铸钢生产线技术改造工程可行性研究报告书

PAGEPAGE83目录1、总论22、铸钢件及铸造工艺133、铸钢车间184、电气505、自动化仪表586、给排水607、介质供应及采暖通风638、土建649、电讯6710、总图运输6811、劳动定员7112、能源评价7213、环境保护7314、安全与工业卫生7815、消防8116、实施计划8317、投资估算8418、技术经济分析8619、结论88附图：1）铸钢车间工艺平面布置图图号：OHZZ-12）总平面布置图图号：OHZZ-2总论1.1项目名称项目名称：铸钢生产线技术改造工程1.2项目建设单位、住址、项目负责人项目建设单位：****市****特钢锻材有限公司建设地点：****市望花区塔峪镇后二道村项目负责人：叶影雪1.3编制依据********特钢锻材有限公司的关于编制<铸钢生产项目委托书>。1.4企业现状********特钢锻材有限公司成立于2005年6月，地处****市望花区朝阳路，并在沈阳设立分公司，公司的主要经营范围为特殊钢、优质钢材的加工与销售。现有厂区面积2000㎡，主要设备有钢材修磨机、、带锯床及车床等。公司距沈抚高速公路5公里，地理位置优越，交通十分便利。1.5市场预测铸钢件是铸造成形工艺和钢材料冶金的结合，即可具有其他成形工艺难以得到的复杂形状，又能保持所有特有的各种性能，从而确立了铸钢件在工程结构材料中的重要地位。铸钢工业的历史并不是很长，但其发展很快。到二十世纪90年代（1991-2000），全世界铸钢件年产量稳定在600万吨左右，铸钢件占全部铸件产量的比例约为5%—10%。1996年-2000年间，中国铸钢件年产量在130-150万吨之间，占铸件占铸件的比例较高，在12%-14%之间。中国合金钢铸件占全部铸钢件的比例仅为30%，而工业发达国家已达到42%-50%。1996年的统计表明，美国低合金钢、不锈钢、耐热钢和抗磨钢等合金钢铸件的比例已达到60%。2006年我国铸钢件产量为381.1万吨，占铸件总量的13%，预计以后以年均3%的速度增长。21世纪铸钢工业同样面临着技术、管理、经济和生态环境四方面的挑战，所以其发展的特征不再是产量和铸钢厂数量的增加，而是产量相对稳定或略呈微降趋势，但是铸钢件的质量、品种、性能以及合金钢、特殊钢的比例将不断增加;铸钢工业采用先进的管理技术，提高生产效率，降低成本和不断加强环境保护是必然的发展趋势。发展中国家特别是中国，与工业发达国家面临的发展形势有所不同。我国经济建设的持续发展和西部与产品的向外转移以及中国成为世贸组织成员等因素，都将促进我国基础工业，特别是铸钢工业的不断发展与进步。铸钢的特点1）铸钢件的灵活性，设计人员对铸件的形状和尺寸有最大的设计选择自由，特别是形状复杂和中空截面的零件，铸钢件可采用组芯这一独特的工艺来制造。其成形和形状改变十分容易，从图样到成品的转化速度很快，有利于快速报价响应和缩短交货期。形状和质量的完善设计、最小的应力集中系数以及整体结构性最强等特点，都体现出铸钢件设计的灵活性和工艺优势。2）铸钢件冶金制造的适应性和可变性最强，可以选择不同的化学成分和组织控制，是一个于各种不同工程的要求。可以通过不同的热处理工艺在较大的范围内选择力学性能和使用性能，并有良好的焊接性和加工性。3)铸钢材料的各向同性和和铸钢件整体结构性强，因而提高了工程的可靠性。再加上减轻重量的设计和交货期短等优点，在价格和经济性方面具有竞争优势。4）铸钢件的重量可在很大的范围内变动。小者可以是重量仅几十克的熔模精密铸件，而大型铸钢件的重量可达到数吨、数十吨、乃至数百吨。由于铸钢件具有上述特点，几乎所有的工业部门都需要用铸钢件。在交通运输、船舶和车辆、建筑机械、工程机械、电站设备、矿山机械及冶金设备、航空及航天设备、油井及化工设备等方面应用尤为广泛，至于铸钢件在各产业部门的分配，由于各国的具体条件不同，情况可能有较大的差异。电站设备是高技术产品，其主要零件都在高负荷下长期连续地运转，火电厂和核电站设备中有很少零部件还需耐高温和高压蒸汽的腐蚀，因而对零部件的可靠性有很严格的要求铸钢件能最限度地满足这些要求，在电站设备中广为采用。汽车轮外缸缸体、电站用的燃气轮机机缸体及压缩机排气缸、核电站用的铸钢阀体、水轮机的转轮等。铁路机车及车辆的一些相关部件，如车轮、侧架、摇枕车钩柴油--电器机车的齿轮箱等，都是传统的铸钢件。铁路转辙用的辙岔是承受强烈冲击和摩擦的部件，工况条件极为恶劣，形状有很复杂目前各工业国都用高锰钢铸造。建筑机械和工程机械的工况条件都很差，大部分零件都是承受高的负荷或需耐冲击磨损，其中一大部分是铸钢件，如传动系统中的主动轴、承重轮、摇臂、履带板等。挖掘机的挖斗和斗齿也是传统的高锰钢铸件。一般汽车很少用铸钢件，但特种越野车和重型卡车的传动部分也用不少铸钢件，如重型卡车的铸钢后桥外壳。履带式拖拉机和装甲车也大量采用铸钢件，如主动轮、承重轮、从动轮和履带板等。为保证作业安全，矿井设备的一些关键部件均为铸钢件，如绞揽轮（天轮）和矿车的主要零件等。处理矿石用的破碎机和球磨机，由于运行时由于各部件受很大的冲击负荷，颚板、锤头及衬板等耐受冲击磨损的零件均为高锰铸钢件，机架则多为碳钢或低合金钢铸件。锻压机械的基座，十字架、横梁、机架和冶金设备的轧钢机机架、轴承座等重要零件历来都是铸钢件。迄今为止，世界上最大的铸钢件是冷轧机机架，1985年由德国多特蒙德市Hoesch公司的铸钢厂制成，共制造两件。我国制造的最大铸钢件是350mm中厚板轧机机架（材质为ZG270-500）铸件毛重达375吨，浇筑时用钢液530吨。此外，轧钢机的轧辊也有相当一部分是铸钢件。飞机制造使用铸钢件已有很久的历史，20世纪30年代即用铸钢件做起落架壳体及其他零件，现代的喷气式飞机也使用铸钢件，如发动机支架、制动器支撑板等。研制导弹时，需用单轨作水平告诉滑行实验和头部冲击试验，实验时速度可以达48马赫。水平滑行实验所用的滑块机制动器部件均为Mn-Mo-V低合金钢铸件。石油天然气井口封隔用防喷器其核心部件均为低合金钢或马氏体不锈钢铸件，如壳体、顶盖等。由于这些零件需承受高达140Mpa的压力，因此，铸造这些零件时，必须确保铸件的表面质量和内部质量。大型船舶上很多重要部件也是铸钢件，如首柱、尾柱、锚链及导管、舵架、缆舵系桩等。农用机具的使用条件是苛刻的，因此，农用机具上的一些重要的受力零件宜采用铸钢件，如犁托和犁柱、主动链轮、履带板、支重轮、引导轮、驱动轮等，目前各工业国在农用机具方面采用铸钢件日益增多。中国将逐步成为世界的制造中心，我国电力、石化、冶金、船舶、汽车及铁路等行业的发展将对铸件产业发展起到巨大的拉动作用。按照我国国民经济总体发展规划设想，国民生产总值将以8%--9%速度增长，经济建设规模会扩大，铸钢件需求量也会增加，预计我国铸钢件产量会继续增长。汽车铸件上升幅度较大，由于建筑业的兴旺和国家大力发展水、油、气的管道输送，铸钢管的产量会以较快的速度增长，铁路机车、发电设备、冶金矿山和各种专业机械等由于国家投资向基础设施倾斜而有较大的增长，铸件产量也会有所增加。农机内燃机铸件的产量仍会有稳定的增长，机床、阀门、液压铸件的产量仍会有稳定的增长，机床、阀门、液压铸件产量也会有一定的增长，由于树脂砂的应用，该类铸件出口量会有所增加。机床铸件占全部铸件重量的比例有可能仍在7%左右。我国发电设备、石化、冶金、船舶、汽车、建筑等行业年需铸件月400万吨。