鑄造車間設計.

2009.鑄造車間設計鑄造車間設計Design of Foundry shop第一章第一章 前言前言第二章第二章 熔煉工部熔煉工部 第三章第三章 造型造型/制芯工部制芯工部第四章第四章 清理工部清理工部 第五章第五章 鑄造車間平面設計鑄造車間平面設計2012.2鑄造車間設計第第0章章 前言前言學習本課程的目的學習本課程的目的車間設計基礎知識車間設計基礎知識鑄造車間的構成鑄造車間的構成鑄造車間的平面布置鑄造車間的平面布置設備選型設備選型2012.2鑄造車間設計張家港張家港 鑄造鑄造2012.2鑄造車間設計寧波寧波 鑄造鑄造2012.2鑄造車間設計寧波隆興鑄業(yè)寧波隆興鑄業(yè)2012.2鑄造車間設計鑄鋼件生產工藝過程鑄鋼件生產工藝過程1-5注：如為熔模鑄造，則上半部分為型殼的制造過程。注：如為熔模鑄造，則上半部分為型殼的制造過程。2012.2鑄造車間設計寧波隆興鑄業(yè)寧波隆興鑄業(yè) 精密鑄造車間精密鑄造車間寧波隆興鑄業(yè)致力于寧波隆興鑄業(yè)致力于生產碳鋼、低合金鋼生產碳鋼、低合金鋼系列材料的精密鑄鋼系列材料的精密鑄鋼件及成品件，采用先件及成品件，采用先進的水玻璃失蠟鑄造進的水玻璃失蠟鑄造工藝，是國內一個熔工藝，是國內一個熔模鑄造的大型的規(guī)模模鑄造的大型的規(guī)?；瘜I(yè)生產基地，集化專業(yè)生產基地，集精密鑄造廠和機械加精密鑄造廠和機械加工廠，年可生產精密工廠，年可生產精密鑄件及各類精鑄成品鑄件及各類精鑄成品件件15000多噸，主要多噸，主要出口歐美日本等許多出口歐美日本等許多國家。國家。 2012.2鑄造車間設計1-2A2012.2鑄造車間設計1-4B2012.2鑄造車間設計C2012.2鑄造車間設計1-6D2012.2鑄造車間設計1-7E2012.2鑄造車間設計F2012.2鑄造車間設計3-4G2012.2鑄造車間設計3-5H2012.2鑄造車間設計3-8I2012.2鑄造車間設計3-9J2012.2鑄造車間設計二二 課程簡介課程簡介 3-1021 總論總論1.1 基本建設與技術改造的相關方針、政策基本建設與技術改造的相關方針、政策1.2 前期工作前期工作2講授講授31.3 鑄造車間設計內容、原則鑄造車間設計內容、原則1.4 生產綱領生產綱領1.5 車間組成、工作制度和年時基數車間組成、工作制度和年時基數2講授講授42 熔煉工部熔煉工部2.1 設計內容設計內容2講授講授52.2 熔煉設備及其技術規(guī)格熔煉設備及其技術規(guī)格2講授講授62.3 熔煉工部的平面設計熔煉工部的平面設計2講授講授73 造型造型/制芯工部制芯工部3.1 設計內容設計內容3.2 造型造型/制芯工藝分類及其選擇制芯工藝分類及其選擇2講授講授83.3 落砂工藝與設備落砂工藝與設備2講授講授93.4 造型造型/制芯工部平面設計制芯工部平面設計2講授講授2012.2鑄造車間設計3-12104 清理工部清理工部4.1 設計內容設計內容4.2 清理工藝及其選擇清理工藝及其選擇2講授講授114.3 清砂工藝和設備清砂工藝和設備4.4 切割、精整打磨設備切割、精整打磨設備4.5 表面處理工藝及設備表面處理工藝及設備4.6 熱處理工藝及設備熱處理工藝及設備4.7 焊補工藝及設備焊補工藝及設備4.8 鑄件表面防護鑄件表面防護2自學自學124.9 鑄件質量檢驗及測定鑄件質量檢驗及測定4.10 清理工部車間平面設計清理工部車間平面設計2講授講授135 鑄造車間平面設計鑄造車間平面設計5.1 設計原則設計原則5.2 設計內容設計內容5.3 平面布置形式平面布置形式2講授講授145.4設計實例設計實例2講授講授15自行設計自行設計 4自學自學2012.2鑄造車間設計三三 考核方式考核方式p考核方式為考查，成績?yōu)槠綍r成績（考核方式為考查，成績?yōu)槠綍r成績（30%）和總結報告（）和總結報告（70%）計算）計算。 四四 參考書目參考書目1鑄造車間設計原理鑄造車間設計原理，王延久編著，機械工業(yè)出版社，王延久編著，機械工業(yè)出版社，19822鑄造車間和工廠設計手冊鑄造車間和工廠設計手冊, 機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社,1995。 