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1、铸造合金及其熔炼课程设计报告题目：上端盖RuT420的配料及熔炼姓名：学号:班级：材料成型及控制工程 1104班学院：机械工程学院指导老师：日期： 2015年 1月 13 日山东理工大学目录一零件原始要求 零件名称，结构及尺寸要求，材料，机械性能要求二选材材料牌号成分，力学性能三选用炉料炉料来源 炉料配比计算四炉体设计冲天炉炉径设计 炉身高度 有效高度前炉 送风系统 画图五. 确定熔炼工艺过程确定主要工艺参数 熔炼前准备冲天炉熔炼操作炉况判断及常见故障 特殊 处理六. 热处理七. 参考资料、零件原始要求（一）零件名称：上端盖（二）零件特点：轮廓尺寸420*157属于小型端盖圆盘类，形状简单，壁
2、厚均匀，在15.7-18之间，铸件毛重34.3kg，精度不 高，采用湿砂型铸造。（三）要求铸铁牌号：RuT420抗拉强度：。b420Mpa名称牌号质量（kg）出品率总耗铁量产量（件）(%(kg)上端盖RuT42034.38042.9批量生产融化率：冲天炉融化率为2吨每小时（四）零件的结构及尺寸:二、选材（一）牌号：RuT420（二）标准：GB/T9439-2010（三）化学成分选择：C: 3.5%3.9% Si: 1.8%2.6% Mn 0.5%0.8%S：v0.06%,P:0.08% Xt 残：0.02%0.05% Mg 0.015%0.025%三、选用炉料（一）炉料来源：原生铁 回炉铁废钢
3、硅铁锰铁1、原生铁，又称高炉生铁，是含碳量大于 2%勺铁碳合金，工业生铁 含碳量一般在2.11%4.3% 并含有 C Si、Mn S、P等元素，是铁 矿石经高炉冶炼的产品。是冲天炉炉料的主要组成物。2、回炉铁，是蠕墨铸铁浇注完后清理的浇冒口、废铸件。按配料的需要加入一定量，降低铸件成本。3、废钢，包括废钢件、钢料、刚屑等，加入废钢可以降低铁水含碳量。4、铁合金，包括硅铁、锰铁、铬铁等铁中间化合物，可以调整铁水的化学成分或配制合金铸铁。（二）炉料化学成分:炉料化学成分（质量分数）(%CSiMnPS本溪原生铁4.131.820.740.140.12回炉料3.42.40.40.060.08废钢0.3
4、50.30.6-硅铁-750.50.040.02锰铁1.52.5800.20.02（三）常见元素在冲天炉熔炼过程中增减率:增减CSiMnPS炉料C3.2%炉 料03.6%极限范围+ (060)-(010)+(040)-(1050)0+(25100)一般范围+ (540)-(38)+(1015)(1520)0+(5075)（四）冲天炉熔炼过程中各种牌号铸铁碳量增减率:配料03.6%或Si量较咼HT200以下HT200以上可锻铸铁-(38)+ (510)+ (1535)+(4050)（五）炉前添加合金元素的回收率: =1儿糸添加合金回收率Mn锰铁8595Si硅铁8090（六）炉内熔化元素烧损率:
5、=1儿糸CSiMnPS烧损率（质量分+5-15-20不变+80数）（%（七）配料计算: =1儿糸CSiMnPS原铁液含量3.332.70.90.080.07(%蠕化剂按0.2%,孕育剂按0.2%0.8%第一步，计算炉料中个元素应有量，可用下列公式计算X炉料二X铁液/1 士n式中X炉料炉料中元素含量（%）；X 铁液一一铁液中元素含量（咧；n熔炼过程中元素增减率。“+”号用于元素增加，“-”号用于元素减少。 炉料中碳元素含量：C炉料%=3.3/ （1+5% =3.14 炉料中硅元素含量：Si%炉料=2.7/ （1-15%； =3.18 炉料中锰元素含量：Mn炉料%=0.9/ （1-20%； =1.
6、125 炉料中磷元素含量：P炉料%=0.07 炉料中硫元素含量：S炉料%=0.06/ （1+80% =0.0333第二步，初步确定炉料配比并进行计算。确定回炉料按 20%ffl入，设新生铁的配比为X%,则废钢的配比为100%-20%-x%设炉料所需含碳量为 w%而新生铁、废钢、回炉料含 碳量分别为 a% b% c%,可按下式计算出新生铁的配比：ax+b(100-20-x ) +c20=100w由知 w=3.14、由表格知 a=4.13、b=0.35、c=3.4代入公式得 4.13x+0.35(100-20-x)+3.4 X 20=3.14 X 100x=218-( 4.13-0.35)=57.
