中频炉谐波治理无功补偿节电炼钢基础知识之任务和方法.docx

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中频炉谐波治理无功补偿节电炼钢基础知识之任务和方法

炼钢基础知识之任务和方法

一、炼钢的任务

熔炼的主要原料是废钢和一部分生铁。

外购进来的废钢锈多，夹有泥砂及其他脏物，钢中硫磷的含量也较高。

炼钢的任务就是要把上述条件的原料冶炼成气体和夹杂含量低、成分合格、温度符合要求的优质钢液。

具体说来，炼钢的基本任务是：

（1）熔化固体炉料（生铁、废钢等）；

（2）使钢水中的硅、锰、碳等元素达到规格成分；

（3）去除有害元素硫和磷，将它们的含量降到规定的限量以下；

（4）清除钢水中的气体和非金属夹杂，使钢水纯净；

（5）加入合金元素（熔炼合金钢），使其符合要求；

（6）将钢水过热至一定温度，保证浇注的需要；

（7）为了提高产量和降低成本，必须快速炼钢；

（8）浇注成良好的铸件。

二、炼钢的方法

炼钢的方法有很多，主要有感应炉炼钢、平炉炼钢、电弧炉炼钢等。

在铸钢车间上普遍应用的电弧炉和感应电炉。

它们对原材料要求较松，炼出的钢水质量较高，而且炼钢周期适合于铸钢生产的特点，开炉、停炉都比较方便，容易与造型、合箱等工序的进度相协调，便于组织生产。

另外，电炉炼钢的设备比较简单，投资少，基建速度以及资金回收快。

近年来，感应炉炼钢逐渐发展。

感应炉炼钢工艺比较简单，钢水质量也能得到保证。

不少的工厂用感应炉炼钢来浇注小铸件，特别是熔模精密铸造车间，广泛采用感应电炉来熔炼钢水。

在重型机器厂中，至今还使用平炉炼钢，平炉的容量一般比电炉大，用平炉炼钢能一次炼出大量的钢水，适用于浇庞大而复杂的重型铸件。

但是，平炉炼钢的周期长，炼出一炉钢的时间一般需要六小时以上。

平炉结构庞大而复杂，产量低，钢水质量不如电炉，因此它的发展受到很大的限制。

在有些国家，已不再建新的平炉了。

近几十年来，炼钢工业中广泛应用纯氧顶吹转炉来炼钢，这种炼钢方法速度快，生产率高，钢水质量也得到保证，这种炉子较适用于钢锭生产。

随着生产和科学技术的发展，直流电弧炉、真空感应电炉以及炉外精炼设备的新的炼钢方法不断出现，熔炼出来的钢水质量大大提高，铸件质量大为改善。

钢材类常用英文对照表

alloytoolsteel

合金工具钢 

aluminiumalloy

铝合金钢

bearingalloy 

轴承合金

blistersteel

浸碳钢

bonderizedsteelsheet

邦德防蚀钢板

carbontoolsteel

碳素工具钢

cladsheet

被覆板

clodworkdiesteel

冷锻模用钢

emery

金钢砂

ferrostaticpressure

钢铁水静压力

forgingdiesteel

锻造模用钢

galvanizedsteelsheet

镀锌铁板

hardalloysteel

超硬合金钢

highspeedtoolsteel

高速度工具钢

hotworkdiesteel

热锻模用钢

lowalloytoolsteel

特殊工具钢

lowmanganesecastingsteel

低锰铸钢

margingsteel

马式体高强度热处理钢

martrixalloy

马特里斯合金

meehanitecastiron

米汉纳铸钢

meehanitemetal

米汉纳铁

merchantiron

市售钢材

molybdenumhighspeedsteel

钼系高速钢

molybdenumsteel

钼钢

nickelchromiumsteel

镍铬钢

prehardenedsteel

顶硬钢

siliconsteelsheet

矽钢板

stainlesssteel

不锈钢

tinplatedsteelsheet

镀锡铁板

toughpitchcopper

韧铜

troostite

吐粒散铁

tungstensteel

钨钢

vinyltappedsteelsheet 

塑胶覆面钢板

锻造行业技术标准

GB/T  221-2000        

钢铁产品牌号表示方法

GB/T 8467-1996     

锻钢件超声波探伤方法

GB/T  222-1984        

钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许编差

GB/T 1786-1990     

钢制圆饼超声波检验方法

GB/T  223-1997        

钢铁及合金化学分析方法

GB/T 4162-91      

锻轧钢棒超声波检验方法

GB/T  224-1987        

钢的脱碳层深度测定法

GB/T 8651-2002     

