鑄鋼件硬脆及脫碳方法資料整理

1、鑄鋼件硬脆及脫碳方法資料整理問(wèn)題描述鑄鋼硬脆，機(jī)加工容易斷裂（猜測(cè)為含碳量過(guò)高）采用廢鋼熔煉制造（牌號(hào)為45#）需要解決的有：（1）已知需要的鋼材性能在45#與A3（Q235）之間，查找標(biāo)準(zhǔn)的45#與A3（Q235）鋼化學(xué)成分。（2）熔煉中脫碳方法此外由于鑄鋼件硬脆的原因很多，如合金雜質(zhì)，氣體雜質(zhì)，鑄件冷卻速度，未進(jìn)行熱處理等，以下將分四個(gè)部分描述這一問(wèn)題。（1）45#鋼與A3鋼的化學(xué)成分（2）鑄鋼過(guò)程中可能導(dǎo)致硬脆的原因，及具體描述（3）標(biāo)準(zhǔn)的鑄鋼過(guò)程的描述（4）其中脫碳及其他改進(jìn)方法的整理1 45#鋼與A3鋼的化學(xué)成分及性能1.1 A3鋼材A鋼材（舊牌號(hào)）現(xiàn)為Q235，它是甲類(lèi)鋼，這類(lèi)鋼生

2、產(chǎn)廠家出廠時(shí)只保證機(jī)械性能而不保證化學(xué)成份，所以雜質(zhì)成份如S、P可能多一點(diǎn)，其含碳量在0.2%左右，大致相當(dāng)于20號(hào)鋼，與新標(biāo)準(zhǔn)中Q235相當(dāng)。Q235分A、B、C、D四級(jí)(GB/T 700-2006) Q235材料化學(xué)成分牌號(hào)CMnSiSPQ235A0.22%1.4%0.35%0.050%0.045%Q235B0.20%1.4%0.35%0.045%0.045%Q235C0.17%1.4%0.35%0.040 %0.040%Q235D0.17%1.4%0.35%0.035%0.035%A、B、C、D硫含量依次遞減；A和B的磷含量相同，C的磷含量次之，D磷含量最少Q(mào)235力學(xué)性能牌號(hào)抗拉強(qiáng)度（

3、MPa）屈服強(qiáng)度（MPa）伸長(zhǎng)率（5/%）Q235375-50023526（a16mm）伸長(zhǎng)率（5/%）：26（a16mm）25（a>16-40mm）24（a>40-60mm）23（a>60-100mm）22（a>100-150mm）21（a>150mm）其中 a 為鋼材厚度或直徑。(具體描述見(jiàn)材料工程大典第二卷：鋼鐵材料工程（上）p246-247)1.2 45#鋼材45#鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是碳素鋼中硫、磷含量比較低，鋼質(zhì)潔凈度比較高的鋼類(lèi)。45#鋼材料化學(xué)成分牌號(hào)CMnSiSP45#0.420.50%0.500.80%0.170.37%0.045%

4、0.040%CrNiCu0.25%0.25%0.25%Q235力學(xué)性能牌號(hào)抗拉強(qiáng)度（MPa）屈服強(qiáng)度（MPa）伸長(zhǎng)率（5/%）45#35560016 (具體描述見(jiàn)材料工程大典第二卷：鋼鐵材料工程（上）p252-253)1.3 Mn與Si作用硅的脫氧能力比錳還要強(qiáng)，在常用的脫氧元素中僅次于鋁，煉鋼過(guò)程中硅鐵是常用的脫氧劑。硅幾乎全部溶于鐵素體從而提高鋼的強(qiáng)度、硬度、彈性，降低塑性、韌性，硅可以顯著提高抗拉強(qiáng)度，小幅提高屈服強(qiáng)度。碳素鋼硅含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）通常小于0.35。少部分硅元素存在于硅酸鹽夾雜中。少量的硅僅作為雜質(zhì)存在時(shí)對(duì)碳鋼的性能作用不顯著。硅提高鋼的時(shí)效敏感性，提高韌脆轉(zhuǎn)變溫度。硅能提高

5、抗氧化能力和抗腐蝕能力。錳是在煉鋼時(shí)用錳脫氧和脫硫而殘存在鋼中的元素。一般認(rèn)為錳是有益元素。錳大部分溶于鐵素體，形成置換固溶體使鐵素體強(qiáng)化；一部分錳溶于Fe3C中，形成合金滲碳體；錳還能增加珠光體的相對(duì)量，并使珠光體變細(xì)，這都會(huì)使鋼的強(qiáng)度增加。錳與硫有很強(qiáng)的結(jié)合力，生成的油6能減輕硫的有害作用，在普通碳素結(jié)構(gòu)鋼中需要留有一定的錳（一般錳含量為0.25一0.80%)，同時(shí)錳還有提高鋼的淬透性作用?？梢蕴岣咪摬膹?qiáng)度，當(dāng)錳含量較低，只作為雜質(zhì)元素時(shí)對(duì)強(qiáng)度影響不顯著，對(duì)焊接性能影響不大。錳使鋼的抗腐蝕能力減弱。其他元素如P、S為雜質(zhì)元素并且有害，需要控制含量.他諸如，H、O、N、Cr、Ni、Cu為帶入

6、雜質(zhì)，具體作用在此不描述。(具體描述見(jiàn)材料工程大典第二卷：鋼鐵材料工程（上）p244)1.4結(jié)論從描述，要求韌性在Q235到45#鋼之間可以知道，含碳量應(yīng)在0.2%0.45%之間，假設(shè)為0.3%。若用45#鋼為原料不經(jīng)過(guò)脫碳，熔煉考慮燒損，碳含量不可能達(dá)到0.3%韌性不能滿(mǎn)足要求。因此需要脫碳。其次Mn與Si的含量如上所說(shuō)應(yīng)為Si小于0.35，Mn 0.25一0.80%。2 鑄鋼過(guò)程中可能導(dǎo)致硬脆的原因及解決方案由于鑄鋼件硬脆的原因很多，如合金雜質(zhì)，氣體雜質(zhì)，鑄件冷卻速度，未進(jìn)行熱處理等，以下將具體描述。由于具體問(wèn)題需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的條件，如：熔煉爐種類(lèi)，爐料，熔煉時(shí)間，工藝，冷卻模具，鑄鋼熱處

