熔炼作业指导书

熔炼作业指导书1适用范围本指导书适用于本厂10t中频感应熔炼炉熔炼低合金铸铁、碳素结构钢、低合金结构钢的作业过程，规定了熔炼作业的前期准备、装料、送电熔炼、成分调整、温度控制、出钢出铁、炉后处理、安全防护及异常处理的操作要求，所有参与熔炼作业的人员必须严格执行本文件要求。2引用标准与术语定义2.1引用标准GB/T14148-2020《感应炉熔炼安全规程》、GB/T21352-2008《铸造用生铁》、YB/T092-2005《合金铸钢熔炼工艺规范》2.2术语定义起熔阶段：从送电升温到炉料全部熔清形成初熔钢液/铁液的阶段氧化期：通过向熔池通入氧气或加入铁矿石脱碳、去除钢液中气体和杂质的阶段（仅适用于炼钢）还原期：脱氧、调整成分和温度，去除钢液中氧化夹杂物的阶段（仅适用于炼钢）过热度：钢液/铁液温度高于同材质液相线温度的差值3前期准备3.1人员准备1.所有作业人员必须经岗位培训、考核合格后持证上岗，每班配置主熔炼工1名、辅助工2名，主熔炼工负责熔炼过程参数控制、成分调整与出钢指挥，辅助工负责备料、装料、炉况检查与工具准备。2.作业人员必须穿戴齐全劳保用品：耐高温工作鞋、阻燃工作服、防护面罩、防高温手套，严禁穿化纤衣物、露脚凉鞋进入作业现场。3.2设备检查1.炉体检查：检查炉衬厚度，新筑炉炉衬厚度要求为110~120mm，连续使用后的炉衬最薄处厚度不得小于60mm，若小于60mm必须停炉重新筑炉；检查炉衬有无裂纹、剥落、渗钢渗铁现象，若裂纹宽度超过2mm、剥落面积超过100cm²必须进行修补；检查炉口、炉嘴是否完好，炉嘴浇铸料脱落深度超过15mm必须修补。2.电气系统检查：检查冷却水路进水压力，要求进水压力保持在0.2~0.4MPa，出水温度不得超过55℃；检查电缆接头有无松动、发红打火现象，绝缘层有无破损；检查中频电源柜电压、电流显示是否正常，接地电阻不得大于4Ω，接地连接牢固无锈蚀。3.倾炉系统检查：手动、自动倾炉分别测试，倾炉角度最大达到95°，复位准确，倾炉速度平稳无卡顿，液压系统油压保持在5~8MPa，无漏油现象；检查机械限位、紧急停止按钮功能正常。4.称量设备检查：电子配料秤最大允许误差为±0.1%，料斗称量误差不超过±0.5kg，校称周期不超过1个月，称量前必须清零确认。5.检测设备检查：光谱分析仪提前进行漂移校正，标准试样校准偏差不超过0.02%；浸入式热电偶误差不超过±5℃，测温前确认热电偶干燥无损坏。3.3原辅材料准备按熔炼材质的配料单核对原辅材料品种、规格，所有材料必须干燥、无锈蚀、无油污、无泥沙杂质，含水率不得超过0.5%，潮湿材料必须经150℃以上烘烤2h以上才能使用。各材料配料要求如下：1.主原料：铸造生铁：符合GB/T21352要求，C≥3.5%、Si≤1.2%、S≤0.05%、P≤0.06%，块度控制在100~300mm，不得加入整根生铁块，大块必须破碎后使用。废钢：采用优质碳素废钢，不允许混入合金钢、有色金属、密封容器、爆炸物、带油污废钢，废钢块度控制在50~200mm，单块重量不超过20kg。2.合金辅料：硅铁：FeSi75，块度10~50mm，Si含量72~78%，使用前经200℃烘烤1h去除水分。锰铁：FeMn65，块度10~50mm，Mn含量60~70%，烘烤要求同硅铁。铬铁：FeCr55，块度10~50mm，Cr含量50~60%，烘烤要求同硅铁。增碳剂：采用煅烧石油焦，固定碳含量≥98.5%，硫≤0.05%，灰分≤0.5%，粒度1~5mm，烘烤温度300℃保温2h。脱氧剂：铝块纯度≥99.5%，粒度10~30mm；硅钙合金Ca含量≥28%，Si≥55%，块度5~20mm。造渣剂：氟石CaF2≥85%，粒度10~30mm，经100℃烘烤1h去除水分；生石灰CaO≥90%，生烧率≤5%，块度10~20mm。3.配料计算：根据目标成分计算配碳量、配硅量，计算公式为：某元素配料加入量=（目标成分含量-炉料中该元素平均含量）×炉料总重量÷（合金中该元素含量×元素吸收率），各元素吸收率参考值：C90%~95%、Si80%~90%、Mn85%~92%、Cr90%~95%、Al30%~40%。总炉料装入量不得超过8.5t，不得低于6t，避免装料过多导致溢料或装料过少降低效率。