铸铁的熔炼方法及其特点
铸造合金及其熔炼(铸铁熔炼)
第三章 铸造合金及其熔炼
二、铸铁熔炼
铸铁熔炼是铸铁件生产的首要环节，也是决定 铸铁件质量的一项重要因素。它的基本任务是 提供成分和温度符合要求，非金属夹杂物与气 体含量少的优质铁液。
对铸铁熔炼的基本要求可概括为优质、高产、 低耗、长寿与简便等五个方面，即铁液质量高、 熔化速度快、熔炼耗费少，炉衬寿命长及操作 条件好。
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铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
（5）熔化与出渣 在正常熔化过程中，
应严格控制风量、风压、不得随意停风。按 规定及时取样，测量铁液温度、风量、风压、 风温等。经常观察风口、出渣口、出铁口、 加料口，注意铁液、炉渣质量，风量、风压、 三角试块白口变化。及时发现和排除故障， 保证熔化正常。应按时打开出渣口出渣，一 般每隔30～45min出一次渣。
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第三章 铸造合金及其熔炼
图3-12 冲天炉结构简图
1—炉脚 2—炉底板 3—炉底门 4—风口窥视孔 5—风箱 6—耐火砖
7—加料口 8—烟囱 9—除尘器 10—风口 11—过桥 12—前炉盖 13—前炉窥视孔 14—出渣口及出渣槽
15—出铁口及出铁槽
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第三章 铸造合金及其熔炼
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第三章 铸造合金及其熔炼
从炉渣的颜色、状态可以判断冲天炉的 熔化质量。观察酸性冲天炉炉渣时，一般 用铁棒蘸些炉渣，抽拉成丝，在亮处观察。 炉况正常的炉渣为黄绿色玻璃状。炉渣呈 深咖啡色，说明铁液含硫偏高；炉渣上带 白道或白点，说明石灰石加入量过多；炉 渣呈黑色玻璃状，致密、密度大，说明铁 液已严重氧化。
打炉前，应在炉底铺上干砂不能有积水或潮湿。 打开炉底门，用铁棒将底焦和未熔炉料捅下， 用水浇灭。
铸铁的基础知识
1、铸铁及其熔炼铸铁是指碳的质量分数大于2.14%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。
工业上所用的铸铁，实际上都不是简单的铁-碳二元合金，而是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金。
铸铁的成分范围大致为ω（C）=2.4%～4.0%，ω（Si）=0.6%～3.0%，ω（Mn）=0. 2%～1.2%，ω（P）=0.04%～1.2%，ω（S）=0.04%～0.20%。
有时还可加入各种合金元素，以便获得能满足各种性能要求的合金铸铁。
铸铁是近代工业生产中应用最为广泛的一种铸造金属材料。
在机械制造、冶金矿山、石油化工、交通运输和国防工业等各部门中，铸铁件约占整个机器重量的45%～90%。
因此，掌握铸铁的基本理论和生产技术，对于发展铸造生产，充分发挥铸铁件在国民经济各部门中的作用，是很有意义的。
相图是分析合金金相组织的有力工具。
铸铁是以铁元素为基的含有碳、硅、锰、磷、硫等元素的多元铁合金，但其中对铸铁的金相组织起决定作用的主要是铁、碳和硅，因此铁-碳相图和铁-碳-硅三元合金相图是分析铸铁的成分与组织的关系以及组织形成过程的基础。
2、铸铁的基础知识——铁-碳相图——铁—碳相图分析由于铸铁中的碳可能以渗碳体（Fe3C）或石墨两种独立的形式存在，因而铁、碳相图存在着Fe-G（石墨）和Fe-Fe3C两套体系，即铁-石墨系和铁-渗碳体系。
从热力学观点看，石墨比渗碳体更稳定，因此，铁-石墨系也称为稳定系，而铁-渗碳体系称为亚稳定系。
图2. 1-1所示为铁碳合金双重相图，即Fe-G（石墨）稳定系相图和Fe-Fe3C亚稳定系相图，分别以虚线和实线表示。
表2.1-1为相图中临界点的温度及含碳量。
铁-碳相图中各临界点的温度及含碳量Fe-G（石墨）相图和Fe-Fe3C相图的主要不同处在于：1）稳定系的平衡共晶点C'的成分和温度与C点不同体（两相组成莱氏体）2）稳定平衡的共析点S，的成分和温度与S点不同在Fe-C相图中稳定系的共晶温度和共析温度都比亚稳定系的高一些。
简述球墨铸铁的熔炼过程及铁水质量控制的方法。
球墨铸铁熔炼过程及铁水质量控制方法本文简述了球墨铸铁的熔炼过程以及铁水质量控制的方法，旨在帮助读者了解球墨铸铁的生产过程及其质量控制要点。