7、理等，這里只是大體定性分析2.1雜質(zhì)元素的影響這里主要指的是P、S、H、N、O的影響，可能會(huì)影響韌性如P、H、N，或是產(chǎn)生鑄造缺陷在機(jī)加工時(shí)引起斷裂如O等(具體描述見(jiàn)鑄造手冊(cè)第二卷：鑄鋼p30)其解決方法一般都是在熔煉過(guò)程中的氧化期和沼渣加以除去，具體可以見(jiàn)后面標(biāo)準(zhǔn)熔煉過(guò)程 2.2非金屬夾雜物的影響鋼中的非金屬夾雜物包括筑化物、硫化物、硫氧化物、氮化物及硅酸鹽化合物等這些夾雜物的來(lái)源有外來(lái)的和自生的兩大類(lèi)。外來(lái)的夾雜物包括在煉鋼過(guò)程中從爐料夾帶的不潔物，如爐襯因經(jīng)受侵蝕而脫落的耐火材料等。自生的夾雜物是在煉鋼過(guò)程中及鋼液澆注過(guò)程中，由于鋼液中元素被氧化或發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)而生成的。夾雜物降低鋼的

8、力學(xué)性能，尤其是對(duì)韌性的削弱作用較大。夾雜物對(duì)鋼性能削弱作用的程度依其形狀及分布而定。帶尖角的多角形夾雜物在鋼中造成大的應(yīng)力集中，在外力作用下易形成裂紋源，而順粒狀和球狀?yuàn)A雜物則危害較??；條狀?yuàn)A雜物沿晶粒周界以網(wǎng)狀或斷續(xù)網(wǎng)狀分布時(shí)，對(duì)鋼形成剖裂作用而降低鋼的力學(xué)性能，孤立島狀分布的夾雜物的割裂作用較小。為減輕夾雜物的有害作用，可采取兩種途徑：（1）清除夾雜物一般可以在煉鋼氧化期時(shí)使鋼液良好地沸騰，以有效地清除夾雜物。并在出鋼后澆注之前鎮(zhèn)靜一段時(shí)間（51Omin)，使夾雜物自鋼液中上?。ǔ叽绱蟆⒚芏刃〉膴A雜物上浮快）。采用滬外精煉處理能更有效地清除鋼液中夾雜物。（2）改善夾雜物形態(tài)改善夾雜物的形

9、狀和分布也能有效減輕夾雜物的有害作用。如采用稀土合金對(duì)鋼液進(jìn)行處理，以使多角形氧化物和條狀硫化物變?yōu)榍蚍南⊥亮蜓趸?具體描述見(jiàn)鑄造手冊(cè)第二卷：鑄鋼p31-33)2.3凝固速度的影響凝固速度對(duì)諸多性能都有影響，晶粒形狀，夾雜物大小，抗拉強(qiáng)度等，這里分析斷面收縮率這一因素，由這一因素衡量韌性。(具體描述見(jiàn)鑄造手冊(cè)第二卷：鑄鋼p35)由圖可以看出凝固速度越快，韌性越好，但凝固速度還影響其他因素，故需要綜合考慮2.4鋼的熱加工，熱處理等影響型鋼，模具用鋼一般都經(jīng)過(guò)鍛造改善其性能，Q235通常通過(guò)熱加工：如軋制、鍛造、拉拔、擠壓等成為毛坯材料，以其他其室溫下的力學(xué)性能。此外鑄鋼還可以通過(guò)熱處理改善其

10、性能機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼按其工藝及用途可分為：調(diào)質(zhì)鋼（淬火高溫回火），低溫回火用鋼（淬火低溫回火）。通常淬火的目的是得到硬度較高的馬氏體組織，經(jīng)過(guò)回火后的馬氏體比鐵素體珠光體具有較好的綜合室溫力學(xué)性能。碳素結(jié)構(gòu)鋼的熱處理可以采取以下方式：消除應(yīng)力熱處理、正火、退火、淬火、回火等。(具體描述見(jiàn)材料工程大典第二卷：鋼鐵材料工程（上）p245)2.5結(jié)論假定以下條件：（1）采用中頻感應(yīng)電爐煉鋼，（即不氧化法煉鋼）。（2）鑄造為鋼錠，采用一般模具。有以下結(jié)論：（1）雜質(zhì)元素的影響中就只有氧會(huì)有所影響，可能會(huì)產(chǎn)生氧化夾雜。其他的元素應(yīng)為感應(yīng)電爐沒(méi)有氧化期，所帶入的氣體元素基本沒(méi)有，考慮原材料為45#廢鋼，其P、

11、S比例低，基本不可能帶入雜質(zhì)。（2）非金屬元素的影響有可能，這一部分有可能由于造渣過(guò)程的問(wèn)題，帶入靜置的鋼液中。（3）此外還可以通過(guò)一定的熱處理，如退火提高材料的韌性，正火提高材料的切削性能。3 標(biāo)準(zhǔn)的電弧爐熔煉工藝及感應(yīng)電爐工藝這一部分具體參考鑄造手冊(cè)第二卷：鑄鋼的描述，并對(duì)其簡(jiǎn)化，說(shuō)明重點(diǎn)3.1電弧爐熔煉工藝這里介紹堿性電弧爐氧化煉鋼。(具體描述見(jiàn)鑄造手冊(cè)第二卷：鑄鋼p332-352)此外還有堿性電弧爐不氧化煉鋼等。具體見(jiàn)鑄造手冊(cè)第二卷：鑄鋼氧化法煉鋼的工藝過(guò)程包括準(zhǔn)備階段（修補(bǔ)爐襯、配料及裝料）、熔化期、氧化期、還原期和出鋼等幾個(gè)階段，堿性電弧爐煉鋼在這幾個(gè)階段中的任務(wù)、技術(shù)要求及過(guò)程控

