鑄造車間設(shè)計

《鑄造車間設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鑄造車間設(shè)計（114頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、鑄造車間設(shè)計 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,第0章 前言,學習本課程的目的,車間設(shè)計基礎(chǔ)知識 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)工藝過程,1-5,注：如為熔模鑄造，則上半部分為型殼的制造過程。,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，采用先進的水玻璃失蠟鑄造工藝，是國內(nèi)一個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 課程簡介,3-10,3-12,三 考核方式,考核方式為考查，成績?yōu)槠綍r成績（30%）和總結(jié)報告（70%）計算。,四 參考書目,1鑄造車間設(shè)計原理，王延久編著，機械工業(yè)出版社，1982 2鑄造車間和工廠設(shè)計手冊, 機械工業(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)計前期工作 三 鑄造車間設(shè)計階段的確定及內(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)濟效應和促進技術(shù)進步 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)計前期工作,一 建設(shè)程序，一般分為四個階段 1 設(shè)計前期工作階段 （1）行業(yè)規(guī)劃 （2）項目建議書 （3）可行性研究報告 2 設(shè)計階段 3 建設(shè)階段 4 竣工驗收階段,項目建議書,1、投資項目提出的必要性； 2、產(chǎn)品方案、擬建規(guī)模和建設(shè)地點的初步設(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、項目大體進度安排； 6、經(jīng)濟效益和社會效益的初步評價。,可行性研究報告 預見性、公正性、可靠性、科學性,1 定義：

4、是通過對項目的主要內(nèi)容和配套條件，如市場需求、資源供應、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、工程等方面進行調(diào)查研究和分析比較，并對項目建成以后可能取得的財務、經(jīng)濟效益及社會影響進行預測，從而提出該項目是否值得投資和如何進行建設(shè)的咨詢意見，為項目決策提供依據(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)市場調(diào)查及預測的結(jié)果，以及有關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策等因素，論證項目投資建設(shè)的必要性。 技術(shù)的可行性。 主要從事項目實施的技術(shù)角度，合理設(shè)計技術(shù)方案，并進行比選和評價。 財務可行性。主要從項目及投資者的角度，設(shè)計合理財務方案，從企業(yè)理財?shù)慕嵌冗M行資本預算，評

5、價項目的財務盈利能力，進行投資決策，并從融資主體(企業(yè))的角度評價股東投資收益、現(xiàn)金流量計劃及債務清償能力。 組織可行性。制定合理的項目實施進度計劃、設(shè)計合理組織機構(gòu)、選擇經(jīng)驗豐富的管理人員、建立良好的協(xié)作關(guān)系、制定合適的培訓計劃等，保證項目順利執(zhí)行。 經(jīng)濟可行性。主要是從資源配置的角度衡量項目的價值，評價項目在實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展目標、有效配置經(jīng)濟資源、增加供應、創(chuàng)造就業(yè)、改善環(huán)境、提高人民生活等方面的效益。 社會可行性。主要分析項目對社會的影響，包括政治體制、方針政策、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、法律道德、宗教民族、婦女兒童及社會穩(wěn)定性等。,市場分析,市場分析在可行性研究中的重要地位在于，任何一個項目，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，都必須在對市場需求情況有了充分了解以后才能決定。而且市場分析的結(jié)果，還可以決定產(chǎn)品的價格、銷售收入，最終影響到項目的盈利性和可行性。 市場需求和發(fā)展前景：項目產(chǎn)品市場調(diào)查/產(chǎn)品市場預測 成本分析 生產(chǎn)綱領(lǐng)和擬建經(jīng)濟規(guī)模的確定、技術(shù)分析比較,二 鑄造車間經(jīng)濟規(guī)模,適度經(jīng)濟規(guī)模：在一定的技術(shù)條件下，通過生產(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)濟效應的生產(chǎn)規(guī)模。 起始規(guī)模 適度規(guī)模 最佳規(guī)模,,適度經(jīng)濟規(guī)模的確定指標 （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)計階段的確定、內(nèi)容及原則,一 設(shè)計階段的確定（初步設(shè)計和施工圖設(shè)計） 小型項目：深化初步設(shè)計（施工方案編制） 大中型項目：初步設(shè)計和施工圖設(shè)計 特殊項目：初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工圖設(shè)計,二 各設(shè)計階段的主要工作內(nèi)容,初步設(shè)計（基礎(chǔ)設(shè)計）的內(nèi)容依項目的類型不同而有所變化，一般來說，它是項目的宏觀設(shè)計（即項目的總體設(shè)計）、布局設(shè)計、主要的工藝流程、設(shè)備的選型和安裝設(shè)計、土建工程量及費用的估算等。初步設(shè)計文件應當滿足編制施工招標文件、主要設(shè)備材料訂貨和編制施工圖設(shè)計文件的需要，是下一階段施工圖設(shè)計的基礎(chǔ)。 施工圖設(shè)計（詳細設(shè)計）的主要內(nèi)容是根據(jù)批準的初步設(shè)計，繪制出正確、完整和盡可能

