鐵水化學(xué)成分控制

1、鐵水化學(xué)成分控制1、正確的配料計算配料算是保證化學(xué)成分合乎要求的首要環(huán)節(jié)。沖天爐的配料計算，就是根據(jù)鐵水化學(xué)成分要求，考慮沖天爐在熔煉過程中元素的變化（增、減）和爐料的實(shí)際情況，計算出各種金屬爐料的配合比例。下面以HT200鑄鐵為例，說明配料計算方法。1.1 配料計算的原始資料（1）鑄鐵的化學(xué)成分各種牌號鑄鐵要求的化學(xué)成分，隨鑄件壁厚和鑄造方法而異。HT200的化學(xué)成分范圍為: C3.33.5%；Si1.52.0%；Mn0.50.8； S0.12%；P0.25。（2）各種金屬材料的化學(xué)成分用于配制HT200的金屬爐料平均成分如下表。爐料 化 學(xué) 成 分 （%）名稱 C Si Mn P S Z1

2、5生鐵 4.19 1.56 0.76 0.04 0.036 回爐料 3.28 1.88 0.66 0.07 0.098 廢鋼 0.15 0.35 0.50 0.05 0.05注：所用鐵合金為含硅45%硅鐵，含錳75%錳鐵。（3）熔煉過程中元素的變化：在下表中列入了常見元素在沖天爐熔化過程中的增減率。常見元素在沖天爐熔化過程中的增減率 %增減情況 C S Mn Si爐料中3.2 爐料中3.6極限范圍 +（0/60） -（0/10） +25/100） -（10/50） -（0/40）一般范圍 +（5/40） -（3/8） +40/80） -（15/25） -（10/20）增減情況 P Cr Mo

3、Cu Ni V Ti-極限范圍 0 -（0/20） -（0/10） -（0/3） -（0/3） - -一般范圍 0 -（8/12） -（3/4） -（1/2） -（1/2） -（30/40） -（40/50）2 / 9熔煉HT200鑄鐵所用的沖天爐，經(jīng)實(shí)際測定，熔煉過程中元素的變化為:Si 15%； Mn -20%； S +50%。1.2 配料計算（1）計算爐料中各元素的應(yīng)有含量這項(xiàng)計算是根據(jù)熔煉過程中元素的變化，將所需的鑄鐵成分折算成爐料的化學(xué)成分。a.爐料含碳量的計算按經(jīng)驗(yàn)公式: C鐵水%=1.8%+0.5C爐料%式中 C鐵水%、C爐料%分別為鐵水與爐料的含碳量；1.8%增碳系數(shù)，此值隨爐

4、子增碳量的大小和爐料原始含碳而變化，大致變動在1.71.9%。今鐵水所需的平均含碳量為3.4%，按上式可以計算得: C爐料%=b.爐料含硅量的計算己知鐵水所需的平均含硅量為: Si鐵水=1.75%，硅的熔煉燒損為15%，則: Si爐料=c.爐料含錳量的計算已知Mn鐵水=0.65，熔煉燒損20%，則: Mn爐料=d.爐料含硫量的汁算已知S鐵水=0.12%，增硫50%，則: S爐料=e.爐料含磷量的計算磷在熔煉過程中變化大大: P爐料=P鐵水0.25%綜合上列計算結(jié)果，所需配制的爐料平均化學(xué)成分為:C 3.2 %； Si 2.06%； Mn 0.81%； S0.08%； P0.25。（2）初步確定

5、爐料配比a.回爐料配比 回爐料主要是指澆冒口、廢鑄件和冷鐵水鑄成的錠塊等一切必須回爐重熔的鑄鐵?；貭t料的配比主要取決于廢品率和成品率；它隨具體生產(chǎn)情況而變化。此配料按實(shí)際情況取為20%。b.新生鐵與廢鋼配比 設(shè)新生鐵的配比為%，則廢鋼的配比為80%- %。按爐料所需含碳量為3.2%，新生鐵、廢鋼、回爐料的含碳量各為4.19%、0.15%、3.28%，可列出下式: 4.19+0.15（80-）+3.28x20=3.2x100由此解得: %=60.0%。所以鐵料比為:Z15生鐵60%；廢鋼20%；回爐料20%。（3）按初步確定的爐料配比計算成分按上述配比及各種爐料的成分，計算配后的爐料成分如下表:

6、爐料 配比 C % Si% Mn% S% P%名稱 （%） 成分 數(shù)量 成分 數(shù)量 成分 數(shù)量 成分 數(shù)量 成分 數(shù)量Z15生鐵 60 4019 2.15 1.56 0.94 0.76 0.46 0.036 0.022 0.04 0.024回爐料 20 3.28 0.66 1.88 0.38 0.66 0.13 0.098 0.020 0.07 0.014廢鋼 20 0.15 0.03 0.35 0.07 0.50 0.10 0.050 0.010 0.05 0.010合計 100 3.20 1.39 0.69 0.052 0.048要求成分 3.2 2.06 0.81 0.08 0.25差額

7、 0.00 0.67 0.12 合 格 合 撿表中成分一項(xiàng)系指各元素在相應(yīng)爐料中的含量; 數(shù)量一項(xiàng)系指成分與配比的乘積，表示該爐料在該配比時所帶入的該元素的量。由表中可知，上述配比是可行的，僅硅、錳兩元素尚嫌不足，這可通過加入鐵合金補(bǔ)足。但如計算結(jié)果有某個元素超過要求成分，則需重新調(diào)整配比，或改換爐料，直至合格要求為止。（4）計算鐵合金加入量a. 硅鐵加入量 今缺硅量為0.67%，亦即每100公斤爐料需加硅0.67公斤。所用硅鐵含硅量為45%，故每100公斤爐料需加硅鐵量為:b. 錳鐵的加入量 同上述法計算，每100公斤爐料需加錳鐵量為: （5）制定配料單根據(jù)配比和層鐵量，確定每批爐料中各種爐

8、料的重量，寫出配料單。今己知層鐵量為500公斤，可算得每批鐵料的組成為:Z15生鐵: 500X60%=300公斤；廢鋼: 500X20%=100公斤；回爐蚪: 500X20%=100公斤；45%硅鐵: 500X1.5%=7.5公斤；75%錳鐵: 500X0.16%=0.8公斤。上述配料計算方法是生產(chǎn)中較為常用的方法。還可以用求解多元一次聯(lián)立方程式或表格法、圖算法、最低配料成本配料法進(jìn)行配料計算。2、交接鐵水的控制沖天爐熔煉過程中，往往同一爐次要生產(chǎn)多種牌號的鑄鐵。為了避免不同成分的鐵水互相混雜，就必須控制好交界鐵水。為此可同時采取以下兩頂工藝措施:2.1 按批數(shù)算料 這是指按照加料的批數(shù)，計算

9、出交界爐料的熔化開始時間，以便及時處理好交界鐵水。設(shè)沖天爐滿裝料時，從底焦頂面至加料口下緣這段爐身內(nèi)，能容納的爐料批數(shù)為n，則在沖天爐熔煉過程中，只要知道從裝料開始投爐料的總批數(shù)N，就可以計算出己熔和未熔爐料的批料序號。熔化完畢的爐料：第一批第（N-n）批；正在熔化的爐料：第N-（n-1）批。例如沖天爐能容納5批爐料，則當(dāng)?shù)?0批爐料投爐后，說明第135批爐料已熔化完畢，第36批爐料正在熔化。此時，如果出凈前爐鐵水，就大體上能將第35與第36兩批料的鐵水分開。為確保算料正確，必須注意以下兩點(diǎn):（1）沖天爐必須正常加料；（2）爐內(nèi)容納的料批數(shù)，隨著爐襯的侵蝕，因爐膛直徑擴(kuò)大而會有所增加，不能始終