2012.2鑄造車間設計第一章第一章 總論總論一一 基本建設與技術改造的有關方針、政策基本建設與技術改造的有關方針、政策二二 鑄造廠的建設程序及設計前期工作鑄造廠的建設程序及設計前期工作三三 鑄造車間設計階段的確定及內容和原則鑄造車間設計階段的確定及內容和原則四四 鑄造車間的分類鑄造車間的分類五五 生產綱領生產綱領六六 車間組成，工作制度和年時基數車間組成，工作制度和年時基數2012.2鑄造車間設計1 基本建設與技術改造的有關方針、政策基本建設與技術改造的有關方針、政策p提高經濟效應和促進提高經濟效應和促進技術進步技術進步p專業(yè)化協作專業(yè)化協作p節(jié)能節(jié)能/節(jié)地、環(huán)保、安全節(jié)地、環(huán)保、安全p自主研發(fā)自主研發(fā)2012.2鑄造車間設計2 鑄造廠的建設程序及設計前期工作鑄造廠的建設程序及設計前期工作一一 建設程序，一般分為四個階段建設程序，一般分為四個階段1 1 設計前期工作階段設計前期工作階段 （1 1）行業(yè)規(guī)劃）行業(yè)規(guī)劃 （2 2）項目建議書）項目建議書 （3 3）可行性研究報告）可行性研究報告2 2 設計階段設計階段3 3 建設階段建設階段4 4 竣工驗收階段竣工驗收階段2012.2鑄造車間設計項目建議書項目建議書1 1、投資項目提出的必要性；、投資項目提出的必要性；2 2、產品方案、擬建規(guī)模和建設地點的初步設想；、產品方案、擬建規(guī)模和建設地點的初步設想；3 3、資源情況、建設條件、協作關系的初步分析；、資源情況、建設條件、協作關系的初步分析；4 4、投資估算和資金籌措設想；、投資估算和資金籌措設想；5 5、項目大體進度安排；、項目大體進度安排；6 6、經濟效益和社會效益的初步評價。、經濟效益和社會效益的初步評價。 2012.2鑄造車間設計可行性研究報告可行性研究報告 預見性、公正性、可靠性、科學性預見性、公正性、可靠性、科學性 1 定義定義： 是通過對項目的主要內容和配套條件，如市場需是通過對項目的主要內容和配套條件，如市場需求、資源供應、建設規(guī)模、工藝路線、設備選型求、資源供應、建設規(guī)模、工藝路線、設備選型、環(huán)境影響、資金籌措、盈利能力等，從技術、環(huán)境影響、資金籌措、盈利能力等，從技術 、經濟、工程等方面進行調查研究和分析比較，并經濟、工程等方面進行調查研究和分析比較，并對項目建成以后可能取得的財務、經濟效益及社對項目建成以后可能取得的財務、經濟效益及社會影響進行預測，從而提出該項目是否值得投資會影響進行預測，從而提出該項目是否值得投資和如何進行建設的咨詢意見，為項目決策提供依和如何進行建設的咨詢意見，為項目決策提供依據的一種綜合性的分析方法。據的一種綜合性的分析方法。2012.2鑄造車間設計2 內容內容p投資必要性投資必要性。主要根據市場調查及預測市場調查及預測的結果，以及有關的產業(yè)政策等因素，論證項目投資建設的必要性。p技術的可行性技術的可行性。 主要從事項目實施的技術角度，合理設計技術方案，并進行比選和評價。p財務可行性財務可行性。主要從項目及投資者的角度，設計合理財務方案，從企業(yè)理財的角度進行資本預算，評價項目的財務盈利能力，進行投資決策，并從融資主體(企業(yè))的角度評價股東投資收益、現金流量計劃及債務清償能力。p組織可行性組織可行性。制定合理的項目實施進度計劃、設計合理組織機構、選擇經驗豐富的管理人員、建立良好的協作關系、制定合適的培訓計劃等，保證項目順利執(zhí)行。p經濟可行性經濟可行性。主要是從資源配置的角度衡量項目的價值，評價項目在實現區(qū)域經濟發(fā)展目標、有效配置經濟資源、增加供應、創(chuàng)造就業(yè)、改善環(huán)境、提高人民生活等方面的效益。p社會可行性社會可行性。主要分析項目對社會的影響，包括政治體制、方針政策、經濟結構、法律道德、宗教民族、婦女兒童及社會穩(wěn)定性等。2012.2鑄造車間設計市場分析市場分析 市場分析在可行性研究中的重要地位在于，任何一個項目，其生產規(guī)模的確定、技術的選擇、投資估算甚至廠生產規(guī)模的確定、技術的選擇、投資估算甚至廠址址的選擇，都必須在對市場需求情況有了充分了解以后才能決定。而且市場分析的結果，還可以決定產品的價格、銷售收入，最終影響到項目的盈利性和可行性。p市場需求和發(fā)展前景：項目產品市場調查/產品市場預測 p成本分析p生產綱領和擬建經濟規(guī)模的確定、技術分析比較2012.2鑄造車間設計二二 鑄造車間經濟規(guī)模鑄造車間經濟規(guī)模 適度經濟規(guī)模：在一定的技術條件下，通過生產力諸要素的優(yōu)化組合，從而使某一產品獲得最佳經濟效應的生產規(guī)模。