8、詳細的建筑、安裝圖紙，包括建設(shè)項目部分工程的詳圖、零部件結(jié)構(gòu)明細表、驗收標準、方法、施工圖預算等。此設(shè)計文件應當滿足設(shè)備材料采購、非標準設(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,施工圖設(shè)計,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)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)產(chǎn)品的品種、規(guī)格及產(chǎn)量和進度計劃。計劃期通常為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 對于零件而言，產(chǎn)品的產(chǎn)量除了制造機器所需要的數(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)應按下式計算： 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/年）； n每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺）； 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、工作制度和年時基數(shù),一 車間組成 生產(chǎn)工部 輔助工部 倉庫 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，不同時間完成不同的工序。 優(yōu)點：簡單靈活；缺點： 生產(chǎn)周

10、期長，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，同一時間完成不同的工序。 優(yōu)點：生產(chǎn)率高，車間面積利用 率高； 缺點：投資大，占地面積大 適用于采用鑄型輸送器的機械化鑄造車間。,,三 年時基數(shù)（國家標準）,年時基數(shù)就是每年生產(chǎn)的實際時數(shù)，可分為工人的年時基數(shù)、工位年時基數(shù)和設(shè)備的年時基數(shù)。 工人的年時基數(shù)是每人每年實際的工作時數(shù)； 工位年時基數(shù)是指每個工位每年實際工作時數(shù)； 設(shè)備年時基數(shù)是每臺設(shè)備每年實際工作的時數(shù)。,熔化工部的功能： 合格的金屬液 澆注 金屬液檢測 特點： 高耗能 高污染 作業(yè)環(huán)境差，工作強度大 原、輔材料運

11、輸量大,第二章 熔煉工部,1 熔煉工部主要設(shè)計內(nèi)容,選擇和計算熔煉、保溫設(shè)備和澆注設(shè)備 選擇和計算加料設(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 編制相應的設(shè)計文件和提出相關(guān)土建及其他等設(shè)計任務資料,2 鑄造合金及其熔煉特點（自學）,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 感應電爐 電阻熔煉爐 雙聯(lián)熔煉,感應電爐及其技術(shù)規(guī)格,感應電爐按結(jié)構(gòu)分，有坩堝式(通常稱為無芯感應電爐)和溝槽式(通常稱為有芯感應電爐)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。 工頻坩堝式感應電爐主要用于鑄鐵和有色金屬的熔煉。 中頻坩堝式感應電爐適用于鋼鐵及有色金屬的熔煉和保溫。,有芯感應電爐,電效率高，一般0.950.98； 功率因數(shù)大； 安匝數(shù)小，（In）??； 只適用于冶煉銅、鋅、鑄鐵等，不適用煉鋼，主要是結(jié)構(gòu)復雜，耐火材料易損 每次冶煉須留1/3熔體，不易更換品種。,中頻無芯熔煉爐,臥式工頻無芯感應爐,感應電爐的優(yōu)點：,中頻感應電爐： 1、功率密度大，熔化速度快，起熔方便，適應于節(jié)能的批料熔化方法。相同容量的中頻感應電爐的熔化單耗要比工頻感應電爐的低； 2、操作作用靈活方便，適應于經(jīng)常變換熔化金屬品種的場合； 3、可選電

13、源頻率，使中頻感應電爐更適合于輕金屬的熔化； 4、由于功率密度高，無相平衡裝置，土建費用小，相同生產(chǎn)率的中頻感應電爐的初次投資費用較工頻感應電爐低10%-15%。,第一節(jié) 概述,感應電爐熔煉是利用交流電感應的作用，使坩堝 內(nèi)金屬爐料本身發(fā)出熱量，將其熔化，并進一步使液 體金屬過熱的一種熔煉方法。 感應電爐依其構(gòu)造分為無芯式和有芯式兩種類型。 煉鋼用的是無芯式感應電爐，其工作原理示如圖 10-1。,在一個耐火材料筑成的坩堝外面，有螺旋形的感 應器(感應線圈)。在煉鋼過程中，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。當往 線圈中通以交流電時，由于感應作用，在爐料(或鋼液

14、) 內(nèi)部產(chǎn)生感應電動勢，并因此感生感應電流(渦流)。由 于爐料(或鋼液)本身有電阻，故在渦流通過時會發(fā)出熱 量。感應電爐煉鋼所需的熱量就是利用這種原理產(chǎn)生的。,感應爐熔煉特點： 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、工藝簡單生產(chǎn)靈活 4、爐渣的化學活潑性較弱，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) 無芯感應爐的構(gòu)造,無芯感應電爐主要由兩個部分構(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。,當交流電通過感應器時，在感應器的內(nèi)部空間中便產(chǎn)生了交變磁通。交變磁通在金屬護料(或鋼液)內(nèi)引起感應電動勢，在垂直于磁通的平面上產(chǎn)生渦流，從而起加熱作用。