12、制如下。3.1.1修補(bǔ)爐襯、配料及裝料1.修補(bǔ)爐襯煉鋼過(guò)程中爐襯材料受到高溫焙燒及鋼液的侵蝕破壞，故在每煉一爐鋼后，都要修補(bǔ)爐襯。()2.配料（1）爐料比例：一般情況下，爐料的適當(dāng)比例（2）配碳：爐料的平均含碳量應(yīng)滿(mǎn)足氧化期中脫碳的要求碳鋼的氧化脫碳量依照鋼的用途和爐料的條件而有所不同，一般要求脫碳且大于等于0.3%，重要鑄件的脫碳量一般要求大于等于0.40。新修的爐襯易使鋼液吸收氣體，因此氧化脫碳量應(yīng)適當(dāng)增加：大修爐后第一爐的脫碳量應(yīng)大于0.50%，中修爐后第一爐的脫碳且應(yīng)大于0.40。若C平均，超過(guò)配料要求，可適當(dāng)減少生鐵的加入量，若C平均。低于配料要求可采用電極碎塊（或焦炭粒、無(wú)煙煤碎塊

13、）作增碳材料進(jìn)行增碳在計(jì)算增碳材料加人量時(shí)，可將這些材料中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為100%，加人t的計(jì)算公式如下：通過(guò)這一部分的理論可以得到得知一種減少碳含量的方法，即配料時(shí)減少碳含量，加入一定量低碳鋼（0.3%）以此控制碳含量(具體描述見(jiàn)鑄造手冊(cè)第二卷：鑄鋼p333-334)(3）控制含磷最和含硫量：為了不致因脫磷量和脫硫量過(guò)多而延長(zhǎng)冶煉時(shí)間，應(yīng)適當(dāng)控制爐料的磷、硫含量。為此規(guī)定在一般情況下，爐料中磷和硫的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)均應(yīng)小于等于0.06。(4）控制殘余元素含量：對(duì)于鋼中不希望存在的元素的殘余勝應(yīng)控制在規(guī)定限量之下。例如在生產(chǎn)鑄造碳鋼時(shí)，為了能準(zhǔn)確掌握鋼的熱處理工藝參數(shù)、一般要求鋼中常見(jiàn)的幾種合金元

14、素(Cr、Mn、Ni、Cu）殘余總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于0.75%、又如當(dāng)鋼中存在有Sn、Pb等成分時(shí)，會(huì)增大鑄件的裂紋傾向，因此應(yīng)予以嚴(yán)格限制。對(duì)鋼中殘余元素的控制，主要是通過(guò)對(duì)爐料的嚴(yán)格管理及配料時(shí)對(duì)各種爐料進(jìn)行適當(dāng)搭配和核算來(lái)達(dá)到的。3裝料l）裝料前應(yīng)先檢查爐體、爐蓋、冷卻系統(tǒng)以及電器設(shè)備和機(jī)械裝置是否正常。如有故障，應(yīng)先排除故庫(kù)后再裝料。約為保護(hù)爐底，減輕加料時(shí)滬底受爐料的沖擊，并提前造值脫磷，可在爐底和滬坡處先鋪上約占爐料重量2的石灰然后再裝料、3）用開(kāi)底式裝料雄加料時(shí)，布料原則是：在料罐底部裝一部分小料或鋼屑?jí)|爐底，其上裝大塊料和中塊料最上部裝小塊料及鋼屑等薄料；在料罐中對(duì)應(yīng)于爐子高

15、溫區(qū)的位，裝大塊料和難熔的爐料。增碳用的電極碎塊應(yīng)裝在料堪的下部以減少在熔化過(guò)程中熔煉損耗，保證配碳的準(zhǔn)確性。料罐應(yīng)力求裝得續(xù)密以利于導(dǎo)電和導(dǎo)熱。4）當(dāng)使用了含磷量高的爐料或鋼種含磷量規(guī)格要求值很低時(shí)，可隨料配入爐料重量3左右的氧化鐵皮，鋪底石灰用量增加到爐料重量的5%左右以利于熔化期脫磷。5）為避免開(kāi)始送電時(shí)電弧不穩(wěn)電流沖擊過(guò)大，可在裝料后，在爐料上面電極下的部位放數(shù)塊焦炭。6）裝料量應(yīng)與電弧爐變壓器的功率相匹配。應(yīng)避免經(jīng)常性地大輻度超載裝料，以免因延長(zhǎng)煉鋼時(shí)間而降低鋼掖質(zhì)量和增加單位銘液的電耗(kw·h/t）。3.1.2熔化期1）按照合理供電制度（見(jiàn)表9一136）作業(yè)，縮短熔煉時(shí)

16、間。2）鋼液熔池形成后分批加人石灰造渣，其加人總量相當(dāng)與裝料重量的1%一3%:3）爐料已大部分熔化時(shí)，將爐坡處尚未熔化的爐料推入鋼液中，以加速熔化：4）為加速爐料的熔化，在爐料熔化60%70時(shí)采取吹氧助熔。所采用的吹氧管直徑一般為3/4in或1in，吹氧壓力為0.50.8MPa。吹氧時(shí)應(yīng)沿熔池表面吹，以攪動(dòng)熔池，并提高熔池溫度。由于電弧爐煉鋼中電弧的局部加熱作用，熔他中不同位置處的鋼液的溫度有明顯的差別：遠(yuǎn)離電極處的鋼液溫度較低，爐料不易熔化。吹氧助熔能造成熔池的攪動(dòng)，并在一定程度上使鋼液中的元素氧化而產(chǎn)生熱量，從而有助于消除熔池中的低溫區(qū)，加速爐料的熔化。遇有大塊爐料時(shí)，應(yīng)先以切割滬料為主，