随着各种经济救助行动的落实，年初以来一些铸钢件经济数据开始显露出企稳回升的迹象。根据中国机械工业联合会的统计，2009年1—2月中国铸钢件、铸铁件和金属锻件产量如下：由于新技术的不断的涌现和能源危机的波及，瞬息万变的市场竞争，自身的环境保护以及转嫁污染，大多数工业先进国家铸件产量正逐年下降，装箱发展中国家采购一般铸件但会向发展中国家出口高附加值、高技术含量的铸钢件。造成不发达国家的铸钢件产量却在不断地增长，世界总需求在不断上升，我国的铸钢件出口量也将有所增加。美国每年进口铸件在600万吨以上，其中汽车铸件来自墨西哥、巴西、德国;日本的工业铸件有半数来自中国，机床、注塑机等产业的机械铸件、大型铸件也大量来至中国；德国在2006年进口了100万吨铸件，主要是中国和东欧生产厂家提供的，所以，铸件国际市场看好。同时，由于技术进步因素，如提高铸件尺寸精度，减薄铸件壁厚，增长自己使用寿命，对铸钢件业提出了更高的要求。此外，大型铸件市场看好，在电力领域，根据我国核电中长期发展规划，到2020年核电装机容量将达到4000万千瓦。如果一套百万千瓦压水堆核电机组核岛部分的组成件按3亿元计算，对大型铸锻件产品需求将达到80亿元左右。未来几年我国电力火电装机按每年5000万千瓦计算，每台大型燃煤机组需要大型锻件200吨计算，预计每年火电锻件年均需求量2万吨左右。按水电发展计划，如按每年平均新装机30台50万千瓦及以上大型水电机组，每台大型水电机组需要大型锻件200吨值240吨。在石化装备领域，预计我国原油加工能力到2010年达到4亿吨，2020年达到5亿吨左右，将新建和改造20多个千万吨级大型炼油厂。加上大型加氢反应器的需求量的增加，预计每年煅焊结构的厚壁重型容器30台左右。煤化工装备方面，随着神华集团的我国第一座年产油品500万吨的煤液化工程建设，其他地区煤制油基地建设也将启动。预计煅焊结构重型容器市场将有每年40台的需求。在冶金设备领域，预计“十一五”期间，每台新建冷热连轧机所需锻钢支撑辊、中厚板轧机锻钢支撑辊、万吨级水压机上的大型轧辊等毛皮锻件接近10万吨。在船舶装备领域，预计到2010年，国内每年将需要大型船用曲轴300根以上，平均每年生产万吨级水压机需要的毛坯锻件需求量超过2万吨。从国际上看，大型铸锻件近期也明显供不应求，国外很多主机厂的生产进度都受到了大型铸锻件的影响的制约。同时应看到，如何解决发达国家出口我国的高附加值、高技术含量的优质铸件的替代进口问题是一个重要课题，如大型水电铸钢件替代进口的锻件等。此外还有铸钢轧辊市场前景看好，在轧钢工业初期，锻钢支承辊一直占有绝对优势，但其生产工艺复杂、成本高。随着科学技术的不断进步，铸钢支承辊以其生产工艺简单、成本低、高价的性价比等特点，受到众多厂家的欢迎。铸钢轧辊通常可用于冷轧和热轧的支承辊，可以整体铸造，还可以符合铸造。支承辊的消耗量很大，估计国内每年需求量在30万吨左右。国外发达国家在符合铸钢轧辊反方面的开发研究工作发展很快，针对不同性能要求已形成专用化系列，高使用寿命的符合铸钢轧辊在发达国家广泛使用。综上所述，铸钢件使市场前景及为广阔，国内铸钢企业发展较快。生产铸钢件的大型现代化企业《大连重工铸钢有限公司》前身就是大连工矿车辆厂的下属车间，当时只有年生产1.5万吨铸钢件的能力，可以生产各种碳素钢、低合金钢和特殊用途高合金钢铸件。经过几年的发展，工艺技术上经历了粘土砂、水玻璃砂、树脂砂技术改造过程，现在成为大型现代化铸钢件企业公司，以呋喃树脂砂工艺生产铸钢件为主，具有粗精机加工能力。年生产铸钢产品一万二千多吨，实现销售收入一亿元以上。产品主要以电站、船用、重机配套为主，其中电站产品占生产总量的65%以上。船用件服务国内90%以上的早场市场，还出口日本、韩国等国外等相关行业，随着企业一步步的发展壮大，服务领域也逐渐向石油开采、水电、风电等高新技术产业拓展。其产品质量。效益在全国同行业居领先地位，曾被国家机械部授予全国重机行业铸钢先进单位，给发展中的这个企业树立了榜样。********特钢煅材有限公司以市场为导向，落实科学发展观，以市场为导向，拟建设铸钢厂，应用最新生产工艺生产合金铸钢件，使之成为新的经济增长点，是一个很好的建设项目。1.6项目建设的指导思想1）抓住振兴东北老工业基地的发展机遇，认真贯彻落实科学发展观，和坚持走新型工业化道路，以市场为导向，依靠科技进步和创新，以优化工艺装备为基础，提高产品科技含量和附加值，创造企业合金钢铸件精品和名牌。2）本工程的实施要严格遵守国家颁布的有关环境保护的法律法规，符合国家、行业、地方制定的有关环境保护的标准，要全面推行清洁生产工艺，对污染源和污染物进行股权过程的控制，要减少对资源的消耗，对生产工艺过程中产生的具有利用价值的再生资源，按清洁生产、生态工业和循环经济，采用有效地综合利用技术，消除对环境的污染，最大限度地提高资源和能源的利用率，出尽资源的循环利用，建设清洁工厂1.7项目建设的有力条件1）振兴东北老工业基地和加快发展现代化装备制造业，辽宁处于中心地位，为铸钢件的生产和经营提供较好的区位优势。2）该工程建设得到****市、区各级政府的大力支持，已划拨土地作为建厂用地，该厂之自然条件和电力资源优越，并具备进一步发展用地条件。3）厂区所处地理位置交通便利，所需运进的各种原材料和运出的产成品都能得到保障。4）****市及周边地区有一定数量的钢铁资源，又有辽阳、锦州、吉林几家大的铁合金生产厂，熔炼所需要大量的铁合金材料可以得到保证。5）厂区与****特钢同处于****市望花区，可方便的利用抚钢的技术人才优势，为企业提供知识和技术支持。1.8项目建设内容1）建设铸钢车间铸钢车间采用消失模铸造生产工艺，年产3000吨铸钢件。车间包括熔炼生产线、消失模铸钢生产线和机加工。熔炼生产线工艺设备有十吨电弧炉一台、十吨LF精炼炉一台、十吨VOD精炼炉一台、一吨电渣炉一台。消失模铸钢生产线有融化工部、制模工部、模型组合及涂层烘干工部、造型浇注工部和落砂清理工部组成。机加工组要设备有数控加工中心、卧式车床、铣床、刨床、磨床等。2）建设辅助设施辅助设施有变电所、液氧气化站、煤气炉、循环水泵站、锅炉房、空压站、厂区管线、办公生活的设施、厂区道路、围墙及大门等。1.9产品大纲产品大纲见下表：年产各种铸钢件3000吨。1.10全厂生产工艺流程及金属平衡全厂生产工艺流程及金属平衡如下10吨电炉（3225t/a）10吨电炉（3225t/a）10吨LF1吨电炸炉10吨VD/VOD铸钢件（3000t/a）年产各种铸钢件3000吨，铸造金属收得率93%，电炸炉金属收得率95%，年需钢水约3225吨。因有十吨大型铸件，所以选用10吨电弧炉，富裕的钢水生产能力为今后的发展预留条件。1.11辅助设施1）变电所变电所为全厂供电，全厂计算负荷9042KVA,其中10KVA高压负荷5750KVA,低压负荷3292KVA。由于厂区面积较小，所以全厂设一座变电所。变电所设4台变压器，分别为3台1250KVA动力变压器，一台200KVA照明变压器。变电所设9台高压开关柜和4组低压开关柜。高压开关柜型号GG-1A型，抵押开关柜型号GGD型，变压器型号S11型。2）制氧站为节约工程投资，不建制氧站。采用液氧罐供氧方式，选用两台直径2米液氧罐，配置汽化器和稳压阀组供气。3）煤气站（1）煤气主要用于钢包烘烤，设置两台烘烤器，每台煤气用气量为560m³/h，在场外设直径1.5米热煤气炉一台，额定产气量1300m³/h煤气用管道直送烤包器。