高纯净钢冶炼工艺优化研究
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高纯净钢冶炼工艺优化研究
作者：刘继武
来源：《山东工业技术》2015年第13期
摘要：高纯度钢的冶炼应控制好钢的冶炼工艺，在冶炼过程中要将钢杂质含量尽可能的
降低，以便得出更高的纯净度钢，这就需要对冶炼工艺加强优化，最终提升炼钢纯净度。本文主要研究的是高纯净度刚在冶炼过程中的有关强化工艺以及改进钢纯净度的具体方法。
关键词：高纯度钢；优化研究；冶炼工艺分析
在目前的冶炼钢铁条件下，要想将钢材中的磷和硫、氧以及氢、氮等的含量降低到0.01
以下，然后将钢的纯度提高。这种炼钢技术在不断地发展和改进，在适应现代化发展和进步中，对于冶炼工艺以及冶炼设备等方面，应逐步采取有效措施提高钢纯度。
1 高纯度钢及其冶炼工艺分析
高纯度刚主要是钢质中的磷含量和硫含量以及氧和氮、氢等含量较少的钢，而相对于非金属杂质，对钢材的质量产生很大的影响，钢材对金属杂质含量的影响以及其特征，是钢铁冶炼的水平和标志。尤其是在钢材中的微量非金属元素中，一般都是在钢铁的冶炼工艺过程中，由于钢液固态引起的有害物质偏析浓缩而产生或者是结合出来的。
因此，可以说钢材中含有非金属杂质的含量高度和钢的纯净度有很大的关系，由于钢的纯净度属于和钢的一种相对概念，而且不同的钢对于纯净度的要求也不尽相同。针对提高钢纯净度，主要是对冶炼过程中将非金属元素的含量进行降低，然后对非金属元素控制其形态。
高纯度钢在冶炼中的工艺主要是运用科学的工艺，同时运用先进的冶炼设备进行钢优化提炼。这种高纯度钢冶炼的基本理念主要是对非金属杂质进行控制，保证其含量和形态以及尺寸都有严格的规定，按照相应的条件控制其含量，达到优质钢材的标准和要求。基本上是对氧气控制以及对脱硫的二次精炼，另外要运用有效的措施防止外来杂质侵害，例如，对于保护渣的二次氧化防护等。
首先，就高纯度钢在冶炼过程中应加强对氧控制，可以采用顶底复吹转炉的方式进行氧含量的降低，然后才运用无渣出钢的方法，以及铝保护渣、结晶器保护渣的方式将钢水进行脱氧，并进行炉渣氧位，从而有效的避免被二次氧化。
其次，高纯度钢对于冶炼过程中，要加强对硫含量控制。要注意硫在钢材中的存在形式，主要是以硫化物的方式而存在，这种情况容易产生铸坯裂纹，并且容易影响到钢的抗腐性能，还会对钢的韧性造成一定的冲击力，使其韧性降低。因此，要对硫含量科学控制，先将其进行冶炼，在冶炼过程中进行铁水的脱硫过程的处理，然后保证金属液以及炉渣氧含量等保护好。然后在在冶炼的过程中，要注意对脱硫的处理，尤其是对于二次精炼的钢水脱硫，一般可以采
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◆材料开发 材料开发能够给企业带来优越性，增强竞争能力。多年来，同科研究所坚持以材料开发、新材料孵化为导向，功能高分子材料推广为目标，在特种功能高分子、特种橡塑材料、助剂方面不断前进，配合独创配方分析技术，可高效实现材料孵化上市。 ◆原材控制 优化产品质量可以从根源入手，原材控制是保证生产或加工的成品的质量或寿命的源头。根据委托企业具体要求，帮助企业进行原材料筛选、供应商控制、采购定点检验等多项服务。 ◆工业诊断 针对产品企业在生产过程中遇到的各类问题予以工业诊断，并做出科学、经济的解决方案和后期生产指导，提供生产设备调试、生产过程控制、产品应用指导的一条龙服务，为企业持续健康运转提供坚强的保障。 ◆工艺改进 以企业现有工艺、技术为基础，以个例客户和行业潜在需求为导向，提供各项工艺、配方改进，是企业研发的有机补充，为企业在行业内保持领先提供的坚强的技术支持。
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目录 第一章.零件简介 (2) 1.1 零件基本信息 (2) 1.2技术要求 (5) 第二章.基于UG零件的三维造型 (6) 2.1软件简介 (6) 2.2 零件的三维造型图 (6) 第三章.铸造工艺方案的拟定 (7) 3.1工艺方案的确定 (7) 3.2型（芯）砂配比 (7) 3.3混砂工艺 (8) 3.4 铸造用涂料、分型剂及胶补剂 (8) 3.5熔炼设备及熔炼工艺 (9) 3.6分型面的选择 (6) 3.7 砂箱大小及砂箱中铸件数目的确定 (7) 3.8铸造工艺参数的确定 (7) 第四章.砂芯设计及排气 (8) 4.1芯头的基本尺寸 (8) 4.2砂芯设计尺寸见下工艺图 (9) 第五章.浇注系统设计.................... 错误!未定义书签。 5.1浇注系统的类型及选择 ............... 错误!未定义书签。
