的熱量， 而里層發(fā)熱很少(圖10-3)。,在這種情況下，加熱的效

16、果低。為此應(yīng)使電流頻率與 坩堝直徑(爐子容量)相適應(yīng)。即爐子的容量大時(shí)，所以采 用的電流頻率應(yīng)該低些。這即是感應(yīng)電爐的用電頻率與其 容量之間有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系的道理。,常用感應(yīng)爐類型： 1、高頻感應(yīng)爐 200-300KHz 10-60KG 2、中頻感應(yīng)爐 1000-2500Hz 500-1000KG 3、工頻感應(yīng)爐 50Hz 500-10000KG,感應(yīng)電爐在熔煉過(guò)程中，感應(yīng)器受到高溫爐襯的強(qiáng)烈 加熱。為了避免溫度過(guò)高，一般都將感應(yīng)器的銅導(dǎo)線設(shè)計(jì) 成中空式的。制成異形銅管，以便通水冷卻。 為了傾爐出鋼的需要，感應(yīng)爐的爐體是通過(guò)轉(zhuǎn)軸裝在 護(hù)架上，用機(jī)械或液壓方式驅(qū)動(dòng)，使?fàn)t體傾轉(zhuǎn)。,感應(yīng)電爐

17、的電氣部分的作用是供給感應(yīng)器所需要的電 流。高頻電爐和中頻電爐的電氣部分都包括有變頻的裝置。 變頻可以采用不同的方法:高頻感應(yīng)電爐采用的是電子管 振蕩裝置。中頻感應(yīng)電爐采用中頻發(fā)電機(jī)或晶閘管變頻裝 置。近年來(lái)，晶閘管變頻的應(yīng)用有了很大的發(fā)展。用晶閘 管變頻不僅電能的利用效率較高，而且結(jié)構(gòu)較緊湊，噪聲 低，使用效果良好。,由于感應(yīng)電爐的感應(yīng)器是一個(gè)很大的電感，再加上磁 通是經(jīng)過(guò)空氣而閉合的，所以感應(yīng)電爐的無(wú)功功率相當(dāng)大. 功率因數(shù)（cos ）相當(dāng)?shù)?，其值一般只?. 10-0. 11。因 此必須采用相應(yīng)的電容器與感應(yīng)器并聯(lián)，以補(bǔ)償無(wú)功功率， 提高功率因數(shù)。感應(yīng)電爐的功率愈大，則所需配上的電容 器

18、的容量也愈大。,第三節(jié) 感應(yīng)爐煉鋼工藝,由于感應(yīng)電爐煉鋼中爐渣溫度較低，化學(xué)反應(yīng)能力較 弱，故多采用不氧化法煉鋼。一般情況下，待爐料全部 熔化后，即行脫氧、調(diào)整化學(xué)成分和出鋼。同樣是由于爐 渣化學(xué)反應(yīng)能力較弱的原因，在煉鋼過(guò)程中一般不進(jìn)行脫 磷和脫硫。在生產(chǎn)中，酸性爐襯和堿性爐襯都有采用的。 本節(jié)中將綜合地論述堿性感應(yīng)電爐不氧化法和酸性感應(yīng)電 爐不氧化法的煉鋼工藝。,一、爐襯材料和筑爐 1、酸性感應(yīng)爐 酸性感應(yīng)電爐的爐襯所用的耐火材料為硅砂。粘結(jié)劑 一般使用硼酸和水玻璃。硅砂的成分應(yīng)符合以下要求： SiO299%，雜質(zhì)含量:Fe2O30. 5% ， CaO0. 25% ， A12O30.