4装料操作装料前确认炉内无剩余冷钢、残渣，炉底平整，若有残留冷钢必须清理干净。采用底部布大料、中间装中料、上部装小块料的松装工艺，避免架料：1.第一步：炉底装入占总装料量10%~15%的小块回炉料或小块生铁，垫平炉底，避免大炉料直接撞击炉衬。2.第二步：将大块生铁、大块废钢均匀布在炉底中上部，块间间隙10~30mm，放置平稳，大块之间的间隙用小块废钢、回炉料填满，避免送电后出现架料（炉料悬空不接触熔池）。3.第三步：增碳剂如果采用炉内增碳工艺，随装料加入增碳剂总量的70%，剩余30%在熔清后补加，不得一次性把全部增碳剂加在炉底，避免增碳剂漂浮在液面上烧损。4.第四步：最上层装入小块废钢、回炉料，装料总高度不得超过炉口下沿150mm，严禁炉料突出炉口，防止送电后碰坏感应圈，装料完成后检查确认炉料无卡在炉壁与感应圈之间的情况。5送电熔炼操作5.1起熔阶段操作送电前先开启冷却水，确认进水压力、流量符合要求后再送电。起熔阶段采用低功率送电，初始功率设置为300~500kW，待炉料熔化形成熔池后逐步提升功率，不允许直接满功率送电，避免击穿炉衬：1.送电后主熔炼工必须在操作台观察电压、电流变化，若出现电流异常波动，说明存在架料，必须立即降低功率至100kW以下，倾炉10~15°使熔液接触架料，或用长钢钎捅松架料后再继续升温，严禁带故障高功率运行。2.随着炉料熔化，逐步向下补加剩余炉料，补加料时必须先降低功率至200kW以下，不得在高功率状态下打开炉门补料，防止高温烫伤，每次补加料量不超过500kg，补加后待炉料熔清再继续升温。3.炉料全部熔清后，取样进行第一次成分分析，温度达到1420~1450℃（铸铁）/1480~1520℃（钢）进入下一阶段。5.2铸铁熔炼工艺铸铁熔炼无氧化还原阶段，熔清后直接进行成分调整：1.碳成分调整：根据光谱分析结果，若碳含量低于目标值，补加增碳剂，补加后搅拌熔池，保温10min让增碳剂充分吸收，然后再次取样分析，增碳剂吸收率按90%计算调整量；若碳含量高于目标值，加入清洁废钢降碳，每加入100kg废钢可降低碳含量约0.08%。2.硅锰成分调整：目标成分HT200铸铁要求C3.2~3.4%、Si1.8~2.1%、Mn0.6~0.9%、S≤0.12%、P≤0.15%，QT450-10铸铁要求C3.5~3.8%、Si2.4~2.8%、Mn0.2~0.5%、S≤0.03%、P≤0.05%，根据分析结果补加硅铁、锰铁，硅铁吸收率按85%计算，锰铁吸收率按90%计算。3.脱硫处理：如果铁液硫含量超过标准要求，加入生石灰加氟石造渣脱硫，配比为生石灰:氟石=7:3，加入量为铁液重量的0.5~1.0%，搅拌后静置10min扒渣，脱硫后硫含量可降低0.02~0.04%，若仍不达标重复处理一次。4.温度控制：最终出炉温度根据铸件壁厚调整：壁厚>50mm的铸件，出炉温度1380~1410℃；壁厚10~50mm的铸件，出炉温度1410~1450℃；壁厚<10mm的薄壁铸件，出炉温度1450~1480℃，过热度控制在60~100℃。5.3碳素钢、低合金钢熔炼工艺5.3.1氧化期操作炉料全部熔清后，温度达到1500℃以上开始氧化脱碳：1.氧化方法：采用吹氧氧化，吹氧压力控制在0.3~0.5MPa，吹氧管插入熔池深度100~200mm，缓慢移动吹氧管，不得直接吹炉衬，避免烧损炉衬。2.脱碳量控制：要求脱碳量不小于0.3%，脱碳速度控制在0.01~0.02%/min，氧化过程中熔池沸腾均匀，去除钢液中氮气、氢气和氧化夹杂物，氧化终点碳含量控制为比目标碳含量低0.05~0.10%，终点温度不低于1560℃。3.全扒渣：氧化完成后，升高功率升温到1580℃，倾炉全部扒除氧化渣，避免氧化渣带入还原期增加钢液氧含量，扒渣要求炉内氧化渣扒除率不低于95%。5.3.2还原期操作氧化渣扒净后，进入还原期脱氧、调整成分：1.造还原渣：加入还原渣料，配比为石灰:氟石:硅铁粉=8:1.5:0.5，加入量为钢液重量的1~2%，造白色还原渣，渣层厚度控制在10~20mm，还原时间不小于15min。2.预脱氧：造渣后加入硅钙合金进行预脱氧，加入量为0.2~0.3kg/t钢，预脱氧后搅拌熔池，静置5min。3.