CN107545128A - 机械铸造合金熔炼配料通用计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械铸造合金熔炼配制料通用计算方法，它是将机械铸造行业在铸件产品生产过程中，各种铸造合金熔炼的配料计算公式和合金元素吸收率的调整公式相结合的计算方法，其主要技术特征是首先根据产品合金的主要化学成分，准备好金属材料的备料，在通过A=G×Q÷a％÷N％－B×a％计算出参数要求的合金加入量，编制出铸造合金配料单，配制各种合金配料铸造熔炼。熔炼出的铸造合金产品进行化学分析，校核合金的化学成份是否达到要求。某元素如果未达标，再用N1＝Q1×N÷a计算方法进行调整。此方法适用于各种铸造熔炼设备的各种铸造件产品合金配料，是生产铸造件产品合金化学成分合格、品质优良的好方法。

Description

机械铸造合金熔炼配料通用计算方法

技术领域

本发明公开了一种机械铸造合金材料熔炼配料的方法，是机械铸造合金材料熔炼配料工艺的数学计算新方法，涉及机械铸造合金材料熔炼配制领域，特别适用于机械零件的铸造铁合金、铸造钢合金、铸造铜合金、铸造铝合金等产品熔炼配料方法。

背景技术

目前机械铸造合金产品生产熔炼中的配料方法有图表配料方法、计算尺配料方法、数学计算配料方法等。而且不同的铸造合金、不同的熔炼设备，所采用配料方法不尽相同，而且很多是完全凭经验来配料的，所以配料计算方式复杂多样，而且稳定性不好、准确度不高。在现有机械铸造合金配料的图表配料方法、计算尺配料方法虽是简便，但是它只能适用于某种单一铸造合金材料的配制，而且合金元素吸收率变化，它不能有效准确地调整。现有的数学计算配料方法，如《铸铁手册》1984年版的试算法，它的计算也准确可行，但是它是单一公式、分步计算，适用有局限性。针对以上问题，本发明提供了一种机械铸造合金配料通用方法，适用于各种铸造熔炼设备的各种铸造合金配制，是一种检验生产铸造合金产品化学成分合格、品质优良的好方法。

发明内容

本发明提供了一种机械铸造合金熔炼配料通用计算方法，它是将机械铸造行业在铸件产品生产过程中，各种铸造合金熔炼的配料计算公式和合金元素吸收率的调整公式相结合的计算方法，适用于各种铸造熔炼设备的各种铸造合金配制。

机械铸造合金熔炼配料计算公式为：

A = G×Q÷a％÷N％－B×a％ （一）

其中：A --- 铸造辅助合金材料中，某种合金材料需要加入的重量kg，

G --- 单批熔炼合金材料重量kg，

Q --- 铸造合金产品要求的某种合金元素成分含量值，

a --- 加入熔炼的合金材料中，某一种需要元素成分的含量百分数值，

N --- 铸造合金中a元素在铸造熔炼过程中的吸收率，

B--- 配料单中含a元素成分的主要合金材料加入量kg；

其中，机械铸造合金配料通用方法中铸造合金材料包括：

1、铸造合金熔炼配料中的主要合金材料：

铸铁、铸钢合金的主要金属材料指生铁、废钢、回炉料等；

2、铸造合金熔炼配料中的辅助合金材料：

铸铁、铸钢合金的辅助合金材料指硅铁、锰铁、钼铁、钛铁等合金；

3、铸造合金熔炼配料中的添加剂：

铸铁、铸钢合金的添加剂指孕育剂、变质剂、除渣剂、除气剂等；

4、铸铜、铸铝合金的材料制备配制参照以上说明。

配料中合金元素吸收率的调整公式：

N1＝ Q1×N÷a （二）

其中：A --- 铸造辅助合金材料中，某种合金材料需要加入的重量kg，

G --- 单批熔炼合金材料重量kg，

Q --- 铸造合金产品要求的某种合金元素成分含量值，

a --- 加入熔炼的合金材料中，某一种需要元素成分的含量百分数值，

N --- 铸造合金中a元素在铸造熔炼过程中的吸收率，

B--- 配料单中含a元素成分的主要合金材料加入量kg，

A 1--- 铸造辅助合金材料中，调整后，某种合金材料需要加入的重量kg，

N1 --- 调整后，铸造合金中a元素在铸造熔炼过程中的吸收率。

其机械铸造合金熔炼配料通用计算方法的使用方法是：首先根据产品合金的主要化学成分，准备好各种金属材料的备料，在通过公式（一）计算出铸件产品化学成份参数要求的合金加入量，编制出铸造合金配料单，配制各种合金配料铸造熔炼，熔炼出的铸造合金产品进行化学分析，校核合金的化学成份是否达到要求，某元素如不达标，再通过公式（二）计算方法进行调整。