15、 感應電動勢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 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)生的感應電動勢和電流比里層來得大，這就是所謂的“集膚效應”。,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”愈顯著，則發(fā)熱愈是集中于外 層。因此，對于大直徑(大容量)的坩堝來 說，如果采用高頗率，則在爐料中將只 有一個筒狀的外層中發(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。為此應使電流頻率與 坩堝直徑(爐子容量)相適應。即爐子的容量大時，所以采 用的電流頻率應該低些。這即是感應電爐的用電頻率與其 容量之間有一定對應關(guān)系的道理。,常用感應爐類型： 1、高頻感應爐 200-300KHz 10-60KG 2、中頻感應爐 1000-2500Hz 500-1000KG 3、工頻感應爐 50Hz 500-10000KG,感應電爐在熔煉過程中，感應器受到高溫爐襯的強烈 加熱。為了避免溫度過高，一般都將感應器的銅導線設(shè)計 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，感應爐的爐體是通過轉(zhuǎn)軸裝在 護架上，用機械或液壓方式驅(qū)動，使爐體傾轉(zhuǎn)。,感應電爐

17、的電氣部分的作用是供給感應器所需要的電 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:高頻感應電爐采用的是電子管 振蕩裝置。中頻感應電爐采用中頻發(fā)電機或晶閘管變頻裝 置。近年來，晶閘管變頻的應用有了很大的發(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。,由于感應電爐的感應器是一個很大的電感，再加上磁 通是經(jīng)過空氣而閉合的，所以感應電爐的無功功率相當大. 功率因數(shù)（cos ）相當?shù)停渲狄话阒挥?. 10-0. 11。因 此必須采用相應的電容器與感應器并聯(lián)，以補償無功功率， 提高功率因數(shù)。感應電爐的功率愈大，則所需配上的電容 器

18、的容量也愈大。,第三節(jié) 感應爐煉鋼工藝,由于感應電爐煉鋼中爐渣溫度較低，化學反應能力較 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)整化學成分和出鋼。同樣是由于爐 渣化學反應能力較弱的原因，在煉鋼過程中一般不進行脫 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電爐不氧化法和酸性感應電 爐不氧化法的煉鋼工藝。,一、爐襯材料和筑爐 1、酸性感應爐 酸性感應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、堿性感應爐 堿性感應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%。應特別注意盡量減少氧化鐵的含量，因為氧化鐵具有一定的導電性。如果打結(jié)用的材料中混有氧化鐵時，爐襯就有導電性，易發(fā)生漏電(電流穿過爐襯)，甚至造成爐襯被擊穿的事故。,堿性感應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是:爐襯材料的耐火度 較高，而爐領(lǐng)材料的燒結(jié)強度較高。,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行坩堝壁的打結(jié)。在打結(jié)到感應器以上的高度后，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程中，它能起到感應加熱的作用，并在熔煉第一爐 鋼液時，隨同爐料一起熔化。,坩堝打結(jié)好后，首先進行自然干燥，然后進行烘烤。 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。烘烤的時間一般應不少于8h。,二、爐料和裝料 1、爐料 酸性感應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。 在堿性感應電爐煉鋼條件下，通過造堿性爐渣，能起 到一些脫磷、脫硫的作用，所以對爐料的適應性較強，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，堿性感應電爐遠低于堿性電弧爐。,感應電爐煉鋼一般不采用氧化法。由于沒有氧化脫碳 沸騰精煉的手段，故應盡量減少氣體和夾雜物的來源。在 這方法，爐料是否潔凈是重要的因素。應要求爐料表面無 銹、油，爐料的化學成分應該明確、并要求精確地進行配 料。爐料的尺寸應該根據(jù)坩堝

23、的大小來考慮，不要過大或 過小，原則是使爐料能裝得緊實，以利導磁和導電。,2、裝料 為了加速爐料的熔化，應該注意裝料的方法。一般說 來，大塊的爐料應該裝在坩堝壁的附近，小塊料裝在中間 部分和爐底，因為靠坩堝壁處爐溫高，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，以防電流波動太大。過 了這段時間以后，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)。在熔化過程中應經(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%。當爐料中含磷、硫量較高時，在爐料熔清 時，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，爐料熔清后就可以進行脫氧。 一般采用將脫氧劑(錳鐵、硅鐵)直接加入鋼液中進行脫氧 (沉淀脫氧)的方法。脫氧以后，進行化學成分的調(diào)整，然 后插鋁進行終脫氧。終脫氧后，停電，傾爐出鋼。 應該注意，在煉鋼

