包頭金相實習報告

西南交通大學生產(chǎn)實習實習報告院（系）：材料科學與工程學院年級：2008級指導教師：王良輝姓名：學號：成績：二零一一年七月一、實習目的清晰、直觀地認識鋼鐵冶金生產(chǎn)的過程和工藝，認識了解材料熱處理生產(chǎn)過程和工藝。參與實際生產(chǎn)過程，提高認知能力和動手能力。二、實習內(nèi)容2.1煉鋼一、介紹煉鋼分廠現(xiàn)狀1954年建廠，最初由前蘇聯(lián)引進專家和技術，有三座平爐和三座轉爐。2000年底，該廠停止了最后一臺平爐煉鋼，并于3年前拆除了所有的平爐，全部使用轉爐煉鋼?，F(xiàn)共有7座轉爐。5臺連鑄機?，F(xiàn)主要鋼產(chǎn)品為：重軌用鋼、石油套管用鋼等。主要鑄鋼坯有：大方坯、大圓坯、小方坯、小圓坯、鋼水澆注方式除連鑄外，還根據(jù)客戶或實際需要采用部分型鑄。砂型鑄造——在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。由于砂型鑄造所用的造型材料價廉易得，鑄型制造簡便，對鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應，長期以來，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。連鑄就是將精煉后的鋼水連續(xù)鑄造成鋼坯的生產(chǎn)工序，主要設備包括回轉臺、中間包，結晶器、拉矯機等。將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉臺，回轉臺轉動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去。結晶器是連鑄機的核心設備之一，它使鑄件成形并迅速凝固結晶。拉矯機與結晶振動裝置共同作用，將結晶器內(nèi)的鑄件拉出，經(jīng)冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長度的板坯。優(yōu)點與不足連鑄與砂型鑄造比較：在技術上與經(jīng)濟上有許多優(yōu)點：（1）連鑄生產(chǎn)的鑄件，其機械性能比砂型鑄件高。同樣合金，抗拉強度、屈服強度、抗蝕性能和硬度亦顯著提高；（2）鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定；（3）鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，；（4）不用砂或者少用砂，一般可節(jié)約造型材料80～100％；此外，連鑄的生產(chǎn)效率高；使鑄件產(chǎn)生缺陷的原因減少；工序簡單，易實現(xiàn)機械化和自動化。連鑄雖有很多優(yōu)點，但也有不足之處。如：(1)制造成本高；(2)不透氣，而且無退讓性，易造成鑄件洗不足、開裂或鑄鐵件白日等缺陷；(3)連鑄時，鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度，鑄件在鑄型中停留的時間，以及所用的涂料等，對鑄件的質(zhì)量的影響甚為敏感，需要嚴格控制。因此，在決定采用金屬型鑄造時，必須綜合考慮下列各因素：鑄件形狀和重量大小必須合適；要有足夠的批量；完成生產(chǎn)任務的期限許可。二、煉鋼原理介紹：1、反應原理在高溫條件下，用氧氣或鐵的氧化物把生鐵中所含的過量的碳和其它雜質(zhì)轉為氣體或爐渣而除去。2、目的：降碳、調(diào)硅錳、去硫磷。3主要反應（分三個階段）：（1）氧化造渣2Fe＋O2＝2FeO＋Q2FeO＋Si＝SiO2＋2Fe＋QFeO＋Mn＝Fe＋MnO＋QFeO＋C＝CO＋Fe－Q生成的二氧化硅、氧化錳與造渣材料生石灰相互作用成為爐渣。（2）去硫、磷FeS+CaO＝FeO+CaS2P+5FeO+3CaO＝5Fe+Ca3(PO4)2（3）脫氧用硅鐵、錳鐵或金屬鋁來還原鋼水中含有的少量FeO2FeO+Si＝SiO2+2Fe3FeO+2Al＝3Fe+Al2O3FeO+Mn＝Fe+MnO生成的二氧化硅等大部分形成爐渣而除去，部分的硅、錳等留在鋼里以調(diào)整鋼的成分。鋼水合格后，可以澆成鋼的鑄件或鋼錠，鋼錠可以再軋成各種鋼材。三、煉鋼工藝前期：鐵礦石→礦石→煉鐵→鐵水煉鋼：鐵水→鋼廠→熔煉→鋼水→澆注→鋼坯左：鐵水倒入轉爐右：廢鋼鐵倒入轉爐四、分析討論：1.鐵水到鋼水如何保證鐵水不凝固答：保證溫度在奧氏體溫度以上。高溫的鐵水倒入轉爐內(nèi)進行轉爐煉鋼，在轉爐煉鋼環(huán)節(jié)中不需要另外使用燃料。這是由于轉爐煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量（含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度），可使爐內(nèi)達到足夠高的溫度。從而保證鐵水不凝固。2.煉鋼過程中加入的廢鋼與鐵水比例（1：4）答：首先用廢鋼可節(jié)約資源減少能源的浪費、保護環(huán)境，從而促進可持續(xù)發(fā)展；然而鐵水是轉爐煉鋼的主要原材料，一般占裝入量的70%-100%。是轉爐煉鋼的主要熱源。轉爐和電爐煉鋼均使用廢鋼，氧氣頂吹轉爐用廢鋼量一般是總裝入量的10%-30%。3.連鑄生產(chǎn)原理合格鋼水-----鋼包回轉臺(鋼包加蓋，鋼包稱重)——中間罐（鋼包保護套管，氬氣密封）——中間罐稱量——浸入式水口——結晶器液面檢測系統(tǒng)——結晶器——電磁攪拌——結晶器振動——二冷自動控制——氣水霧化二次冷卻——拉矯機——引錠桿及存放裝置——切前輥道——火焰切割機——運輸、出坯輥道——雙向移鋼機——翻轉冷床及熱送輥道——熱送、堆垛、緩冷2.2包鋼稀土研究院在工作人員的講解下我們了解了稀土元素的種類，發(fā)展史（始于北歐）、豐度與礦物（總豐度153ppm）、選礦與冶金提取、開發(fā)大事等，還有稀土元素的各種作用和應用領域。稀土元素的種類：鑭（La）、鈰（Ce）、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、鈧（Sc）和釔（Y）共17種元素，稱為稀土元素（Rare

