铸铁熔炼基本知识89页PPT
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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
铸铁熔炼基本知识
铸铁熔炼基本知识（内容）、熔解的目的获得一定成分和一定温度的铁水、球铁和灰铁的主要性能特点及原因1.灰铁的性能特点及原因a）强度的性能差•石墨的缩减作用一一灰铸铁组织中存在大量的石墨，石墨强度很低可近似认为无强度，这就使得材料的实际承载面积总比材料的实际面积要小•石墨的缺口（切割）作用——灰铸铁组织中的石墨大多以片状形式存在，在石墨片的确良尖端有应力集中现象易导致基体过载失效b）硬度不稳定因受石墨的影响大硬度稳定性差c）缺口敏感性低灰铸铁组织中存在大量的石墨，石墨的缩减作用与石墨的缺口作用使得灰铸铁缺口敏感性低，石墨片越粗大缺口敏感性越低d）良好的减震性一一大量的石墨阻止了振动的传播，将能量转化为热能而散发e）良好的减摩性•石墨本身具有润滑作用•石墨脱落处可存储润滑油以保证油膜完整从而提高润滑效2．球铁的性能特点1)强度和硬度高2)具有一定的韧性3)优良的屈/强比4)较低的缺口敏感性原因：石墨呈球状对基体割裂作用弱，基体连续3．球铁灰铁性能差异的根本原因球铁灰铁性能差异的根本原因在于石墨形状的不同。
三、影响铸件性能的主要因素1．常见合金元素对铸件性能的影响1)C、S i(CE)的影响•碳当w(CE)%=w(C)%+w(Si+P)%/3•对球铁的影响•CE值过高会产生石墨漂浮现象，使夹杂物增多铸铁性能下降;CE值过低易产生缩松裂纹等缺陷，CE值在4.6—4.7%左右时易形成组织致密的铸件(实际生产球铁时,如对性能成分无特殊要求,则原汤调质目标为C——3.85%Si——1085%,球化处理后的成分约为C——3.65%Si——2.80%,w(C)%=w(C)%+w(Si+P)%/3=3.65%+2.08%+0.06%/3=4.60%.成分的选取恰恰有利于得到致密铸件) •Si可减小铁水的白口倾向,可细化石墨,提高石墨的圆整度:但Si过高会降低铸件的韧性,提高脆性转变温度,因而在寒冷地区使用的铸件或有高韧性要求的铸件一般Si%〈2.80%。
材料知识铸铁ppt课件
球墨铸铁的化学成分通常不作为铸件验收的依 据，但有特殊要求时，应以图纸或客户要求为 准。化学成分的选取必须保证铸件材料满足本 标准所规定的力学性能和金相组织要求。
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28
2.3.2力学性能及金相组织
单铸试棒的力学性能 铸件的力学性能
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单铸试棒的力学性能及金相组织
铸铁部分
铸铁是碳含量大于2.11％的铁碳合金。除碳以外，铸铁 还含有较多的Si、Mn和其他一些杂质元素。同钢相比， 铸铁熔炼简便、成本低廉，虽然强度、塑性和韧性较 低，但是具有优良的铸造性能，很高的减磨和耐磨性， 良好的消震性能和切削加工性能以及缺口敏感性低等 一系列优点。
按铸铁中是否有石墨存在，把铸铁分成灰铸铁和白口 铸铁。按石墨形态的不同，可以分为（普通）灰铸铁、 球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。此外，按铸铁中是 否含有除常规元素以外的合金元素，还可把铸铁分成 普通铸铁与合金铸铁（亦称为特种性能铸铁）。
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2.1球墨铸铁所涉及的标准
GB/T1348-1988 球墨铸铁件 CAYJS-17-90 铁素体球墨铸铁铸件技术条件 Q/CAYJS-17-2008球墨铸铁件(2009.1.1)
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24
2.2球墨铸铁的牌号
铸件材料牌号通常是通过随件浇注的单铸试块，经加工 成试样后测定的力学性能而确定的。本标准针对汽车零 件的性能要求，按单铸试块的力学性能分为9个牌号 。
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2.3.2本体力学性能及金相组织
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2.3.2力学性能及金相组织
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2.3.2力学性能及金相组织
石墨主要以球状为主，通常石墨球化等级要符合 GB/T 9441中的1-4级,石墨大小5-8级。如有疲劳强 度等特殊要求的，球化率由供需双方商定。
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2.3.2力学性能及金相组织
单铸试棒的力学性能 铸件的力学性能
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单铸试棒的力学性能及金相组织
铸铁部分
