铸造车间设计课件.ppt

1、2009.铸造车间设计铸造车间设计Design of Foundry shop第一章第一章 前言前言第二章第二章 熔炼工部熔炼工部 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 铸造车间平面设计铸造车间平面设计2012.2铸造车间设计第第0章章 前言前言学习本课程的目的学习本课程的目的车间设计基础知识车间设计基础知识铸造车间的构成铸造车间的构成铸造车间的平面布置铸造车间的平面布置设备选型设备选型2012.2铸造车间设计张家港张家港 铸造铸造2012.2铸造车间设计宁波宁波 铸造铸造2012.2铸造车间设计宁波隆兴铸业宁波隆兴铸业2012.2铸造车间设计铸

2、钢件生产工艺过程铸钢件生产工艺过程1-5注：如为熔模铸造，则上半部分为型壳的制造过程。注：如为熔模铸造，则上半部分为型壳的制造过程。2012.2铸造车间设计宁波隆兴铸业宁波隆兴铸业 精密铸造车间精密铸造车间宁波隆兴铸业致力于宁波隆兴铸业致力于生产碳钢、低合金钢生产碳钢、低合金钢系列材料的精密铸钢系列材料的精密铸钢件及成品件，采用先件及成品件，采用先进的水玻璃失蜡铸造进的水玻璃失蜡铸造工艺，是国内一个熔工艺，是国内一个熔模铸造的大型的规模模铸造的大型的规模化专业生产基地，集化专业生产基地，集精密铸造厂和机械加精密铸造厂和机械加工厂，年可生产精密工厂，年可生产精密铸件及各类精铸成品铸件及各类精铸成

3、品件件15000多吨，主要多吨，主要出口欧美日本等许多出口欧美日本等许多国家。国家。 2012.2铸造车间设计1-2A2012.2铸造车间设计1-4B2012.2铸造车间设计C2012.2铸造车间设计1-6D2012.2铸造车间设计1-7E2012.2铸造车间设计F2012.2铸造车间设计3-4G2012.2铸造车间设计3-5H2012.2铸造车间设计3-8I2012.2铸造车间设计3-9J2012.2铸造车间设计二二 课程简介课程简介 3-1021 总论总论1.1 基本建设与技术改造的相关方针、政策基本建设与技术改造的相关方针、政策1.2 前期工作前期工作2讲授讲授31.3 铸造车间设计内容

4、、原则铸造车间设计内容、原则1.4 生产纲领生产纲领1.5 车间组成、工作制度和年时基数车间组成、工作制度和年时基数2讲授讲授42 熔炼工部熔炼工部2.1 设计内容设计内容2讲授讲授52.2 熔炼设备及其技术规格熔炼设备及其技术规格2讲授讲授62.3 熔炼工部的平面设计熔炼工部的平面设计2讲授讲授73 造型造型/制芯工部制芯工部3.1 设计内容设计内容3.2 造型造型/制芯工艺分类及其选择制芯工艺分类及其选择2讲授讲授83.3 落砂工艺与设备落砂工艺与设备2讲授讲授93.4 造型造型/制芯工部平面设计制芯工部平面设计2讲授讲授2012.2铸造车间设计3-12104 清理工部清理工部4.1 设计

5、内容设计内容4.2 清理工艺及其选择清理工艺及其选择2讲授讲授114.3 清砂工艺和设备清砂工艺和设备4.4 切割、精整打磨设备切割、精整打磨设备4.5 表面处理工艺及设备表面处理工艺及设备4.6 热处理工艺及设备热处理工艺及设备4.7 焊补工艺及设备焊补工艺及设备4.8 铸件表面防护铸件表面防护2自学自学124.9 铸件质量检验及测定铸件质量检验及测定4.10 清理工部车间平面设计清理工部车间平面设计2讲授讲授135 铸造车间平面设计铸造车间平面设计5.1 设计原则设计原则5.2 设计内容设计内容5.3 平面布置形式平面布置形式2讲授讲授145.4设计实例设计实例2讲授讲授15自行设计自行设

6、计 4自学自学2012.2铸造车间设计三三 考核方式考核方式p考核方式为考查，成绩为平时成绩（考核方式为考查，成绩为平时成绩（30%）和总结报告（）和总结报告（70%）计算）计算。 四四 参考书目参考书目1铸造车间设计原理铸造车间设计原理，王延久编著，机械工业出版社，王延久编著，机械工业出版社，19822铸造车间和工厂设计手册铸造车间和工厂设计手册, 机械工业出版社机械工业出版社,1995。 2012.2铸造车间设计第一章第一章 总论总论一一 基本建设与技术改造的有关方针、政策基本建设与技术改造的有关方针、政策二二 铸造厂的建设程序及设计前期工作铸造厂的建设程序及设计前期工作三三 铸造车间设计