（2）铸造件热处理选用2台台式热处理炉，每台炉需用煤气2000m³/h，合计需用煤气4000m³/h。选用直径2m热煤气炉2台，满足两台热处理炉使用要求，热煤气炉就近布置，煤气管线长度不要超过80米。4）循环水系统（1）净循环水系统全厂净循环水量为615m³/h补充新水量24.6m³/h，循环率96%，建650m³/h经循环水泵站一座。（2）浊循环水系统浊循环水系统是VOD炉蒸汽喷射泵冷却用水，水量280m³/h，压力0.4Mpa，补充新水量11.2m³/h，循环率96%，建350m³/h浊循环水泵站一座。5）锅炉房蒸汽用户为VOD精炼炉蒸汽喷射泵、铸造造型、生活和采暖。建设锅炉房一座，安装6t/h锅炉一台。铸造造型、生活和采暖采取间断供气，利用VD精炼炉蒸汽喷射泵不工作时供气。6）空压站建设20m³/min空压站一座，满足全厂使用要求，选择LU110-8型螺杆式空气压缩机。7)办公楼办公楼建筑面积380.m21.12环保、安全与工业卫生、消防（1）环保本工程的实施要严格遵守国家颁布的有关环境保护的法律法规，符合国家、行业、地方制定的有关环境保护的标准，要全面推行清洁生产工艺，对污染源和污染物实行全过程控制，要减少资源的消耗，对工艺过程中产生的具有利用价值的再生资源，按照清洁生产、生态工业和循环经济要求，采用欧晓得综合利用技术，消除对环境的污染，最大限度的提高资源的循环利用。严格按照国家有关环保设计规范和规定进行设计，炼钢设有完善的除尘系统，各种介质达标排放，并设有完善的防噪、降温等设施，固体废弃物按规定排放，并尽可能的综合利用。规划有绿化用地，进行厂区绿化，栽种利于生长的树木和草坪，美化环境。（2）安全与工业卫生严格执行国家有关标准和规定，建设必要的防火、防爆、防雷、防静电、防设备事故、防噪声、防热辐射、防机械伤害、和防烟（粉尘）等劳动安全卫生措施。在正常的操作情况下，可避免发生意外事故，保证安全生产和工人的身体健康。（3）消防严格执行《建筑设计防火规范》等有关规定，采取各种防火措施，在正常情况下，可以避免火灾发生，保证生产的安全。1.13劳动定员全厂职工总数328人，其中技术和管理人员25人，生产工人303人1.14投资估算本工程静态投资958万元，铺底流动资金30万元，工程总投资988万元。资金来源：全部企业自筹。工程建设期：半年1.15主要技术经济指标2、铸钢件及铸造工艺2.1铸钢件一般把适宜浇注成型的钢称为铸钢，得到的金属制品为铸钢件。铸钢件的钢种有铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造高合金钢。铸造碳钢铸造碳钢是铸钢材料的基础，碳钢铸件占铸钢件近70%。铸造碳钢是以碳为主加合金元素的钢种，其含碳量为0.10%~0.60%，属于亚共析钢。其中含碳量小于0.20%的属于低碳铸钢，含碳量在0.20%~0.50%的属于中碳铸钢，含碳量大于0.50%的属于高碳铸钢。根据现行的铸造碳钢国家标准GB11352-89,铸造碳钢按其力学性能的不同要求规定出5种牌号，分别是ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640。ZG200-400有良好的塑性、韧性和焊接性，用于受力不大，要求韧性的各种机械零件，如机座、变速箱壳体。ZG230-450有一定的强度和较好的塑性、韧性，良好的焊接性，被切削性尚好。用于受力不大，要求韧性的各种机械零件，如砧座、轴承盖、外壳、梨柱、底板、阀体等。ZG270-500有较好的塑性和强度，良好的铸造性能，焊接性能尚好。应用广泛，用于轧钢机机架、轴承座、连杆、箱体、横梁、曲柺、缸体等。ZG310-570强度和被切削性良好，用于制造负荷较高的耐磨零件，如辊子、缸体、制动轮、大齿轮等。ZG340-640有较高强度、硬度和耐磨性，被切削性中等，焊接性较差，流动性较好，裂纹敏感性较差。用作齿轮、棘轮、叉头等。值得注意的是，铸造碳钢是在自然温度条件和不太高的加热温度条件下使用的钢种，其正常使用的温度范围在-40℃~400℃。当环境温度低于-40℃时，钢的韧性大幅度降低，易使铸件产生裂纹；当环境温度超过400℃时，钢的强度会下降，即发生“软化”。铸造低合金钢铸造低合金钢是在铸造碳钢化学成分基础上加入少量的一种或几种合金元素所构成的钢种。其合金元素的总含量不超过5%。与铸造碳钢相比，铸造低合金钢具有较好的力学性能和使用性能，能减轻铸件的重量，提高铸件的使用寿命。此外，低合金钢具有与碳钢钢号相近的铸造性能，比较适合铸造生产。铸造低合金钢的主要类别：（1）普通铸造低合金钢：锰系铸造低合金钢、铬系铸造低合金钢和镍系铸造低合金钢。（2）低合金高强度铸钢：低合金高强度铸钢、低合金超高强度铸钢和微量合金化铸钢。（3）特种铸造低合金钢：高温用铸造低合金钢、低温用铸造低合金钢和抗磨用铸造低合金钢。我国目前应用最广泛的当属其中的锰系和铬系铸造低合金钢。铸造高合金钢铸造高合金钢中加入的合金元素（一种或几种）总量均在10%以上，大量合金元素的加入，使钢的组织发生了根本变化，并且有特殊的使用性能，如铸造高锰钢的抗冲击磨损性能、铸造不锈钢的耐腐蚀性能、铸造耐热钢的高温性能、铸造低温钢的耐低温性能等。铸造高合金钢实际上均属于特种铸钢。由于铸造高温合金钢中含有大量的合金元素，所以在铸造性能、焊接性能、切削加工性能等方面均比碳钢和低合金钢差。铸造高温合金钢包括铸造高锰钢、铸造不锈钢、铸造耐热钢、铸造低温钢。（1）铸造高锰钢铸造高锰钢是最通用的一种铸造抗磨钢，在冶金矿山机械、履带式拖拉机和军用坦克上都装有抗磨钢制作成的零件。这些零件在受到重力冲击和挤压的条件下经常摩擦，或受到高速运动的磨粒的冲刷和磨削，工作条件非常恶劣。这就要求此钢种不但要有高硬度，而且还要有足够的韧性和强度。（2）铸造不锈钢不锈钢也叫耐蚀钢，主要用于制造化工设备中需经受液体或气体腐蚀的铸件。此外，在石油工业、化纤工业以及食品、医药工业也有广泛的应用。随着不锈钢工业的发展，不锈钢产品也逐步进入日常生活用品的行列。铸造不锈钢的钢种很多，其分类可以按主要化学成分或钢种的特征元素分类，分为铬不锈钢、铬镍不锈钢。铬锰氮不锈钢；也可以按组织结构分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢及双相不锈钢等。（3）铸造耐热钢铸造耐热钢是指在高温下仍能保持良好性能的钢种。钢的高温性能包括抗氧化性和热强性两个方面，相应地将耐热钢分为抗氧化钢（也叫不起皮钢）和热强钢两种。（4）铸造低温钢在更低的温度条件下（如-162℃、-196℃），则需要具有奥氏体组织的铸造低温钢。通常使用的铸造低温钢是铬镍不锈钢。为了防止碳化物析出，使钢变脆，有时还使用含铬、镍更高的钢种，如ZGCr18Ni12和ZGCr25Ni20等。这样铬镍钢在低温下具有良好的塑性和冲击韧性。铸钢的熔炼一般采用电炉、中频感应炉、真空感应炉、等离子炉、电渣炉等。电炉配合精炼炉冶炼的钢夜质量较高，而且炼钢的周期适中开炉、停炉比较方便，比较容易与造型及合箱等工序进行协调，便于组织生产。本工程采用电炉熔炼工艺。2.2铸造工艺铸钢件常用的铸造方法除大量采用的砂型铸造法外，还有壳型、陶瓷型、负压造型、实型铸造（消失模）、磁型铸造、离心铸造、压力铸造、挤压铸造及熔模精密铸造等方法。