铸铁是碳含量大于2.11％的铁碳合金。除碳以外，铸铁 还含有较多的Si、Mn和其他一些杂质元素。同钢相比， 铸铁熔炼简便、成本低廉，虽然强度、塑性和韧性较 低，但是具有优良的铸造性能，很高的减磨和耐磨性， 良好的消震性能和切削加工性能以及缺口敏感性低等 一系列优点。
按铸铁中是否有石墨存在，把铸铁分成灰铸铁和白口 铸铁。按石墨形态的不同，可以分为（普通）灰铸铁、 球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。此外，按铸铁中是 否含有除常规元素以外的合金元素，还可把铸铁分成 普通铸铁与合金铸铁（亦称为特种性能铸铁）。
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2.1球墨铸铁所涉及的标准
GB/T1348-1988 球墨铸铁件 CAYJS-17-90 铁素体球墨铸铁铸件技术条件 Q/CAYJS-17-2008球墨铸铁件(2009.1.1)
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2.2球墨铸铁的牌号
铸件材料牌号通常是通过随件浇注的单铸试块，经加工 成试样后测定的力学性能而确定的。本标准针对汽车零 件的性能要求，按单铸试块的力学性能分为9个牌号 。
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2.3.2本体力学性能及金相组织
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2.3.2力学性能及金相组织
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2.3.2力学性能及金相组织
石墨主要以球状为主，通常石墨球化等级要符合 GB/T 9441中的1-4级,石墨大小5-8级。如有疲劳强 度等特殊要求的，球化率由供需双方商定。
有色金属熔炼和铸造PPT讲稿
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图中处在越下部的金属与氧的结合能力越强，由此产生 金属冶炼中的金属热还原法。
Me MO MeO M
Me 为还原剂， M为O 金属氧化物，作氧化剂。
例如： 4 Al 3TiO2 3Ti 2Al2O3
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氧化动力学机制
2.氧通过固体氧化膜向氧化膜-金属界面扩散（即内扩散）
vD
DA
(CO
2
CO' 2 )
D—氧在氧化膜中的扩散系数，δ—氧化膜的厚度
C´O2—反应界面上的浓度
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氧化动力学机制
内扩散
vD
DA
(CO
2
CO' 2 )
金属氧化机理示意图
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氧化热力学条件及判据
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• 由式(1．11)可以看出，气相氧的分压P02高，
组元含量[i%]多及活度系数大，则氧化反应 趋势大。因此，在实际熔炼条件下，元素的氧 化反应不仅与ΔG有关，而且反应物的活度 和分压也起很大作用。改变反应物或生成物 的活度与炉气中反应物的分压，可影响氧化 反应进行的顺序、趋势和限度，甚至改变反 应进行的方向。
(1)
分解压与温度的关系可以由ΔG-T关系导出。由ΔG=A+BT
及公式（1-2）可得：
RT ln pO2 =A BT
A<0
A BT A
图中处在越下部的金属与氧的结合能力越强，由此产生 金属冶炼中的金属热还原法。
Me MO MeO M
Me 为还原剂， M为O 金属氧化物，作氧化剂。
例如： 4 Al 3TiO2 3Ti 2Al2O3
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氧化动力学机制
2.氧通过固体氧化膜向氧化膜-金属界面扩散（即内扩散）
vD
DA
(CO
2
CO' 2 )
D—氧在氧化膜中的扩散系数，δ—氧化膜的厚度
C´O2—反应界面上的浓度
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氧化动力学机制
内扩散
vD
DA
(CO
2
CO' 2 )
金属氧化机理示意图
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氧化热力学条件及判据
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• 由式(1．11)可以看出，气相氧的分压P02高，
组元含量[i%]多及活度系数大，则氧化反应 趋势大。因此，在实际熔炼条件下，元素的氧 化反应不仅与ΔG有关，而且反应物的活度 和分压也起很大作用。改变反应物或生成物 的活度与炉气中反应物的分压，可影响氧化 反应进行的顺序、趋势和限度，甚至改变反 应进行的方向。
(1)
分解压与温度的关系可以由ΔG-T关系导出。由ΔG=A+BT
及公式（1-2）可得：
