铸钢件硬脆及脱碳方法资料整理

1、铸钢件硬脆及脱碳方法资料整理问题描述铸钢硬脆，机加工容易断裂（猜测为含碳量过高）采用废钢熔炼制造（牌号为45#）需要解决的有：（1）已知需要的钢材性能在45#与A3（Q235）之间，查找标准的45#与A3（Q235）钢化学成分。（2）熔炼中脱碳方法此外由于铸钢件硬脆的原因很多，如合金杂质，气体杂质，铸件冷却速度，未进行热处理等，以下将分四个部分描述这一问题。（1）45#钢与A3钢的化学成分（2）铸钢过程中可能导致硬脆的原因，及具体描述（3）标准的铸钢过程的描述（4）其中脱碳及其他改进方法的整理1 45#钢与A3钢的化学成分及性能1.1 A3钢材A钢材（旧牌号）现为Q235，它是甲类钢，这类钢生

2、产厂家出厂时只保证机械性能而不保证化学成份，所以杂质成份如S、P可能多一点，其含碳量在0.2%左右，大致相当于20号钢，与新标准中Q235相当。Q235分A、B、C、D四级(GB/T 700-2006) Q235材料化学成分牌号CMnSiSPQ235A0.22%1.4%0.35%0.050%0.045%Q235B0.20%1.4%0.35%0.045%0.045%Q235C0.17%1.4%0.35%0.040 %0.040%Q235D0.17%1.4%0.35%0.035%0.035%A、B、C、D硫含量依次递减；A和B的磷含量相同，C的磷含量次之，D磷含量最少Q235力学性能牌号抗拉强度（

3、MPa）屈服强度（MPa）伸长率（5/%）Q235375-50023526（a16mm）伸长率（5/%）：26（a16mm）25（a>16-40mm）24（a>40-60mm）23（a>60-100mm）22（a>100-150mm）21（a>150mm）其中 a 为钢材厚度或直径。(具体描述见材料工程大典第二卷：钢铁材料工程（上）p246-247)1.2 45#钢材45#钢为优质碳素结构钢优质碳素结构钢是碳素钢中硫、磷含量比较低，钢质洁净度比较高的钢类。45#钢材料化学成分牌号CMnSiSP45#0.420.50%0.500.80%0.170.37%0.045%

4、0.040%CrNiCu0.25%0.25%0.25%Q235力学性能牌号抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）伸长率（5/%）45#35560016 (具体描述见材料工程大典第二卷：钢铁材料工程（上）p252-253)1.3 Mn与Si作用硅的脱氧能力比锰还要强，在常用的脱氧元素中仅次于铝，炼钢过程中硅铁是常用的脱氧剂。硅几乎全部溶于铁素体从而提高钢的强度、硬度、弹性，降低塑性、韧性，硅可以显著提高抗拉强度，小幅提高屈服强度。碳素钢硅含量（质量分数）通常小于0.35。少部分硅元素存在于硅酸盐夹杂中。少量的硅仅作为杂质存在时对碳钢的性能作用不显著。硅提高钢的时效敏感性，提高韧脆转变温度。硅能提高

5、抗氧化能力和抗腐蚀能力。锰是在炼钢时用锰脱氧和脱硫而残存在钢中的元素。一般认为锰是有益元素。锰大部分溶于铁素体，形成置换固溶体使铁素体强化；一部分锰溶于Fe3C中，形成合金渗碳体；锰还能增加珠光体的相对量，并使珠光体变细，这都会使钢的强度增加。锰与硫有很强的结合力，生成的油6能减轻硫的有害作用，在普通碳素结构钢中需要留有一定的锰（一般锰含量为0.25一0.80%)，同时锰还有提高钢的淬透性作用。可以提高钢材强度，当锰含量较低，只作为杂质元素时对强度影响不显著，对焊接性能影响不大。锰使钢的抗腐蚀能力减弱。其他元素如P、S为杂质元素并且有害，需要控制含量.他诸如，H、O、N、Cr、Ni、Cu为带入

6、杂质，具体作用在此不描述。(具体描述见材料工程大典第二卷：钢铁材料工程（上）p244)1.4结论从描述，要求韧性在Q235到45#钢之间可以知道，含碳量应在0.2%0.45%之间，假设为0.3%。若用45#钢为原料不经过脱碳，熔炼考虑烧损，碳含量不可能达到0.3%韧性不能满足要求。因此需要脱碳。其次Mn与Si的含量如上所说应为Si小于0.35，Mn 0.25一0.80%。2 铸钢过程中可能导致硬脆的原因及解决方案由于铸钢件硬脆的原因很多，如合金杂质，气体杂质，铸件冷却速度，未进行热处理等，以下将具体描述。由于具体问题需结合现场实际的条件，如：熔炼炉种类，炉料，熔炼时间，工艺，冷却模具，铸钢热处