7、阶段的确定及内容和原则铸造车间设计阶段的确定及内容和原则四四 铸造车间的分类铸造车间的分类五五 生产纲领生产纲领六六 车间组成，工作制度和年时基数车间组成，工作制度和年时基数2012.2铸造车间设计1 基本建设与技术改造的有关方针、政策基本建设与技术改造的有关方针、政策p提高经济效应和促进提高经济效应和促进技术进步技术进步p专业化协作专业化协作p节能节能/节地、环保、安全节地、环保、安全p自主研发自主研发2012.2铸造车间设计2 铸造厂的建设程序及设计前期工作铸造厂的建设程序及设计前期工作一一 建设程序，一般分为四个阶段建设程序，一般分为四个阶段1 1 设计前期工作阶段设计前期工作阶段 （1

8、 1）行业规划）行业规划 （2 2）项目建议书）项目建议书 （3 3）可行性研究报告）可行性研究报告2 2 设计阶段设计阶段3 3 建设阶段建设阶段4 4 竣工验收阶段竣工验收阶段2012.2铸造车间设计项目建议书项目建议书1 1、投资项目提出的必要性；、投资项目提出的必要性；2 2、产品方案、拟建规模和建设地点的初步设想；、产品方案、拟建规模和建设地点的初步设想；3 3、资源情况、建设条件、协作关系的初步分析；、资源情况、建设条件、协作关系的初步分析；4 4、投资估算和资金筹措设想；、投资估算和资金筹措设想；5 5、项目大体进度安排；、项目大体进度安排；6 6、经济效益和社会效益的初步评价。

9、、经济效益和社会效益的初步评价。 2012.2铸造车间设计可行性研究报告可行性研究报告 预见性、公正性、可靠性、科学性预见性、公正性、可靠性、科学性 1 定义定义： 是通过对项目的主要内容和配套条件，如市场需是通过对项目的主要内容和配套条件，如市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等，从技术、环境影响、资金筹措、盈利能力等，从技术 、经济、工程等方面进行调查研究和分析比较，并经济、工程等方面进行调查研究和分析比较，并对项目建成以后可能取得的财务、经济效益及社对项目建成以后可能取得的财务、经济效益及社会影响进行预测

10、，从而提出该项目是否值得投资会影响进行预测，从而提出该项目是否值得投资和如何进行建设的咨询意见，为项目决策提供依和如何进行建设的咨询意见，为项目决策提供依据的一种综合性的分析方法。据的一种综合性的分析方法。2012.2铸造车间设计2 内容内容p投资必要性投资必要性。主要根据市场调查及预测市场调查及预测的结果，以及有关的产业政策等因素，论证项目投资建设的必要性。p技术的可行性技术的可行性。 主要从事项目实施的技术角度，合理设计技术方案，并进行比选和评价。p财务可行性财务可行性。主要从项目及投资者的角度，设计合理财务方案，从企业理财的角度进行资本预算，评价项目的财务盈利能力，进行投资决策，并从融资

11、主体(企业)的角度评价股东投资收益、现金流量计划及债务清偿能力。p组织可行性组织可行性。制定合理的项目实施进度计划、设计合理组织机构、选择经验丰富的管理人员、建立良好的协作关系、制定合适的培训计划等，保证项目顺利执行。p经济可行性经济可行性。主要是从资源配置的角度衡量项目的价值，评价项目在实现区域经济发展目标、有效配置经济资源、增加供应、创造就业、改善环境、提高人民生活等方面的效益。p社会可行性社会可行性。主要分析项目对社会的影响，包括政治体制、方针政策、经济结构、法律道德、宗教民族、妇女儿童及社会稳定性等。2012.2铸造车间设计市场分析市场分析 市场分析在可行性研究中的重要地位在于，任何一

12、个项目，其生产规模的确定、技术的选择、投资估算甚至厂生产规模的确定、技术的选择、投资估算甚至厂址址的选择，都必须在对市场需求情况有了充分了解以后才能决定。而且市场分析的结果，还可以决定产品的价格、销售收入，最终影响到项目的盈利性和可行性。p市场需求和发展前景：项目产品市场调查/产品市场预测 p成本分析p生产纲领和拟建经济规模的确定、技术分析比较2012.2铸造车间设计二二 铸造车间经济规模铸造车间经济规模 适度经济规模：在一定的技术条件下，通过生产力诸要素的优化组合，从而使某一产品获得最佳经济效应的生产规模。p起始规模p适度规模p最佳规模2012.2铸造车间设计p适度经济规模的确定指标（1）大

13、批量生产的铸造车间：造型线生产能力的充分发挥（2） 单件、小规模生产车间：以旧砂再生能力和熔炼设备生产能力充分发挥2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计3 铸造车间设计阶段的确定、内容及原则铸造车间设计阶段的确定、内容及原则一一 设计阶段的确定（初步设计和施工图设计）设计阶段的确定（初步设计和施工图设计）p小型项目：深化初步设计（施工方案编制）小型项目：深化初步设计（施工方案编制）p大中型项目：初步设计和施工图设计大中型项目：初步设计和施工图设计p特殊项目：初步设计、特殊项目：初步设计、技术设计技术设计和施工图设计和施工图设计2012.2铸造车间设计二二 各设