RT ln pO2 =A BT
A<0
A BT A
有色金属熔炼与铸锭 ppt课件
当a>1时，氧化膜致密、连续，有保护性 当a<1时，氧化膜疏松多孔，无保护性
二、金属氧化的动力学方程
平面金属的氧化速度可用氧化膜厚度随时间的变化来表示：
1.温度、面积一定，内扩散速度： (dx/dt)=D/x * (CO2-C´O2)
2.结晶化学反应速度： (dx/dt)=K CO2
两阶段速度相等可求得：1/D*x*dx+1/K*dx= CO2*dt t为时间
二、熔炼温度 温度升高，氧化速度加快 如，4000C以下，氧化铝膜强度高，线膨胀系数与铝接近，膜保护良好 （抛物线规律），但高于5000C则按直线氧化规律，7500C时易于断裂
三、炉气性质 存在诸如O2、H2O、CO2、CO、H2、CmHm、SO2、N2等气体 体系对金属是 氧化性还是还原性或中性应视具体情况而定 金属的亲和力大于C、H与氧的亲和力则含有CO2、CO或H2O的炉气就会 使其氧化
影响氧化烧损的因素及降低氧化烧损的方法
影响金属氧化烧损的因素：
一、金属及氧化物的性质
纯金属氧化烧损取决于金属与氧的亲和力和金属表面氧 化膜的性质 Mg、Li与氧亲和力大，而且a<1，氧化烧损大 Al、Be 与氧亲和力大，但a>1，氧化烧损小 Au、Ag、Pt与氧亲和力小，a>1，故很难氧化
例外情况：a>1，但线膨胀系数与基体金属不相适应则 易产生分层，断裂而脱落—显然也属于易氧化烧损金属
铸锭的凝固传热： 1）金属性质 2）锭模和涂料性质 3）浇注工艺（浇注温度、浇注速度、冷却强度）
●绝热模（如砂模）中 铸锭凝固时的温度分布：
●铸锭凝固以凝壳热阻为主时（如水冷模）的温度分布
●铸锭凝固以界面热阻为主时（如水冷模）的温度分布
影响凝固传热的因素:
二、金属氧化的动力学方程
平面金属的氧化速度可用氧化膜厚度随时间的变化来表示：
1.温度、面积一定，内扩散速度： (dx/dt)=D/x * (CO2-C´O2)
2.结晶化学反应速度： (dx/dt)=K CO2
两阶段速度相等可求得：1/D*x*dx+1/K*dx= CO2*dt t为时间
二、熔炼温度 温度升高，氧化速度加快 如，4000C以下，氧化铝膜强度高，线膨胀系数与铝接近，膜保护良好 （抛物线规律），但高于5000C则按直线氧化规律，7500C时易于断裂
三、炉气性质 存在诸如O2、H2O、CO2、CO、H2、CmHm、SO2、N2等气体 体系对金属是 氧化性还是还原性或中性应视具体情况而定 金属的亲和力大于C、H与氧的亲和力则含有CO2、CO或H2O的炉气就会 使其氧化
影响氧化烧损的因素及降低氧化烧损的方法
影响金属氧化烧损的因素：
一、金属及氧化物的性质
纯金属氧化烧损取决于金属与氧的亲和力和金属表面氧 化膜的性质 Mg、Li与氧亲和力大，而且a<1，氧化烧损大 Al、Be 与氧亲和力大，但a>1，氧化烧损小 Au、Ag、Pt与氧亲和力小，a>1，故很难氧化
例外情况：a>1，但线膨胀系数与基体金属不相适应则 易产生分层，断裂而脱落—显然也属于易氧化烧损金属
铸锭的凝固传热： 1）金属性质 2）锭模和涂料性质 3）浇注工艺（浇注温度、浇注速度、冷却强度）
●绝热模（如砂模）中 铸锭凝固时的温度分布：
●铸锭凝固以凝壳热阻为主时（如水冷模）的温度分布
●铸锭凝固以界面热阻为主时（如水冷模）的温度分布
影响凝固传热的因素:
铸钢的熔炼技术与规范PPT课件
2. 铸造工艺特点
（1）铸钢件的结构设计要合理 （2）浇注系统的开设 正确引导钢液入型是防止铸件产生裂纹和缩孔的有效办法。开设浇注系 统时要明确铸件的凝固顺序。
3. 铸钢件用造型材料
（1）铸钢件干型用砂 铸钢件造型时，型砂一般分为面砂和背砂。采用砂粒较细的面砂，型砂塑性 好，可得到较光洁的铸件，而背砂使用较粗的砂粒可以提高透气性，还可以降低 成本。 （2）铸钢件湿型用砂 有些小型铸钢件可以采用湿型铸造。 （3）铸钢件用芯砂 要提高铸钢件的表面质量，除了要求芯砂有高的耐火性外，还要增加它的退 让性，不易出砂的型芯可采用油砂。
感谢聆听！
（4）铸钢用涂料 铸钢干型涂料一般采用石英粉；重型铸钢件可采用铬矿粉。
二、铸钢熔炼用原材料
1. 耐火材料
（1）炉衬材料 炼钢炉炉衬的耐火材料有碱性、酸性和中性三种。 （2）黏结剂 炉衬材料的黏结剂有焦油、沥青、卤水、硼酸和水玻璃。
2. 炉料
（1）钢铁材料
（2）铁合金
（3）造渣材料
（4）氧化剂
（5）脱氧剂和增碳材料
（4）氧化期 炼钢过程中进行硅、锰、磷和碳等元素氧化反应的阶段叫氧化期。 （5）还原期 还原期的主要任务是: 造好还原渣，对钢液进行脱氧、脱硫，调整化学成 分，控制好出钢温度。 （7）出钢 出钢时要求钢液流柱要粗，不能散流，将钢液和钢渣全部倾入盛钢桶中， 然后在钢液表面盖上保温材料。
4.评分标准 评分标准见下表。
图8-16 三相电弧炉结构
（1）炉体 炉体是电弧炉的主要部分，它的外壳由钢板焊成，内部用耐火材料砌筑而成。 （2）炉盖 炉盖是用钢板焊成的炉盖圈(空心的，内部通水冷却)，在圈内用耐火砖砌筑。 （3）电极升降机构 电弧炉中的电极上升与下降一般是自动控制的，电极升降的自动控制系统由 电气部分和电极升降机构两部分组成。 电极夹持机构一般用弹簧固紧的夹板或螺栓固紧的夹板夹持电极。