7、理等，这里只是大体定性分析2.1杂质元素的影响这里主要指的是P、S、H、N、O的影响，可能会影响韧性如P、H、N，或是产生铸造缺陷在机加工时引起断裂如O等(具体描述见铸造手册第二卷：铸钢p30)其解决方法一般都是在熔炼过程中的氧化期和沼渣加以除去，具体可以见后面标准熔炼过程 2.2非金属夹杂物的影响钢中的非金属夹杂物包括筑化物、硫化物、硫氧化物、氮化物及硅酸盐化合物等这些夹杂物的来源有外来的和自生的两大类。外来的夹杂物包括在炼钢过程中从炉料夹带的不洁物，如炉衬因经受侵蚀而脱落的耐火材料等。自生的夹杂物是在炼钢过程中及钢液浇注过程中，由于钢液中元素被氧化或发生其他化学反应而生成的。夹杂物降低钢的

8、力学性能，尤其是对韧性的削弱作用较大。夹杂物对钢性能削弱作用的程度依其形状及分布而定。带尖角的多角形夹杂物在钢中造成大的应力集中，在外力作用下易形成裂纹源，而顺粒状和球状夹杂物则危害较小；条状夹杂物沿晶粒周界以网状或断续网状分布时，对钢形成剖裂作用而降低钢的力学性能，孤立岛状分布的夹杂物的割裂作用较小。为减轻夹杂物的有害作用，可采取两种途径：（1）清除夹杂物一般可以在炼钢氧化期时使钢液良好地沸腾，以有效地清除夹杂物。并在出钢后浇注之前镇静一段时间（51Omin)，使夹杂物自钢液中上浮（尺寸大、密度小的夹杂物上浮快）。采用沪外精炼处理能更有效地清除钢液中夹杂物。（2）改善夹杂物形态改善夹杂物的形

9、状和分布也能有效减轻夹杂物的有害作用。如采用稀土合金对钢液进行处理，以使多角形氧化物和条状硫化物变为球伏的稀土硫氧化物(具体描述见铸造手册第二卷：铸钢p31-33)2.3凝固速度的影响凝固速度对诸多性能都有影响，晶粒形状，夹杂物大小，抗拉强度等，这里分析断面收缩率这一因素，由这一因素衡量韧性。(具体描述见铸造手册第二卷：铸钢p35)由图可以看出凝固速度越快，韧性越好，但凝固速度还影响其他因素，故需要综合考虑2.4钢的热加工，热处理等影响型钢，模具用钢一般都经过锻造改善其性能，Q235通常通过热加工：如轧制、锻造、拉拔、挤压等成为毛坯材料，以其他其室温下的力学性能。此外铸钢还可以通过热处理改善其

10、性能机械结构用钢按其工艺及用途可分为：调质钢（淬火高温回火），低温回火用钢（淬火低温回火）。通常淬火的目的是得到硬度较高的马氏体组织，经过回火后的马氏体比铁素体珠光体具有较好的综合室温力学性能。碳素结构钢的热处理可以采取以下方式：消除应力热处理、正火、退火、淬火、回火等。(具体描述见材料工程大典第二卷：钢铁材料工程（上）p245)2.5结论假定以下条件：（1）采用中频感应电炉炼钢，（即不氧化法炼钢）。（2）铸造为钢锭，采用一般模具。有以下结论：（1）杂质元素的影响中就只有氧会有所影响，可能会产生氧化夹杂。其他的元素应为感应电炉没有氧化期，所带入的气体元素基本没有，考虑原材料为45#废钢，其P、

11、S比例低，基本不可能带入杂质。（2）非金属元素的影响有可能，这一部分有可能由于造渣过程的问题，带入静置的钢液中。（3）此外还可以通过一定的热处理，如退火提高材料的韧性，正火提高材料的切削性能。3 标准的电弧炉熔炼工艺及感应电炉工艺这一部分具体参考铸造手册第二卷：铸钢的描述，并对其简化，说明重点3.1电弧炉熔炼工艺这里介绍碱性电弧炉氧化炼钢。(具体描述见铸造手册第二卷：铸钢p332-352)此外还有碱性电弧炉不氧化炼钢等。具体见铸造手册第二卷：铸钢氧化法炼钢的工艺过程包括准备阶段（修补炉衬、配料及装料）、熔化期、氧化期、还原期和出钢等几个阶段，碱性电弧炉炼钢在这几个阶段中的任务、技术要求及过程控