5.2浇注位置的选择..................... 错误!未定义书签。 5.3浇注系统各部分尺寸的计算 ........... 错误!未定义书签。 5.4合金铸造性能分析 ................... 错误!未定义书签。 5.5 设计计算步骤....................... 错误!未定义书签。 5.6出气孔 (14) 5.7铸件工艺出品率 (14) 第六章.模拟仿真部分 (15) 6.1充型模拟 (15) 6.2凝固模拟 (15) 第七章.结论及优化方案 (16) 第八章.小结 (16) 主要参考文献： (19) 摘要 本文通过对座体零件图的深入分析，根据零件的形状、尺寸、材料等特点，采用传统设计方法与计算机辅助设计相结合的方式对零件的铸造工艺进行设计。 分析并确定采用卧式造型合箱，底注式浇注的砂型铸造工艺方案；确定了铸铁件的凝固原则、浇注位置和分型面等；确定了座体铸铁件的铸造工艺参数并计算了其体积和重量；设计并计算了箱盖砂型铸造的浇注系统；绘制了座体砂型铸造工艺图、UG III / 20
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莱钢转炉脱磷优化生产工艺措施 摘要：通过对现有装备和工艺技术能力进行系统分析，莱钢炼钢厂通过完善与优化转炉护炉技术、推广应用连铸新技术和新工艺、在铁水预处理、转炉、二次精炼、等方面的先进工艺技术，保证了炼钢生产的稳定运行。 关键词：转炉品种结构工艺优化 1、前言 高效转炉工艺技术主要以保证质量为前提，以高作业率为基本手段来实现高质量、低成本。实现转炉的高效生产不仅需要科学管理，更重要的是持续不断的技术改造创新，采用优质耐材和先进工艺、生产设备技术，以不断提高转炉脱磷工艺技术装备水平。莱钢炼钢转炉系统经过近年来改革和发展，坚持走引进、消化、吸收、再创新的道路，在品种、质量等方面有了质的飞跃，而且自主开发集成了多项关键技术。目前，莱钢炼钢系统主要包括转炉炼钢和电炉炼钢，转炉炼钢现有3座50t转炉、1座60t转炉，5座120t转炉，相应配套小方坯连铸机、带钢坯连铸机、矩形坯连铸机、异型坯连铸机、板坯连铸机，生产能力为1 000万t/a。莱钢炼钢厂针对实际生产中存在的薄弱工艺环节，对现有设备工艺进一步优化改造，提高了生产装备水平，完善炼钢新工艺、新技术，进一步发挥了转炉的潜能，提高了质量，降低了成本。 2、依靠技术创新，提升工艺水平 自金融危机以来。全球钢铁消费需求不断下滑，国内钢企面临日益严峻的增支减利和结构优化调整压力。为了更好地生存与发展，坚持以效益为中心，以技术创新为手段，立足于自主开发，加快新技术和新工艺的集成应用，大力发展循环经济，挖掘节能降耗潜力；同时加大高端新产品开发力度，提高产品质量，改善品种结构，积极应对市场变化。莱钢炼钢系统充分发挥广大工程技术人员的聪明才智，大力开展技术攻关，提升工艺技术水平，促进了生产顺行，改善了产品质量，降低了生产成本。特别是在炼钢系统，不断开发和应用新技术、新工艺，依靠技术进步和创新，工艺降本增效和新产品开发工作取得了显著成效。 3、转炉炼钢工艺过程 在转炉炼钢过程中，通过氧枪向熔池内吹入氧气，与铁水中的碳、硅、磷、硫等元素反应生成炉渣、废气等，同时释放热量使熔液的温度升高，进而得到所需的钢种。该过程的原料包括：主原料(废钢和铁水)和辅原料(氧气、石灰、铁矿石、白云石等)，最后的温度和成分(主要指熔池碳含量)要求合格的钢水。在吹炼之前，由静态模型对整个炼钢过程需要的氧气量做出估算，吹炼进行到该值的86％左右时，进行第一次副枪检测，然后将检测到的熔池碳含量、熔池温度与本
