铁水化学成分控制

1、铁水化学成分控制1、正确的配料计算配料算是保证化学成分合乎要求的首要环节。冲天炉的配料计算，就是根据铁水化学成分要求，考虑冲天炉在熔炼过程中元素的变化（增、减）和炉料的实际情况，计算出各种金属炉料的配合比例。下面以HT200铸铁为例，说明配料计算方法。1.1 配料计算的原始资料（1）铸铁的化学成分各种牌号铸铁要求的化学成分，随铸件壁厚和铸造方法而异。HT200的化学成分范围为: C3.33.5%；Si1.52.0%；Mn0.50.8； S0.12%；P0.25。（2）各种金属材料的化学成分用于配制HT200的金属炉料平均成分如下表。炉料 化 学 成 分 （%）名称 C Si Mn P S Z1

2、5生铁 4.19 1.56 0.76 0.04 0.036 回炉料 3.28 1.88 0.66 0.07 0.098 废钢 0.15 0.35 0.50 0.05 0.05注：所用铁合金为含硅45%硅铁，含锰75%锰铁。（3）熔炼过程中元素的变化：在下表中列入了常见元素在冲天炉熔化过程中的增减率。常见元素在冲天炉熔化过程中的增减率 %增减情况 C S Mn Si炉料中3.2 炉料中3.6极限范围 +（0/60） -（0/10） +25/100） -（10/50） -（0/40）一般范围 +（5/40） -（3/8） +40/80） -（15/25） -（10/20）增减情况 P Cr Mo

3、Cu Ni V Ti-极限范围 0 -（0/20） -（0/10） -（0/3） -（0/3） - -一般范围 0 -（8/12） -（3/4） -（1/2） -（1/2） -（30/40） -（40/50）熔炼HT200铸铁所用的冲天炉，经实际测定，熔炼过程中元素的变化为:Si 15%； Mn -20%； S +50%。1.2 配料计算（1）计算炉料中各元素的应有含量这项计算是根据熔炼过程中元素的变化，将所需的铸铁成分折算成炉料的化学成分。a.炉料含碳量的计算按经验公式: C铁水%=1.8%+0.5C炉料%式中 C铁水%、C炉料%分别为铁水与炉料的含碳量；1.8%增碳系数，此值随炉子增碳量的

4、大小和炉料原始含碳而变化，大致变动在1.71.9%。今铁水所需的平均含碳量为3.4%，按上式可以计算得: C炉料%=b.炉料含硅量的计算己知铁水所需的平均含硅量为: Si铁水=1.75%，硅的熔炼烧损为15%，则: Si炉料=c.炉料含锰量的计算已知Mn铁水=0.65，熔炼烧损20%，则: Mn炉料=d.炉料含硫量的汁算已知S铁水=0.12%，增硫50%，则: S炉料=e.炉料含磷量的计算磷在熔炼过程中变化大大: P炉料=P铁水0.25%综合上列计算结果，所需配制的炉料平均化学成分为:C 3.2 %； Si 2.06%； Mn 0.81%； S0.08%； P0.25。（2）初步确定炉料配比a

5、.回炉料配比 回炉料主要是指浇冒口、废铸件和冷铁水铸成的锭块等一切必须回炉重熔的铸铁。回炉料的配比主要取决于废品率和成品率；它随具体生产情况而变化。此配料按实际情况取为20%。b.新生铁与废钢配比 设新生铁的配比为%，则废钢的配比为80%- %。按炉料所需含碳量为3.2%，新生铁、废钢、回炉料的含碳量各为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%。所以铁料比为:Z15生铁60%；废钢20%；回炉料20%。（3）按初步确定的炉料配比计算成分按上述配比及各种炉料的成分，计算配后的炉料成分如下表:炉料 配比

6、 C % Si% Mn% S% P%名称 （%） 成分 数量 成分 数量 成分 数量 成分 数量 成分 数量Z15生铁 60 4019 2.15 1.56 0.94 0.76 0.46 0.036 0.022 0.04 0.024回炉料 20 3.28 0.66 1.88 0.38 0.66 0.13 0.098 0.020 0.07 0.014废钢 20 0.15 0.03 0.35 0.07 0.50 0.10 0.050 0.010 0.05 0.010合计 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差额 0.00

