球鐵QT500-7熔煉課程設(shè)計

1、SHANDONG 課 程 設(shè) 計鑄造合金及其熔煉學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2013 年 1 月目 錄目 錄 . 第一章第一章 引引 言言 .1 1.1 課題的目的和意義 .1第二章 零件的原始要求 . 2 2.1 零件鑄造要求 . 2 2.2 結(jié)構(gòu) . 2 2.3 技術(shù)要求 . 2 2.4 鑄件材料 . 3第三章 化學(xué)成分的選定 . 3 3.1 基本元素的選定及作用 . 3 3.1.1 碳作用及選定 . 3 3.1.2 硅作用及選定 . 3 3.1.3 錳作用及選定 . 4 3.1.4 磷作用及選定 . 4 3.1.5 硫作用及選定

2、 . 4 3.2 爐料的選擇 . 4 3.2.1 各爐料的化學(xué)成分 . 4 3.2.2 常見元素在沖天爐熔煉過程中的增減率 . 5 3.2.3 爐前添加合金元素的回收率 . 5 3.3 配料計算 . 5 3.3.1 計算爐料中各元素應(yīng)有的含量 . 5 3.3.2 初步確定爐料配比 . 6 3.3.3 確定配比并計算鐵合金補加量 . 6 3.3.4 核算硫、磷是否在要求范圍之內(nèi) . 7 3.3.5 根據(jù)以上計算，寫出配料單，確定配料比 . 8 第四章 選用高爐 . 8 4.1 沖天爐的基本結(jié)構(gòu)及作用 . 8 4.1.1 爐底與爐基 . 8 4.1.2 爐體與前爐 . 8 4.1.3 煙囪與除塵裝

3、置 . 9 4.1.4 送風(fēng)系統(tǒng) . 9 4.1.5 熱風(fēng)裝置 . 9 4.1.6 風(fēng)機 . 9 4.2 沖天爐的尺寸 . 9 4.2.1 沖天爐內(nèi)徑 . 9 4.2.2 沖天爐的高度 . 9 4.2.3 沖天爐送風(fēng)系統(tǒng) . 10 4.2.4 前爐、過橋、出鐵口及出渣口 . 11 4.2.5 沖天爐煙囪和加料口的基本尺寸 . 12 4.2.6 火花捕集器的原理結(jié)構(gòu)和基本尺寸 . 13 4.3 沖天爐影響鐵液溫度的影響因素 . 14 4.3.1 焦炭對沖天爐鐵液溫度的影響 . 14 4.3.2 送風(fēng)對沖天爐鐵液溫度的影響 . 14 4.3.4 金屬爐料對沖天爐鐵液溫度的影響 . 15 4.3.5

4、 熔煉操作參數(shù)對沖天爐鐵液溫度的影響 . 15 4.3.6 沖天爐結(jié)構(gòu)參數(shù)對鐵液溫度的影響 . 15 4.4 沖天爐強化熔煉的主要措施 . 16 4.4.1 預(yù)熱送風(fēng) . 16 4.4.2 富氧送風(fēng) . 16 4.4.3 除濕送風(fēng) . 16第五章 確定熔煉工藝過程 . 16 5.1 制定主要工藝參數(shù) . 16 5.1.1 合理的送風(fēng)強度 . 16 5.1.2 合理的熔化強度 . 17 5.1.3 合理的底焦高廢 . 17 5.2 熔煉前的準(zhǔn)備 . 17 5.2.1 新原材料的試用 . 17 5.2.2 熔鐵順序的安排 . 17 5.3 爐前質(zhì)量的控制 . 18 5.3.1 根據(jù)鐵水火花判斷鐵水

5、質(zhì)量 . 18 5.3.2 根據(jù)三角試片判斷鐵水質(zhì)量 . 18 5.3.3 根據(jù)爐渣的顏色判斷鐵水質(zhì)量 . 18 5.3.4 打爐前料住高度的判斷 . 18 5.4 沖天爐熔煉操作 . 19 5.4.1 修爐 . 19 5.4.2 點火 . 19 5.4.3 裝料 . 19 5.4.4 鼓風(fēng)熔煉 . 19 5.4.5 停風(fēng)打爐 . 20 5.5 沖天爐判斷、常見故障排除 . 20 5.6 各種特殊處理 . 22 5.6.1 球化處理 . 22 5.6.2 孕育處理 . 23參考文獻. 24 第一章第一章 引引 言言1.1 課題的背景和意義 球墨鑄鐵是一種廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門的重要結(jié)構(gòu)材料，它的

6、出現(xiàn)使鑄鐵材料的性能發(fā)生了質(zhì)的飛躍，因此在國內(nèi)外發(fā)展都很快，許多方面已取代了鍛鋼、鑄鋼及可鍛鑄鐵的應(yīng)用，成為產(chǎn)量僅次于灰鑄鐵的鑄造合金材料。以往球鐵均需通過各種不同的熱處理手段方能達到相應(yīng)的牌號要求，從而耗費能源、污染環(huán)境、增加成本、延長生產(chǎn)周期、加重工人勞動強度，因此生產(chǎn)鑄態(tài)球鐵便成為近年來國內(nèi)外球鐵生產(chǎn)方面的一個重要發(fā)展方向。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國用于灰鑄鐵件熱時效的能耗每噸鑄件為 40100kg 標(biāo)準(zhǔn)煤，而用于球墨鑄鐵件退火、正火的能耗每噸鑄件為 100180kg 標(biāo)準(zhǔn)煤。我國球墨鑄鐵件中高韌性鐵素體球鐵和高強度珠光體球鐵占有很大的比重，通常是采用退火、正火處理。采用鑄態(tài)球墨鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)省去了

7、退火、正火處理工序，節(jié)約能源，避免了因高溫處理而帶來的鑄件變形、氧化等缺陷。所以，推廣應(yīng)用鑄態(tài)球墨鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)，對于鑄造行業(yè)的節(jié)能降耗減少排放，以及提高經(jīng)濟效益都具有非常重要的意義。第二章第二章 零件的原始要求零件的原始要求 2.1 零件鑄造要求： 2.2 結(jié)構(gòu)如圖 1-1、1-2、1-3、1-4 圖 1-1 圖 1-2 圖 1-32.3 技術(shù)要求：2.3.1 球墨鑄鐵符合標(biāo)準(zhǔn) GB/T1348-2009，必須保證機械性能；2.3.2 球化等級需達 4 級以上；2.3.3 凡有加工符號的表面需留有加工余量；名稱牌號質(zhì)量(kg)出品率(%)毛重(kg)產(chǎn)量(件)總耗鐵量(kg)滑動座QT500-

