北京科技大學(xué)北冶生產(chǎn)實(shí)習(xí)特冶分廠專題報(bào)告

生產(chǎn)實(shí)習(xí)專題報(bào)告題目：一般金屬材料生產(chǎn)過程特冶分廠專題報(bào)告學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：材料科學(xué)與工程姓名：學(xué)號：41130目錄TOC\o"1-3"\h\u298031北冶特種冶煉車間簡介 336792冶煉設(shè)備 3131442.1真空感應(yīng)爐 332972.1.1真空感應(yīng)爐原理及結(jié)構(gòu) 310472.1.3真空感應(yīng)爐熔煉法 4152242.1.4關(guān)于中頻感應(yīng)爐 412792.1.5真空感應(yīng)爐圖片 5177552.2非真空感應(yīng)爐 5106592.3電渣爐 5225673生產(chǎn)工藝流程 662003.1真空感應(yīng)爐冶煉工藝流程 671973.1.1坩堝及原材料的預(yù)處理

639223.1.3抽真空及熔煉 760053.1.4精煉合金化及調(diào)溫 7323763.1.5出鋼 774533.2非真空感應(yīng)爐冶煉工藝流程 741833.3鋼錠及高溫棒的處理 8109083.3.1鋼錠的處理 870763.3.2高溫棒的處理 8301994總結(jié) 81北冶特種冶煉車間簡介北冶公司的一車間為特種冶煉分廠，主要進(jìn)行合金的冶煉，主要有精密合金、高溫特殊不銹鋼這三種。精密合金主要是一些軟磁或永磁材料，高溫合金為在高溫下能持續(xù)穩(wěn)定工作的合金，特殊不銹鋼材料主要是一些訂單式的材料，一般而言其普遍特點(diǎn)是耐高溫、有一定的硬度。2冶煉設(shè)備北冶公司出于自身企業(yè)小批量的特色，采用電來冶煉鋼鐵，主要煉鋼設(shè)備是感應(yīng)爐。感應(yīng)爐根據(jù)工作電壓的頻率分為公頻、中頻、高頻三種。頻率越高一次能冶煉的容量越小。北冶公司一車間的設(shè)備有真空感應(yīng)爐和非真空感應(yīng)爐兩種。北冶的主要設(shè)備有真空感應(yīng)爐：500kg2臺用于主力生產(chǎn)，3000kg1臺200kg1臺，主要用于新鋼種試驗(yàn)以及小型訂單的生產(chǎn)，50kg真空感應(yīng)爐1臺，用于試樣的澆鑄，為理化檢測制樣。非真空感應(yīng)爐：1.5t一臺和2t兩臺，用于試生產(chǎn)。電渣爐：一臺不常用，僅二次精煉時(shí)使用。2.1真空感應(yīng)爐2.1.1真空感應(yīng)爐原理及結(jié)構(gòu)原理：在感應(yīng)爐中的交變電磁場作用下，物料內(nèi)部產(chǎn)生渦流從而達(dá)到加熱或著融化的效果。在這種交變磁場的攪拌作用下，爐中材質(zhì)的成分和溫度均較均勻，鍛造加熱溫度可達(dá)1250℃，熔煉溫度可達(dá)1650℃。感應(yīng)爐除能在大氣中加熱或熔煉外，還能在真空和氬、氖等保護(hù)氣氛中加熱或熔煉，以滿足特殊質(zhì)量的要求。感應(yīng)爐在透熱或熔煉軟磁合金、高阻合金、鉑族合金、耐熱、耐蝕、耐磨合金以及純金屬方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)。感應(yīng)爐通常分為感應(yīng)加熱爐和熔煉爐。結(jié)構(gòu)：其主要分為三大部分：配電部分、熔煉部分、水冷部分。內(nèi)部的耐火材料為氧化鎂，三氧化二鋁，二氧化硅等構(gòu)成。