北京科技大学北冶生产实习生产实习综合报告

1、 生产实习综合报告 题目：一般金属材料生产过程综合报告 学院： 材料科学与工程学院 专业： 材料科学与工程 姓名： 前言实习背景： 今年夏天，在学院的组织和领导下，我们材料11级材料系所有学生开展了为期四周的生产实习。根据本专业的培养目标，我们深入企业，更好地掌握钢铁生产基本知识，了解钢铁生产流程中的各个重要环节，加深对实际操作工艺过程的理解，了解工业流程各个生产过程的生产工艺以及与材料专业相关的仪器设备的使用情况，建立了感性认识；同时，在生产实践中我们扩大了视野，了解了本专业在社会经济发展中的作用、地位及发展前景，提高了专业学习的兴趣，为毕业设计的选题和开展奠定了基础。我们于2014年6月3

2、0日至7月20日进行了生产实习，6月30日进行了实习动员，7月1日聆听了北冶科研人员的专题讲座，7月2日到7月8日进行了知识储备与专题调研并与7月9日正式开始北冶厂内实习至16日结束。实习环境： 北京北冶功能材料有限公司创立于 1960 年，于 2005 年 7 月由北京首钢冶金研究院改制而成，位于北京市德胜门外清河小营，是中关村科技园区内国家高新技术企业。占地面积 20.8 万平方米，“十一五”末期拥有资产总值 3.5 亿元，是一个自主经营 , 独立核算的科研、试制和生产的联合体，是我国最大的特种金属功能材料的研发生产基地，国家重点军工配套生产定点基地。 公司在精密合金（软磁、包括钕铁硼及稀

3、土材料在内的永磁、膨胀、弹性、热双金属、电阻电热）、高温合金和不锈钢（镍铬系、沉淀硬化系、马氏体时效系）材料及制品的研究、开发、试制和生产等方面居国内先进水平，部分产品达到国际水平。产品品种有铸造母合金、锻材、热轧材、冷轧带材、冷拉棒材、冷拔丝材、精密铸件及晶态和非晶态铁芯、互感器、冲加工制品等。 公司现有员工 600 余人，科研力量雄厚。拥有一批由各类专业技术人才及专家组成的科研队伍和经验丰富、技艺精湛的高素质技术工人。具有专业技术职称的员工占三分之一以上，可依据用户需求研制和开发各种新材料。 公司工艺装备齐全，技术力量雄厚，生产经验丰富，测试手段完善。拥有一套完善的进行精密合金、高温合金材

4、料的生产、科研、开发和试制所需的生产设备、检验仪器及相关的配套设施。在整个试制、生产过程中，大部分工序使用进口生产设备及进口测试仪器，如：奥地利生产的 500 公斤 真空感应熔炼炉、 立式光亮连续退火炉 ，先进的 1000 吨快锻、大板坯修磨机及热轧钢带生产线，德国生产的四辊、二十辊冷轧机、晶态、非晶态铁芯制品生产线，美国 LECO 公司生产的 CS600 碳硫分析仪、 RH404 型定氢仪、 TC600 氮氧分析仪，日本理学公司生产的 ZSX100e X 射线荧光光谱仪、 R-3014 X 射线衍射仪，美国 PE 公司生产的 AAnalyst 600 型石墨炉原子吸收光谱仪，美国热电公司生产

5、的 XSERIES2 电感偶合等离子质谱分析仪，法国 John Yvon 生产的 JY 70C 电感耦合等离子发射光谱仪，日本电子株式会社生产的 JSM-6510 扫描电子显微镜，美国 MTS 公司生产的 810 型液压式万能材料试验机等，为制造高品质的产品提供了保障。目录1.实习过程41.1进入北冶公司前41.2进入北冶公司实习42. 实习内容52.1特种冶炼车间52.1.1 冶炼设备简介52.1.2真空感应炉52.1.3非真空感应炉62.1.4电渣炉62.1.5生产工艺流程72.2热加工车间82.2.1设备简介82.2.2快锻液压机92.2.3北冶10MN快锻液压机92.2.4四辊可逆热轧

6、机92.2.5北冶的四辊可逆热轧机102.2.6加工工艺112.3冷加工车间132.3.1北冶冷加工工序：预处理132.3.2冷轧142.3.3冷加工工艺特点152.4铁镍软磁铁芯车间152.4.1关于铁镍软磁铁芯152.4.2工艺流程及参数控制152.4.3生产过程中的问题172.5物理检测172.5.1力学班组172.5.2磁性班组182.5.3金相班组192.5.4物理班组192.6化学检测概述192.6.1分析对象202.6.2分析方法202.6.3分析仪器213. 总结234. 致谢231.实习过程1.1进入北冶公司前1 实习动员及实习工作布置。2014.06.30讲解人：带队教师2

7、 聆听有关人员进行相关专业知识讲座。2014.07.01常用炼钢工艺，讲解人：胡尧和 常用冷热加工，讲解人：张麦仓3 完善调研2014.07.2-2014.07.64 8小组PPT讲解（四方面：冶炼、热加工、冷加工、理化检验）2014.07.075 聆听有关人员进行相关专业知识讲座。北冶公司实际生产工艺流程等简介 讲解人：牛永吉6 根据北冶公司及指导书提供的资料要求查阅相关文献并写成相应综述性文章2014.06.30 -2014.07.06。1.2进入北冶公司实习（2014.07.09 -2014.07.16）1 首先进行进厂安全教育，介绍北京北冶功能材料有限公司的概况及安全注意事项。2 按车