球墨铸铁是一种高强度、高韧性的铸铁材料，其生产过程中铁水质量控制至关重要。
下面将分别介绍球墨铸铁的熔炼过程和铁水质量控制方法。
一、熔炼过程球墨铸铁的熔炼过程主要包括原材料准备、熔炼、调整和浇注四个步骤。
1.原材料准备：球墨铸铁的原材料主要包括铁水、废钢、回炉料等。
铁水要求含碳量在2.5% 以下，硅、锰、硫、磷等元素的含量也要控制在一定范围内。
废钢和回炉料要求干净、无油污、无杂物。
2.熔炼：球墨铸铁的熔炼一般在电炉中进行。
熔炼过程中要加入适量的废钢和回炉料，并控制好熔炼温度和时间。
熔炼结束后要进行精炼，以去除杂质和气体。
3.调整：调整是指在熔炼结束后，对铁水进行成分和温度的调整。
调整的目的是使铁水的成分符合要求，并使其温度达到浇注所需要的范围内。
4.浇注：浇注是球墨铸铁生产的最后一步。
在浇注前，需要对铁水进行净化处理，并控制好浇注温度和速度。
浇注过程中要保证铁水充满模具，并防止出现冷缩、缩孔等缺陷。
二、铁水质量控制方法球墨铸铁的铁水质量控制方法主要包括以下几个方面：1.控制原材料的质量：要求铁水、废钢和回炉料的质量符合要求，避免使用劣质原材料。
2.控制熔炼工艺：要求熔炼过程中加入适量的废钢和回炉料，并控制好熔炼温度和时间，避免过热和过冷。
3.控制调整工艺：要求对铁水进行成分和温度的调整，使其符合要求。
4.控制浇注工艺：要求浇注前对铁水进行净化处理，并控制好浇注温度和速度，避免出现冷缩、缩孔等缺陷。
铸铁的熔炼技术与规范PPT课件
2）回炉料 它包括浇、冒口，废铸件及废铁等，要按不同牌号、成分分类堆放， 要清除表面黏砂及内部砂芯，破碎成一定块度，加入废钢的目的是降低铸 铁的含碳量，改善力学性能。 3）废钢 它是指废钢件冲压或切割钢材剩下的边角料等。 4）铁合金 铁合金主要用于调整铸铁化学成分和孕育处理，常用的硅铁、锰铁牌 号见表8-4和表8-5。
（3）碱性耐火材料 碱性耐火材料为镁砖及镁砂，MgO的质量分数在85%以上， 能抵抗碱性炉渣的侵蚀，耐火度在2000℃以上。
2. 炉料
冲天炉用炉料由燃料、金属料及熔剂三部分构成。 （1）燃料 冲天炉熔炼的燃料主要用焦炭。我国铸造用焦的成分和性能见表8-1， 焦炭块度大小可按表8-2。
（2）金属料 冲天炉熔炼的金属料包括生铁、回炉料、废钢及铁合金四种。 1）铸造生铁(包括球墨铸铁用生铁) 铸造生铁已有国家标准(见表8-3)。
4. 送风熔化 5. 出铁与放渣
（1）出铁 （2）出渣
6. 停风打炉 五、冲天炉熔炼过程的炉前检验和炉况判断 1. 炉前检验
（1）测量铁液温度 （2）判断铸铁中碳、硅含量
2. 冲天炉的炉况判断
冲天炉的熔化过程是一个复杂的物理、化学变化的过程。 根据冲天炉熔化过程的各种现象所总结整理的判断炉况的资料见表8-6。
4. 冲天炉的熔化率和熔化强度
（1）熔化率 熔化率即冲天炉每小时能熔化铁料的吨数。 （2）熔化强度 熔化强度是反映冲天炉炉膛单位面积熔化铁料能力大小的物理量。
Байду номын сангаас
四、冲天炉的熔炼操作工艺 1. 熔化前的准备工作
熔化前的准备工作包括炉料准备和对修炉后的质量进行 检查。
2. 点火 3. 加料
金属料加料次序为: 生铁→铁合金→回炉料→废钢 （1）层焦的加入 （2）金属料的加入 （3）熔剂的加入
铸铁熔炼
三、金属炉料对冲天炉铁液温度的影响
金属炉料块度
大：预热、熔化时间长，熔化区下移，过热区缩短。
卡料，炉料不能均匀下移，恶化热交换条件。 小：阻塞气流通道，造成严重氧化。 一般最大料块尺寸应小于1/3炉内径 炉料的纯洁度 表面的泥沙和铁锈，阻碍料块受热，熔融成渣消耗 热量
四、熔炼操作参数对冲天炉铁液温度的影响
送风位置 侧部送风 侧部插入式 中央送风
中央送风冲天炉
整体结构
直筒型，整块式炉底门 盅罩保护
中央风嘴
钢管，耐火泥和石英砂
主要特点
1 供风均匀，炉衬侵蚀小
削弱炉壁效应，减少炉壁冲刷，降低鼓风消耗，充分利用小 块焦炭
2 结构简单，炉况较稳定
炉体结构和送风系统简单而严密，漏风少，风口尺寸稳定， 炉衬侵蚀小，炉膛尺寸稳定，炉况稳定
程度增大，CO比CO2具有更大
的稳定性
炉气燃烧比
概念 意义：
v
CO2 100 % CO2 CO
10200 23800 v 100 % 34000
燃料利用率： A
炉气性质：判断氧化性或还原性 燃烧温度：ηv增加，温度上升 燃烧产物量：燃烧产物脱离焦炭层时的气相成分
四 冲天炉内焦炭燃烧
扩大过热区，铁液温度提高
批料层过薄：铁焦混杂串料 成分与温度波动大
五、冲天炉结构参数对铁液温度的影响