Earth）。根據(jù)稀土元素原子電子層結構和物理化學性質(zhì)，以及它們在礦物中共生情況和不同的離子半徑可產(chǎn)生不同性質(zhì)的特征，十七種稀土元素通常分為二組。

輕稀土（又稱鈰組）包括：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓。

重稀土（又稱釔組）包括：鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔。稀土元素是典型的金屬元素。它們的金屬活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬元素，而比其他金屬元素活潑。在17個稀土元素當中，按金屬的活潑次序排列，由鈧，釔、鑭遞增，由鑭到镥遞減，即鑭元素最活潑。稀土元素能形成化學穩(wěn)定的氧化物、鹵化物、硫化物。稀土元素可以和氮、氫、碳、磷發(fā)生反應，易溶于鹽酸、硫酸和硝酸中。稀土具有凈化、變質(zhì)、細晶作用，可改善汽車結構和功能材料性能，應用于化學工業(yè)、玻璃陶瓷、航天航空、汽車工業(yè)中稀土可作為核反應堆結構材料，控制材料等。稀土與激光技術幾乎同時誕生，摻釹和摻鏡激光玻璃是目前激光輸出脈沖能量最大，輸出功率最高的激光玻璃，用于激光測距、激光制導等。稀土元素具有未充滿的4f電子層結構，并由此而產(chǎn)生多種多樣的電子能級。因此，稀土可以作為優(yōu)良的熒光，激光和電光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。稀土離子與羥基、偶氮基或磺酸基等形成結合物，使稀土廣泛用于印染行業(yè)。而某些稀土元素具有中子俘獲截面積大的特性，如釤、銪、釓、鏑和鉺，可用作原子能反應堆的控制材料和減速劑。而鈰、釔的中子俘獲截面積小，則可作為反應堆燃料的稀釋劑。

在土壤中加入稀土可促進農(nóng)作物的種子萌發(fā)，促進根系生長，促進植物的光合作用。神舟六號和神舟五號器件使用多種稀土材料，如其導航和定位系統(tǒng)使用特種釤鈷永磁體。我國是稀土資源最豐富的國家，稀土儲量和產(chǎn)量均居世界首位，在19個省市自治區(qū)都發(fā)現(xiàn)有稀土礦藏，而且礦物品種齊全。從北京沿京包鐵路西行約800公里，就到了我國著名的草原鋼城-內(nèi)蒙古包頭市，再向北行150公里，能看到一座奇特的礦山，這就是舉世聞名的白云鄂博礦(“白云鄂博”在內(nèi)蒙古語中是“富麗雄偉”的意思)，它不但是座巨大的鐵礦山(包鋼鋼鐵原料基地)，還是世界最大的稀土礦山，稀土儲量幾乎占世界總儲量的一半(以輕稀土為主)，而且因稀土與鐵共生?？梢噪S鐵開采綜合回收利用，生產(chǎn)成本低，市場競爭力強。在四川涼山州和山東微山地區(qū)蘊藏著優(yōu)質(zhì)氟碳鈰鑭型輕稀土礦。廣東和臺灣沿海有豐富的獨居石型稀土礦。特別令世人矚目的是在我國南嶺地區(qū)，包括江西、廣東、福建、湖南、廣西等省(自治區(qū))蘊藏著我國所特有而又極為豐富的離子型稀土礦，它們所富含的釔、鋱等中重稀土儲量占世界一半以上。通過這次參觀和老師的講解，讓了解了更多的有關稀土元素的知識，以進一步鞏固我之前所學的知識，開闊眼界。2.3包鋼稀土冶煉廠包鋼稀土冶煉廠始建于1961年，由原包頭冶金研究所試驗廠（8861廠）（1961年～1970年）、包鋼有色三廠（1970年～1979年）、中國稀土公司三廠（1979年～1982年）、包鋼稀土三廠（1982年～1997年）等發(fā)展演變而來。經(jīng)過40余年的發(fā)展建設，目前已成為我國最大的稀土冶煉分離廠之一。稀土化合物年生產(chǎn)能力達到2萬噸，稀土金屬年生產(chǎn)能力為1480.6噸。稀土冶煉分解工藝被國家環(huán)保總局評為2006年21個國家級清潔生產(chǎn)示范合作項目。