14、计阶段的主要工作内容各设计阶段的主要工作内容p初步设计初步设计（基础设计）的内容依项目的类型不同而有所变化，一般来说，它是项目的宏观设计（即项目的总体设计）、布局设计、主要的工艺流程、设备的选型和安装设计、土建工程量及费用的估算等。初步设计文件应当满足编制施工招标文件、主要设备材料订货和编制施工图设计文件的需要，是下一阶段施工图设计的基础。p施工图设计施工图设计（详细设计）的主要内容是根据批准的初步设计，绘制出正确、完整和尽可能详细的建筑、安装图纸，包括建设项目部分工程的详图、零部件结构明细表、验收标准、方法、施工图预算等。此设计文件应当满足设备材料采购、非标准设备制作和施工的需要，并注明建筑

15、工程合理使用年限。2012.2铸造车间设计p初步设计2012.2铸造车间设计p施工图设计2012.2铸造车间设计p安铸件重量和生产规模分类安铸件重量和生产规模分类（表（表13）为钢铁类合金铸件）为钢铁类合金铸件4 铸造车间的分类铸造车间的分类2012.2铸造车间设计p按生产批量分类按生产批量分类（1）单件小批生产铸造车间）单件小批生产铸造车间（2）中批生产铸造车间）中批生产铸造车间（3）大批生产铸造车间）大批生产铸造车间2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计p生产纲领是指企业在计划期内应当生产产品的品种、规格及产量和进度计划。计划期通常为1年，所以生产纲领也通常称为年生产纲领。p生产

16、纲领的公式 对于零件而言，产品的产量除了制造机器所需要的数量之外，还要包括一定的备品和废品，因此零件的生产纲领应按下式计算： NQn（1+a）（1+b）（1） 式中： N零件的年产量（件/年）； Q产品的年产量（台/年）； n每台产品中该零件的数量（件/台）； a该零件的备品率（备品百分率）； b该零件的废品率（废品百分率）。5 铸造车间的生产纲领铸造车间的生产纲领2012.2铸造车间设计p生产纲领具体编制方法2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计6 车间组成、工作制度和年时基数车间组成、工作制度和年时基数一一 车间组成车间组成p生产工部生产工部p辅助工部辅助

17、工部p仓库仓库p车间办公室和生活间车间办公室和生活间2012.2铸造车间设计p生产工部生产工部 1 熔炼工部2 造型工部3 制芯工部4 型、芯制备工部5 清理工部6 砂处理工部2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计二二 工作制度工作制度1. 1.阶段工作工作制阶段工作工作制：在同一地点，不同时间完成不同的工序。：在同一地点，不同时间完成不同的工序。p优点：简单灵活；缺点：优点：简单灵活；缺点： 生产周期长，占地面积较大生产周期长，占地面积较大p适用于手工单件小批量生产，并在地面上浇注的铸造车间。适用于手工单件小批量生产，并在地面上浇注的

18、铸造车间。 2. 2.平行工作制平行工作制：在不同地点，同一时间完成不同的工序。：在不同地点，同一时间完成不同的工序。p优点：生产率高，车间面积利用优点：生产率高，车间面积利用 率高；率高； 缺点：投资大，占地缺点：投资大，占地面积大面积大p适用于采用铸型输送器的机械化铸造车间。适用于采用铸型输送器的机械化铸造车间。2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计三三 年时基数（国家标准）年时基数（国家标准）p年时基数就是每年生产的实际时数，可分为工人年时基数就是每年生产的实际时数，可分为工人的年时基数、工位年时基数和设备的年时基数。的年时基数、工位年时基数和设备的年时基数。 工人的年时基数是

19、每人每年实际的工作时数；工人的年时基数是每人每年实际的工作时数； 工位年时基数是指每个工位每年实际工作时数；工位年时基数是指每个工位每年实际工作时数； 设备年时基数是每台设备每年实际工作的时数。设备年时基数是每台设备每年实际工作的时数。 2012.2铸造车间设计p熔化工部的功能熔化工部的功能： 合格的金属液 浇注 金属液检测p特点：特点： 高耗能 高污染 作业环境差，工作强度大 原、辅材料运输量大第二章第二章 熔炼工部熔炼工部2012.2铸造车间设计1 熔炼工部主要设计内容熔炼工部主要设计内容p选择和计算熔炼、保温设备和浇注设备p选择和计算加料设备、浇注设备、辅助设备和设施p各种设备和设施的位