金属板材超声波探伤方法

GB/T  225-1988        

钢的淬透末端淬火试验方法

GB/T 2970-2004     

厚钢板超声波检验方法

GB/T  226-1991        

钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法

JB/T 5000.15-1998    

重型机械通用技术条件《锻钢件无损探伤》

GB/T  227-1991        

碳素工具钢淬透性试验方法

JB/T5440-1991     

压缩机锻钢零件超声波探伤

GB/T  228-2002        

金属材料宝温拉伸试验方法

JB/T 4730-2005     

承压设备无损检测

GB/T  4338-1995       

金属材料高温拉伸试验方法

JB/T 1581-1996     

汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声波探伤方法

GB/T  229-1994        

金属夏比缺口冲击试验方法

JB/T1582-1996     

汽轮机叶轮锻件超声波探伤方法

GB/T  12778-1991       

金属夏比冲击断口测定方法

YB/T036.10-1992    

冶金设备锻件超声波探伤方法

GB/T  2106-80        

金属夏比（V型缺口）冲击试验方法

JB/T 6979-93      

大中型钢质锻制模块（超声波和夹杂物）质量分级

GB/T  230-2004        

金属洛氏硬度试验方法

JB/T 9020-1999     

大型锻造曲轴的超声波检验

GB/T  231-2002        

金属布氏硬度试验方法

JB/ZQ6103      

大型锻钢件超声波检验方法

GB/T  4340         

金属维氏硬度试验方法

GB/T 15822-1995     

磁粉探伤方法

GB/T  4341         

金属肖氏硬度试验方法

JB/T 6063-1992     

磁粉探伤用磁粉技术条件

GB/T  232-1999        

金属材料弯曲试验方法

JB/T 6065-1992     

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GB/T  14452-1993       

金属弯曲力学性能试验方法

JB/T 6066-1992     

磁粉探伤用标准试块

GB/T233       

金属冷顶镦试验方法

JB/T 8290-1998     

磁粉探伤机

GB/T  340-1976        

有色金属及合金产品牌号表示方法

JB/T 8468-1996     

锻钢件磁粉检验方法

GB/T  1814-1979       

钢材断口检验法

JB/T 7411-1994     

电磁轭探伤仪技术条件

GB/T  1979-2001       

结构钢低倍组织缺陷评级图

JB/T 6870-1993     

旋转磁场探伤仪技术条件

GB/T  2971-80        

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JB/T 5442-1991     

压缩机重要零件的磁粉探伤

GB/T  10623-1989       

金属力学性能名词解释

GB/T 10121-1988     

钢材塔形发纹磁粉检验方法

GB/T  2975-1998       

钢材力学及工艺性能试验取样规定

JB/T 8466-1996     

锻钢件液体渗透检验方法

GB/T  13298-1991       

金属显微组织检验方法

GB  973        

柴油机零件磁粉探伤质量要求

GB/T  28-1959        

金属显微组织检验方法

ZB/J 04005-87     

渗透探伤方法

GB/T  13299-1991       

钢的显微组织评定方法

GB  13318-91      

锻造车间安全生产通则

GB/T  6394-2002       

金属平均晶粒度测定法

JB/T 6055-92      

锻造车间环境保护导则

GB/T 27-77        

钢的晶粒度测定法

JB/T 6056-92      

冲压车间环境保护导则

GB/T 5148-1993       

金属平均晶粒度测定方法

GB  3096       

城市区域环境噪声标准

GB/T 10561-2005      

钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验方法

GB  3222       

城市区域环境噪声测量方法

YB 25-1977      

钢中非金属夹杂物显微评级方法

GB  10070       

城市区域环境振动标准

GB/T 4236-1984     

钢的硫印检验方法

GB  10071       

城市区域环境振动测定方法

GB/T 12604.1-90    

无损检测术语超声检测

GB 6921       

大气飘尘浓度测定方法

GB/T 12604.5-90    

无损检测术语磁粉检测

GB  5784       

作业场所空气中粉尘测定方法

GB/T 11259-1999    

超声波检验用钢对比试块的制作与校验方法

GB  6881       

声学噪声源声功率级的测定（混响室精密法和工程法）

JB  4126-84      

超声波检验用钢质试块的制造和控制

GB/J 102       

工业循环水冷却设计规范

YB/T 144-1998      

超声探伤信号幅度误差测量方法

GB/J 40       

动力机器基础设计规范

GB/T 5616-1985     

常规无损探伤应用导测

ZB/J 62006      

锻压机械噪声限值

JB/T 10061-1999     

A型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件

TJ  232   

机械设备安装工程施工及验收规范

ZBY    230-84       

超声波探伤用探头性能测试方法

GB  6441-86      

企业职工伤亡事故分类

GB/T 9445-88     

无损检测人员技术资格鉴定通则

GB 6442-86      

企业职工伤亡事故调查分析规则

JB/T 4009-1999     

接触式超声纵波直射探伤方法

GB  50033-91      

工业企业采光设计标准

GB/T7736-1897     

钢的低倍组织及缺陷超声波检验方法

GB  50034-92      

工业企业照明设计标准

GB/T 6402-91     

钢锻件超声波检验方法

GB/J 37-79      

工业企业地面设计规范

GB  J14        

室外排水设计规范

GB/J 87-85      

工业企业噪声控制设计规范

GB  8979       

污水综合排放标准

GB/J 122       

工业企业噪声测量规范

GB  J4        

工业“三废“排放试行标准

TJ  36/79       

工业企业设计卫生标准

GB  13887-92      

冷冲压安全规程

GB  2893-82      

安全色

GB/T 13547-92     

工作空间人体尺寸

GB  2894-1996      

安全标志

GB/T 13495-92     

消防安全标志

GB  5083-85      

生产设备安全卫生设计导测

GB/T 13442-92     

人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价准则

GB  4064-83      

电气设备安全设计导测

GB  14774-93      

工作座椅一般人类工效学要求

GB  5091-85      

压力机的安全装置技术条件

GB  3379-92      

视觉工效学原则室内工作（系统照明）

GB  6077-85      

剪切机械安全规程

GB  4584-84      

压力机用光线式安全装置技术条件

GB  8196-87      

机械设备防护罩安全要求

GB  5092-85      

压力机用感应式安全装置技术条件

GB  10434-89      

作业场所局部振动卫生标准

GB  5093-85      

压力机用手持式电磁吸盘技术条件

GB  12801-91      

生产过程安全卫生要求总则

JB/T 5062-91       

信息显示装置一般人机工程要求

GB/J 19-87      

采暖通风和空气调节设计规范

ZB/J 62022-89      

联合冲剪机安全技术条件

JB  4203-86      

锻压机械安全技术条件

JB  3623       

锻压机械噪声测量方法

JB  3915-85      

液压机安全技术条件

感应加热热处理原理与技术

用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。