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铸造工艺设计模拟优化CASTsoft在核屏蔽箱体铸钢件的生产应用 市沙湾长兴铸钢有限责任公司（614900）罗建君 北方恒利科技发展（100089）宋彬 摘要：本文介绍北方恒利科技开发的铸造工艺设计及模拟优化CASTsoft CAD/CAE在核屏敝箱体铸钢件工艺设计及优化方面的应用，同时介绍了水玻璃七0砂型(石灰石水玻璃砂型)在核屏敝箱体铸钢件上的应用；证明了用先进的科学技术，合理的铸造工艺，控制生产关健环节，采用铬铁矿砂作坭芯面砂能生产出要求较高的探伤核屏敝铸钢件。 关键词：铸造工艺设计 CASTsoft 铸造工艺模拟浇注温度工艺优化核屏蔽铸钢件水玻璃七0砂型漂珠保温冒口套 The casting process simulation and optimization CASTsoft in the nuclear shielding box of steel casting production applications Leshan City, Sandy Bay, Changxing Cast Steel Co., Ltd.（614900）Luo Jianjun Beijing North Fangheng Li Technology Development Co., Ltd. (100089) Song Bin Abstract ：This article describes the casting process design and simulation and optimization of Beijing North the Hengli Technology Co., Ltd. developed CASTsoft CAD / CAE in the design and optimization of the nuclear shielding box for Steel Casting, also introduced water glass 70 sand (limestone water glass sand) on the nuclear shielding box steel castings; proved that advanced science and technology, casting process, production of key aspects of the use of chromite sand Cement core surface sand can produce higherflaw nuclear shielding steel castings. Keywords:Casting Process Design CASTsoft Casting process simulation Pouring temperature Process optimization Nuclear shielding of steel castings Floating Beads
铸造工艺的数值模拟优化
! 收稿日期：２００６－０１－１６；修回日期：２００６－０７－１９ 作者简介：胡红军（１９７６－），男，重庆工学院讲师，主要研究铸造ＣＡＤ／ＣＡＥ软件研究和开发。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｈｊ＠ｃｑｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。 铸造工艺的数值模拟优化 胡红军，杨明波，龚喜兵，李国瑞 （重庆工学院材料科学与工程学院，重庆４０００５０） 摘 要：为了研究和预测铸造工艺对铸件质量的影响，设置合理的军用汽车转向臂的铸造浇冒口系统和工艺参数。应用铸 造模拟软件对转向臂的三种不同工艺方案进行凝固模拟，根据凝固模拟结果显示的缺陷及内部缩松情况，提出改进工艺方案并对其进行凝固模拟，选择最佳方案应用于生产。研究表明，３＃是最合理的浇冒口布置方式，最优的浇注温度８２５℃，浇注时间１５ｓ，采用水平分型。应用表明，铸造模拟软件能够准确地预测充型凝固过程中可能产生的缺陷，从而辅助工艺人员进行工艺优化。 关键词：凝固模拟；军用汽车转向臂；铸造工艺优化；浇冒口系统；缩孔；铸造模拟软件中图分类号：ＴＧ２５０．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－２４４Ｘ（２００６）０６－００５１－０３ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐｕｔｅｒｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ＨＵＨｏｎｇ－ｊｕｎ，ＹＡＮＧＭｉｎｇ－ｂｏ，ＧＯＮＧＸｉ－ｂｉｎｇ，ＬＩＧｕｏ－ｒｕｉ （ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｎｃａｓｔｉｎｇｓｑｕａｌｉｔｙ，ｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｐｏｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｓｅｔ．Ｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｈａｖｅｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｒｅ－ｓｕｌｔｓａｎｄａｐｐｅａｒａｎｃｅｄｅｆｅｃｔｓａｎｄｉｎｎｅｒｓｈｒｉｎｋａｇｅｐｏｒｏｓｉｔｙｏｆｔｈｅｃａｓｔｉｎｇｓｉｎｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｈａｖｅｂｅｅｎｂａｓｅｄｕｐｏｎｔｏｂｒｉｎｇｆｏｒ－ｗａｒｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓａｎｄｓｅｌｅｃｔａｎｏｐｔｉｍａｌｐｒｏｊｅｃｔｕｓｅｄｉｎｂａｔｃｈｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｎｏ．３ｃａｓｔｉｎｇｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ｔｈｅｍｏｓｔｒｅａｓｏｎａｂｌｅｐｏｕｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ８２５℃，ｐｏｕｒｉｎｇｔｉｍｅｉｓ１５ｓ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｃａｎｈｅｌｐｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｔｓｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｂｙｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｃａｓｔｉｎｇｄｅｆｅｃｔｓｄｕｒｉｎｇｍｏｌｄｆｉｌｌｉｎｇａｎｄｓｏｌｉｄｉ－ｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｉｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｃａｓｔｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｔｅｅｒｉｎｇａｒｍｃｏｍｐｏｎｅｎｔｕｓｅｄｉｎｈｅａｖｙｍｉｌｉｔａｒｙｔｒｕｃｋ；ｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｐｏｕｒ－ｉｎｇａｎｄｒｉｓｅｒｓｙｓｔｅｍ；ｓｈｒｉｎｋａｇｅ；ｃａｓｔｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ 铸造数值模拟是要通过对铸件充型凝固过程的数值计算，分析工艺参数对工艺实施结果的影响，便于技术人员对所设计的铸造工艺进行验证和优化，以及寻求工艺问题的尽快解决办法。为技术人员设计较合理的铸件结构和确定合理的工艺方案提供了有效的依据，从而避免传统的依靠经验进行结构设计和工艺制定的盲目性，节约试制成本［１－４］。 １ 铸造过程充型数值模拟方法 军用汽车转向臂的几何实体造型采用ＵＧ软件建 立，在得到三维几何数据后，利用ＵＧ软件的反向出模模块，通过设定铝合金收缩率、铸件起模斜度、浇注系统的位置和分型面等，作为凝固模拟的几何模型。由于金属液充型过程数值模拟技术所涉及的控制方程多而复杂，需要根据连续性方程、动量方程及能量方程，并进 行速度场、压力场的反复迭代，计算量大而且迭代容易发散，致使其难度很大。通过不断完善数值计算方法，如有限差分法和ＳＯＬＡ－ＶＯＦ体积函数法，开发出一些实用软件。该产品的凝固模拟就是采用ＭＡＧＭＡ软件。作为整个模拟的核心部分，ＣＡＥ的数值模拟效果最终将影响模拟的真实与否。在液态金属浇注过程中，热传导过程计算是数值模拟的主要内容。处理热传导问题采用傅里叶定律（式１），式２是根据能量守恒定律推导的方程［５－８］。 ｑ＝－λ !ｔ !ｎ （１）ρｃ!ｔ!τ＝!!ｘ（λ!ｔ!ｘ）＋!!ｙ（λ!ｔ!ｙ）＋!!ｚ（λ!ｔ !ｚ）＋ｑｖ （２）其中ｑ为热流密度，λ为导热系数，ｔ为温度（函数）， ｎ为温度传递方向上的距离，Τ 为温度，ρ为密度，ｃ为质! ２００６年１１月兵器材料科学与工程 ＯＲＤＮＡＮＣＥＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．６Ｎｏｖ．，２００６ 第２９卷第６期