7、 0.67 0.12 合 格 合 捡表中成分一项系指各元素在相应炉料中的含量; 数量一项系指成分与配比的乘积，表示该炉料在该配比时所带入的该元素的量。由表中可知，上述配比是可行的，仅硅、锰两元素尚嫌不足，这可通过加入铁合金补足。但如计算结果有某个元素超过要求成分，则需重新调整配比，或改换炉料，直至合格要求为止。（4）计算铁合金加入量a. 硅铁加入量 今缺硅量为0.67%，亦即每100公斤炉料需加硅0.67公斤。所用硅铁含硅量为45%，故每100公斤炉料需加硅铁量为:b. 锰铁的加入量 同上述法计算，每100公斤炉料需加锰铁量为: （5）制定配料单根据配比和层铁量，确定每批炉料中各种炉料的重量，

8、写出配料单。今己知层铁量为500公斤，可算得每批铁料的组成为:Z15生铁: 500X60%=300公斤；废钢: 500X20%=100公斤；回炉蚪: 500X20%=100公斤；45%硅铁: 500X1.5%=7.5公斤；75%锰铁: 500X0.16%=0.8公斤。上述配料计算方法是生产中较为常用的方法。还可以用求解多元一次联立方程式或表格法、图算法、最低配料成本配料法进行配料计算。2、交接铁水的控制冲天炉熔炼过程中，往往同一炉次要生产多种牌号的铸铁。为了避免不同成分的铁水互相混杂，就必须控制好交界铁水。为此可同时采取以下两顶工艺措施:2.1 按批数算料 这是指按照加料的批数，计算出交界炉料

9、的熔化开始时间，以便及时处理好交界铁水。设冲天炉满装料时，从底焦顶面至加料口下缘这段炉身内，能容纳的炉料批数为n，则在冲天炉熔炼过程中，只要知道从装料开始投炉料的总批数N，就可以计算出己熔和未熔炉料的批料序号。熔化完毕的炉料：第一批第（N-n）批；正在熔化的炉料：第N-（n-1）批。例如冲天炉能容纳5批炉料，则当第40批炉料投炉后，说明第135批炉料已熔化完毕，第36批炉料正在熔化。此时，如果出净前炉铁水，就大体上能将第35与第36两批料的铁水分开。为确保算料正确，必须注意以下两点:（1）冲天炉必须正常加料；（2）炉内容纳的料批数，随着炉衬的侵蚀，因炉膛直径扩大而会有所增加，不能始终按装炉时的

10、批数计算。2.2 用焦炭隔料 这是指在加完一种成分的炉料后，多加12批层焦，然后加第二种成分的炉料，亦即用焦炭将两种成分不同的炉料分隔开来。这种多加的焦炭称隔焦。它的作用不仅防止炉料混杂，而且使两种炉料的交界处，炉内铁滴下落有比较明显的停顿。所以加隔焦、计算与观察炉内落铁情况相结合，就能比较正确地掌握交界铁水。通常，在高低两种牌号的交界处，往往让高牌号的铁水略为越界，进入低牌号铁水中，以确保高牌号铁水的成分。3、化学成分的炉前检验及控制3.1 炉前检验方法（1）炉前快速分析: 浇注化学成分分析试样，钻屑取样后立即分析碳、硅、锰、硫、磷含量，或用非真空（真空）直读光谱仪和其它快速分折仪（浓差电池

11、法、气相色谱法）或者用热分析和微分热分析法等进行炉前快速分析。（2）三角试块检验: 浇注高、底宽20、长130毫米三角试块，待其冷至暗红色后淬水激冷。铁水的碳、硅含量愈低，试块尖角的白口深度或宽度就愈大。下表中列入了铁水成分与白口宽度做的关系。铁水成分与白口宽度的关系白口宽度 化 学 成 分 （%） 共晶度（mm） C Si Mn P S 碳当量 SC 无 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 1.54 1.

12、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下表列入了灰铸铁牌号与

13、白口宽度的关系。灰铸铁牌号与白口宽度的对应关系牌号 白口宽度（mm）HT200 34HT250 46HT300 68HT350 810（3）园棒试样检验: 将铁浇注预热至200左右能铁模中（内径38mm、外径80mm、高180mm、），待铁水凝固后将试棒从模中取出，冷至暗红色后淬水激冷，检验断口白口深度判断与铁水牌号的关系。铸铁 HT200 HT250 HT300 HT350白口深度（mm） 45 610 15 全部呈白口（4）热分析和微分热分析法根据铸铁冷却行为与其成分、结晶热力学和动力学因素有关的原理，测定铸铁冷却过程中的微分冷却曲线，通过其特征值可测得铸铁的成分、力学性能及铸铁的组织形态等。是控制铸铁成分等质量、检验铸铁质量较为筒便、有效方法之一。通过此方法可快速检验铁水中的碳、硅含量、碳当量、共晶度、铸铁组织和石墨析出形态、孕育效果、抗拉强度和硬度。3.2 铁水化学成分的控制 根据炉