有色金属熔炼

金属熔炼特性

金属的氧化性：

热力学条件：自由焓变量ΔG，分解压pO2或生成热ΔH

动力学过程：氧化过程（外扩散、内扩散、结晶化反应）

影响因素：氧化膜致密性、熔炼温度、炉气性质等

金属的吸气性：

来源

气体在金属中存在的形式：固溶体、气体分子、化合物

热力学条件：气体的溶解度、溶解热

动力学过程：吸气过程（吸附阶段、离解阶段、扩散阶段）

影响因素：扩散系数、压力、温度、氧化膜致密性等

金属的挥发性：

热力学条件：蒸气压、蒸发热、沸点

动力学过程：挥发过程（液体或固体内扩散、边界上蒸发、气相中扩散）

影响因素：蒸气压、压力、温度、合金元素、氧化膜致密性等

金属的吸杂性：

杂质来源（混料、炉衬、炉气、其他炉料等）

减少杂质污染的途径

填空

1. 在标准状态下，金属的氧化趋势、氧化顺序和可能的氧化烧损程度，一般可用（自由焓变量ΔG），（分解压pO2）或（生成热ΔH）作判据

2. 金属氧化的三个基本环节：（外扩散、内扩散、结晶化反应）

3.气体在金属中的存在形态有固溶体、气体分子、化合物

4. 熔体吸气过程包括（吸附阶段、离解阶段、扩散阶段）三个过程。

5. 铝在熔炼时，通常低温时，按（）规律氧化，高温时按（）规律氧化。

判断

1. 蒸气压越小的元素越容易挥发。（×）

2.蒸发热越小的元素越容易挥发。（√）

3.沸点越低的元素越容易挥发。（√）

4.位于氧势图下方的元素较位于氧势图上方的金属更难氧化。（×）

5.P-B比小于1的金属，氧化膜具有很好的保护性。（×）

6.Fe的P-B比为2.16，故其氧化膜能够很好地防止氧化。（×）

7.温度越高，气体在金属中的溶解度越大。（×）

判断

8. 某一金属氧化物的ΔG值越小，则该元素与氧的亲和力越小，该金属氧化物越不稳定。（）

9.对于α<1的金属，这类金属的氧化反应以均匀速度进行，氧化的动力学曲线成直线形式。（）

10. 某一金属氧化物的ΔG值越小(越负)，则该元素可还原ΔG值较大的氧化物

问答：

1、哪些因素会影响金属熔炼过程中的挥发？怎样控制金属的挥发？

2、哪些因素会影响金属熔炼过程中的氧化？怎样控制金属的氧化？

3、金属熔炼过程中杂质形成的途径有哪些？怎样减少杂质污染金属？

提问：

1、分压差脱气包括哪些过程？分压差脱气精炼法有哪些？

2、除渣精炼原理有哪些？其中吸附作用的驱动力是什么？

3、氧化精炼是指什么，热力学条件是什么？

4、脱氧原理是什么？脱氧剂应满足什么条件？

5、除渣精炼方法有哪些？

6、熔剂法除渣有哪些方法？各自有什么特点？影响熔剂除渣精炼效果的因素有哪些？

7、预凝固脱气的原理是什么？

8、振荡脱气法的原理是什么？

9、铝及铝合金的熔体净化处理方法有哪些？

复习题

?1、配料时如何选择纯金属？选择废料时应注意哪些问题？

?2、配料计算时，如何确定各合金元素的计算成分？

?3、掌握铝合金、铜合金的配料计算方法。

?4、铝、铜合金熔炼的基本工艺过程有那些？

?5、烘炉的目的是什么？不同熔炼炉烘炉时的注意事项是什么？

?6、洗炉的目的是什么、方法有那些？如何减少洗炉次数。

?7、装料时的注意事项有那些？

?8、如何调整化学成分？

?9、在熔炼时，为什么要用静置炉？

?10、掌握铝合金、铜合金的熔炼工艺特点。

?11、有色金属的熔炼技术。

?12、真空熔炼方法有哪些，有什么优缺点？

思考题

1、液体金属的对流方式有哪些？

2、枝晶间的液体金属流动驱动力有哪些？

3、对流对结晶过程有哪些影响？

4、影响凝固传热的因素有哪些？

5、根据凝固区宽度划分，凝固方式有哪几种？

6、凝固区宽度受哪些因素影响，对凝固方式有什么影响，

对铸锭的质量有什么影响？

复习题

?1、铸造时的冷却速度（强度）对铸锭质量有何影响？

?2、铸造速度对铸锭质量有何影响？

?3、铸造温度对铸锭质量有何影响？

?4、结晶器高度对铸锭质量有何影响？

?5、铝合金的铸造工艺特点。

?6、铜合金的铸造工艺特点。

习题

1、铸锭i正常晶粒组织可分为

2、液体金属的对流可分为

3、随着成分过冷由弱到强，单相合金的固/液界面生长方式依次为

4、细化晶粒的方法有:

5、顺序凝固和同时凝固方式的特点各是什么?

6、成分过冷

7、平衡溶质分布系数

8、铸锭异常晶粒组织

9、悬浮晶

10、柱状晶区的影响因素

11、变质处理

1、铸锭正常晶粒组织可分为_

2、气孔形成方式可分为_

3、非金属夹杂物的分类:

4、细化晶粒的方法有: _

5、热裂形成的机理有

6、铸造应力按其形成的原因分为:

7、防止裂纹的途径:

8、根据气孔在铸锭中的位置不同可分为:

9、产生缩孔和缩松的最直接的原因，是金属凝固过程中发生

10、常见的铸锭缺陷有_____________和

11、铸锭中_现象称为偏析;

1、枝晶偏析；

2、缩孔和缩松；

3、铸造应力；

4、正偏析和反偏析；

5、非金属夹杂物；

6、简述偏析的种类和防止偏析的主要措施；

7、防止缩孔和缩松的途径；

8、热裂形成机理及其影响因素：

9、防止裂纹的途径：

铸造工艺流程图

《铁－石墨自生金属型特种成型技术》的优越性 我公司重点项目为：《铁－石墨自生金属型特种成型技术》 我公司与上海交通大学材料系联合研发该项技术：《铁-石墨自生金属型特种成型技术》，技术水平处于国内领先地位，该技术及利用该技术生产的产品（FPM件主要用于汽车、机床、压缩机和液压件等）填补了省内空白。该技术是把铁碳合金在金属模中高速冷却，使得微观组织中的石墨形成致密的珊瑚状（具有分支的纤维），均匀分布在基体组织中。这种珊瑚状石墨由于是在合金液凝固过程中通过冷却速度的控制和加入微量元素而得到的，无须外加加入非金属强化材料（纤维或粒子），故被认为是自生复合材料。由于石墨本身具有优良的润滑性能，当该材料用于耐磨件时，一方面，石墨有润滑作用，另一方面，石墨剥落形成的显微凹坑可以在摩擦面上形成储油腔，使得在工件相互运动时可在配合面形成一层均匀的油膜，对材料起到保护作用．因此，铁－石墨自生复合材料作为高强度耐磨材料，具有广泛的用途。 表8 典型金属型铸铁化学成分、组织与性能