p起始規(guī)模p適度規(guī)模p最佳規(guī)模2012.2鑄造車間設計p適度經濟規(guī)模的確定指標（1）大批量生產的鑄造車間：造型線生產能力的充分發(fā)揮（2） 單件、小規(guī)模生產車間：以舊砂再生能力和熔煉設備生產能力充分發(fā)揮2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計3 鑄造車間設計階段的確定、內容及原則鑄造車間設計階段的確定、內容及原則一一 設計階段的確定（初步設計和施工圖設計）設計階段的確定（初步設計和施工圖設計）p小型項目：深化初步設計（施工方案編制）小型項目：深化初步設計（施工方案編制）p大中型項目：初步設計和施工圖設計大中型項目：初步設計和施工圖設計p特殊項目：初步設計、特殊項目：初步設計、技術設計技術設計和施工圖設計和施工圖設計2012.2鑄造車間設計二二 各設計階段的主要工作內容各設計階段的主要工作內容p初步設計初步設計（基礎設計）的內容依項目的類型不同而有所變化，一般來說，它是項目的宏觀設計（即項目的總體設計）、布局設計、主要的工藝流程、設備的選型和安裝設計、土建工程量及費用的估算等。初步設計文件應當滿足編制施工招標文件、主要設備材料訂貨和編制施工圖設計文件的需要，是下一階段施工圖設計的基礎。p施工圖設計施工圖設計（詳細設計）的主要內容是根據批準的初步設計，繪制出正確、完整和盡可能詳細的建筑、安裝圖紙，包括建設項目部分工程的詳圖、零部件結構明細表、驗收標準、方法、施工圖預算等。此設計文件應當滿足設備材料采購、非標準設備制作和施工的需要，并注明建筑工程合理使用年限。2012.2鑄造車間設計p初步設計2012.2鑄造車間設計p施工圖設計2012.2鑄造車間設計p安鑄件重量和生產規(guī)模分類安鑄件重量和生產規(guī)模分類（表（表13）為鋼鐵類合金鑄件）為鋼鐵類合金鑄件4 鑄造車間的分類鑄造車間的分類2012.2鑄造車間設計p按生產批量分類按生產批量分類（1）單件小批生產鑄造車間）單件小批生產鑄造車間（2）中批生產鑄造車間）中批生產鑄造車間（3）大批生產鑄造車間）大批生產鑄造車間2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計p生產綱領是指企業(yè)在計劃期內應當生產產品的品種、規(guī)格及產量和進度計劃。計劃期通常為1年，所以生產綱領也通常稱為年生產綱領。p生產綱領的公式 對于零件而言，產品的產量除了制造機器所需要的數量之外，還要包括一定的備品和廢品，因此零件的生產綱領應按下式計算： NQn（1+a）（1+b）（1） 式中： N零件的年產量（件/年）； Q產品的年產量（臺/年）； n每臺產品中該零件的數量（件/臺）； a該零件的備品率（備品百分率）； b該零件的廢品率（廢品百分率）。5 鑄造車間的生產綱領鑄造車間的生產綱領2012.2鑄造車間設計p生產綱領具體編制方法2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計6 車間組成、工作制度和年時基數車間組成、工作制度和年時基數一一 車間組成車間組成p生產工部生產工部p輔助工部輔助工部p倉庫倉庫p車間辦公室和生活間車間辦公室和生活間2012.2鑄造車間設計p生產工部生產工部 1 熔煉工部2 造型工部3 制芯工部4 型、芯制備工部5 清理工部6 砂處理工部2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計二二 工作制度工作制度1. 1.階段工作工作制階段工作工作制：在同一地點，不同時間完成不同的工序。：在同一地點，不同時間完成不同的工序。p優(yōu)點：簡單靈活；缺點：優(yōu)點：簡單靈活；缺點： 生產周期長，占地面積較大生產周期長，占地面積較大p適用于手工單件小批量生產，并在地面上澆注的鑄造車間。適用于手工單件小批量生產，并在地面上澆注的鑄造車間。 2. 2.平行工作制平行工作制：在不同地點，同一時間完成不同的工序。：在不同地點，同一時間完成不同的工序。p優(yōu)點：生產率高，車間面積利用優(yōu)點：生產率高，車間面積利用 率高；率高； 缺點：投資大，占地缺點：投資大，占地面積大面積大p適用于采用鑄型輸送器的機械化鑄造車間。適用于采用鑄型輸送器的機械化鑄造車間。2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計三三 年時基數（國家標準）年時基數（國家標準）p年時基數就是每年生產的實際時數，可分為工人年時基數就是每年生產的實際時數，可分為工人的年時基數、工位年時基數和設備的年時基數。的年時基數、工位年時基數和設備的年時基數。 工人的年時基數是每人每年實際的工作時數；工人的年時基數是每人每年實際的工作時數； 工位年時基數是指每個工位每年實際工作時數；工位年時基數是指每個工位每年實際工作時數； 設備年時基數是每臺設備每年實際工作的時數。設備年時基數是每臺設備每年實際工作的時數。 