閥門鑄鋼件鋼水的質(zhì)量對于鑄件質(zhì)量有著決定性的影響,因此,必須嚴(yán)格控制煉鋼過程,保證鋼水質(zhì)量。
煉鋼的目的和要**:①熔化固體爐料。②使鋼水中的元素達(dá)到規(guī)定的成分。③除去有害元素S、P,將它們降到限量以下。④**鋼水中的氣體和非金屬夾雜物,保證鋼水純凈。⑤將鋼水過熱至一定溫度,保證澆注需要。
冶煉主要有感應(yīng)電爐、電弧爐和真空精煉爐等方法,同時還有氧化法和不氧化法冶煉工藝的區(qū)別。下邊重點介紹閥門行業(yè)常用的感應(yīng)電爐和電弧爐煉鋼的基本知識。
(一)感應(yīng)電爐煉鋼:(感應(yīng)電爐見下圖)
感應(yīng)電爐熔煉金屬的原理是用交流電感應(yīng)的方法在爐料中產(chǎn)生渦流,利用渦流產(chǎn)生的熱量來加熱和熔化爐料。感應(yīng)電爐煉鋼的優(yōu)點是生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)機動性強。目前我國閥門行業(yè)采用的快速感應(yīng)電爐,它的功率大、提溫快、溫度容易掌握、熔化時間短,煉一爐鋼僅需要一個多小時,因此生產(chǎn)效率高。
感應(yīng)電爐的缺點是配料時只能**料,因感應(yīng)電爐煉鋼不能調(diào)整化學(xué)成分,只能補加燒損元素,因此它的煉鋼過程實際上只是一個溶化過程。與電弧爐煉鋼相比感應(yīng)電爐煉鋼沒有氧化期,其排渣、排氣和脫C、P、S的功能不強,鋼水的質(zhì)量主要是靠配料掌握,因此鑄件的內(nèi)在質(zhì)量難以嚴(yán)格保證。
過去有些廠用感應(yīng)電爐煉鋼時,為了提高鋼水的質(zhì)量,在鋼水熔化初期,進(jìn)行吹氧以便增加氧化期。但是吹氧會嚴(yán)重?fù)p壞爐墻,在煉鋼過程中又無法及時修補,因此這種工藝沒有得到廣泛應(yīng)用。
(二)電弧爐煉鋼:(電弧爐見下圖)
電弧爐煉鋼時,熔化爐料和過熱鋼水的熱量是由電弧產(chǎn)生的。電弧爐依據(jù)爐襯耐火材料的不同分為酸性爐和堿性爐。酸性爐造酸性渣,不能脫硫、磷,要求含硫、磷低的爐料。堿性爐造堿性渣,可以脫除硫、磷,對爐料要求不高,應(yīng)用比較廣泛。
煉鋼是一個復(fù)雜的化學(xué)和物理變化過程,可以歸結(jié)為四個主要反應(yīng):
⑴ 氧化反應(yīng):鋼水熔煉時祛除雜質(zhì)的方法是使雜質(zhì)氧化,向鋼中吹氧或加入氧化劑(鐵礦石),使鋼水沸騰,把鋼中的氣體和碳、硅、磷等氧化物生成的雜質(zhì)進(jìn)入爐渣或爐氣而被排除,這個階段稱為氧化期。
⑵還原反應(yīng):氧化過程完成后,鋼中殘留有大量的氧化鐵,這對于鋼水質(zhì)量是極其有害的,必須除去。祛除的方法是向鋼水里加入脫氧劑(還原劑),脫氧劑和鋼水中的氧化鐵作用,奪取氧化鐵中的氧,形成一些新的不溶于鋼水的化合物進(jìn)入爐渣,從而祛除鋼水中的氧,這個階段稱為還原期。
⑶去磷、硫反應(yīng):磷、硫是鋼水中的有害元素,它們將增加鋼的熱裂和冷裂傾向,在煉鋼的過程中一定要注意祛除它們。磷在氧化沸騰期即被氧化并和氧化鈣結(jié)合生成穩(wěn)定的化合物而進(jìn)入爐渣。硫在鋼水中是和錳形成化合物存在的,這些硫的化合物能和氧化鈣反應(yīng),生成穩(wěn)定的化合物進(jìn)入鋼渣。
⑷造渣反應(yīng):通俗的說法,煉鋼就是造渣。渣是煉鋼過程中加入爐中的造渣材料(熔劑)與爐中雜質(zhì)和各種氧化物的混合物,爐渣的作用有兩個:①保護(hù)作用,渣覆蓋在鋼水表面,使鋼水避免與爐氣接觸,減少鋼水被有害氣體侵入,也保護(hù)鋼水中的有用元素不致于被氧化、燒損。②通過爐渣進(jìn)行的一系列反應(yīng),祛除鋼水中的雜質(zhì)。
鑄造碳鋼氧化法冶煉的典型工藝過程 :
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