17、5）在熔化末期，可分批加人小批礦石或氧化鐵皮，以加速脫確。加人礦石或氧化鐵皮的總量應(yīng)根據(jù)爐料中含磷量而定一般為裝料量的1%2。6）爐料熔畢后，充分?jǐn)嚢桎撘喝鄢?，取樣分析碳和磷（重要鋼種分析碳、錳和磷）。應(yīng)在熔池中心處舀取鋼液，如含磷量過(guò)高時(shí)，可放渣或扒渣，出渣后隨即加人石灰和氟石造新渣。7）爐料熔畢后，如鋼液含碳量不足，氧化期開(kāi)始前須進(jìn)行增碳。增碳材料有電極碎塊，含硫低的焦炭碎塊、無(wú)煙煤碎塊和生鐵等幾種其中以電極碎塊最純凈，帶入鋼液的夾雜物少。當(dāng)采用生鐵增碳時(shí)，應(yīng)使用含磷里較低的品種。應(yīng)嚴(yán)禁使用電極增碳，因增碳后電極變細(xì)，電極強(qiáng)度降低電流密度增大，將加劇電極損耗，也不利于加熱鋼液。在使用碳質(zhì)材

18、料（電極碎塊、焦炭碎塊等）增碳時(shí)，須考慮到這些材料加入爐中后會(huì)浮在鋼液面上，有一部分被護(hù)氣氧化而熔煉損耗，因而只有一部分的碳能被鋼液所吸收。鋼液對(duì)幾種增碳材料的收得率見(jiàn)表9一83。3.1.3氧化期氧化期的技術(shù)要求是有效的脫磷、清除鋼液中的氣體和夾雜物，將含碳量調(diào)整到所要求的成分范圍和提高鋼液的溫度。生產(chǎn)上對(duì)煉鋼氧化期過(guò)程的控制如下。1，脫磷的有利條件是高堿度、氧化性強(qiáng)和流動(dòng)性良好（粘度較?。┑臓t渣，以及較低的溫度和氧化鐵含量對(duì)脫磷效果的影響。當(dāng)爐渣堿度較高和氧化鐵含量較高時(shí)，都會(huì)使脫磷效果提高，但應(yīng)指出爐渣堿度過(guò)高（R超過(guò)3.5）時(shí)，由于爐渣變稠，反而會(huì)使脫磷效果降低。當(dāng)爐渣中氧化鐵含量過(guò)多時(shí)

19、，由于其對(duì)滬渣的“稀釋”作用，也會(huì)使脫磷效果降低。2脫碳是煉鋼中的一個(gè)重要的過(guò)程，碳的氧化化造成鋼液沸騰，可清除鋼液中的氣體和夾雜物，起凈化鋼掖的作用，而且，沸騰所起的攪拌作用，可使熔他中鋼液的溫度均勻。脫碳有四種方法：吹氧脫碳法、礦石脫碳法、吹氧-礦石脫碳法和吹氧-氧化鐵皮脫碳法。采用這些方法時(shí)，脫碳速度及特點(diǎn)見(jiàn)9-86。在電弧爐煉鋼中，主要采用吹氧脫碳法、吹氧-礦石脫碳法和吹氧-氧化鐵皮脫碳法。（1）吹氧脫碳法：吹氧脫碳法的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高（比礦石脫碳法提高約20%)節(jié)約電能。1）吹氧的溫度條件：為了使鋼液中的碳能有效地氧化以便在熔池中形咸活躍的沸騰，禽要有足夠高的鋼液溫度（原理見(jiàn)第2章中

20、“碳的氧化”）。對(duì)于冶煉鑄造碳鋼，一般規(guī)定必須在鋼液溫度達(dá)到1560以上，方可進(jìn)行吹氧操作。2）供氧；電弧爐煉鋼的供氧由板氣站通過(guò)管道供氧或用板氣瓶組成匯流排供氧吹氧管直徑一般為3/4in或1in，應(yīng)準(zhǔn)備兩個(gè)或兩個(gè)以上的吹氧管道以保證吹權(quán)過(guò)程不間斷。3）吹氧壓力及耗氧量：吹氧時(shí)氧氣的壓力一般為0.51.0MPa。在正常的鋼液攝度條件下，當(dāng)脫碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3左右時(shí)，每噸鋼液的平均耗氧量大致為46m3。4）氧氣純度，電弧爐煉鋼所用的氧氣要求有較高的純度，02的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在99左右，含水分盡量低伸（H20）鎮(zhèn)20%)，以免增加鋼液的含氫量和含氮量。5）操作要點(diǎn)：吹氧管對(duì)水平線的傾斜度大約為30&#

21、176;，吹氧管端部插人熔他深度為50300mm.見(jiàn)圖9-8所示。吹氧時(shí)應(yīng)移動(dòng)吹氧管，以利于整個(gè)熔池均勻沸騰。吹氧時(shí)吹氧過(guò)程應(yīng)連續(xù)不間斷。電弧爐噸位較大時(shí)應(yīng)采用雙管同時(shí)吹氧，以增大供氧量，滿(mǎn)足脫碳沸騰的需要。6）吹氧脫碳法的特點(diǎn)：吹氧脫碳法脫碳速度快，升溫迅速而且熔池溫度均勻，有利于鋼液中氣體和夾雜物的排除，使權(quán)化時(shí)間縮短，電耗也相應(yīng)降低。但吹氧脫碳法護(hù)渣中FeO含量低，且鋼液溫度迅速升高，對(duì)進(jìn)一步脫磷不利。(2）吹氧-礦石脫碳法：在煉鋼中用礦石作為氧化劑來(lái)進(jìn)行脫碳的優(yōu)點(diǎn)是脫碳比較平緩，易于控制、節(jié)省氧氣。向爐內(nèi)加入的鐵礦石沉于鋼渣界面，礦石中的部分Fe,03溶于爐渣，增加了爐渣中FeO含量，