这种热处理工艺常用于表面淬火，也可用于局部退火或回火，有时也用于整体淬火和回火。

20世纪30年代初，美国、苏联先后开始应用感应加热方法对零件进行表面淬火。

随着工业的发展,感应加热热处理技术不断改进,应用范围也不断扩大。

　　基本原理 将工件放入感应器（线圈）内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生交变磁场。

交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流──涡流。

感应电流在工件截面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小, 这种现象称为集肤效应。

工件表层高密度电流的电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热。

电流频率越高，工件表层与内部的电流密度差则越大，加热层越薄。

在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却，即可实现表面淬火。

　　分类 根据交变电流的频率高低，可将感应加热热处理分为超高频、高频、超音频、中频、工频 5类。

①超高频感应加热热处理所用的电流频率高达27兆赫，加热层极薄，仅约0.15毫米，可用于圆盘锯等形状复杂工件的薄层表面淬火。

②高频感应加热热处理所用的电流频率通常为200～300千赫,加热层深度为0.5～2毫米,可用于齿轮、汽缸套、凸轮、轴等零件的表面淬火。

③超音频感应加热热处理所用的电流频率一般为20～30千赫，用超音频感应电流对小模数齿轮加热，加热层大致沿齿廓分布，粹火后使用性能较好。

④中频感应加热热处理所用的电流频率一般为2.5～10千赫,加热层深度为2～8毫米，多用于大模数齿轮、直径较大的轴类和冷轧辊等工件的表面淬火。

⑤工频感应加热热处理所用的电流频率为50～60赫，加热层深度为10～15毫米，可用于大型工件的表面淬火。

　　特点和应用 感应加热的主要优点是：

①不必整体加热，工件变形小，电能消耗小。

②无公害。

③加热速度快，工件表面氧化脱碳较轻。

④表面淬硬层可根据需要进行调整，易于控制。

⑤加热设备可以安装在机械加工生产线上，易于实现机械化和自动化，便于管理，且可减少运输，节约人力，提高生产效率。

⑥淬硬层马氏体组织较细，硬度、强度、韧性都较高。

⑦表面淬火后工件表层有较大压缩内应力，工件抗疲劳破断能力较高。

　　感应加热热处理也有一些缺点。

与火焰淬火相比，感应加热设备较复杂，而且适应性较差，对某些形状复杂的工件难以保证质量。

　　感应加热广泛用于齿轮、轴、曲轴、凸轮、轧辊等工件的表面淬火，目的是提高这些工件的耐磨性和抗疲劳破断的能力。

汽车后半轴采用感应加热表面淬火，设计载荷下的疲劳循环次数比用调质处理约提高10倍。

感应加热表面淬火的工件材料一般为中碳钢。

为适应某些工件的特殊需要，已研制出供感应加热表面淬火专用的低淬透性钢。

高碳钢和铸铁制造的工件也可采用感应加热表面淬火。

淬冷介质常用水或高分子聚合物水溶液。

　　设备 感应加热热处理的设备主要由电源设备、淬火机床和感应器组成。

 电源设备的主要作用是输出频率适宜的交变电流。

高频电流电源设备有电子管高频发生器和可控硅变频器两种。

中频电流电源设备是发电机组。

一般电源设备只能输出一种频率的电流,有些设备可以改变电流频率,也可以直接用50赫的工频电流进行感应加热。

　　电源设备的选择与工件要求的加热层深度有关。

加热层深的工件，应使用电流频率较低的电源设备；加热层浅的工件，应使用电流频率较高的电源设备。

选择电源设备的另一条件是设备功率。

加热表面面积增大，需要的电源功率相应加大。

当加热表面面积过大时或电源功率不足时，可采用连续加热的方法，使工件和感应器相对移动，前边加热，后边冷却。

但最好还是对整个加热表面一次加热。

这样可以利用工件心部余热使淬硬的表层回火，从而使工艺简化，还可节约电能。

　　感应加热淬火机床的主要作用是使工件定位并进行必要的运动。

此外还应附有提供淬火介质的装置。

淬火机床可分为标准机床和专用机床，前者适用于一般工件，后者适用于大量生产的复杂工件。

　　进行感应加热热处理时，为保证热处理质量和提高热效率，必须根据工件的形状和要求，设计制造结构适当的感应器。

常用的感应器有外表面加热感应器、内孔加热感应器、平面加热感应器等。

热处理在汽车、拖拉机等配件应用

一、工作条件以及材料与热处理要求

　　1.条件;推土机用销套:

承受重载、大冲击和严重磨损

　　要求:

20Mn、25MbTiB渗碳,二次淬火,低温回火,HRC59,渗碳层深2.6-3.8mm

　　2.条件:

推土机履带板:

承受重载、大冲击和严重磨损

　　要求:

40Mn2Si调质,履带齿中频淬火或整体淬火,中频回火,距齿顶淬硬层深30mm

　　3.条件:

推土机链轨节承受重载、大冲击和严重磨损

　　要求:

50Mn、40MnVB工作面中频淬火,回火,淬硬层深6-10.4mm

　　4.条件:

推土机支承轮

　　要求:

55SiMn、45MnB滚动面中频淬火,回火,淬硬层深6.2-9.1mm

　　5.条件:

推土机驱动轮

　　要求:

45SiMn轮齿中频淬火,淬硬层深7.5mm

　　6.条件:

活塞销:

受冲击性的交变弯曲剪切应力、磨损大.主要是磨损、断裂|

　　要求:

20Cr渗碳,淬火,低温回火,HRC59（双面）

　　7.条件:

刮板弹簧转子发动机用,要求在高温下保持弹抗疲劳性能要求:

718耐热合金1050℃固溶处理,冷变形,690℃真空时效,8h（或620℃下8小时,500℃下松驰8小时）

　　8.条件:

受冲击性迅速变化着的拉应力和装配时的预应力作用,在发动机运转中,连杆螺栓折断会引起严重事故,要求有足够的强度、冲击韧性和杭疲劳能力

　　要求:

40Cr调质,HRC31,不允许有块状铁素体:

下料→锻造→退火或正火→加工→调质（回火水冷防止第二类火脆性→加工→装配

　　二、备注

　　1.＜Φ50mm、耐磨性高、承受较大压力的6-8级,丝杠用GCr15整体或中频淬火

　　2.＞Φ50mm、耐磨性高、6-8级丝杠用GCr15SiMn整体或中频淬火

　　3.≤Φ40mm、L≤2mm、变形小、耐磨性高的6-8级丝杠用9Mn2V、整淬,冰冷处理.

　　4.有防蚀要求特殊用途的丝杠用9Cr18,中频加热表面淬火.

如何提高中频炉炉衬寿命的筑炉工艺技术

一．前言：

 中频无芯感应炉炉衬的高温性能主要取决于所用耐火材料的物理、化学性能及矿物组成，在原辅材料选定的前提下，烧结工艺是使炉衬获得良好显微组织结构以充分发挥其耐高温性能的的关键工序。

炉衬烧结的致密化程度与耐火材料的化学组成、粒度配比、烧结工艺和烧结温度等因素有关。

我厂通过二十多年的不断摸索和生产试验，总结出了合理的筑炉打结工艺和烘烤烧结工艺，使炉龄大幅度上升，2T中频炉干式打结炉衬的炉龄（经一次中修）高达1157炉次，取得了显著的经济效益。

二．筑炉工艺：

2.1筑炉时去掉云母纸。

2.2对筑炉用水晶石英砂进行如下处理：

2.2.1手选：

主要去除块状物及其它杂质；

2.2.2磁选：

必须完全去除磁性杂质；

2.2.3干式捣打料：

必须进行缓慢烘干处理，烘干温度为200℃－300℃，保温4小时以上。

2.3粘结剂的选用：

用硼酐（B2O3）代替硼酸（H3BO3）作粘结剂，加入量为1.1%－1.5%。

2.4筑炉材料的选用及配比：

2.4.1筑炉材料的选用：

应注意，不是所有SiO2≥99%的石英砂均可用作感应炉炉衬材料，重要的是石英晶粒大小，晶粒越粗大，晶格缺陷越少越好，（如水晶石英砂SiO2纯度高，外表洁白、透明。

）炉子容量越大，对晶粒的要求越高。

2.4.2配比：

炉衬用石英砂配比：

6－8目10%－15%，10－20目25%－30%，20－40目25%－30%，270目25%－30%。

2.5炉衬的打结：

炉衬打结质量好坏直接关系到烧结质量。

打结时砂粒粒度分布均匀不会产生偏析，打结后的砂层致密度高，烧结后产生裂纹的几率下降，有利于提高感应炉炉衬使用寿命。

2.5.1干式打结炉衬（以2t中频无芯感应炉为例）：

线圈绝缘