2012.2鑄造車間設計p熔化工部的功能熔化工部的功能： 合格的金屬液 澆注 金屬液檢測p特點：特點： 高耗能 高污染 作業(yè)環(huán)境差，工作強度大 原、輔材料運輸量大第二章第二章 熔煉工部熔煉工部2012.2鑄造車間設計1 熔煉工部主要設計內容熔煉工部主要設計內容p選擇和計算熔煉、保溫設備和澆注設備p選擇和計算加料設備、澆注設備、輔助設備和設施p各種設備和設施的位置安排和平面設計p編制相應的設計文件和提出相關土建及其他等設計任務資料2012.2鑄造車間設計2 鑄造合金及其熔煉特點鑄造合金及其熔煉特點（自學）（自學）p灰鐵件p合金鑄鐵及冷硬鑄鐵件p可鍛鑄鐵p球墨鑄鐵p蠕墨鑄鐵p鑄鋼2012.2鑄造車間設計3 熔煉設備及其技術規(guī)格熔煉設備及其技術規(guī)格p沖天爐p電弧爐p感應電爐感應電爐p電阻熔煉爐p雙聯熔煉2012.2鑄造車間設計感應電爐及其技術規(guī)格p感應電爐按結構分，有坩堝式(通常稱為無芯感應電爐)和溝槽式(通常稱為有芯感應電爐)兩大類。坩堝式按頻率分，有工頻和中頻。p在鑄造領域，感應電爐有三種用途：熔化、保溫和澆注。因此，按用途又有熔化爐、保溫爐和澆注爐之分。 工頻坩堝式感應電爐主要用于鑄鐵和有色金屬的熔煉。工頻坩堝式感應電爐主要用于鑄鐵和有色金屬的熔煉。 中頻坩堝式感應電爐適用于鋼鐵及有色金屬的熔煉和保溫中頻坩堝式感應電爐適用于鋼鐵及有色金屬的熔煉和保溫。 2012.2鑄造車間設計有芯感應電爐有芯感應電爐 電效率高，一般0.950.98；功率因數大；安匝數小，（In）?。恢贿m用于冶煉銅、鋅、鑄鐵等，不適用煉鋼，主要是結構復雜，耐火材料易損每次冶煉須留1/3熔體，不易更換品種。2012.2鑄造車間設計中頻無芯熔煉爐2012.2鑄造車間設計臥式工頻無芯感應爐2012.2鑄造車間設計p 感應電爐的優(yōu)點感應電爐的優(yōu)點：2012.2鑄造車間設計p中頻感應電爐中頻感應電爐：1、功率密度大，熔化速度快，起熔方便，適應于節(jié)能的批料熔化方法。、功率密度大，熔化速度快，起熔方便，適應于節(jié)能的批料熔化方法。相同容量的中頻感應電爐的熔化單耗要比工頻感應電爐的低；相同容量的中頻感應電爐的熔化單耗要比工頻感應電爐的低；2 2、操作作用靈活方便，適應于經常變換熔化金屬品種的場合；、操作作用靈活方便，適應于經常變換熔化金屬品種的場合；3 3、可選電源頻率，使中頻感應電爐更適合于輕金屬的熔化；、可選電源頻率，使中頻感應電爐更適合于輕金屬的熔化；4 4、由于功率密度高，無相平衡裝置，土建費用小，相同生產率的中頻感、由于功率密度高，無相平衡裝置，土建費用小，相同生產率的中頻感應電爐的初次投資費用較工頻感應電爐低應電爐的初次投資費用較工頻感應電爐低10%-15%10%-15%。2012.2鑄造車間設計第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 感應電爐熔煉是利用交流電感應的作用，使坩堝內金屬爐料本身發(fā)出熱量，將其熔化，并進一步使液體金屬過熱的一種熔煉方法。 感應電爐依其構造分為無芯式和有芯式兩種類型。 煉鋼用的是無芯式感應電爐，其工作原理示如圖10-1。2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計 在一個耐火材料筑成的坩堝外面，有螺旋形的感應器(感應線圈)。在煉鋼過程中，盛裝在坩堝內的金屬爐料(或熔化成的鋼液)，尤如插在線圈中的鐵芯。當往線圈中通以交流電時，由于感應作用，在爐料(或鋼液)內部產生感應電動勢，并因此感生感應電流(渦流)。由于爐料(或鋼液)本身有電阻，故在渦流通過時會發(fā)出熱量。感應電爐煉鋼所需的熱量就是利用這種原理產生的。2012.2鑄造車間設計感應爐熔煉特點：感應爐熔煉特點：1、加熱速度快 特別是液體后，增溫快2、氧化燒損輕，吸氣少3、工藝簡單生產靈活4、爐渣的化學活潑性較弱，調節(jié)成分能力差5、噸位小，大多數用于小件生產2012.2鑄造車間設計第二節(jié)第二節(jié) 無芯感應爐的構造無芯感應爐的構造 無芯感應電爐主要由兩個部分構成：爐體部分和電氣部分。爐體部分的構造如圖10一2所示。 2012.2鑄造車間設計 當交流電通過感應器時，在感應器的內部空間中便產生了交變磁通。交變磁通在金屬護料(或鋼液)內引起感應電動勢，在垂直于磁通的平面上產生渦流，從而起加熱作用。 感應電動勢的大小與磁通及電流頻率有關，其關系式如下E=4.44/ NfEnt2012.2鑄造車間設計集膚效應集膚效應 在爐料(鋼液)內部，磁通的分布并不是冷勻的，而是愈靠近外層(坩堝壁)，磁通密度愈大，愈靠近坩堝的中心線，磁通密度愈小，因此在外層中產生的感應電動勢和電流比里層來得大，這就是所謂的“集膚效應”。