8、间生产实习班组分组，一个班分3个小组，在6个车间班组轮流实习，每个小组确定一名小组长，小组长负责组织本组同学进入车间班组，带领本组同学听从技术员的安排，小组长还需负责同学考勤记录以及安全提醒。3 6个车间班组分别为：(1) 一车间（冶炼）；(2) 二车间（锻造、热轧）；(3) 三车间（冷轧、热处理）；(4) 铁芯生产车间；(5) 物理检验；(6) 化学分析室。4 各小组进入车间班组由技术员带领实习，负责安排学生具体任务以及讲解。每个小组在一个班组实习半天。每天实习时间：上午8:30-11:30。5 详细记录所观察的生产过程、产品、设备及技术员讲解的内容，带队教师不定期抽查笔记。2. 实习内容2

9、.1特种冶炼车间 北冶公司的一车间为特种冶炼分厂，主要进行合金的冶炼，主要有精密合金、高温特殊不锈钢这三种。精密合金主要是一些软磁或永磁材料，高温合金为在高温下能持续稳定工作的合金，特殊不锈钢材料主要是一些订单式的材料，一般而言其普遍特点是耐高温、有一定的硬度。2.1.1 冶炼设备简介 北冶公司出于自身企业小批量的特色，采用电来冶炼钢铁，主要炼钢设备是感应炉。感应炉根据工作电压的频率分为公频、中频、高频三种。频率越高一次能冶炼的容量越小。北冶公司一车间的设备有真空感应炉和非真空感应炉两种。北冶的主要设备有2.1.2真空感应炉 500kg 2台用于主力生产，3000kg1台200kg 1台，主要

10、用于新钢种试验以及小型订单的生产，50kg 真空感应炉1台，用于试样的浇铸，为理化检测制样。真空感应炉原理及结构1）原理：在感应炉中的交变电磁场作用下，物料内部产生涡流从而达到加热或着融化的效果。在这种交变磁场的搅拌作用下，炉中材质的成分和温度均较均匀，锻造加热温度可达1250，熔炼温度可达1650。感应炉除能在大气中加热或熔炼外，还能在真空和氩、氖等保护气氛中加热或熔炼，以满足特殊质量的要求。感应炉在透热或熔炼软磁合金、高阻合金、铂族合金、耐热、耐蚀、耐磨合金以及纯金属方面具有突出的优点。感应炉通常分为感应加热炉和熔炼炉。2）结构：其主要分为三大部分：配电部分、熔炼部分、水冷部分。内部的耐火

11、材料为氧化镁，三氧化二铝，二氧化硅等构成。酸性钢采用氧化镁，三氧化二铝碱性则采用石英砂。炉体中的加 热线圈为铜丝，熔点低于钢铁，因此充水冷却。点 击带动摆炉摆动进行冶炼。由于是真空冶炼，因为 外层有一真空罩，采用三级真空手段：机械泵（由大气压至几百帕）、罗茨泵（由几百帕至几十帕）、油增压泵（由几十帕至零点几帕），以实现一个较高的真空度。 3）特点：加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与锻模成本。由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。不必担心由于停电或设备故障引起的煤炉已

12、加热坯料的浪费现象。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克，其材料利用率可达95%。由于该加热方式加热均匀，芯表温差极小，所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命，锻件表面的粗糙度也小于50um。工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能。感应加热炉与煤炉相比，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100的吨锻件耗电量小于360度。加热均匀，芯表温差极小，温控精度高。感应加热其热量在工件内自身产生所以加

13、热均匀，芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。 4）真空感应炉熔炼法：真空感应炉是感应电炉的一种，在真空环境中进行加热的感应电炉设备。在金属罩壳或石英玻璃罩密封的炉膛中用管道与高真空泵系统联接。主要用于生产宇航、导弹、火箭、原子能和电子工业等领域所需的高温合金、超高强度钢、不锈钢以及其他特殊用途的合金。 5）真空感应炉图片卧室炉体坩埚转动浇铸真空感应炉1-真空系统；2转轴；3加料设备4坩埚；5感应器；6取样和捣料设备；7测温装置；8可动炉壳2.1.3非真空感应炉 1.5t 一台和 2t 两台，用于试生产。2.1.4电渣炉 电渣炉：一台不常用，仅二次精炼时使用。即

14、正常感应炉工作原理与真空感应炉类似但并不真空故氧化程度与杂质量均有增加。 是一种利用重熔电流产生热能熔化插入渣池的自耗电极，金属熔滴通过渣液清洗后，在水冷结晶器中结晶成电渣锭的一种特殊冶炼设备。 由于渣液的去夹杂作用和良好的结晶条件，电渣重熔金属具有良好的纯净度，铸态组织细致均匀，无白点及年轮状偏析，硫含量极低，夹杂物细小弥散等优良性能。因此，电渣重熔在大中型锻件、模块毛坯生产中处于垄断地位，在优质工模具钢、马氏体时效钢、双相钢管坯、冷轧轧辊电渣钢占绝对优势，电渣熔铸异形件有独特之处，国内电渣钢年产量已达几十万吨。电渣炉是特殊钢厂必不可少的生产设备。电渣冶金具有加热、精炼和顺序结晶三大基本功能

15、。2.1.5生产工艺流程 真空感应炉冶炼工艺流程 ： 真空感应炉的原料一般直接来自矿山，此外还有一些合金料以及金属料，如铬、硼、镍等。炼钢前需要将原料制成 10 公分正方形块状。在装料完成后、炼钢前需要用抽气泵抽气，至炉内气压为 0.1pa 即可。由于炉体高度密封，因此抽气完成后在炼钢的过程中理论上是不会混入任何杂质的，因此钢的纯净度相对较高。同时在其旁边有一个机械臂，可以通过它搅拌炉内的钢液，如果在炼钢过程中需要添加原料（如 B、Ni、Cr、Si 等）的话，可以从上方加料口直接添加。冶炼过程中可添加氩气作为保护气，防止钢液喷溅。 炼制时间依照冶炼量决定，50 公斤一般耗时 20-30min，