砂型铸造工艺流程如下：型砂配置型砂配置炉料准备芯砂配置造型金属熔炼造芯砂型干燥合箱浇注砂芯干燥落砂清理铸件检验热处理芯砂配置芯砂配置消失模铸造工艺是国家重点推广项目，是改造传统铸造业应用最广泛的高新技术。对于消失模铸造，有多种不同的叫法。国内主要的叫法有“干砂实型铸造”、“负压实型铸造”，简称EPC铸造。芯砂配置芯砂配置消失模铸造工艺主要具有下列优点：1）铸件尺寸形状精确，重复性好，具有精密铸造的特点；2）铸件的表面光洁度高；3）取消了砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的铸造缺陷和废品；4）不合箱、不取模，大大简化了造型工艺，消除了因取模、合箱引起的铸造缺陷和废品；5）采用无黏结剂、无水分、无任何添加物的干砂造型，根除了由于水分、添加物和黏结剂引起的各种铸造缺陷和废品；6）大大简化了砂处理系统，型砂可全部重复使用，取消了型砂制备工部和废砂处理工部；7）落砂极其容易，大大降低了落砂的工作量和劳动强度；8）铸件无飞边毛刺，使清理打磨工作量减少了50%以上；9）可在理想位置设置合理形状的浇冒口，不受分型、取模等传统因素的制约，减少了铸件的内部缺陷；10）负压浇注，更有利于液体金属的充型和补缩，提高了铸件的组织致密度；11）组合浇注，一箱多件，大大提高了铸件的工艺出品率和生产功率；12）减少了加工裕量，降低了机加工成本；13）易于实现机械化自动流水线生产，生产线弹性大，可在一条生产线上实现不同合金、不同形状、不同大小铸件的生产；14）可以取消拔模斜度；15）使用的金属模具寿命可达10万次以上，降低了模具的维护费用；16）减少了粉尘、烟尘和噪声污染，大大改善了铸造工人的劳动环境，降低劳动强度，以男工为主的行业可以变成以女工为主的行业；17）简化了工艺操作，对工人的技术熟练程度要求大大降低；18）零件的形状不受传统的铸造工艺的限制，解放了机械设计工作者，使其根据零件的使用性能，可以自由地设计最理想的铸件形状；19）可减轻铸件重量；20）降低了生产成本；21）简化了工厂设计，固定资产投资可减少30%—40%，占地面积和建筑面积可减少30%—50%，动力消耗可减少10%—20%；22）消失模铸造工艺应用广泛，不仅适用于铸钢、铸铁，更适用于铸铜、铸铝等；23）消失模铸造工艺不仅适用于几何形状简单的铸件，更适合于普通铸造难以下手的多开边、多芯子、几何形状复杂的铸件；24）消失模铸造工艺可以实现微振状态下浇注，促进特殊要求的金相组织的形成，有利于提高铸件的内在质量；25）在干砂中组合浇注，脱砂容易，温度同步，因此可以利用余热进行热处理。特别是高锰钢铸件的水韧处理和耐热铸钢件的固溶处理，效果非常理想，能够节约大量能源，缩短了加工周期；26）利用消失模铸造工艺，可以根据熔化能力，完成任意大小的铸件。本工程采用国家重点推广的消失模铸造工艺。3、铸钢车间3.1车间组成主要熔炼工艺设备有10吨电弧炉一台、10吨LF精炼炉一台、10吨VD/VOD精炼炉一台、1吨电渣炉一台。铸钢件生产线采用R法消失模铸造工艺，生产线由ESP制模工部、硅溶胶制壳工部、造型浇注（真空）工部（含砂处理）、熔炼工部和清理工部组成。机加工主要设备有数控加工中心、卧式车床、铣床、刨床、磨床及线切割机等。车间相应配套设施有变电所、净循环水泵站、浊循环水泵站、液氧气化站、煤气站、空压站、电炉和LF精炼炉除尘设施等。3.2产品大纲本项目的产品大纲见下表。产品大纲单位：t/a序号名称铸钢牌号数量备注1机座、变速箱壳、砧座、轴承盖、外壳、梨柱、阀体ZG200-400ZG230-4505002高温高压锅炉管、阀体ZG30Ni35Cr152003齿轮、锥齿轮、高压缸体ZG20CrMo3004海底电缆保护器ZG0Cr17Ni4Cu4Nb2005加热炉传送带、螺杆、紧固件ZG35Ni24Cr18Si24006电站合金阀体、转轴、轮机压板ZG15CrMo4007大型工程车挖头斗齿ZG30CrMnSiMo2008不锈钢阀体ZG1Cr13ZG0Cr18Ni93009整体铸钢轧辊坯ZU60CrMnMoZU70Mn2MoZU75CrNiMnMo500合计3000年产各种铸钢件3000吨，铸造金属收得率93%，电渣炉金属收得率95%，年需钢水约3225吨。因有10吨大型铸件，所以选用10吨电弧炉，富裕的钢水生产能力为今后的发展预留条件。3.3电炉熔炼3.3.1原料1）废钢有两大类：一是本厂返回废铁，应按钢种分类堆放；二是外购社会回收废钢，进厂后必须进行分拣，剔除爆炸物、有毒物质、有机物、有色金属件、大块炉渣和泥石，应分批进行成分检验，并根据成分和物理特性分类堆放。废钢的尺寸与单重应符合下表的规定。废钢最大断面/mmxmm废钢最大长度/mm废钢重量/t备注≤400x400≤1000≤1废钢不得混有封闭器皿，爆炸物、毒品、有色金属、炉渣和泥石。费钢入炉前，应对废钢进行分检、分类。2）生铁生铁是原料，也作配碳用，近年来由于废钢价格过高，厂家开始用生铁代替部分废钢，生铁是纯净的原料，在熔炼对有色金属元素要求严格控制的钢种时，可配加适当比例的生铁，以稀释炉料。对生铁的成分要求C2.75%~4.0%、S≤0.04%、P≤0.10%、Si≤0.8%、Mn≤0.5%。3）铁合金各种铁合金其成分应符合国家标准规定。粒度：电炉使用≤60mm；炉外精炼使用≤30mm。4）石灰、白云石、萤石粒度：电炉≤5~60mm；炉外精炼≤5~30mm。成分见下表品名成分（质量分数）%其它CaOMgOCaF2FeSiO2SPH2O石灰≥90≤3≤0.1白云石≥30≥19.5≤3≤0.025≤0.07≤2萤石≥85≤4≤0.2石灰活性度≥310ml。5）硅钙丝（包芯丝）及铝丝丝直径Φ8~Φ12mm、包皮厚度0.3mm、芯部材质Ca-Si、芯部成分Ca：Si=70：30、铁粉比1：1.3、芯线密度200~334g/m。6）碳粉粒度≤3mm、成分：C≥85%、S≤0.1%、灰分≤12%7）各种原料需求量序号名称年需要量（t/a）备注1废钢31522生铁3503铁合金1304石灰1625萤石4.96碳粉16.2合计3815.1以上原料全部外购。3.3.2工艺流程1）电炉熔炼工艺流程工艺流程图如下：生铁、返回钢生铁、返回钢废钢料篮铸造废钢LF造渣料铁合金电炉加料设备VOD工艺流程简述废钢加料本车间废钢来至全厂返回钢和外购废钢，废钢在废钢料场装入料篮，称重后将料篮送到电炉跨备用，然后再将空料篮返回配料。铁合金和散装料供应铁合金和石灰等散装料用吊车装入加料斗，使用时经加料斗分别加入电炉、LF及VD/VOD炉内。（3）钢水的初炼过程每次装废钢前，先通过加料装置加入渣料。将废钢分批加入到电炉中，当钢液熔池形成时即开始吹氧助熔，造泡沫渣埋弧冶炼，早期脱磷，熔渣全部形成时，可适当倾动炉子，使部分炉渣流到炉下的渣罐内。熔化完毕测温取样，若碳高强化吹氧，脱碳升温。当脱磷脱碳至要求成份，再进行测温取样，当钢水温度和成份符合要求后即可出钢。（4）出渣、出钢操作在熔化末期和升温期通过炉子倾动，使炉渣自动溢流到渣罐里。在出钢前，对烘烤到1000~1200℃的钢包试验检查滑板，若正常，关闭滑板，向水口灌砂，然后用吊车将钢包送到炉子下，在出钢位马上出钢。出钢时，电炉倾动，钢水由出钢槽流出到钢包内。钢包车上的电子称自动显示钢水重量，出钢完成后，炉子快速回位。