成分调整：取样分析成分，根据分析结果依次加入锰铁、硅铁、铬铁等合金调整成分，合金加入前必须烘烤，加入后搅拌熔池，保温10min让合金充分熔化吸收，再次取样分析，不合格继续调整，成分偏差控制在标准要求范围内：C±0.02%、Si±0.03%、Mn±0.03%、Cr±0.03%、P≤0.035%、S≤0.030%。4.终脱氧：成分合格后，出钢前10min加入铝块进行终脱氧，加入量为0.8~1.2kg/t钢，插入熔池深处搅拌，保证脱氧均匀。5.温度控制：Q235碳素结构钢液相线温度约1520℃，出钢温度控制为1580~1620℃，过热度60~100℃；40Cr低合金钢液相线温度约1510℃，出钢温度控制为1570~1610℃，过热度60~100℃，大件铸造取下限，小件薄壁铸件取上限。6出钢出铁操作1.出钢前准备：检查钢包/铁包，要求包衬干燥，新砌包衬必须烘烤至温度≥800℃，周转包使用前必须烘烤至温度≥600℃，包衬无开裂、剥落，包底无积水、积渣，出钢口、包嘴清理通畅，准备好扒渣工具、挡渣棒，挡渣剂提前烘烤干燥。2.挡渣操作：出钢出铁时采用挡渣棒加挡渣剂挡渣，挡渣剂加入量为2~3kg/包，要求炉渣不得进入钢包/铁包，下渣量不得超过钢液/铁液重量的0.5%，若下渣过多必须在包内重新扒渣。3.出钢过程控制：控制倾炉速度，出钢流量平稳，不得冲溅，出钢时间控制在3~5min，出钢完毕后将炉体复位，清理炉口残留渣料。4.包中镇静：钢液出到包中后镇静5~10min，让夹杂物上浮，然后测温，温度符合浇注要求后，送往浇注工序，若温度过低，可返回炉内重新升温，温度过高则镇静降温至合格范围。7炉后与停炉操作1.每次熔炼完成后，及时清理炉口、炉台上的溅料、残渣，保持作业场地整洁，不得残留钢渣、废钢堵塞操作通道。2.连续作业时，每班交接班必须检查炉衬厚度、冷却水温、电源参数，做好记录，发现异常及时处理。3.短期停炉（停炉时间不超过72h）：炉内保留剩余钢液/铁液，功率保持在100~150kW保温，温度保持在1450℃以上，每2h检查一次温度、水压，做好记录。4.中期停炉（停炉时间3~15天）：出炉完毕后，将炉内残渣清理干净，关闭电源，保持冷却水流通8h以上，待炉体温度降到100℃以下后关闭冷却水，封闭炉口防止受潮。5.长期停炉（停炉超过15天）：出炉清渣后，缓慢降温，降温速度不超过50℃/h，降到室温后关闭冷却水，检查炉衬，做好记录，封闭炉体。8质量控制要求1.每炉必须至少取样两次：熔清后第一次取样，成分调整后第二次取样，成分不合格不准出钢出铁，做好成分分析记录，记录保存不少于3年。2.每炉必须测量出炉温度，温度偏差不得超过±20℃，温度不合格不准出钢出铁，做好测温记录。3.成分允许偏差范围符合表1要求：元素名称允许偏差（质量分数，%）C±0.03Si±0.04Mn±0.04S+0.005P+0.005Cr±0.03Ni±0.03Mo±0.029安全操作要求1.作业现场必须配备足够的灭火器材、应急水源，通风设施正常运行，作业区域CO浓度不得超过24ppm，超过后必须停止作业通风。2.送电熔炼过程中，严禁打开炉门长时间停留，严禁身体任何部位接触炉体，捅料时必须戴防护面罩，站在炉侧操作，防止钢液喷溅烫伤。3.所有加入炉内的材料必须干燥，严禁加入潮湿、带水、带油污、密封容器材料，防止发生爆炸喷溅，潮湿材料未烘烤严禁入炉。4.设备运行过程中，若发生停水、断电，必须立即切断电源，打开应急水源冷却炉体，若停水时间超过10min，必须倾炉将钢液倒出，防止烧损感应圈和炉衬。5.倾炉出钢时，钢包周围严禁站人，操作人员站在钢包侧面，严禁站在钢包正前方，防止钢包漏钢烫伤。6.更换炉衬、检修设备时，必须切断电源，挂牌警示，专人监护，严禁带电检修。7.发生漏炉时，必须立即切断电源，立即倾炉将剩余钢液倒入预先准备好的漏钢坑，严禁人员靠近漏炉区域，防止钢液爆炸。10常见异常处理异常现象产生原因处理方法预防措施起熔架料，电流波动大装料时大块料间隙过大，悬空立即降低功率到100kW以下，倾炉10~15°让熔液接触架料，或用长钢钎捅松悬空炉料，确认架料消除后再逐步升功率装料时大块料放置平稳，间隙用小块料填满，控制块度不超过300mm冷却出水温度超过55℃进水压力不足，管路堵塞，结垢