16、500 公斤耗时 3h，1吨半、三吨耗时 4.5h.出钢时用 3 组 4×4 的圆筒状容器来承接钢水最后，炼成的钢水需冷却至少一小时才能冷却至室温，成为成品钢锭。钢锭的表面会产生一层氧化皮，这层氧化皮可在二车间中予以去除。1）坩埚及原材料的预处理  炼钢时，由于钢液的温度较高，盛放钢液的坩埚必须在高温下保持其性能。北冶特冶分厂真空感应炉熔炼时所用的坩埚由MgO、硼酸、水玻璃等制成。在坩埚质量及对废弃处理等方面，与国外仍有一定差距。原材料运至要先复验原材料的元素组成，然后观察表面情况。真空感应炉熔炼时所用的炉料种类有：钢铁料、合金料、特种添加剂等； 真空感应炉熔炼时

17、对炉料的要求有：入炉炉料的化学成分应当准确、金属料应保持清洁干燥无油污和少锈； 2） 入炉  真空冶炼炉的原材料要一次性加入。真空感应炉熔炼时装料的原则有：上松下紧，以保证能输人较大的功率和防止熔化时出现架桥；高熔点不易氧化的炉料装在高温区即坩埚的中、下部；易氧化的炉料应在金属液脱氧良好及其真空度良好的条件下加入；少量或微量的合金元素用铝箔包好在精炼期加入；易挥发的元素在熔炼室充氩提高压力之后加入等。 需要注意的是，北冶公司并不对矿石直接进行冶炼，而是直接买入成品钢铁以及镍、钛等金属锭进行所需钢种的生产。3）抽真空及熔炼 真空感应炉抽真空所用的真空泵分为三种：机械

18、泵、罗茨泵、油增压泵，分别对应低真空、中真空、高真空三种不同真空度的抽取。在生产中，首先利用机械泵将炉内气压抽至低真空，待到真空度、压力达到一定标准后，利用罗茨泵继续进行真空的抽取，中真空的真空状态在生产中常用。若生产工艺对真空度有更高要求，则需通过油增压泵进行高真空度的抽取，抽取时通过看压力表和耳朵听泵声音的方法确定其真空极限。同时，外围需要不停地通循环水进行冷却，以防内部高温的真空将盖子顶开。需要注意的是，抽高真空时，需另外增加过滤与加湿的步骤。大概抽30分钟后即可开始低功率送电（120kw）此时气压约为几百帕，在等20分钟后几十帕时即可以正常功率250kw送电至完全融化。 4）

19、精炼合金化及调温精炼：降低功率以增加搅拌力，插杆搅拌使成分均匀化，去气。此过程持续三十分钟。合金化：真空转换加入需要的小料，通常有碳硅锰铝铜等元素。调温：在液相线温度以上100至120度浇铸温度过高会损坏模具，过低会提前凝固。5）出钢 即退模。需要注意的是，为了防止熔炼时高温情况下碳的烧损，添加料碳需要在快出钢时加入，以保证钢的硬度。浇铸时应掌握好浇注速度。另外，特冶分厂浇铸出的铸锭并不对外销售，而是只用于公司内部后续工序生产的原材料。非真空感应炉冶炼工艺流程：1） 入炉，边熔化边加料。2） 加渣，氧化钙熔融漂浮在铁水上隔绝空气以减少氧化。此过程大概一小时送电功率为700至800kw。3） 精

20、炼，降功率人工搅拌，加入脱氧剂如铝与氧化钙等。4） 调料，将钢水送去检验十几分钟后根据结果加料或加金属元素。5） 调温，将钢水注入中间包，镇静四至五分钟。6） 浇铸，中间包下部有开口钢水流出即可浇铸。2.2热加工车间 在金属学中，把高于金属再结晶温度的加工叫热加工。热加工可分为金属铸造、热轧、锻造、焊接和金属热处理等工艺。有时也将热切割、热喷涂等工艺包括在内。热加工能使金属零件在成形的同时改善它的组织，或者使已成形的零件改变结晶状态以改善零件的机械性能。铸造、焊接是将金属熔化再凝固成型。热轧、锻造是将金属加热到塑性变形阶段，再进行成型加工，如合金钢需加热到形成均匀奥氏体后，进行热轧、锻造，温度

21、低塑性不好，易产生裂纹，温度过高金属件易过分氧化，影响加工件质量。 金属热处理只改变金属件的金相组织，它包括：退火、正火、淬火、回火等。2.2.1设备简介 热加工分厂拥有的设备主要有150kg气压机、750kg气压机、2t气压机、10MN快锻液压机、430轧机、450750，600×600四辊可逆热轧机等，机器名称中重量为垂头落下时的工程重量，长度数字为轧机轧辊的直径，以毫米（mm）为单位。  其中150kg气压机、750kg气压机、2t气压机、430轧机位于旧厂房中，由于设备比较老旧，生产效率不高，工作时噪音较大，现主要用于生产小方（如12.15mm、40mm的小方锭）、

22、小圆柱（如9mm的小圆柱）等辅助产品，不用于主要产品的生产。  10MN快锻液压机、450-750 600×600四辊可逆热轧机位于大厂房中，是北冶公司进行热加工的主要设备。2.2.2快锻液压机锻压速度接近于汽锤的液压机，简称“快锻机”。压力为5003000吨,但以10002000吨为多。每分钟锻压次数可达 80120次。快锻液压机一般采用双柱或四柱下拉式结构，液压系统部件的动作灵敏、快速。液压机通过计算机控制活动横梁的压下量与行程，同时也将液压机与操作车连锁操纵。现在已发展到锻压过程控制，生产坯料尺寸精度可达±12mm。50年代开始研制快锻液压机。当时