8、717370247.12.3.4 呋喃樹脂砂造型；2.3.5 鑄造不得有砂眼、氣孔、裂紋等缺陷；2.3.6 未鑄造圓角為 R10-R15；2.3.7 鑄造后經(jīng)退火或時效處理；2.3.8 鑄造公差等級 ISO 8062 CT12 級；2.3.9 去毛刺，銳邊銳角倒鈍。2.4 鑄件材料：球鐵第三章第三章 化學(xué)成分的選定化學(xué)成分的選定 選擇適當(dāng)化學(xué)成分是保證鑄鐵得良好的組織狀態(tài)和高性能的基本條件，化學(xué)成分的選擇要有利于石墨的球化和獲得滿意的基體，以期獲得所要求的性能，又能使鑄件有良好的鑄造性能。3.1 基本元素的選定及作用3.1.1 碳作用及選定 由于球狀石墨對基體的削弱作用很小，故球墨鑄鐵中石墨數(shù)

9、量的多少，對力學(xué)性能的影響不顯著，當(dāng)含碳量在 3.2%3.9%范圍內(nèi)變化時，對力學(xué)性能無明顯的影響。所以確定碳含量時，主要從保證鑄造性能考慮，為此將碳當(dāng)量選擇在共晶成分左右。具有共晶成分的鐵液的流動性能最好，形成集中縮孔的傾向大，鑄件組織的致密度高。當(dāng)碳當(dāng)量過低時，鑄件易產(chǎn)生縮松和裂紋。但碳當(dāng)量過高時，容易產(chǎn)生石墨漂浮的同時，一定程度上對球化有影響，其結(jié)果是使鑄鐵中夾雜物的數(shù)量增多，降低鑄鐵性能，而且污染工作環(huán)境。因此應(yīng)控制含碳量在 C3.5%3.9%。3.1.2 硅作用及選定 球墨鑄鐵中使鐵素體增加的作用比灰鑄鐵大，所以硅含量的高低，直接影響球墨鑄鐵基體中的鐵素體量。硅在球墨鑄鐵中對性能的影

10、響很大，主要表現(xiàn)在硅對基體的固溶強化作用的同時，硅能細(xì)化石墨，提高石墨球的圓整度。所以球鐵中的硅含量的提高，很大程度上提高強度指標(biāo)，但硅又降低鑄鐵的韌性。球墨鑄鐵經(jīng)過球化處理過的鐵液有較大的結(jié)晶過冷和形成白口向，硅能夠減少這種傾向。是硅量控制過高，大斷面球鐵中促使碎塊狀石墨的生成，降低鑄件的力學(xué)性能。硅含量時，應(yīng)按照高碳低硅的原則，一般當(dāng)含碳量為 C3.5%3.8%時硅含量控制在 Si1.5%2.0%。3.1.3 錳作用及選定 錳在球墨鑄鐵中起的作用與灰鑄鐵不同?；诣T鐵中，錳除了強化鐵素體和穩(wěn)定珠光體外，還能減少硫的危害作用。球墨鑄鐵中，球化元素具有很強的脫硫能力，錳不再具有這種作用。由于錳具

11、有嚴(yán)重的正偏析傾向，往往富集于共晶團晶界處，促使形成晶間碳化物，顯著降低球墨鑄鐵的韌性。對含錳量的控制，依對基體的要求和鑄件是否進行熱處理而定。對于鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵，通?？刂圃?Mn0.3%0.4%，對于熱處狀態(tài)鐵素體球墨鑄鐵，可控制 Mn0.5%，對于珠光體球墨鑄鐵，可控制在 Mn0.4%0.8%。在球墨鑄鐵中，錳的偏析程度實際上受石墨球數(shù)量及大小的支配，如果把石墨球控制的較多，則可放寬對錳量的限制。因此錳含量可控制在 Mn0.3%0.8%。3.1.4 磷作用及選定 磷在球墨鑄鐵中有嚴(yán)重的偏析傾向，易在晶界處形成磷共晶，嚴(yán)重降低球墨鑄鐵的韌性。磷還增大球墨鑄鐵的縮松傾向。當(dāng)要求球墨鑄鐵有高

12、的韌性時，磷的含量應(yīng)嚴(yán)格控制，因此磷含量為 P0.08%。3.1.5 硫作用及選定 球墨鑄鐵中的硫與球化元素有很強的化合能力，生成硫化物和硫氧化物，不僅消耗球化劑，造成球化不穩(wěn)定，而且還使夾雜物數(shù)量增多，導(dǎo)致鑄件缺陷，此外，還會使球化衰退速度加快，因此在球化處理之前應(yīng)對原鐵液的含硫量加以控制。熔煉中硫涉入從增碳劑中，過程控制盡可能降低原材料中硫含量的同時，采取爐前脫硫措施。因此控制硫含量為 S0.08%。3.2 爐料的選擇3.2.1 各爐料的化學(xué)成分如表 3-1 表表 3-13-1 各爐料成分各爐料成分化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）爐料CSiMnPS新生鐵4.100.800.600.080.03回

13、爐鐵3.602.220.620.090.03廢鋼0.20.360.640.050.03硅鐵75.00錳鐵68.203.2.2 常見元素在沖天爐熔煉過程中的增減率如表 3-2 表表 3-23-2 常見元素在沖天爐熔煉過程中的增減率常見元素在沖天爐熔煉過程中的增減率 3.2.3 爐前添加合金元素的回收率如表 3-3 表表 3-33-3 爐前添加合金元素的回收率爐前添加合金元素的回收率3.3 配料計算 首先考慮由于爐前球化孕育處理后，原鐵液碳減少 0.1%0.2%，硅吸收 0.8%，錳微增，磷微減，硫減少 40%80%，因此原鐵液化學(xué)成分應(yīng)控制在：C3.6%4.1%、Si0.7%1.3%、Mn0.6