铸造合金及其熔炼(铸钢及其熔练)ppt课件
二、铸钢熔炼
1. 铸钢熔炼设备 铸钢车间所用的炼钢设 备有电弧炉、钢包精炼炉、平炉、感应电炉 及等离子电弧炉等。感应电炉及等离子电弧 炉主要用于熔炼高级合金钢及高温合金，用 来浇注要求较高而且比较复杂的铸件。电弧 炉在铸钢车间使用最广，它熔炼速度快，钢 液温度高，而且容易控制，有良好的脱磷、 脱硫条件，可以熔炼出质量较高的碳钢和合 金钢，适宜于浇注各种类型的铸件。
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
2）装料 补炉完毕，即可装料。一 般小容量电弧炉由人工进行装料，3t以 上的电弧炉用料罐从炉顶装料。在往料 罐中装料时，需要合理地布置炉料。原 则是尽量多装料并使炉料熔化快，炉料 要装得紧密，以利于导电和电热。
3）熔化期 熔化期的任务是将固体 炉料熔化成钢液，并进行脱磷。
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
图3-16 三相电弧炉结构
1—炉体 2—出钢槽 3—炉盖 4—电极夹持机构
5—电极 6—电极升降机构 7—变压器 8—倾炉机构
铸造工(高级)
第三章 铸造合金及其熔炼
2. 铸钢的熔炼操作 电弧炉按照所采用炉渣和
炉衬耐火材料的性质分为碱性电弧炉和酸性电弧炉。 碱性电弧炉具有较强的脱磷和脱硫能力，对炉料的 适应能力强。铸钢多用碱性电弧炉炼钢。
Sn
2 .0 ～ 4 .0
2 .0 ～ 4 .0
4 .0 ～ 6 .0
9 .0 ～ 1 1 .5
9 .0 ～ 1 1 .0
9 .0 ～ 1 1 .0
化 学 成 分 （ 质 量 分 数 %）
Zn
Pb
P
Ni
6.0～ 4.0～ 9.0 7.0
—
0 .5 ～ 1 .5
9.0～ 3.0～ 13.0 6.0
有色金属熔炼与铸锭资料课件
2023 WORK SUMMARY
有色金属熔炼与铸锭 资料课件
REPORTING
CATALOGUE
• 有色金属熔炼基础
PART 01
有色金属熔炼基础
熔炼的基本概念
熔炼定义
熔炼是有色金属生产中重要的一步，它涉及到将原料加热至熔融状态，通过化学反应和 物理作用，将杂质去除并使金属或合金成分均匀混合的过程。
铸锭的结晶过程
01
02
03
结晶过程
金属熔体在冷却过程中， 原子或分子的排列从无序 状态逐渐变为有序状态， 形成晶体的过程。
结晶温度
金属熔体结晶速率
结晶过程中晶体生长的快 慢，受到冷却速率、过冷 度等因素的影响。
铸锭的宏观组织形成与控制
宏观组织
铸锭中晶体的分布、大小、 形状等宏观特征。
反应的可能性与方向，而动力学则研究反应速率与过程控制因素。
熔炼过程中的热力学与动力学
热力学在熔炼中的应用
热力学的主要任务是研究熔炼过程中能量的转化与物质平衡的问题。通过热力学分析，可 以确定熔炼过程的自发性和方向，以及反应的标准摩尔焓变、熵变等参数。
动力学对熔炼过程的影响
动力学研究反应速率和反应机制的问题。在熔炼过程中，动力学因素决定了反应的快慢和 进行的程度。通过控制熔炼温度、搅拌速率等参数，可以调节反应速率，优化熔炼过程。
微观偏析
金属熔体在结晶过程中，由于溶质再分配导致晶 体内部化学成分的不均匀性。
PART 04
有色金属熔炼与铸锭中的 问题及解决策略
杂质与夹杂物的控制
控制方法
选用纯净的原材料，加强原材料 的保管和运输，采用合理的熔炼 和浇注工艺，以及进行有效的精 炼处理。
实例
采用电渣重熔、真空熔炼等方法 去除杂质与夹杂物，提高金属纯 净度。
有色金属熔炼与铸锭 资料课件
REPORTING
CATALOGUE
• 有色金属熔炼基础
PART 01
有色金属熔炼基础
熔炼的基本概念
熔炼定义
熔炼是有色金属生产中重要的一步，它涉及到将原料加热至熔融状态，通过化学反应和 物理作用，将杂质去除并使金属或合金成分均匀混合的过程。
铸锭的结晶过程
01
02
03
结晶过程
金属熔体在冷却过程中， 原子或分子的排列从无序 状态逐渐变为有序状态， 形成晶体的过程。
结晶温度
金属熔体结晶速率
结晶过程中晶体生长的快 慢，受到冷却速率、过冷 度等因素的影响。
铸锭的宏观组织形成与控制
宏观组织
铸锭中晶体的分布、大小、 形状等宏观特征。
反应的可能性与方向，而动力学则研究反应速率与过程控制因素。
熔炼过程中的热力学与动力学
热力学在熔炼中的应用
热力学的主要任务是研究熔炼过程中能量的转化与物质平衡的问题。通过热力学分析，可 以确定熔炼过程的自发性和方向，以及反应的标准摩尔焓变、熵变等参数。
动力学对熔炼过程的影响
动力学研究反应速率和反应机制的问题。在熔炼过程中，动力学因素决定了反应的快慢和 进行的程度。通过控制熔炼温度、搅拌速率等参数，可以调节反应速率，优化熔炼过程。
微观偏析
金属熔体在结晶过程中，由于溶质再分配导致晶 体内部化学成分的不均匀性。
PART 04
有色金属熔炼与铸锭中的 问题及解决策略
杂质与夹杂物的控制
控制方法
选用纯净的原材料，加强原材料 的保管和运输，采用合理的熔炼 和浇注工艺，以及进行有效的精 炼处理。
实例
采用电渣重熔、真空熔炼等方法 去除杂质与夹杂物，提高金属纯 净度。
铸铁熔炼及浇注培训知识PPT资料(正式版)
