汽车板钢冶炼生产Word下载.docx
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3.掌握各工序生产操作要点的确定；
4.通过本案例的教学，引领学生将所学知识转化成能力。
案例建议的
教学时间
6~8学时
案例的操作
演示
现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业。
案例点评
电炉冶炼4130钢的生产实践案例教学可实现现场实践与所学理论知识的有机结合，学
生根据书本上学到的有关电炉炼钢、炉外精炼的理论知识，结合具体钢种的质量要求，
选择合适的工艺路线并确定生产操作要点，既加深了对知识的理解，又实现了从理论知
识到现实工作能力的转化。
本案例可迁移为其他品种钢冶炼教学，学生通过本案例学习，
具有其他品种钢冶炼的能力
电弧炉冶炼4130钢的生产实践
1背景介绍
某大型重机装备制造公司，拥有一座50吨电弧炉，采用LF炉、VD精炼装置，生产大、中型钢锭及轧辊、铸件产品，产品质量在国内外市场享有很咼的声誉。
2主要内容
2.14130钢的成分、用途和要求
4130钢是一种晶粒细化的低合金钢，它对于大尺寸材料具有优异的热处理性能。
它可广泛用于经过调质热处理的棒材和管材。
典型应用：
石油和天然气完井设备，如封隔器、尾管悬挂器部件，包括球阀、闸板阀、管汇、四通法兰、异径接头法兰和防喷器在内的井口部件。
4130是中碳钢，并含有高铬、钼、锰成分来改善淬透性。
由于碳含量较低，4130通常可进行更剧烈的淬火处理，淬火硬度和回火后的性能会显著提高。
此外，为了提高回火后的强度，钢材里还添加了少量的钒和铌。
晶粒大小通过微量的铝和铌的添加得到控制。
细化的晶粒结构提高了各种强度下的材料韧性。
某大型重机装备制造公司生产的4130钢锭化学成分（％）见表1。
表1某厂生产的4130钢锭化学成分要求%
—\儿糸
C
Mn
P
S
Si
Cr
Ni
Mo
V
Nb
Cu
协议
0.28-
0.50-
0.25-
1.00-
0.20-
0.02-
0.33
0.70
0.009
0.008
0.37
1.15
0.25
0.27
0.05
0.30
目标值
0.31
0.58
0.006
0.005
0.32
1.08
0.15
0.23
0.028
表2某厂生产的4130锻件非金属夹杂物要求级
A
B
D
Ds
细系
粗系
1.0
0.5
探伤要求：
单个缺陷w①3,密集缺陷w①2。
其它要求：
As+Sn+Pb+Sb+Biw0.045%。
对S、P含量、非金属夹杂物和H、O、N气体进行严格控制，保证钢液纯净度，并对C、Cr、Mo、Ni、V等化学成分进行严格控制。
其中钢中氢含量w2ppm;
氧含量w30ppm;
氮含量w
70ppm。
2.2钢种生产难度
1）成分范围窄：
为保证成品最终性能，要求化学成分靠近目标值控制
2）非金属夹杂物等级要求高。
3）钢中气体含量要求严格。
2.3工艺路线
该大型重机装备制造公司利用电弧炉冶炼4130钢。
熔化的钢水转入精炼炉进行脱硫、脱氧、合金元素的调整，在接近真空的条件下吹氩气搅拌，去除杂质和有害气体。
这种熔炼和精炼工艺流程降低了硫和磷等有害元素的含量。
后续的钙化处理能使MnS夹杂物球化。
工艺路线：
EBT—LF—VD。
2.3.1电弧炉冶炼
（1）配料以炉内布料合理、节约成本为原则，配入废辊和As、Sn、Pb、
Sb、Bi含量低的优质废钢，配入C含量为1.45〜1.65%,P含量w0.040%。
（2）加料前炉底预先加入500kg石灰预造泡沫渣。
注意冶炼过程全程造泡沫渣，防止钢水吸气。
（3）熔清后取样分析，进行快速脱磷操作，脱磷温度保持在1510〜1550C为宜，氧化脱碳开始温度1550〜1570C，氧气压力0.4〜0.8Mpa。
（4）电弧炉严格执行给电工艺，快速造泡沫渣进行埋弧冶炼;
吹氧过程中视化清磷成分进行脱磷操作。
（5）氧化期氧化脱碳量》0.50%,冶炼终点碳含量》0.10%。
（6）停氧后静沸腾5分钟以上，并进行钢水沉淀脱氧及钢渣扩散脱氧后才允许出钢。
（7）钢包设定烘烤温度要求》800C，内部干净无残渣、杂物等；
出钢前接通包底氩气，并据情况调整氩气压力大小（0.2〜0.4MPa）。
（8）出钢条件：
温度1610〜1620C,P含量W0.006%。
（9）出钢禁止下渣，加入白灰400Kg,硅铝钡钙1.5Kg/t钢，铝粒0.5Kg/t。
碳及各种合金成分按照不低于下限0.02%且不高于下限0.02%目标执行。
2.3.2LF炉精炼
（1）精炼过程快速造泡沫渣，减少钢水吸气；
进行脱氧、脱硫操作。
合理控制底吹氩气流量，减少钢水液面裸露。
（2）精炼出站前喂入铝线，Al含量》0.040%，确保VD后Als:
0.015-0.025%;
加入硅铝钡钙0.5Kg/t钢。
（3）进VD条件：
温度1660±
5C；
化学成分符合要求；
白渣保持30min以上。
2.3.3VD炉精炼
（1）真空度达到67Pa后，调整氩气压力至0.1〜0.3Mpa，以保证钢水裸露直径600mm〜800mm;
保压时间不小于15min。
（2）破真空后，打入硅钙线1.2m/t钢；
软吹时间》8min;
吊包前盖包盖。
（3）吊包条件：
成分合格；
温度1565±
5C。
成品检验结果见表3、表4。
探伤结果：
单个缺陷w①2。
氢含量=1.5ppm;
氧含量=19ppm;
氮含量w44ppm。
此批钢材订单为出口产品，经下游厂家进行锻造及热处理后达到欧洲客户
使用要求。
成品
0.56
0.003
0.002
1.06
0.09
0.022
0.04
0.023
表3钢锭化学成分
%
表4锻件非金属夹杂级
3分析路径
该案例是生产案例，本生产案例体现了电炉炼钢配料、装料、造渣、脱氧、出钢，以及LF、VD精炼等知识点和岗位技能，与冶金技术专业电炉炼钢、炉外精炼课程的教学目标相对应。
根据国家职业标准关于电炉炼钢工、炉外精炼工工种要求，对应教学目标，从此生产案例归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。
采用实物展示等手段，引导学生通过现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业等方式学习，了解高质量钢种冶炼应关注的问题，掌握根据钢种要求选择合适的工艺路线时应考虑的因素，及各工序生产操作要
点的确定，达到教学目标要求。
4教学目标
（1）了解高质量钢种冶炼应关注的问题；
（2）在掌握各精炼炉功能的基础上，基本掌握根据钢种要求选择合适的工艺路线时应考虑的因素；
（3）掌握各工序生产操作要点的确定；
（4）通过本案例的教学，引领学生将所学知识转化成能力。
5教学方式方法
建议采用现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业等教学方式方法。
具体教学过程设计如下：
5.1课前计划
（1）学生掌握知识：
电炉炼钢、炉外精炼LF、VD的基本原理、工艺、设备；
各精炼炉的功能；
（2）学生分组，指定组长；
（3）与现场联系，进行现场教学准备，包括安全教育、劳保用品、行走路线，现场兼职教师，现场教室等；
（4）安全教育，教师带领学生下厂调研，记录10炉4130钢冶炼工艺参数，收集钢种生产相关资料；
（5）学生根据所学知识和实习、调研中获得的资料，总结该钢种生产的操作要点；
（6）与技术人员交流，请技术人员准备讲授该钢种生产中出现的事故。
（7）教室设置成学习岛，准备投影，为每组准备2张0开白纸，大号记号笔1支、作业纸每人2张。
5.2课中计划
（1）学生按小组就座学习岛周围，选举记录人、发言人。
（2）采用头脑风暴法，每人总结一条操作要点，按顺时针顺序轮流发言，记录人将操作要点在0开白纸上按电炉炼钢、LF炉外精炼、VD炉外精炼分工序记录。
要求每人发言，可以轮空，直到所有人员无法补充为止，时间20分
钟；
（3）整理完成后，小组发言人上台展示0开白纸上的记录，并向全体师生汇报交流钢种操作要点；
发言学生汇报完成后，同组学生可以补充。
汇报完成，本组自评，其它组进行点评打分，现场技术人员参与对学生汇报的操作要点评价，指出优点和不足，每组时间10分钟；
（4）技术人员讲授实际生产该类钢种事故案例，时间20分钟；
（5）教师总结钢种钢种用途、性能要求、成分控制要求，生产操作要点，根据钢种要求选择合适的工艺路线时应考虑的因素，时间35分钟；
（6）课堂练习：
5分钟。
5.3课后计划
布置作业，见6.3。
6思考题及考评
6.1课前思考题
布置课前思考题，保证学生下厂调研知道找什么材料、看什么操作、思考为什么如此操作。
（1）炉外精炼有哪些手段？
各精炼炉有哪些功能？
（2）4130钢种成分、质量有哪些要求？
（3）电弧炉生产4130钢应选择怎样的工艺路线？
有哪些关键的操作要点？
6.2课堂练习
课堂提问或者集体回答，目的：
及时复习、巩固知识，检查教学效果。
练习题一、判断正误
1.VAD、LF属于电弧加热法。
（）
答案：
"
2.LF炉具有真空功能。
（）
x
3.LF炉去硫手段是造还原渣。
4.LF炉精炼采用的升温方法是化学加热的方式。
5.LF炉精炼容易产生增碳和回硫现象。
X
6.LF炉精炼容易产生增碳和回磷现象。
7.炉外精炼中采用电弧加热所用的电极与电弧炉冶炼中的一样。
8.在真空下，碳
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