20、置安排和平面设计p编制相应的设计文件和提出相关土建及其他等设计任务资料2012.2铸造车间设计2 铸造合金及其熔炼特点铸造合金及其熔炼特点（自学）（自学）p灰铁件p合金铸铁及冷硬铸铁件p可锻铸铁p球墨铸铁p蠕墨铸铁p铸钢2012.2铸造车间设计3 熔炼设备及其技术规格熔炼设备及其技术规格p冲天炉p电弧炉p感应电炉感应电炉p电阻熔炼炉p双联熔炼2012.2铸造车间设计感应电炉及其技术规格p感应电炉按结构分，有坩埚式(通常称为无芯感应电炉)和沟槽式(通常称为有芯感应电炉)两大类。坩埚式按频率分，有工频和中频。p在铸造领域，感应电炉有三种用途：熔化、保温和浇注。因此，按用途又有熔化炉、保温炉和浇注炉

21、之分。 工频坩埚式感应电炉主要用于铸铁和有色金属的熔炼。工频坩埚式感应电炉主要用于铸铁和有色金属的熔炼。 中频坩埚式感应电炉适用于钢铁及有色金属的熔炼和保温中频坩埚式感应电炉适用于钢铁及有色金属的熔炼和保温。 2012.2铸造车间设计有芯感应电炉有芯感应电炉 电效率高，一般0.950.98；功率因数大；安匝数小，（In）小；只适用于冶炼铜、锌、铸铁等，不适用炼钢，主要是结构复杂，耐火材料易损每次冶炼须留1/3熔体，不易更换品种。2012.2铸造车间设计中频无芯熔炼炉2012.2铸造车间设计卧式工频无芯感应炉2012.2铸造车间设计p 感应电炉的优点感应电炉的优点：2012.2铸造车间设计p中频

22、感应电炉中频感应电炉：1、功率密度大，熔化速度快，起熔方便，适应于节能的批料熔化方法。、功率密度大，熔化速度快，起熔方便，适应于节能的批料熔化方法。相同容量的中频感应电炉的熔化单耗要比工频感应电炉的低；相同容量的中频感应电炉的熔化单耗要比工频感应电炉的低；2 2、操作作用灵活方便，适应于经常变换熔化金属品种的场合；、操作作用灵活方便，适应于经常变换熔化金属品种的场合；3 3、可选电源频率，使中频感应电炉更适合于轻金属的熔化；、可选电源频率，使中频感应电炉更适合于轻金属的熔化；4 4、由于功率密度高，无相平衡装置，土建费用小，相同生产率的中频感、由于功率密度高，无相平衡装置，土建费用小，相同生产

23、率的中频感应电炉的初次投资费用较工频感应电炉低应电炉的初次投资费用较工频感应电炉低10%-15%10%-15%。2012.2铸造车间设计第一节第一节 概述概述 感应电炉熔炼是利用交流电感应的作用，使坩埚内金属炉料本身发出热量，将其熔化，并进一步使液体金属过热的一种熔炼方法。 感应电炉依其构造分为无芯式和有芯式两种类型。 炼钢用的是无芯式感应电炉，其工作原理示如图10-1。2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计 在一个耐火材料筑成的坩埚外面，有螺旋形的感应器(感应线圈)。在炼钢过程中，盛装在坩埚内的金属炉料(或熔化成的钢液)，尤如插在线圈中的铁芯。当往线圈中通以交流电时，由于感应作用，

24、在炉料(或钢液)内部产生感应电动势，并因此感生感应电流(涡流)。由于炉料(或钢液)本身有电阻，故在涡流通过时会发出热量。感应电炉炼钢所需的热量就是利用这种原理产生的。2012.2铸造车间设计感应炉熔炼特点：感应炉熔炼特点：1、加热速度快 特别是液体后，增温快2、氧化烧损轻，吸气少3、工艺简单生产灵活4、炉渣的化学活泼性较弱，调节成分能力差5、吨位小，大多数用于小件生产2012.2铸造车间设计第二节第二节 无芯感应炉的构造无芯感应炉的构造 无芯感应电炉主要由两个部分构成：炉体部分和电气部分。炉体部分的构造如图10一2所示。 2012.2铸造车间设计 当交流电通过感应器时，在感应器的内部空间中便产

25、生了交变磁通。交变磁通在金属护料(或钢液)内引起感应电动势，在垂直于磁通的平面上产生涡流，从而起加热作用。 感应电动势的大小与磁通及电流频率有关，其关系式如下E=4.44/ NfEnt2012.2铸造车间设计集肤效应集肤效应 在炉料(钢液)内部，磁通的分布并不是冷匀的，而是愈靠近外层(坩埚壁)，磁通密度愈大，愈靠近坩埚的中心线，磁通密度愈小，因此在外层中产生的感应电动势和电流比里层来得大，这就是所谓的“集肤效应”。2012.2铸造车间设计 由于这种电流密度不均匀现象的存在，使得坩埚内炉料(钢液)外层的发热量大于里层。采用的电流颇率愈高，“集肤效应”愈显著，则发热愈是集中于外层。因此，对于大直径