1、炉型的影响（气温分布）
缩小送风区直径：
送风强度提高、有利穿透 炉气均匀、强化燃烧。 扩大溶化区直径： 溶化强度提高、溶化区域 小,提高平均熔化区高度。 缩小加料口直径： 下料均匀、减少炉壁效应
2、风口布置的影响
二、送风对冲天炉铁液温度的影响
1、风量的影响
铸铁的熔炼安全方法及其特点
铸铁的熔炼安全方法及其特点铸铁是一种常见的铁炭合金，因其具有良好的铸造性能、机械性能和使用寿命而广泛应用于各种工业领域。
但是，铸铁熔炼工序过程中存在着一定的危险性，需要特殊的安全措施来保护工作人员的生命财产安全。
本文将介绍铸铁的熔炼安全方法及其特点。
铸铁熔炼的安全方法1. 安全防护措施在铸铁熔炼的过程中，需要使用高温、高压、易燃、易爆等物质，因此必须采取一系列的安全防护措施来确保工作人员的安全。
主要包括以下几项：•人员防护：熔炉周围应设置警示标志、安全栏杆、安全带等，保证人员不会接触到高温、高压等危险物质；•器材防护：加入铁炭等物料要使用防护手套、口罩、护目镜等防护器具，以确保物料不会伤及人员；•灭火设备：熔炉周围应该设有灭火器材，以防出现意外火情；•通风设备：铸铁熔炼过程中产生的烟雾等有害气体需要得到及时排出，因此应该设置通风设备，保证空气质量。
2. 操作规范铸铁熔炼操作规范应该得到严格遵守，以确保工作人员的安全。
主要的注意事项包括以下几点：•严禁使用带有铁钉、螺钉等金属杂质的铁炭；•熔炉温度过高时应该适当放缓投料速度，以免熔炉爆炸；•严禁在熔炉周围堆放易燃易爆的物品；•禁止在熔炉口或熔炉周围工作人员接近熔炉，以免烫伤或灼伤。
铸铁熔炼的特点铸铁熔炼的特点主要包括技术要点、生产流程、工艺装备和优点等。
1. 技术要点铸铁熔炼的技术要点主要有以下几点：•在铸铁熔炼过程中，需要严格控制温度，以确保所得产品的性能和品质；•熔炼材料的质量对产品的品质也有很大影响，因此需要使用高质量的铁炭、石油焦等；•铸铁熔炼过程中还需要选择适当的熔炉型号和操作方法，以确保生产效率和产品品质。
2. 生产流程铸铁熔炼的生产流程主要包括以下几个步骤：•预处理：采购符合要求的原料，进行物料配送、过筛和除杂；•熔炼：将铁炭、石油焦等原材料加入熔炉中，采取熔炼技术进行上料、温度控制、熔化等过程；•化验：对所得产品进行化学成分分析、显微组织分析等检测；•出炉：铸造、清理操作后，将所得产品取出炉子；•包装：按照规定，清洗、打码、贴标识等操作后，将成品包装。
2023年铸铁的熔炼安全方法及其特点
2023年铸铁的熔炼安全方法及其特点铸铁是一种常见的金属材料，其用途广泛，包括汽车发动机、管道、建筑材料等。
在熔炼铸铁过程中，安全非常重要，以下是2023年铸铁熔炼的安全方法及其特点：1. 高温防护：铸铁的熔点通常在1200°C左右，因此在熔炼过程中需要采取高温防护措施。
操作人员应佩戴防火服、防护面罩、耐高温手套等防护装备，以避免高温对皮肤的灼烧和损伤。
2. 通风换气：铸铁的熔炼过程中产生大量烟雾和有毒气体，如二氧化碳和一氧化碳等。
为了保证操作人员的安全，需要保持良好的通风环境，通过安装排风设备，及时排出有害气体和烟雾。
3. 熔炉操作：在铸铁熔炼过程中，操作人员需要根据熔炉的类型和工艺要求，进行相关的操作。
在操作前，应仔细阅读和了解操作指南，熟悉熔炉的使用方法和安全措施。
同时，操作人员还应具备一定的技术和经验，能够正确地控制熔炉温度和操作过程。
4. 危险品管理：在铸铁熔炼过程中，有一些化学药品和燃料需要使用，如煤粉、焦炭等。
这些材料具有一定的危险性，操作人员需要正确存放和使用这些危险品。
同时，在熔炉周围设置专门的危险品存放区，标识明确，以防止事故发生。
5. 消防设备：铸铁熔炼过程中燃烧产生的火灾隐患较大，因此需要设置消防设备，及时应对突发火灾。
消防设备包括灭火器、水龙带、喷雾系统等，操作人员应清楚其使用方法和操作流程，并定期进行检查和维护。
6. 熔炉维护：熔炉是铸铁熔炼的核心设备，需要定期进行维护和保养。
维护包括定期清洁熔炉内壁、检查和更换损坏的设备和部件等，以确保熔炉的稳定运行和安全生产。
7. 培训和教育：为了保证铸铁熔炼的安全生产，需要对操作人员进行培训和教育。
培训内容包括熔炉的使用方法、安全操作规程、应急处理措施等，操作人员应定期参加培训，并掌握相关知识和技能。
总结起来，2023年铸铁熔炼的安全方法主要包括高温防护、通风换气、熔炉操作、危险品管理、消防设备、熔炉维护以及培训和教育。
铸铁的熔炼方法及其特点
铸铁的熔炼方法及其特点铸铁是含碳量大于2.11或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。