22、有利于脫磷；部分Fe2O3溶于鋼液內(nèi)，加速了脫碳反應(yīng)但礦石溶解于爐渣或鋼液時(shí)，礦石要分解，要吸收大量的熱量，降低熔池鋼液溫度，延緩脫碳過(guò)程的進(jìn)行，因而增大電能消耗。另外，礦石還會(huì)帶入氣體和其他雜質(zhì)。因此，目前電弧爐煉鋼一般已不再采用單獨(dú)用礦石脫碳的方法。采用吹氧加礦石相結(jié)合的脫碳方法能兼有吹氧脫碳和礦石脫碳的優(yōu)點(diǎn)，因而得到較為廣泛的應(yīng)用。l）礦石用量：?jiǎn)为?dú)采用礦石作為氧化劑脫碳時(shí)，若h鋼液脫談質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%，約需礦石1l.5kg（對(duì)于高碳鋼可取下限，低碳鋼可取上限）。采用吹氧-礦石脫碳法時(shí)，可根據(jù)吹氧與加礦石的比例來(lái)確定礦石的實(shí)際用盤(pán)。2）加礦石溫度：為了能形成鋼液活躍沸騰，冶煉碳鋼時(shí)，

23、加礦石前鋼液的最低溫度見(jiàn)表9-87。3）操作要點(diǎn)：由于礦石熔解于鋼液時(shí)要吸收熱量，為使鋼液溫度不致大幅度降低，應(yīng)采取分批加礦石的方法。如一次性加礦石太多還易造成噴濺、跑鋼等事故在吹氧-礦石脫碳法中，一般分23批加入礦石，在兩批礦石之間吹氧以提高鋼液溫度，促使鋼液沸騰活躍、均勻。在生產(chǎn)操作中，常采用每次吹氧后自動(dòng)流清的方法。4）鋼液純沸騰：在加完最后一批礦石并在活躍的鋼液沸騰終了后，還應(yīng)有一個(gè)階段時(shí)間使鋼液在不繼續(xù)供氧的條件下，進(jìn)行較為平緩的沸騰，以便消耗掉鋼液內(nèi)殘留未熔的礦石。這一階段的鋼液沸騰通常稱(chēng)為純沸騰（或清潔沸騰）。鋼液純沸騰的時(shí)間一般為515min，大電弧爐取上限，小電弧護(hù)取下限。由

24、于純沸騰期間CO氣泡壓力比活躍沸騰時(shí)小，如值層厚時(shí)，將會(huì)阻礙沸騰進(jìn)行，因此，必要時(shí)可排放1/3左右的渣使鋼液在薄渣層下進(jìn)行均勻的沸騰。（3）吹氧-氧化鐵皮脫碳法：在煉鋼中用氧化鐵皮作氧化劑來(lái)進(jìn)行脫碳的優(yōu)點(diǎn)是：1）氧化鐵皮熔點(diǎn)低，易熔解，成渣快，還可改善爐渣的流動(dòng)性。2）氧化鐵皮溶解時(shí)吸收熱量少，熔池溫降小，俏耗電能比礦石法少3）氧化鐵皮溶解子爐渣中，顯著增加護(hù)渣中的FeO含量，脫磷效果很好。4）氧化鐵皮帶入鋼液或爐渣的氣體和雜質(zhì)少，且不影響爐值喊度（礦石中的Si02會(huì)降低爐渣堿度）。但氧化鐵皮脫碳的缺點(diǎn)是：加人爐內(nèi)的氧化鐵皮重量相對(duì)較輕（密度?。?，基本上溶解于爐渣中，直接權(quán)化鋼液困難，脫碳速度

25、級(jí)慢因此，為了充分發(fā)揮吹氧脫碳法和氧化鐵皮脫碳法的優(yōu)點(diǎn)，克服加礦石的不利影響，也為了有效利用工廠豐富的氧化鐵皮資源，許多工廠采用了吹氧-氧化鐵皮脫碳法。1）氧化鐵皮用量。一般為氧化期加入爐內(nèi)石灰重量的10%20。2）操作要點(diǎn)：在氧化期初期加石灰造新渣時(shí)，即可加入氧化鐵皮，然后進(jìn)行吹氧脫碳。如鋼液含磷量偏高時(shí)，在吹氧時(shí)應(yīng)自動(dòng)流渣，然后補(bǔ)加石灰、氧化鐵皮造新渣脫磷。當(dāng)含磷量滿(mǎn)足要求時(shí)，操作重點(diǎn)則是吹氧脫碳升溫，3）鋼液純沸騰：停止吹氧后，鋼液應(yīng)有5l0min的純沸騰。（4）脫碳速度的控制：為了達(dá)到有效地凈化鋼液的目的·須有適當(dāng)?shù)拿撎妓俣?，以便在鋼液中形成活躍的，但又不是過(guò)于劇烈的沸騰。無(wú)