2012.2鑄造車間設計 由于這種電流密度不均勻現象的存在，使得坩堝內爐料(鋼液)外層的發(fā)熱量大于里層。采用的電流頗率愈高，“集膚效應”愈顯著，則發(fā)熱愈是集中于外層。因此，對于大直徑(大容量)的坩堝來說，如果采用高頗率，則在爐料中將只有一個筒狀的外層中發(fā)出較多的熱量，而里層發(fā)熱很少(圖10-3)。 2012.2鑄造車間設計 在這種情況下，加熱的效果低。為此應使電流頻率與坩堝直徑(爐子容量)相適應。即爐子的容量大時，所以采用的電流頻率應該低些。這即是感應電爐的用電頻率與其容量之間有一定對應關系的道理。 2012.2鑄造車間設計常用感應爐類型常用感應爐類型：1、高頻感應爐 200-300KHz 10-60KG2、中頻感應爐 1000-2500Hz 500-1000KG3、工頻感應爐 50Hz 500-10000KG2012.2鑄造車間設計 感應電爐在熔煉過程中，感應器受到高溫爐襯的強烈加熱。為了避免溫度過高，一般都將感應器的銅導線設計成中空式的。制成異形銅管，以便通水冷卻。 為了傾爐出鋼的需要，感應爐的爐體是通過轉軸裝在護架上，用機械或液壓方式驅動，使爐體傾轉。 2012.2鑄造車間設計 感應電爐的電氣部分的作用是供給感應器所需要的電流。高頻電爐和中頻電爐的電氣部分都包括有變頻的裝置。變頻可以采用不同的方法:高頻感應電爐采用的是電子管振蕩裝置。中頻感應電爐采用中頻發(fā)電機或晶閘管變頻裝置。近年來，晶閘管變頻的應用有了很大的發(fā)展。用晶閘管變頻不僅電能的利用效率較高，而且結構較緊湊，噪聲低，使用效果良好。 2012.2鑄造車間設計 由于感應電爐的感應器是一個很大的電感，再加上磁通是經過空氣而閉合的，所以感應電爐的無功功率相當大.功率因數（cos ）相當低，其值一般只有0. 10-0. 11。因此必須采用相應的電容器與感應器并聯，以補償無功功率，提高功率因數。感應電爐的功率愈大，則所需配上的電容器的容量也愈大。2012.2鑄造車間設計第三節(jié)第三節(jié) 感應爐煉鋼工藝感應爐煉鋼工藝 由于感應電爐煉鋼中爐渣溫度較低，化學反應能力較弱，故多采用不氧化法煉鋼。一般情況下，待爐料全部熔化后，即行脫氧、調整化學成分和出鋼。同樣是由于爐渣化學反應能力較弱的原因，在煉鋼過程中一般不進行脫磷和脫硫。在生產中，酸性爐襯和堿性爐襯都有采用的。本節(jié)中將綜合地論述堿性感應電爐不氧化法和酸性感應電爐不氧化法的煉鋼工藝。2012.2鑄造車間設計一、爐襯材料和筑爐一、爐襯材料和筑爐1、酸性感應爐、酸性感應爐 酸性感應電爐的爐襯所用的耐火材料為硅砂。粘結劑一般使用硼酸和水玻璃。硅砂的成分應符合以下要求：SiO299%，雜質含量:Fe2O30. 5% ， CaO0. 25% ，A12O30. 2%，以及極微量的其它氧化物。硼酸應符合以下要求B2O3% ，粒度小于0.5mm。2012.2鑄造車間設計 打結坩堝所使用的材料一般為兩種:一種是用于打結增禍的下部(與鋼液接觸的部分)，另一種是用于打結坩堝的上部（稱為爐口部分或爐領部分）。這兩種爐襯材料的質量配比如下： 爐襯材料:粒度5-6mm 硅砂25%；2-3mm 硅砂20%； 0. 5-1mm 硅砂30%；硅石粉25%；外加硼酸1.5%-2.0%。 爐領材料:粒度1-2mm 硅砂30%；0.2-0. 5mm 硅砂50%；硅石粉20%；外加水玻璃10%。2012.2鑄造車間設計 2、堿性感應爐、堿性感應爐 堿性感應電爐所用的耐火材料為鎂砂。鎂砂成分的要求:MgO87%； SiO2 4% ；CaO5%。應特別注意盡量減少氧化鐵的含量，因為氧化鐵具有一定的導電性。如果打結用的材料中混有氧化鐵時，爐襯就有導電性，易發(fā)生漏電(電流穿過爐襯)，甚至造成爐襯被擊穿的事故。2012.2鑄造車間設計 堿性感應電爐的坩堝材料是用硼酸和水玻璃作為粘結劑的。坩堝材料也分為兩種：材料和爐領材料。它們的質量配比如下: 爐襯材料:粒度2-4mm 鎂砂15%；0.8-lmm 鎂砂55%；外加硼酸1.5%1. 8%。 爐領材料:粒度1-2mm 鎂砂40%；小于lmm鎂砂40%；耐火粘土20%。外加適量的水玻璃。 上述兩種材料在性能方面的特點是:爐襯材料的耐火度較高，而爐領材料的燒結強度較高。2012.2鑄造車間設計3、筑爐、筑爐 爐襯的打結方法如下:在打結爐襯以前，先在爐底板上和感應器內面鋪一層玻璃絲布(或石棉板)，以起絕緣和隔熱作用。然后打結坩堝底，坩堝底打結好后，放上坩堝模型(用5 - 7mm厚的鋼板焊成坩堝的內部形狀)，找正位置，并加以固定。然后用搗固叉分幾層進行坩堝壁的打結。在打結到感應器以上的高度后，換用爐領材料繼續(xù)打結。