12、制如下。3.1.1修补炉衬、配料及装料1.修补炉衬炼钢过程中炉衬材料受到高温焙烧及钢液的侵蚀破坏，故在每炼一炉钢后，都要修补炉衬。()2.配料（1）炉料比例：一般情况下，炉料的适当比例（2）配碳：炉料的平均含碳量应满足氧化期中脱碳的要求碳钢的氧化脱碳量依照钢的用途和炉料的条件而有所不同，一般要求脱碳且大于等于0.3%，重要铸件的脱碳量一般要求大于等于0.40。新修的炉衬易使钢液吸收气体，因此氧化脱碳量应适当增加：大修炉后第一炉的脱碳量应大于0.50%，中修炉后第一炉的脱碳且应大于0.40。若C平均，超过配料要求，可适当减少生铁的加入量，若C平均。低于配料要求可采用电极碎块（或焦炭粒、无烟煤碎块

13、）作增碳材料进行增碳在计算增碳材料加人量时，可将这些材料中碳的质量分数计为100%，加人t的计算公式如下：通过这一部分的理论可以得到得知一种减少碳含量的方法，即配料时减少碳含量，加入一定量低碳钢（0.3%）以此控制碳含量(具体描述见铸造手册第二卷：铸钢p333-334)(3）控制含磷最和含硫量：为了不致因脱磷量和脱硫量过多而延长冶炼时间，应适当控制炉料的磷、硫含量。为此规定在一般情况下，炉料中磷和硫的平均质量分数均应小于等于0.06。(4）控制残余元素含量：对于钢中不希望存在的元素的残余胜应控制在规定限量之下。例如在生产铸造碳钢时，为了能准确掌握钢的热处理工艺参数、一般要求钢中常见的几种合金元

14、素(Cr、Mn、Ni、Cu）残余总量的质量分数小于等于0.75%、又如当钢中存在有Sn、Pb等成分时，会增大铸件的裂纹倾向，因此应予以严格限制。对钢中残余元素的控制，主要是通过对炉料的严格管理及配料时对各种炉料进行适当搭配和核算来达到的。3装料l）装料前应先检查炉体、炉盖、冷却系统以及电器设备和机械装置是否正常。如有故障，应先排除故库后再装料。约为保护炉底，减轻加料时沪底受炉料的冲击，并提前造值脱磷，可在炉底和沪坡处先铺上约占炉料重量2的石灰然后再装料、3）用开底式装料雄加料时，布料原则是：在料罐底部装一部分小料或钢屑垫炉底，其上装大块料和中块料最上部装小块料及钢屑等薄料；在料罐中对应于炉子高

15、温区的位，装大块料和难熔的炉料。增碳用的电极碎块应装在料堪的下部以减少在熔化过程中熔炼损耗，保证配碳的准确性。料罐应力求装得续密以利于导电和导热。4）当使用了含磷量高的炉料或钢种含磷量规格要求值很低时，可随料配入炉料重量3左右的氧化铁皮，铺底石灰用量增加到炉料重量的5%左右以利于熔化期脱磷。5）为避免开始送电时电弧不稳电流冲击过大，可在装料后，在炉料上面电极下的部位放数块焦炭。6）装料量应与电弧炉变压器的功率相匹配。应避免经常性地大辐度超载装料，以免因延长炼钢时间而降低钢掖质量和增加单位铭液的电耗(kw·h/t）。3.1.2熔化期1）按照合理供电制度（见表9一136）作业，缩短熔炼时

16、间。2）钢液熔池形成后分批加人石灰造渣，其加人总量相当与装料重量的1%一3%:3）炉料已大部分熔化时，将炉坡处尚未熔化的炉料推入钢液中，以加速熔化：4）为加速炉料的熔化，在炉料熔化60%70时采取吹氧助熔。所采用的吹氧管直径一般为3/4in或1in，吹氧压力为0.50.8MPa。吹氧时应沿熔池表面吹，以搅动熔池，并提高熔池温度。由于电弧炉炼钢中电弧的局部加热作用，熔他中不同位置处的钢液的温度有明显的差别：远离电极处的钢液温度较低，炉料不易熔化。吹氧助熔能造成熔池的搅动，并在一定程度上使钢液中的元素氧化而产生热量，从而有助于消除熔池中的低温区，加速炉料的熔化。遇有大块炉料时，应先以切割沪料为主，

