|
1.范围 本工艺规范适用于中频电炉熔炼灰铸铁，球墨铸铁，碳钢，合金钢的熔炼操作，对熔炼的基本操作进行了规范，是电炉操作的通用的，基本的要求。对于具体的产品还应遵守产品工艺卡片的规定。 2.修炉 2.1 修炉材料 a.修炉用硅砂的化学成分要求，见表1。 表1 修炉用硅砂化学成分 | 成分 | SiO2（%） | Fe2O3 （%） | 附着水分（%） | 含量 | ≥99 | ≤0.05 | ≤0.5 |
b.修炉用硼酸的化学成分要求，见表2。 表2 修炉用硼酸的化学成分 | 成分 | P2O2（%） | 结晶粒度（毫米） | 附着水分（%） | 含量 | ≥98 | ≤0.5 | ≤0.5 |
C. 修炉用镁砂的化学成分要求，YB415-63 类-等，见表3。 表3 修炉用电熔镁砂的化学成分 | 成分 | MgO | 杂 质 | 灼烧减量 | SiO2 | Fe2O3 | CaO | 含量（%） | ≥90 | ≤4 | ≤1 | ≤2.5 | ≤1.0 |
2.2 坩埚模 坩埚模用3mm钢板制作，见图1。 
2.3修炉材料配比
a．酸性炉衬材料配比，见表4。 表4 酸性炉衬材料配比 | 编号 | 硅砂（粉）分组代号（目）（%） | 硼酸 （外加%） | 水 （外加） | （4/5） | （6/10） | 60（20/40） | 21（50/100） | 05（200/270） | 1 |
| 30 | 50 | 10 | 10 | 2 | 适量 | 2 | 25 | 20 | 30 |
| 25 | 1.5～2.0 | 适量 |
b．酸性炉领材料配比，见表5。 表5 酸性炉领材料配比 | 编号 | 硅砂（粉）（mm） | 水玻璃
（外加） | 水 （外加） | 1～2 | 0.2～0.5 | ＜0.1 | ＜200（目） | 1 | 30 | 50 |
| 20 | 10 | 适量 | 2 | 30 | 40 | 20 | 10 | 10 | 适量 |
c．碱性炉衬材料配比，见表6。 表6 碱性炉衬材料配比（%） | 编号 | 电熔镁砂（mm） | 耐火粘土 | 硼酸 （外加） | 水 | 4～2 | 2～1 | ＜1.0 | 2 | 20 | 50 | 30 | 2-2.5 | 1.5～2.0 | 适量 |
c. 碱性炉领材料配比，见表7。 表7 碱性炉领材料配比 | 电熔镁砂（旧炉壁回收砂） | 白坭 | 水 | 65% | 35% | 适量 |
d．感应器保护材料配比，见表8。 表8 感应器保护材料配比（%） | 编号 | 硅石粉 11号筛（270目） | 石棉粉 | 耐火粘土 | 矾土水泥（400-500#） | 水 | 1 | 50 | 30 | 20 |
| 适量 | 2 | 80 |
|
| 20 | 适量 | 3 |
|
| 80 | 20 | 适量 |
2.3 修炉操作 修炉操作要点，见表9。 表9 修炉操作要点 | 序号 | 工序名称 | 操作要点 | 1 | 筑炉准备 | 1．用0.2至0.3 MPa的水压检查感应器是否有渗漏现象，感应圈匝之间绝缘是否良好。 2．按要求配制感应器膏状保护料，均匀涂铺于感应器上，自然干燥24小时或烘干。 3．按照要求配制好筑炉材料，并混合均匀。在混合前，应用磁铁检查并除去材料中的铁销；在混合过程中要防止沙土、铁销和其它杂物混入。 | 2 | 筑炉 | 1．筑炉底 a．在炉底石棉板上，每次铺以20到50mm高的炉衬材料，用撞锤捣固紧实，直至平面超出感应圈之最底圈20到30mm b．换以圆形筑炉棒打压，使表面坚固，再用耐火砖抹平，直至要求高度 2．筑炉壁 a．将坩埚模（在外壁包以厚纸板）置于感应圈同心位置，定位后用钢料压紧和固定，然后筑炉。 b．将坩埚底部炉衬材料用叉状棒拨弄粗糙，每次装入20-40mm炉衬材料捣实，直至离炉顶50mm，即感应圈匝上边缘为止。 3．筑炉领 按要求配制炉领材料，打结炉领和出铁槽，并用水玻璃溶液（水+水玻璃=1：1）均匀涂刷于表面 | 3 | 烧结 | 1．打结坩埚自然干燥大于16小时后即可进行烘烤。 2．烧结时，在坩埚内装入金属料，分级缓慢送电加热（30kw，1小时；40kw，2小时；50kw，2小时，60kw）炉内温度约在700-800℃保持8-10小时，然后逐步加大功率，使金属熔化，并在1700℃保持1小时烧结 3．烧结完的坩埚，可以继续熔炼或停炉，以原冷却水的2/3冷却炉衬3-4小时待用。 |