19、2%，以及極微量的其它氧化物。硼酸應(yīng)符合以 下要求B2O3% ，粒度小于0.5mm。,打結(jié)坩堝所使用的材料一般為兩種:一種是用于打結(jié) 增禍的下部(與鋼液接觸的部分)，另一種是用于打結(jié)坩堝 的上部（稱為爐口部分或爐領(lǐng)部分）。這兩種爐襯材料的 質(zhì)量配比如下： 爐襯材料:粒度5-6mm 硅砂25%；2-3mm 硅砂20%； 0. 5-1mm 硅砂30%；硅石粉25%；外加硼酸1.5%-2.0%。 爐領(lǐng)材料:粒度1-2mm 硅砂30%；0.2-0. 5mm 硅砂50%；硅石粉20%；外加水玻璃10%。,2、堿性感應(yīng)爐 堿性感應(yīng)電爐所用的耐火材料為鎂砂。鎂砂成分的要 求:MgO87%； Si

20、O2 4% ；CaO5%。應(yīng)特別注意盡量減少氧化鐵的含量，因?yàn)檠趸F具有一定的導(dǎo)電性。如果打結(jié)用的材料中混有氧化鐵時(shí)，爐襯就有導(dǎo)電性，易發(fā)生漏電(電流穿過(guò)爐襯)，甚至造成爐襯被擊穿的事故。,堿性感應(yīng)電爐的坩堝材料是用硼酸和水玻璃作為粘結(jié) 劑的。坩堝材料也分為兩種：材料和爐領(lǐng)材料。它們的質(zhì) 量配比如下: 爐襯材料:粒度2-4mm 鎂砂15%；0.8-lmm 鎂砂55%； 外加硼酸1.5%1. 8%。 爐領(lǐng)材料:粒度1-2mm 鎂砂40%；小于lmm鎂砂40%； 耐火粘土20%。外加適量的水玻璃。 上述兩種材料在性能方面的特點(diǎn)是:爐襯材料的耐火度 較高，而爐領(lǐng)材料的燒結(jié)強(qiáng)度較高。,3、筑爐

21、 爐襯的打結(jié)方法如下:在打結(jié)爐襯以前，先在爐底板 上和感應(yīng)器內(nèi)面鋪一層玻璃絲布(或石棉板)，以起絕緣和 隔熱作用。然后打結(jié)坩堝底，坩堝底打結(jié)好后，放上坩堝 模型(用5 - 7mm厚的鋼板焊成坩堝的內(nèi)部形狀)，找正位置，并加以固定。然后用搗固叉分幾層進(jìn)行坩堝壁的打結(jié)。在打結(jié)到感應(yīng)器以上的高度后，換用爐領(lǐng)材料繼續(xù)打結(jié)。在坩堝打結(jié)完后，不必將坩堝模型取出，在通電烘烤爐襯的過(guò)程中，它能起到感應(yīng)加熱的作用，并在熔煉第一爐 鋼液時(shí)，隨同爐料一起熔化。,坩堝打結(jié)好后，首先進(jìn)行自然干燥，然后進(jìn)行烘烤。 烘烤方法可以用火烘烤或通電烘烤，火烘是將焦炭裝入鋼 板焊制的空心模型內(nèi)，點(diǎn)火緩慢烘烤。通電烘烤也要緩慢，以免

22、將爐襯烘裂。為此，可以采取間斷通電的方法。烘烤的時(shí)間一般應(yīng)不少于8h。,二、爐料和裝料 1、爐料 酸性感應(yīng)電爐由于不能脫磷和脫硫，因此所用的爐料 必須是低磷和低硫的。 在堿性感應(yīng)電爐煉鋼條件下，通過(guò)造堿性爐渣，能起 到一些脫磷、脫硫的作用，所以對(duì)爐料的適應(yīng)性較強(qiáng)，爐 料的平均含磷量和含硫量允許稍高一些。但就脫磷和脫硫 能力而言，堿性感應(yīng)電爐遠(yuǎn)低于堿性電弧爐。,感應(yīng)電爐煉鋼一般不采用氧化法。由于沒(méi)有氧化脫碳 沸騰精煉的手段，故應(yīng)盡量減少氣體和夾雜物的來(lái)源。在 這方法，爐料是否潔凈是重要的因素。應(yīng)要求爐料表面無(wú) 銹、油，爐料的化學(xué)成分應(yīng)該明確、并要求精確地進(jìn)行配 料。爐料的尺寸應(yīng)該根據(jù)坩堝