26、(大容量)的坩埚来说，如果采用高颇率，则在炉料中将只有一个筒状的外层中发出较多的热量，而里层发热很少(图10-3)。 2012.2铸造车间设计 在这种情况下，加热的效果低。为此应使电流频率与坩埚直径(炉子容量)相适应。即炉子的容量大时，所以采用的电流频率应该低些。这即是感应电炉的用电频率与其容量之间有一定对应关系的道理。 2012.2铸造车间设计常用感应炉类型常用感应炉类型：1、高频感应炉 200-300KHz 10-60KG2、中频感应炉 1000-2500Hz 500-1000KG3、工频感应炉 50Hz 500-10000KG2012.2铸造车间设计 感应电炉在熔炼过程中，感应器受到高温

27、炉衬的强烈加热。为了避免温度过高，一般都将感应器的铜导线设计成中空式的。制成异形铜管，以便通水冷却。 为了倾炉出钢的需要，感应炉的炉体是通过转轴装在护架上，用机械或液压方式驱动，使炉体倾转。 2012.2铸造车间设计 感应电炉的电气部分的作用是供给感应器所需要的电流。高频电炉和中频电炉的电气部分都包括有变频的装置。变频可以采用不同的方法:高频感应电炉采用的是电子管振荡装置。中频感应电炉采用中频发电机或晶闸管变频装置。近年来，晶闸管变频的应用有了很大的发展。用晶闸管变频不仅电能的利用效率较高，而且结构较紧凑，噪声低，使用效果良好。 2012.2铸造车间设计 由于感应电炉的感应器是一个很大的电感，

28、再加上磁通是经过空气而闭合的，所以感应电炉的无功功率相当大.功率因数（cos ）相当低，其值一般只有0. 10-0. 11。因此必须采用相应的电容器与感应器并联，以补偿无功功率，提高功率因数。感应电炉的功率愈大，则所需配上的电容器的容量也愈大。2012.2铸造车间设计第三节第三节 感应炉炼钢工艺感应炉炼钢工艺 由于感应电炉炼钢中炉渣温度较低，化学反应能力较弱，故多采用不氧化法炼钢。一般情况下，待炉料全部熔化后，即行脱氧、调整化学成分和出钢。同样是由于炉渣化学反应能力较弱的原因，在炼钢过程中一般不进行脱磷和脱硫。在生产中，酸性炉衬和碱性炉衬都有采用的。本节中将综合地论述碱性感应电炉不氧化法和酸性

29、感应电炉不氧化法的炼钢工艺。2012.2铸造车间设计一、炉衬材料和筑炉一、炉衬材料和筑炉1、酸性感应炉、酸性感应炉 酸性感应电炉的炉衬所用的耐火材料为硅砂。粘结剂一般使用硼酸和水玻璃。硅砂的成分应符合以下要求：SiO299%，杂质含量:Fe2O30. 5% ， CaO0. 25% ，A12O30. 2%，以及极微量的其它氧化物。硼酸应符合以下要求B2O3% ，粒度小于0.5mm。2012.2铸造车间设计 打结坩埚所使用的材料一般为两种:一种是用于打结增祸的下部(与钢液接触的部分)，另一种是用于打结坩埚的上部（称为炉口部分或炉领部分）。这两种炉衬材料的质量配比如下： 炉衬材料:粒度5-6mm 硅

30、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%。 炉领材料: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铸造车间设计 2、碱性感应炉、碱性感应炉 碱性感应电炉所用的耐火材料为镁砂。镁砂成分的要求:MgO87%； SiO2 4% ；CaO5%。应特别注意尽量减少氧化铁的含量，因为氧化铁具有一定的导电性。如果打结用的材料中混有氧化铁时，炉衬就有导电性，易发生漏电(电流穿过炉衬)，甚至造成炉衬被击穿的事故。2012.2铸造车间设计 碱性感应电炉的坩埚材料是用硼酸和水玻璃作为粘结剂

31、的。坩埚材料也分为两种：材料和炉领材料。它们的质量配比如下: 炉衬材料:粒度2-4mm 镁砂15%；0.8-lmm 镁砂55%；外加硼酸1.5%1. 8%。 炉领材料:粒度1-2mm 镁砂40%；小于lmm镁砂40%；耐火粘土20%。外加适量的水玻璃。 上述两种材料在性能方面的特点是:炉衬材料的耐火度较高，而炉领材料的烧结强度较高。2012.2铸造车间设计3、筑炉、筑炉 炉衬的打结方法如下:在打结炉衬以前，先在炉底板上和感应器内面铺一层玻璃丝布(或石棉板)，以起绝缘和隔热作用。然后打结坩埚底，坩埚底打结好后，放上坩埚模型(用5 - 7mm厚的钢板焊成坩埚的内部形状)，找正位置，并加以固定。然后