球化处理6、时，冷首先炉将球启化剂动装入，堤坝控一侧制（处初理时始靠近功电炉率的一，侧、保而且证是主小要的功浇注率侧）（，上2面0覆0盖～硅铁3合0金0，K稍加W紧）实，然后再
覆盖无锈铁屑或珍珠岩等覆盖剂。
预热时间达到1个小时以上，然后控制升温速度，把总体 由于突然停电，铁水已经熔化，设法在铁水凝固之前在铁水中插入管子，便于再次熔化时排除气体，防止气体膨胀而引起爆炸事故； 时间控制在个小时左右； 10、球化处理完毕的铁水，必须在8分钟内浇注完毕，因为随着时间的推移，镁与空气反应后会消耗，到一定程度会引发球化衰退；
加料应小心细致，以免出现料的“跨桥”“结盖”。“桥、盖”下边 金属的超高温会造成炉衬腐蚀加快。
炉料应干燥、不含易燃物、密闭容器，不过度生锈。炉料中液体或易 燃物的剧烈沸腾会导致金属液溢出甚至爆炸。
炉前坑不得有积水，以免铁水溅入、倾入后发生爆炸。
3、熔炼过程安全注意事项
加料安全注意事项
不管炉料如何，都要在前次的炉料没有熔化完前慢速投入下次熔料。 如果错误地使用铁锈和粘砂多的炉料，炉料块度和形状不良，造成炉 料装填不紧密和搭绷严重，或一次加的冷料过多，则容易发生“搭桥 ”。必须经常检查液面，一出现搭桥现象，马上处理，捅掉“搭桥” 避免“搭桥”形成。否则下部的铁液就会过热，引起下部炉衬的侵蚀 ，甚至渗漏铁液或爆炸。
8、浇注剩余铁液使用冷铁模，严禁任意乱倒。 必须经常检查液面，一出现搭桥现象，马上处理，捅掉“搭桥”避免“搭桥”形成。 把这炉铁水化好、倒完后再进行炉子修理。 炉衬应一次打完，坚决杜绝第二天重新开始，避免灰尘进入隔离炉衬材配电总柜中双电源开关应保持在自切换档位，当主电源停电时，安保电源会自动切入，然后马上再次启动炉体水泵；
必须经常检查液面，一出现搭桥现象，马上处理，捅掉“搭桥”避免“搭桥”形成。
覆盖无锈铁屑或珍珠岩等覆盖剂。
预热时间达到1个小时以上，然后控制升温速度，把总体 由于突然停电，铁水已经熔化，设法在铁水凝固之前在铁水中插入管子，便于再次熔化时排除气体，防止气体膨胀而引起爆炸事故； 时间控制在个小时左右； 10、球化处理完毕的铁水，必须在8分钟内浇注完毕，因为随着时间的推移，镁与空气反应后会消耗，到一定程度会引发球化衰退；
加料应小心细致，以免出现料的“跨桥”“结盖”。“桥、盖”下边 金属的超高温会造成炉衬腐蚀加快。
炉料应干燥、不含易燃物、密闭容器，不过度生锈。炉料中液体或易 燃物的剧烈沸腾会导致金属液溢出甚至爆炸。
炉前坑不得有积水，以免铁水溅入、倾入后发生爆炸。
3、熔炼过程安全注意事项
加料安全注意事项
不管炉料如何，都要在前次的炉料没有熔化完前慢速投入下次熔料。 如果错误地使用铁锈和粘砂多的炉料，炉料块度和形状不良，造成炉 料装填不紧密和搭绷严重，或一次加的冷料过多，则容易发生“搭桥 ”。必须经常检查液面，一出现搭桥现象，马上处理，捅掉“搭桥” 避免“搭桥”形成。否则下部的铁液就会过热，引起下部炉衬的侵蚀 ，甚至渗漏铁液或爆炸。
8、浇注剩余铁液使用冷铁模，严禁任意乱倒。 必须经常检查液面，一出现搭桥现象，马上处理，捅掉“搭桥”避免“搭桥”形成。 把这炉铁水化好、倒完后再进行炉子修理。 炉衬应一次打完，坚决杜绝第二天重新开始，避免灰尘进入隔离炉衬材配电总柜中双电源开关应保持在自切换档位，当主电源停电时，安保电源会自动切入，然后马上再次启动炉体水泵；
必须经常检查液面，一出现搭桥现象，马上处理，捅掉“搭桥”避免“搭桥”形成。
《铸铁基本知识讲座》PPT课件
进了石墨化； ✓ 在铸铁中，1%Si对石墨化的作用相当于1/3%C，所以有：
碳当量CE=C%+1/3Si%
编辑版pS 是阻碍石墨化的元素。硫强烈促进白口化， 并使铸铁的铸造性能和机械性能恶化。少量硫即 可生成FeS(或MnS)。FeS与铁形成低熔点(约 980℃)共晶体，沿晶界分布。因此限定硫的含量 在0.15%以下。
编辑版ppt
15
外因---冷却速度
• 在生产过程中，铸铁的冷却速度越缓慢，或在高 温下长时间保温，均有利于石墨化。
• 在其它条件一定的情况下，冷却速度与铸件的壁 厚有关，壁厚越大，冷却速度越小，越有利于石 墨化，反之亦然；
• 在生产，铸件的表面和薄壁处常形成白口组织， 使切削加工困难，就是由于这个原因造成的。
编辑版ppt
11
影响石墨化的因素
影响铸铁石墨化的 因素可分为内因和 外因两个方面，内 因是化学成分，外 因是冷却速度。
编辑版ppt
12
内因---化学成分
分为促进石墨化和阻碍石墨化二类。 1、 C、Si为强烈促进石墨化的元素。 ✓ 石墨本身就是碳，所以碳含量越高，石墨化越容易，石墨
越多； ✓ 硅能减弱碳和铁的亲合力，不利于渗碳体的析出，从而促
编辑版ppt
16
影响石墨化的因素
量 碳 7.0 硅 当 6.0
F+G
5.0
4.0 Fe3C Fe3C+P 10
P+G
P+F+G
20
30
40
50
铸件壁厚/mm
60 70
铸件壁厚(冷却速度）和化学成分对铸铁组织的影响
编辑版ppt
17
第2节 灰铸铁
• 1 灰铸铁的化学成分、组织和性能 • 2 灰铸铁的孕育处理 • 3 灰铸铁的牌号和应用 • 4 灰铸铁的热处理
碳当量CE=C%+1/3Si%
编辑版pS 是阻碍石墨化的元素。硫强烈促进白口化， 并使铸铁的铸造性能和机械性能恶化。少量硫即 可生成FeS(或MnS)。FeS与铁形成低熔点(约 980℃)共晶体，沿晶界分布。因此限定硫的含量 在0.15%以下。