7、7废钢的配比：100-57.7-20=22.3第三步，确定配比并计算铁合金的补加量。硅铁、锰铁的补加量可按下式计算铁合金配比=(炉料应有合金含量-炉料中所含合金含量)/铁合金中合金含量x( 1-合金烧损率)式中炉料应有合金含量二(铁液要求合金量-炉前加入合金量)/ (1- 合金烧损率)炉前加入合金量二炉前加入铁合金X铁合金中合金含量X回收率炉料应有锰元素含量=0.9/ (1-20%) =1.125炉料中所含有锰元素量=20% 0.4+0.577 X 0.74+0.223 X 0.6=0.64锰铁配比=(1.125-0.64 ) - ( 1-0.2 )X 0.8=0.76炉前加入硅铁量=0.8%
8、X 0.85 X 0.75=0.51炉料应有硅元素含量 二(2.7-0.51 ) -( 1-0.15)=2.58炉料中 所含硅元素量=0.2 X 0.24+0.577 X 0.018+0.223 X0.003=0.016硅铁配比=(2.57-0.016 ) -( 0.75 X 0.85)=4.0由此定出RuT420配料的成分单如下:炉料配比CSiMnPS含量数量含量数量含量数量含量数量含量数量本溪 生铁57.74.132.381.821.050.740.430.090.0520.0320.018回炉铁203.40.682.40.480.40.080.060.0120.080.016废钢22.3
9、0.350.080.30.670.60.134要求 成分3.332.70.90.080.07合计1003.142.20.6440.0640.034差额0.190.50.256合格合格锰铁0.671.50.012.50.017800.5360.20.0010.020硅铁4-7530.50.020.040.0010.020.001四、炉体设计(一)冲天炉的基本结构(1) 炉底与炉基炉底与炉基是冲天炉的支撑部分，对整座炉子和炉料起支撑作用(2) 炉体与前炉1) 炉体是冲天炉的基本组成部分，包括炉身和炉缸两部分。炉身 是指加料口下缘至第一排风口中心线之间的炉体。炉缸是指第一 排风口中心线到炉底之间的炉
10、体，其作用是保护炉底，汇聚铁液 和炉渣使之进入前炉，也可以储存铁液。2) 前炉是由前炉体和可离的炉盖构成。其作用是储存铁液，使铁 液成分和温度均匀，减少铁液在炉缸停留时间，从而降低铁液在 炉缸中增碳与增硫作用，净化铁液。(3) 烟囱与除尘装置烟囱在加料口上端，其作用是引导炉气向上流动并排出炉外，除尘装置的作用是消除或减少炉气中的烟灰和有害气体。（4）送风系统 冲天炉的送风系统是指自鼓风机出口至风口出口为止的整个系 统，包括进风管、风箱、风口、及鼓风机输出管道。（5）热风装置 热风装置作用是加热供底焦燃烧用的空气，以强化冲天炉底焦的 燃烧。（6）鼓风机（二）冲天炉的尺寸所谓冲天炉的主要尺寸是指冲
11、天炉的内径、 有效高度、 送风系统 及前炉的主要尺寸以及它们之间的比例关系。1）冲天炉内径：冲天炉的许多基本尺寸都与炉膛直径有关，因此 应首先选择它的大小。D =1.12 V（ Q/S）米式中：D冲天炉炉膛直径米。Q 规定的冲天炉的生产 2吨/时。S 冲天炉的单位生产率 吨/米2*时冲天炉效率越大，与之适应的炉膛内径也要越大这是因为从冲天炉 熔炼的普遍规律来看， 冲天炉的正常单位生产率一般不论炉子的大小 总在 7-10 吨/米2时的范围内。 因此，当炉子小而生产率高并使单位 生产率大于此范围时，或炉子大、生产率低、使单位生产率小于此范 围的冲天炉时，都不能获得理想的高温铁水。冲天炉内径按下表选
12、择:熔化率（吨/时）123571015炉膛直径 450 600 700(mr)900110013001550根据经验数据，选用熔化率为2吨/时，直筒型冲天炉的内径为600mm2 ）炉壳内径和外径 炉壳内径：冲天炉内径士 2 （炉衬厚度+绝热层厚度）绝热层一般取0.015-0.03米炉层厚度：熔化率1.53.05.07.0(t/h )炉衬厚度130180230230因为所选冲天炉的熔化率为2吨/时，所以这里炉衬厚度取160mm即 炉壳内径=（600士 2X（ 20+160） X 0.5= （300士 180） mm炉壳外径与炉壳厚度的关系熔化率（t/h ）1235炉壳外径810103011601
13、600炉壳厚度6668所以炉壳外径为1030mn炉壳厚度为6mm（三）炉身高度冲天炉高度：冲天炉应具备必要的高度才能保证炉料的充分预热和良 好的工作条件。高度不够，铁料预热不良，炉内铁水温度难以提高。高度太高，容易产生架料，压碎焦炭，增加鼓风机功率消耗和增加厂 房建筑等缺点。炉身高度二炉底厚度+炉缸深度+有效高度炉缸深度：指炉底中心到第一排风口中心线间的距离， 它与炉子结构 （无前炉），熔化率，铁液含碳量有关有前炉熔化率2345（t/h）炉缸深度200220250280选熔化率为2吨/时，所以炉缸深度为200mm有效高度：指冲天炉第一排风口中心线到加料口下沿之间的距离。有效高度过高时，易产生架料，压碎焦炭，增