使用本方法的工艺流程是：

1、铸造合金材料制备：依据机械铸造产品件材质所需要，备齐各种铸造合金材料与辅料；

2、铸造合金材料的配方：根据企业铸造熔炼设备的实际情况，采用本方法计算出每批（炉）各种金属材料加入合金量，编制好铸造合金配料单；

3、铸造合金材料熔炼：

①、铸造熔炼电炉清理干净，检查设备完好安全；

②、按工艺要求逐步将各种合金材料加入炉内熔炼；

③、铸造合金材料熔炼达到工艺要求的出炉温度时，加入除渣剂清除渣液，净化铸造合金液；

④、浇铸铸件产品；

⑤、取样化验铸件产品的化学成分；

⑥、如果铸件产品的化学成分中，某中一元素值与要求值有差异，相应调整该元素的吸收率；

⑦、按该元素调整后的吸收率，采用本方法重新计算含有该元素的铸造合金材料的加入量；

⑧、编制新的铸造合金配料单；

⑨、重复以上工艺流程，进行铸造合金材料的熔炼生产；

4、铸造合金材料熔炼说明：

①、在使用机械铸造合金配料通用方法时，铸造合金材料熔炼配制的配料单中需注明加料顺序以及在熔炼中应当注意的事项；

②、铸造合金元素的吸收率，是指在铸造合金熔炼中，加入一定数量的某种元素合金，能熔化入铸件产品中有效值的比例。在熔炼设备与合金材料相对稳定的情况下，铸造合金元素的吸收率是一个相对稳定的常值。