此廠有6個車間，2個普通車間。1車間負責提取，2車間負責碳沉，3車間是原料車間，4車間是成品車間（灼燒）。參觀的萃取大廳（2007年建）可分為四個生產(chǎn)區(qū)，一個貯料高位區(qū)。碳酸釹50萬/噸，氧化釹100萬/噸。在車間里聞到的刺激性氣味是碳酸氫銨。碳酸鐠釹經(jīng)1000℃灼燒轉變成氧化鐠釹，碳酸鑭經(jīng)800℃灼燒轉變成氧化鑭。生產(chǎn)工藝流程：礦石礦石選礦石稀土精礦酸法或減法前處理混合稀土氯化物或碳酸鹽分離提純（溶解萃取或離子交換）單一稀土氧化物火法冶煉（電解或金屬熱還原）單一稀土金屬或合金特種合金功能材料電路冶煉電解混合金屬稀土硅鐵合金冶金應用發(fā)光材料激光晶體特種玻璃2.4鎳氫動力電池生產(chǎn)線內(nèi)蒙古稀奧科貯氫有限公司是由內(nèi)蒙古包鋼稀土高科股份有限公司（RIHT）與美國能源轉換器公司（ECO）歐文民汽電池公司（OBC）及美國和光交易公司共同投資建設的。公司引進美國全套生產(chǎn)和檢測設備，集科研、生產(chǎn)、開發(fā)、銷售于一體。設計能力年產(chǎn)1500噸混合稀土系貯氫合金粉。（1）貯氫合金生產(chǎn)主要設備：真空熔煉爐、400Hz中頻感應熔煉爐、真空退火爐、破碎機旋轉沖擊磨機。合格不合格（返回旋轉沖擊磨）工藝流程：AB5系輕稀土金屬按配比混合后→自動稱重→真空熔煉（后澆鑄）→真空退火→破碎→旋轉沖擊磨→過篩合格不合格（返回旋轉沖擊磨）合格→真空包裝→混合稀土系成為貯氫合金粉工藝過程分析包括：1.為什么許多工序都在真空下進行。答：金屬貯氫的原理在于金屬(M)與氫生成金屬氫化物(MHx)：M+xH2→MHx+H（生成熱）金屬與氫的反應，是一個可逆過程。真空下生產(chǎn)是防止金屬在高溫下被氧氣氧化，不但抑制了金屬對氫的吸收，還影響了成品的純度與質(zhì)量。2.真空退火的主要目的。答：①消除內(nèi)應力，減少晶格畸變減少偏析，增加循環(huán)壽命；②改善組織均勻性，使組織更致密，提高吸氫量。3.貯氫合金粉成產(chǎn)品應達到什么要求（成分均勻，結構合格，粒度符合要求）答：具有實用價值的吸氫合金，一般應具備下列條件：1）易活化，吸氫量大；2）用于儲氫時生成熱盡量小，而用于蓄熱時生成熱盡量大；3）在一個很寬的組成范圍內(nèi)應具有穩(wěn)定的合適平衡分解壓（室溫儲氫的分解壓約2—3個大氣壓為宜）；4）氫吸收和分解過程中的平衡壓差(即滯后)?。?）氫的俘獲和釋放速度快；6）金屬氫化物的有效熱導率大；7）在反復吸放氫的循環(huán)過程中，合金的粉化小，性能穩(wěn)定性好；8）經(jīng)濟性。

（2）鎳氫動力電池生產(chǎn)1、主要設備：混料機（混合正、負極粉料）、壓力成型設備連續(xù)涂漿泥烘干機卷結機焊機注液機｝2、工藝流程：｝球形氫氧化鎳（正極，填充在泡沫網(wǎng)上）→正極混粉貯氫合金粉（負極）→負極混粉