23、，新型合金材料不断出现，这些材料塑性差，变形抗力大，热加工温度范围窄，要求锻压设备能力大、速度快，这在一般的锻压水压机和汽锤都不能兼具这两个条件，而快锻液压机却能够兼具，因此，在6070年代得到很大发展，几乎代替了3000吨以下的锻压水压机。中国从60年代也开始试制了500吨、630吨和2000吨几种快锻液压机。快锻液压机广泛用于机械制造业，也用于特殊钢及钛合金生产中。为了扩大品种、提高质量，快锻液压机已成为现代化特殊钢厂的必备装备，对耐热合金、不锈钢、高速钢、模具钢等材料都能加工;它可生产较大规格的方、圆、扁坯锻材和盘件、环件、炮筒、炮尾座及各种自由锻件，宜于多品种小批量的生产；它与精锻机联

24、合作业，还可生产大型管坯、车轴等产品。2.2.3北冶10MN快锻液压机 10MN快锻液压机，其中兆牛为冲力单位。其主机部分由整体框架式焊接机身、滑块、一个1000t的油缸以及其他辅助设备组成。快锻液压机示意图见图二。 快锻液压机兼具了水压机和气压机二者的特点，锻锤压力大、速度快、工作效率高、工作噪音小。在国内的锻造工艺中处于领先地位。下图为快锻液压机示意图：2.2.4四辊可逆热轧机四辊可逆热轧机简介：四辊可逆式热轧机由轧机本体、液压系统、冷却系统及前后设备等组成。工作辊由两台主电机经联轴节、减速机及接轴分别驱动轧制。四辊热轧机本体由机架装配、工作辊辊系、支承辊辊系、电动压下装置、液压

25、压上装置、工作辊弯辊装置、轧辊平衡装置、传动装置、分段冷却装置及刷辊装置等主要部分组成。1） 机架装配 机架装配用于支承工作辊辊系、支承辊辊系、电动压下装置、液压压上装置、工作辊弯辊装置、轧辊平衡装置等。在轧制过程中，机架装配承受金属作用于轧辊的全部压力、板坯的惯性冲击力以及轧辊平衡装置的作用力等。机架一般为整体铸钢件，要求具有较大的刚度。2） 工作辊辊系 轧辊与轧辊轴承是整个工作辊辊系的核心部分。在轧制过程中，轧辊直接与轧件接触，强迫轧件发生塑性变形，承受很大的轧制扭矩和轧制压力。热轧时轧件的温度较高，轧辊还要具有耐热性。3） 支承辊辊系 支承辊辊系由上、下支承辊及轴承座组成，支承辊与工作辊

26、接触，轴承座与机架相联，用于增加辊系的刚度，并承受轧制压力。整个机座的刚度约60%由支承辊决定。一般支承辊采用锻钢材料，近来也有用合金铸钢材料4） 电动压下装置 电动压下装置在机架平台上，由两台交流电机通过电磁离合器与压下减速机相连，并带动压下螺丝上升、下降，调节轧机的辊缝。压下螺丝上端装有位移传感器，用于检测轧机的开口度，压下螺丝装有球面垫，压下螺丝下端通过球面垫与上轧辊轴承座相连。由于轧机的开口度调整量大，要求上升与下降的速度较快。5） 液压压上装置 液压压上装置在机架窗口下部，由两台液压缸与下支承辊轴承座相连。用于精确调整辊缝，并可以调整轧制线的高度，在换辊时可快速下降，使下工作辊、下支

27、承辊落于换辊轨道上。6） 工作辊弯辊装置 下工作辊弯辊装置安装在机架牌坊上，上工作辊弯辊装置一般设置在上支承辊轴承座内，这样可避免行程过大弯辊缸过长的问题。通过双排设置能起到很好的效果。在轧制过程中按照工艺要求一直压在工作辊轴承座上，使工作辊产生弯曲。7） 轧辊平衡装置 用来消除从轧辊辊径到压下螺母之间所有的间隙，如轧辊轴承处、螺丝端部与球面垫间、压下螺丝与压下螺母间的间隙等，减少轧件咬入时的冲击载荷。采用全液压式，系统设置平衡回路，在快速升降过程中，保证足够的工作压力。8） 传动装置 传动装置用于实现对上下工作辊单独传动，主要由电机、减速机、万向接轴及接轴平衡装置等组成。电机采用交流变频电机

28、，实现轧制速度调整。上下工作辊由电机分别传动，可有效地实现上下工作辊表面线速度的调节，容易实现上下工作的辊径配对。9） 分段冷却装置 轧制过程中，一部分轧制热量直接传入轧辊，使辊子的温度升高，并使辊子产生热凸度。对轧辊辊身采用分段冷却是有效控制辊径不均匀的重要手段。在轧制厚板时，由于受到检测条件的限制，一般根据经验来设置各点的冷却量。在轧制薄规格轧件时，可通过板形仪等手段检测板形，并通过调整水量来进行板形控制。分段冷却系统就是在轧辊辊身长度范围内，在入、出口设置冷却喷嘴，通过计算机对每个喷嘴的流量进行控制，从而达到对轧辊每段辊身的热凸度控制。2.2.5北冶的四辊可逆热轧机 热轧分厂使用主轧机的

29、全称是450-750，600×600四辊可逆热轧机，北冶的这台设备为德国进口设备。其中450为工作辊的直径，750为支承辊的直径，600为所轧制的辊料最大直径。（这台热轧机效率较高，一个月只工作12、13天就可以完成生产任务）在轧制过程中，轧辊由于与坯料之间存在相互积压、摩擦，会有一定程度的损伤与消耗，大约每过轧100件坯料后，需要换一组工作辊。换下的工作辊可进行车削等机械加工回复其表面质量，但车削的同时会带来轧辊直径上的损耗。待到轧辊直径减小到420mm时，轧辊不再使用，宣告报废。2.2.6加工工艺1）加热 从特冶分厂出厂的钢锭进入加热炉加热。加热温度控制在8001300之间，加热