工业上所用的铸铁，实际上都不是简单的铁一碳二元合金，而是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金。
铸铁的成分范围大致为：C2.4-4.0%,Si0.6-3.0%,Mn0.2-1.2%,P 0.1-1.2%,S 0.08-0.15%。
有时还加入各种合金元素，以便获得具有各种性能的合金铸铁。
根据碳在铸铁中存在的形态不同，通常可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁。
而灰铸铁中又可根据石墨的形态不同而分为普通灰铸铁，蠕虫状石黑铸铁，球黑铸铁以及可锻铸铁。
1 灰铸铁灰铸铁通常是指具有片状石墨的灰口铸铁，这中铸铁具有一定的机械性能、良好的铸造性能以及其它多方面的优良性能，因而在机械制造中业获得最广泛的应用。
表1为灰铸铁的新的国家标准。
该标准是以灰铸铁的抗拉强度作为分级依据的。
由于灰铸铁对冷却速率的敏感性（壁厚效应），同一种牌号铸铁在不同铸件壁厚条件下的实际强度有很大的差别（薄壁与厚壁之间在强度上的差别达50-80MPa）。
表1 灰铸铁分级2 球墨铸铁及蠕墨铸铁球墨铸铁和蠕墨铸铁一般是用稀土镁合金对铁液进行处理，以改善石墨形态，从而得到比灰铸铁有更高机械性能的铸铁。
球墨铸铁依照其基体和性能特点而分为六种：即铁素体（高韧性）球墨铸铁，珠光体（高强度）球墨铸铁，贝氏体（耐磨）球墨铸铁，奥氏体一贝氏体（耐磨）球墨铸铁，马氏体一奥氏体（抗磨）球墨铸铁及奥氏体（耐热、耐蚀）球墨铸铁。
蠕墨铸铁具有不同比例的珠光体—铁素体基体组织。
铸铁性能与其石墨的蠕化程度（蠕化率）及基体有关。
在石墨蠕化良好条件下，珠光体蠕墨铸铁的强度和硬度较高，耐磨性强。
适于制造耐磨零件，如汽车的刹车鼓等。
而铁素体蠕墨铸铁的导热性较好，在高温作用下，不存在珠光体分解问题，组织较稳定，适用于制造在高温下工作、需要有良好的抗热疲劳能力、导热性的零件，如内燃机汽缸盖、进排气岐管等。
3 可锻铸铁可锻铸铁是将白口铸铁通过固态石墨化热处理（包括有或无脱碳过程）得到的具有团絮状石墨的铁碳合金。
高铬铸铁的熔炼
一、高铬铸铁的熔炼1. 高铬铸铁化学成分( 见下表)2. 原料要求另外，还需工业纯铜和废旧电极块( 用于调整碳含量) 等。
3. 熔炼工艺要求( 1) 出炉温度高铬铸铁的熔点比一般铸铁高，约为1200 ℃，出炉温度约为1500 ℃，熔炼选用中频感应电炉。
( 2) 炉衬采用酸性或碱性炉衬均可，炉衬的配比、打结、烘干和烧结均按常规工艺进行。
( 3) 装料一般按正常顺序加料，先将灰生铁、钼铁等难熔铁合金装入炉底，而后将废钢等按照下紧上松的原则装填( 有助于塌料) 。
( 4) 送电熔化将电炉功率调至最大进行熔化，由于Cr 的熔炼损耗较大( 约5 % ～15 %) ，故铬铁应在最后加入，通常是待废钢全部熔化后加入烤红的铬铁。
( 5) 脱氧待金属炉料全部熔化并提温至1480 ℃后，再加入锰铁、硅铁及铝进行脱氧。
( 6) 浇注在中频感应炉中熔化，温度不必太高，温度达到1480 ℃时即可出炉，铁液在包内应停留一段时间进行镇静，视工件大小不同可在1380 ～1410 ℃之间进行浇注。
二、生产工艺要点(1) 高铬铸铁铸造性能较差，其热导率低，塑性差，收缩量大，且有大的热裂和冷裂倾向，在铸造工艺上要将铸钢和铸铁的特点结合起来考虑，必须充分注意铸件的补缩问题，其原则与铸钢件相同( 采用冒口和冷铁，且遵循顺序凝固原理) 。
由于合金中铬含量高，易在铁液表面结膜，所以看起来铁液流动性差，但实际上流动性较好。
( 2) 造型宜采用水玻璃硅砂等强度高且透气性好的砂型，涂料应采用耐火度高的高铝粉或镁粉与酒精混合拌制。
另外，为获得细晶粒组织和好的表面质量，在铸件外形不太复杂的情况下，金属型铸造也被广泛采用。
( 3) 高铬铸铁的收缩量与铸钢相近，模样制作上其线收缩率可按1. 8 % ～2 % 进行计算。
在砂型制作上，其冒口大小可按碳钢的规定进行计算，而浇注系统则按灰铸铁计算，但需把各截面积增加20 % ～30 % 。
浇冒口的选择应注意两个方面: 一是要保证铸件工作带( 使用部位) 的质量; 二是要尽量提高铸件的成品率。
铸铁的熔炼方法及其特点
铸铁的熔炼方法及其特点铸铁是一种常见的铁碳合金，广泛应用于机械制造、建筑和汽车工业等领域。
铸铁的熔炼方法多种多样，每种方法都有其独特的特点和适用范围。
本文将介绍几种常见的铸铁熔炼方法及其特点。
1. 高炉法高炉法是目前应用最广泛的铸铁生产方法之一。