14、%、P0.08%、S0.16%。 表表 3-43-4 鐵液各元素含量如鐵液各元素含量如3.3.1 計算爐料中各元素應(yīng)有的含量，可用下公式計算 1鐵液爐料XX式中 爐料中元素含量（%）爐料X 鐵液中元素含量（%）鐵液X 熔煉過程中元素增減量?！?”號用于元素增加，“-”號用于元素減少。 經(jīng)計算的爐料中各元素的含量為 %21. 1%5 .171%0 . 11鐵液爐料SiSiC增減情況爐料C3.6%SMnSiP極限范圍+ (060)- (010)+ (25100)- (1050)- (040)0一般范圍+ (540)- (38)+ (505)- (150)-(1015)元素添加合金回收率Si硅鐵80

15、90Mn錳鐵8595元素CSiMnPS含量（%）3.6%4.1%0.7%1.3%0.6%0.09%0.16%86. 0%301%6 . 01鐵液爐料MnMn %08. 01%08. 01鐵液爐料PP %1 . 0%601%16. 01鐵液爐料SS %62. 3%51%8 . 31鐵液爐料CC 表表 3-53-5 要求爐料各元素含量要求爐料各元素含量3.3.2 初步確定爐料配比并進行計算 首先確定回爐料配比。回爐料主要是指澆冒口、廢鑄件和冷鐵液鑄成的錠塊等一切必須回爐重熔的鑄鐵。可假定球墨鑄鐵的回爐料為 20%。 其次確定新生鐵與廢鋼的配比。假設(shè)新生鐵配比為 x%,回爐料配比為 y%，則廢鋼的配

16、比為 100-x-y。又設(shè)爐料所需含碳量為 %，而新生鐵、廢鋼、回爐料的含碳量分別為、，由上表得知:%a%b%c=4.10%、=0.2%、=3.6%，所以：%a%b%c 新生鐵配入的碳含量為xC%10. 4新生鐵 回爐料配入的碳含量為yC%6 . 3回爐料 廢鋼配入的碳含量為）（廢鋼yxC-100%2 . 0 因此，整個爐料配入碳含量為廢鋼回爐料新生鐵爐料CCCC 即： 其中yyxx%6 . 3)100%(2 . 0%1 . 4100%62. 3%20y 所以得%3 .70 x從而得到廢鋼的配比為：%7 . 93 .7020100100yx 初步確定爐料的配比如下表初步確定爐料的配比如下表 3

17、-63-63.3.3 確定配比并計算鐵合金補加量 3.3.3.13.3.3.1 核算硅量：核算硅量：確定硅鐵加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（D）。由新生鐵、回爐鐵、廢鋼配入的硅量為爐料各元素CSiMnPS含量（%）3.62%1.210%0.86%0.08%0.1%爐料回爐料新生鐵廢鋼配比（%）20%70.3%9.7% 廢鋼回爐料新生鐵爐料SiSSiSii %36. 0%7 . 9%22. 2%20%80. 0%3 .70爐料Si 得：%035. 1爐料Si 要求爐料應(yīng)配入的硅量為,尚缺硅量，可加入硅鐵補充，即加入%21. 1爐料Si硅鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)（D） %233. 0%75%035. 1%21. 1-硅鐵爐料爐

18、料SiSiSiD 3.3.3.23.3.3.2 核算錳量：核算錳量：確定錳鐵加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（E）。由新生鐵、回爐鐵、廢鋼配入的錳量為 廢鋼回爐料新生鐵爐料MnMnMnMn %64. 0%7 . 9%62. 0%20%60. 0%3 .70爐料Si 得： %604. 0爐料Mn 要求爐料應(yīng)配入的錳量為,尚缺錳量，可加入錳鐵補充，即加%86. 0爐料Mn入錳鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)（E） %38. 0%2 .68%604. 0%86. 0-錳鐵爐料爐料MnMnMnE3.3.4 核算硫、磷是否在要求范圍之內(nèi) 3.3.4.13.3.4.1 硫量核算：硫量核算：要求爐料的含硫量。爐料中新生鐵、回爐%10. 0爐料S鐵

19、、廢鋼的含硫量為 廢鋼回爐料新生鐵爐料SSSS %03. 0%7 . 9%03. 0%20%03. 0%3 .70爐料S 得：%10. 0%03. 0爐料爐料SS 可見爐料中硫的配入量在控制的要求范圍之內(nèi)。 3.3.4.23.3.4.2 磷量核算：磷量核算：要求爐料的含磷量。爐料中新生鐵、回爐%08. 0爐料P鐵、廢鋼的含磷量為 廢鋼回爐料新生鐵爐料PPPP %05. 0%7 . 9%09. 0%20%08. 0%3 .70爐料P 得：%08. 0%079. 0爐料爐料PP 可見爐料中磷的配入量在控制的要求范圍之內(nèi)。3.3.5 根據(jù)以上計算，寫出配料單，確定配料比 3.3.5.13.3.5.1

20、 配料單配料單 如表如表 3-63-6 表表 3-63-6 配料單配料單 CSiMnPS爐料名稱配比成分?jǐn)?shù)量成分?jǐn)?shù)量成分?jǐn)?shù)量成分?jǐn)?shù)量成分?jǐn)?shù)量生鐵70.34.102.880.800.560.600.4220.080.0560.030.022回爐料203.600.722.220.440.620.1240.090.0180.030.06廢鋼9.70.20.020.360.0350.640.060.050.0050.030.003合計1003.621.0350.6040.0790.085要求成分3.621.210.860.080.1差額0.000.1750.156合格合格 3.3.5.23.3.5.2

21、 配料比配料比 通過以上計算得，各爐料的加入質(zhì)量百分比分別為：新生鐵、回爐鐵%3 .70、廢鋼、硅鐵、錳鐵。%20%7 . 9%233. 0%38. 0第第 4 4 章章 選用高爐選用高爐4.1 沖天爐的基本結(jié)構(gòu)（如圖 4-1）及作用4.1.1 爐底與爐基 爐底與爐基是沖天爐的支撐部分，對整座爐子和爐料起支撐作用4.1.2 爐體與前爐 4.1.2.14.1.2.1 爐體：爐體：爐體是沖天爐的基本組成部分，包括爐身和爐缸兩部分。爐身是指加料口下緣至第一排風(fēng)口中心線之間的爐體。爐缸是指第一排風(fēng)口中心線至爐底之間的爐體，其作用是保護爐底，匯聚鐵液和爐渣使之進入前爐，也可以儲存鐵液。 4.1.2.14