30、时间为4090min。若加热时间过短，则钢锭受热不够，在变形时易出现变形抗力较大、易开裂的情形，若加热时间过长，则有可能出现过热、过烧的情况，导致坯料直接报废。一般在1200左右出钢。需要注意的是，厂房中的温度显示器显示的温度为炉顶热电偶的温度，一般要比炉内温度高50左右。2）锻造 锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，是锻压的两大组成部分之一。北冶公司向我们展示的是液压锤，液压锤是依靠封闭在汽缸上腔的氮气膨胀并推动锤头加速下降，同时借助于电-液系统的控制使下锤头上升以实现对击进行模锻的锻锤。北冶公司的液压锤主要是快锻机

31、，快锻机为液压驱动，压力可以达到 1000 吨，主要是靠挤压变形。2 吨蒸汽锤，其动力是由蒸汽提供的，锤体落下部分的重量是 2 吨它的工作机理是通过落下的冲击力使材料发生塑性变形，达到改善材料性能的目的。蒸汽锤噪音大，效率低，正在被逐步淘汰。蒸汽锤分为大锻和小锻，北冶公司的小锻为 150 公斤的蒸汽锤，大锻为 750 公斤和 2 吨的蒸汽锤。大锻需要连续加热，小锻需要在方形加热炉中加热。小锻常用来锻造试验样品，大锻常用来锻150-600 公斤的大钢锭。 北冶公司所用的锻造设备是10MN快锻压力机。夹持出加热好的炉料后，先锻造保温帽一端以便加持，之后开始锻造主体部分，锻造时上下垂头间的距离已经由

32、电脑程序事先设定好，最大距离设为1。距离的设定据产品型号、坯料情况的不同而有不同方案。由于头部及尾部存在成分不均匀、裂缝、疏松、缩孔等缺陷，锻造时，锻造完成后对坯料进行切头切尾。快锻机上共有三个台子：方形台用于锻造时承重，圆形台用于锻好保温帽后旋转坯料，（圆台可转动，锻好保温帽后，师傅人工旋转），刃型台用于对坯料进行切头切尾操作。切头切尾后的坯料再次送入特冶分厂进行重熔冶炼，这也是特冶分厂原料的一个重要来源。在锻造过程中对锻造速度也有一定要求，锻造结束时应控制终端温度在700800之间。 锻造的目的主要有 5 点： 1）细化晶粒：金属是由晶粒组成的，晶粒间靠晶界连结，晶界越多，金属结合的就越牢

33、固。金属经过锻造，粗大的铸造晶粒变为较细小的锻造晶粒，增加了晶界数量，金属的强度、硬度提高，也改善了金属的机械性能。 2）改变夹杂形态：金属内部的夹杂被视为裂纹源，影响了金属的机械性能和使用寿命。通过锻造，能使颗粒状的夹杂变成条状或线状，减小内应力，减小其对金属机械性能的影响。 3）锻合内部缺陷：锻造能将金属内部的疏松压实，气孔锻合，提高金属的强度、硬度和韧性，延长金属的使用寿命。 4）消除偏析：钢锭的偏析使其各部性能不同，严重影响了金属的使用性能，通过锻造能将偏析部分或全部消除，减少偏析的区域，降低偏析对金属机械性能的影响。 5）改变金属纤维方向：锻造能使金属的纤维方向沿锻件形状分布，提高金

34、属的强度、硬度和韧性。 锻造前需要将样品加热，使样品达到始锻温度，始锻温度一般在 900-1300之间，保证在锻造过程中样品的温度不能低于终锻温度，样品的终锻温度在600-900。锻造时根据样品的大小和使用要求选用不同的锻锤。一般使用锻锤锻造扁坯、棒料。在锻造棒料时要用到模锻。锻造的主要工艺参数为最大变形量和锻造温度。北冶公司锻造的最大变形量一般控制在 35，锻造比为 60-70。锻造一块样品的时间一般为 5-6min。修磨由于锻造后的坯料有裂纹、气泡、折叠、表面氧化皮等缺陷，为了保证以后轧制时产品的质量，需要对锻造后的坯料进行修磨精整。坯料冷却后，进入修磨机进行修磨。若欲出去表面氧化层，需事

35、先对待修磨的坯料进行酸浸蚀或碱浸蚀。修磨机上快速转动的砂轮会一条条除去坯料表面的缺陷，相当于对坯料作了表面剪切。值得注意的是，修磨后得到的废料由于含有杂物较多（如砂轮碎屑），并不进入特冶分厂进行回收利用，而是直接作为废料处理。修磨机的工作档位分为1、2、3档，其中各档位指修磨深度，1档位最浅，3档位最深。3）轧制热轧简介： 热轧通常是指轧制温度高于再结晶温度的轧制。经过修磨的冷坯料经过加热后进入热轧机进行轧制。轧制过程中控制的参数有：轧制温度（开轧温度、终轧温度、轧后冷却等）、轧制速度、轧制变形量等。压下量的制定：由于轧制时温度逐渐降低，材料的变形抗力逐渐增大，为尽量减小材料的加工硬化情况，对