17、5）在熔化末期，可分批加人小批矿石或氧化铁皮，以加速脱确。加人矿石或氧化铁皮的总量应根据炉料中含磷量而定一般为装料量的1%2。6）炉料熔毕后，充分搅拌钢液熔池，取样分析碳和磷（重要钢种分析碳、锰和磷）。应在熔池中心处舀取钢液，如含磷量过高时，可放渣或扒渣，出渣后随即加人石灰和氟石造新渣。7）炉料熔毕后，如钢液含碳量不足，氧化期开始前须进行增碳。增碳材料有电极碎块，含硫低的焦炭碎块、无烟煤碎块和生铁等几种其中以电极碎块最纯净，带入钢液的夹杂物少。当采用生铁增碳时，应使用含磷里较低的品种。应严禁使用电极增碳，因增碳后电极变细，电极强度降低电流密度增大，将加剧电极损耗，也不利于加热钢液。在使用碳质材

18、料（电极碎块、焦炭碎块等）增碳时，须考虑到这些材料加入炉中后会浮在钢液面上，有一部分被护气氧化而熔炼损耗，因而只有一部分的碳能被钢液所吸收。钢液对几种增碳材料的收得率见表9一83。3.1.3氧化期氧化期的技术要求是有效的脱磷、清除钢液中的气体和夹杂物，将含碳量调整到所要求的成分范围和提高钢液的温度。生产上对炼钢氧化期过程的控制如下。1，脱磷的有利条件是高碱度、氧化性强和流动性良好（粘度较小）的炉渣，以及较低的温度和氧化铁含量对脱磷效果的影响。当炉渣碱度较高和氧化铁含量较高时，都会使脱磷效果提高，但应指出炉渣碱度过高（R超过3.5）时，由于炉渣变稠，反而会使脱磷效果降低。当炉渣中氧化铁含量过多时

19、，由于其对沪渣的“稀释”作用，也会使脱磷效果降低。2脱碳是炼钢中的一个重要的过程，碳的氧化化造成钢液沸腾，可清除钢液中的气体和夹杂物，起净化钢掖的作用，而且，沸腾所起的搅拌作用，可使熔他中钢液的温度均匀。脱碳有四种方法：吹氧脱碳法、矿石脱碳法、吹氧-矿石脱碳法和吹氧-氧化铁皮脱碳法。采用这些方法时，脱碳速度及特点见9-86。在电弧炉炼钢中，主要采用吹氧脱碳法、吹氧-矿石脱碳法和吹氧-氧化铁皮脱碳法。（1）吹氧脱碳法：吹氧脱碳法的优点是生产效率高（比矿石脱碳法提高约20%)节约电能。1）吹氧的温度条件：为了使钢液中的碳能有效地氧化以便在熔池中形咸活跃的沸腾，禽要有足够高的钢液温度（原理见第2章中

20、“碳的氧化”）。对于冶炼铸造碳钢，一般规定必须在钢液温度达到1560以上，方可进行吹氧操作。2）供氧；电弧炉炼钢的供氧由板气站通过管道供氧或用板气瓶组成汇流排供氧吹氧管直径一般为3/4in或1in，应准备两个或两个以上的吹氧管道以保证吹权过程不间断。3）吹氧压力及耗氧量：吹氧时氧气的压力一般为0.51.0MPa。在正常的钢液摄度条件下，当脱碳质量分数为0.3左右时，每吨钢液的平均耗氧量大致为46m3。4）氧气纯度，电弧炉炼钢所用的氧气要求有较高的纯度，02的体积分数应在99左右，含水分尽量低伸（H20）镇20%)，以免增加钢液的含氢量和含氮量。5）操作要点：吹氧管对水平线的倾斜度大约为30&#