23、的大小來(lái)考慮，不要過(guò)大或 過(guò)小，原則是使?fàn)t料能裝得緊實(shí)，以利導(dǎo)磁和導(dǎo)電。,2、裝料 為了加速爐料的熔化，應(yīng)該注意裝料的方法。一般說(shuō) 來(lái)，大塊的爐料應(yīng)該裝在坩堝壁的附近，小塊料裝在中間 部分和爐底，因?yàn)榭扣釄灞谔帬t溫高，而中心部分和爐底 部分的爐溫較低。在大塊爐料的空隙中間用小塊料充填。 爐料裝得緊密，則熔化得快，耗電量也少. 裝料時(shí)必須停電操作，以免發(fā)生人身事故。,三、熔化 爐料裝好后開始通電熔化。大約在通電開始后10min 內(nèi)用較小的40%-60%)功率通電，以防電流波動(dòng)太大。過(guò) 了這段時(shí)間以后，電流趨于穩(wěn)定，就可以使用大功率熔化，直至爐料熔清為止。熔化期中應(yīng)經(jīng)常調(diào)整電容器的容量

24、，以保證得到最大的功率因數(shù)。在熔化過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常用爐釬捅料，注意避免爐料互相擠住而發(fā)生“搭橋”。當(dāng)大部分爐料熔化以后，加入造渣材料。,酸性造渣材料：造型用新砂65%，碎石灰15%，氟石 粉20%。也可以用碎玻璃造渣。 堿性造渣材料用石灰和氟石，其質(zhì)量比大約是石灰 80% ,氟石20%。當(dāng)爐料中含磷、硫量較高時(shí)，在爐料熔清 時(shí)，可扒除大部分爐渣，更換新渣.,四、脫氧出鋼 采用不氧化法煉鋼時(shí)，爐料熔清后就可以進(jìn)行脫氧。 一般采用將脫氧劑(錳鐵、硅鐵)直接加入鋼液中進(jìn)行脫氧 (沉淀脫氧)的方法。脫氧以后，進(jìn)行化學(xué)成分的調(diào)整，然 后插鋁進(jìn)行終脫氧。終脫氧后，停電，傾爐出鋼。 應(yīng)該注意，在煉鋼

25、過(guò)程中，所有加入爐中的材料都 必須是干燥的。其中造渣材料及鐵合金應(yīng)經(jīng)過(guò)高溫烘烤， 以免材料中含有水分，加入鋼液中會(huì)產(chǎn)生氣體。,五、合金鋼的冶煉 感應(yīng)電爐不氧化法煉鋼由于不進(jìn)行鋼液的氧化，所以 鋼中合金元素的氧化燒損較少，適宜于冶煉合金鋼。 酸性感應(yīng)電爐不氧化法適于冶煉除了含高錳成分的鋼 種以外的各種合金鋼。不適于冶煉含高錳成分的鋼種，是 因?yàn)楹咤i成分的鋼液中含有大量的MnO，而MnO是堿 性氧化物，會(huì)嚴(yán)重腐蝕酸性爐襯。 堿性感應(yīng)電爐不氧化法適于冶煉各種合金鋼。,用酸性感應(yīng)電爐不氧化法和堿性電爐不氧化法冶煉合金鋼時(shí)，合金元素的收得率見(jiàn)表10-2。,第四節(jié) 真空感應(yīng)爐,一、電爐的構(gòu)造

26、和工作原理 真空感應(yīng)電爐的爐體部分構(gòu)造見(jiàn)圖10-4。感應(yīng)器、坩 堝及待澆注的鑄型是安裝在用不銹鋼制成的爐殼內(nèi)。爐料 裝在柑渦內(nèi)，在真空條件下熔化。待爐料熔清、鋼液溫度 達(dá)到要求后，即可傾爐出鋼，將鋼液澆入爐內(nèi)的鑄型中。 爐內(nèi)熔煉過(guò)程的情況，可從爐蓋上的觀察窗看到。,二、真空感應(yīng)爐煉鋼的優(yōu)點(diǎn) 1、能比較徹底的清除鋼液中的氣體 氣體在鋼液中的溶解量 H=k1(pH)1/2 N=k2(pN)1/2 式中H N 氫和氮在鋼液中的溶解量； pH pN爐氣中氫和氮的分壓力； k1、k2平衡常數(shù)。,由上式可見(jiàn)，當(dāng)降低爐氣中氫氣和氮?dú)獾姆謮毫r(shí)， 鋼液中的氣體含量就會(huì)隨之減少。如爐中的真