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外因---冷却速度
• 在生产过程中，铸铁的冷却速度越缓慢，或在高 温下长时间保温，均有利于石墨化。
• 在其它条件一定的情况下，冷却速度与铸件的壁 厚有关，壁厚越大，冷却速度越小，越有利于石 墨化，反之亦然；
• 在生产，铸件的表面和薄壁处常形成白口组织， 使切削加工困难，就是由于这个原因造成的。
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影响石墨化的因素
影响铸铁石墨化的 因素可分为内因和 外因两个方面，内 因是化学成分，外 因是冷却速度。
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内因---化学成分
分为促进石墨化和阻碍石墨化二类。 1、 C、Si为强烈促进石墨化的元素。 ✓ 石墨本身就是碳，所以碳含量越高，石墨化越容易，石墨
越多； ✓ 硅能减弱碳和铁的亲合力，不利于渗碳体的析出，从而促
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影响石墨化的因素
量 碳 7.0 硅 当 6.0
F+G
5.0
4.0 Fe3C Fe3C+P 10
P+G
P+F+G
20
30
40
50
铸件壁厚/mm
60 70
铸件壁厚(冷却速度）和化学成分对铸铁组织的影响
编辑版ppt
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第2节 灰铸铁
• 1 灰铸铁的化学成分、组织和性能 • 2 灰铸铁的孕育处理 • 3 灰铸铁的牌号和应用 • 4 灰铸铁的热处理
铸钢及其熔炼PPT[1]
![铸钢及其熔炼PPT[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/399c87d6ce2f0066f53322a9.png)
2.铸造碳钢
2.2 一般工程结构用铸造碳钢 2.2.1 一般工程结构用铸造碳钢的国标规定
(牌号举例) ZG230—450
3 铸造低合金钢
3.1 合金化和铸造低合金钢的系列 3.1.1 加入的合金元素是通过三个途径发生
作用，使铸钢的力学性能得到提高的——固 溶强化、细化晶粒、提高淬透性 3.1.2 常用合金元素主要是：Mn、Si、Cr、 Ni、Mo、Cu ; 微量合金化元素主要是： B、V、Ti、Nb和 稀土元素。
凝固区间、固相相变温度、铁素体含量、珠光体含量、渗碳体含量都 有影响，组织改变当然会影响其力学性能。 Si: 硅主要是为了利用其较强的脱氧能力，使钢脱氧，防止产生气孔。 Mn：主要是为了改善脱氧条件和抑制硫的有害作用，其次是提高强 度。 S : 硫是有害元素，使钢具有热脆性，应控制在0.04%以下。 P: 磷是有害元素，是钢的塑性和冲击韧性显著降低。应控制在 0.04%以下。
夹杂；氮化物夹杂 三类。 c. 按夹杂物的形态可分为：球状夹杂、形状不规
则的夹杂、薄膜状夹杂 三类。
1．4 钢中的非金属夹杂物
1.4.3 钢中常见各类夹杂物的特点： 1.4.4 夹杂物对铸钢性能的影响及其控制方
法： 控制方法: a.减少夹杂物的数量； b.控制夹杂物的形态； c.夹杂物控制技术的发展；
1.1.2根据铁—碳二元相图，钢水在 凝固冷却后，按含碳量的不同，可 分为共 析 钢、亚共析钢、过共析
钢三类。
1．1铸钢的结晶过程
1.1.3 铸造碳钢的结晶过程分为三个阶段： 第一阶段：一次结晶：当钢液温度降到液相线以下时，就开始生核并析
出枝状晶并不断长大。枝状晶之间的液相在温度降到固相线以下后全 部凝固，一次结晶即告完成。 第二阶段：枝状晶粒化：在钢液完全凝固后，组织为相互交错的奥氏体 枝状晶。铸件由固相线冷却到二次结晶温度的过程中，奥氏体枝状晶 边界形成的较大晶粒都有一粒化过程。在此期间，奥氏体的晶粒结构 不发生变化，但一个奥氏体枝状晶可分裂为若干个奥氏体晶粒。奥氏 体晶粒的形成导致枝状晶消失。 第三阶段：二次结晶：铸钢件冷却到GS线和SE线以下，即发生二次结晶 其中：共析钢：在冷却到S点以下后，奥氏体晶粒全部转变为珠光体。 亚共析钢：在冷却到GS线以下后，析出先共析铁素体，奥氏体的碳含 量随之逐步增高，到达共析成分后转变为珠光体。 过共析钢：在冷却到SE线以下后，先析出渗碳体，剩余奥氏体最终达 到共析成分后，在sk线以下转变.1.4 钢液在铸型中的凝固方式———逐层 凝 固。
第二篇铸铁及其熔炼 第二章 灰铸铁优品ppt
• P数量的评定，标准规定分为8级：即珠98、珠95、珠 90；珠80、珠70、珠60、珠50、珠40，检验时按照 国家标准图册进行评定。
• P细化程度是用金相显微镜放大500 倍下检查其片间距 的大小，见表2-3。
• 3、铸铁中的碳化物和磷共晶对其性能的影响
• （1）铸铁中的自由碳化物
• 碳化物是碳与一种或多种元素间形成的化合物。因碳 化物的出现，不仅降低铸铁的力学性能，而且也使切 削加工性能恶化。因此，一般铸铁中不允许有自由碳 化物存在。碳化物按其分布形状可分为针状、网状、 块状和莱氏体状等，在灰铸铁中，按其在大多数视场 中的百分比分为六级（碳1、碳3、碳5、碳10、碳15、 碳20），检验时用标准金相图册比较进行评定。