纯净钢生产工艺及其应用
纯净钢生产工艺及其应用 由于更广义的纯净钢是脱除了不希望有的溶质元素的钢种，这类代表性钢种要求的这类溶质元素的含量及其生产流程。重点是有害氧化物夹杂的纯净化。纯净钢生产工艺的基础理念是控制夹杂物的数量、尺寸、分布和种类，求得所希望的产品性能。 主要技术来自氧气冶炼，脱氧和二次精炼，通过合理设计和采用磁场控制中间包和结晶器内流场，也采用各种措施防止外来夹杂，如防止炉渣进入大包，防止炉渣、保护渣、耐火材料使钢水二次氧化。然后根据IISI的纯净钢工作小组最近的报告总结了世界纯净钢生产的概况。最后讨论了纯净钢的特性、使用效果和钢中夹杂物物化性能的关系和经济可行性。 广义的纯净钢也包括脱除了碳、氮、氢、磷和硫的钢种。脱氧产物是内在氧化物。来自耐火材料、炉渣、保护渣及由它们造成的二次氧化产物属外来夹杂物。这些夹杂物的不良作用必须消除，以求所需的钢材性能。 1纯净钢生产工艺的基础理念 为了达到钢材性能，可以用氧含量代表的氧化物夹杂总量和夹杂物的尺寸必须控制。轴承钢和弹簧钢的总氧含量影响其疲劳寿命。在DI罐生产过程中，大颗粒夹杂会造成开裂，降低深冲性。汽车板生产过程中，板坯的皮下夹杂物和针孔必须消除，不然会在板材表面造成起皮。对钢丝的拔制性讲，生产轮胎钢丝(子午线)或不锈钢钢丝的小方坯中夹杂物必须控制其化学成分使其可以变形。这些就是纯净钢生产工艺的基础理念。 2纯净钢生产的主要技术和应用这些技术后纯净钢的物化特性 2.1降低氧化物夹杂总量 在精炼领域，与顶吹相比，采用顶底复吹转炉在相同脱碳量时氧含量更低。这是因为底吹强化了碳的传输。采用RH和DH真空脱气，在相同碳含量时可降低氧含量。可用无渣出钢和钢水脱氧后用铝或铝粒降低炉渣的氧位，尽量减少大包内顶渣造成的二次氧化。连铸方面用电磁方法AMEPA，在大包钢渣开始进入中间包时就检测出来并关闭塞棒就可减少钢渣进入中间包的量。在中间包上采用保护措施可减少顶渣造成的二次氧化。中间包和结晶器保护渣应防止钢水与空气直接接触。 2.2减少大颗粒夹杂 如60t的大容量中间包和H形中间包，前者可促进大颗粒夹杂长时间逗留，而后者则在浅熔池情况下使夹杂物向顶渣上浮而被除去。直弯型连铸机与弧型相比也更有利于大颗粒夹杂在结晶器内脱除。在板坯厚度方向上采用静态磁场，即所谓LMF(液面磁场)，使浸入式水口两个孔的钢流出口速度下降，结晶器窄面的下降钢流减弱，使下降钢流的终点位于更浅的位置，结果使大颗粒夹杂上浮至洁净器顶渣的几率增加，不然就会造成内部缺陷。控制结晶器液面，选择最佳的结晶器保护渣和控制结晶器内流场可最大程度减少结晶器保护渣的卷入。 2.3降低板坯表面及皮下夹杂物 采用结晶器电磁搅拌(EMS)就感应形成平行于板坯表面的水平钢流。这种钢流向夹杂物施加Safman力，使夹杂物与生长的初始坯壳分离。当粘性拉力与Saf man力共同作用，最终使夹杂物速度大于初始坯壳的生长速度时，夹杂物就不可能为生长的坯壳所捕获，即EMS 感生的钢流把夹杂物洗刷出去了。直径100μm的夹杂物可用速度为0.3m／s的水平钢流洗刷掉。 在电磁连铸中(EMC)，在结晶器外水平绕一线圈，并通以交流电。垂直磁场和铸件内感生的水平方向的次级电流相互作用产生的劳伦兹(Lorenz)力即使交流电流方向改变也总是向内的。这样，对初始坯壳总形成一个束紧的力，并支撑着坯壳，初始坯壳与结晶器表面间的间隙就增大，从结晶器吸收的热量下降，实现了缓冷。由于较低的冷却速度，初始坯壳不会在弯月
工艺优化方法