为加强钢与渣的界面反应，均为钢水成份和温度，从出钢开始即进行钢包底吹氩，通过快速接头将钢包上的氩气管接通。（5）LF炉精炼LF炉精炼工艺是把传统碱性电弧炉冶炼工艺的还原精炼工艺移到LF炉中进行，LF炉精炼工艺可大幅度提高产量和产品质量，降低消耗，是电炉炼钢的发展方向。电炉出钢完成，钢水罐车开入LF炉工位，LF炉盖与电极下降，通电对钢水进行加热精炼。精炼的主要目的是去除大量氧化物和氧，并进行脱硫和微合金化。——脱氧。出渣后，紧接着加入锰铁、锰硅合金和硅铁等进行预脱氧（沉淀脱氧）。然后再投进造渣剂，覆盖熔池表面。待渣熔融后，加入脱氧剂并在渣面添加适量的还原剂，造成还原性的炉渣，进行扩散脱氧。为加速扩散脱氧速度，可向钢包中吹氩搅拌。扩散脱氧后，根据需要在出钢前喂丝，加入铝、硅钙丝进行终脱氧。——脱硫。在还原期，（FeO）不断的被还原，使（FeS）不断地转变为（FeO），从而使（FeS）不断地向渣中转移，实现了钢液的脱硫。——合金化。还原期重点是合金元素的控制。一般来说，和氧亲和力小、熔点高或加入量多的合金元素（例如：镍、铜和钨钼等）可在熔炼前期加入，与氧亲和力较大的合金元素（例如：锰、铬、钒和硅等）一般在精炼中加入，加入早晚也需根据加入量决定，而易氧化元素（例如：Al、Ti和B等）则是在还原后期（出钢前）喂丝加入。——调整成分和温度、出钢。根据钢液成分，向熔池中补充投入合金剂，调整成分和温度，如果取样分析和测温的结果符合出钢要求时，断电起升电极和炉盖，钢水罐车即可开出。LF炉精炼完成后，钢水罐车开到喂丝机平台下，进行喂丝操作，全程吹氩。（6）VD精炼VOD精炼炉不吹氩，即成为VD精炼炉。需要对钢液进行真空脱气的钢种，在LF炉精炼后把钢包吊到VD真空罐内，旋转真空罐车，扣上罐盖开启真空泵，进行真空处理。VD真空处理是钢中的气体含量与熔池温度和气相中该气体分压有关，在减压条件下，有关气相分压降低，从而可以降低钢中的气体含量。在处理过程中还可底吹氩搅拌，促进夹杂物上浮进入渣中。此过程中也可以加入微量铁合金，以精调成分，全程吹氩。（7）VOD精炼熔炼不锈钢时，将LF炉精炼后的钢包吊到VOD真空精炼工位，钢包接通氩气后放入真空罐，吹氩、调整流量（标志）到30~30L/min，测温1590~1610℃，测自由空间高度不小于1000mm。然后，扣上VOD包盖、真空罐盖。这时边吹氩搅拌变抽空气，将罐内压力降低。溶解于钢液内的碳、氧开始反应产生激烈的沸腾。当罐内压力（真空度）降至6700Pa左右时，开始吹氧精炼。在这个过程中保持适当的供氧速度、氧枪高度、氩气沸腾强度、真空度等十分重要的，由于真空，在几乎铬不氧化的条件下进行脱碳。特殊情况时当钢液入罐时碳大于0.60%甚至到1.00%以上时，为避免发生喷溅，应延长预吃氧时间，晚开5级、4级泵，低真空度小吹氧量将碳去到0.50%以后再进入主吹处理。随着[C]下降，真空度逐渐上升，吹炼末期可达1000Pa左右。尽管没有加热装置，但是由于氧化反应放热，使钢液温度略有升高。吹炼进程由真空度和废气成分的连续分析来控制脱碳终点。真空处理完毕后关闭主截止阀，破坏真空、液压驱动提升真空罐盖、移动罐盖车行走至待机工位，然后进行钢包钢液喂丝、吹氩净搅、测温取样，定氢、定氧、断开氩气、钢包出罐。把钢包吊出去进行连铸或模铸。停氧条件即吹氧终点判断，应以氧浓差电势或气体分析仪为主，结合真空度，废气温度变化、累计耗氧量进行综合判断。决定停止吹氧的条件是：（1）氧浓差电势下降为零。（2）真空度、废气温度开始下降或有下降趋势。（3）累计耗氧量大于计算耗氧量。耗氧量计算系数见下表水冷氧枪吹氧耗氧量表开吹碳、硅含量之和/%耗氧量（标态）/m³·t`¹<0.1%<0.06%³<0.03%<0.01%0.47.68.08.49.20.58.48.89.210.00.69.29.610.010.80.710.010.410.811.60.810.811.211.612.40.911.612.012.413.21.012.412.813.214.0（4）钢液温度满足后期还原和加合金料降温需要。熔炼含碳量大于0.03%的不锈钢、合金结构钢，碳高时吹氧去碳，可以采用耗氧量计算决定吹氧终点，即当累计耗氧量达到计算耗氧量时停氧。这样可以缩短吹氧时间，减少合金元素氧化。冶炼[C]大于0.03%的（一般技术条件）不锈钢时，不用进行真空碳脱氧操作，停氧后直接进行测温加渣料、合金料、脱氧剂及后续操作，用高碳料或增碳剂调碳到成品规格。冶炼[C]不大于0.03%和质量有特殊要求的不锈钢时，需要进行真空碳脱氧操作。在[C]比规格稍高时结束吹氧精炼，过剩的[C]在真空下与钢液内的氧继续反应脱氧和去除夹杂物。在真空下继续吹氩搅拌还可以促进夹杂物上浮排除。即停氧后立即打开高真空喷嘴，抽真空到极限真空度，同时增加大氩气流量（标态）到2~3Lmin·t，此时氧浓度差电势再次升起，成为二次峰，时间大约5~15min，二次峰再次下降到零，真空碳脱氧结束。真空下或解除真空后，测温加渣料、合金料、脱氧剂。抽真空3~5min渣料熔化，加入脱氧剂和合金料。合钛钢解除真空前3~5min，温度为1630~1610℃时加入钛钢。终脱氧在解除真空前3min加入铝。最后，解除真空，测温，停氩气，出罐浇铸。VOD还原操作工艺参数见下表。VOD还原操作工艺参数表技术条件真空度（Pa）保持时间（min）氩流量（标态）（L·min`¹）终脱氧铝用量（kg·t`¹）加料精炼一般≤300≥106040~50特殊≤100≥156040~501如果温度高，可通过吹氩降温，温度过高，可抽真空降温，此时含钛钢需要补加钛铁2~4kg/t。不同钢种的出罐温度见下表。不同钢种的出罐温度表钢种1Cr18Ni9Ti0Cr19Ni91Cr1300Cr14Ni14Si400Cr18Ni12Mo2Cu2温度/℃1560~15801555~15751580~16001550~15701560~1580VOD处理周期约60~90min，可根据工艺调整作业时间。熔炼完成后，破坏真空，提升真空罐盖，旋开真空罐盖，最后进行喂丝操作。喂丝是向钢液喂入铝线或不同芯料的包芯线，达到脱氧、脱硫、非金属夹杂物变性处理和合金成分微调等冶金效果的工艺手段，其主要设备是喂丝机。喂丝机布置在LF炉和VD炉旁，喂丝前，将铝丝、硅钙包芯丝送入喂丝机的拉辊，然后，以60~240mm/min的速度往钢包喂丝。喂丝时间大约2~4min，喂丝的时间和重量，由精炼控制室记录和打印报表。精炼完成后，可吊钢包去浇注。3.3.3产量计算1）熔炼周期（电炉从出钢到出钢时间）熔化时间t=60GW/Pη1η2COSΦ式中：t——熔化时间，min；60——每小时分钟数，min；G——每炉炉料量（包括废钢、生铁），t；W——熔化电耗，kwh/t；P——变压器额定功率，KVA；η1——热效率0.90；η1——热效率0.94；COSΦ——功率因数，熔化期0.80，升温区0.75.10吨常规超高功率电炉，配备3200KVA变压器，熔化期电耗370kwh/t，则其熔化时间为：t=60×10.6×360/3200×0.9×0.94×0.8≈106min溶化后升温期电耗60kwh/t，钢水量10t，则升温时间t1：t1=60×10×60×/3200×0.9×0.94×0.75≈18min非通电时间约20min，则冶炼周期时间T：T=t+t1+20=106+18+20=144min（LF炉精炼周期70min，VD处理周期40min，VOD处理周期60~90min）2）车间生产能力计算公式如下：Q=1440GnN/T（t/a）式中：Q——电炉车间年产钢水量，t/a；1440——每天日历时间，min/d；G——每炉出钢量，t/炉；n——车间电炉座数；N——电炉年工作天数，d/a；T——每炉钢平均冶炼时间，min/炉。