26、論是采用哪、一種脫碳方法，都應(yīng)控制適當(dāng)?shù)拿撎妓俣?。?）氧化期末鋼液含碳量（終點(diǎn)碳）的控制：由于煉鋼的還原期中加人的鐵合金（錳鐵等）含有碳會(huì)往鋼液中帶人一些碳（其質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.02%0.05%)，還原期滬渣中的炭粉和電石成分也會(huì)使鋼液增加一些碳（其質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.020.04%)，因此，氧化期末應(yīng)控制鋼液的含碳量適當(dāng)?shù)陀诔善蜂摰暮剂俊?具體描述見(jiàn)鑄造手冊(cè)第二卷：鑄鋼p338-339)4氧化期末鋼液溫度的控制 氧化期結(jié)束后要扒除全部氧化渣并重新造渣，因而要消耗熱量導(dǎo)致鋼液降溫。為避免還原初期鋼液溫度過(guò)低，要求氧化期末鋼液溫度比出鋼溫度高2030，至少應(yīng)不低于出鋼溫度上限（出鋼溫度參見(jiàn)表9-9

27、9和表9-107）。5除渣 氧化期末，當(dāng)鋼液含碳量、含磷量和溫度均已達(dá)到要求時(shí)可以除渣。扒除氧化渣的目的是減少還原期的回磷和脫氧負(fù)擔(dān)。鋼液面上無(wú)爐渣覆蓋時(shí)，鋼液降溫很快，且容易吸氣。因此，首先應(yīng)在通電條件下放出60%70的爐渣，然后升起電極，在停電條件下迅速扒凈其余的爐渣。6鋼液含碳量不合格的補(bǔ)救措施如氧化末期未控制好，以致鋼液含碳量降得過(guò)低，可以在扒渣后使鋼液增碳，但應(yīng)限制增碳量：對(duì)低、中碳鋼限制增碳的質(zhì)童分?jǐn)?shù)在0.10環(huán)以?xún)?nèi)；對(duì)高碳鋼限制增碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.15%以?xún)?nèi)，增碳方法見(jiàn)表9-90。如氧化末期未控制好，以致鋼液含碳量過(guò)高時(shí)，可扒除大部分氧化渣，在薄渣下吹氧，脫去多余的碳分。3.1.

28、4還原期還原期的技術(shù)要求是有效地脫氧、脫硫，并調(diào)整好鋼液的化學(xué)成分和溫度，使之達(dá)到出鋼的要求。生產(chǎn)上對(duì)煉鋼還原過(guò)程的控制如下。1造稀薄渣 造低粘度爐渣頂蓋鋼液表面，減少鋼液降溫和吸氣。渣料組成包括石灰和氟石及部分碎粘土磚塊其質(zhì)量比例大致為石灰：氟石=3：1碎磚塊用量質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于10%（也可不用）加人造渣材料的量相當(dāng)于鋼液重量的2%3%。2，預(yù)脫氧 在還原初期稀薄渣形成后（也可以在造稀薄渣前）往鋼液中加人錳鐵、硅鐵、錳硅合金、鋁塊、硅鈣合金等一種或多種合金進(jìn)行初步的脫氧，即預(yù)脫氧。錳鐵的加人量一般按鋼的規(guī)格成分下限含錳量考慮殘錳量計(jì)算（鋼液中殘余錳量很低時(shí)，在計(jì)算時(shí)可不考慮）加人鋼液中的錳一

29、部分起脫氧作用，另一部分溶解在鋼液中，起調(diào)整鋼液含錳量的作用。由于在進(jìn)一步的還原過(guò)程中滬渣中的氧化錳會(huì)有一部分被還原而使鍋液增錳故預(yù)脫氧加人的錳量不宜過(guò)高，以免還原期末鋼液含錳量超出規(guī)格要求。3造還原渣脫氧在完成預(yù)脫氧稀薄渣形成后開(kāi)始往渣面上加粉狀脫氧劑造還原渣脫氧，即擴(kuò)散脫氧。還原渣有三種：白渣、弱電石渣和電石清。還原渣的應(yīng)用見(jiàn)表9-91，造渣方法見(jiàn)表9-92。自渣：稀薄渣形成后，加人石灰、氟石和炭粉或硅鐵粉造渣，1015min后白渣形成。鋼液在良好白渣下還原的時(shí)間應(yīng)不少于20min。在此期間分批加人石灰和硅鐵粉調(diào)整爐渣，保持爐渣的還原能力。白渣的成分見(jiàn)表9-93所示。白渣具有較強(qiáng)的脫氧能力

30、。由于爐法中炭粉少且爐渣的粘度較小炭粉浮于爐渣上面，基本上不與鋼液接觸，鋼液不會(huì)明顯增碳，適于冶煉含碳量較低的鋼種。電石渣（弱電石渣）：稀薄渣形成后，加人石灰、獄石和炭粉造渣。1520min后電石渣形成。鋼液在良好電石渣下還原的時(shí)間應(yīng)不少于15min。在此期間，分批加人石灰和炭粉調(diào)整爐渣，保持爐渣的還原能力。電石法的成分見(jiàn)表9-93所示。電石渣的脫氧能力比白渣更強(qiáng)。但是，由于爐渣中炭粉較多，且爐值的粘度大，炭粉易裹在爐渣中與鋼液接觸的機(jī)會(huì)多，故鋼液在電石渣下每小時(shí)可增碳（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）0.1左右在冶煉含碳量低的鋼種時(shí)，增碳現(xiàn)象尤為顯著。采用電石渣（弱電石渣）進(jìn)行還原時(shí)，應(yīng)在出鋼前將電石渣改變?yōu)榘自?/p>