2.4 浇包包衬搪制 2.4.1包壳用3mm钢板制作。 2.4.2包衬材料配比，见表10， 表10 包衬材料配比 | 石英砂或镁砂（%） | 耐火土（%） | 硼酸（%） | 水（%外加） | 97～96 | 2～2.5 | 1～1.5 | 3～5 |
2.4.3搪好的浇包，在表面涂水玻璃，自然干燥4小时以上，使用前再在900±50℃烘烤3小时 以上。 3 熔炼 3.1 熔炼铸铁的基本要求 3.1.1配料 a.熔炼用原材料必须符合，《金属原材料技术规范》WI-ENG-060的要求。 b.配料时必须有质检部的书面《原材料化学分析报告》。 c.样品和正常生产的第一炉配料单必须有技术部的确认，质检部质检员核实。 d.各种原材料必须进行称重。并做好记录。 3.1.2各种元素的变化情况 铸铁5元素在炉中的增减情况，参考表10。 表10 铸铁5元素在炉中的增减情况 | 元素 | C | Si | Mn | P | S | 增减率（%） | -5 | ±5 | -10 | ±0 | ±0 |
在石英砂坩埚中熔化时，外加元素吸收情况，参考表11。 表11 在石英砂坩埚中熔化时，外加元素吸收情况 | 元素 | C（石墨） | Si（硅铁） | Mn（锰铁） | Cr（铬铁） | Mo（钼铁） | Ti（钛铁） | Cu （纯铜） | Ni（纯镍） | 吸收率（%） | 70～90 | 80～100 | 70～95 | 80～100 | 95～100 | 80～85 | 95～100 | 95～100 |
3.1.3.样品和正常生产的第一炉产品的化学成分必须及时送检，没有得到合格的检验报告之前，不允许投入生产。 3.1.4熔炼操作的一般程序。 熔炼操作一般程序，见表12。 表12 熔炼操作的一般程序 | 程序 | 主要内容 | 操作要点 | 1 | 加起熔体 | 冷炉开炉时，应该先加入起熔体，如果没有起熔体，可在炉底装入块度较大的生铁或回炉料贴着炉壁装紧，这样可以提高熔化速度。 当连续熔化时，每次出铁在炉底留部分铁水不要出完，二次熔化时可以提高熔化效率。 | 2 | 加炉料 | 装炉本着熔点低的、合金元素少的炉料先加，熔点高的、合金元素含量高的炉料后加的原则。先在炉底装入生铁，再装入废钢，尽量装的紧奏一些，装满后送电熔化。待炉中的金属原料化开后，再把剩余的废钢和生铁逐步加入熔化。最后将锰铁、硅铁和合金加入炉中熔化。炉料一定要干燥，特别是后加的合金炉料，再加入前要在炉台上烘烤后再加入，以免产生爆炸。 | 3 | 进行通电熔化 | 当炉料装满后，即可通底电压进行预热，然后再改用高电压送电。 在熔化过程中，如果发现有冻结密封现象，应及时把炉子倾倒至一定角度，以使冻结部分的炉料熔化。 在熔化过程中，还应经常观察坩埚的侵蚀情况和炉子功率表，若有漏炉危险时，应该立即停止熔化，以免把感应圈烧坏，引起爆炸事故。 | 4 | 除渣测温 | 炉料全部熔化开后用珍珠岩或碎玻璃除渣，铁水表面干净后，测量温度，如果温度达不到要求的出炉温度，升温至出炉温度出炉。 | 5 | 出炉 | 出炉时，应该根据下一炉的情况决定炉内留或不留铁水。如下一炉材质不变，应留部分铁水，以加快下一炉的熔化速度。如下一炉的材质不同，则应把炉内铁水出干净，以免混料。 若熔炼结束，则应把炉内铁水出干净，以防止炉子上下温差过大，使坩埚产生裂纹。 |
3.2 球墨铸铁的熔炼 球墨铸铁熔炼的一般操作要求按3.1条执行。 3.2.1球化处理包 球墨铸铁处理采用专用堤坝式球墨铸铁浇包，在每次球化处理前，要对浇包进行清理，保证包内无杂物，无渣子，堤坝完整。凉包要烤至暗红色，以减少球化处理过程中铁水的降温，保证浇注温度。 浇包必须预热至暗红色，已减少铁水降温。 3.2.2球化处理 3.2.2.1 装包 装包方法，见图2。装包时，球化剂、硅铁孕育剂、覆盖物要逐层捣实。 