32、用捣固叉分几层进行坩埚壁的打结。在打结到感应器以上的高度后，换用炉领材料继续打结。在坩埚打结完后，不必将坩埚模型取出，在通电烘烤炉衬的过程中，它能起到感应加热的作用，并在熔炼第一炉钢液时，随同炉料一起熔化。2012.2铸造车间设计 坩埚打结好后，首先进行自然干燥，然后进行烘烤。烘烤方法可以用火烘烤或通电烘烤，火烘是将焦炭装入钢板焊制的空心模型内，点火缓慢烘烤。通电烘烤也要缓慢，以免将炉衬烘裂。为此，可以采取间断通电的方法。烘烤的时间一般应不少于8h。2012.2铸造车间设计二、炉料和装料二、炉料和装料1、炉料、炉料 酸性感应电炉由于不能脱磷和脱硫，因此所用的炉料必须是低磷和低硫的。 在碱性感应

33、电炉炼钢条件下，通过造碱性炉渣，能起到一些脱磷、脱硫的作用，所以对炉料的适应性较强，炉料的平均含磷量和含硫量允许稍高一些。但就脱磷和脱硫能力而言，碱性感应电炉远低于碱性电弧炉。 2012.2铸造车间设计 感应电炉炼钢一般不采用氧化法。由于没有氧化脱碳沸腾精炼的手段，故应尽量减少气体和夹杂物的来源。在这方法，炉料是否洁净是重要的因素。应要求炉料表面无锈、油，炉料的化学成分应该明确、并要求精确地进行配料。炉料的尺寸应该根据坩埚的大小来考虑，不要过大或过小，原则是使炉料能装得紧实，以利导磁和导电。2012.2铸造车间设计2、装料、装料 为了加速炉料的熔化，应该注意装料的方法。一般说来，大块的炉料应该

34、装在坩埚壁的附近，小块料装在中间部分和炉底，因为靠坩埚壁处炉温高，而中心部分和炉底部分的炉温较低。在大块炉料的空隙中间用小块料充填。炉料装得紧密，则熔化得快，耗电量也少. 装料时必须停电操作，以免发生人身事故。2012.2铸造车间设计三、熔化三、熔化 炉料装好后开始通电熔化。大约在通电开始后10min内用较小的40%-60%)功率通电，以防电流波动太大。过了这段时间以后，电流趋于稳定，就可以使用大功率熔化，直至炉料熔清为止。熔化期中应经常调整电容器的容量，以保证得到最大的功率因数。在熔化过程中应经常用炉钎捅料，注意避免炉料互相挤住而发生“搭桥”。当大部分炉料熔化以后，加入造渣材料。 2012.

35、2铸造车间设计 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。 碱性造渣材料用石灰和氟石，其质量比大约是石灰80% ,氟石20%。当炉料中含磷、硫量较高时，在炉料熔清时，可扒除大部分炉渣，更换新渣.2012.2铸造车间设计四、脱氧出钢四、脱氧出钢 采用不氧化法炼钢时，炉料熔清后就可以进行脱氧。一般采用将脱氧剂(锰铁、硅铁)直接加入钢液中进行脱氧(沉淀脱氧)的方法。脱氧以后，进行化学成分的调整，然后插铝进行终脱氧。终脱氧后，停电，倾炉出钢。 应该注意，在炼钢过程中，所有加入炉中的材料都必须是干燥的。其中造渣材料及铁合金应经过高温烘烤，以免材料中含有水分，加入钢液

36、中会产生气体。2012.2铸造车间设计五、合金钢的冶炼五、合金钢的冶炼 感应电炉不氧化法炼钢由于不进行钢液的氧化，所以钢中合金元素的氧化烧损较少，适宜于冶炼合金钢。 酸性感应电炉不氧化法适于冶炼除了含高锰成分的钢种以外的各种合金钢。不适于冶炼含高锰成分的钢种，是因为含高锰成分的钢液中含有大量的MnO，而MnO是碱性氧化物，会严重腐蚀酸性炉衬。 碱性感应电炉不氧化法适于冶炼各种合金钢。2012.2铸造车间设计 用酸性感应电炉不氧化法和碱性电炉不氧化法冶炼合金钢时，合金元素的收得率见表10-2。2012.2铸造车间设计第四节第四节 真空感应炉真空感应炉一、电炉的构造和工作原理一、电炉的构造和工作原

37、理 真空感应电炉的炉体部分构造见图10-4。感应器、坩埚及待浇注的铸型是安装在用不锈钢制成的炉壳内。炉料装在柑涡内，在真空条件下熔化。待炉料熔清、钢液温度达到要求后，即可倾炉出钢，将钢液浇入炉内的铸型中。炉内熔炼过程的情况，可从炉盖上的观察窗看到。2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计二、真空感应炉炼钢的优点二、真空感应炉炼钢的优点1、能比较彻底的清除钢液中的气体、能比较彻底的清除钢液中的气体 气体在钢液中的溶解量 H=k1(pH)1/2 N=k2(pN)1/2 式中H N 氢和氮在钢液中的溶解量； pH pN炉气中氢和氮的分压力； k1、k2平衡常数。2012.2铸造车间设计 由上