22、.1.2.1 前爐：前爐：前爐可由前爐體和可離的爐蓋構(gòu)成。其作用是儲存鐵液，使鐵液成分和溫度均勻，減少鐵液在爐缸停留時間，從而降低鐵液在爐缸中的增碳與增硫作用，凈化鐵液。4.1.3 煙囪與除塵裝置 煙囪在加料口上端，其作用是引導(dǎo)爐氣向上流動并排除爐外，除塵裝置的作用是消除或減少爐氣中的煙灰及有害氣體。4.1.4 送風(fēng)系統(tǒng) 沖天爐的送風(fēng)系統(tǒng)是指自鼓風(fēng)機出口至風(fēng)口出口處為止的整個系統(tǒng)，包括進風(fēng)管、風(fēng)箱、風(fēng)口及鼓風(fēng)機輸出管道。4.1.5 熱風(fēng)裝置 熱風(fēng)裝置的作用是加熱供底焦燃燒用的空氣，以強化沖天爐底焦的燃燒。4.1.6 風(fēng)機。4.2 沖天爐的尺寸 所謂沖天爐的主要尺寸是指沖天爐的內(nèi)徑、有效高度、送

23、風(fēng)系統(tǒng)及前爐的主要尺寸以及它們之間的比例關(guān)系。4.2.1 沖天爐內(nèi)徑：沖天爐的許多基本尺寸都與爐膛直徑有關(guān)，因此應(yīng)首選擇它的大小。 米SQD12. 1式中： D沖天爐爐膛直徑 米。 Q規(guī)定的沖天爐的生產(chǎn)率 時噸/ S沖天爐的單位生產(chǎn)率 時2/米噸 沖天爐的生產(chǎn)率越大，與之相適應(yīng)的爐膛內(nèi)徑也要越入這是因為從沖天爐熔煉的普遍規(guī)律來看，沖天爐的正常單位生產(chǎn)率一般不論爐子的大小總在 710時的范圍內(nèi)。因此，當(dāng)爐了小而生產(chǎn)率高并使單位生產(chǎn)率大于此范圍2/米噸時或爐子大、生產(chǎn)率低、使單位生產(chǎn)率小于此范圍的沖天爐時都不能獲得理想的高溫鐵水。 表表 4-14-1 沖天爐內(nèi)徑?jīng)_天爐內(nèi)徑4.2.2 沖天爐的高度：

24、沖天爐應(yīng)具有必要的高度才能保證爐料的充分預(yù)熱和良好的工作條件。高度不足，鐵料預(yù)熱不良，爐內(nèi)鐵水溫度難以提高。但高度太高，容易產(chǎn)生搭棚、壓碎焦炭，增加鼓風(fēng)機功率消耗和增加廠房建筑等缺點，這也是不必要的。合理的爐子高度可按下式?jīng)Q定：熔化率（噸/時）123571015爐膛直徑（mm）450600700900110013001550 hHHHH0 式中：沖天爐從地面至加料口的高度 米H 最底一排風(fēng)口至加料口的高度(有效高度） 米0H 最底一排風(fēng)口至爐底的高度(爐缸高度) 米H hH爐底至地面的高度 米爐底到地面的高度 hH一般在 1.52.0 米之間。沖天爐的有效高度可按表 4-2 比例選擇：0H (

25、大爐子取小值，小爐子取大值）)74(0DH 表表 4-14-1 沖天爐有效高度沖天爐有效高度 由于該鑄件是球墨鑄鐵件，鐵水出爐的溫度需高達，因此可CC14601400選熔煉效率為 7.0 噸/時的沖天爐熔煉，所以沖天爐爐體基本尺寸為表 4-3 表表 4-34-3 沖天爐爐體基本尺寸沖天爐爐體基本尺寸表中：D 沖天爐爐膛內(nèi)徑 沖天爐從地面至加料口的高度 H 最底一排風(fēng)口至加料口的高度(有效高度） 0H 最底一排風(fēng)口至爐底的高度(爐缸高度) H hH爐底至地面的高度 4.2.3 沖天爐送風(fēng)系統(tǒng) 4.2.3.14.2.3.1 風(fēng)管截面積可按下列公式計算風(fēng)管截面積可按下列公式計算 VWFf60 式中：

26、 風(fēng)管截面積與爐子截面積之比(應(yīng)已知)Ff 沖天爐的送風(fēng)強度 。其數(shù)值一般為 100160W分米米23/分米米23/ 空氣在風(fēng)管中的流速， 米秒。一般為 1018 米/秒。V 4.2.3.14.2.3.1 風(fēng)箱風(fēng)箱 爐膛直徑/mm450600700110013001550有效高度/m3.54.04.55.05.56.06.06.56.57.0爐體名稱D0HH hHH高度（mm）11005800280170010300 風(fēng)箱截面積的計算方法同風(fēng)管一樣，用同一公式計算。其中空氣在風(fēng)箱中的流速為 2.54.0 米/秒。 表表 4-44-4 風(fēng)箱的尺寸風(fēng)箱的尺寸 4.2.3.14.2.3.1 風(fēng)口風(fēng)口

27、 風(fēng)口總截面積一般為爐膛面積的 35。 根據(jù)熔煉效率為 7.0 噸/時，選雙排大間距鼓風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)系統(tǒng)各尺寸為下表4-5。 表表 4-54-5 送風(fēng)系統(tǒng)各尺寸送風(fēng)系統(tǒng)各尺寸4.2.4 前爐、過橋、出鐵口及出渣口 4.2.4.14.2.4.1 前爐前爐：前爐的有效高度即從前爐底至過橋的距離，可按下式?jīng)Q定 ）（渣渣鐵鐵前前dQdQFH1 式中： 前爐的有效高度 米。前H 已知的前爐截面積。在大多數(shù)情況下，前爐的直徑為沖天前F2米爐直徑的 0.81.2 倍 和鐵水和熔渣的儲存量/噸。前爐儲鐵量應(yīng)為 0.51 小時的鐵Q渣Q熔化量或?qū)⒈緩S最大鑄件噸位作為前爐儲鐵量。 和鐵水和熔渣的比重。分別為 7.2