31、。改變的方法一般是加人石灰、氟石和硅鐵粉并打開(kāi)爐門(mén)，從滬外引人空氣，使?fàn)t渣中的電石氧化。規(guī)定必須在將電石渣變成良好的白渣后，才能加硅鐵調(diào)整鋼液含硅量在電石渣條件下出鋼，一方面易導(dǎo)致鋼液增碳，二方面由于電石渣粘度大，渣鋼間界面張力小，出鋼時(shí)滬渣被鋼液排帶不易與鋼液分離而導(dǎo)致成品鋼中夾雜物增多，因此，必須禁止在電石渣條件下出鋼。4脫氧質(zhì)量的檢驗(yàn)在用鋁進(jìn)行終脫氧前，取鋼液澆注圓杯試樣判斷脫氧情況。圓杯試樣的鑄型示例見(jiàn)圖9-10鑄型一般用鋼制成，也有采用砂型的。根據(jù)圓杯試樣凝固過(guò)程中產(chǎn)生的收縮（試樣頂面的凹陷）情況來(lái)確定鋼液脫氧程度（見(jiàn)表9-94）。5脫硫還原期具備脫硫的有利條件：高的爐溫、高堿度和還

32、原性的滬渣（原理見(jiàn)第2章)。爐渣堿度：爐渣堿度R與鋼液含硫量的平衡關(guān)系見(jiàn)圖9-11。生產(chǎn)上控制爐渣堿度R=3左右。還原性：白法條件下，要求爐渣中w（FeO）1.0%；電石法條件下，要求爐渣中w（FeO）0.5。此外還應(yīng)有適宜的護(hù)渣枯度和足夠的渣量。爐渣粘度：粘度大時(shí)，脫硫速度慢，時(shí)間長(zhǎng)。生產(chǎn)上可用鐵釬粘渣厚度的經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)判斷爐渣粘度：爐渣粘度越大，則粘渣層越厚。適宜的粘渣層厚度為均勻的3mm。渣量：還原期渣量一般應(yīng)保持為鋼液重量的2.5%3.5。如還原期開(kāi)始時(shí)鋼液中w（S）>0.06時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加渣量。煉鋼的還原期中，鋼液含硫量的變化見(jiàn)圖9-12所示。6調(diào)整鋼液化學(xué)成分當(dāng)鋼液脫氧良好，含

33、磷量、含硫量及含碳量均符合成品鋼要求時(shí)，即可加入硅鐵和錳鐵調(diào)整鋼液的含硅量和含錳量，便之符合成品鋼要求。這一調(diào)整過(guò)程須在良好的白渣（如造電石渣還原時(shí)需變?yōu)榘自l件下進(jìn)行調(diào)整化學(xué)成分后，應(yīng)在710min以?xún)?nèi)出鋼。應(yīng)指出，鋼液的含碳最應(yīng)在氧化期控制好，應(yīng)考慮到還原期中鋼液的增碳數(shù)量，使鋼液在還原期終了時(shí)的含碳量符合成品鋼要求。一般不宜在還原期中人為地增碳。7終脫氧當(dāng)鋼液的化學(xué)成分符合成品鋼要求，并達(dá)到了出鋼溫度時(shí)可加鋁及其他脫氧合金進(jìn)行最后的脫氧，即終脫氧。由于鋼液中含氧量與含碳量之間有一定的平衡關(guān)系，故低碳鋼中的殘余氧量比高碳鋼多一些因此對(duì)低碳鋼鋼液進(jìn)行終脫氧時(shí)，其加入的鋁量也應(yīng)比高碳鋼略多一

34、些。在生產(chǎn)鑄鋼件時(shí)，鋼液終脫氧所需的鋁量還與鑄型種類(lèi)有關(guān)，采用濕砂型鑄造時(shí)鋼液容易吸收來(lái)自鑄型的氣體，而鋼液中所溶解的氣體又促進(jìn)C、O反應(yīng)而生成CO氣體，從而促使鑄鋼件中氣孔的形成，故在濕砂型鑄造條件下，須對(duì)鋼液進(jìn)行更嚴(yán)格的脫氧加鋁量應(yīng)略多一些。表9-95中列出不同條件下，終脫氧所用的鋁量可供參考。往鋼液中加鋁有兩種方法：播鋁法和沖鋁法兩種方法的操作要點(diǎn)及其特點(diǎn)見(jiàn)表9-96。推薦采用插鋁法。3.1.5鋼液溫度控制爐料熔畢時(shí)鋼液的溫度較低、應(yīng)在氧化期中提高溫度，使鋼液在氧化期末的實(shí)際通度略高于鋼液的出鋼溫度（高出2030）。還原期中基本上保持冶煉過(guò)程在鋼液出鋼溫度條件下進(jìn)行。如鋼液溫度稍低可適當(dāng)

35、提高，但應(yīng)避免后升溫操作，即在氧化期末或（還原初期）鋼液溫度過(guò)低，而在還原期（或還原末期）大幅度提溫到出鋼溫度要求：還原期熔池平靜，熱量傳遞較慢，整個(gè)熔池提溫困難，而且爐渣反射熱的能力強(qiáng)輸入功率提高時(shí)，易導(dǎo)致?tīng)t蓋和爐墻損壞，尤其后升溫操作往往導(dǎo)致鋼液溫度不均勻，脫氧不良非金屬夾雜物含量較多。碳鋼鑄件的澆注溫度主要生鋼的含碳量及鑄件的重量、壁厚和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等因素所決定。一般的碳鋼鑄件的適宜澆注溫度可參考表9-97。出鋼過(guò)程降溫包括出鋼過(guò)程中由于鋼液向周?chē)h(huán)境散熱，以及加熱盛鋼桶消耗熱量而引起的降溫。盛鋼捅中停留降溫包括出鋼后鋼液在盛鋼桶中鎮(zhèn)靜（時(shí)間58min）及澆注過(guò)程中，鋼液在盛鋼桶中向周?chē)?/p>