本机械铸造合金熔炼配料通用计算方法的创新点，就是用一个通用的统一，数学公式计算方法，就可以配制所有铸造合金熔炼材料，简便实用、准确度高。

附图说明

图1：机械铸造合金熔炼配料通用计算方法工艺流程图。

具体实施方式

案列1

A工厂 一吨中频电炉，生产熔炼某种铸钢材质机械铸造合金产品：

①、其中化学成分

按国际标准要求：锰Mn ≤1.0% 、硅Si ≤0.6%；

②、熔炼1000kg铸造合金，铸造熔炼合金材料备制为：

主要金属材料为回收废钢，

辅助合金材料为：含量75%的硅铁合金，硅元素的吸收率为90%，

含量60%的锰铁合金，锰元素的吸收率为85%；

③、按照A = G×Q÷a％÷N％－B×a％ 计算：

硅铁合金的加入量：A＝G 1000×Q 0.006÷a 0.75÷N 0.9 -0＝8.90 kg，

锰铁合金的加入量：A＝G 1000×Q 0.01÷a 0.6÷N 0.85 -0＝19.60 kg，

注：主材料回收废钢中只含有微量硅、锰元素，计算中视为0值，

回收废钢的加入量＝1000 - 8.90 -19.60＝971.5 kg；

④、依据以上计算数据编制铸造合金配料单，称量制备好各种炉料：

铸钢配料单 单位kg

⑤、铸造熔炼电炉清理干净，检查设备完好安全；

⑥、逐步将各种合金材料加入炉内熔炼，加料顺序为废钢--硅铁合金--废钢--锰铁合金；

⑦、铸造合金材料熔炼温度达到1650℃时，加入除渣剂清除渣液，净化铸造合金液；

⑧、浇铸铸件产品；

⑨、取样化验铸件产品的化学成分；

⑩、调节有差异的合金元素吸收率，按照本方法计算加入量，编制新的铸造合金配料单。

案列2

B工厂 一吨中频电炉，生产熔炼某种铸铁材质机械铸造合金产品：

①、要求化学成分： 锰Mn 0.8-1.2% 硅Si 1.4--1.6% 铜Cu 1.4-1.6%；

②、熔炼1000kg铸造合金，铸造熔炼合金材料备制为：

主要金属材料铸造生铁加入量为85%，废钢为补充主要金属材料，

铸造生铁中含硅量1.4%、含锰量0.5%，

辅助合金材料为含硅量75%的硅铁合金，硅元素的吸收率为90%，

含锰量60%的锰铁合金，锰元素的吸收率为85%。含铜量90%的回收裸铜电线，铜元素的吸收率为80%；

③、按照A = G×Q÷a％÷N％－B×a％ 计算：

硅铁合金的加入量：A＝G 1000×Q 0.016÷a 0.75÷N 0.9 -B 850×a 0.014＝11.80kg，

锰铁合金的加入量：A＝G 1000×Q 0.012÷a 0.6÷N 0.85 -B 850×a 0.005＝19.28kg，

回收铜丝的加入量：A＝G 1000×Q 0.016÷a 0.9÷N 0.80 -0＝22.20 kg，

回收废钢的加入量＝1000 -850-11.80 -19.28-22.20＝96.72 kg；

注：铸造合金化学成分中元素要求的是范围值时，计算中一般取上限值；

④、依据以上计算数据编制铸造合金配料单，称量好各种炉料：

铸铁配料单 单位kg

⑤、铸造熔炼电炉清理干净，检查设备完好安全；

⑥、逐步将各种合金材料加入炉内熔炼，加料顺序为生铁--硅铁合金--废钢--锰铁合金--铜线；

⑦、铸造合金材料熔炼温度达到1480℃时，加入除渣剂清除渣液，净化铸造合金液；

⑧、浇铸铸件产品；

⑨、取样化验铸件产品的化学成分；

⑩、调节有差异的合金元素吸收率，按照本方法计算加入量，编制新的铸造合金配料单。

案列3

A工厂 一吨中频电炉，生产熔炼某种铸钢材质机械铸造合金产品（所有技术指标见前例1中的表述）；

①、其中要求：Q---Mn ≤1.0%，化验结果：Q1---Mn＝1.05%，

Mn元素超差，需要进行调整；

②、原来计算中，锰元素的吸收率N为85%；

③、依据合金元素吸收率的调整公式，N1＝ Q1×N÷a＝1.05%×85%÷1.0%＝89.25%，

即调整后锰元素的吸收率应为89.25%；

④、锰铁合金的加入量（依据机械铸造合金熔炼配制料计算公式方法）：

A1＝G 1000×Q 0.01÷a 0.6÷N 1 0.8925 0＝18.67 kg

⑤、锰元素吸收率调整后的新配料单：

铸钢配料单（2） 单位kg

案列4

B工厂 一吨中频电炉，生产熔炼某种铸铁材质机械铸造合金产品（所有技术指标见前例2中的表述）；

①、其中要求：Q---Cu 1.4-1.6%。化验结果：Q1---Cu＝1.38%，

铜Cu元素超差，需要进行调整；

②、原来计算中，铜Cu元素的吸收率N为80%；

③、依据合金元素吸收率的调整公式，N1＝ Q1×N÷a＝1.38%×80%÷1.6%＝69%，

即调整后，铜Cu元素的吸收率应为69%；

④、含铜量90%的回收裸铜电线加入量（依据机械铸造合金熔炼配制料计算公式方法）：

A1＝G 1000×Q 0.016÷a 0.9÷N1 0.69 -0＝25.76 kg

⑤、铜Cu元素吸收率调整后的新配料单：

铸铁配料单（2） 单位kg

Claims (3)

1.一种机械铸造合金熔炼配料通用计算方法，它是机械铸造行业在铸件产品生产过程中，各种铸造合金熔炼的配料计算公式和合金元素吸收率的调整公式相结合的计算方法，其特征在于：首先根据铸件产品合金的主要化学成分，准备好各种金属材料的备料，在通过公式（一）计算出铸件产品化学成份参数要求的合金加入量，编制出铸造合金配料单，配制各种合金配料铸造熔炼，熔炼出的铸造合金产品进行化学分析，校核合金的化学成份是否达到要求，某元素如不达标，再通过公式（二）计算方法进行调整；

使用本方法的工艺流程是：

（1）铸造合金材料的制备：依据机械铸造产品件材质需要，备齐各种铸造合金材料与辅料；

（2）铸造合金材料的配方：根据企业铸造熔炼设备的实际情况，采用本方法计算出每批（炉）各种金属材料加入合金量，编制好铸造合金配料单；

（3）铸造合金材料熔炼：

①、铸造熔炼电炉清理干净，检查设备完好安全；

②、按工艺要求逐步将各种合金材料加入炉内熔炼；

③、铸造合金材料熔炼达到工艺要求的出炉温度时，加入除渣剂清除渣液，净化铸造合金液；

④、浇铸铸件产品；

⑤、取样化验铸件产品的化学成分；

⑥、如果铸件产品的化学成分中，某中一元素值与要求值有差异，相应调整该元素的吸收率；

⑦、按该元素调整后的吸收率，采用本方法重新计算含有该元素的铸造合金材料的加入量；

⑧、编制新的铸造合金配料单；

⑨、重复以上工艺流程，进行铸造合金材料的熔炼生产。

2.根据权利1要求所述的一种机械铸造合金熔炼配料通用计算方法，其特征在于机械铸造合金熔炼配料计算公式为：

A = G×Q÷a％÷N％－B×a％ （一）

其中：A --- 铸造辅助合金材料中，某种合金材料需要加入的重量kg，

G --- 单批熔炼合金材料重量kg，

Q --- 铸件产品合金要求的某种合金元素成分含量值，

a --- 加入熔炼的合金材料中，某一种需要元素成分的含量百分数值，

N --- 铸造合金中a元素在铸造熔炼过程中的吸收率，

B--- 配料单中含a元素成分的主要合金材料加入量kg。

3.根据权利1要求所述的一种机械铸造合金熔炼配料通用计算方法，其特征在于配料中合金元素吸收率的调整公式：N1＝ Q1×N÷a （二）

其中：A --- 铸造辅助合金材料中，某种合金材料需要加入的重量kg，

G --- 单批熔炼合金材料重量kg，

Q --- 铸件产品合金要求的某种合金元素成分含量值，

a --- 加入熔炼的合金材料中，某一种需要元素成分的含量百分数值，

N --- 铸造合金中a元素在铸造熔炼过程中的吸收率，

B--- 配料单中含a元素成分的主要合金材料加入量kg，

A 1--- 铸造辅助合金材料中，调整后，某种合金材料需要加入的重量kg，

N1 --- 调整后，铸造合金中a元素在铸造熔炼过程中的吸收率。