28、和 2.0鐵d渣d2/米噸2/米噸。2/米噸 根據(jù)同一原理，也可算出無前爐沖天妒的爐缸高度。所不同的是焦炭與焦炭各送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管風(fēng)箱風(fēng)口各項目個數(shù)直徑（）高度寬度風(fēng)經(jīng)個數(shù)直徑（）大?。╩m）41009503302240854之間的空隙為總?cè)莘e的 50。即為： ）（渣渣鐵鐵前前dQdQFH2 4.2.4.14.2.4.1 過橋：過橋：過橋的大小應(yīng)利于鐵水的暢通。510 噸時的沖天爐的過橋直徑可在 60120 毫米之間。為了便于鐵水的流通，過橋應(yīng)向前爐方向傾斜。過橋長度應(yīng)越短越好。75 4.2.4.14.2.4.1 出鐵口：出鐵口：出鐵口應(yīng)有適當(dāng)?shù)闹睆健Ｈ绻趶教?，會延長出鐵時間而使鐵水氧化、溫度

29、降低。如果口徑太大，則會使堵塞出鐵口發(fā)生困難。其計算公式為： DQD鐵口92. 0 式中：出鐵口直徑 毫米?？贒 前爐直徑(如無前爐即為沖天爐直徑) 毫米。D 前爐或爐缸儲鐵量 噸。鐵Q 出鐵時間 分。一般為 13 分鐘。 表表 4-64-6 出鐵口直徑出鐵口直徑 4.2.4.14.2.4.1 出渣口：出渣口：出法口應(yīng)比出鐵口大些。一般為 5080 毫米。出渣口至爐底的距離，決定于前爐或爐缸應(yīng)儲存的鐵水量。在需要儲存量相差很大時，可以來用上下兩個出渣口。 根據(jù)熔煉效率為 7.0 噸/時，可算得前爐、過橋、出鐵口及出渣口的基本尺寸分別為下表 表表 4-74-7 前爐、過橋、出鐵口及出渣口的基本尺

30、寸前爐、過橋、出鐵口及出渣口的基本尺寸4.2.5 沖天爐煙囪和加料口的基本尺寸 4.2.5.14.2.5.1 煙囪：煙囪：煙囪的內(nèi)徑應(yīng)不小于爐膛內(nèi)徑，以利廢氣及灰塵順利地排出車間外面煙囪的外徑為爐身外徑的 0.81 倍，在加料口以上部分可適當(dāng)縮小。 4.2.5.14.2.5.1 加料口基本尺寸如下表加料口基本尺寸如下表 4-84-8熔化率（噸/時）55101520出鐵口直徑（毫米）20030354050506060前爐過橋類別高度直徑 直徑 傾斜角（度）出鐵口直徑 出渣口直徑 大?。╩m）1780110090574060 表表 4-84-8 加料口基本尺加料口基本尺4.2.6 火花捕集器的原理

31、結(jié)構(gòu)和基本尺寸 4.2.6.14.2.6.1 原理結(jié)構(gòu)：原理結(jié)構(gòu)：煙氣在進入捕集器時，由于運動方向改變塵粒在慣性力作用下與器壁發(fā)生碰撞或摩擦使其沉降。由于截面積突然擴張氣體速度驟然降低，有些塵垃在自重作用下沉降下來，經(jīng)管流下收集，達到除塵的目的。它對于 50Pum 以下的塵粒無捕集作用，只的捕集火花及粗顆粒煙塵，不能除去有害氣體。如圖 4-2。 圖圖 4-24-2 4.2.6.14.2.6.1 基本尺寸如下表基本尺寸如下表 4-84-8 表表 4-84-8 火花捕集器基本尺寸火花捕集器基本尺寸 沖天爐熔化率（t/h）13571015火花捕集器內(nèi)徑（mm）20002800360044004850

32、5600火花捕集器高（mm）300042005400660078009000 根據(jù)熔煉效率為 7.0 噸/時，可選的得加料口、火花捕集器的基本尺寸如表 4-9 表表 4-94-9 加料口、火花捕集器的基本尺寸加料口、火花捕集器的基本尺寸 加料口火花捕集器類別高寬內(nèi)徑高大?。╩m）28001300440066004.3 沖天爐影響鐵液溫度的影響因素4.3.1 焦炭對沖天爐鐵液溫度的影響單軌加料爬式加料生產(chǎn)率（t/h）高寬高寬190058022100800900580032500110020001000526001100260011007280013002800130010300015603000

33、156015300016002030001700 4.3.1.14.3.1.1 焦炭成分：焦炭成分：含碳量越高，發(fā)熱量就越大，越有利于鐵液的溫度。 4.3.1.14.3.1.1 焦炭強度與塊度：焦炭強度與塊度：塊度大，燃燒慢，溫度低。塊度小，燃燒快，高溫區(qū)短，也不利于鐵液的過熱。 4.3.1.14.3.1.1 反應(yīng)能力：反應(yīng)能力：焦炭反應(yīng)能力大，會促進反應(yīng)發(fā)展，從而COCCO2降低爐溫。4.3.2 送風(fēng)對沖天爐鐵液溫度的影響 4.3.2.14.3.2.1 風(fēng)量的影響：風(fēng)量的影響：提高沖天爐的進風(fēng)量，可以提高進風(fēng)速度和沖天爐內(nèi)氣體的流動速速，因而強化焦炭燃燒，擴大氧化帶及高溫區(qū)高度，提高爐氣溫度