注：1.表中化学成分含量百分数皆指质量分数。 2.净化球墨铸铁铁液，控制Ti、Pb、S、Mn、Cu等元素对金属型球铁质量也十分重要。 ①Mg：高冷却速度（铜）型薄壁件低硫铁液加Mg0.01%即可使石墨完全球化。过高残Mg是造成多种金属型球墨铸铁件废、次品的主因。 ②P：增加流动性，又可防热裂，有的加到3.6%[53]。还加Sb0.02%～0.04%53]。磷加于炉料中的效果比加于铁液中明显。 ③Ti对灰铸铁可增加铁液过冷度，促进生成D型石墨。低CE作用明显。为保护机加工刀具Ti＜0.075%。 该技术的主要优越性及先进性体现为：环境与资源是当今世界的两个重大课题。如何保护环境、节约资源是目前各国铸造工作者迫切追求的目标。为了实现这一目标，人们提出了绿色集约化铸造（绿色材料环境材料）的概念。所谓绿色集约化铸造是指铸造整个生产过程中应满足对环境无害、合理使用和节约自然资源、依靠科学技术得到最大的产出和效益等几个要求。所谓绿色材料是指资源和能源消耗小、对生态环境影响小、再生循环利用率高或可降解使用的具有优异实用性能的新型材料。按照这些要求，如前所述“铁－石墨自生金属型特种成型技术”代表了这一趋势。它除了在材料微观组织结构的优点，还摈弃了铁合金铸造中采用的砂型铸造的污染严重，劳动强度大等落后的生产方法。该技术生产的铸铁可保证致密无气孔、缩孔、缩松，工艺出品率高；铸铁尺寸精度高，表面光洁，加工量少且易加工（退火后）；结晶细，性

金属材料的熔炼和浇铸部分实验报告

金属材料的熔炼和浇铸部分实验报告 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）

《材料的制备 技术 与实践课程-金属材料》 金属材料的熔炼和浇铸部分实验报告 一、实验目的 金属材料的熔炼和铸造作为金属材料使用最为广泛的成型方法之一， 在工业零件，尤其是大型零件的制备中具有不可替代的地位。本实验通过对有色合金进行熔炼浇注，了解铸造的整个流程，对金属的铸造有直观的认识。 二、实验方法 实验步骤： 1. 坩埚熔炼炉的使用 本实验使用电阻坩埚熔炼炉，主要包括两个部分：加热部分-电阻丝加热熔炼炉和控温部分-控温继电器。 打开总电源，在控温继电器的显示屏幕上显示有两个数字，红色的数字为当实验名称 金属材料的熔炼和浇铸部分 时间地点 2015年12月 23 日 材料学院325室 指导教师 王军、严彪 专业班级 无机 班 级 无机班 学生姓名 沈 杰 学 号 1531519

前熔炼炉炉内温度，绿色数字为设定的加热保温温度。待继电器示数稳定后，对加热温度进行设置。 点击按钮，设定数字变为4位数并闪动，点击按钮，选择要改变的位置，按进行调节，直到设定为想要的温度。点击按钮，确定加热保温温度。打开加热电源后，电流表显示有加热电流，说明已经开始加热。到达温度后保温一段时间，直至坩埚内金属熔化为液态。 2.金属浇注的方法 关闭加热电源，打开熔炼炉炉盖，用铁钳将坩埚从熔炼炉中取出，慢慢倾倒坩埚，使得里面的金属溶液慢慢流入模具中，充满整个形腔。将模具静置，待其冷却后卸模取样。 注意事项： 金属浇注是高温操作，必须注意安全，必须穿戴白帆布工作服和工作皮鞋。严格按照操作流程，预防危险。浇注前，必须清理浇注行进通道，防止摔倒。浇注时必须切断加热电源。在浇注前对模具进行预烘，防止模具中残留水分导致金属溶液飞溅。 三、思考题 1、铸造时温度的选择有什么要求 铸造过程中温度的选择至关重要：过高温度浇注易造成粘砂、铁夹砂、缩孔、缩松、热裂、跑火、局部氧化、尺寸不合格、反应性气孔偏多等缺陷；过低温度浇注易造成：浇不足、冷隔、过渡圆角偏大、夹渣、夹砂、析出性气孔偏多

有色金属冶炼投资及生产成本分析

铜冶炼厂加工成本分析 【摘要】在工程项目设计中，生产成本数据是经济分析和财务评价的基础，其高低直接影响着项目的效益和评价的结果。文章简要介绍了铜冶炼厂生产流程，列举了铜冶炼企业的加工成本指标，通过分析将能对今后的设计工作中的经济分析财务评价有所帮助。 【关键词】铜冶炼厂固定成本可变成本加工成本 1概述 在市场条件下，成本作为一个客观存在的经济范畴，在以提高经济效益为根本目的企业经营管理中发挥着重要的作用。成本是综合反映企业各项工作质量的重要指标，成本直接决定着一个企业经济效益的好坏和生死存亡。 设计工作中，在经济分析和财务评价中，评价者对所评价项目的概况和主要工艺流程应有所了解，在进行财务估算（计算）时能够判定设计项目所涉及的各种基础数据条件是否合理，是不是有偏差和错误。这直接影响着设计项目的评价结果，左右着项目决策。 2有色金属铜冶炼厂工艺流程简介 铜是国民经济发展中不可替代的重要原料，广泛应用于军事工业、电子电气、通讯、建筑、轻工、机械制造和交通运输的各个领域。在我国，铜已是仅次于石油的第二大战略原料。近年来，随着我国电力、通讯、汽车等基础设施建设的快速发展，相应地也带动了铜消费量的快速增长。近10年我国铜消费平均增长率是世界铜消费平均增长率的倍，目前我国已是第一大铜消费国。 金属铜产业链结构如图1： 图1 金属铜产业链结构 火法炼铜的方法很多，目前主要有：闪速熔炼、熔池熔炼（包括诺兰达、澳斯麦特、艾萨法、白银法和水口山法等）。其原则工艺流程如图2。从图中可以看出：硫化铜精矿（含铜量为20％-30％）可以采用几种不同的冶金方法进行造锍熔炼，得到铜锍，再经过吹炼得到含铜大于97．5％的粗铜，因粗铜的质量仍满足不了工业用铜的要求，必须经火法精炼和电解精炼后得到含铜％以上的阴极铜（精铜）。在硫化铜精矿冶炼的过程中同时还可以回收硫、金、银、锑、铋、镍、硒等有价元素。