25、過程中，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經(jīng)過高溫烘烤， 以免材料中含有水分，加入鋼液中會產(chǎn)生氣體。,五、合金鋼的冶煉 感應電爐不氧化法煉鋼由于不進行鋼液的氧化，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 因為含高錳成分的鋼液中含有大量的MnO，而MnO是堿 性氧化物，會嚴重腐蝕酸性爐襯。 堿性感應電爐不氧化法適于冶煉各種合金鋼。,用酸性感應電爐不氧化法和堿性電爐不氧化法冶煉合金鋼時，合金元素的收得率見表10-2。,第四節(jié) 真空感應爐,一、電爐的構(gòu)造

26、和工作原理 真空感應電爐的爐體部分構(gòu)造見圖10-4。感應器、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)熔煉過程的情況，可從爐蓋上的觀察窗看到。,二、真空感應爐煉鋼的優(yōu)點 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，當降低爐氣中氫氣和氮氣的分壓力時， 鋼液中的氣體含量就會隨之減少。如爐中的真

27、空度很高時， 則鋼液中的含氣量可以降到很低的程度。例如，當 真空度達到1. 33Pa (10umHg)時，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熱是在真空條件下進行， 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，這是因為碳的氧化 反應 C+FeOCO+Fe 所生成的一氧化碳被抽走，故而使得反應進行得很徹底。 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，也會在破的作用下將暇脫得干凈。實際上，在真 空感應煉鋼中，無須加其它脫氧

28、劑進行脫氧。 4、煉鋼工藝簡單 不進行氧化脫氧，過程簡單，實際就是重熔,三、真空感應電爐煉鋼中存在的問題 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，當蒸氣壓超過 外界壓力時，元素即會蒸發(fā)。在常壓下進行的煉鋼過程中，并不發(fā)生顯著的蒸發(fā)現(xiàn)象。但在真空條件下冶煉時，鋼中某些蒸氣壓較高的元素(主要是錳)就會發(fā)生顯著的蒸發(fā)現(xiàn)象，從而導致化學成分控制的困難。在真空度為1.33Pa (10mmHg)條件下煉鋼時，錳的損耗曲線如圖10-5所示。,由此可見，在真空條件下 煉鋼時，錳的損耗是很顯著 的，且其損耗量與時間成近于直線的關(guān)系。從圖上也可看 出，溫度對于蒸發(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，實際上可以忽略不計。,2、鋼液的玷污 在真空冶煉條件下，爐襯耐火材料會被鋼液所浸蝕， 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進入鋼液，使鋼液的化學成分發(fā) 生變化，這種現(xiàn)象稱為鋼液的沾污。其反應式可寫為 2C+ SiO2 Si+2CO 這一反應在大氣冶煉條件下，由于爐氣中CO的分壓 力較高，故反應速度受到限制。而在真空條件下，反應程 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，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親和力很強，故爐襯材料中的另一種成分Al2O3基本上不被還原，即不會發(fā)生鋼液增鋁的現(xiàn)象。 在真空感應電爐煉鋼中，對上述鋼液化學成分變化的現(xiàn)象，應給予重視。,感應熔煉電爐主要技術(shù)規(guī)格,1 爐膛容量與熔煉時間,Qf 感應電爐爐膛設(shè)計容量，t； Rm感應電爐的設(shè)計負荷率，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 每爐平均熔煉時間，h； ts 每爐平均輔助時間，h。

31、,,,2 熔煉時間與比功率,tm 感應電爐熔煉時間，h； Ps 感應電爐比功率，kWt； 感應電爐熔煉效率， 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)進行計算； 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金屬爐料液相過熱度，K。,中頻感應電爐技術(shù)規(guī)格,,3 比功率與爐膛容量,Ps 感應電爐的比功率，kWt； Pt 感應電爐的總功率，kW；

32、 Qf 感應電爐的容量，t。,4 比功率與頻率,Ps 感應電爐的比功率，kWt； f一感應電爐諧振頻率，Hz； B 金屬液攪拌強度，常用金屬攪拌強度 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,2 金屬熔化平衡表,序號 項 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 95 5 燒損 5 金屬爐料合計

33、 100 20000,,,,按公式計算 n-計算感應電爐臺數(shù)（臺） Q全年金屬爐料裝料量（t/a） T-全年熔煉作業(yè)時間 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,感應熔煉電爐計算,,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 每天造型制芯時間10 h 每小時型芯砂量=27010=27 th,,主要技術(shù)參數(shù)： （一） GWJ系列中頻無芯感應熔煉爐：,主要技術(shù)參數(shù)： （二） GWJ系列中頻無芯感應熔煉爐：,主要技術(shù)參數(shù)： （三） GWJ系列中頻無芯感應熔煉爐：,