21、176;，吹氧管端部插人熔他深度为50300mm.见图9-8所示。吹氧时应移动吹氧管，以利于整个熔池均匀沸腾。吹氧时吹氧过程应连续不间断。电弧炉吨位较大时应采用双管同时吹氧，以增大供氧量，满足脱碳沸腾的需要。6）吹氧脱碳法的特点：吹氧脱碳法脱碳速度快，升温迅速而且熔池温度均匀，有利于钢液中气体和夹杂物的排除，使权化时间缩短，电耗也相应降低。但吹氧脱碳法护渣中FeO含量低，且钢液温度迅速升高，对进一步脱磷不利。(2）吹氧-矿石脱碳法：在炼钢中用矿石作为氧化剂来进行脱碳的优点是脱碳比较平缓，易于控制、节省氧气。向炉内加入的铁矿石沉于钢渣界面，矿石中的部分Fe,03溶于炉渣，增加了炉渣中FeO含量，

22、有利于脱磷；部分Fe2O3溶于钢液内，加速了脱碳反应但矿石溶解于炉渣或钢液时，矿石要分解，要吸收大量的热量，降低熔池钢液温度，延缓脱碳过程的进行，因而增大电能消耗。另外，矿石还会带入气体和其他杂质。因此，目前电弧炉炼钢一般已不再采用单独用矿石脱碳的方法。采用吹氧加矿石相结合的脱碳方法能兼有吹氧脱碳和矿石脱碳的优点，因而得到较为广泛的应用。l）矿石用量：单独采用矿石作为氧化剂脱碳时，若h钢液脱谈质量分数为0.01%，约需矿石1l.5kg（对于高碳钢可取下限，低碳钢可取上限）。采用吹氧-矿石脱碳法时，可根据吹氧与加矿石的比例来确定矿石的实际用盘。2）加矿石温度：为了能形成钢液活跃沸腾，冶炼碳钢时，

23、加矿石前钢液的最低温度见表9-87。3）操作要点：由于矿石熔解于钢液时要吸收热量，为使钢液温度不致大幅度降低，应采取分批加矿石的方法。如一次性加矿石太多还易造成喷溅、跑钢等事故在吹氧-矿石脱碳法中，一般分23批加入矿石，在两批矿石之间吹氧以提高钢液温度，促使钢液沸腾活跃、均匀。在生产操作中，常采用每次吹氧后自动流清的方法。4）钢液纯沸腾：在加完最后一批矿石并在活跃的钢液沸腾终了后，还应有一个阶段时间使钢液在不继续供氧的条件下，进行较为平缓的沸腾，以便消耗掉钢液内残留未熔的矿石。这一阶段的钢液沸腾通常称为纯沸腾（或清洁沸腾）。钢液纯沸腾的时间一般为515min，大电弧炉取上限，小电弧护取下限。由

24、于纯沸腾期间CO气泡压力比活跃沸腾时小，如值层厚时，将会阻碍沸腾进行，因此，必要时可排放1/3左右的渣使钢液在薄渣层下进行均匀的沸腾。（3）吹氧-氧化铁皮脱碳法：在炼钢中用氧化铁皮作氧化剂来进行脱碳的优点是：1）氧化铁皮熔点低，易熔解，成渣快，还可改善炉渣的流动性。2）氧化铁皮溶解时吸收热量少，熔池温降小，俏耗电能比矿石法少3）氧化铁皮溶解子炉渣中，显著增加护渣中的FeO含量，脱磷效果很好。4）氧化铁皮带入钢液或炉渣的气体和杂质少，且不影响炉值喊度（矿石中的Si02会降低炉渣碱度）。但氧化铁皮脱碳的缺点是：加人炉内的氧化铁皮重量相对较轻（密度小），基本上溶解于炉渣中，直接权化钢液困难，脱碳速度

25、级慢因此，为了充分发挥吹氧脱碳法和氧化铁皮脱碳法的优点，克服加矿石的不利影响，也为了有效利用工厂丰富的氧化铁皮资源，许多工厂采用了吹氧-氧化铁皮脱碳法。1）氧化铁皮用量。一般为氧化期加入炉内石灰重量的10%20。2）操作要点：在氧化期初期加石灰造新渣时，即可加入氧化铁皮，然后进行吹氧脱碳。如钢液含磷量偏高时，在吹氧时应自动流渣，然后补加石灰、氧化铁皮造新渣脱磷。当含磷量满足要求时，操作重点则是吹氧脱碳升温，3）钢液纯沸腾：停止吹氧后，钢液应有5l0min的纯沸腾。（4）脱碳速度的控制：为了达到有效地净化钢液的目的·须有适当的脱碳速度，以便在钢液中形成活跃的，但又不是过于剧烈的沸腾。无