酸性鋼采用氧化鎂，三氧化二鋁堿性則采用石英砂。爐體中的加熱線圈為銅絲，熔點(diǎn)低于鋼鐵，因此充水冷卻。點(diǎn)擊帶動擺爐擺動進(jìn)行冶煉。由于是真空冶煉，因?yàn)橥鈱佑幸徽婵照?，采用三級真空手段：機(jī)械泵（由大氣壓至幾百帕）、羅茨泵（由幾百帕至幾十帕）、油增壓泵（由幾十帕至零點(diǎn)幾帕），以實(shí)現(xiàn)一個(gè)較高的真空度。2.1.2真空感應(yīng)爐特點(diǎn)加熱速度快、生產(chǎn)效率高、氧化脫炭少、節(jié)省材料與鍛模成本。由于中頻感應(yīng)加熱的原理為電磁感應(yīng)，其熱量在工件內(nèi)自身產(chǎn)生，普通工人用中頻電爐上班后十分鐘即可進(jìn)行鍛造任務(wù)的連續(xù)工作，不需燒爐專業(yè)工人提前進(jìn)行燒爐和封爐工作。不必?fù)?dān)心由于停電或設(shè)備故障引起的煤爐已加熱坯料的浪費(fèi)現(xiàn)象。由于該加熱方式升溫速度快，所以氧化極少，每噸鍛件和燒煤爐相比至少節(jié)約鋼材原材料20-50千克，其材料利用率可達(dá)95%。由于該加熱方式加熱均勻，芯表溫差極小，所以在鍛造方面還大大的增加了鍛模的壽命，鍛件表面的粗糙度也小于50um。工作環(huán)境優(yōu)越、提高工人勞動環(huán)境和公司形象、無污染、低耗能。感應(yīng)加熱爐與煤爐相比，，工人不會再受炎炎烈日下煤爐的烘烤與煙熏，更可達(dá)到環(huán)保部門的各項(xiàng)指標(biāo)要求，同時(shí)樹立公司外在形象與鍛造業(yè)未來的發(fā)展趨勢。感應(yīng)加熱是電加熱爐中最節(jié)能的加熱方式由室溫加熱到1100℃的噸鍛件耗電量小于360度。加熱均勻，芯表溫差極小，溫控精度高。感應(yīng)加熱其熱量在工件內(nèi)自身產(chǎn)生所以加熱均勻，芯表溫差極小。應(yīng)用溫控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對溫度的精確控制提高產(chǎn)品質(zhì)量和合格率。2.1.3真空感應(yīng)爐熔煉法真空感應(yīng)爐是感應(yīng)電爐的一種，在真空環(huán)境中進(jìn)行加熱的感應(yīng)電爐設(shè)備。在金屬罩殼或石英玻璃罩密封的爐膛中用管道與高真空泵系統(tǒng)聯(lián)接。主要用于生產(chǎn)宇航、導(dǎo)彈、火箭、原子能和電子工業(yè)等領(lǐng)域所需的高溫合金、超高強(qiáng)度鋼、不銹鋼以及其他特殊用途的合金。2.1.4關(guān)于中頻感應(yīng)爐中頻感應(yīng)爐所用電源頻率在150一10000赫茲范圍內(nèi)的感應(yīng)爐稱為中頻感應(yīng)爐，其主要頻率在150一2500赫茲范圍。國產(chǎn)小頻感應(yīng)爐電源頻率為150、1000和2500赫茲三種。中頻感應(yīng)爐是一種適用于冶煉優(yōu)質(zhì)鋼與合金的特冶設(shè)備，和工頻感應(yīng)爐相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)熔化速度快，生產(chǎn)效率高。中頻感應(yīng)爐的功率密度大，每噸鋼液的功率配置比工頻感應(yīng)爐約大20一30%。因此，在相同條件下中頻感應(yīng)爐的熔化速度快，生產(chǎn)效率高。2)適應(yīng)性強(qiáng)，使用靈活。