36、压下量的设定采取开始时较大，越往后轧越小的制定方法。轧制道次：一般坯料的轧制要经过7个道次，有时根据坯料的性质、轧制质量以及厚度的要求，会轧制9道次不等。轧制量：我们参观时所看到的修磨后坯料厚度为60.80mm，热轧后坯料的厚度为6mm。热轧完成后，原来的扁平矩形坯料已成为25m长、6mm厚、300mm宽的薄板。终轧温度：轧制完成后由于坯料较长，需要对坯料进行打卷。一般终轧完成，打卷的温度控制在400左右。若打卷温度太高，则容易发生粘钢现象，若打卷温度太低，则加工硬化情况加剧，钢带易断裂。在轧制过程中，由于轧制时释放变形热会引起材料的组织不均匀，需要不停地用循环水冲洗轧制部分，以进行冷却。北冶

37、热轧具体流程：首先要对坯料进行加热，在轧机上有加热炉。加热炉内的火焰为平行火焰，为了便于均匀加热。加热炉分为两个区域，一个是低温区，另一个是高温区，低温区的温度为 200-300，产品送到低温区进行预热，然后送到高温区，高温区温度一般为 900-1300保温时间要足够保证坯料内外温度相同，一般要在高温区保温 40-90min。如果温度不够或保温时间过短，会导致塑形不够；反之会导致晶粒被烧化。加热后进行轧制北冶公司的热轧设备主要为四辊轧机，为 450 轧机，450 指的是工作辊的直径为 450mm，支撑辊直径为 750mm，轧面宽为 600mm。轧辊在轧制 100 片产品后要进行车削，因为在长时

38、间的轧制过程中，由于很大的压力造成轧辊的不平整或者缺陷。每次车削 2-3mm，其新轧辊宽度为 450mm 当轧辊的直径降到 420mm 时轧辊报废淘汰。，轧制加热的作用很大，可以降低变形抗力，提高塑形。 从加热炉中取出的钢坯经过轨道进入四辊轧机，轨道的滚动速度一般大于2m/s咬入速度一般小于 1m/s。要求轧制的每个道次的最大变形量小于 30，咬入角小于 30°，轧制一个扁坯需要七到九个道次，用时 60-70s。整个轧制过程为微机控制，轧机按照微机设定的程序进行轧制。轧制后空冷到 400进行打卷，温度过高会导致粘钢，过低会导致应力增大难以打卷。2.3冷加工车间冷加工是指在低于再结晶温

39、度下使金属产生塑性变形的加工工艺，如冷轧、冷拔、冷锻、冲压、冷挤压等。冷加工变形抗力大，在使金属成形的同时，可以利用加工硬化提高工件的硬度和强度金属。通常指金属的切削加工。用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。任何切削加工都必须具备3个基本条件:切削工具、工件和切削运动。切削工具应有刃口，其材质必须比工件坚硬。不同的刀具结构和切削运动形式构成不同的切削方法。用刃形和刃数都固定的刀具进行切削的方法有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削和锯切等；用刃形和刃数都不固定的磨具或磨料进行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和抛

40、光等。2.3.1北冶冷加工工序：预处理冶炼，锻造，热轧成带坯，疏松等工序并不是在冷加工车间完成不再叙述。 1）黑退： 首先要对原材料进行黑退处理，黑退为退火热处理。将原材料轧制为 6mm-2.5mm，此要求是因为热处理对材料尺寸有一定要求，如果没有达到此工艺要求的话，会使材料出现加工硬化。无法继续生产。设备为三室井式炉，处理温度为1200。从宏观来看为硬度降低，微观上来看为时效处理。北冶的退火设备包括立式喷氢光亮退火炉及卧室连续光亮退火炉。两台卧式连续光亮退火炉为70、80年代的设备，比较老旧了，相对来说，立式喷氢光亮退火炉较先进，冷却时炉内通氮气、氢气作为保护气，防止了坯料在退火过程中的氧化

41、，对坯料清洗干净、熔炼时张力稳定、退火后板材表面质量好，且由于退火时坯料为竖直放置，故能够防止空气中下落的尘埃落在板表面，减少了板表面的杂质附着。 2)酸洗及碱浸 经过黑退处理后原料将被进行碱浸或者酸洗处理，其目的在于去除冷带上的氧化皮。由于酸洗会产生致密氧化层，阻止进一步浸蚀，因此北冶公司多采用碱浸处理；采用 NaOH 和 NaNO3 溶液加热到 500处理，至表面发白为止。但部分金属在500时会发生脆性转变，此时不可采用碱浸的方法，可采用酸洗等方法。 之后要对原材料进行修磨，目的仍为去除表面的氧化皮。氧化皮分为两类，一类可以凭借肉眼观察到，而另一类与金属颜色相同，因此是无法凭借肉眼确定修磨

42、的尺度的，故而采用电镜扫描横截面，确定氧化夹杂。3)修磨 修磨工艺以氧化层厚度以及客户对产品的要求（如粗糙度）为基础进行合理选择。修磨的主要工艺参数为砂轮配置（影响粗糙度），修磨速度，磨头压力。设备为拆头，15 辊矫直机，四个磨头及手提式砂轮。 4)探伤接下来要对材料进行探伤。目的在于去除大的冶金缺陷，如气泡、夹杂、疏松，如果发现存在缺陷，可以将其磨去或者直接切去。由于缺陷一般为肉眼不可见，所用仪器为超声波探伤仪，根据波形分辨是否有缺陷。5)切头焊接及打卷下一步将对产品进行焊接打卷，焊接的目的在于使设备的使用效率达到最佳。 由于生产机器限制及出于对生产效率的考虑，将四片长30米厚6mm的钢带焊

43、接在一起。一台机器的生产力为单次 1.5 吨或者 2.5 吨一下，而一片料重 300 公斤。采用的焊接方式为等离子氩弧焊，可以保证本体之间焊接，不引入新杂质不会被氧化。 至此，准备工艺完成。2.3.2冷轧 1)冷带开坯 轧制最开始进行冷带开坯，从 6mm 轧制到 2.5mm，北冶公司的设备有两种 500和 450 轧机，500轧机、450轧机均为四辊轧机，二者的参数对比见下表。 500轧机、450轧机参数对比设备500轧机450轧机工作辊直径265mm220mm支撑辊直径500mm450mm可提供最大轧制力600t500t轧制卷重<3t1.2t轧制特点轧制精度较高产品表面质量较好轧制的基