26、论是采用哪、一种脱碳方法，都应控制适当的脱碳速度。（5）氧化期末钢液含碳量（终点碳）的控制：由于炼钢的还原期中加人的铁合金（锰铁等）含有碳会往钢液中带人一些碳（其质量分数约为0.02%0.05%)，还原期沪渣中的炭粉和电石成分也会使钢液增加一些碳（其质量分数约为0.020.04%)，因此，氧化期末应控制钢液的含碳量适当低于成品钢的含碳量。(具体描述见铸造手册第二卷：铸钢p338-339)4氧化期末钢液温度的控制 氧化期结束后要扒除全部氧化渣并重新造渣，因而要消耗热量导致钢液降温。为避免还原初期钢液温度过低，要求氧化期末钢液温度比出钢温度高2030，至少应不低于出钢温度上限（出钢温度参见表9-9

27、9和表9-107）。5除渣 氧化期末，当钢液含碳量、含磷量和温度均已达到要求时可以除渣。扒除氧化渣的目的是减少还原期的回磷和脱氧负担。钢液面上无炉渣覆盖时，钢液降温很快，且容易吸气。因此，首先应在通电条件下放出60%70的炉渣，然后升起电极，在停电条件下迅速扒净其余的炉渣。6钢液含碳量不合格的补救措施如氧化末期未控制好，以致钢液含碳量降得过低，可以在扒渣后使钢液增碳，但应限制增碳量：对低、中碳钢限制增碳的质童分数在0.10环以内；对高碳钢限制增碳的质量分数在0.15%以内，增碳方法见表9-90。如氧化末期未控制好，以致钢液含碳量过高时，可扒除大部分氧化渣，在薄渣下吹氧，脱去多余的碳分。3.1.

28、4还原期还原期的技术要求是有效地脱氧、脱硫，并调整好钢液的化学成分和温度，使之达到出钢的要求。生产上对炼钢还原过程的控制如下。1造稀薄渣 造低粘度炉渣顶盖钢液表面，减少钢液降温和吸气。渣料组成包括石灰和氟石及部分碎粘土砖块其质量比例大致为石灰：氟石=3：1碎砖块用量质量分数小于等于10%（也可不用）加人造渣材料的量相当于钢液重量的2%3%。2，预脱氧 在还原初期稀薄渣形成后（也可以在造稀薄渣前）往钢液中加人锰铁、硅铁、锰硅合金、铝块、硅钙合金等一种或多种合金进行初步的脱氧，即预脱氧。锰铁的加人量一般按钢的规格成分下限含锰量考虑残锰量计算（钢液中残余锰量很低时，在计算时可不考虑）加人钢液中的锰一

29、部分起脱氧作用，另一部分溶解在钢液中，起调整钢液含锰量的作用。由于在进一步的还原过程中沪渣中的氧化锰会有一部分被还原而使锅液增锰故预脱氧加人的锰量不宜过高，以免还原期末钢液含锰量超出规格要求。3造还原渣脱氧在完成预脱氧稀薄渣形成后开始往渣面上加粉状脱氧剂造还原渣脱氧，即扩散脱氧。还原渣有三种：白渣、弱电石渣和电石清。还原渣的应用见表9-91，造渣方法见表9-92。自渣：稀薄渣形成后，加人石灰、氟石和炭粉或硅铁粉造渣，1015min后白渣形成。钢液在良好白渣下还原的时间应不少于20min。在此期间分批加人石灰和硅铁粉调整炉渣，保持炉渣的还原能力。白渣的成分见表9-93所示。白渣具有较强的脱氧能力

30、。由于炉法中炭粉少且炉渣的粘度较小炭粉浮于炉渣上面，基本上不与钢液接触，钢液不会明显增碳，适于冶炼含碳量较低的钢种。电石渣（弱电石渣）：稀薄渣形成后，加人石灰、狱石和炭粉造渣。1520min后电石渣形成。钢液在良好电石渣下还原的时间应不少于15min。在此期间，分批加人石灰和炭粉调整炉渣，保持炉渣的还原能力。电石法的成分见表9-93所示。电石渣的脱氧能力比白渣更强。但是，由于炉渣中炭粉较多，且炉值的粘度大，炭粉易裹在炉渣中与钢液接触的机会多，故钢液在电石渣下每小时可增碳（质量分数）0.1左右在冶炼含碳量低的钢种时，增碳现象尤为显著。采用电石渣（弱电石渣）进行还原时，应在出钢前将电石渣改变为白渣