• （5）灰铸铁中共晶团的数量
• 共晶团：结晶时晶粒中包括了来自+G的晶粒团。• 共晶团数量越多，其力学性能越好，即强度越高。见 图2-6所示。通常，灰铸铁中共晶团边界上常有低熔点 的偏析和夹杂物存在，可用金相分析的方法将共晶团 显示出来，一般在放大10倍（或40倍）下观察，然后 按标准规定，有A、B两组分8级进行评定，试样直径 取ф70mm，见图2-7所示。侵蚀处理的显示剂： Cu2Cl2 10g 、MgCl 40g 、浓盐酸200cm3、加酒精 1000 cm3侵蚀。
第五节普通灰铸鉄化学成分的确定及熔制工 艺
• 一、确定化学成分的一般原则 • 二、确定铸铁化学成分的数学模型 • 1、铸件化学分与力学性能间的数学模型 • 2、相对强度、相对硬度和对冶金质最指标 • 三、铸铁化学成分确定的经验数据 • 四、普通灰铸铁的熔制工艺 • 1、普通灰铸铁原材料的选择与炉料配比
• （2）F体+P体：铁珠光体本身强度硬度较高（σb约为 700MPa，硬度约为200HBS），塑性低（δ约为 15%），在实际生产中，随着P含量的提高，其强度硬 度也在提高，见图2-9所示。
• P细化程度是用金相显微镜放大500 倍下检查其片间距 的大小，见表2-3。
• 3、铸铁中的碳化物和磷共晶对其性能的影响
• （1）铸铁中的自由碳化物
• 碳化物是碳与一种或多种元素间形成的化合物。因碳 化物的出现，不仅降低铸铁的力学性能，而且也使切 削加工性能恶化。因此，一般铸铁中不允许有自由碳 化物存在。碳化物按其分布形状可分为针状、网状、 块状和莱氏体状等，在灰铸铁中，按其在大多数视场 中的百分比分为六级（碳1、碳3、碳5、碳10、碳15、 碳20），检验时用标准金相图册比较进行评定。
• （5）灰铸铁中共晶团的数量
• 共晶团：结晶时晶粒中包括了来自+G的晶粒团。• 共晶团数量越多，其力学性能越好，即强度越高。见 图2-6所示。通常，灰铸铁中共晶团边界上常有低熔点 的偏析和夹杂物存在，可用金相分析的方法将共晶团 显示出来，一般在放大10倍（或40倍）下观察，然后 按标准规定，有A、B两组分8级进行评定，试样直径 取ф70mm，见图2-7所示。侵蚀处理的显示剂： Cu2Cl2 10g 、MgCl 40g 、浓盐酸200cm3、加酒精 1000 cm3侵蚀。
第五节普通灰铸鉄化学成分的确定及熔制工 艺
• 一、确定化学成分的一般原则 • 二、确定铸铁化学成分的数学模型 • 1、铸件化学分与力学性能间的数学模型 • 2、相对强度、相对硬度和对冶金质最指标 • 三、铸铁化学成分确定的经验数据 • 四、普通灰铸铁的熔制工艺 • 1、普通灰铸铁原材料的选择与炉料配比
• （2）F体+P体：铁珠光体本身强度硬度较高（σb约为 700MPa，硬度约为200HBS），塑性低（δ约为 15%），在实际生产中，随着P含量的提高，其强度硬 度也在提高，见图2-9所示。
铸铁熔炼及浇注培训知识
控制噪音污染
合理设计设备布局，采用 消音设备等措施，降低噪 音对周围环境的影响。
废弃物分类处理
对产生的废弃物进行分类 处理，可回收利用的进行 回收，不可回收的按照相 关规定进行处理。
05
实际操作与案例分析
铸铁熔炼及浇注操作流程演示
铸铁熔炼
熔炼设备选择与安装、原材料准 备与预处理、熔炼温度控制、化
02
铸铁浇注工艺知识
浇注前的准备
熔炼设备检查
确保熔炼设备处于良好 状态，包括炉体、炉衬、
电极、变压器等。
原材料准备
准备好所需的生铁、废 钢、焦炭等原材料，并 确保其质量符合要求。
工具和模具准备
准备好浇注所需的工具， 如浇包、流槽、模具等， 并对其进行预热处理。
环境卫生
保持工作区域整洁，避 免杂物和灰尘影响浇注
学成分调整等。
浇注操作
模具准备、浇注系统设计、浇注温 度与速度控制、浇注后处理等。
安全注意事项
防护措施、操作规范、应急处理等。
实际生产中的案例分析
案例一
某铸件生产过程中出现的质量问题及原因分析。
案例二
优化铸铁熔炼及浇注工艺，提高铸件质量的方法 与效果。
案例三
降低铸铁熔炼及浇注成本的成功实践。
经验分享与交流
保符合要求。
防锈与包装
采取适当的防锈措施，对铸件 进行包装保护，防止其在储存
和运输过程中受到损坏。
03
铸铁熔炼及浇注中的问题 与解决方案
熔炼过程中的常见问题及处理
铁水温度不足
在熔炼过程中，如果铁水温度不足，会导 致铸件质量下降。为解决这一问题，应适 当提高铁水温度，确保达到所需的熔点。
铁水成分不均匀
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常见合金元素对铸件性能的影响 (C、Si（CE）的影响)
对灰铁的影响
一般灰铸铁中C：2.60-3.60%； Si： 1.20-3.00%，C、Si含量因铸件强度要 求、主要壁厚的不同而分级较细
常见合金元素对铸件性能的影响 (Mn的影响)
对球铁的影响
Mn具有稳定珠光体的作用，所以随Mn 含量的增加铸件的强度增大，硬度增加， 延伸率降低；同时Mn易形成碳化物，白 口倾向大，含量过高时会在基体和共晶 团边界上形成碳化物恶化铸件的力学性 能
对球铁的影响
CE 值 过 低 易 产 生 缩 松 、 裂 纹 等 缺 陷 ， CE值在4.6-4.7%左右时易形成组织致密 的铸件