金属熔炼与铸造总结

一金属熔化特性 ●熔炼四性及判定依据： a氧化性：由金属与氧的亲和力决定，金属与1mol氧反应生成的金属氧化物的自由焓变量为氧化物标准生成自由焓变量△G☉，其越小，还有氧化物的分解压Po2和氧化反应生成热△H☉越小，代表金属与氧亲和力越大，金属氧化趋势越大，程度越高，金属氧化物越稳定 b吸气性：由金属与气体的亲和力决定，即溶解度，它与金属和气体性质、气体分压、温度、合金元素有关。C=K √P—平方根定律，双原子气体在金属中溶解度与其分压 的平方根成正比；气体分压一定时，C=K e(?E 2RT ) 溶解热 为正时。溶解度随温度升高而增大，与气体有较大亲 和力的合金元素会增大气体溶解度。各种因素得到㏒ C=-A T +B+0.5㏒P c挥发性：平衡时，气相中金属的蒸气分压为该温度的饱和蒸气压，蒸气压越高，越易挥发。外压一定，纯金属的蒸气压随温度的升高的增大，挥发趋势增强；炉膛压力越小，金属挥发速率增大，这是因为真空度高，质点碰撞概率少，回凝速率减少，挥发加速；蒸气压大、蒸发热小、沸点低的金属和合金易挥发损失。 d吸杂性： ●金属氧化热力学及判据：熔炼温度范围，氧化反应在热力学上为自动过程。 在标准状态下，金属的氧化趋势、氧化顺序和可能的氧化程度，一般可用氧化物的标准生成自由焓变量ΔG，分解压 pO2 或氧化物的生成热ΔH 作为判据。通常ΔG、ΔH 或 pO2 越小，金属氧化趋势越大、越先被氧化、可能的氧化程度越高，氧化物越稳定。 ●金属氧化动力学机理：氧化环节及过程：氧由气相通过边界层向氧/氧化膜界面扩散(外扩散)→氧通过固体氧化膜向氧化膜/金属界面扩散（内扩散）→在氧化膜/金属界面上发生界面化学反应。①P-B比即氧化膜致密性系数（α），即氧化物的分子体积与形成该氧化物的金属原子体积之比来衡量氧化膜性质，当α>1氧化膜致密，连续，有保护性，扩散阻力增大，内扩散成为控制性环节（铝、Be），α<1氧化膜疏松多孔，无保护性，结晶化学反应为控制性环节（碱金属)α>>1氧化膜十分致密。内应力很大，会周期性破裂，非保护性。②反应温度，低温氧化过程受化学反应控制，高温受扩散控制，③反应面积越大，氧化速率越大 ●熔体中气体存在形态及来源，吸气的过程及影响因素。形态：固溶体、化合物、气孔 来源：金属原料自带和与熔体接触的炉气、溶剂、工具带入的水分你和碳氢化合物 过程：①气体分子碰撞到金属表面；②在金属表面上气体分子离解为原子；③以气体原子状态吸附在金属表面上； ④气体原子扩散进入金属内部，前三个是吸附阶段随温度升高，物理吸附减弱，化学吸附加快，但一定温度后达最大，最后一个是扩散阶段，即气体从浓度高的表面向浓度低的内部过程运动的过程，浓度差越大，温度越高，扩散速度越快。 影响因素：金属吸气速度主要决定于气体的扩散速度。由菲克第一扩散定律和平方根定律可知，气体分压越大，温度越高，扩散系数越大，金属吸气速度就越快。气体分压越大，气体在金属表面的浓度就越高，故气体在金属中的浓度梯度越大，致使扩散速度加快。金属中气体的扩散系数与合金元素有关。例如：镁和钛都显著降低氢在铝液中的扩散系数。在熔炼一定成分的合金时，熔体的实际含气量主要取决于熔炼工艺和操作流程。首先是尽可能减少金属吸气，严防水分和氢的载体接触炉料或熔体；然后配合以有效的脱气措施，尽可能降低金属熔体的含气量。 应对措施：在熔炼一定成分的合金时，熔体的实际含气量主要取决于熔炼工艺和操作。首先是尽可能减少金属吸气，严防水分和氢的载体接触炉料或熔体；然后配合以有效的脱气措施，尽可能降低金属熔体的含气量。 ●气体的溶解度及影响因素： 金属和气体的性质：金属吸气的能力是由气体与金属的亲和力决定的。在一定温度和压力下，气体在金属中的溶解度是金属与气体亲和力大小的标志。金属与气体的亲和力不同，气体在金属中的溶解度也不同。在熔点温度，无论是固态或是液态，氢在铁、镍、镁、钛、锆等金属中的溶解度都比在铝和铜中的高。同时，金属在相变温度时，氢的溶解度变化较大。因此，在金属凝固时，过饱和的氢就会析出，此时最易在铸锭中形成气孔。在凝固温度范围的金属中，固液态含气量相对变化值越大，则金属铸锭中越易形成气孔缺陷。蒸汽压高的金属，由于具有挥发去吸附作用，会显著降低其他在金属中的溶解度。气体的分压：双原子气体在金属中的溶解度与其分压的平方根成正比。在含有水蒸气的炉气中，即使水蒸气的含量甚微，也足以使铝、镁中的氢含量增加。温度：温度对溶解度的影响取决于溶解热。当溶解热为正值吸热时，溶解度随温度升高而增大，以原子状态溶解于金属熔体的气体都如此。当气体能与金属形成化合物且熔解热为负（即放热反应）时，其溶解度随温度升高而降低。合金元素：在实际的多元系合金熔体中，气体的溶解度除受制于气体的温度和分压外，还在一定程度上受到合金成分的影响。与气体有较大亲和力的合金元素，通常会使合金中的气体溶解度增大；与气体亲和力较小的合金元素则相反。●影响金属挥发的因素和降低挥发损失的方法。 因素：①熔体温度：外压一定，纯金属的蒸气压随温度的升高的增大，挥发趋势增强；②炉膛压力：一般炉膛压力 越小，金属挥发速率增大；③金属及合金元素：同一温度 下纯金属蒸气压大，蒸发热小，沸点低的金属易挥发损失； 该组元在合金中的含量，其他元素对其活度系数影响，增 大活度系数的合金元素，增大损失。④.其他因素：与金 属处于高温液态的时间、金属的比表面积和氧化膜的性质 有关。金属处于高温液态的时间越长，比表面积越大，搅 拌及扒渣次数越多，其挥发损失也越大。熔体表面有致密 氧化膜或溶剂及炉渣覆盖时，可降低挥发损失。反之，在 还原性炉气中熔炼时，由于熔体表面无保护性氧化膜，挥 发损失会加大。 方法：和降低氧化烧损一样，还有①易挥发元素在脱氧或 熔炼后期加入，②在真空熔炼时，用较高真空度来提高精 炼效果和降低氧化烧损。③充入惰性气体来减少挥发损失 和准确控制合金成分。 ●金属熔体中夹杂来源和减少杂质污染途径 来源：金属中的杂质除来自金属炉料外，在熔炼过程中还 可能从炉衬、炉渣或炉气中吸收。旧料的多次重熔，其吸 收的杂质可能积累起来。 ●减少杂质污染途径 1.选用化学稳定性高的耐火材料； 2.在可能的条件下才用纯度较高的新金属料以保证某些 合金的纯度要求； 3.火焰炉应选用低硫燃料； 4.所有与金属炉料接触的工具，尽可能采用不会带入杂质 的材料制作，或用适当的涂料保护好； 5.变料或转换合金时，应根据前后两种合金的纯度和性能 要求，对熔炉进行必要的清洗处理； 6.注意辅助材料的选用； 7.将强炉料管理，杜绝混料现象。 ●金属在熔炼过程中会发生高温氧化熔损，叙述影响金属 氧化的因素及降低氧化的方法。 因素：金属及氧化物的性质纯金属氧化烧损的大小主要 取决于金属的亲和力和表面氧化膜的性质。熔炼温度熔 炼温度越高，氧化烧损就越大。炉气性质炉气的氧化性 强，一般氧化烧损程度也大。其他因素使用不同的炉型， 其熔池形状、面积和加热方式不同，氧化烧损程度也不同； 在其他条件一定时，熔炼时间越长，氧化烧损也越大。 方法：选择合理炉型，采用合理的加料顺序和炉料处理工 艺，采用覆盖剂，正确控制炉温，正确控制炉气性质，合 理的操作方法，加入少量α＞1的表面活性元素。 ●金属熔炼时的熔损有哪几种，怎么减少熔损？金属熔损 是指熔炼过程中，金属的挥发、氧化烧损、与炉衬作用的 消耗等全部损耗的总和。