本车间生产能力：Q=1440×10×1×300/144=30000（t/a）年产钢水约3万吨。3.3.4熔炼主要工艺设备配置与选型1）电弧炉采用炉盖旋转三相电弧炉，主要技术参数如下：炉壳直径3800mm额定容量10t变压器额定容量3200KVA变压器一次电压10KV变压器二次电压260~139V（4级）额定电流12.2KA频率50Hz石墨电极直径350mm倾炉角：出钢方向/出渣方向45°/14°出钢方式出钢槽出钢冷却水耗量45m³/h炉体总重91t2）LF精炼炉额定容量10t（最大12t）钢包上口直径Φ2150mm（暂定）自由空间高度1050mm（10t钢液时）钢包高度2655mm（暂定）变压器额定容量1800KVA/10KV一次电压10KV二次电压180~120V（4级）无励磁电动调压二次额定电流5774A电极升降装置型式三相单臂可呼唤夹持器升温速度≥4℃/min处理时间40~50min电极直径Φ200mm电极分布圆直径≤Φ380mm电极行程1200mm电极升降速度4m/min上升3m/min下降升降方式立柱升降、液压驱动调速方式电液比例阀炉盖型式水冷炉盖圈+耐材拱顶炉盖提升高度300mm炉盖提升方式液压缸——链条式三相不平衡系数≤5%电流互感器10000A/5A大截面水冷电缆截面S=1600mm²/根长度L≈5000mm/根数量3根（每相一根）液压系统系统工作压力6~8Mpa介质水—乙二醇冷却水进水压力≥3×105a进水温度≤32℃设备冷却水耗量~40m³/h变压器冷却水耗量~80m³/h氩气系统压力（2~8）105Pa耗量50NI/min最大流量90NI/min纯度99.99%压缩空气压力0.4Mpa3）VOD精炼炉真空罐直径（外径）Φ3500mm真空罐高度4100mm真空抽气能力120kg/h工作真空度67Pa极限真空度20Pa预抽真空时间≤7min罐盖提升高度800mm设备冷却水60m³/h真空泵冷却水280m³/h冷却水压力0.25~0.35Mpa压缩空气耗量2m³/min压缩空气压力0.5~0.6Mpa氩气耗量100I/min蒸汽耗量4.5t/h蒸汽压力0.8Mpa蒸汽温度180~200℃VD精炼周期40~45min漏气率≤10kg/h真空处理时钢液温降2~2.5℃/min动力负荷80KW3.3.5电炉辅助生产系统除熔炼工艺设备外，电炉车间有以下辅助系统：废钢供应系统在靠近主厂房位置设废钢配料间，其可以分类堆存一定用量的废钢，通过吊车往料篮装料，废钢重量由吊车上的电子称显示。散装材料供应系统活性石灰、轻烧白石灰及其他散装材料用汽车运入电炉原料跨，需要烘烤的原料要在烘烤炉中进行干燥烘烤。耐火材料及电极供应耐火材料、电炉及LF炉用的电极，由耐火材料库用汽车运入电炉跨待用。修炉采用将下炉壳吊到地面进行修理方式。钢包准备系统钢包准备系统包括热修包、冷修包及烘烤三部分。热修包在每炉钢浇注完毕进行，倒出铸余渣以后，将钢包清理干净，检查水口及透气塞，必要时予以更换，并对滑动水口机械进行试验。冷修包是当钢包衬砖损坏到一定程度时，要更换工作衬砖。待钢包冷却后，用拆包机拆除工作层，然后再修罐坑砌筑新的工作层。烘烤包括新砌钢包衬砖的干燥与烘烤以及热周转钢包的升温烘烤。电炉配备两个立式钢包烘烤器。3.3.6熔炼辅助设施熔炼主要生产设备室电炉、LF精炼炉、VOD精炼炉及电渣炉等，车间需要的辅助配套设施有车间变电所、净循环水泵站、浊循环水泵站、液氧气化站、空压站、锅炉房、热煤气炉、快速分析室等。1）车间变电所车间变电所为电炉、LF炉、VD/VOD炉、除尘设备及车间内全部附属设备等提供动力电源。全厂建设一个变电所，计算负荷见电气篇。2）水系统（1）净循环水系统为设备间接冷却水，水质未受污染，仅温度升高，经处理后循环使用。循环水量见下表：净循环水量表序号用户名称单位数量压力（Mpa）使用方式备注1电炉m³/h1800.4连续2LF炉m³/h1200.4连续3VODm³/h600.4连续4除尘m³/h20其他m³/h20合计400电炉冶炼系统净循环水量400m³/h，与全厂其他设备合建净循环水处理站。满足使用要求。浊循环水系统浊循环水系统是VD炉蒸汽喷射泵冷却水280m³/h，压力0.4MPa，该水除温度升高外，水中还有一定量灰尘，建一个浊循环水处理站。3）除尘系统电炉除尘：电炉在熔炼中产生大量的带尘烟气，其中85~90%的烟尘产生在熔化和氧化过程，电炉除尘采用二次收尘技术。设计原则：达标排气，全过程捕集，烟气捕集率≥97%。电炉除尘技术主要包括：烟气捕集、系统工艺和烟气净化三大要素。本工程采用烟尘二次捕集方式：捕集罩设计为天车通过式，由炉前移动的半密闭罩和炉子上方的差速导流罩组成，使电炉生产的全过程中都进行烟气捕集，厂房外无烟气泄露。在移动半密闭罩和屋顶罩之间留有能够允许天车通过的空间位置。除尘系统工艺用低阻、中温、大流量工艺，除尘器选用抗结露脉冲除尘器，采用离线脉冲清灰。电炉熔炼时产生的大量高温烟尘，在热抬升力的作用下和炉前移动导流罩的约束下，向差速屋顶罩冲去，在风机负压的作用下，高温烟气经管道进入除尘器，经布袋过滤后的净化气体，由风机送入排气阀，排入大气。除尘器清灰时，由经脱水、脱油净化并经加热后的压缩空气通过脉冲阀进行喷吹清灰，落下的灰尘，经灰斗收集后，通过螺旋推进器，排至卸灰车外运，进行综合利用。系统管道上设野风阀，当烟气温度超过设定上限时，野风阀自动打开混入冷风，以保护布袋，防止烧坏。当烟气温度低于下限时，野风阀自动关闭。除尘器清灰系统采用PLC控制全自动运行。高压保护及运行监控和操作系统均集中设在主控室内。除尘效果可达到厂房外无烟气泄露。LF炉除尘：由于LF炉没有氧化功能，只是在钢水精炼时产生少量细尘，设计上LF炉集尘罩通过管道并入电炉除尘系统，配置风量调节阀进行系统风量匹配调节。4）锅炉房锅炉房为VOD炉抽真空系统供应蒸汽，采用煤炉可节约生产成本，建设6t/h锅炉房一座。5）氧气采用液氧罐供气方式，选用2台Φ2.0m液氧罐，配置汽化器和稳压阀组供气。液氧罐站与其他设施的安全距离应符合有关规定标准。6）煤气煤气主要用于钢包烘烤，钢包烘烤设置二台烘烤器，每台煤气用气量为560m³/h，在厂房外设Φ1.5m热煤气炉1台，额定产气量1300m³/h，煤气用管道直送烤包器。7）压缩空气压缩空气主要供给：电炉炉体拆砌、钢水包拆砌、电炉除尘等设备及设备清扫等。电炉补炉、拆炉、拆钢水包等平均耗量18m³/min压力要求0.6Mpa电炉除尘平均耗量2m³/min压力要求0.25~0.3Mpa合计耗量：20m³/min使用制度：均为间断使用。建设一座空压站，供全厂各用户用气，选择LU110–8型螺杆式空气压缩机2台。8）氩气、氮气氩气、氮气采用瓶氩装配成氩气汇流排，放置在铸钢车间内，经管道送至用户。9）炉前分析室炉前分析室具备快速分析钢样的仪器，应配有直读光谱仪、碳硫联合测定仪、氢氧分析仪等。10）介质供应氧气、氩气、氮气、压缩空气、煤气等由各介质站用管线送入车间，进户总管线有计量装置。