27、空度很高時(shí)， 則鋼液中的含氣量可以降到很低的程度。例如，當(dāng) 真空度達(dá)到1. 33Pa (10umHg)時(shí)，鋼液中氫的含量可降低 至 ppm以下。 2、鋼中元素氧化輕微 由于爐料的熔化和鋼液的過(guò)熱是在真空條件下進(jìn)行， 故鋼中元素的氧化程度很輕微。極少生成夾雜物。因此， 只要爐料清潔，煉得的鋼液就很純凈。,3、鋼液中含氧量極低 在真空條件下，碳的脫氧能力強(qiáng)，這是因?yàn)樘嫉难趸?反應(yīng) C+FeOCO+Fe 所生成的一氧化碳被抽走，故而使得反應(yīng)進(jìn)行得很徹底。 因此，即使鋼液由于某種原因(例如爐料不很潔凈)而受到 氧化時(shí)，也會(huì)在破的作用下將暇脫得干凈。實(shí)際上，在真 空感應(yīng)煉鋼中，無(wú)須加其它脫氧

28、劑進(jìn)行脫氧。 4、煉鋼工藝簡(jiǎn)單 不進(jìn)行氧化脫氧，過(guò)程簡(jiǎn)單，實(shí)際就是重熔,三、真空感應(yīng)電爐煉鋼中存在的問(wèn)題 1、金屬元素的蒸發(fā) 鋼液中每種元素都有它一定的蒸氣壓，當(dāng)蒸氣壓超過(guò) 外界壓力時(shí)，元素即會(huì)蒸發(fā)。在常壓下進(jìn)行的煉鋼過(guò)程中，并不發(fā)生顯著的蒸發(fā)現(xiàn)象。但在真空條件下冶煉時(shí)，鋼中某些蒸氣壓較高的元素(主要是錳)就會(huì)發(fā)生顯著的蒸發(fā)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致化學(xué)成分控制的困難。在真空度為1.33Pa (10mmHg)條件下煉鋼時(shí)，錳的損耗曲線如圖10-5所示。,由此可見(jiàn)，在真空條件下 煉鋼時(shí)，錳的損耗是很顯著 的，且其損耗量與時(shí)間成近于直線的關(guān)系。從圖上也可看 出，溫度對(duì)于蒸發(fā)速度有重要的影響。其原因在于，

29、鋼液 中錳的蒸氣壓隨溫度的上升而增高。 除錳以外，銅也比較容易蒸發(fā)，但蒸發(fā)速度則比錳小 得多。鉻、鐵等元素蒸發(fā)甚微，實(shí)際上可以忽略不計(jì)。,2、鋼液的玷污 在真空冶煉條件下，爐襯耐火材料會(huì)被鋼液所浸蝕， 這種浸蝕表現(xiàn)為耐火材料中的SiO2成分被鋼液中的碳所還 原。其結(jié)果是還原產(chǎn)物Si進(jìn)入鋼液，使鋼液的化學(xué)成分發(fā) 生變化，這種現(xiàn)象稱為鋼液的沾污。其反應(yīng)式可寫為 2C+ SiO2 Si+2CO 這一反應(yīng)在大氣冶煉條件下，由于爐氣中CO的分壓 力較高，故反應(yīng)速度受到限制。而在真空條件下，反應(yīng)程 度顯著。其結(jié)果是使鋼的含碳量降低，而含硅量則增高。 在真空條件下，用SiO2 - Al2O3材質(zhì)坩堝

30、熔煉C 0.2%的鋼時(shí)，含碳量與含硅量的變化示如圖10-6。,由于鋁與氧之間的化學(xué)親和力很強(qiáng)，故爐襯材料中的另一種成分Al2O3基本上不被還原，即不會(huì)發(fā)生鋼液增鋁的現(xiàn)象。 在真空感應(yīng)電爐煉鋼中，對(duì)上述鋼液化學(xué)成分變化的現(xiàn)象，應(yīng)給予重視。,感應(yīng)熔煉電爐主要技術(shù)規(guī)格,1 爐膛容量與熔煉時(shí)間,Qf 感應(yīng)電爐爐膛設(shè)計(jì)容量，t； Rm感應(yīng)電爐的設(shè)計(jì)負(fù)荷率，一般按50 70選??； k 不平衡系數(shù)，一般按1.01.2選??； Qfc 全年金屬爐料熔煉量，t； a 全年熔煉爐數(shù)； 年時(shí)基數(shù)(h)，一般按表1選?。?tc 每爐平均熔煉周期，h； tm 每爐平均熔煉時(shí)間，h； ts 每爐平均輔助時(shí)間，h。