它是将铁矿石、焦炭和石灰石等原料投入高炉中，经过高温燃烧和还原反应，使铁矿石中的铁氧化物被还原为铁，并与焦炭中的碳相互作用形成铸铁。
高炉法的特点是炉温高、产量大、适用范围广，但是过程复杂，对原料的成分和炉料的配比要求较高。
2. 立炉法立炉法是一种传统的铸铁熔炼方法，在一些地区仍然广泛使用。
这种方法使用煤炭作为还原剂，将炉料直接放入炉膛中进行燃烧和还原反应，得到铸铁。
立炉法的特点是工艺简单，设备成本低，但炉温较低，产量相对较小。
立炉法适用于小型铸造企业和一些特殊需求的铸铁产品。
3. 电炉法电炉法是一种以电为热源的铸铁熔炼方法。
通过将电能转化为炉内的热能，达到熔融炉料的目的。
电炉法的特点是温度控制精确，炉内反应平稳，生产过程自动化程度高。
电炉法适用于批量生产、要求炉料纯度较高的铸铁产品。
4. 中频感应炉法中频感应炉法是一种利用感应加热原理进行铸铁熔炼的方法。
通过感应线圈在高频电磁场作用下，使炉料中的金属颗粒和渣滓产生摩擦热，达到熔融的目的。
中频感应炉法的特点是能耗低、熔化速度快、炉内温度均匀，适用于小型铸造企业和精密铸造。
综上所述，铸铁的熔炼方法多种多样，每种方法都有其独特的特点和适用范围。
高炉法适用于大规模生产和广泛应用的铸铁产品；立炉法适用于小型企业和特殊需求的铸铁产品；电炉法适用于纯度要求较高的铸铁产品；中频感应炉法适用于小型企业和精密铸造。
选择合适的熔炼方法，可以提高铸铁的品质和生产效率，满足不同领域对铸铁产品的需求。
《钢铁是怎样炼成的》 修改后：《铸铁是怎样炼成的》
《钢铁是怎样炼成的》修改后：《铸铁是怎样炼成的》铸铁是一种重要的工程材料，被广泛应用于各个领域。
它具有高强度、耐磨性和耐高温性能。
那么，铸铁是如何炼成的呢？原材料准备在铸造铸铁之前，需要准备一些特定的原材料。
常用的原料包括熔铁、废铁、废钢、回收材料等。
这些原料经过分类、清洁和预处理后，可以作为铸铁的基础。
熔炼过程铸铁的熔炼是通过高温炉炼化原料得到的。
首先，将准备好的原料放入炉中，并加入一定的助熔剂和脱硫剂。
然后，通过高温加热使原料熔化并混合均匀。
在熔炼过程中，需要控制好熔炼温度、保持合适的炉内气氛，并及时除去杂质，以确保铸铁的质量。
浇注与凝固一旦铁液达到适当的熔点和质量要求，就可以进行浇注。
浇注时，将熔融的铁液倒入事先准备好的铸型中。
铸型通常由砂型、金属型或陶瓷型组成。
倒铁液时要注意控制浇注速度和温度，以避免产生缺陷。
铸铁在冷却过程中逐渐凝固，形成所需的铸件。
冷却速度的控制对于铸铁的性能至关重要。
过快的冷却可能导致缺陷，而过慢的冷却则可能影响铸件的强度和硬度。
处理与加工经过凝固后，得到的铸件还需要进行一些处理和加工，以提高其性能和精度。
常见的处理方法包括退火、正火、表面处理等。
加工过程包括铸件的修整、切割、焊接、钻孔等。
检验与质量控制铸铁的质量控制是铸造过程中非常重要的一环。
通过采取一系列的检验方法，如化学成分分析、力学性能测试、无损检测等，可以确保铸铁的质量达到要求，并避免出现缺陷和问题。
在整个铸铁的炼制过程中，需要严格遵守相关的工艺标准和规范，保证生产的铸铁符合预期的要求。
铸铁的炼制过程是一个复杂而精细的工艺，需要综合运用物理、化学和工程等知识。
只有在专业技术人员的指导和控制下，才能生产出高质量的铸铁产品。
铸铁的熔炼
4.1.2冲天炉的热交换过程原理
（1）预热区的热交换
预热区是指从加料口到金属炉料加热到平均熔点为止的区间。
该区热交换特点：
1）炉气给热以对流传热为主 在预热区中金属成块状， 这一区域平均温度不高，平均温差小，炉气的黑度和辐射空 间小，而且炉气在料层内的实际流速则较大，因此炉料表面 与炉气之间 的热交换主要以对流方式进行。
?
4.1冲天炉的熔炼
? 冲天炉熔炼是铸铁熔炼的主要方式之一。
? 熔炼的目的是要获得一定温度和所需成分的金属液 。
? 冲天炉熔炼的基本要求：优质、高产、低耗、长寿 与操作便利等五方面。具体要求如下：
（一）铁液质量
（1）出炉温度 。 铁液出炉温度 不仅要满足浇注铸件的需求，保证得到无冷隔缺陷 、轮廓清晰的铸件，还应满足高牌号铸铁炉前处理及强度性能需要。
? 1.冲天炉内铁的氧化及炉气的化学性质
? 冲天炉内铁的氧化主要发生在铁料熔化和过热阶段 。在风口附近，铁液可能和炉气中自由氧作用而氧 化：
2Fe+O2=2FeO
在炉内，炉气的 CO2对铁和FeO的氧化反应：
Fe+CO2=FeO+CO
3FeO+CO2=Fe3O4+CO
? 左图虚线为炉 气成分随炉内 温度变化曲线 。A相当于加料 口，AB相当于 预热区，BC段 相当于熔化区 ，CD段相当于 还原带，DE段 相当于氧化带