1．合成工艺的优化主要就是反应选择性研究 有机合成工艺优化是物理化学与有机化学相结合的产物，是用化学动力学的方法解决有机合成的实际问题，是将化学动力学的基本概念转化为有机合成的实用技 术。 首先分清三个基本概念转化率、选择性、收率。转化率是消耗的原料的摩尔数除于原料的初始摩尔数。选择性为生成目标产物所消耗的原料摩尔数除于消耗的原料的摩尔数。收率为反应生成目标产物所消耗的原料的摩尔数除于原料的初始摩尔数。可见，收率为转化率与选择性的乘积。可以这样理解这三个概念，反应中消耗的原料一部分生成了目标产物，一部分生成了杂质，为有效好的原料依然存在于反应体系中。生成目标产物的那部分原料与消耗的原料之比为选择性，与初始原料之比为收率，消耗的原料与初始原料之比为转化率。 反应的目标是提高收率，但是影响收率的因素较多，使问题复杂化。化学动力学的研究目标是提高选择性，即尽量使消耗的原料转化为主产物。只有温度和浓度是影响选择性的主要因素。在一定转化率下，主副产物之和是一个常数，副产物减少必然带来主产物增加。提高转化率可以采取延长反应时间，升高温度，增加反应物的浓度，从反应体系中移出产物等措施。而选择性虽只是温度和浓度的函数，看似简单，却远比转化率关系复杂。因此将研究复杂的收率问题转化为研究选择性和转化率的问题，可简化研究过程。 2．选择性研究的主要影响因素 提高主反应的选择性就是抑制副反应，副反应不外平行副反应和连串副反应两种类型。平行副反应是指副反应与主反应同时进行，一般消耗一种或几种相同的原料，而连串副反应是指主产物继续与某一组分进行反应。主副反应的竞争是主副反应速度的竞争，反应速度取决于反应的活化能和各反应组分的反应级数，两个因素与温度和各组分的浓度有关。因此选择性取决于温度效应和浓度效应。可是，活化能与反应级数的绝对值很难确定。但是我们没有必要知道它们的绝对值，只需知道主副反应之间活化能的相对大小与主副反应对某一组分的反应级数的相对大小就行了。我们知道，升高温度有利于活化能高的反应，降低温度有利于活化能低的反应，因此选择反应温度条件的理论依据是主副反应活化能的相对大 小，而不是绝对大小。 （1）温度范围的选择：在两个反应温度下做同一合成实验时，可以根据监测主
轴承套圈锻造工艺优化设计的研究_耿道森
第8卷第2期安徽水利水电职业技术学院学报Vol.8No.2 2008年6月JOU RNA L OF AN H UI TECH NICA L COL LEGE OF WA TER RESOU RCES AN D H YDROELECT RIC POWER Jun.2008轴承套圈锻造工艺优化设计的研究 耿道森1, 刘承丽2 (1.安徽水利水电职业技术学院,安徽合肥 230601;2.黄山市丰乐水库工程管理处,安徽黄山 245900) 摘 要:重点阐述锻件结构及定额重量,通过对轴承套圈锻造工艺过程的优化设计,实现从锻件到模具的准确传递。 关键词:轴承套圈;锻造工艺;优化设计 中图分类号:TG316 文献标识码:A 文章编号:1671-6221(2008)02-0072-03 The reserch of optimized design on the process of forging of bearings rings GENG Dao-sen1, LIU Chen-li2 (1.A nhui Technical Colleg e of Wa te r Resources and H ydroe lectric P ow er,Hefei230601,China;2.H uang shan City Eng i-neering A dministratio n Bureau o f Fengle Rese rvoir Huang shan 245900,China) A bstract:The premise o f fixed quantity w eig ht and the structure of forging a re elabarated,how to a-chieve to deliver process accurately from forging piece to mo lding tool by optimized desig n on the pro cess of fo rging o f bearing s ring s is also introduced. Key words:bearing s ring s;the process of fo rging;o ptimized desig n 随着轴承套圈锻造在生产实际中的广泛应用,其快捷高效的工作特点越来越明显,但在不断的实践中,也发现轴承套圈锻造过程设计与具体应用、工艺参数的确定、工装模具的设计与制作等方面,有待深入研究,并进行优化设计的必要。 