44、本为轧制力恒定，后一道轧制的变形量要小于前一道。2)主要工艺轧制的主要工艺有总道次，取决于材料本身的性质、总的变形量、轧机从哪侧卸料（单侧卸料的机器必须轧偶数次）。道次变形量前后张力，主要影响板形。 在初次轧制后，要进行切边处理，边部比中间偏薄，而且有细小的裂纹向内延伸，如不处理，裂纹将会生长，甚至导致钢板断裂。北冶公司采用的是太矿纵剪机，要求卷重小于 1.1 吨。 3)轧制热处理 此后会对钢材进行一次热处理，使材料软化以便下一步轧制。采用的设备为立式喷氢光亮退火炉，以及卧式连续光亮退火炉。光亮的含义是无氧环境下加热，表面仍然保持光亮。温度为 800-1080。立式较为先进，有点在于清洗干净，

45、炉内张力稳定，表面质量好。热处理后再次进行冷轧，获得薄的半成品。采用森吉米尔 20 辊冷轧机进行轧制，可以保证压力稳定均匀板型好。其最大轧制力为 275 吨，卷重小于 6 吨.工艺流程同开坯。随后用 360m 纵剪切边，热处理。成为冷轧成品，一般厚度小于 0.1mm。 4)拉伸矫直成品薄带多有不平整，弯曲的地方，出场前还要进行拉伸矫直。仪器有 500、600拉矫机两种。多辊拉矫机左右 4 个大辊提供张力，上方 11 个小辊，下方 12 个小辊，错开排列 ，进行矫正平整。 最后进行清洗带走热量减少抗力，低温退火（需要软态的材料钢材），剪切。5)分条 根据用户需求将带材进行分条6)检验，包装入库

46、检验后包装入库，准备发货。至此生产流程全部完成。2.3.3冷加工工艺特点 加工温度低，有时甚至不需加热，但产品同时有一定的加工硬化现象，内部变形抗力大，导致轧制时所需轧制力较大，且轧制后塑形降低，需经过热处理工艺以保证其性能； 需要工艺冷却与润滑。轧制时采用张力轧制方式，要求板料两端必须卷紧；冷轧原坯料需事先经过固溶软化及热处理，以保证坯料在轧制时的变形需求。2.4铁镍软磁铁芯车间2.4.1关于铁镍软磁铁芯1）铁镍合金历史及用途早期铁镍合金用于电话通信，其后采用一种热处理工艺和真空冶炼的方法使合金特性得到较大的提高。含Ni78的铁镍合金在弱磁场中的磁导率比硅钢高约1020倍，普遍用于灵敏继电器

47、、磁屏蔽、电话和无线电变压器、精密的交流和直流仪表、电流互感器中。2）铁镍合金磁性能 铁镍合金具有窄而陡的磁滞回线，在弱磁场中具有很大磁导率和很小的矫顽力,但它的电阻率不大,只适合在1 兆赫以下的频率范围工作，否则涡流损耗太大。铁镍合金的加工性能好，可制成各种形状复杂、尺寸要求精确的元件。但它的磁性能对机械应力比较敏感，工艺因素对磁性能的影响较大，如冲压会使b下降，因而产品性能一致性不易满足。铁镍合金的成本高。3）有序转变对其性能影响铁镍合金在含镍75%(原子分数)附近，在此单相合金中会发生Ni3Fe长程有序转变，这时合金的点阵常数和物理性质，如电阻率和磁性等都会发生变化。因此，要考虑有序转变

48、对性能的影响。通常在Ni3Fe合金中加入少量Mo或Cu等附加元素，以抑制长程有序的生成。2.4.2工艺流程及参数控制1） 剪切 原材料一般宽度并不符合生产需求，如 300mm。因此，首先要对原材料进行剪切分条。采用圆盘式剪切机，利用刀辊之间相互挤压进行分条，切割不同宽度的带条，可以通过更换刀辊实现。若一次无法达到所需宽度，可以进行 2 次切割。2）涂油及卷绕涂油去毛刺切割后材料带有毛刺，因此要对其进行涂油去毛刺。 涂油去毛刺后，通过铁芯卷绕机进行卷绕。原材料带材放于机器下方经过一个粉盒，绕道上方的内芯上。机器根据涂粉的状态分为干湿两种，干的涂层粉成分为碳酸镁和氧化镁的混合物，具体比重参照国标或

49、者按照用户需求进行调整，湿涂层粉为上述两种粉末以酒精为溶液混合。相比于干涂层粉，湿涂层粉效率较低但效果较好。涂层粉主要有两个目的，一是绝缘，二是防止在下一步的热处理中发生粘连。缠绕及焊接设备设有自动停车装备，到达预定厚度后自动停车，由工人手动切断，用电焊机焊接。根据查阅的资料，北冶公司采用的设备属于较老的型号，最新设备可以自动停车切断，一名工人可以同时照看五台设备，使生产成本大幅度下降，生产效率大幅度提高，但更换设备成本较大。重量检测对于缠绕后的铁芯要进行重量检测，对于北冶公司主要产品 11-9-10 铁芯，重量要求为±1g，具体产品参照国标或者客户要求。3）热处理 步骤铁芯卷绕后进