除①挥发、②氧化烧损外，还有： ③熔融金属或金属氧化物与炉衬材料之间的化学作用，造 成的损耗，④金属在熔炼时，熔融金属因静压力作用可能 渗入炉衬缝隙，而导致高温区局部熔化，造成的损耗，⑤ 机械混入渣中的金属，以及扒渣、飞溅等造成的损耗。减 少熔损：①选择合理炉型，②制定合理的规程、工艺和顺 序，③正确选择覆盖剂或熔剂，④正确控制炉温，⑤正确 控制炉气性质，一般以控制微氧化性气氛较好，⑥碎屑散 料 ●氧化过程的几个环节：1.外扩散；2.内扩散；3.界面化 学反应控制性环节：内扩散和界面化学反应两个环节哪一 个是控制环节，取决于氧化膜的性质。而氧化膜的性质主 要是其致密度，它可以用Pilling-Bedworth 比（P-B 比） α，即氧化膜致密性系数来衡量。α定义为氧化物的分子 体积VM与形成该氧化物的金属原子体积VA之比，及α =VM/VA 各种金属由于其氧化膜结构不同，对氧扩散的阻 力不一样，因而氧化反应的控制性环节及氧化速率随着时 间变化的规律也各不相同。当α>1 时，生成的氧化膜一 般致密，连续，有保护性作用。当α<1 时，氧化膜疏松 多孔，无保护性。 二熔体净化技术(除渣+氧化+脱氧+脱气) ●减少铸锭中非金属夹渣的主要方法 防止或减少非金属夹渣物的有效措施，是尽可能彻底的精 炼去渣，适当提高浇注温度和降低浇注速度，供流平稳均 匀，工模具保持干燥等。 静置澄清法（此法适用于金属熔体与非金属夹杂物密度差 较大，而夹杂物颗粒尺寸适中的合金），浮选法（利用通 入熔体的惰性气体或加入的熔剂所产生的气泡在上浮过 程中与悬浮的夹杂相遇时，夹杂被吸附到气泡表面的熔剂 中去），熔剂法（通过熔剂与夹杂之间的吸附，溶解和化 合作用而实现除杂），过滤法（网状过滤法、填充床过滤 法、刚性微孔过滤法）。 ●请叙述夹渣种类和来源和除渣精炼原理及应用。 种类：按夹渣的化学成分不同可分为氧化物、复杂氧化物、 氮化物、硫化物、氯化物、氟化物、硅酸盐、碳化物、氢 化物及磷化物等。 按夹渣的形状可分为薄膜状和不同大小的团块状或粒状 夹渣。 来源：外来夹渣，由原材料带入的或在熔炼过程中进入熔 体的耐火材料、溶剂、锈蚀产物、炉气中的灰尘以及工具 上的污物等。 内生夹渣，在金属加热及熔炼过程中，金属与炉气和其他 物质相互作用生成的化合物。 原理：A比重差作用，当金属熔体在高温静置时，非金属 夹杂物与金属熔体比重不同，因而产生上浮或下沉。比重 差作用原理主要适用于Cu及Cu合金中。 B吸附作用，向金属熔体中导入惰性气体或加入溶剂产生 的中性气体，在气泡上浮过程中，与悬浮状态的夹渣相遇 时，夹渣便可能被吸附在气泡表面而被带出熔体。通常适 用于Al及Al合金中。 C溶解作用，非金属夹杂物溶解于液态溶剂中后，可随溶 剂的浮沉而脱离金属熔体。适用于Al及Al合金中。 D化合作用，化合作用是以夹渣和溶剂之间有一定亲和力 并能形成化合物或络合物为基础的。适用于熔炼温度较高 的铜、镍等合金。 E机械过滤作用，当金属熔体通过过滤介质时，对非金属 夹杂物的机械阻挡作用。过滤介质间的空隙越小，厚度越 大，金属熔体流速越低，机械过滤效果越好。适用于含有 与熔体密度相差不大、粒度甚小而分散度极高的非金属夹 杂物的金属。 ●什么样的金属可以采用氧化精炼？ 1.基体金属的氧化物能溶解于自身金属液中，并能氧化杂 质元素 2.杂质元素氧化物不溶于金属液体中，并易与后者分离 3.基体金属氧化物可用其他元素还原。 ●氧化精炼的热力学条件？ 杂质元素对氧的亲和力大于基体对氧的亲和力。 ●氧化精炼的基本思想? 氧化精炼是利用氧将金属中的杂质氧化成渣或生成气体 而将渣排除的过程，其实质是利用化合作用除渣。氧化精 炼过程是把含有杂质的金属熔体在氧化气氛下熔化，或将 纯氧、空气或富氧空气导入金属熔池或熔池表面，有时也 可加入固体氧化剂（如基体金属氧化物）。此时杂质元素 Me’氧化生成Me’O，或以独立固相析出，或溶入炉渣中， 或以气体形式挥发而与基体金属液分离。 ●脱氧剂的选择 1.脱氧剂与氧的亲和力应明显地大于基体金属与氧的亲 和力； 2.脱氧剂在金属中的残留量应不损害金属性能； 3.脱氧剂要有适当的熔点和密度，通常多用基体金属与脱 氧元素组成中间合金作为脱氧剂； 4.脱氧产物应不溶于金属熔体中，易于凝固、上浮而被去 除； 5.脱氧剂来源广、无毒，与环境的相容性好。 ●脱氧方法 沉淀脱氧：将脱氧剂M加入到金属熔体中，使它直接与金 属中的氧进行反应，脱氧产物以沉淀形式排除，故名沉淀 脱氧。扩散脱氧：将脱氧剂加在金属熔体表面或炉渣中， 脱氧反应仅在炉渣/金属熔体界面上进行。溶于金属中 的氧会不断地根据分配定律向界面扩散而脱氧，故称扩散 脱氧。真空脱氧：在低压下，凡伴随有气相形成的反应过 程都进行的迅速、完全，如形成CO和H2O等气体或镁、 锰等金属蒸气的各种反应都能顺利进行。 ●脱气精炼的原理 分压差脱气：利用气体分压对熔体中气体溶解度影响的原 理，将溶解气体的熔体置于氢分压很小的真空中，或导入 惰性气体，使实际气体的氢分压小于平衡分压，进而产生 脱氢驱动力，使氢尽快排除。分为气体脱气（活性，惰性， 混合气体）、熔剂脱气（固态溶剂热分解或与金属化学反 应产生挥发气泡，铝合金铝青铜用含氯盐溶剂）、沸腾脱 气（高锌黄铜，金属本身在熔炼中产生气泡内外气体分压 差）、真空脱气 化合脱气：利用熔体中加入某些能与气体形成氢化物和氮 化物的物质，进而将金属熔体气体脱除 电解脱气：电场作用下，金属中氢离子趋向阴极，取得电 荷后聚合成氢分子逸出，其他负离子在阳极释放电荷，留 在熔剂中化合成渣被除去 预凝固脱气：大多数情况下，气体在金属的溶解度随温度 降低而减少，将金属液缓慢冷却到固相点附近，让气体按 平衡溶解度曲线变化，使气体自行扩散析出 振荡脱气：金属液受到高速定向反复振动时，弹性波在熔 体引起空化现象，产生无数显微空穴，金属中的气体原子 可以空穴为气泡核心，进入空穴复合为气体分子并长大成 气泡而逸出熔体 ●典型的在线精炼方法及其过程 方法：FILD 法、SNIF 法、MINT 法、Alcoa469脱气法、 Air-liquid法 ●金属熔体除渣精炼的基本原理? 1.密度差作用：当金属熔体在高温静置时，非金属杂物与 金属熔体因密度不同而产生分离，发生上浮或下沉。2.吸 附作用：向金属熔体中导入惰性气体或采取加入溶剂产生 中性气体，在气泡上浮过程中，与悬浮状态的夹渣相遇时， 夹渣便可能被吸附在气泡表面而被带出熔体。3.溶解作用： 非金属夹杂物溶解于液态溶剂后，可随溶剂的浮沉而脱离 金属熔体。4.化合作用：碱性氧化物和酸性溶剂，或酸性 氧化物与碱性溶剂在一定温度条件下可相互作用形成体 积更大，熔点更低，且易于与金属分离得复盐式炉渣。根 据其密度大小，在熔体中可上浮或下沉而去除。5.机械过 滤作用：当金属熔体通过过滤介质时对非金属夹杂物的机 械阻挡作用。 ●如何实现脱气精炼（途径）? 一是气体原子扩散至金属表面，然后脱离吸附状态而逸出； 二是以气泡形式从金属熔体中排除;三是与加入金属中的 元素形成化合物，以非金属夹杂物形式排除;这些化合物 除极少数（如Mg3N2等）易分解外，大多数不致在金属锭 中产生气孔。脱气精炼的主要目的就是脱除溶解于金属中 的气体。 根据脱气机理的不同，脱气精炼有分压差脱气、化合脱气