在坩堝打結完后，不必將坩堝模型取出，在通電烘烤爐襯的過程中，它能起到感應加熱的作用，并在熔煉第一爐鋼液時，隨同爐料一起熔化。2012.2鑄造車間設計 坩堝打結好后，首先進行自然干燥，然后進行烘烤。烘烤方法可以用火烘烤或通電烘烤，火烘是將焦炭裝入鋼板焊制的空心模型內，點火緩慢烘烤。通電烘烤也要緩慢，以免將爐襯烘裂。為此，可以采取間斷通電的方法。烘烤的時間一般應不少于8h。2012.2鑄造車間設計二、爐料和裝料二、爐料和裝料1、爐料、爐料 酸性感應電爐由于不能脫磷和脫硫，因此所用的爐料必須是低磷和低硫的。 在堿性感應電爐煉鋼條件下，通過造堿性爐渣，能起到一些脫磷、脫硫的作用，所以對爐料的適應性較強，爐料的平均含磷量和含硫量允許稍高一些。但就脫磷和脫硫能力而言，堿性感應電爐遠低于堿性電弧爐。 2012.2鑄造車間設計 感應電爐煉鋼一般不采用氧化法。由于沒有氧化脫碳沸騰精煉的手段，故應盡量減少氣體和夾雜物的來源。在這方法，爐料是否潔凈是重要的因素。應要求爐料表面無銹、油，爐料的化學成分應該明確、并要求精確地進行配料。爐料的尺寸應該根據坩堝的大小來考慮，不要過大或過小，原則是使爐料能裝得緊實，以利導磁和導電。2012.2鑄造車間設計2、裝料、裝料 為了加速爐料的熔化，應該注意裝料的方法。一般說來，大塊的爐料應該裝在坩堝壁的附近，小塊料裝在中間部分和爐底，因為靠坩堝壁處爐溫高，而中心部分和爐底部分的爐溫較低。在大塊爐料的空隙中間用小塊料充填。爐料裝得緊密，則熔化得快，耗電量也少. 裝料時必須停電操作，以免發(fā)生人身事故。2012.2鑄造車間設計三、熔化三、熔化 爐料裝好后開始通電熔化。大約在通電開始后10min內用較小的40%-60%)功率通電，以防電流波動太大。過了這段時間以后，電流趨于穩(wěn)定，就可以使用大功率熔化，直至爐料熔清為止。熔化期中應經常調整電容器的容量，以保證得到最大的功率因數。在熔化過程中應經常用爐釬捅料，注意避免爐料互相擠住而發(fā)生“搭橋”。當大部分爐料熔化以后，加入造渣材料。 2012.2鑄造車間設計 酸性造渣材料：造型用新砂65%，碎石灰15%，氟石粉20%。也可以用碎玻璃造渣。 堿性造渣材料用石灰和氟石，其質量比大約是石灰80% ,氟石20%。當爐料中含磷、硫量較高時，在爐料熔清時，可扒除大部分爐渣，更換新渣.2012.2鑄造車間設計四、脫氧出鋼四、脫氧出鋼 采用不氧化法煉鋼時，爐料熔清后就可以進行脫氧。一般采用將脫氧劑(錳鐵、硅鐵)直接加入鋼液中進行脫氧(沉淀脫氧)的方法。脫氧以后，進行化學成分的調整，然后插鋁進行終脫氧。終脫氧后，停電，傾爐出鋼。 應該注意，在煉鋼過程中，所有加入爐中的材料都必須是干燥的。其中造渣材料及鐵合金應經過高溫烘烤，以免材料中含有水分，加入鋼液中會產生氣體。2012.2鑄造車間設計五、合金鋼的冶煉五、合金鋼的冶煉 感應電爐不氧化法煉鋼由于不進行鋼液的氧化，所以鋼中合金元素的氧化燒損較少，適宜于冶煉合金鋼。 酸性感應電爐不氧化法適于冶煉除了含高錳成分的鋼種以外的各種合金鋼。不適于冶煉含高錳成分的鋼種，是因為含高錳成分的鋼液中含有大量的MnO，而MnO是堿性氧化物，會嚴重腐蝕酸性爐襯。 堿性感應電爐不氧化法適于冶煉各種合金鋼。2012.2鑄造車間設計 用酸性感應電爐不氧化法和堿性電爐不氧化法冶煉合金鋼時，合金元素的收得率見表10-2。2012.2鑄造車間設計第四節(jié)第四節(jié) 真空感應爐真空感應爐一、電爐的構造和工作原理一、電爐的構造和工作原理 真空感應電爐的爐體部分構造見圖10-4。感應器、坩堝及待澆注的鑄型是安裝在用不銹鋼制成的爐殼內。爐料裝在柑渦內，在真空條件下熔化。待爐料熔清、鋼液溫度達到要求后，即可傾爐出鋼，將鋼液澆入爐內的鑄型中。爐內熔煉過程的情況，可從爐蓋上的觀察窗看到。2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計二、真空感應爐煉鋼的優(yōu)點二、真空感應爐煉鋼的優(yōu)點1、能比較徹底的清除鋼液中的氣體、能比較徹底的清除鋼液中的氣體 氣體在鋼液中的溶解量 H=k1(pH)1/2 N=k2(pN)1/2 式中H N 氫和氮在鋼液中的溶解量； pH pN爐氣中氫和氮的分壓力； k1、k2平衡常數。2012.2鑄造車間設計 由上式可見，當降低爐氣中氫氣和氮氣的分壓力時，鋼液中的氣體含量就會隨之減少。如爐中的真空度很高時，則鋼液中的含氣量可以降到很低的程度。例如，當真空度達到1. 33Pa (10umHg)時，鋼液中氫的含量可降低至 ppm以下。2、鋼中元素氧化輕微、鋼中元素氧化輕微 由于爐料的熔化和鋼液的過熱是在真空條件下進行，故鋼中元素的氧化程度很輕微。極少生成夾雜物。因此，只要爐料清潔，煉得的鋼液就很純凈。