10、按裝爐時的批數(shù)計算。2.2 用焦炭隔料 這是指在加完一種成分的爐料后，多加12批層焦，然后加第二種成分的爐料，亦即用焦炭將兩種成分不同的爐料分隔開來。這種多加的焦炭稱隔焦。它的作用不僅防止?fàn)t料混雜，而且使兩種爐料的交界處，爐內(nèi)鐵滴下落有比較明顯的停頓。所以加隔焦、計算與觀察爐內(nèi)落鐵情況相結(jié)合，就能比較正確地掌握交界鐵水。通常，在高低兩種牌號的交界處，往往讓高牌號的鐵水略為越界，進(jìn)入低牌號鐵水中，以確保高牌號鐵水的成分。3、化學(xué)成分的爐前檢驗(yàn)及控制3.1 爐前檢驗(yàn)方法（1）爐前快速分析: 澆注化學(xué)成分分析試樣，鉆屑取樣后立即分析碳、硅、錳、硫、磷含量，或用非真空（真空）直讀光譜儀和其它快速分折儀

11、（濃差電池法、氣相色譜法）或者用熱分析和微分熱分析法等進(jìn)行爐前快速分析。（2）三角試塊檢驗(yàn): 澆注高、底寬20、長130毫米三角試塊，待其冷至暗紅色后淬水激冷。鐵水的碳、硅含量愈低，試塊尖角的白口深度或?qū)挾染陀?。下表中列入了鐵水成分與白口寬度做的關(guān)系。鐵水成分與白口寬度的關(guān)系白口寬度 化 學(xué) 成 分 （%） 共晶度（mm） C Si Mn P S 碳當(dāng)量 SC 無 3.73 1.56 1.06 0.75 0.78 4.25 0.991 3.64 1.70 0.99 0.071 0.114 4.20 0.972 3.50 1.56 1.42 - 0.098 4.02 0.933 3.45 1.

12、54 1.00 0.093 0.109 3.96 0.914 3.37 1.67 1.26 - 0.117 3.92 0.8945 3.33 1.46 0.95 0.095 0.117 3.82 0.885 3.09 1.63 0.97 0.106 0.195 3.63 0.836 2.98 1.83 0.97 0.103 0.057 3.59 0.817 2.92 1.46 0.93 0.101 0.067 3.41 0.778 2.78 1.73 0.95 0.099 0.057 3.35 0.75911 2.85 1.02 0.88 0.085 0.069 3.19 0.73下表列入了灰

13、鑄鐵牌號與白口寬度的關(guān)系?；诣T鐵牌號與白口寬度的對應(yīng)關(guān)系牌號 白口寬度（mm）HT200 34HT250 46HT300 68HT350 810（3）園棒試樣檢驗(yàn): 將鐵澆注預(yù)熱至200左右能鐵模中（內(nèi)徑38mm、外徑80mm、高180mm、），待鐵水凝固后將試棒從模中取出，冷至暗紅色后淬水激冷，檢驗(yàn)斷口白口深度判斷與鐵水牌號的關(guān)系。鑄鐵 HT200 HT250 HT300 HT350白口深度（mm） 45 610 15 全部呈白口（4）熱分析和微分熱分析法根據(jù)鑄鐵冷卻行為與其成分、結(jié)晶熱力學(xué)和動力學(xué)因素有關(guān)的原理，測定鑄鐵冷卻過程中的微分冷卻曲線，通過其特征值可測得鑄鐵的成分、力學(xué)性能及鑄鐵的組織形態(tài)等。是控制鑄鐵成分等質(zhì)量、檢驗(yàn)鑄鐵質(zhì)量較為筒便、有效方法之一。通過此方法可快速檢驗(yàn)鐵水中的碳、硅含量、碳當(dāng)量、共晶度、鑄鐵組織和石墨析出形態(tài)、孕育效果、抗拉強(qiáng)度和硬度。3.2 鐵水化學(xué)成分的控制 根據(jù)爐前檢驗(yàn)的結(jié)果，如鐵水碳、硅含量太低，可沖入75-硅鐵加以調(diào)整;如碳、硅含量過高，在鐵水溫度較高時，可沖