有色金属熔炼与铸锭习题集答案

有色金属熔炼与铸锭习题集答案 一、填空题 1.铸锭正常晶粒组织可分为表面细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区。 2.液体金属的对流可分为动量对流、自然对流和强制对流。 3.气孔形成方式可分为析出型气孔和反应型气孔。 4.连铸主要可分为立式、卧式、立弯、弧型。 5、氧化物的生成自由焓变量、分解呀、生成焓、和反应的平衡常数相互关联，因此，通常用和的大小来判断金属氧化反应的趋势和方向、限度。 6、当,时，生成氧化膜一般致密，连续，有保护作用，内扩散为限制性环 节。 7、气体在金属中的存在形态：固溶体、化合物、气孔 8、吸气过程即气体在金属中的溶解过程,，分为：吸附、溶解两个过程。 9、非金属夹杂物的分类：氧化物、硫化物、氯化物、硅酸盐。 10、除渣精炼原理：密度差作用、吸附作用、溶解作用、化合作用、机械过滤作用。 11、根据脱气机理的不同，脱气精炼可分为：分压差脱气、化合脱气、电解脱气、预凝固脱气。 12、配制合金所用的炉料一般包括：新金属料、废料、中间合金。 13、熔炉准备工作包括四个方面：烘炉、清炉、换炉、洗炉。 14、在熔池中间最深处的1/2处取样。 15、补料一般用中间合金。 16、根据凝固区宽度划分，凝固方式分为：顺序凝固、同时凝固、中间凝固。 17、随着成分过冷由弱到强，单相合金的固/液界面生长方式依次为：平面状、胞状、胞状----树枝状、树枝状。 18、铸锭的晶粒组织常由三个区域组成：表面细等轴晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。 19、细化晶粒的方法有：增大冷却强度、加强金属液流动、变质处理。 20、热裂形成的机理有：液膜理论、强度理论、裂纹形成功理论。 21、铸造应力按其形成的原因分为：热应力、相变应力、机械应力。 22、防止裂纹的途径：合理控制成分、选择合适工艺、变质处理。 23、根据气孔在铸锭中的位置不同可分为：表面气孔、皮下气孔、内部气孔。 24、产生缩孔和缩松的最直接的原因，是金属凝固过程中发生凝固体的收缩。 25、铸锭正常晶粒组织可分为表面细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区 ______________。 26、液体金属的对流可分为动量对流、自然对流和强制对流。 27、气孔形成方式可分为析出型气孔和反应型气孔。 28、连铸主要可分为立式、卧式、立弯和弧型。 29、配料和加料的基本原则包括成分原则、质量原则、工艺原则、经济原则

有色金属熔铸(整理版)