2012.2鑄造車間設計3、鋼液中含氧量極低、鋼液中含氧量極低 在真空條件下，碳的脫氧能力強，這是因為碳的氧化反應 C+FeOCO+Fe所生成的一氧化碳被抽走，故而使得反應進行得很徹底。因此，即使鋼液由于某種原因(例如爐料不很潔凈)而受到氧化時，也會在破的作用下將暇脫得干凈。實際上，在真空感應煉鋼中，無須加其它脫氧劑進行脫氧。4、煉鋼工藝簡單、煉鋼工藝簡單 不進行氧化脫氧，過程簡單，實際就是重熔2012.2鑄造車間設計三、真空感應電爐煉鋼中存在的問題三、真空感應電爐煉鋼中存在的問題1、金屬元素的蒸發(fā)、金屬元素的蒸發(fā) 鋼液中每種元素都有它一定的蒸氣壓，當蒸氣壓超過外界壓力時，元素即會蒸發(fā)。在常壓下進行的煉鋼過程中，并不發(fā)生顯著的蒸發(fā)現象。但在真空條件下冶煉時，鋼中某些蒸氣壓較高的元素(主要是錳)就會發(fā)生顯著的蒸發(fā)現象，從而導致化學成分控制的困難。在真空度為1.33Pa (10mmHg)條件下煉鋼時，錳的損耗曲線如圖10-5所示。2012.2鑄造車間設計 由此可見，在真空條件下煉鋼時，錳的損耗是很顯著的，且其損耗量與時間成近于直線的關系。從圖上也可看出，溫度對于蒸發(fā)速度有重要的影響。其原因在于，鋼液中錳的蒸氣壓隨溫度的上升而增高。 除錳以外，銅也比較容易蒸發(fā)，但蒸發(fā)速度則比錳小得多。鉻、鐵等元素蒸發(fā)甚微，實際上可以忽略不計。2012.2鑄造車間設計2、鋼液的玷污、鋼液的玷污 在真空冶煉條件下，爐襯耐火材料會被鋼液所浸蝕，這種浸蝕表現為耐火材料中的SiO2成分被鋼液中的碳所還原。其結果是還原產物Si進入鋼液，使鋼液的化學成分發(fā)生變化，這種現象稱為鋼液的沾污鋼液的沾污。其反應式可寫為2C+ SiO2 Si+2CO這一反應在大氣冶煉條件下，由于爐氣中CO的分壓力較高，故反應速度受到限制。而在真空條件下，反應程度顯著。其結果是使鋼的含碳量降低，而含硅量則增高。在真空條件下，用SiO2 - Al2O3材質坩堝熔煉C 0.2%的鋼時，含碳量與含硅量的變化示如圖10-6。2012.2鑄造車間設計 由于鋁與氧之間的化學親和力很強，故爐襯材料中的另一種成分Al2O3基本上不被還原，即不會發(fā)生鋼液增鋁的現象。 在真空感應電爐煉鋼中，對上述鋼液化學成分變化的現象，應給予重視。2012.2鑄造車間設計p感應熔煉電爐主要技術規(guī)格感應熔煉電爐主要技術規(guī)格1 1 爐膛容量與熔煉時間爐膛容量與熔煉時間Qf 感應電爐爐膛設計容量，t；Rm感應電爐的設計負荷率，一般按50 70選取；k 不平衡系數，一般按1.01.2選??；Qfc 全年金屬爐料熔煉量，t；a 全年熔煉爐數；年時基數(h)，一般按表1選??；tc 每爐平均熔煉周期，h；tm 每爐平均熔煉時間，h；ts 每爐平均輔助時間，h。2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計2 2 熔煉時間與比功率熔煉時間與比功率tm 感應電爐熔煉時間，感應電爐熔煉時間，h；Ps 感應電爐比功率，感應電爐比功率，kWt；感應電爐熔煉效率，感應電爐熔煉效率， 一般工頻爐按一般工頻爐按60 ,中頻爐按中頻爐按65, 中頻變頻爐按中頻變頻爐按70選?。贿x?。籈x 單位爐料電耗單位爐料電耗(kW ht)，一般鑄鐵按，一般鑄鐵按500600，鑄鋼按，鑄鋼按600700選選取，其理論能耗可按式取，其理論能耗可按式(6)進行計算；進行計算；Cs 金屬爐料固相比熱容，金屬爐料固相比熱容，kJ(kgK)，按表，按表2選取選取(下同下同)；ts 金屬爐料相變溫差，金屬爐料相變溫差，K；Lt 金屬爐料相變潛熱，金屬爐料相變潛熱，kJkg；Cl 金屬爐料液相比熱容，金屬爐料液相比熱容，kJ(kgK)；tl金屬爐料液相過熱度，金屬爐料液相過熱度，K。2012.2鑄造車間設計中頻感應電爐技術規(guī)格中頻感應電爐技術規(guī)格2012.2鑄造車間設計3 3 比功率與爐膛容量比功率與爐膛容量Ps 感應電爐的比功率，感應電爐的比功率，kWt；Pt 感應電爐的總功率，感應電爐的總功率，kW；Qf 感應電爐的容量，感應電爐的容量，t。4 4 比功率與頻率比功率與頻率Ps 感應電爐的比功率，感應電爐的比功率，kWt；f一感應電爐諧振頻率，一感應電爐諧振頻率，Hz；B 金屬液攪拌強度，常用金屬攪拌強度金屬液攪拌強度，常用金屬攪拌強度可按表可按表3選??；選取；H 爐膛金屬液面駝峰高度，爐膛金屬液面駝峰高度，mm；D 爐膛內徑，爐膛內徑，mm。