31、,,,2 熔煉時(shí)間與比功率,tm 感應(yīng)電爐熔煉時(shí)間，h； Ps 感應(yīng)電爐比功率，kWt； 感應(yīng)電爐熔煉效率， 一般工頻爐按60 ,中頻爐按65, 中頻變頻爐按70選??； Ex 單位爐料電耗(kW ht)，一般鑄鐵按500600，鑄鋼按600700選取，其理論能耗可按式(6)進(jìn)行計(jì)算； Cs 金屬爐料固相比熱容，kJ(kgK)，按表2選取(下同)； ts 金屬爐料相變溫差，K； Lt 金屬爐料相變潛熱，kJkg； Cl 金屬爐料液相比熱容，kJ(kgK)； tl金屬爐料液相過(guò)熱度，K。,中頻感應(yīng)電爐技術(shù)規(guī)格,,3 比功率與爐膛容量,Ps 感應(yīng)電爐的比功率，kWt； Pt 感應(yīng)電爐的總功率，kW；

32、 Qf 感應(yīng)電爐的容量，t。,4 比功率與頻率,Ps 感應(yīng)電爐的比功率，kWt； f一感應(yīng)電爐諧振頻率，Hz； B 金屬液攪拌強(qiáng)度，常用金屬攪拌強(qiáng)度 可按表3選??； H 爐膛金屬液面駝峰高度，mm； D 爐膛內(nèi)徑，mm。,,,,,1 生產(chǎn)綱領(lǐng)表,年產(chǎn)10，000噸汽車排氣歧管球鐵鑄件的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì),2 金屬熔化平衡表,序號(hào) 項(xiàng) 目 百分比（%） 年重量（t） 1 合格鑄件 50 10000 2 澆冒口 37 3 廢品鑄件 5 4 其它損耗 3 金屬液合計(jì) 95 5 燒損 5 金屬爐料合計(jì)

33、 100 20000,,,,按公式計(jì)算 n-計(jì)算感應(yīng)電爐臺(tái)數(shù)（臺(tái)） Q全年金屬爐料裝料量（t/a） T-全年熔煉作業(yè)時(shí)間 V每爐裝料量 m電爐一晝夜熔煉次數(shù) K金屬液需要量的不平衡系數(shù)，一般取1.11.3,感應(yīng)熔煉電爐計(jì)算,,5 t中頻爐熔化周期為24 h，10 t中頻爐熔化 周期34 h，每天按三班連接生產(chǎn)，全年工作日為 300 d計(jì)算。中頻電爐熔化量=(5x2424+10 x2434) 300(50+70)x300=36 000 t，,中小型車間的布局型式,,Qs=Q (I+K1)(1+K2)(1+K3)，sm； Qs_一全年型砂消耗量， ； Qz__-全年鑄件產(chǎn)量，2 400 ta； K 一鑄件廢品率，取3； 廠砂型廢品率。取2： K廠散落砂率，取7； sm砂鐵比，取3：1。 Qs=24 oo0(1+3)(1+2)(1+7)3 =80 640 td = 8l 000 t，a 全年生產(chǎn)日300 d 每天型芯砂量=8 1 0001300=270 td 每天造型制芯時(shí)間10 h 每小時(shí)型芯砂量=27010=27 th,,主要技術(shù)參數(shù)： （一） GWJ系列中頻無(wú)芯感應(yīng)熔煉爐：,主要技術(shù)參數(shù)： （二） GWJ系列中頻無(wú)芯感應(yīng)熔煉爐：,主要技術(shù)參數(shù)： （三） GWJ系列中頻無(wú)芯感應(yīng)熔煉爐：,