常见合金元素对铸件性能的影响 (C、Si（CE）的影响)
对球铁的影响 实际生产球铁时，如对性能成分无特殊要求， 则原汤调质目标为C——3.85% Si——1.85%， 球化处理后的成分约为C——3.65% Si—— 2.80%， w(CE)%= w (C)%+ w (Si)% /3=3.65%+2.80%/3=4.60%,成分的选取恰恰有 利于得到致密铸件
球铁和灰铁的主要性能特点及原因 （灰铁的性能特点及原因 ）
良好的减震性——大量的石墨阻止了振 动的传播，将能量转化成热能而散发
球铁和灰铁的主要性能特点及原因
（灰铁的性能特点及原因 ）
良好的减摩性
石墨本身具有润滑作用 石墨脱落处可存储润滑油以保证油膜完
整从而提高润滑效果
球铁和灰铁的主要性能特点及原因 （球铁的性能特点及原因 ）
C化物的典型形貌
常见合金元素对铸件性能的影响 (C、Si（CE）的影响)
对球铁的影响
鉴于以上原因球墨铸铁的C、Si含量一 般在以下范围内取值 铁素体球铁 C：3.80-4.00% Si：2.40-2.80% 珠光体球铁 C：3.60-3.80%
Si：2.20-2.60%
常见合金元素对铸件性能的影响 (C、Si（CE）的影响)
常见合金元素对铸件性能的影响 (Mn的影响)
对球铁的影响
壁厚<6mm的铸件及铁素体基体的铸件中 一般要求Mn<0.30%,在珠光体基体的铸 件中一般要求Mn&(Mn的影响)
对球铁的影响
一般所有FCD45材质原汤标准对Mn的要 求均在0.30以下
常见合金元素对铸件性能的影响 (C、Si（CE）的影响)
对灰铁的影响
CE值低，组织中石墨变细，强度增加， 缩松倾向增大，铸造性能下降，硬度增 大不易加工
常见合金元素对铸件性能的影响 (C、Si（CE）的影响)
对灰铁的影响
在不改变CE值的前提下提高Si/C比，可 提高铸件强度，高Si可增强铸件高温时 的耐氧化性
对球铁的影响
一般球铁产品的原汤Si含量在1.65—— 1.85%左右，而排气管原汤Si含量在 3.10——3.20%左右Si含量的增大有效的 提高了排气管的高温耐氧化性
常见合金元素对铸件性能的影响 (C、Si（CE）的影响)
C化物的典型形貌
常见合金元素对铸件性能的影响 (C、Si（CE）的影响)
常见合金元素对铸件性能的影响 (C、Si（CE）的影响)
对球铁的影响
Si可减小铁水的白口倾向，可细化石墨，提高石墨 的圆整度；但Si过高会降低铸件的韧性，提高脆 性转变温度，因而在寒冷地区使用的铸件或有高 韧性要求的铸件一般Si%<2.80%。高Si可增强铸件 高温时的耐氧化性。
常见合金元素对铸件性能的影响 (C、Si（CE）的影响)
对球铁的影响
CE 值 过 高 会 产 生 石 墨 漂 浮 现 象 ， 使 夹 杂物增多铸铁性能下降；CE值过低易产 生缩松、裂纹等缺陷，CE值在4.6-4.7% 左右时易形成组织致密的铸件
常见合金元素对铸件性能的影响
(C、Si（CE）的影响)
石墨漂浮
显微缩松
常见合金元素对铸件性能的影响
(C、Si（CE）的影响)
灰铸铁中的立体片状石墨
球墨铸铁中的立体球状石墨
球铁和灰铁的主要性能特点及原因 （球铁、灰铁性能差异的根本原因）
球墨铸铁金相
灰铸铁金相
常见合金元素对铸件性能的影响
(C、Si（CE）的影响)
碳当w(CE)%= w (C)%+ w（Si+P）%/3
常见合金元素对铸件性能的影响
(C、Si（CE）的影响)
对灰铁的影响
CE值高，组织中石墨粗大，强度降低， 缩松倾向减小
常见合金元素对铸件性能的影响
(C、Si（CE）的影响)
对灰铁的影响
在实际生产中FC15牌号原汤的C：3.50%，Si： 2.10% CE值为4.20%；而FC25牌号原汤的C： 3.30%，Si：1.75% CE值为3.89%。由此可见 在灰铁中CE值对强度有着直接的影响 部分皮带轮中间部位厚大无法利用冒口补缩 的产品，只有利用提高CE值得方法来减小缩 松倾向，原汤C：3.50%，Si：1.95%此种成分 已经与FC15很接近了
a) 强度和硬度高 b) 具有一定的韧性 c) 优良的屈服强度 d) 较低的缺口敏感性 原因：石墨呈球状对基体割裂作用弱，
基体连续
球铁和灰铁的主要性能特点及原因 （球铁、灰铁性能差异的根本原因）
球铁、灰铁性能差异的根本原因在于石 墨形状的不同
球铁和灰铁的主要性能特点及原因 （球铁、灰铁性能差异的根本原因）
主要内容
熔解的目的 灰铁与球铁主要的性能特征及成因 影响铸件性能的主要因素 合金的熔炼方式 铁水的处理
熔解的目的
获得一定成分和一定温度的铁水
球铁和灰铁的主要性能特点及原因
（灰铁的性能特点及原因 ）
强度性能差
石墨的缩减作用 ——灰铸铁组织中存在大量 的石墨，石墨强度很低可近似认为无强度， 这就使得材料的实际承载面积总比材料的实 际面积要小
石墨的缺口（切割）作用——灰铸铁组织中 的石墨大多以片状形式存在，在石墨片的尖 端有应力集中现象易导致基体过载失效
球铁和灰铁的主要性能特点及原因
（灰铁的性能特点及原因 ）
硬度不稳定——因受石墨的影响大硬度 稳定性差
球铁和灰铁的主要性能特点及原因
（灰铁的性能特点及原因 ）
缺口敏感性低——灰铸铁组织中存在大 量的石墨，石墨的缩减作用与石墨的缺 口作用使得灰铸铁缺口敏感性低，石墨 片越粗大缺口敏感性越低