中頻感應(yīng)爐每爐鋼液可以全部出凈，更換鋼種方便；而工頻感應(yīng)爐每爐鋼液不允許出凈，必須保留一部分鋼液供下爐啟動，因此更換鋼種不方便，只適用于冶煉單一品種鋼。3)電磁攪拌效果較好。由于鋼液承受的電磁力是與電源頻率的平方根成反比，因此中頻電源的攪拌力比工頻電源小。對于去除鋼中雜質(zhì)和均勻化學(xué)成分、均勻溫度來說，中頻電源的攪拌效果比較好。工頻電源過大的攪沖力使鋼液對爐襯的沖刷力增大，不僅降低精煉效果而且會降低坩堝壽命。4)起動操作方便。由于中頻電流的集膚效應(yīng)遠(yuǎn)大于工頻電流流，因此中頻感應(yīng)爐在起動時(shí)，對爐料沒有特殊要求，裝料后即可迅速加熱升溫；而工頻感應(yīng)爐則要求有專門制作的開爐料塊(與坩堝尺寸近似，約以坩堝高度一半的鑄鋼或鑄鐵塊)才能啟動加熱，而且升溫速度很慢。因此，在周期作業(yè)的條件下大多使用中頻感應(yīng)爐。起動方便帶來的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在周期作業(yè)時(shí)可以節(jié)約電力。2.1.5真空感應(yīng)爐圖片臥室爐體坩堝轉(zhuǎn)動澆鑄真空感應(yīng)爐1--真空系統(tǒng)；2—轉(zhuǎn)軸；3—加料設(shè)備4—坩堝；5—感應(yīng)器；6—取樣和搗料設(shè)備；7—測溫裝置；8—可動爐殼2.2非真空感應(yīng)爐即正常感應(yīng)爐工作原理與真空感應(yīng)爐類似但并不真空故氧化程度與雜質(zhì)量均有增加。2.3電渣爐電渣爐是一種利用重熔電流產(chǎn)生熱能熔化插入渣池的自耗電極，金屬熔滴通過渣液清洗后，在水冷結(jié)晶器中結(jié)晶成電渣錠的一種特殊冶煉設(shè)備。由于渣液的去夾雜作用和良好的結(jié)晶條件，電渣重熔金屬具有良好的純凈度，鑄態(tài)組織細(xì)致均勻，無白點(diǎn)及年輪狀偏析，硫含量極低，夾雜物細(xì)小彌散等優(yōu)良性能。因此，電渣重熔在大中型鍛件、模塊毛坯生產(chǎn)中處于壟斷地位，在優(yōu)質(zhì)工模具鋼、馬氏體時(shí)效鋼、雙相鋼管坯、冷軋軋輥電渣鋼占絕對優(yōu)勢，電渣熔鑄異形件有獨(dú)特之處，國內(nèi)電渣鋼年產(chǎn)量已達(dá)幾十萬噸。電渣爐是特殊鋼廠必不可少的生產(chǎn)設(shè)備。電渣冶金具有加熱、精煉和順序結(jié)晶三大基本功能。3生產(chǎn)工藝流程3.1真空感應(yīng)爐冶煉工藝流程真空感應(yīng)爐的原料一般直接來自礦山，此外還有一些合金料以及金屬料，如鉻、硼、鎳等。煉鋼前需要將原料制成10公分正方形塊狀。在裝料完成后、煉鋼前需要用抽氣泵抽氣，至爐內(nèi)氣壓為0.1pa即可。由于爐體高度密封，因此抽氣完成后在煉鋼的過程中理論上是不會混入任何雜質(zhì)的，因此鋼的純凈度相對較高。同時(shí)在其旁邊有一個(gè)機(jī)械臂，可以通過它攪拌爐內(nèi)的鋼液，如果在煉鋼過程中需要添加原料（如B、Ni、Cr、Si等）的話，可以從上方加料口直接添加。冶煉過程中可添加氬氣作為保護(hù)氣，防止鋼液噴濺。煉制時(shí)間依照冶煉量決定，50公斤一般耗時(shí)20-30min，500公斤耗時(shí)3h，1噸半、三噸耗時(shí)4.5h.出鋼時(shí)用3組4×4的圓筒狀容器來承接鋼水最后，煉成的鋼水需冷卻至少一小時(shí)才能冷卻至室溫，成為成品鋼錠。鋼錠的表面會產(chǎn)生一層氧化皮，這層氧化皮可在二車間中予以去除。3.1.1坩堝及原材料的預(yù)處理