34、，從而提高鐵液溫度，但風(fēng)量提高會提高燃燒速度，加快爐料的下移速度，易造成爐料預(yù)熱不足，熔化區(qū)下移，過熱高度縮短，又不利于鐵液過熱。沖天爐有一個合適的風(fēng)量，稱為最惠風(fēng)量。而最惠風(fēng)量的大小，主要取決于焦炭消耗率。如圖 4-3 圖圖 4-34-3 液溫度與液溫度與焦耗和風(fēng)量的關(guān)系焦耗和風(fēng)量的關(guān)系 4.3.2.14.3.2.1 風(fēng)速的影響：風(fēng)速的影響：提高沖天爐進風(fēng)速度，可消除焦炭表面阻礙燃燒反應(yīng)的灰渣，強化焦炭燃燒，提高爐氣最高溫度。高速空氣易深入路子中心，可改善爐內(nèi)爐氣與溫度的分布，減少爐襯損失，有利于鐵液溫度的提高。但，風(fēng)速過高對焦炭有吹冷作用，反而會惡化燃燒反應(yīng)，加大元素?zé)龘p，降低鐵液溫度如圖

35、 4-4。 圖圖 4-44-4 風(fēng)速與鐵液溫度的關(guān)系風(fēng)速與鐵液溫度的關(guān)系 4.3.2.14.3.2.1 風(fēng)溫的影響：提高送入爐內(nèi)的溫度，由于增加氧化帶的熱量來源，可強化焦炭燃燒，提高燃燒燃燒速度和爐氣最高溫度。同時也縮短氧化區(qū)域加劇二氧化碳的還原反應(yīng)，降低爐氣燃燒比。風(fēng)溫越高，爐氣最高溫度也越高如圖4-5。 圖圖 4-54-5 風(fēng)溫對底焦層中爐氣溫度的影響風(fēng)溫對底焦層中爐氣溫度的影響 4.3.2.14.3.2.1 風(fēng)中氧氣濃度的影響：風(fēng)中氧氣濃度的影響：提高送風(fēng)中氧氣的濃度，可加速底焦的燃燒素的并增加濃度，因而是氧化帶縮短，還原帶擴大，提高鐵液溫度。2co4.3.4 金屬爐料對沖天爐鐵液溫度的

36、影響 金屬爐料塊度越大，所需預(yù)熱和融化時間越長，易造成熔化區(qū)位置下降，過熱區(qū)高度縮短，因而不利于鐵液的過熱。所以減少沖天爐內(nèi)金屬爐料的塊度，是提高鐵液溫度與爐子熱效率的有力措施。4.3.5 熔煉操作參數(shù)對沖天爐鐵液溫度的影響。 4.3.5.14.3.5.1 底焦高度：底焦高度：太高，鐵液溫度高，但熔化率低。太低，鐵液溫度低，氧化嚴(yán)重，但融化速率高。 4.3.5.14.3.5.1 焦炭消耗量：焦炭消耗量：焦炭消耗量應(yīng)滿足如下關(guān)系：每批層焦量=融化每批金屬料的底焦燒損量；相當(dāng)于每批層焦的底焦燒失時間=每批金屬料的融化時間。 4.3.5.14.3.5.1 批料量：批料量：當(dāng)焦炭比例不變時，較少批料量

37、可使每批爐料的融化時間縮短，融化區(qū)域減少，熔化區(qū)平均位置提高，從而擴大過熱區(qū)域，有利于提高鐵液溫度。但批料層過薄，易造成鐵焦嚴(yán)重混雜和串料，使鐵液溫度與成分波動。4.3.6 沖天爐結(jié)構(gòu)參數(shù)對鐵液溫度的影響 4.3.6.14.3.6.1 爐型的影響：爐型的影響：與直筒型爐型相比曲線爐型的融化區(qū)比較平直，熔化區(qū)的平均位置較高如圖 4-6。 圖圖 4-64-6 我國沖天爐的四種類型我國沖天爐的四種類型 a.a.多排小風(fēng)口多排小風(fēng)口 b.b.兩排大排距風(fēng)口沖天爐兩排大排距風(fēng)口沖天爐 C.C.中央送風(fēng)沖天爐中央送風(fēng)沖天爐 d.d.卡腰沖天爐卡腰沖天爐 4.3.6.24.3.6.2 風(fēng)口布置的影響：風(fēng)口布

38、置的影響：通常，將風(fēng)口布置在沖天爐爐壁的送風(fēng)方式稱為側(cè)向送風(fēng)，而將風(fēng)口設(shè)在爐子底部的稱為底部送風(fēng)或中央送風(fēng)。一般小型沖天爐常用側(cè)向送風(fēng)，結(jié)構(gòu)簡單，但爐壁效應(yīng)的影響大。對于直徑較大的爐子也可采取雙排送風(fēng)口。4.4 沖天爐強化熔煉的主要措施4.4.1 預(yù)熱送風(fēng)：熱風(fēng)能夠強化底焦燃燒，提高爐溫，從而提高鐵液溫度。4.4.2 富氧送風(fēng)：提高空氣中氧的濃度，能使碳的燃燒反應(yīng)的更劇烈，同時加快反應(yīng)的速度，因此對沖天爐焦炭燃燒過程起到強化作用。4.4.3 除濕送風(fēng)：風(fēng)中含有水分，如果不及時除去，會吸熱降低爐溫，還會加氫惡化鐵液。第五章 確定熔煉工藝過程5.1 制定主要工藝參數(shù)5.1.1 合理的送風(fēng)強度 所謂

39、送風(fēng)強度，系指每一分鐘內(nèi)送入每一平方米爐膛截面積的風(fēng)量。單位是。分米米23/ 正常情況下，送風(fēng)強度應(yīng)在 120110之間分米米23/5.1.2 合理的熔化強度 沖天爐熔煉的另一個主要工藝參數(shù)是熔化強度。在正常情況下，熔化強度應(yīng)在 710范圍。時米噸2/5.1.3 合理的底焦高廢 所謂底然高度是指爐子第一排風(fēng)口中心線至底焦頂面的距離。此值的大小對沖天爐熔化有直接的影響，如果底焦太高，鐵水溫度提高不多，熔化率就會降低。這是由于底焦太高，當(dāng)金屬料下降到底焦面上時，鐵料溫度還較低而不能熔化，要等過量焦炭燒掉后，鐵料繼續(xù)下降，才能熔化。另外，底焦太高，還會造成爐氣中一氧化碳含量的增加而加大熱損失。如果底