3.2.2.2 出铁球化 球化处理出铁前应将铁水表面的熔渣清理干净后，进行测温。铁水温度达到要求的出铁温度后才能出铁。出铁时浇包的方向应如图2 所示。 当铁水冲入包中以后，开始球化反应。一般情况下，球化反应可持续4-5分钟。反应结束后，观察浇包表面，不时有白色小火苗窜出，说明球化良好 球化反应结束后拔去铁水表面的渣子，用保温材料进行覆盖。 3.2.3浇注 a. 浇注前用热电偶测温仪进行测温，温度符合工艺卡片要求的浇注温度，如不符合要求，不能浇注。 b. 浇注三角试块检查球化是否良好。 c. 在确认球化良好的情况下，浇注产品。每包铁水的浇注时间不得超过15分钟。 d. 在浇注时用专用工具进行随流孕育。 3.2.4球铁试块 a. 每包铁水必须浇注至少一组机械性能试块。试块的浇注时间在最后一个产品浇注以后进行，即包底。 b. 球铁试块尺寸，见图3。 
| Y 型试块尺寸 | 尺寸 | 铸件壁厚 mm | ≤13 | 13～38 | ≥38 | A | 13 | 25 | 75 | B | 40 | 54 | 125 | C | 50 | 75 | 100 | D | 100 | 150 | 200 | E | 175 | 175 | 175 |
c. 试块必须采用和铸件相同的造型方法造型。暗冒口浇注，保证试块取样部分组织致密。 3.3 灰铸铁熔炼 灰铸铁熔炼的一般操作要求按3.1条执行。 3.3.1浇包 每次出铁前应清理浇包中的残渣，并将浇包预热至暗红色。 3.3.2孕育 通常情况下，灰铸铁要进行孕育处理（除非特别说明），尤其是添加合金元素时。通常是在浇包加入0.3% 左右的硅铁，粒度5-10mm，进行孕育。合金铸铁，如虹吸管、升液管、敲壳器、堵头等，还要在浇口进行随流孕育。 3.3.3灰铸铁试棒 灰铸铁每炉至少浇注一组，三根Φ30X300的试棒，试棒采用立式浇注。当产品材质有要求时，按要求执行。没具体要求时，按图4尺寸。 
其中：D=Φ30mm；W≥D；L=300mm；M=8mm；P≥40mm。 3.4 铸钢熔炼 3.4.1合金元素的烧损率 合金元素的烧损率，见表13。 表13 合金元素的烧损率 | 合金 | 碳钢及合金钢 | 元素 | C | Si | Mn | Cr | Ti | Al | W | V | Mo | Ni | 烧损率 % | 酸性炉 | 5～10 | 0～10 | 30～50 | 5～10 | 40～60 | 30～50 | 3～5 | ～50 | 5～20 | 0 | 碱性炉 | 30～40 | 20～30 |
3.4.2 溶剂及脱氧剂准备 溶剂分酸性溶剂和碱性溶剂。酸性熔剂的配比，见表14，碱性熔剂的配比，见表15。 表14 酸性熔剂配比 | 适用钢种 | 组成物含量（%） | 硅砂 | 碎玻璃 | 石灰 | 氟石 | 碳钢、低铬、锰钢及高硅钢等 | 80 | 20 |
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| 65 |
| 25 | 20 | 40 | 30 | 30 |
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| 100 |
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表15 碱性熔剂配比 | 适用钢种 | 组成物含量（%） | 备注 | 石灰 | 氧化镁 | 氧化铝 | 氟石 | 硅铁粉 | 铝粉 | 碎烧土 | 结构钢和不锈钢等 | 80 | 10 | - | 10 | - | - | - |
| 80 | - | - | 10 | - | 10 | - |
| 65 | 5 | - | 10 | - | - | 20 |
| 80 | - | - | 10 | - | - | - | 镁砂10 | 35 | - | 35 | 15 | - | - | 25 | 镁砂15 | 耐热钢及镍基耐热合金等 | 50 | 18 | 25 | 7 | - | - | - |