1 轴承套圈锻造工艺必须遵循普遍的工艺设计原则 1.1 重量不变的工艺设计原则 重量不变的原则具体表现在锻造过程中就是“相等重量”,因此在工艺设计及生产过程中,要求一方面要有适当足够的重量参与变形和成形,要充分考虑火耗、锻件余量及尺寸公差的实际状况、合理配置重量等,更为关键的另一方面就是要求明确工艺过程中不同温度状态下对尺寸(体积)的影响(热变形系数),从而准确设计出不同状态下的工序(模具)尺寸,上述两个方面是轴承套圈锻造工艺设计的关键。 1.2 完全圆整锻造缺陷的工序设计原则 锻造工艺过程,总是由多个锻造工序和工步组合而成,在各个锻造工序中,始终存在着各种各样的锻造缺陷,这些缺陷如不能在锻造过程中得到充分完全的圆整,势必将复印到最终锻件成品中,从而形 收稿日期:2007-09-18;修回日期:2007-12-20 作者简介:耿道森(1973-),男,安徽怀远人,硕士,副教授,从事机械设计和液压传动技术教学与研究。
钢铁的冶炼原理及生产工艺流程
钢铁的冶炼原理及生产工艺流程 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。 1、高炉炼铁的冶炼原理（应用最多的） 一）炼铁的原理（怎样从铁矿石中炼出铁）用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+还原剂（C、CO、H2）铁（Fe） 二）炼铁的方法 （1）直接还原法（非高炉炼铁法） （2）高炉炼铁法（主要方法） 三）高炉炼铁的原料及其作用 （1）铁矿石：（烧结矿、球团矿）提供铁元素。 冶炼一吨铁大约需要1.5—2吨矿石。 （2）焦碳： 冶炼一吨铁大约需要500Kg焦炭。 提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。 （3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石）
使炉渣熔化为液体；去除有害元素硫（S）。 （4）空气：为焦碳燃烧提供氧。 2、工艺流程 生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。下面分别简单予以介绍。 高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。 生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。 高炉炼铁的特点：规模大，不论是世界其它国家还是中国，高炉的容积在不断扩大，如我国宝钢高炉是4063立方米，日产生铁超过10000吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。
纯净钢专题
纯净钢专题 摘要：本文从杂质元素对钢材机械性能的影响开始，引出纯净钢的概念，并分析了纯净钢的应用领域以及目前国内外先进的纯净钢生产技术和未来纯净钢的发展方向，最后列出纯净钢检测方法以期指导纯净钢生产实践。 关键词：纯净钢超纯净零非金属夹杂钢 引言：炼钢工业化的百年历史是沿着钢材纯净化和合金化的方向不断前进的。近年来随着钢铁材料在材料领域的广泛应用，外界对钢材的质量要求越来越高标准化。在关系国计民生的汽车、建筑、天然气、压力容器、电工材料等领域都要求钢材的优良机械性能和使用性能，纯净钢的发展适时的满足了这写领域的需要，但同时这些领域也为纯净钢发展提出了新的要求和方向。 一、钢中杂质元素对其机械性能的影响 硫：硫在钢中以硫化物(MnS、FeS、CaS等)形式存在，对力学性能的影响是:：(1) 使钢材横向、厚度方向强度、塑性、韧性显著低于轧制方向(纵向)，特别是钢板低温冲击性能； (2) 显著降低钢材抗氢致裂纹能力，因此用于海洋工程、铁道桥梁、高层建筑、大型储氢罐，钢板[ S] ≤50×10-6。硫还影响钢材抗腐蚀性能，用于输送含H2 S等酸性介质油气管线钢，[ S]降至(5～10)×10- 6。此外硫对钢材热加工性能、可焊性均发生不利影响。 磷：由于磷是表面活性杂质，在晶界及相界面偏析严重，往往达到平均浓度的数千倍，因此洁净钢要求[ P] ≤100×10- 6。 氮：氮对钢材的危害是：(1) 加重钢材时效；(2)降低钢材冷加工性能；(3) 使焊接热影响区脆化。 氧：钢中氧含量过高会引起角状夹杂物及宏观夹杂物增多，易于发生脆性断裂，而且非金属氧化物夹杂物含量过高也会影响钢表面质量。 钢中的碳含量直接影响钢中组织形态，对于不同钢种其标准不同。 表1钢中杂质元素对其机械性能的影响