38、式可见，当降低炉气中氢气和氮气的分压力时，钢液中的气体含量就会随之减少。如炉中的真空度很高时，则钢液中的含气量可以降到很低的程度。例如，当真空度达到1. 33Pa (10umHg)时，钢液中氢的含量可降低至 ppm以下。2、钢中元素氧化轻微、钢中元素氧化轻微 由于炉料的熔化和钢液的过热是在真空条件下进行，故钢中元素的氧化程度很轻微。极少生成夹杂物。因此，只要炉料清洁，炼得的钢液就很纯净。2012.2铸造车间设计3、钢液中含氧量极低、钢液中含氧量极低 在真空条件下，碳的脱氧能力强，这是因为碳的氧化反应 C+FeOCO+Fe所生成的一氧化碳被抽走，故而使得反应进行得很彻底。因此，即使钢液由于某种原

39、因(例如炉料不很洁净)而受到氧化时，也会在破的作用下将暇脱得干净。实际上，在真空感应炼钢中，无须加其它脱氧剂进行脱氧。4、炼钢工艺简单、炼钢工艺简单 不进行氧化脱氧，过程简单，实际就是重熔2012.2铸造车间设计三、真空感应电炉炼钢中存在的问题三、真空感应电炉炼钢中存在的问题1、金属元素的蒸发、金属元素的蒸发 钢液中每种元素都有它一定的蒸气压，当蒸气压超过外界压力时，元素即会蒸发。在常压下进行的炼钢过程中，并不发生显著的蒸发现象。但在真空条件下冶炼时，钢中某些蒸气压较高的元素(主要是锰)就会发生显著的蒸发现象，从而导致化学成分控制的困难。在真空度为1.33Pa (10mmHg)条件下炼钢时，锰

40、的损耗曲线如图10-5所示。2012.2铸造车间设计 由此可见，在真空条件下炼钢时，锰的损耗是很显著的，且其损耗量与时间成近于直线的关系。从图上也可看出，温度对于蒸发速度有重要的影响。其原因在于，钢液中锰的蒸气压随温度的上升而增高。 除锰以外，铜也比较容易蒸发，但蒸发速度则比锰小得多。铬、铁等元素蒸发甚微，实际上可以忽略不计。2012.2铸造车间设计2、钢液的玷污、钢液的玷污 在真空冶炼条件下，炉衬耐火材料会被钢液所浸蚀，这种浸蚀表现为耐火材料中的SiO2成分被钢液中的碳所还原。其结果是还原产物Si进入钢液，使钢液的化学成分发生变化，这种现象称为钢液的沾污钢液的沾污。其反应式可写为2C+ Si

41、O2 Si+2CO这一反应在大气冶炼条件下，由于炉气中CO的分压力较高，故反应速度受到限制。而在真空条件下，反应程度显著。其结果是使钢的含碳量降低，而含硅量则增高。在真空条件下，用SiO2 - Al2O3材质坩埚熔炼C 0.2%的钢时，含碳量与含硅量的变化示如图10-6。2012.2铸造车间设计 由于铝与氧之间的化学亲和力很强，故炉衬材料中的另一种成分Al2O3基本上不被还原，即不会发生钢液增铝的现象。 在真空感应电炉炼钢中，对上述钢液化学成分变化的现象，应给予重视。2012.2铸造车间设计p感应熔炼电炉主要技术规格感应熔炼电炉主要技术规格1 1 炉膛容量与熔炼时间炉膛容量与熔炼时间Qf 感应

42、电炉炉膛设计容量，t；Rm感应电炉的设计负荷率，一般按50 70选取；k 不平衡系数，一般按1.01.2选取；Qfc 全年金属炉料熔炼量，t；a 全年熔炼炉数；年时基数(h)，一般按表1选取；tc 每炉平均熔炼周期，h；tm 每炉平均熔炼时间，h；ts 每炉平均辅助时间，h。2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计2 2 熔炼时间与比功率熔炼时间与比功率tm 感应电炉熔炼时间，感应电炉熔炼时间，h；Ps 感应电炉比功率，感应电炉比功率，kWt；感应电炉熔炼效率，感应电炉熔炼效率， 一般工频炉按一般工频炉按60 ,中频炉按中频炉按65, 中频变频炉按中频变频炉按70选取；选取；Ex 单位

43、炉料电耗单位炉料电耗(kW ht)，一般铸铁按，一般铸铁按500600，铸钢按，铸钢按600700选选取，其理论能耗可按式取，其理论能耗可按式(6)进行计算；进行计算；Cs 金属炉料固相比热容，金属炉料固相比热容，kJ(kgK)，按表，按表2选取选取(下同下同)；ts 金属炉料相变温差，金属炉料相变温差，K；Lt 金属炉料相变潜热，金属炉料相变潜热，kJkg；Cl 金属炉料液相比热容，金属炉料液相比热容，kJ(kgK)；tl金属炉料液相过热度，金属炉料液相过热度，K。2012.2铸造车间设计中频感应电炉技术规格中频感应电炉技术规格2012.2铸造车间设计3 3 比功率与炉膛容量比功率与炉膛容量