4）炉渣性质 。 目前使用的冲天炉大多是酸性的，酸性炉渣中 SiO2的活度较大，而Mn活度较小。所以Si的烧损较少，Mn较 多。
? (3)硅锰的烧损率
? 硅锰的烧损是不可避免的。在正常熔炼条件下，酸性冲天炉硅 的烧损率为10%~15%，锰的烧损率15%~20%。而碱性冲天炉 硅的烧损率为20%~25%，锰的烧损率为10%~15%。
消失模铸造的熔炼方法及其特点
一、消失模铸造的夹渣缺陷夹渣缺陷是指干砂粒、涂料及其他夹杂物在浇注过程中随着铁水进入铸件而形成的缺陷。
在机加工后的铸件表面上，可看到白色或黑灰色的夹杂物斑点，单个或成片分布,白色为石英砂颗粒，黑灰色为渣、涂料、泡沫模型热解后残留物和其他夹杂。
这种缺陷俗称为“进砂”或“夹渣”，在消失模铸造生产中该缺陷是一种很常见的缺陷。
几乎采用消失模铸造的工厂是普遍存在的，且很难彻底根除。
只有在每一道工序上采取多种措施且精心操作才能把“夹渣”降到很低，取得比较满意的效果。
在消失模铸件冷却打箱后未清理前，根据铸件及浇注系统表面状况，即可以判定有没有进砂和夹渣缺陷。
如果浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和浇口表面或连接处以及铸件表面粘砂严重或有裂纹状粘砂存在，则基本可以肯定铸件有夹渣和进砂缺陷。
砸断浇道棒或浇道拉筋，可看到断口上有白色斑点，严重时断口形成一圈白色斑点。
这样的铸件，特别是板状、圆饼状铸件机加工后加工面上就会有白色、黑灰色斑点缺陷。
如果工序操作规程控制不严格，生产的铸件严重的影响了铸件质量和定单完成的进度。
二、造成夹渣和进砂缺陷的原因经过我们在生产实践中长期观察证明，从浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道至铸件，所有部位都有可能造成进砂，特别是浇注系统与铸件的结合部位。
在整个生产过程中，浇注系统白模表面的涂料脱落开裂、白模结合部位的涂料脱落开裂、泡沫塑料白模表面的涂料脱落开裂、直浇道封闭不严密等因素是造成夹渣、进砂缺陷的最主要原因。
其次，工艺参数的选择，如浇注系统净压头大小、浇注温度高低、负压度大小、干砂粒度等因素，以及模型运输过程及装箱操作情况等都对铸件夹渣和进砂缺陷有很大影响。
只有在这些环节采取系统的措施、精心操作，才能把铸件的夹渣缺陷减少和基本消除，获得优质铸件。
克服夹渣缺陷是一个系统工程。
三、减少和克服夹渣缺陷的方法和措施进砂问题、夹渣缺陷是消失模铸造生产的一大难题。
目前消失模铸造生产很成功的主要是三类产品，即抗磨件、管件和箱体类铸件，它们都是很少加工或不加工的铸件。
第五章 铸铁的熔炼
本章主要内容
第一节 冲天炉的基本原理 第二节 冲天炉强化熔炼的主要措施 第三节 冲天炉熔炼过程中化学成分的变化规律 第四节 铁液的脱硫处理 第五节 冲天炉熔炼过程的参数选择及测量 第六节 感应电炉熔炼
第一节 冲天炉的基本原理
一、冲天炉熔炼的基本要求
要求：优质 高产 低耗 长寿 简便
3、焦炭中的还原带 CO2 +C=CO -175kJ 978K以上进行 图5-4 ΔG＜0 不需动力 4、炉气燃烧比 燃烧比：Ηv=CO2/(CO2+CO)×100% 愈高愈好，但从热力学的角度看，不 可避免的存在着CO，而且为了保证 铁液质量，要求炉内成弱氧化性较 好，因此，燃烧比一般控制在 40%~60%
二、冲天炉的基本结构
1、炉底、炉基 2、炉体、前炉 3、烟囱、除尘装置 4、送风系统 5、热风装置 6、风机
图5-1 冲天炉主要结构简图
(一)炉底与炉基 对整座炉子和炉料柱起支撑作用 (二)炉体 炉身：加料口下缘至第一排风口之间的炉体 其内部空腔称为炉膛，其直径决定熔化率 有效高度：冲大炉主要工作区段 炉缸：第一排风口中心线至炉底之间的炉体 炉缸的主要作用： 1、保护炉底， 2、汇聚铁液和炉渣使之进入前炉。 3、无前炉的炉缸，则主要起储存铁液的作用
第五节冲天炉熔炼过程的参数选择及测量
2、冲天炉的分量计算 1）按最惠送风强度计算： q=Q/F 2）按焦炭消耗量和燃烧比计算： Q=4450/60（1+ηv）βacQ溶 β焦炭消耗率，a焦炭中含固定碳量。 3、冲天炉层焦量、层铁量的选定 1）层焦量 按炉膛内堆积厚度计算，（140~200mm） Pk=Fhρ 2）按层铁焦比计算 Pk=W层铁/K W层铁=1/10熔化率
铸铁 熔点
铸铁熔点1. 简介铸铁是一种常见的铁合金，其具有良好的流动性、可塑性和耐磨性，因此广泛应用于工业领域。
了解铸铁的熔点对于铸造工艺的控制和优化至关重要。
2. 铸铁的组成铸铁主要由铁、碳和其他合金元素组成。
