废钢选择与大比例废钢铸造配料技术指导

废钢选择与大比例废钢铸造配料技术指导

一、废钢选择讲解

钢已成为铸造炉料的常规材料。但是，许多铸造厂技术人员对常用废钢的化学成分却不了解，也不去了解。这就造成了生产当中，因不了解废钢化学成分成使产品报废。这样例子举不胜举。

今天，老陆就将常见废钢化学成分给大家汇总出来，以便大家放在资料室查阅。

一、45#钢，为常见钢种，其牌号以含碳量标注。

45#碳钢化学成分：
含碳（C）量是0.42~0.50%，
Si含量为0.17~0.37%
Mn含量0.50~0.80%
Cr含量≤0.25%
Ni含量≤0.30%。
Cu含量≤0.25%。

二、Q235钢（过去称A3钢）

Q235普通碳素结构钢又称作A3钢。

普通碳素结构钢-普板是一种钢材的材质。

Q代表的是这种材质的屈服极限，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235MPa左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小，由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。

用途：

1、大量应用于建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。C、D级钢还可作某些专业用钢使用。

2、可用于各种模具把手以及其他不重要的模具零件。

3、采用Q235钢做冲头材料，经淬火后不回火直接使用，硬度为36~40HRC，解决了冲头在使用中碎裂的现象。

Q235分A、B、C、D四级(GB700-88)
Q235A级：含碳0.14~0.22%； 锰0.30~0.65；S硅≤0.30；硫≤0.050；磷≤0.045
Q235B级：含碳0.12~0.20% ；锰0.30~0.670硅≤0.30；硫≤0.045P≤0.045
Q235C级：含碳≤0.18% ；锰0.35~0.80；硅≤0.30；硫≤0.040；磷≤0.040
Q235D级：含碳≤0.17% ；锰0.35~0.80；硅≤0.35；硫≤0.040；磷≤0.035

三、65锰钢

根据GB 699-1999
《优质碳素结构钢》国家标准，熔炼分析成分规定如下：
C 0.62-0.70%
Si 0.17 - 0.37%
Mn 0.90 - 1.20%
P 0.035%

S 0.035%

Cr 0.25%

Ni 0.30%

Cu 0.25%

四、Mn13高锰钢性能参数

Mn13高锰钢是抵抗强冲击、大压力物料磨损等耐磨材料中的**选择，具有其它耐磨材料无法比拟的加工硬化特性，在较大冲击载荷或较大接触应力的作用下，钢板表层产生加工硬化，表面硬度由HB200迅速提升到HB500以上,从而产生高耐磨的表面层，而钢板内层奥氏体仍保持良好的冲击韧性。Mn13高锰钢使用寿命是高铬铸铁、铸钢Mn13的数倍，安装更换极其方便，可大幅提高单机作业率。被广泛应用于抛丸清理机械、矿山设备等制造业，经过用户6年多的使用检验，各项力学性能指标及外观质量均已达到进口同类产品水平。

Mn13高锰钢性能标准参照国际标准制定，质量上乘、性能稳定。

Mn13高锰钢化学成分 单位 %
高锰钢机械性能

牌号 抗拉强度延伸率 冲击性能20℃初始硬度值（HB ）硬化后硬度（HB） 冷弯180°Mn13高锰钢≥900MPA≥40% ak≥90 （J） 190-230≥300 合格

Mn13高锰钢**的特点有两个：一是外来冲击载荷越大，其自身表层耐磨性越高；二是随着表面硬化层的逐渐磨损，新的加工硬化层会连续不断形成。Mn13高锰钢的特殊性能，适于制作长时间经受高冲击物料磨损的耐磨构件，长期以来广泛应用于冶金、矿山、建材、铁路、电力、煤炭等机械设备中。尤其是近年来，随着现代工业的高速发展和科学技术的突飞猛进，Mn13高锰钢已成为磁悬浮列车、保险柜、防弹车、凿岩机器人、新型坦克等先进设备中首选的耐磨材料。许多新型材料和现代表面工程技术在性价比上仍无法与高锰钢相比。