40、焦太低，鐵料熔化后，過熱路程短，因而使鐵水溫度降低。同時，在底焦很低的情況下，會使鐵料在氧化區(qū)熔化，造成嚴(yán)重氧化，而發(fā)生事故。 因此底焦高度應(yīng)使底焦頂面較爐壁開始侵蝕的平面高出 100200 毫米，在開爐過程中，底焦在不斷地燃燒消耗，為保持底焦高度基本不變，則需要加入層焦不斷地補充。如果底焦消耗量與層焦的補充量大體相等時，底焦面將基本上保持不變。如果補充量不足，則隨著熔化時間的延長底焦面將下降，從面造成鐵水溫度的降低和鐵水的大量氧化。反之，如果補充量大于消耗量，則底焦面將高出熔化區(qū)頂面，這樣就使鐵料的熔化時斷時續(xù)而降低了熔化率，同時也降低了焦鐵比。適當(dāng)?shù)膶咏箲?yīng)根據(jù)焦炭質(zhì)量、鐵水溫度和溶化率來確

41、定。5.2 熔煉前的準(zhǔn)備 在沖天爐的實際熔煉過程中，爐前質(zhì)量的控制主要有新原材料的試用，熔鐵順序的安排，交界鐵水的處理，爐前化學(xué)成分的控制等。5.2.1 新原材料的試用 每當(dāng)有新產(chǎn)地的原料，要正式投入使用前，必須進行試用。也就是在熔煉開始的一兩批中，用新產(chǎn)地的原料按所需的鑄鐵級別進行配料。出鐵時，在爐前觀察鐵水槽中的火花形狀與數(shù)量，觀察三角試片的白口深度，澆注試塊，以測定機械性能，并對這些資料做好記錄，然后進行分析新產(chǎn)地的原料所得到的火花形狀，數(shù)員、白口深度和機械性能是否和原估計大致相同，以便確定能否使用或采取何種措施。5.2.2 熔鐵順序的安排 就鐵水溫度而言，熔煉開始時溫度逐漸上升，在熔化

42、中期溫度最高，而到后期則有所下降。因此，低牌號的鑄鐵因流動性比較好，澆注溫度允許低一些，故都安排在前期熔化。高牌號鑄鐵由于流動性差，饒注溫度要求較高，因此大多安排在熔煉的中期或者后期熔化。5.3 爐前質(zhì)量的控制5.3.1 根據(jù)鐵水火花判斷鐵水質(zhì)量 出鐵槽中鐵水的火花越多，說明鐵水中碳、硅含量越。低，錳量越高，三角試片的白口深度越大，硬度越高。具體分析有：第一種是暗紅色的流線型火花，它飛的比較高，這種火花越多、越長，飛的越高，則表示鐵水中的含碳量越低。第二種是亮白色的團絮狀火花，這種火花越多、越大，飛的越高，則表示鐵水中的含硅量越低。第三種是細(xì)小的針狀火花，它很亮，飛的很低，在出鐵口周圍，這種火

43、花越多表示鐵水中的含錳量越高。5.3.2 根據(jù)三角試片判斷鐵水質(zhì)量 三角試片尖端與底邊的厚度不同，因而冷卻速度不一樣，它的斷面組織也就不一樣。根據(jù)斷面組織情況可以迅速地判斷鐵水的化學(xué)成分和機械性能。如表5-1 表表 5-1 三角式樣的尺寸三角式樣的尺寸H（毫米）255070100B（毫米）12.52535505.3.3 根據(jù)爐渣的顏色判斷鐵水質(zhì)量 用鐵棒將爐渣拉成細(xì)絲，在陽光下，觀察其顏色，如爐渣呈淡綠色玻璃狀，且流動性很好，說明爐子熔化正常。如呈深黑色，堅實致密而且很重流動性就差，說明爐溫低，風(fēng)量大，有氧化情況，要及時補加焦炭，降低風(fēng)量。如爐渣呈深黑色，輕而發(fā)泡，則說明爐溫低，氧化嚴(yán)重，風(fēng)量

44、過大，熔劑太少，要立即追加焦炭，降低風(fēng)量，增加石灰石用量。如爐渣呈灰白色石頭狀，重而粘稠，則說明石灰石用量太多，使?fàn)t壁侵蝕嚴(yán)重，必須減少其用量。5.3.4 打爐前料住高度的判斷 打爐前期隨著熔化過程的進行，料柱降低，料口開始出觀藍色火焰，然后火焰由藍變成暗紅色。隨著爐料的繼續(xù)下降，暗紅色的火炮焰變?yōu)榧t色，這時爐料大約還剩半左右。隨著時間的推移，火焰逐漸變亮而發(fā)白，并有火花出現(xiàn)，這時爐料約還有三分之一。隨后，火花逐漸變多，火光更亮，這時爐料還剩12 批左右。在火花大量出現(xiàn)之后，開始逐漸減少，最后消逝，而火光也逐漸暗淡下來，達時爐料已全部熔化。5.4 沖天爐熔煉操作 沖天爐的操作主要包括修爐、點火

45、、裝料、開爐熔煉和停風(fēng)打爐幾個方面，現(xiàn)分別敘述如下：5.4.1 修爐 沖天爐在每次熔煉之后，熔化帶以下特別是風(fēng)口區(qū)受到很大的侵蝕，過橋、前爐和出鐵口等處也由于受到鐵水和熔渣的沖刷，形狀和尺小將發(fā)生改變。因此，必須進行修理。修爐的材料用耐火磚和耐火泥。修爐的耐火材料一般是用50%60的石英砂和 40%50%的耐火泥加適量的水?dāng)嚢瓒?。為了混合均勻，最好用拌泥機攪拌，并在加水前干混 35 分鐘，加水后濕混 67 分鐘使之充分均勻方可。修爐時必須保證沖天爐和前爐的直徑、風(fēng)口的大小位置、形狀和出鐵口、出渣口的大小、形狀的正確性。5.4.2 點火 在熔化開始前兩小時進行點火。先從加料口裝入木刨花然后加入