31、。改变的方法一般是加人石灰、氟石和硅铁粉并打开炉门，从沪外引人空气，使炉渣中的电石氧化。规定必须在将电石渣变成良好的白渣后，才能加硅铁调整钢液含硅量在电石渣条件下出钢，一方面易导致钢液增碳，二方面由于电石渣粘度大，渣钢间界面张力小，出钢时沪渣被钢液排带不易与钢液分离而导致成品钢中夹杂物增多，因此，必须禁止在电石渣条件下出钢。4脱氧质量的检验在用铝进行终脱氧前，取钢液浇注圆杯试样判断脱氧情况。圆杯试样的铸型示例见图9-10铸型一般用钢制成，也有采用砂型的。根据圆杯试样凝固过程中产生的收缩（试样顶面的凹陷）情况来确定钢液脱氧程度（见表9-94）。5脱硫还原期具备脱硫的有利条件：高的炉温、高碱度和还

32、原性的沪渣（原理见第2章)。炉渣碱度：炉渣碱度R与钢液含硫量的平衡关系见图9-11。生产上控制炉渣碱度R=3左右。还原性：白法条件下，要求炉渣中w（FeO）1.0%；电石法条件下，要求炉渣中w（FeO）0.5。此外还应有适宜的护渣枯度和足够的渣量。炉渣粘度：粘度大时，脱硫速度慢，时间长。生产上可用铁钎粘渣厚度的经验方法来判断炉渣粘度：炉渣粘度越大，则粘渣层越厚。适宜的粘渣层厚度为均匀的3mm。渣量：还原期渣量一般应保持为钢液重量的2.5%3.5。如还原期开始时钢液中w（S）>0.06时，应适当增加渣量。炼钢的还原期中，钢液含硫量的变化见图9-12所示。6调整钢液化学成分当钢液脱氧良好，含

33、磷量、含硫量及含碳量均符合成品钢要求时，即可加入硅铁和锰铁调整钢液的含硅量和含锰量，便之符合成品钢要求。这一调整过程须在良好的白渣（如造电石渣还原时需变为白渣）条件下进行调整化学成分后，应在710min以内出钢。应指出，钢液的含碳最应在氧化期控制好，应考虑到还原期中钢液的增碳数量，使钢液在还原期终了时的含碳量符合成品钢要求。一般不宜在还原期中人为地增碳。7终脱氧当钢液的化学成分符合成品钢要求，并达到了出钢温度时可加铝及其他脱氧合金进行最后的脱氧，即终脱氧。由于钢液中含氧量与含碳量之间有一定的平衡关系，故低碳钢中的残余氧量比高碳钢多一些因此对低碳钢钢液进行终脱氧时，其加入的铝量也应比高碳钢略多一

34、些。在生产铸钢件时，钢液终脱氧所需的铝量还与铸型种类有关，采用湿砂型铸造时钢液容易吸收来自铸型的气体，而钢液中所溶解的气体又促进C、O反应而生成CO气体，从而促使铸钢件中气孔的形成，故在湿砂型铸造条件下，须对钢液进行更严格的脱氧加铝量应略多一些。表9-95中列出不同条件下，终脱氧所用的铝量可供参考。往钢液中加铝有两种方法：播铝法和冲铝法两种方法的操作要点及其特点见表9-96。推荐采用插铝法。3.1.5钢液温度控制炉料熔毕时钢液的温度较低、应在氧化期中提高温度，使钢液在氧化期末的实际通度略高于钢液的出钢温度（高出2030）。还原期中基本上保持冶炼过程在钢液出钢温度条件下进行。如钢液温度稍低可适当

35、提高，但应避免后升温操作，即在氧化期末或（还原初期）钢液温度过低，而在还原期（或还原末期）大幅度提温到出钢温度要求：还原期熔池平静，热量传递较慢，整个熔池提温困难，而且炉渣反射热的能力强输入功率提高时，易导致炉盖和炉墙损坏，尤其后升温操作往往导致钢液温度不均匀，脱氧不良非金属夹杂物含量较多。碳钢铸件的浇注温度主要生钢的含碳量及铸件的重量、壁厚和结构复杂程度等因素所决定。一般的碳钢铸件的适宜浇注温度可参考表9-97。出钢过程降温包括出钢过程中由于钢液向周围环境散热，以及加热盛钢桶消耗热量而引起的降温。盛钢捅中停留降温包括出钢后钢液在盛钢桶中镇静（时间58min）及浇注过程中，钢液在盛钢桶中向周围