这份是老师上课讲过的内容，整理出来的，可能存在遗漏，仅供大家参考 Ⅰ有色金属熔炼的基本原理 （1）1.2.1 α定义为氧化物的分子体积MV与形成该氧化物的金属原子体积AV之比，即：α=MV/AV(如αAl2O3=MV Al2O3/2AV AL） （2）1.2.1各种金属由于其氧化膜结构不同，对氧扩散的阻力不一样，因而氧化反应的限制性环节及氧化速度随时间的变化规律也不同。 当α＞1时，生成的氧化膜一般是致密的、连续的、有保护性的，氧在这种氧化膜内扩散无疑会遇到较大的阻力。(在这种情况下，结晶化学反应速度快，而内扩散速度慢，因而内扩散成为限制性环节。氧化膜逐渐增厚，扩散阻力愈来愈大，氧化速度将随时间的延续而降低。)Al、Be、Si等大多数金属生成的氧化膜具有这种特性。 当α＜1时，氧化膜是疏松多孔的，无保护性的。(氧在这种氧化膜内扩散阻力将比前者小得多。在这种情况下，限制性环节将由扩散变为结晶化学反应。氧化反应速度为一常数。)碱金属及碱土金属（如Li、Mg、Ca）的氧化膜具有这种特性。 当α>>1时，这是一种极端情况，大量过渡金属如铁的氧化膜就是如此。这种十分致密但内应力很大的氧化膜增长到一定厚度后即行破裂，这种现象周期性出现，故氧化膜也是非保护性的。 (严格地讲，金属不仅依靠氧在氧化膜中的扩散，还存在着金属在离子向气相-氧化膜界面扩散和氧负离子向金属-氧化膜界面扩散。当氧化膜很致密且氧的扩散阻力很大时，氧化膜内离子的扩散将占很大的比重。研究表明，氧化物的晶体与金属一样，在绝对零度以上的温度时包含有点阵缺陷，例如阴离子空位或阳离子空位及填隙原子等。离子的迁移速率取决于氧化膜的点阵缺陷的性质。)

铸造的种类与优缺点简介[整理]

铸造的种类与优缺点简介[整理] 铸造的种类与优缺点简介:铸造是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内，经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。铸造是常用的制造方法，优点是:制造成本低，工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸件，在机械制造中占有很大的比重，如机床占60,80%，汽车占25%，拖拉机占50,60%。 种类:铸造工艺可分为重力铸造、压力铸造和砂型铸造。铸造方法常用的是砂型铸造，其次是特种铸造方法，如:金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造等。而砂型铸造又可以分为粘土砂型铸造、有机粘结剂砂型铸造、树脂自硬砂型铸造、消失模铸造等等。 重力铸造:重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造，泥模铸造等;窄义的重力铸造专指金属型浇铸。 压力铸造:压力铸造是指金属液在其他外力(不含重力)的作用下注入铸型的工艺。广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等;窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造，简称压铸。这几种铸造工艺是目前有色金属铸造中最常用的、也是相对价格最低的。 砂型铸造:砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料，制作铸型的传统铸造工艺。砂型一般采用重力铸造，有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。砂型铸造用的模具，以前多用木材制作，通称木模。木模缺点是易变形、易损坏;除单件生产的砂型铸件外，可以使用尺寸精度较高，并且使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。虽然价格有所提高，但仍比金属型铸造用的模具便宜得多，在小批量及大件生产中，价格优势尤为突出。此外，砂型比金属型耐火度更高，因而如铜

金属材料的熔炼和浇铸部分实验报告 (1)

《材料的制备技术与实践课程-金属材料》 金属材料的熔炼和浇铸部分实验报告 一、实 验目的 金 属材料的熔炼 和铸造作为金 属材料使用最为广泛的成型方法之 一，在工业零件，尤其是大型零件的制备中具有不可替代的地位。本实验通过对有色合金进行熔炼浇注，了解铸造的整个流程，对金属的铸造有直观的认识。 二、实验方法 实验步骤： 1. 坩埚熔炼炉的使用 本实验使用电阻坩埚熔炼炉，主要包括两个部分：加热部分-电阻丝加热熔炼炉和控温部分-控温继电器。 打开总电源，在控温继电器的显示屏幕上显示有两个数字，红色的数字为当实验名称 金属材料的熔炼和浇铸部分 时间地点 2015年12月 23 日 材料学院325室 指导教师 王军、严彪 专业班级 无机 班 级 无机班 学生姓名 沈 杰 学 号 1531519

前熔炼炉炉内温度，绿色数字为设定的加热保温温度。待继电器示数稳定后，对加热温度进行设置。 点击按钮，设定数字变为4位数并闪动，点击按钮，选择要改变的位置，按进行调节，直到设定为想要的温度。点击按钮，确定加热保温温度。打开加热电源后，电流表显示有加热电流，说明已经开始加热。到达温度后保温一段时间，直至坩埚内金属熔化为液态。 2.金属浇注的方法 关闭加热电源，打开熔炼炉炉盖，用铁钳将坩埚从熔炼炉中取出，慢慢倾倒坩埚，使得里面的金属溶液慢慢流入模具中，充满整个形腔。将模具静置，待其冷却后卸模取样。 注意事项： 金属浇注是高温操作，必须注意安全，必须穿戴白帆布工作服和工作皮鞋。严格按照操作流程，预防危险。浇注前，必须清理浇注行进通道，防止摔倒。浇注时必须切断加热电源。在浇注前对模具进行预烘，防止模具中残留水分导致金属溶液飞溅。 三、思考题 1、铸造时温度的选择有什么要求？ 铸造过程中温度的选择至关重要：过高温度浇注易造成粘砂、铁夹砂、缩孔、缩松、热裂、跑火、局部氧化、尺寸不合格、反应性气孔偏多等缺陷；过低温度浇注易造成：浇不足、冷隔、过渡圆角偏大、夹渣、夹砂、析出性气孔

铸造和锻造如何区别

个人收集整理仅供参考学习 铸造和锻造如何区别 铸造和锻造的区别： 1、铸造：就是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件（零件或毛坯）的工艺过程。现代机械制造工业的基础工艺。铸造生产的毛坯成本低廉，对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件，更能显示出它的经济性；同时它的适应性较广，且具有较好的综合机械性能。但铸造生产所需的材料（如金属、木材、燃料、造型材料等）和设备（如冶金炉、混砂机、造型机、造芯机、落砂机、抛丸机、铸铁平板等）较多，且会产生粉尘、有害气体和噪声而污染环境。铸造是人类掌握较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。公元前3200年，美索不达米亚出现铜青蛙铸件。公元前13～前10世纪之间，中国已进入青铜铸件的全盛时期，工艺上已达到相当高的水平，如商代的重875千克的司母戊方鼎、战国的曾侯乙尊盘和西汉的透光镜等都是古代铸造的代表产品。早期的铸造受陶器的影响较大，铸件大多为农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩较浓。公元前513年，中国铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件——晋国铸鼎（约270千克重）。公元8世纪前后，欧洲开始生产铸铁件。18世纪的工业革命后，铸件进入为大工业服务的新时期。进入20世纪，铸造的发展速度很快，先后开发出球墨铸铁，可锻铸铁，超低碳不锈钢以及铝铜、铝硅、铝镁合金，钛基、镍基合金等铸造金属材料，并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺。50年代以后，出现了湿砂高压造型，化学硬化砂造型和造芯、负压造型以及其他特种铸造、抛丸清理等新工艺。文档收集自网络，仅用于个人学习 铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。铸造工艺通常包括：①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金；③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。文档收集自网络，仅用于个人学习 2、锻造：是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。锻压的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属的铸态疏松，焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。文档收集自网络，仅用于个人学习 锻造按成形方法可分为：①开式锻造（自由锻）。利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁（砧块）间产生变形以获得所需锻件，主要有手工锻造和机械锻造两种。②闭模式锻造。金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件，可分为模锻、冷镦、旋转锻、挤压等。按变形温度锻造又可分为热锻（加工温度高于坯料金属的再结晶温度）、温锻（低于再结晶温度）和冷锻（常温）。锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、钛、铜等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属等。金属在变形前的横断面积与变形后的模断面积之比称为锻造比。正确地选择锻造比对提高产品质量、降低成本有很大关系。文档收集自网络，仅用于个人学习 1 / 1