| 45.5 | 16.5 | 13.5 | 6.5 | - | 18 | - |
| 50 | 22.5 | 25 | 2.5 | - | - | - |
| 80-85 | 12-15 | - | 1-2 | 1-2 | - | - |
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3.4.3 脱氧剂的用量脱氧剂的用量，见表16。 表16 脱氧剂的用量 | 脱氧剂名称 | 锰铁 | 硅铁 | 硅钙粉 | 铝 | 脱氧剂用量（% ） | 0.10-0.20 | 0.05-0.07 | 0.20-0.30 | 0.04-0.06 3.4.4 |
熔炼铸钢操作要点，见表17。
表17 熔炼铸钢操作要点 | 序号 | 工序名称 | 熔炼操作要点 | 1 | 准备 | 1．检查炉体，如炉衬、感应器、冷却水管、炉子倾动机构是否正常。 2．检查变频装置、电源、水源是否正常。 3．准备工具，如铁钳、铁钎、锭模及浇包应干燥，浇包需预热至暗红色。 4．准备热电偶测温仪表。测温仪表必须定期校正。 5．金属炉料要按配料单逐项称取，并校对。同时，按需要称取脱氧剂，烘烤备用。 6．溶剂要按要求配制，烘烤备用。 | 2 | 装炉 | 1．装炉材料的大小，以坩埚的完全充填为条件。一般为粗大料和微细料并用。 2．将难熔的、大块的炉料装在靠近坩埚壁和坩埚底部的高温区；小块炉料装在坩埚上部的低温区。 3．装料顺序，以回炉料、废边料和元素不易烧损之铁合金，如钼铁纯镍等先加，全部熔化以后，才添加易烧损元素之铁合金，如低碳铬铁、锰铁、硅铁等。 4．为防止“架桥”，在装料过程中应注意，上部炉料不应超过感应器高度，长棒形炉料应该竖直装入坩埚，并力求做到，“下紧上松”. 5．再加料时，应注意将形状中等，容易预热者，先行入炉，而形状奇特，过大或过小者，最后添加。 | 3 | 熔化 | 1．炉料装好后即可送电熔化。开始送电几分钟可用较低的功率；当电流波动较小后，采用最大功率，直至熔清。 2．随着炉料的熔化，把未装完的炉料陆续装入，直至炉料全部化清。 3．炉料开始熔化后，应及时撒上溶剂，以防止合金液氧化和吸气。 4．在熔化过程中应及时捅料，防止“架桥”，并注意炉渣情况，过多时应随时除掉一部分。 | 4 | 脱氧 | 1．炉料化清后，即可开始进行预脱氧。 2．脱氧剂应分批均匀的撒在渣面上。 3．脱氧剂加入顺序，因该由脱氧能力弱的到脱氧能力强的，一般为碳粉—锰铁—硅铁—铝—硅钙等。脱氧剂的用量见表12。 4．终脱氧时，钢液应接近出钢温度。 5．在终脱氧前后，渣是否发白，（即为还原渣）。若渣未发白，应补充脱氧。 6．终脱氧后，应静置几分钟，使脱氧产物易于上浮。 7．钢液从脱氧到浇注的时间不宜太长，避免钢液氧化和吸气。 | 5 | 合金化及合金液温度的调整 | 1．凡与氧亲和力较大的合金元素，必须在脱氧良好的条件下加入，且加入的温度也不能太高，以减少烧损。 2．一些难熔和密度大的元素应先加入。几个主要合金元素的加入次序及时间如下： 镍（Ni）：一般在装料时加入。 铬（Cr）：在脱氧良好的条件下加入。但含铬量多时，则在装料时加入。为了减少shoa烧损，把它装在炉底。 钨（W）和钼（Mo）：多在炉料熔化后加入钢液中，块度要小，加入前应烘烤。 硅（Si）和锰（Mn）：当加入量不多时，在炉料化完后脱氧之前加入。 钒（V）铝（Al）钛（Ti）硼（B）锆（Zr）：必须在脱氧良好的条件下加入。一般按钒—铝—钛—硼—锆的先后顺序加入。如合金中的铝和钛的含量较多，钒量较少时，则钒应在铝钛 加入后再加入。 3．在每次加入合金元素后，必须根据加入量而决定升温时间，当加入较多的铝、钛时，要停电降温。 4．当合金元素全部加入，最终脱氧完了，钢液应达到出钢温度。 | 6 | 出钢浇注 | 当合金液成分、温度均已达到要求，脱氧也已完成时，即停电、扒渣。然后，出钢至预热过的浇包中进行浇注。 |
3.4.5 铸钢产品试块 铸钢产品通常浇注梅花形试块，每炉产品至少浇注1个试块，可取4个试棒。
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