2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計1 生產綱領表生產綱領表序號 產品名稱 鑄件外形尺寸（長寬高）mm 鑄件單重kg年產 件數 (萬只)材質年產量 （t）備 注11型排氣管420160170 3.50 30QT400-18105022型排氣管 62018022015.530RuT380465033型排氣管45017022010.520QT400-1821004 4型排氣管 455170200 11 20 RuT3802200 合 計10010000年產年產10，000噸汽車排氣歧管球鐵鑄件的生產車間設計噸汽車排氣歧管球鐵鑄件的生產車間設計2012.2鑄造車間設計2 金屬熔化平衡表金屬熔化平衡表序號 項 目 百分比（%） 年重量（t） 1 合格鑄件 50 10000 2 澆冒口 37 3 廢品鑄件 5 4 其它損耗 3 金屬液合計 95 5 燒損 5 金屬爐料合計 100 20000 2012.2鑄造車間設計2012.2鑄造車間設計p按公式計算n-計算感應電爐臺數（臺）Q全年金屬爐料裝料量（t/a）T-全年熔煉作業(yè)時間V每爐裝料量m電爐一晝夜熔煉次數K金屬液需要量的不平衡系數，一般取1.11.3 p感應熔煉電爐計算感應熔煉電爐計算VTmQKn 2012.2鑄造車間設計p5 t中頻爐熔化周期為24 h，10 t中頻爐熔化周期34 h，每天按三班連接生產，全年工作日為300 d計算。中頻電爐熔化量=(5x2424+10 x2434)300(50+70)x300=36 000 t，2012.2鑄造車間設計中小型車間的布局型式中小型車間的布局型式2012.2鑄造車間設計Qs=Q (I+K1)(1+K2)(1+K3)，sm；Qs_一全年型砂消耗量， ；Qz_-全年鑄件產量，2 400 ta；K 一鑄件廢品率，取3；廠砂型廢品率。取2：K廠散落砂率，取7；sm砂鐵比，取3：1。Qs=24 oo0(1+3)(1+2)(1+7)3=80 640 td= 8l 000 t，a全年生產日300 d每天型芯砂量=8 1 0001300=270 td每天造型制芯時間10 h每小時型芯砂量=27010=27 th2012.2鑄造車間設計主要技術參數：主要技術參數： （一）（一） GWJ系列中頻無芯感應熔煉爐：系列中頻無芯感應熔煉爐： 額定額定容量容量（t）額定功額定功率率（KW）額定額定頻率頻率（Hz）輸入電源輸入電源化鋼（化鋼（1600）化鐵（化鐵（1450）耗水量耗水量（KW.h/t）熔化熔化率率（t/h）電耗電耗（KW.h/t）熔化率（熔化率（t/h）電耗電耗（KW.h/t）0.1512010003380V50Hz/60Hz0.158200.1678050.252000.258000.2677060.352500.358000.3777060.53500.57600.5368080.755000.746150.815851015000.767890.797501017501.056901.168015110001.55901.6565201.57501.16501.13620151.510001.56001.53570202012.2鑄造車間設計主要技術參數：主要技術參數： （二）（二） GWJ系列中頻無芯感應熔煉爐：系列中頻無芯感應熔煉爐： 額額定定容容量量（t）額定功額定功率（率（KW）額定額定頻率頻率（Hz）輸入電源輸入電源化鋼（化鋼（1600）化鐵（化鐵（1450）耗水量耗水量（KW.h/t）熔化熔化率（率（t/h）電耗（電耗（KW.h/t）熔化熔化率（率（t/h）電耗（電耗（KW.h/t）1.515005003660V50Hz/60Hz2.45752.7555530210001.546301.5861020215002.55752.655530220003.05703.1555045315002.46402.561030320002.96103.0559045325004.06004.1857550525004.055704.16555502012.2鑄造車間設計主要技術參數：主要技術參數： （三）（三） GWJ系列中頻無芯感應熔煉爐系列中頻無芯感應熔煉爐： 額額定定容容量量（t）額定功額定功率（率（KW）額定額定頻率頻率（Hz）輸入電源輸入電源化鋼（化鋼（1600）化鐵（化鐵（1450）耗水量耗水量（KW.h/t）熔化熔化率（率（t/h）電耗（電耗（KW.h/t）熔化熔化率（率（t/h）電耗（電耗（KW.h/t）530003750V50Hz/60Hz5.005605.2054560535005.365595.4654570840005.405695.9055780850008.205608.65561008600010.256010.85551201050008.205608.655610010600010.656010.9555120