36、环境散热而引起的降温。出钢过程降温和盛钢桶中停留降温都与钢液量有关。表9-98中列出了在不同钢液量条件下出钢过程降温和盛钢桶中停留时的降温速度的大致数值。3.2电弧炉熔炼工艺举例铸钢熔炼工艺规范XSIQT-0l1目的规范铸造工艺过程，控制产品质量。2适用范围适用于规范我厂一缸套内外套铸造过程。3化学成分3.1ZG270一500钢化学成分（%）4溶化设备中频感应炉5熔炼5.1炉料：5.1.1废钢料购进厂后，由化验室进行取样分析，了解其化学成分中碳的含量及硫、磷等有害元素的含量。5.1,2炼钢用各种铁合金采购进厂后，由化验室验证是否符合国家标准或职业标准的规定，铁合金中硫、磷含量重量应低于钢种规范

37、。5.1.3锈蚀、潮湿、粘矿严重的废钢和其他炉料不能使用。5.1.4气割工具将取样分析后符合要求的炉料进行气割，气割后待用，炉料长度不超过100mm，宽度不超过250mm，厚度不小了于2Omm，最大块重25kg以下，人工能搬动，不能使用很轻薄废钢。5.2装料溶化：5.2.1开机，调整电流20KA，电压0.35KV。检查各部位运行良好后装料。5.2.2炉前工在添加炉料时，炉料要求大小搭配，底部装少量碎料，人块料紧贴炉膛，难溶合金和炉料充填密实，充分利用炉膛空间。5.2.3炉料溶化过程中的溶化前期，炉前工应每间隔10分钟捣碎和逐批添加新料，到溶化后期，炉前工应每间隔3分钟捣碎和逐批添加新料，防止因

38、炉料搭桥、顶部结盖、熔化期延长和炉衬局部过热现象，发生穿炉事故。5.2.4加热，调整电流100KA，电压0.7KV，炉前工一要随时观察熔炼情况，有异常时停炉检查。5.2.5取样分析：炉料全部熔清后，炉前工用样勺取样，由化验室化验员进行分析，分析钢液中的C、Mn、Si、V等各元素的一百分含量（根据需要可增加其他元素的分析）。5.4造渣：5.4.1取样后山化验员分析的同时，炉前工扒出初期渣，另造新渣，新渣组成如下，渣量为0.30.5kg/百公斤钢液。a石英砂（应选用干燥、粘度应lmm)：占80%;b碎玻璃：占20%5.5脱氧和合金化：5.5脱氧和合金化：5.5.1新渣开成后，护散脱氧，脱氧剂组成为

39、硅铁粉70一100克每一百公斤钢液、焦碳粉40克每公斤钢液，应根据溶化后的钢液成分中碳和硅的含量作适当调整。5.5.2炉前上脱氧剂撒于渣面卜，用棒轻轻搅拌待渣颜色变浅后，观察炉内钢液温度，温度达到1510一1530后取样（炉前工每天在任意一炉用光学高温计修正观察温度）。5.5.3炉前工根据化验室取样分析的数据进行成分调整，调整碳、硅含量，不足的碳用电极粉补充。使成分进入规格。5.5.4添加合金时，合金事先必须烘烤预热，铬铁等易氧化合金元素必须在脱氧良好的条件下，扒开渣面加入，加入后立即充分搅拌。5.5.5加入锰铁后至出钢时间，一般控制在3分钟以内，若超过时间应由炉前工根据实际烧损情况适当补加锰

40、铁。5.5.6合金全部溶化后，插加钢液重量0.07一0.08kg/每百公斤铝进行终脱氧。5.6出钢：5.6.1炉前工做好终脱氧处理后，观察炉内钢液温度，温度达到1530一1560准备出钢，出钢前在钢水包内冲加20克铝屑及50克稀土。5.6.2出钢时，钢液应带渣在炉内镇静12分钟，然后扒渣出钢。5.6.3连续生产时，炉内可留部分钢液，以加速济化。5.7每次钢液浇铸完毕后炉前工观察炉膛内壁，炉膛内衬侵蚀户，叭重、粘有杂物，必须修理或更换新炉。3.3感应炉熔炼工艺这里所说的为碱性感应炉不氧化熔炼工艺，一般用于合金钢熔炼，没有氧化期。而氧化熔炼工艺，也有脱碳的环节4碱性感应电炉炼钢工艺碱性感应电炉炼钢可以脱磷和脱硫（但效果较碱性电弧炉差）,因而对炉料限制较酸性感应电