铸造工艺流程介绍

铸造生产的工艺流程 铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序： 1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图； 2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备； 3）造型与制芯； 4）熔化与浇注； 5）落砂清理与铸件检验等主要工序。 成形原理 铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。 图1 铸造成形过程

铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。 型砂的性能及组成 1、型砂的性能 型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。2、型砂的组成 型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、锯末、纸浆等。型砂结构，如图2所示。 图2 型砂结构示意图 工艺特点 铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。 2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。 3）铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。 4）铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。 5）铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。 铸件的手工造型 手工造型的主要方法 砂型铸造分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）。手工造型是指造型和制芯的主要工作均由手工完成；机器造型是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。泊头铸造工量具友介绍手工造型的主要方法： 手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无需造型设备等特点，被广泛应用于单件小批量生产。但手工造型生产率低，劳动强度较大。手工造型的方法很多，常用的有以下几种： 1．整模造型 对于形状简单，端部为平面且又是最大截面的铸件应采用整模造型。整模造型操作简便，造型时整个模样全部置于一个砂箱内，不会出现错箱缺陷。整模造型适用于形状简单、最大截面在端部的铸件，如齿轮坯、轴承座、罩、壳等（图2）。

有色金属铅冶炼方法..

氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅新技术 二○○六年八月二日

氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法 传统的烧结-鼓风炉炼铅法面临环保要求日趋严格的挑战。中国有色工程设计研究总院联合多家冶炼厂，就氧气底吹熔炼-鼓风炉还原炼铅工艺进行联合攻关。在经过工业试验和工业验证试验后，对两座炼铅厂（河南豫光金铅集团和池州有色金属公司）采用该工艺进行了设计，设计范围包括精矿储存、配料、混合制粒、氧气站、底吹熔炼、酸厂、鼓风炉还原熔炼等，且现已建成投产。烧结-鼓风炉炼铅法采用底吹氧化熔炼处理铅精矿, 富铅渣用鼓风炉还原熔炼, 已实现工业化生产。实践证明，该工艺技术先进，环保效果明显。 一、氧气底吹熔炼—鼓风炉法简介 氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法工艺流程为:熔剂、铅精矿或二次铅原料及铅烟尘经配料、制粒或混捏后进行氧气底吹熔炼,产出烟气、一次粗铅和铅氧化渣,烟气经余热锅炉回收余热和电收尘器收尘后采用二转二吸工艺制酸,尾气排放,铅烟尘返回配料。铅氧化渣经铸块后与焦块、熔剂块混合后入鼓风炉进行还原熔炼,产出炉渣、烟气和粗铅,烟气经收尘后放空,铅烟尘返回配料。 工艺主要设备包括可旋转式氧气底吹熔炼炉,多元套管结构氧枪（多通道水冷高温喷镀耐磨底吹氧枪）,特殊耐磨材质的氧枪口保护砖，浅层分格富铅渣速冷铸渣机（铅氧化渣铸渣机）,带弧型密封罩和垂直模式壁中压防腐余热锅炉，全封闭铅烟尘输送配料等, 新型结构鼓风炉（双排风口大炉腹角高料柱）等。 工艺的核心设备是氧气底吹熔炼炉。熔炼炉炉型结构为可回转的卧式圆筒

形,在炉顶部设有2～3 个加料口,底侧部设有3～6 个氧气喷入口,炉子两端分 别设一个虹吸放铅口和铅氧化渣放出口。炉端上方设有烟气出口。 铅精矿的氧化熔炼是在一个水平回转式熔炼炉中进行的。铅精矿、铅烟尘、熔剂及少量粉煤经计量、配料、圆盘制粒后, 由炉子上方的气封加料口加入炉内, 工业纯氧从炉底的氧枪喷入熔池。氧气进入熔池后, 首先和铅液接触反应, 生成氧化铅(PbO ) , 其中一部分氧化铅在激烈的搅动状态下, 和位于熔池上 部的硫化铅(PbS) 进行反应熔炼, 产出一次粗铅并放出SO 2。反应生成的一次粗铅和铅氧化渣沉淀分离后, 粗铅虹吸或直接放出,铅氧化渣则由铸锭机铸块后, 送往鼓风炉工段还原熔炼, 产出二次粗铅。出炉SO 2 烟气采用余热锅炉 或汽化冷却器回收余热, 经电收尘器收尘, 送硫酸车间处理。熔炼炉采用微负压操作, 整个烟气排放系统处于密封状态, 从而有效防止了烟气外逸。同时, 由于混合物料是以润湿、粒状形式输送入炉的, 加上在出铅、出渣口采取有效的集烟通风措施, 从而避免了铅烟尘的飞扬。经实地检测, 熔炼车间岗位含铅尘低于0. 1m g/Nm 3, 完全达到了国家劳动卫生标准。由于在熔炼炉内只进行氧化作业, 不进行还原作业, 工艺过程控制大为简单。 氧气底吹熔炼一次成铅率与铅精矿品位有关, 品位越高, 一次粗铅产出 率越高。为适应下一步鼓风炉还原要求, 铅氧化渣含铅应控制在40% 左右, 略低于烧结块含铅率, 相应地,一次粗铅产出率一般为35%～ 40% , 粗铅含S< 0. 2%。 和烧结块相比, 铅氧化渣孔隙率较低, 同时, 由于是熟料, 其熔化速度 较烧结块要快些, 从而增加了鼓风炉还原工艺的难度。但是, 经过半工业试验证明, 采用鼓风炉处理铅氧化渣在工艺上是可行的, 鼓风炉渣含Pb 可控制在

消失模铸造工艺流程介绍

消失模铸造工艺流程及车间环境状况分析消失模铸造简称EPC，又称气化模铸造或实型铸造。它是采用泡沫塑料模样代替普通模样紧实造型，造好铸型后不取出模样、直接浇入金属液，在高温金属液的作用下，泡沫塑料模样受热气化、燃烧而消失，金属液取代原来泡沫塑料模样占据的空间位置，冷却凝固后即获得所需的铸件。 消失模铸造工艺简图： 消失模铸造生产线的工艺流程分为白区与黑区两大部分。 一、白区工艺流程： 首先根据铸件的材质以及壁厚选择适合它的原始珠粒。将原始珠粒按定量加入间歇式予发机中进行预发泡，使其达到工艺要求的密