煉鋼時(shí)，由于鋼液的溫度較高，盛放鋼液的坩堝必須在高溫下保持其性能。北冶特冶分廠真空感應(yīng)爐熔煉時(shí)所用的坩堝由MgO、硼酸、水玻璃等制成。在坩堝質(zhì)量及對廢棄處理等方面，與國外仍有一定差距。原材料運(yùn)至要先復(fù)驗(yàn)原材料的元素組成，然后觀察表面情況。真空感應(yīng)爐熔煉時(shí)所用的爐料種類有：鋼鐵料、合金料、特種添加劑等；

真空感應(yīng)爐熔煉時(shí)對爐料的要求有：入爐爐料的化學(xué)成分應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確、金屬料應(yīng)保持清潔干燥無油污和少銹；

3.1.2入爐

真空冶煉爐的原材料要一次性加入。真空感應(yīng)爐熔煉時(shí)裝料的原則有：上松下緊，以保證能輸人較大的功率和防止熔化時(shí)出現(xiàn)架橋；高熔點(diǎn)不易氧化的爐料裝在高溫區(qū)即坩堝的中、下部；易氧化的爐料應(yīng)在金屬液脫氧良好及其真空度良好的條件下加入；少量或微量的合金元素用鋁箔包好在精煉期加入；易揮發(fā)的元素在熔煉室充氬提高壓力之后加入等。

需要注意的是，北冶公司并不對礦石直接進(jìn)行冶煉，而是直接買入成品鋼鐵以及鎳、鈦等金屬錠進(jìn)行所需鋼種的生產(chǎn)。3.1.3抽真空及熔煉真空感應(yīng)爐抽真空所用的真空泵分為三種：機(jī)械泵、羅茨泵、油增壓泵，分別對應(yīng)低真空、中真空、高真空三種不同真空度的抽取。在生產(chǎn)中，首先利用機(jī)械泵將爐內(nèi)氣壓抽至低真空，待到真空度、壓力達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，利用羅茨泵繼續(xù)進(jìn)行真空的抽取，中真空的真空狀態(tài)在生產(chǎn)中常用。若生產(chǎn)工藝對真空度有更高要求，則需通過油增壓泵進(jìn)行高真空度的抽取，抽取時(shí)通過看壓力表和耳朵聽泵聲音的方法確定其真空極限。同時(shí)，外圍需要不停地通循環(huán)水進(jìn)行冷卻，以防內(nèi)部高溫的真空將蓋子頂開。需要注意的是，抽高真空時(shí)，需另外增加過濾與加濕的步驟。大概抽30分鐘后即可開始低功率送電（120kw）此時(shí)氣壓約為幾百帕，在等20分鐘后幾十帕?xí)r即可以正常功率250kw送電至完全融化。

3.1.4精煉合金化及調(diào)溫精煉：降低功率以增加攪拌力，插桿攪拌使成分均勻化，去氣。此過程持續(xù)三十分鐘。合金化：真空轉(zhuǎn)換加入需要的小料，通常有碳硅錳鋁銅等元素。調(diào)溫：在液相線溫度以上100至120度澆鑄溫度過高會損壞模具，過低會提前凝固。3.1.5出鋼即退模。需要注意的是，為了防止熔煉時(shí)高溫情況下碳的燒損，添加料碳需要在快出鋼時(shí)加入，以保證鋼的硬度。澆鑄時(shí)應(yīng)掌握好澆注速度。另外，特冶分廠澆鑄出的鑄錠并不對外銷售，而是只用于公司內(nèi)部后續(xù)工序生產(chǎn)的原材料。3.2非真空感應(yīng)爐冶煉工藝流程入爐，邊熔化邊加料。加渣，氧化鈣熔融漂浮在鐵水上隔絕空氣以減少氧化。此過程大概一小時(shí)送電功率為700至800kw。精煉，降功率人工攪拌，加入脫氧劑如鋁與氧化鈣等。調(diào)料，將鋼水送去檢驗(yàn)十幾分鐘后根據(jù)結(jié)果加料或加金屬元素。調(diào)溫，將鋼水注入中間包，鎮(zhèn)靜四至五分鐘。澆鑄，中間包下部有開口鋼水流出即可澆鑄。3.3鋼錠及高溫棒的處理3.3.