46、木柴和 40%的底焦，再從點火洞塞入點燃的油棉紗將木柴點燃。這時把風(fēng)口全部打開，自然通風(fēng)，讓底點著，待全部燒紅后再加入 50%的底焦，之后即可鼓風(fēng) 10 分鐘左右待全部燒紅后停風(fēng)，然后從風(fēng)口中將底焦搗實，測量底焦高度并用余下的 10%的底然來調(diào)整底焦高度，使之達到規(guī)定要求如果底焦高度不足，必須補加。點火后操作者應(yīng)注意不能為在加料口處澆油，以防發(fā)生意外。5.4.3 裝料 核實好底焦高度后即可進行裝料。首先在底焦面上加入不少于批料熔劑量兩倍的熔劉，以便與底焦中的灰分造渣。然所加入鐵料、焦炭和熔劑。熔劑應(yīng)加在爐子的中心以減少它對爐襯的侵蝕。所行加入爐中的原材料的塊度都應(yīng)符合要求以避免產(chǎn)生故障。為了提

47、高鐵水溫度、減少氧化和使熔化過程穩(wěn)定正常，爐料應(yīng)盡量保證清潔。加料的數(shù)量要盡量保證均勻。這是整個熔煉過程中極為重要的，不然就不能獲得合格的比學(xué)成分。批料要加到加料口下沿為止。5.4.4 鼓風(fēng)熔煉 爐料續(xù)滿后。經(jīng)過半個小時的悶爐，使?fàn)t料得到稍微預(yù)熱后即可正式鼓風(fēng)進行熔煉。在送風(fēng)并待鼓風(fēng)機運轉(zhuǎn)正常后再關(guān)閉風(fēng)口。這時前爐中的出鐵口和出渣口暫不關(guān)閉，保持開啟狀態(tài)以便使沖天爐的部分爐氣從前爐通過，以便加熱過橋、前爐和出鐵口、出渣口，使第一次出鐵不致發(fā)生團難。 在熔煉過程中要經(jīng)常從窺視孔中觀察爐內(nèi)情況。如果風(fēng)口處發(fā)白發(fā)亮，則說明底焦法燃燒較好、爐溫較高。如風(fēng)口發(fā)暗紅則說明底焦燃燒較差，溫度不高。如在風(fēng)口處

48、發(fā)現(xiàn)結(jié)渣觀象時，應(yīng)及時搗通，以保證均勻地進風(fēng)和爐料的順利運行。但不能同時清理兩個風(fēng)口，以便于保證正常的送風(fēng)量。 在熔化過程中，發(fā)生事故或暫時需要將爐子的熔化率降低時，應(yīng)盡量不采取中間停風(fēng)的辦法。因為中間停風(fēng)會降低鐵水溫度，嚴(yán)重時會使?fàn)t子凍結(jié)?？梢杂枚嗉咏固拷档蜖t子熔化率的辦法來解決。實在不行要停風(fēng)時，應(yīng)將前爐內(nèi)的鐵水和熔渣全部放盡，并開放出鐵口，等恢復(fù)送風(fēng)后出鐵口流出鐵水時再堵塞。這樣做可以避免出鐵口堵死。同時還必須將全部風(fēng)口關(guān)閉，以免白然進風(fēng)造成白熔而使過橋凍結(jié)。 在熔煉過程中，爐料要始終保持規(guī)定料面的高度，做到料伙穩(wěn)定，這對于熔化的正常進行是很重要的。5.4.5 停風(fēng)打爐 鑄件全部澆注完畢

49、后即可停風(fēng)打爐。在停風(fēng)后，先把剩余的鐵水和爐渣全部放出，再檢查爐底地面及周圍是杏干燥必要時鋪上干砂，以免鐵和水接觸引起爆炸而造成事故。此外，打爐時必須注意保護爐腿以免受熱變形。因此打護后應(yīng)將余焦余鐵迅速扒出爐底，噴水冷卻使焦炭和鐵塊熄滅。打爐時，為了安全起見，非有關(guān)人員應(yīng)遠(yuǎn)離沖天爐。5.5 沖天爐判斷、常見故障排除 在沖天爐熔煉的過程中，由于各種原因，往往會發(fā)生各種故障，使得熔煉不能正常進行。這就要求我們掌握各種可能出現(xiàn)的故障，了解它們的特征、產(chǎn)生的原因及預(yù)防和消除方法，以便盡量避免和及時排除，使熔煉得以正常進行。如下表 5-2 表表 5-25-2 沖天爐判斷、常見故障排除沖天爐判斷、常見故障

50、排除 上部搭棚1.隨著熔化的進行，爐料平面不見下降，2.爐內(nèi)廢氣溫度升高，3.在爐料平面不變時，風(fēng)壓降低。1.爐料塊度太大，長度超過路徑的三分之一，2.爐壁修理不平整，光滑面有凹凸不平處，3.每批料層太厚。1.減小爐料塊度，不能超過爐徑的三分之一，2.認(rèn)真修理爐壁，保證光滑平整，3.適當(dāng)減少批料厚度。1.發(fā)現(xiàn)上搭棚時，立即停風(fēng)，有時只要一停爐料就會下落，2.或者增加爐料以爐料的沖擊力和重力使搭棚消除，3.使用鐵桿，搗料，使?fàn)t料松動下落。下部搭棚1.隨著熔化的進行，爐料平面不見下降，2.熔化率突然降低，3.在裝料平面不變時風(fēng)壓增高。1.金屬爐料塊度太大，或夾砂銹蝕嚴(yán)重，2.焦炭中碎末較多，3.熔劑碎末較多，或混有較多的臟物。1.金屬爐料塊度不能太大，并應(yīng)盡量保證鐵料的清潔，2.焦炭和熔劑不應(yīng)有粉末及臟物，3.要盡量避免上搭棚現(xiàn)象。1.適當(dāng)增加焦炭和熔劑，2.清除風(fēng)口處熔渣，保持風(fēng)口通暢，3.下部搭棚是比較難處理的故障之一，如不能消除，就要打爐，以免形成凝固塊。爐襯燒蝕爐殼發(fā)紅，并可能有局部燒穿現(xiàn)象。1.熔化帶爐襯的磚砌得不牢，2.搪爐材料修的不緊實，3.耐火磚及耐火材料的耐火度不夠，4.熔劑用量太大，或者在1.嚴(yán)格按工藝要求修爐，保證質(zhì)量，2.耐火材料的耐火度要符合要求，3.