根据碳含量的不同，铸铁可分为灰铸铁、球墨铸铁和白口铸铁三种类型。
其中，灰铸铁的碳含量较高，球墨铸铁的碳含量适中，白口铸铁的碳含量较低。
3. 铸铁的熔点铸铁的熔点取决于其碳含量和合金元素的种类与含量。
一般来说，铸铁的熔点较低，使得其易于熔化和铸造。
3.1 灰铸铁的熔点灰铸铁的熔点通常在1150℃左右。
由于其高碳含量，灰铸铁在高温下具有良好的流动性，适合用于制造大型铸件。
3.2 球墨铸铁的熔点球墨铸铁的熔点介于1150℃至1200℃之间。
球墨铸铁中的球墨石可以有效地抵抗应力集中和裂纹扩展，提高了材料的强度和韧性。
3.3 白口铸铁的熔点白口铸铁的熔点较高，通常在1350℃至1400℃之间。
由于其低碳含量，白口铸铁的硬度和脆性较高，不适合用于制造大型铸件。
4. 影响铸铁熔点的因素铸铁的熔点受多种因素的影响，主要包括碳含量、合金元素、冷却速率等。
4.1 碳含量碳含量越高，铸铁的熔点越低。
这是因为碳的存在可以降低铁的熔化温度。
4.2 合金元素合金元素的种类和含量也会对铸铁的熔点产生影响。
例如，镍等合金元素可以降低铸铁的熔点。
4.3 冷却速率冷却速率越快，铸铁的熔点越高。
这是因为快速冷却可以减少晶体生长时间，增加晶界能量，从而提高熔点。
5. 铸铁熔炼的工艺铸铁的熔炼过程一般包括炉料的准备、炉型的选择、燃烧控制等步骤。
5.1 炉料的准备炉料的准备是铸铁熔炼的第一步。
炉料主要由铁、碳和其他合金元素组成。
在炉料的选择和配比上需要根据具体的铸铁类型和要求进行调整。
5.2 炉型的选择炉型的选择对于铸铁熔炼的效果和成本都有重要影响。
常见的铸铁炉型包括高炉、电炉和燃煤炉等。
不同的炉型在能源消耗、熔炼效率和环保性能等方面存在差异。
球墨铸铁熔炼与铸造工艺
球墨铸铁是一种高强度、高韧性的铸铁材料，其熔炼与铸造工艺主要包括以下几个步骤。
原料准备：主要原料是铸铁和球化剂。
铸铁通常是废铁、废钢等回收材料，而球化剂则是一种能够使铸铁中的碳以球形形式存在的添加剂。
熔炼铸造：将原料放入高温熔炉中进行熔炼，熔炼温度通常在1400℃以上。
在熔炼过程中，加入球化剂，使铸铁中的碳以球形形式存在。
浇注铸造：将熔融的球墨铸铁液体倒入铸型中，待其冷却凝固后，取出铸件。
热处理：对铸件进行热处理，以提高其强度和韧性。
通常采用淬火和回火的方法进行热处理。
加工和表面处理：对铸件进行加工和表面处理，以达到所需的形状和表面质量。
在整个铸造过程中，还需要特别注意以下几点：
球墨铸铁铸造工艺比普通灰铁铸件造型更为严格，其缩量要大于普通灰铁铸件，因此在造型时要加大冒口尺寸，确保冒口内铁液能够完全补充需要的缩量。
造型用型砂不能使用水泥砂造型，而要选用树脂砂或水玻璃砂进行造型，且耐火涂料要选择高温耐火材料。
在熔炼过程中，要严格控制球墨铸铁的含量要求，如要求球墨铸件材质为QT450材质，就需要控制五大元素含量在特定范围内。
浇铸时要采用高温出炉低温浇铸的原则，开始浇铸后要保证每个冒口铁液都能浇满，并持续为冒口补充铁液直至冒口内铁液不再下沉减少为止。
铸铁的熔炼方法及其特点
铸铁的熔炼方法及其特点熔炼铸铁的方法依照所用的熔炉设备而分为冲天炉熔炼，感应电炉熔炼，电孤炉熔炼，反射炉熔炼，以及由某些方法的联合，如冲天炉一电孤炉、冲天炉一感应电炉双联法等。
1．冲天炉熔炼法（1）冲天炉构造冲天炉的基本构造示如图4。
炉身、风箱及烟道等用钢板焊成。
炉身内部通常砌以耐火砖层，以便抵御焦碳燃烧产生的高温作用。
为了储存铁液，多数冲天炉都配有前炉。
（2）冲天炉熔炼原理在熔炼过程中，炉身的下部装满焦碳，称为底焦。
在底焦的上面交替装有一批批的铁料（生铁、废钢、回炉料、铁合金等）、焦碳及熔剂（石灰石、萤石等）。
通过鼓风，使底焦强烈燃烧，产生的高温炉气沿炉身高度方向上升，使其上面一层铁料熔化。
（3）冲天炉熔炼的优缺点及其应用冲天炉是最普遍应用的铸铁熔炼设备。
它用焦炭作燃料，焦炭燃烧产生的热量直接用来熔化炉料和提高铁液温度，在能量消耗方面比电孤炉和其它熔炉节省。
而且设备比较简单，大小工厂皆可采用。
但冲天炉也存在一定的缺点，主要是由于铁液直接与焦炭接触，故在熔炼过程中会发生铁液增碳和增硫的过程。
采用了冲天炉一电孤炉双联熔炼法或冲天炉一感应电炉双联熔炼法，以充分利用冲天炉熔化效率较高、电孤炉和感应电炉对铁液过热能力强及化学成分控制容易的优点。
2．感应电炉熔炼（1）感应电炉构造及工作原理感应电炉是利用电流感应产生热量来加热和熔化铁料的熔炉。
炉子的构造分为有芯式和无芯式两种，在无芯式感应电炉中，坩埚内的铁料在交变磁场的作用下产生感应电流，并因此产生热量，而将其自身熔化和使铁液过程热。
