合金熔炼课程设计

《铸造合金及其熔炼》

课程设计报告

题目：上端盖RuT420的配料及熔炼

姓名：

学号:

班级：材料成型及控制工程1104班学院：机械工程学院

指导老师：

日期：2015年1月13日

山东理工大学

目录

一零件原始要求……………………………………………………………

零件名称，结构及尺寸要求，材料，机械性能要求

二选材………………………………………………………………………

材料牌号成分，力学性能

三选用炉料…………………………………………………………………

炉料来源炉料配比计算

四.炉体设计……………………………………………………………………

冲天炉炉径设计炉身高度有效高度前炉送风系统画图

五．确定熔炼工艺过程………………………………………………………

确定主要工艺参数熔炼前准备冲天炉熔炼操作炉况判断及常见故障特殊处理

六．热处理……………………………………………………………………七．参考资料…………………………………………………………………

一、零件原始要求

（一）零件名称：上端盖

（二）零件特点：轮廓尺寸Φ420*157 属于小型端盖圆盘类，形状简单，壁厚均匀，在15.7-18之间，铸件毛重34.3kg，精度不高，采用湿砂型铸造。

（三）要求铸铁牌号：RuT420.抗拉强度：σb≥420Mpa

融化率：冲天炉融化率为2吨每小时

（四）零件的结构及尺寸：

二、选材

（一）牌号：RuT420

（二）标准：GB/T9439-2010

（三）化学成分选择：C：3.5%~3.9%，Si：1.8%~2.6%，Mn：0.5%~0.8%，S:<0.06%,P:<0.08% Xt残：0.02%~0.05%，Mg：

0.015%~0.025%

三、选用炉料

（一）炉料来源：原生铁回炉铁废钢硅铁锰铁

1、原生铁，又称高炉生铁，是含碳量大于2%的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.11%~4.3%，并含有C、Si、Mn、S、P等元素，是铁矿石经高炉冶炼的产品。是冲天炉炉料的主要组成物。

2、回炉铁，是蠕墨铸铁浇注完后清理的浇冒口、废铸件。按配料的需要加入一定量，降低铸件成本。

3、废钢，包括废钢件、钢料、刚屑等，加入废钢可以降低铁水含碳量。

4、铁合金，包括硅铁、锰铁、铬铁等铁中间化合物，可以调整铁水的化学成分或配制合金铸铁。

（二）炉料化学成分：

（三）常见元素在冲天炉熔炼过程中增减率：

（四）冲天炉熔炼过程中各种牌号铸铁碳量增减率：

（五）炉前添加合金元素的回收率：

（六）炉内熔化元素烧损率：

（七）配料计算：

蠕化剂按0.2%，孕育剂按0.2%~0.8%

第一步，计算炉料中个元素应有量，可用下列公式计算

X炉料=X铁液/1±η

式中X炉料——炉料中元素含量（%）；

X铁液——铁液中元素含量（%）；

η——熔炼过程中元素增减率。

“+”号用于元素增加，“-”号用于元素减少。

①炉料中碳元素含量：C炉料%=3.3/（1+5%）=3.14

②炉料中硅元素含量：Si%炉料=2.7/（1-15%）=3.18

③炉料中锰元素含量：Mn炉料%=0.9/（1-20%）=1.125

④炉料中磷元素含量：P炉料%=0.07

⑤炉料中硫元素含量：S炉料%=0.06/（1+80%）=0.0333 第二步，初步确定炉料配比并进行计算。

确定回炉料按20%加入，设新生铁的配比为x%，则废钢的配比为100%-20%-x%。设炉料所需含碳量为w%，而新生铁、废钢、回炉料

含碳量分别为a%，b%，c%，可按下式计算出新生铁的配比：ax+b （100-20-x）+c20=100w

由①知w=3.14、由表格知a=4.13、b=0.35、c=3.4

代入公式得4.13x+0.35(100-20-x)+3.4×20=3.14×100

x=218÷﹙4.13-0.35)=57.7

废钢的配比：100-57.7-20=22.3

第三步，确定配比并计算铁合金的补加量。硅铁、锰铁的补加量可按下式计算

铁合金配比=（炉料应有合金含量-炉料中所含合金含量）/[铁合金中合金含量×﹙1-合金烧损率﹚]

式中炉料应有合金含量=（铁液要求合金量-炉前加入合金量）/（1-合金烧损率）

炉前加入合金量=炉前加入铁合金×铁合金中合金含量×回收率

炉料应有锰元素含量=0.9/（1-20%）=1.125

炉料中所含有锰元素量=20%×0.4+0.577×0.74+0.223×0.6=0.64 锰铁配比=（1.125-0.64）÷[﹙1-0.2﹚×0.8]=0.76

炉前加入硅铁量=0.8%×0.85×0.75=0.51

炉料应有硅元素含量=（2.7-0.51）÷﹙1-0.15﹚=2.58

炉料中所含硅元素量=0.2×0.24+0.577×0.018+0.223×0.003=0.016

硅铁配比=（2.57-0.016）÷﹙0.75×0.85﹚=4.0

由此定出RuT420配料的成分单如下：

四、炉体设计（一）冲天炉的基本结构

（1）炉底与炉基

炉底与炉基是冲天炉的支撑部分，对整座炉子和炉料起支撑作用（2）炉体与前炉

1）炉体是冲天炉的基本组成部分，包括炉身和炉缸两部分。炉身是指加料口下缘至第一排风口中心线之间的炉体。炉缸是指第一排风口中心线到炉底之间的炉体，其作用是保护炉底，汇聚铁液和炉渣使之进入前炉，也可以储存铁液。

2）前炉是由前炉体和可离的炉盖构成。其作用是储存铁液，使铁液成分和温度均匀，减少铁液在炉缸停留时间，从而降低铁液在炉缸中增碳与增硫作用，净化铁液。

（3）烟囱与除尘装置

烟囱在加料口上端，其作用是引导炉气向上流动并排出炉外，除尘装置的作用是消除或减少炉气中的烟灰和有害气体。

（4）送风系统

冲天炉的送风系统是指自鼓风机出口至风口出口为止的整个系统，包括进风管、风箱、风口、及鼓风机输出管道。

（5）热风装置

热风装置作用是加热供底焦燃烧用的空气，以强化冲天炉底焦的燃烧。

（6）鼓风机

（二）冲天炉的尺寸

所谓冲天炉的主要尺寸是指冲天炉的内径、有效高度、送风系统及前炉的主要尺寸以及它们之间的比例关系。