50、行热处理。热处理主要分为两个步骤高温退火中温回火。未经热处理的产品称为“生样”，热处理后称为“熟样”，熟样发亮，生样发暗。通过热处理提高软磁性能。使用设备高温退火使用的是罩式退火炉，炉体分为三层罩。外层罩内有电阻丝，为整个炉子进行加热；中层罩有保温隔绝空气的作用；内层罩内填充高纯度氢气。为防止爆炸，在加热前要确保氢气洁净度，尾气点燃后方可加热。炉体工作极限为 1200，实际工作温度为 1100左右，北冶公司生产的产品主要在9001180之间。北冶公司产品 11×9×10-铁芯，放入屉中置入炉体中，充氢，在 1180下保温 5h，再降温至 600保温 1h，之后去掉外罩进行室

51、温冷却，待将至 200时，打开内罩拿出样品。不同牌号的产品热处理不同。目的热处理的目的有两个通过氢气的还原性来净化材料，出去硫氧等杂质使晶粒充分回复再结晶长大。提高其磁学性能。而中温退火主要是起到去除残余应力调整内部结构的作用。4）包装检测 包装经过热处理的软磁合金性能有的很大的提高，但同时对应力敏感性提高，轻微磕碰便会导致性能下降，因此要对其进行包装，包装的主要目的在于防震，措施有加外壳和海绵垫以及外壳和硅脂的方法。在实习中我们参与了后一种方法的包装实习。检测生产结束后，根据客户的要求，采取全测或者抽测的方式进行检测，检测均按国家标准进行。检测原理是采用伏安法，有两条回路，一是条通过恒流源提

52、供一个稳定的毫安级电流，另一条通过电磁感应获得毫安级电压，通过对电压的数值，了解其是否合格。2.4.3生产过程中的问题 由于铁镍合金的成分在超结构相Ni3Fe附近,所以在冷却过程中发生明显的有序化转变,使磁晶各向异性常数K和磁滞伸缩系数发生变化,因此,为获取理想的磁性能,必须控制冷速,以得到适当的有序转变,控制K和的变化。常规磁性退火冷速主要是在600300之间控制的,即在保温温度和保温时间不变的前提下,在最佳冷速(指针对某一批次原材料的铁镍,通过试验调整退火冷却至600300之间的冷却速度以获得合金的最大磁性能参数的合金退火冷却速度)两侧附近寻找满足特殊磁性能要求的冷速。无论从理论和实际考虑

53、,都可以得出如下结论,即:满足特殊磁性能要求的冷速为数不多,这就造成采用常规磁性退火工艺需要反复试验,有时往往花费12个月才能确定一批合金的精确磁性能要求的退火工艺规范,对合金磁性退火过程的经济性和难易性都是一个考验。2.5物理检测北冶公司主要产品为精密合金（软磁、包括钕铁硼及稀土材料在内的永磁、膨胀、弹性、热双金属、电阻电热）、高温合金和不锈钢（镍铬系、沉淀硬化系、马氏体时效系）材料。产品品种有铸造母合金、锻材、热轧材、冷轧带材、冷拉棒材、冷拔丝材、精密铸件及晶态和非晶态铁芯、互感器、冲加工制品等 ，对产品性能有较高的要求，因此北冶公司的检测设备也相对完备，而且由于其产品特点，物理检测方面主

54、要集中在金属力学性能、金属物理性能、金属金相三个方面。以下就这三个检测组分别阐述。2.5.1力学班组1）高温持久实验： 北冶公司的力学班组不仅仅能测量常温下材料的力学性能，还可以在高温下测试其持久的力学性能。主要是在高温环境以及恒定温度和载荷的情况下对样品进行拉伸，以测试材料的拉伸性能的。试验设备为高温持久强度试验机。试样一般是直径为 5mm、长度为 25mm 的圆柱形工件，将其通过加热装置加热至 980保温，施加 150MPa 的拉应力，30 小时不断裂，则合格。2）硬度试验： 硬度试验主要是在室温下测试材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。北冶公司有维氏硬度计、洛氏硬度计、布

55、氏硬度计三种。 布氏硬度以HB表示， 其测试方法是用一定大小的试验力F(N)把直径为D（mm）的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面，保持规定时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d (mm)，然后按公式求出布氏硬度HB值，或者根据 d 从已备好的布氏硬度表中查出HB值。生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。在北冶公司的产品检测中，主要用于测量一些浇铸的大棒、大棍等产品的硬度。检测是压头规格有2.5mm、5mm、10mm三种，分别对应150kg、750kg、300kg重量级的试样

56、；  洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种， 是北冶公司硬度测试的主要方法，其中又以HRC硬度最为常用。其试验方法是用一个顶角为120度的金刚石圆锥体或直径为1.59mm/3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕深度求出材料的硬度；  维氏硬度以HV表示，其测量方法为以49.03980.7N的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后，用测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。测量时样品的重量一般大于等于300kg。具体侧脸是，因根据样品的不同厚度，确定试样重量。3）拉伸实验： 所用设备为

57、室温拉伸试验机（即万能材料试验机），通过沿样品轴向拉伸进行强度的测试。 常用的样品有薄带样品和棒状样品两种，均为标准拉伸样品的形状，其两头夹持部分较宽，为了防止在拉伸过程中在夹持部分发生断裂。由于一般塑性材料在拉伸时都有横截面积的变化，有时甚至出现缩颈，用拉伸时最大的力除以最小的横截面积即为材料的强度。拉伸曲线可直接从电脑中画出，通过曲线我们可判断材料的塑性好坏，读出屈服强度及抗拉强度等。衡量塑性的参数为：延伸率和断面收缩率。对于低塑性和脆性材料，常用塑性变形为试样长度的 0.2的应力 0.2 来衡量材料的强度。需要在高温下拉伸时，采用热电偶对试样进行加热，达到特定试样规定温度后，（如713C型试样规定温度为760）需保温15min再进行测试。2.5.2磁性班组 主要测试软磁材料的磁性能，测量方法有直流法和交流法两种