閥門(mén)鑄鋼件鋼水的質(zhì)量對(duì)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(guò)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(guò)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(shí)還有氧化法和不氧化法冶煉工藝的區(qū)別。下邊重點(diǎn)介紹閥門(mén)行業(yè)常用的感應(yīng)電爐和電弧爐煉鋼的基本知識(shí)。
(一)感應(yīng)電爐煉鋼:(感應(yīng)電爐見(jiàn)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(lái)加熱和熔化爐料。感應(yīng)電爐煉鋼的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。目前我國(guó)閥門(mén)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(shí)間短,煉一爐鋼僅需要一個(gè)多小時(shí),因此生產(chǎn)效率高。
感應(yīng)電爐的缺點(diǎn)是配料時(shí)只能**料,因感應(yīng)電爐煉鋼不能調(diào)整化學(xué)成分,只能補(bǔ)加燒損元素,因此它的煉鋼過(guò)程實(shí)際上只是一個(gè)溶化過(guò)程。與電弧爐煉鋼相比感應(yīng)電爐煉鋼沒(méi)有氧化期,其排渣、排氣和脫C、P、S的功能不強(qiáng),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(guò)去有些廠用感應(yīng)電爐煉鋼時(shí),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(huì)嚴(yán)重?fù)p壞爐墻,在煉鋼過(guò)程中又無(wú)法及時(shí)修補(bǔ),因此這種工藝沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。
(二)電弧爐煉鋼:(電弧爐見(jiàn)下圖)
電弧爐煉鋼時(shí),熔化爐料和過(guò)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(duì)爐料要求不高,應(yīng)用比較廣泛。
煉鋼是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)和物理變化過(guò)程,可以歸結(jié)為四個(gè)主要反應(yīng):
⑴ 氧化反應(yīng):鋼水熔煉時(shí)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(gè)階段稱為氧化期。
⑵還原反應(yīng):氧化過(guò)程完成后,鋼中殘留有大量的氧化鐵,這對(duì)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(gè)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(guò)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(shuō)法,煉鋼就是造渣。渣是煉鋼過(guò)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(gè):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(guò)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(guò)程 :