→連續(xù)涂漿泥烘干機（消除水分）→預壓、分切（將固體粉末粘合壓制到一起成為電極板）→自然卷結→焊接集流片（使活性物質(zhì)與網(wǎng)柵及集流片接觸緊密，減小電子的移動距離，降低極片的厚度）→滾槽→注液→封口（使電池在使用過程中電解液不能泄漏和揮發(fā)減少，保證電池的容量）→電池→分選→電池組產(chǎn)品有：1#2#電池產(chǎn)品特點：是動力電池，貯能大2.5無縫鋼管生產(chǎn)無縫鋼管生產(chǎn)是包鋼集團的一重要組成部分。其主要生產(chǎn)設備Φ400軋管機組和Φ180作業(yè)區(qū)。Φ400軋管機組可軋制Φ219---Φ426mm無縫鋼管，其中小機組扎制鋼管的最小直徑為60.3mm，大機組扎制鋼管壁厚可小達6----4.5mm。常用壁厚尺寸有8，9，10，11，12mm。而Φ180作業(yè)區(qū)主要是石油套管的生產(chǎn)。包括車軋，接箍等工作。Φ400軋管機組工作原理及工藝流程：原料（坯料采用煉鋼廠連鑄原料，經(jīng)軋鋼廠扎制成符合尺寸要求的坯料，經(jīng)驗收后，按長度要求切斷）→環(huán)形加熱爐加熱（3個小時）→軋制車間（穿孔機組軋制，坯料在2＃穿孔機初軋、長度增加）→77＃穿孔機軋制使管壁厚度均勻（同時長度增加）→再次加熱→軋管機組扎制（使管壁厚度更加均勻，進一步讓管壁變薄到達符合要求尺寸）→均整機組（有Ⅰ，Ⅱ號均整機組，使壁厚更加均勻）→步進式加熱爐加熱→二輥定徑機（由7架軋機組成能定位軋制Φ219----Φ426圓管）→三輥定徑機（十二架軋機組成，由Crarta系統(tǒng)控制，根據(jù)不同的外徑選擇不同的軋制架數(shù)，直徑為Φ177.8mm----Φ426mm鋼管，第十一，第十二號軋機可軋制出方矩管）→冷床冷卻→鋼管矯直（直度達到要求）→無損檢測（水壓,超聲波探傷，檢測直通、結疤、螺旋等缺陷）→切管機去頭尾（頭尾應力分布不均、形狀不佳、硬度不符合要求）→檢查（確定質(zhì)量等級）→水壓→包裝入庫（直光管可出廠發(fā)貨）,如是否油套管還需進行以下流程:復檢→通徑檢查（內(nèi)徑是否符合要求）→車絲→擰接→水壓→噴印API標識（出口用）→包裝入庫.2.6薄板坯連鑄連軋廠包鋼薄板坯連鑄連軋廠(簡稱薄板廠或CSP廠)采用當今世界鋼鐵生產(chǎn)工藝高新技術：鐵水預處理、大型頂?shù)讖痛缔D爐、爐外精煉及薄板坯連鑄連軋“四位一體”的先進工藝流程,具有當今世界的先進工藝技術和裝備水平。是我國第一套采用當今世界鋼鐵制造前沿技術建設的CPS生產(chǎn)線，是由鐵水預處理、210噸大型轉爐、爐外精煉薄板坯連鑄連軋等先進自動化生產(chǎn)線，設計年產(chǎn)能力為198萬噸，現(xiàn)已達到290萬噸。先進的工藝和技術為包鋼薄板坯連鑄連軋廠生產(chǎn)高精度幾何尺寸、良好的板形和表面質(zhì)量以及優(yōu)良的機械性能和工藝性能的熱軋鋼帶產(chǎn)品提供了可靠的保證。主體設備由SMS-DEMAG、SIEMENSLOI等公司成套提供。包括兩座210噸轉爐、一座鋼包精煉爐、一臺兩機兩流薄板坯連鑄機、兩座具有擺渡功能的大型輥底式加熱爐、一架立輥軋機、六架四輥精軋機、兩臺具有踏步功能的地下卷取機和一套平整分卷機組。從鐵水入廠到成品外發(fā),全廠采用了三級計算機管理與過程控制。具有高效節(jié)能、生產(chǎn)成本低、工藝流程短、控制系統(tǒng)可靠等特點。熱軋薄板的先進之處是因為它的連鑄連軋機一氣呵成，免去了在運輸過程中熱能的消耗。工藝流程：鐵水倒入混鐵爐鐵水倒入混鐵爐脫硫扒渣煉鋼轉爐出鋼精煉大包圓轉臺中包車鑄機事故剪除磷機2號卷取機1號卷送輥2號卷送輥帶卷小車1號進步梁提升臺