度，通过予发机硫化床干燥后发送到熟化仓内进行熟化。熟化后的珠粒运送到成型间，将珠粒注入到成型机上的模具中，通蒸汽将其膨胀融解成型，形成铸件模样，通冷水进行冷却降温，使白模具有一样的强度，这时成型机起模人工取出白模放到白模烘干车上，运输至热风隧道通过式烘干室进行烘干。白模烘干车在烘干室轨道上行走，每推进室内一车，在另一端顶出一车，以此循环。烘干室采用热风强制循环系统，烘干室内的温度及湿度通过PLC自动控制达到工艺要求，大大提高了生产效率，并节约能源。白模烘干后运输到组模间组装、粘结浇冒口。组装好的白模运输至一次涂料间浸刷涂料，不同材质的铸件选择不同的涂料配方，将原材料放入涂料搅拌机中进行搅拌，达到工艺要求时间后测试涂料密度，经测试合格后再放入涂料槽中供工人使用。将浸刷好的白模放到烘干车上运输至黄模一次烘干室进行烘干，烘干后的黄模运输到二次涂料间进行二次浸刷涂料，达到工艺要求的涂层厚度，再运输至黄模二次烘干室进行烘干、修补。经过二次烘干后的黄模用烘干车运输到黑区造型工部进行填箱、造型，烘干车空车返回成型间。至此白区工艺流程全部结束。 二、黑区工艺流程： 1、造型工部： 造型工部由两条造型线和一条回箱线组成，砂箱的循环运行是由砂箱轨道、手动变轨车来完成，每一条生产线由工艺要求的砂箱数量组成。每一条造型线由一台2吨单维振实台，两台4吨变频三维振实台组成。造好型的砂箱依次进入两条浇注冷却线，浇注冷却线由真空对接机组成。浇注冷却线进入一定数量砂箱后真空对接机自动对接、人工浇注。浇注完成后进行保压冷却，保压后真空对接机复位，撤真空，保压结束后进入冷却段进行冷却。在这两条浇注线浇注的同时，造型线造好型的砂箱依次进入令外两条浇注线等待浇注，并重复前两条浇注线的动作，以此循环。 本造型工部采用BSZ-04k变频三维振实台，其结构及工作原理：

金属熔炼与铸造总结

金属熔炼与铸造总结集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

一金属熔化特性 ●熔炼四性及判定依据： a氧化性：由金属与氧的亲和力决定，金属与1mol氧反应生成的金属氧化物的自由焓变量为氧化物标准生成自由焓变量△G☉，其越小，还有氧化物的分解压Po2和氧化反应生成热△H☉越小，代表金属与氧亲和力越大，金属氧化趋势越大，程度越高，金属氧化物越稳定 b吸气性：由金属与气体的亲和力决定，即溶解度，它与金属和气体性质、气体分压、温度、合金元素有关。C=K√P—平方根定律，双原子气体在金属中溶解度与其分压的平方根成正比；气体分压一定时，C=K e(?e 2ee ) 溶解热为正时。溶解度随温度升高而增大，与气体有较大亲 和力的合金元素会增大气体溶解度。各种因素得到㏒ C=-A e+B+0.5㏒P c挥发性：平衡时，气相中金属的蒸气分压为该温度的饱和蒸气压，蒸气压越高，越易挥发。外压一定，纯金属的蒸气压随温度的升高的增大，挥发趋势增强；炉膛压力越小，金属挥发速率增大，这是因为真空度高，质点碰撞概率少，回凝速率减少，挥发加速；蒸气压大、蒸发热小、沸点低的金属和合金易挥发损失。 d吸杂性： ●金属氧化热力学及判据：熔炼温度范围，氧化反应在热力学上为自动过程。在标准状态下，金属的氧化 趋势、氧化顺序和可能的氧 化程度，一般可用氧化物的 标准生成自由焓变量ΔG， 分解压 pO2 或氧化物的生 成热ΔH 作为判据。通常Δ G、ΔH 或 pO2 越小，金属 氧化趋势越大、越先被氧 化、可能的氧化程度越高， 氧化物越稳定。 ●金属氧化动力学机理：氧 化环节及过程：氧由气相通 过边界层向氧/氧化膜界面 扩散(外扩散)→氧通过固体 氧化膜向氧化膜/金属界面 扩散（内扩散）→在氧化膜 /金属界面上发生界面化学 反应。①P-B比即氧化膜致 密性系数（e），即氧化物 的分子体积与形成该氧化物 的金属原子体积之比来衡量 氧化膜性质，当e>1氧化膜 致密，连续，有保护性，扩 散阻力增大，内扩散成为控 制性环节（铝、Be），e<1 氧化膜疏松多孔，无保护 性，结晶化学反应为控制性 环节（碱金属)e>>1氧化膜 十分致密。内应力很大，会 周期性破裂，非保护性。② 反应温度，低温氧化过程受 化学反应控制，高温受扩散 控制，③反应面积越大，氧 化速率越大 ●熔体中气体存在形态及来 源，吸气的过程及影响因 素。 形态：固溶体、化合物、气 孔 来源：金属原料自带和与熔 体接触的炉气、溶剂、工具 带入的水分你和碳氢化合物 过程：①气体分子碰撞到金 属表面；②在金属表面上气 体分子离解为原子；③以气 体原子状态吸附在金属表面 上；④气体原子扩散进入金 属内部，前三个是吸附阶段 随温度升高，物理吸附减 弱，化学吸附加快，但一定 温度后达最大，最后一个是 扩散阶段，即气体从浓度高 的表面向浓度低的内部过程 运动的过程，浓度差越大， 温度越高，扩散速度越快。 影响因素：金属吸气速度主 要决定于气体的扩散速度。 由菲克第一扩散定律和平方 根定律可知，气体分压越 大，温度越高，扩散系数越 大，金属吸气速度就越快。 气体分压越大，气体在金属 表面的浓度就越高，故气体 在金属中的浓度梯度越大， 致使扩散速度加快。金属中 气体的扩散系数与合金元素 有关。例如：镁和钛都显着 降低氢在铝液中的扩散系 数。在熔炼一定成分的合 金时，熔体的实际含气量主 要取决于熔炼工艺和操作流 程。首先是尽可能减少金属 吸气，严防水分和氢的载体 接触炉料或熔体；然后配合 以有效的脱气措施，尽可能 降低金属熔体的含气量。 应对措施：在熔炼一定成 分的合金时，熔体的实际含 气量主要取决于熔炼工艺和 操作。首先是尽可能减少金 属吸气，严防水分和氢的载 体接触炉料或熔体；然后配 合以有效的脱气措施，尽可 能降低金属熔体的含气量。