在有芯式感应电炉中，需要加入用其它熔炉（如冲天炉）熔化的铁液，在环形铁芯内产生的交变磁场使沟槽内的铁液过程，并利用沟槽中铁液与其上面熔池中的铁液循环作用而加热全部铁液。
无芯式感应电炉具有熔化固体炉料的能力，而有芯感应电炉只能过热已熔化的铁液，但在过热铁液的电能消耗方面，则以有芯感应电炉更为节省。
1—感应线圈 2—轭铁 3—耐火材料 4—铁液 5—熔渣（2）感应电炉熔炼的优缺点及其应用与冲天炉熔炼相比，感应电炉熔炼的优点是熔炼过程中不会有增碳和增硫现象，而且熔炼过程可以造渣覆盖铁液，在一定程度上能防止铁液中硅、锰及合金元素的氧化，并减少铁液从炉气中吸收气体，从而使铁液比较纯净。
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铸铁的熔炼方法及其特点
熔炼铸铁的方法依照所用的熔炉设备而分为冲天炉熔炼，感应电炉熔炼，电孤炉熔炼，反射炉熔炼，以及由某些方法的联合，如冲天炉一电孤炉、冲天炉一感应电炉双联法等。
1．冲天炉熔炼法
（1）冲天炉构造冲天炉的基本构造示如图4。
炉身、风箱及烟道等用钢板焊成。
炉身内部通常砌以耐火砖层，以便抵御焦碳燃烧产生的高温作用。
为了储存铁液，多数冲天炉都配有前炉。
（2）冲天炉熔炼原理在熔炼过程中，炉身的下部装满焦碳，称为底焦。
在底焦的上面交替装有一批批的铁料（生铁、废钢、回炉料、铁合金等）、焦碳及熔剂（石灰石、萤石等）。
通过鼓风，使底焦强烈燃烧，产生的高温炉气沿炉身高度方向上升，使其上面一层铁料熔化。
（3）冲天炉熔炼的优缺点及其应用冲天炉是最普遍应用的铸铁熔炼设备。
它用焦炭作燃料，焦炭燃烧产生的热量直接用来熔化炉料和提高铁液温度，在能量消耗方面比电孤炉和其它熔炉节省。
而且设备比较简单，大小工厂皆可采用。
但冲天炉也存在一定的缺点，主要是由于铁液直接与焦炭接触，故在熔炼过程中会发生铁液增碳和增硫的过程。
采用了冲天炉一电孤炉双联熔炼法或冲天炉一感应电炉双联熔炼法，以充分利用冲天炉熔化效率较高、电孤炉和感应电炉对铁液过热能力强及化学成分控制容易的优点。
2．感应电炉熔炼
（1）感应电炉构造及工作原理感应电炉是利用电流感应产生热量来加热和熔化铁料的熔炉。
炉子的构造分为有芯式和无芯式两种，在无芯式感应电炉中，坩埚内的铁料在交变磁场的作用下产生感应电流，并因此产生热量，而将其自身熔化和使铁液过程热。
在有芯式感应电炉中，需要加入用其它熔炉（如冲天炉）熔化的铁液，在环形铁芯内产生的交变磁场使沟槽内的铁液过程，并利用沟槽中铁液与其上面熔池中的铁液循环作用而加热全部铁液。
无芯式感应电炉具有熔化固体炉料的能力，而有芯感应电炉只能过热已熔化的铁液，但在过热铁液的电能消耗方面，则以有芯感应电炉更为节省。
1—感应线圈 2—轭铁 3—耐火材料 4—铁液 5—熔渣
（2）感应电炉熔炼的优缺点及其应用与冲天炉熔炼相比，感应电炉熔炼的优点是熔炼过程中不会有增碳和增硫现象，而且熔炼过程可以造渣覆盖铁液，在一定程度上能防止铁液中硅、锰及合金元素的氧化，并减少铁液从炉气中吸收气体，从而使铁液比较纯净。
这种熔炼方法的缺点是电能耗费大。
感应电炉适用于熔炼高质量灰铸铁、合金铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁等。
无芯感应电炉能够直接熔化固体炉料，而且开炉及停炉比较方便，适合于间断性生产条件。
有芯感应电炉开炉及停炉不便，适合于连续性生产。
这种炉子熔化固体炉料的热效率低，而对过热铁液的热效率高，故适于与冲天炉配合使用。
目前这两种形式的感应电炉在铸铁生产上都得到应用。
3．电弧炉熔炼
（1）电弧炉构造及工作原理电弧炉熔炼是利用石墨电极与铁料（铁液）之间产生电弧所发生的热量来熔化铁料和使铁液进行过热的。
生产上普遍使用的是三相电弧炉，其炉体部分的构造示于图6。
在电弧炉熔炼过程中，当铁料熔清后，进一步地提高温度及调整化学成分的冶炼操作是在熔渣覆盖铁液的条件下进行。
电弧炉依照炉渣和炉衬耐火材料的性质而分为酸性和碱性两种。
碱性电弧炉具有脱硫和脱磷的能力。
（2）弧炉熔炼的优缺点及其应用电弧炉熔炼的优点是熔化固体炉料的能力强，而且铁液是在熔渣覆盖条件下进行过热和调整化学成分的，故在一定程度上能避免铁液吸气和元素的氧化。
这为熔炼低碳铸铁和合金铸铁创造了良好的条件。
电弧炉的缺点是耗电能多，从熔化的角度看不如冲天炉经济，故铸铁生产上常采用冲天一电弧炉双联法熔炼。
由于碱性电弧炉衬耐急冷急热性差，在间歇式熔炼条件下，炉衬寿命短，导致熔炼成本高，故多采用酸性电弧炉与冲天炉相配合。