3.4电渣炉电渣炉是一种利用重熔电流产生热能熔化插入渣池的自耗电极，金属熔滴通过渣液清洗后，在水冷结晶器中结晶成电渣锭的一种特殊熔炼设备。电渣重熔金属具有良好的纯净度，铸态组织细致均匀，无白点及年轮状偏析，硫含量极低，夹杂物细小弥散等优良性能。因此，电渣重熔在大中型锻件、模块毛坯生产中处于垄断地位，在优质工模具钢、马氏体时效钢、双相钢管坯、冷轧轧辊中，电渣钢占绝对优势，电渣熔铸异型件有独特之处。因此，电渣炉是特钢铸造厂必不可少的设备。在电渣重熔的基础上发展起来的电渣熔铸新工艺，是生产高质量异型件，精化毛坯的一条途径，可在不经锻造在异形水冷结晶器中直接熔铸成型。电渣熔铸工艺对解决某些大锻件和异型产品的制造机质量等问题，具有很大的优越性和现实意义。电渣熔铸的产品涉及到原子能、宇航、船舶、电力、石油化工以及重型机械等工艺部门，异型件有各种各样的形状和尺寸，其最大重量达几百吨，最小的只有几十克。目前电渣熔铸的产品有巨型发电机转子轴、船舶柴油机大型曲轴，各种高压容器、大型圆环件、各种类型的轧辊，动力管道的阀体、三通管，透平涡轮盘、厚壁中空管，核电站压水堆的主回路管道（直管、弯管）、石油裂化炉管（圆，椭圆及U型管）、齿轮毛坯、各种模具（包括冲压模具）和几十克的假牙。本工程采用一台1吨单支臂电渣炉进行熔铸。3.4.1产品大纲原料电极棒规格Φ260×2600mm，熔炼的钢种为高合金钢（或根据用户要求，确定是否使用电渣熔铸工艺）。1吨电渣炉熔铸年产量1440吨，电渣炉金属收得率95%，铸造电极棒金属收得率93%，年需钢水1630吨。3.4.2原料电渣炉用的原料是电炉熔炼系统生产的电极棒，1吨电渣炉电极棒规格为Φ260×2600mm。3.4.3原料渣系渣系对冶金质量和冶炼效率有重要的影响。电渣熔铸的过程中，熔铸具有十分重要的作用。1）熔铸热源。在熔铸过程中自耗电极的熔化是靠渣池的热量进行的，它相当于变压器到炉子的电路中的一个“电阻元件”，将电能转化为热能，以使熔池温度达到熔铸温度。2）控制熔铸金属的化学成分。熔铸过程中，电极逐层熔化形成液滴并穿过渣层铸成铸件，渣与金属溶滴接触面积很大，具有十分良好的化学动力学条件。可以通过熔渣的化学特性控制金属的化学成分。3）净化作用。在熔铸过程中，渣还气渣洗作用。渣对夹杂物的去除是利用其对夹杂物的湿润、吸附、溶解或吸收将熔融金属与渣界面的非金属夹杂物去除。夹杂物也可以通过化学反应除去。4）绝缘隔热作用。在熔铸过程中，铸件与结晶器之间存在一层渣壳，使金属不与结晶器接触，起到了绝缘隔热的作用，使电流和热主要向底部水箱传导，提高了电流效率及促使结晶趋向轴向发展。5）创造了一个温度高于金属熔池的储热池。它使铸锭无缩孔、气孔、使结晶趋向轴向发展，铸锭顶端的高温渣池可以隔离大气，降低熔融金属中气体含量。在电渣熔铸过程中，炉渣组成的选择十分重要，它关系到熔铸件的质量、电渣过程的稳定性以及熔铸过程的技术经济指标。熔炼不同钢种应采用不同的渣系，同时在熔炼过程中应注意炉渣组元的变化，并及时进行调整，否则会直接影响电渣过程的稳定性和冶金效果。电渣熔铸熔渣的作用有两个方面，一是工艺作用，如作为热源的电阻发热作用，形成渣壳对于铸件成型性的作用等。二是熔炼作用，包括对钢质的净化、元素的氧化与还原等。常用的渣系有十余种，从组元来看，常用的有二元渣、三元渣和多元渣。二元渣系CaF2—Al2O3CaF2—CaO和CaO—Al2O3三元渣系CaF2—CaO—Al2O3CaF2—Al2O3—MgOCaF2—Al2O3—TiO2CaF2—CaO—SiO2CaF2—RexOy—CaO多元渣系CaF2—CaO—Al2O3—MgOCaF2—CaO—Al2O3—TiO2CaF2—Al2O3—MgO—TiO2炉渣消耗量约为38kg/t钢。3.4.4工艺流程1）工艺流程图工艺流程见下图：铸件处理准备工作铸件处理准备工作造渣重熔精炼补缩2）工艺流程简述：电渣重熔工艺过程包括准备工作、造渣、重熔精炼、补缩、锭子处理等。准备工作首先是对自耗电极进行表面清理并达到质量要求，再将自耗电极与电渣炉的假电极或卡头连接起来，同时准备好结晶器、水冷底座及引锭板，仔细检查结晶器和底盘确无漏水。底盘仔细清理干净后，将引锭板放在底盘上，然后把底盘上升到结晶器下端紧靠后的位置。将自耗电极与其下面的结晶器进行对中处理，将电极下降到造渣所需要的位置。为了避免产生“分流现象”（电流经结晶器导入底盘），在结晶器下端与底盘之间垫石棉布绝缘。造渣造渣过程的任务是迅速建立起具有一定深度的高温渣池，生产上用得最多的是无弧造渣法，其中用的较多的是用固体导电渣造渣。根据熔炼的材料和要求的不同，选择配比合适的渣料并按工艺要求进行烘烤。在引锭板上放置一块导电渣（<100克），电极下降到与它接触的位置，而在电极周围填以熔炼用渣。然后通电化渣，并陆续加入所余渣料到建立足够深度的渣池。再将渣温调整合适，即可将自耗电极插入液态渣中，开始无弧的电渣熔炼。重熔精炼熔炼过程中可根据具体情况添加脱氧剂及附加料，去除金属中非金属夹杂物、氧、硫、氮气及其它有害杂质。重熔过程应按规定电力制度进行，特别注意控制电流强度。因为外电压的波动必然引起熔炼电压变化，另一方面随着重熔进行电极长度减小，线路电压损失下降也将引起实际工作电压改变。补缩当自耗电极快熔化完毕时，要根据不同钢种和锭型的工艺要求进行钢锭头部充填补缩。补缩的作用在于减慢熔化速度，填充锭子头部的缩孔，以减少钢锭缩孔，避免加工时锭头中央开裂，并提高产品成材率。补缩操作一般在重熔结束前10~15分钟进行。这时逐渐减小功率，电极下降速度减慢，电流减小，结束重熔时，则停止下放电极，令其末端自行熔化，直到电极露出渣面并且发生电弧时即可停电。铸件处理当铸件全部凝固10分钟后，即可落箱取出铸件，进行清理及热处理。3.4.5主要工艺设备技术参数1）1t电渣炉1台炉型单支臂变压器容量750KVA调压方式无载电动二次电压54~68V电流11.03KA传动方式滚珠丝杆支臂快速2000mm/min支臂慢速0~25mm/min电极行程350mm/min电极尺寸Φ260×2600结晶器尺寸Φ360×1800mm控制方式LC+工控机平均熔化率330kg/h单锭生产周期4h月产量120t电耗1350kwh/t2）箱式电阻炉用于渣料烘烤，选用1台台车式电阻炉，型号RT2—105—9、加热功率100kw。3）地中衡2吨地中衡配置1台。4）渣料存贮箱、台秤渣料存贮箱1个，配置500kg台秤1台。5）电焊机选用1000W电焊机1台。3.4.6辅助设施1）供电电渣炉750KVA主变压器的10KV高压和低压380V电源均由变电所引来。2）净循环水系统电渣炉用水主要是电渣炉的设备冷却水，为间接冷却水，水质未受到污染，仅温度升高，经冷却处理后可循环使用。净循环水水量为35m³/h，水压0.3~0.5Mpa，入口水温≤32℃。供水由厂区净循环水泵站供给，循环使用，水的循环使用率达到96%以上。3）压缩空气压缩空气主要用于气动设备和设备清扫用气，总用气量约2m³/min，气源引自厂区压缩空气总干线。4）除尘设施电渣炉冶炼过程中在结晶器上口产生少量的烟气，应进行收集处理。烟气收集处理设施有收尘罩、布袋除尘器、抽风机、钢烟囱等。本工程设一套除尘系统。除尘器为气箱式脉冲袋式除尘器，除尘风量约3500m3/h，烟气收集率100%。