五、冷扎钢板

冷轧钢板化学成分:
C碳小等于：0.08
Mn锰小等于：0.4
P磷小等于：0.025
S硫小等于：0.02
Ti钛小等于：0.02
Al铝大等于：0.015

六、螺纹钢

化学成分：

牌号  :HRB335 C(0.25) Si(0.80)
Mn(1.60)   P(0.045)
S(0.045 )

Ceq (0.52 )

牌号:HRB400
C(0.25) Si(0.80)
Mn(1.60)
P(0.045)  S(0.045 )

Ceq (0.54 )

牌号:HRB500
C(0.25) Si(0.80)
Mn(1.60)
P(0.045)
S(0.045 )

Ceq (0.55 )

力学性能应符合:

1.实测抗拉强度与实测屈服点之比不小于1.25；

2.实测屈服点的最小屈服点之比不大于1.30。

二、

增碳剂在铸件生产中的作用非常重要。在铸造生产中，碳高或碳低了，都会严重影响铸件的质量。所以，一名合格的铸造熔炼工一定要把碳在各类型号铸件中的含量指数和各类增碳剂的化学成分倒背如流。如此才能将增碳剂在铸造中的作用发挥到**状态。

这是非常基础熔炼知识，可是，我在许多铸造厂做辅导时，却发现，有不少铸造炉工竟然连这点基础知识都不大清 楚。甚至，有许多铸造厂到现在连最基本碳硅化验分析设备也没有。

整个生个中，全靠炉工个人的经验控制质量。而铸造厂炉工又是流动性非常大的工种。每换一次炉工，铸造厂产品质量就要经历一次大波折。这不能不说是当下中国一些铸造的悲哀。

另外，在实际生产中，那些有化验设备的铸造厂，在实际生产，化验指数不做记录，化验态度不认真。这也是造成铸造厂废品居高不下的主要原因。

而在铸件废品形成的原因中，增碳剂使用不当，又是主要原因。

而且，随着废钢原料在铸造中的使用量增加，增碳剂应用是否合理，成为铸造生产对质量影响**的原因。

鉴于此，我们今天先普及一下灰铁、球铁的化学成分知识，与增碳剂化学成分知识。

下图是灰铸铁化学成分表

下图是增碳剂化学成分表

通过上面的图表，我们了解了在各型号的灰铁、球铁中的碳含量，也知道了增碳剂的化学成分。

那么，在铸造中，我们怎样通过增碳剂将碳增加到铸造件要求的指数呢？

这就牵扯到增碳剂的添加量与吸收率的问题。

铸造中增碳剂的添加就相当于人们吃饭，不同体格的人吃的东西多少不同。不同型号的铸件，添加增碳剂的量也不同。

下面是冲天炉的增碳剂配料计算方式，如果大家想获得系统的配料方法，请加微信18338026098，有偿获取资料。

配料方法及工式，除碳的配料计算方法是两个以上外，其它元素的配比计算方法，均是累积法。

1、碳的计算工式一、

C=1.8%+CL
2

式中C——铁水的含碳量（%）

CL
——炉料中的平均含碳量（%）

1.8%——在用冲天炉冶炼时，炉料经预热、熔化、过热、还原过程中，脱碳量和增碳量的（估算）中间值。

该式只适应用于冲天炉碳量的计算，不适用于电炉配料的计算，且为了计算结果符合本单位设备的冶炼情况，1.8%系数须根据多次熔炼经验的修正选取。

例如：HT250牌号灰铸铁的含碳量为3.1—3.4%，所用新生铁的含碳量3.8%，回炉料的含碳量3.2%，废钢的含碳量0.4%。

估算配比，新生铁加入量40%，回炉料加入量35%，废钢加入量25%。

C=1.8%+3.8×0.4+3.2×0.35+0.4×0.25
2
×100%=3.17%

2、累积计算法

就是将按比例投入的各种炉料，各自代入成分的量，相加在一起，把冶炼过程中的增减率计算在其中，再调整到目标成分的范围，该计算方法适应于冲天炉的配料，也适应于电炉的配料。