44、Ps 感应电炉的比功率，感应电炉的比功率，kWt；Pt 感应电炉的总功率，感应电炉的总功率，kW；Qf 感应电炉的容量，感应电炉的容量，t。4 4 比功率与频率比功率与频率Ps 感应电炉的比功率，感应电炉的比功率，kWt；f一感应电炉谐振频率，一感应电炉谐振频率，Hz；B 金属液搅拌强度，常用金属搅拌强度金属液搅拌强度，常用金属搅拌强度可按表可按表3选取；选取；H 炉膛金属液面驼峰高度，炉膛金属液面驼峰高度，mm；D 炉膛内径，炉膛内径，mm。2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计1 生产纲领表生产纲领表序号 产品名称 铸件外形尺寸（长宽高）mm 铸件单重kg

45、年产 件数 (万只)材质年产量 （t）备 注11型排气管420160170 3.50 30QT400-18105022型排气管 62018022015.530RuT380465033型排气管45017022010.520QT400-1821004 4型排气管 455170200 11 20 RuT3802200 合 计10010000年产年产10，000吨汽车排气歧管球铁铸件的生产车间设计吨汽车排气歧管球铁铸件的生产车间设计2012.2铸造车间设计2 金属熔化平衡表金属熔化平衡表序号 项 目 百分比（%） 年重量（t） 1 合格铸件 50 10000 2 浇冒口 37 3 废品铸件 5 4 其

46、它损耗 3 金属液合计 95 5 烧损 5 金属炉料合计 100 20000 2012.2铸造车间设计2012.2铸造车间设计p按公式计算n-计算感应电炉台数（台）Q全年金属炉料装料量（t/a）T-全年熔炼作业时间V每炉装料量m电炉一昼夜熔炼次数K金属液需要量的不平衡系数，一般取1.11.3 p感应熔炼电炉计算感应熔炼电炉计算VTmQKn 2012.2铸造车间设计p5 t中频炉熔化周期为24 h，10 t中频炉熔化周期34 h，每天按三班连接生产，全年工作日为300 d计算。中频电炉熔化量=(5x2424+10 x2434)300(50+70)x300=36 000 t，2012.2铸造车间设

47、计中小型车间的布局型式中小型车间的布局型式2012.2铸造车间设计Qs=Q (I+K1)(1+K2)(1+K3)，sm；Qs_一全年型砂消耗量， ；Qz_-全年铸件产量，2 400 ta；K 一铸件废品率，取3；厂砂型废品率。取2：K厂散落砂率，取7；sm砂铁比，取3：1。Qs=24 oo0(1+3)(1+2)(1+7)3=80 640 td= 8l 000 t，a全年生产日300 d每天型芯砂量=8 1 0001300=270 td每天造型制芯时间10 h每小时型芯砂量=27010=27 th2012.2铸造车间设计主要技术参数：主要技术参数： （一）（一） GWJ系列中频无芯感应熔炼炉：系

48、列中频无芯感应熔炼炉： 额定额定容量容量（t）额定功额定功率率（KW）额定额定频率频率（Hz）输入电源输入电源化钢（化钢（1600）化铁（化铁（1450）耗水量耗水量（KW.h/t）熔化熔化率率（t/h）电耗电耗（KW.h/t）熔化率（熔化率（t/h）电耗电耗（KW.h/t）0.1512010003380V50Hz/60Hz0.158200.1678050.252000.258000.2677060.352500.358000.3777060.53500.57600.5368080.755000.746150.815851015000.767890.797501017501.056901.16

49、8015110001.55901.6565201.57501.16501.13620151.510001.56001.53570202012.2铸造车间设计主要技术参数：主要技术参数： （二）（二） GWJ系列中频无芯感应熔炼炉：系列中频无芯感应熔炼炉： 额额定定容容量量（t）额定功额定功率（率（KW）额定额定频率频率（Hz）输入电源输入电源化钢（化钢（1600）化铁（化铁（1450）耗水量耗水量（KW.h/t）熔化熔化率（率（t/h）电耗（电耗（KW.h/t）熔化熔化率（率（t/h）电耗（电耗（KW.h/t）1.515005003660V50Hz/60Hz2.45752.7555530210

50、001.546301.5861020215002.55752.655530220003.05703.1555045315002.46402.561030320002.96103.0559045325004.06004.1857550525004.055704.16555502012.2铸造车间设计主要技术参数：主要技术参数： （三）（三） GWJ系列中频无芯感应熔炼炉系列中频无芯感应熔炼炉： 额额定定容容量量（t）额定功额定功率（率（KW）额定额定频率频率（Hz）输入电源输入电源化钢（化钢（1600）化铁（化铁（1450）耗水量耗水量（KW.h/t）熔化熔化率（率（t/h）电耗（电耗（KW.h