3.5消失模铸造消失模铸造技术是用泡沫塑料（EPSSTMMA或EPMMA）高分子材料制作成与零件结构和尺寸完全一样的实型模具，经浸涂耐火粘接涂料（起强化、光洁作用）烘干后陆续埋入干砂造型，经三维微振加负压紧实，在没有泥芯、活块（甚至没有冒口）的情况下浇入熔化的金属液（注意在浇注和凝固过程中腰继续保持一定的负压），浇注时泡沫塑料模受热化进而被金属取代的一次性成型铸造新工艺。3.5.1工艺流程消失模铸造工艺流程如下：烘干烘干铸件检查铸件浇冒口埋箱造型清理负压浇注涂覆涂料冷却落砂模型组合筛分模型干燥模型检查模具成型熟化EPS预发泡原始珠粒复验EPS成分、温度检验熔炼配料复验金属成分冷却复验复验配料混制型砂涂料原材料造型新砂消失模铸造工艺流程图消失模铸造工艺包括熔化工部、制模工部、模型组合及涂层烘干工部、造型浇注工部和落砂清理工部。消失模铸造工艺按工艺分区为白区生产线（模样制作）和黑区生产线（铸造区）。3.5.2白区生产线消失模铸造泡沫塑料模样（白模）的制作是首道工序，白模的形状、尺寸精度和表面质量对生产的铸件的质量起着决定性作用。白模制作的工艺流程见下图。蒸汽、冷却水、压缩空气蒸汽、冷却水、压缩空气涂料制搅EPSEPMMASTMMA粒料发泡模具成型蒸钢预发泡浸涂涂料浇冒系统粘接熟化成型机板材手工加工白模烘干房干燥〈55℃排风备用埋箱造型振实台（黑区）黑区消失模模样的制作是根据铸件合金的种类和铸件结构特点而决定其性能，模样的性能取决采用的粒料（EPS、STMMA、EPM—MA）和与其相应的发泡、成型的设备（包括模具）及其相应的发泡成型操作工艺。珠粒（粒料）泡沫塑料模目前常用EPS、STMMA等材料为多。发泡、熟化①预发泡。预发泡的目的是为了获得密度低、表面光洁、质量优良的泡沫模样，可发性珠粒（EPS、STMMA）在成型发泡之前一般要经过预发泡和随后的熟化处理。②熟化。将预发泡珠粒储存在容器中熟化—称熟化仓（或熟化器），一般容量1~5m2，为防止输送珠粒产生静电引起珠粒逸出，戊烷燃烧不能采用塑料管（要带有接地片）进行输送，采用金属管并接的要好，熟化仓应放置在良好的通风条件下。以减少熟化珠粒的静电，使制模操作中充填模具时静电作用影响降低。（3）成型①使用成型机成型。②模具。发泡成型模具可分为蒸缸发泡模具和压机气室发泡模具两大类。（4）白模装配和粘接。白模结构装配是按工艺要求进行粘接，黏结剂的选择要恰当，这不仅有利于提高白模的质量以及铸件的质量，分块分片合理还可以节约材料和制模费用，提高生产效率。反之白模结构选择不当或装配不良，不仅浪费材料和降低效率以及影响振实台造型的效果或造型变形。黏结剂选择要恰当，操作要合理，黏结剂涂得过多或不均匀或过少，均影响白模质量和效率，会增加浇注时发气量和残留物，以致使模样各部分结合不良，导致铸件表面的凹痕或毛刺、结疤等缺陷。国内使用黏结剂有260胶、聚醋酸乙烯乳液、聚乙烯醛缩丁醛、聚醋酸乙烯液、聚乙烯醇胶、石蜡黏结剂、EVA-石蜡、“851”强力胶等。据白模形状结构需要量大小粘接方法有人工粘接和粘接机粘接。（5）涂料。（6）干燥。白模涂浸上涂料后必须进行干燥，以消除涂层中的水分，由于白模的软化温度在80℃左右，所以一般只能低温烘干。在阳光充足的室外放置4~8h也能使其干燥。烘干过程中除控制温度外，还要控制湿度，湿度〈30%，如在有良好通风得烘干设备中（烘房中）烘干，烘干效果为佳。烘干设备有鼓风干燥箱，干燥室及连续室或循环式干燥室，热源可采用电热、暖气供热和远红外线、微波等。3.5.3黑区生产线黑区主要事铸件造型、清理等。根据铸型输送机类型（或砂箱的输送方式）不同，分为开放式和封闭式。生产线的设计程序见下图。真空系统真空系统生产大纲造型工位数工艺要求模型束组合保温时间熔化能力砂处理系统尾气处理砂箱尺寸砂箱数/小时除尘系统砂箱总数砂箱线数砂箱摆渡车砂箱推进器真空接通装置循环线封闭式黑区主要工艺设备有调频振动紧实台、浇注机、造型机自动输送系统、翻箱机、铸件冷却系统、铸件输送机、浇帽口切除设备、砂输送带、砂处理设备及铸件清理等。铸件得浇注：将熔融金属从浇包注入铸型得操作，称为浇注。金属浇注时应注意以下问题：1）浇注温度：浇注温度过高，钢水含气量大，液体收缩大，对型砂的热作用剧烈，容易产生气孔、缩孔、缩松、粘砂等缺陷。浇注温度过低，会产生冷隔、皮下气孔、浇不足等缺陷。浇注温度与合金种类、铸件大小和壁厚有关。2）教主速度：单位时间内浇入铸型的金属液重量为浇注速度。浇注速度应适中，太慢会充不满型腔，铸件容易产生出冷隔和浇不足等缺陷；太快会冲刷铸型，且使铸型中气体来不及逸出，在铸件中产生气孔，以及造成冲砂、抬箱炮火等缺陷。浇注速度应根据铸件形状和壁厚确定，对于形状复杂薄壁的铸件，浇注速度应快些。3）浇铸技术：为使熔渣便于扒出或挡住，可在金属液体上撒些干砂和稻草灰；用红热的挡渣勾及时点燃从砂型中逸出的气体；此外，还应注意浇注中不能断流。铸件的落砂、清理工序：铸件的落砂、清理工序是把已凝固的铸件和铸型分离开，即去除掉型砂取出铸件。清理主要是消除铸件上的表面粘砂和内腔的残芯，去除浇帽口、披缝、飞边、毛刺、修补缺陷及铸件的精整等。铸件的清砂方法有两类：干法和湿法。本工程选用干法清砂，采用惯性振动落砂机。铸件的浇帽口去除：生产中浇帽口作为工艺的需要而存在，铸件凝固后即完成使命，因此在铸件落砂后，要把浇帽口去掉。去除冒口得方法有氧炔焰切割、碳弧切割、电弧切割及等离子切割。本工程选用电弧切割。铸件清理：落砂和切除浇帽口后要对铸件进一步清理，去除局部尚存的残砂。采用台车式抛丸清理机进行清理，抛丸清理具有生产效率高，劳动强度小，动力消耗小的特点。铸件缺陷的修补：铸件在成形的过程中，表面会产生一些缺陷，入气孔、缩松、夹杂、缺肉等，如果这些缺陷的种类、大小、深度、位置、形状和数量等符合技术条件的规定，是可以不视为缺陷的，铸件也可以正常发出使用。如果超出技术条件的允许范围并且技术条件允许修补，可以考虑用修补的办法挽救铸件，当然这要考虑到修补后能否达到技术条件的要求和修补的经济性。铸件的缺陷的修补的方法通常又电焊、水焊、氩弧焊、钎焊、激光焊、粘补及加工等。铸件的精整：铸件经修补和表面清理后，仍有可能存在表面的不平整，粗糙度不理想，局部尺寸不能达到毛坯图的规定尺寸和公差，也可能还存在某些微小的缺陷以及经补焊或修补的位置尚未达到理想状态，为了解决这些问题，需要对铸件进行精整。精整是通过对铸件用手工或机械修整，进一步改善铸件表面质量，提高尺寸精度及合格率。这是获得优质铸件的重要工序。精整可以用人工机械修整和光饰处理。手工修整的主要工具具有风动和电动砂轮，抛光轮、风动磨头以及各种油石等。机械修整的主要工具有喷丸、抛丸。吹砂、抛光机、砂带磨和各种金属切割机床。铸件的矫正：因工艺设计或操作方法不当，使铸件在凝固收缩、热处理或其他工序过程中，产生变形，如果变形在某一范围内，可以用矫正的方法使铸件达到图纸要求的尺寸成为合格的铸件。矫正是用施加外力的方法对铸件已经产生变形的相反方向作用，使铸件恢复到应有的尺寸和状态。矫正有冷矫正和热矫正。冷矫正可以用手工方法或机械方法，对一些小的铸件或变形很小可加在台虎钳上用锤敲击，对大一些的铸件可以做专用矫正夹具用杠杆施力弯曲或千斤顶拉伸而矫正铸件。机械矫正可以用摩擦压力机、油压机以及专用的矫正设备来进行。热矫正则需要在专用的矫正模具和夹具中加热进行，也可把铸件加热到一定温度，再在油压机或摩擦压力机等设备上施压矫正。不管用什么方法矫正，要注意的是铸件正要在热处理后进行，因为