汽车板钢冶炼生产-企业生产实际教学案例库

1、YJ0507-电炉冶炼 4130钢的生产实践案例简要说明：依据国家职业标准和冶金技术专业教学要求，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。该案 例是电炉冶炼4130钢的生产案例，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，与本专业电炉炼钢生产、炉外 精炼课程的教学目标相对应。案例名称电炉冶炼4130钢的生产实践适用说明本案例适合中职、高职、职业本科等院校冶金技术专业，在学习完电炉炼钢、炉外精炼 课程后进行综合性教学中使用，更适合在电炉炼钢工、炉外精炼

2、工等工种的职，培训中 使用。案例背景某大型重机装备制造公司，厢L座50吨电弧炉，米用LF炉、VD精炼装置，生产大、中型钢锭及轧辐、铸件产品，产品质量在国内外市场享有很高的声誉。案例所涉及的知识点品种质量一一钢种质量要求、钢种生产工艺路线；电炉炼钢、炉外精炼工2。案例所涉及的技能点钢种生产操作要点的制定。案例工作任务的分解工艺路线选择，电炉炼钢、炉外精炼工艺制度选择及工艺参数制定。教学目标1. 了解高质量钢种冶炼应关注的问题；.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；.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

3、建议的教学时间6 8学时案例的操作现场调研、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2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、中型钢锭及轧辐、铸件产品，产品质量在国内

4、外市场享有很高 的声誉。2主要内容4130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，并含有高铭、铝、镒成分来改善淬透性。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锐和银。晶粒大小通过微 量的铝和花的添加得到控制。细化的晶粒结构提高了各种强度下的材料韧性。某大

5、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73?CMnPSSiCrNiMoVNbCu协议0.280.330.500.700.0090.0080.250.371.001.150.250.200.270.020.050.020.050.30目标值0.300.310.580.0060.0050.321.080.150.230.0280.028表2某厂生产的4130锻件非金属夹杂物要求级ABCDDs细系粗系细系粗系细系粗系细系粗系1.00.50.50.50.50.51.00.51.0探伤要求：单个缺陷W3,密集缺陷w2。其它要求：As+Sn+Pb+

6、Sb+B&0.045%。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w 30ppm;氮含量w70ppm。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。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

7、化。工艺路线：EBT LFVD。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1.451.65%, P含量w 0.040%。（ 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15101550c 为宜，氧化脱碳开始温度15501570C,氧气压力0.40.8Mpa。（ 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n 0.50%,冶炼终点碳含量A 0.1

8、0%。( 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A 800C,内部干净无残渣、杂物等；出钢前 接通包底鼠气，并据情况调整瀛气压力大小(0.20.4MPa)。(8)出钢条件：温度16101620C , P含量W 0.006%。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。LF 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A

9、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 5；化学成分符合要求；白渣保持30min以上。VD 炉精炼(1)真空度达到67Pa后，调整瀛气压力至0.10.3Mpa,以保证钢水裸 露直径600mm800mm;保压时间不小于15min。 破真空后，打入硅钙线1.2m/t钢；软吹时间n 8min;吊包前盖包盖。( 3)吊包条件：成分合格；温度1565 5。成品检验结果见表3、表4。探伤结果：单个缺陷w2。氢含量=1.5ppm;氧含量=19ppm;氮含量w 44ppm。此批钢材订单为出口产品，经下游厂家进行锻造及热处理

10、后达到欧洲客户使用要求。表3钢锭化学成分73?CMnPSSiCrNiMoVNbCu成品0.310.560.0030.0020.301.060.090.230.0220.040.023表4锻件非金属夹杂级ABCDDs细系粗系细系粗系细系粗系细系粗系0.50.50.50000.50.50.53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

11、 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

12、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：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

13、1 支、作业纸每人2 张。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

14、）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？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 TOC o 1-5 h z .VAD 、 LF 属于电弧加热

15、法。()答案：V.LF 炉具有真空功能。()答案：X.LF 炉去硫手段是造还原渣。()答案：V. LF 炉精炼采用的升温方法是化学加热的方式。()答案：X.LF 炉精炼容易产生增碳和回硫现象。( )答案：x.LF 炉精炼容易产生增碳和回磷现象。( )答案：V.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。()答案：x.在真空下，碳脱氧是最主要的脱氧反应。()答案：V.应用真空的炉外精炼方法主要以脱硫为目的。()答案：x.应用真空的炉外精炼方法主要以脱气为目的。()答案：V.真空碳脱氧同时也降低了钢中的碳。()答案：V.真空可以使碳的脱氧能力提高。()答案：V. 泡沫渣虽能增大炉气-渣

16、-金属液间反应的界面及速率，但它的导热性差，在某些条件下会恶化熔渣对金属液的传热。（）答案：V.电炉还原渣和炉外精炼用渣常把（2 FeO）降到0.5 %以下，碱度控制在3.54.0范围。（）答案：V二、选择题.LF 炉精炼采用的升温方法是（） 。A 电弧 B 电阻C 化学发热剂D 燃料答案： A.在真空下最主要的脱氧反应是（） 。A 沉淀脱氧B 碳脱氧C 扩散脱氧D 全不是答案： B.应用真空的炉外精炼方法主要以（）为目的。A 脱氧 B 脱硫 C 脱气 D 脱锰答案： C.真空脱氧时（）是最好的脱氧剂。A Al B Si C Mn D C答案： D.LF 炉投产后，面临的最主要质量问题是（）

17、。A 回硫B 回磷C 增碳 D 全不是答案： B.只要降低（FeO）,则O也相应降低，这称为（）脱氧。A 沉淀B 综合C 扩散D 真空答案： C.电炉炼钢法的主要原料是（）。A 铁水B 废钢C 生铁块D 铁合金答案： B.电弧炉炼钢的脱氧方法有扩散、沉淀和复合脱氧三种。（）答案：V.下列脱氧剂（）用于沉淀脱氧。A 铬铁 B 硅粉 C 硅铁块答案： C三、问答题LF 炉主要功能？答： 1 ）采用电加热的物理升温方式，不污染钢水；2）白渣脱硫；3）调整钢水成份；4）喂丝对钢水进行钙化处理；5）纯净钢水；6）均衡转炉和浇铸工序生产。LF 炉去硫手段是什么？答：造还原渣。LF 钢包精炼炉按加热方式可分

18、为哪几种？答： LF 钢包精炼炉按加热方式可分为交流钢包炉、直流钢包炉以及等离子枪加热钢包炉。VD 炉的主要功能是什么？答：真空脱气、纯净钢水、微调合金。电弧炉炼钢时造泡沫渣有什么好处？答：生产实践证明泡沫渣可以稳定电弧，实现埋弧燃烧，使电流大量的热能都用于加热钢水和炉渣，同时防止弧光反射到炉壁及炉盖上，因此泡沫渣对加热溶池保护炉体都有好处。课后作业课后作业，复习巩固知识、提升能力。每人记录5 炉以上 4130 钢的冶炼操作数据（包括电炉炼钢、LF 精炼、VD 精炼）。（ 2）每人结合自己调研结果，选择某一岗位，写出详细的生产操作要点。（ 3）选定一个钢种，确定合适的工艺路线。评价建议评价标准如下：