使用原材料的化学成分含量如表二所示：

表二

用上述原材料并配用硅铁75＃、锰铁65＃，用冲天炉生产HT200牌号的灰铸铁，其化学成分要求如表三所示。

表三：

根据实践经验应考虑到，增碳率为10%，炉料中硅的烧损为15%，硅铁中硅的烧损为20%。炉料中锰的烧损为20%，锰铁中锰的烧损为25%。

经调整后材料配比如表四所示：

表四

累积代入的成分：

碳C=（3.5%×0.45+3.2%×0.4+0.4%×0.15）×1.1（增碳率）≈3.2%

硅Si=1.8%×0.45%+1.9%×0.4+-0.27%×0.15）×（1-0.15）（烧损率）≈1.37%

锰Mn=（0.7%
×0.45+0.8%×0.4+0.5%×0.15）（烧损率）≈0.568%

当然每次配料，不可能一次配料计算成功，需多次调整配料比，方能达到理想，对于初掌握者来说，尤其是这样。

3、碳的计算方法三，列方程式

该配料方法的优点是，在掌握了冲天炉增碳率之后，可一次配料成功，不需要试调配几次。

原材料的化学成分含量如表二所示；

铸件材质HT200，各化学成分要求范围如表三所示；

冲天炉增碳率为10%。

先确定回炉料的加入量为40%，回炉料代入碳：

3.2%×0.4=1.28%

总入炉料应代入碳（即未增碳10%以前的量）：

3.2%（要求碳量中线）
1+10%（增碳量）
≈2.91%

生铁和废钢共需代入碳：2.91%-1.28%=1.63%

列方程式：

设生铁加入量为
x

3.5%（生铁含碳量）×x+0.4%（废钢含碳量）×[(1-40%)-x]=1.63% x=45%

废钢加入量：（１－40％）－45％＝１５％

大家切记一问题，在铸造生产中，理论上的计算方式一定结全实际的试验结果。

铸造用增碳剂在中国还没有国家标准，这就让一些不良增碳剂厂家钻了空子。在市场上，有许多增碳剂都达不到理化标准。一般厂子也没有设备对增碳剂进行检测，在购买增碳剂时，购买者只能依靠对经销商的了解来判断增碳剂的好坏。

由经销商人品判断增碳剂的质量，成了当下无奈的选择。

所以，在生产中，计算增碳剂添加量时，必须先试验。通过试验来断定所购买增碳剂的实际吸收率。

总得来说，影响增碳剂吸收率原因，大致如下：

一、增碳剂的质量问题，固定碳低，杂质多，熔化慢。这种增碳剂很容易与铁水中的渣夹杂在一起。影响熔化时间，并在打渣时随渣一起清理出炉外。遇到这种情况 ，必须更换增碳剂。

二、0.5T及以下的电炉，废钢加入量超过50%时，需要加入大量的增碳剂，这由于炉小，也会影响增碳剂吸收率，并且会造成熔炼时间过长的问题。而这种问题，在1T以上电炉中就完全消失了。0.5T及以下的电炉在使用废钢时，要选择密度强大钢花压块，或压饼，这样不但能提高熔炼速度，也能提高增碳剂的吸收率。

三、错误的炉料与增碳剂添加方式，也是造成增碳剂吸收率低的原因。尤其是在铁水熔化超过电炉容积70%以时，才大量添加增碳剂，这种情况下增碳剂浪费率达35%以上。所以，严格按照配料流程进行铸造生产，不但能提高铸件质量，也能使增碳剂完全吸收。

四、电炉大小与增碳剂颗粒要匹配，别让小炉子用大颗粒增碳剂，也不要在大炉子里投放小颗粒增碳剂。灰铸铁一般情况下用煅烧石油焦增碳剂比较好，球墨铸铁件，**选择煅烧石墨增碳剂。废钢使用量低30%，炉料以回炉料，铸造铁为主铸件，煅烧煤增碳剂是不错的选择。

五、炉料，增碳剂，硅铁等配料，**统一秤重，精准化配料才能出来精良的产品。

其外，促进增碳剂的其他因素还电炉温度影响，炉工素质影响，炉料熔渣等等影响。铸造技术是活学活用，以车间现实为主，理论为辅。但是，即便如此，学习好理论知识，多看同行撰写的案例，仍然是提高铸造技术的重要途径。