36、環(huán)境散熱而引起的降溫。出鋼過(guò)程降溫和盛鋼桶中停留降溫都與鋼液量有關(guān)。表9-98中列出了在不同鋼液量條件下出鋼過(guò)程降溫和盛鋼桶中停留時(shí)的降溫速度的大致數(shù)值。3.2電弧爐熔煉工藝舉例鑄鋼熔煉工藝規(guī)范XSIQT-0l1目的規(guī)范鑄造工藝過(guò)程，控制產(chǎn)品質(zhì)量。2適用范圍適用于規(guī)范我廠一缸套內(nèi)外套鑄造過(guò)程。3化學(xué)成分3.1ZG270一500鋼化學(xué)成分（%）4溶化設(shè)備中頻感應(yīng)爐5熔煉5.1爐料：5.1.1廢鋼料購(gòu)進(jìn)廠后，由化驗(yàn)室進(jìn)行取樣分析，了解其化學(xué)成分中碳的含量及硫、磷等有害元素的含量。5.1,2煉鋼用各種鐵合金采購(gòu)進(jìn)廠后，由化驗(yàn)室驗(yàn)證是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，鐵合金中硫、磷含量重量應(yīng)低于鋼種規(guī)范

37、。5.1.3銹蝕、潮濕、粘礦嚴(yán)重的廢鋼和其他爐料不能使用。5.1.4氣割工具將取樣分析后符合要求的爐料進(jìn)行氣割，氣割后待用，爐料長(zhǎng)度不超過(guò)100mm，寬度不超過(guò)250mm，厚度不小了于2Omm，最大塊重25kg以下，人工能搬動(dòng)，不能使用很輕薄廢鋼。5.2裝料溶化：5.2.1開(kāi)機(jī)，調(diào)整電流20KA，電壓0.35KV。檢查各部位運(yùn)行良好后裝料。5.2.2爐前工在添加爐料時(shí)，爐料要求大小搭配，底部裝少量碎料，人塊料緊貼爐膛，難溶合金和爐料充填密實(shí)，充分利用爐膛空間。5.2.3爐料溶化過(guò)程中的溶化前期，爐前工應(yīng)每間隔10分鐘搗碎和逐批添加新料，到溶化后期，爐前工應(yīng)每間隔3分鐘搗碎和逐批添加新料，防止因

38、爐料搭橋、頂部結(jié)蓋、熔化期延長(zhǎng)和爐襯局部過(guò)熱現(xiàn)象，發(fā)生穿爐事故。5.2.4加熱，調(diào)整電流100KA，電壓0.7KV，爐前工一要隨時(shí)觀察熔煉情況，有異常時(shí)停爐檢查。5.2.5取樣分析：爐料全部熔清后，爐前工用樣勺取樣，由化驗(yàn)室化驗(yàn)員進(jìn)行分析，分析鋼液中的C、Mn、Si、V等各元素的一百分含量（根據(jù)需要可增加其他元素的分析）。5.4造渣：5.4.1取樣后山化驗(yàn)員分析的同時(shí)，爐前工扒出初期渣，另造新渣，新渣組成如下，渣量為0.30.5kg/百公斤鋼液。a石英砂（應(yīng)選用干燥、粘度應(yīng)lmm)：占80%;b碎玻璃：占20%5.5脫氧和合金化：5.5脫氧和合金化：5.5.1新渣開(kāi)成后，護(hù)散脫氧，脫氧劑組成為

39、硅鐵粉70一100克每一百公斤鋼液、焦碳粉40克每公斤鋼液，應(yīng)根據(jù)溶化后的鋼液成分中碳和硅的含量作適當(dāng)調(diào)整。5.5.2爐前上脫氧劑撒于渣面卜，用棒輕輕攪拌待渣顏色變淺后，觀察爐內(nèi)鋼液溫度，溫度達(dá)到1510一1530后取樣（爐前工每天在任意一爐用光學(xué)高溫計(jì)修正觀察溫度）。5.5.3爐前工根據(jù)化驗(yàn)室取樣分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行成分調(diào)整，調(diào)整碳、硅含量，不足的碳用電極粉補(bǔ)充。使成分進(jìn)入規(guī)格。5.5.4添加合金時(shí)，合金事先必須烘烤預(yù)熱，鉻鐵等易氧化合金元素必須在脫氧良好的條件下，扒開(kāi)渣面加入，加入后立即充分?jǐn)嚢琛?.5.5加入錳鐵后至出鋼時(shí)間，一般控制在3分鐘以?xún)?nèi)，若超過(guò)時(shí)間應(yīng)由爐前工根據(jù)實(shí)際燒損情況適當(dāng)補(bǔ)加錳

40、鐵。5.5.6合金全部溶化后，插加鋼液重量0.07一0.08kg/每百公斤鋁進(jìn)行終脫氧。5.6出鋼：5.6.1爐前工做好終脫氧處理后，觀察爐內(nèi)鋼液溫度，溫度達(dá)到1530一1560準(zhǔn)備出鋼，出鋼前在鋼水包內(nèi)沖加20克鋁屑及50克稀土。5.6.2出鋼時(shí)，鋼液應(yīng)帶渣在爐內(nèi)鎮(zhèn)靜12分鐘，然后扒渣出鋼。5.6.3連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，爐內(nèi)可留部分鋼液，以加速濟(jì)化。5.7每次鋼液澆鑄完畢后爐前工觀察爐膛內(nèi)壁，爐膛內(nèi)襯侵蝕戶(hù)，叭重、粘有雜物，必須修理或更換新?tīng)t。3.3感應(yīng)爐熔煉工藝這里所說(shuō)的為堿性感應(yīng)爐不氧化熔煉工藝，一般用于合金鋼熔煉，沒(méi)有氧化期。而氧化熔煉工藝，也有脫碳的環(huán)節(jié)4堿性感應(yīng)電爐煉鋼工藝堿性感應(yīng)電爐煉鋼可以脫磷和脫硫（但效果較堿性電弧爐差）,因而對(duì)爐料限制較酸性感應(yīng)電