導(dǎo)語：如何才能寫好一篇鋼鐵化學(xué)成分分析，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：鋼鐵化學(xué)分析；情況；偏差的應(yīng)用

1.前言

鋼材是一種應(yīng)用十分廣泛的材料，寶特韶關(guān)自投產(chǎn)以來，成果豐碩，成為寶鋼特鋼長(zhǎng)材重要的坯料供應(yīng)基地，產(chǎn)品拓展、品質(zhì)提升、成本改善、制造能力長(zhǎng)足進(jìn)步。主要以特鋼為主，特鋼對(duì)各項(xiàng)工藝質(zhì)量要求嚴(yán)格。標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)鋼材中化學(xué)成分的分析和允許偏差做出了相應(yīng)的規(guī)定，鋼材化學(xué)成分分析全過程進(jìn)行規(guī)定，每一個(gè)分析結(jié)果都給出一個(gè)對(duì)比值。鋼材中化學(xué)成分檢測(cè)分為：熔煉成分檢測(cè)和化學(xué)成品檢測(cè)。熔煉成分檢測(cè)和化學(xué)成品檢測(cè)在分析方法和分析數(shù)值上都存在著一定的差異。熔煉分析方法的數(shù)值可能會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)，而成分分析方法中數(shù)值在規(guī)定的范圍內(nèi)，針對(duì)差異的情況，標(biāo)準(zhǔn)中中設(shè)置了一個(gè)允許數(shù)值，也就是允許偏差。

2.鋼材化學(xué)分析中的允許偏差

鋼材中的化學(xué)成分分析有：熔煉成分檢測(cè)和化學(xué)成品檢測(cè)。在鋼水澆注過程中采用球拍試樣，通過風(fēng)動(dòng)送樣系統(tǒng)到實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室接到試樣，對(duì)樣品進(jìn)行制備，滿足檢測(cè)后進(jìn)行檢測(cè)分析，分析結(jié)果表示同一爐或同一個(gè)鋼包中鋼水的平均化學(xué)成分，叫做熔煉成分檢測(cè)。通過在加工完成以后的成品鋼材上取樣進(jìn)行檢測(cè)，叫做成品檢測(cè)。由于鋼水在結(jié)晶過程中會(huì)產(chǎn)生偏析或元素的不均勻分布，所以，成品檢測(cè)的值有時(shí)與熔煉檢測(cè)的值不一致，就出現(xiàn)了成品化學(xué)分析的允許偏差。GB/T6992015《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》中規(guī)定的鋼的化學(xué)成分就是針對(duì)熔煉成分檢測(cè)而言。新標(biāo)準(zhǔn)中熔煉檢測(cè)被成品檢測(cè)所替代，熔煉檢測(cè)試樣不正確導(dǎo)致分析結(jié)果不可靠和在未取得熔煉檢測(cè)試樣的時(shí)候，可以使用成品化學(xué)分析，但是要求成品檢測(cè)分析的結(jié)果要符合熔煉成分規(guī)定。

3.國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的一些相關(guān)情況

國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的情況作簡(jiǎn)要說明:(1)美標(biāo)：在鋼類或品種標(biāo)準(zhǔn)的綜合標(biāo)準(zhǔn)中將成品成分偏差納入，或在各標(biāo)準(zhǔn)中分別規(guī)定。(2)德標(biāo)：分別在各標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定成品成分允許偏差，未統(tǒng)一。(3)前蘇聯(lián)標(biāo)：在各標(biāo)準(zhǔn)中分別做出規(guī)定,不按元素的不同含量分類，沒有統(tǒng)一性。(4)日標(biāo)：JISG0321是日本專用的標(biāo)準(zhǔn),共有四個(gè)成品成分允許偏差表，不銹耐熱鋼的成分偏差是根據(jù)成分元素含量范圍分檔規(guī)定其大??；中低合金鋼成分偏差是根據(jù)除了元素含量范圍分檔規(guī)定以外，還增加了按鋼材截面積大小分檔的規(guī)定,截面愈大，要求愈寬；碳素鋼則兩種情況都存在。偏差值的規(guī)定有四種：①根據(jù)化學(xué)元素的含量范圍進(jìn)行分類規(guī)定；②按化學(xué)元素的含量范圍分類，增加鋼材的截面大小分類規(guī)定；③按鋼材的重量、大小分類做出規(guī)定；④不管元素含量和鋼材截面大小怎么樣，一個(gè)元素規(guī)定一個(gè)偏差。第一和第二種兩種情況比較科學(xué)。

4.鋼材化學(xué)成分檢測(cè)允許偏差的應(yīng)用

(1)鋼材化學(xué)成品分析的取樣原則。標(biāo)準(zhǔn)GB/T2222006《鋼中化學(xué)分析用試樣取樣法及成品化學(xué)成分允許偏差》要求用于鋼的化學(xué)成分成品分析的試樣,試樣應(yīng)均勻一致,能充分代表每一個(gè)牌號(hào)鋼材的化學(xué)成分,并且取樣要有足夠數(shù)量。不同的試樣使用不同的取樣方法：①樣屑試樣,采用鉆床制備試樣。要求鉆好的樣屑混合均勻。然后要去除表面氧化鐵皮和臟物，不能使用水、油或其他劑。②大斷面試樣，從鋼材橫斷面上取樣，在鋼材橫斷中心到邊緣的中間部位平行于軸線上取樣。③小斷面試樣,一種方法是從鋼材的整個(gè)橫斷面上取樣,另一種方法是從橫斷面上沿軋制方向取樣。(2)鋼材中成品化學(xué)成分允許偏差的使用。熔煉過程取樣進(jìn)行檢測(cè)分析的值叫做成品化學(xué)成分允許偏差,一般情況下分析值都能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,但在煉鋼過程中鋼中元素偏析，成品分析的成分值可能超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的成分界限值。對(duì)超出界限值的大小規(guī)定一個(gè)允許的數(shù)值，這就是成品化學(xué)成分允許偏差值，GB/T2222006《鋼中化學(xué)分析用試樣取樣法及成品化學(xué)成分允許偏差》普通碳素鋼、低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼、不銹鋼和耐熱鋼四種偏差表。一種鋼材成品化學(xué)成分允許的偏差只能使用一個(gè)表，不能兩個(gè)表混合使用。(3)化學(xué)成分允許偏差的準(zhǔn)確使用。鋼材中化學(xué)成分檢測(cè)分析的允許偏差，在具體檢測(cè)的過程中應(yīng)該盡量保證檢測(cè)結(jié)果的誤差，使用的時(shí)候應(yīng)該注意：①同一種類鋼材的化學(xué)成分分析的允許值，只能使用同一個(gè)表，不能同時(shí)使用多個(gè)表混合。②盡量保證鋼材化學(xué)成分分析所得的值接近允許偏差值范圍的上限，這樣能夠減少誤差值給試驗(yàn)造成的不良影響。(4)不同鋼種成品化學(xué)成分允許偏差值。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T222-2006《鋼的成品化學(xué)成分允許偏差》共給出了幾個(gè)化學(xué)成分允許偏差表，分為：表1低合金鋼成品化學(xué)成分允許偏表2合金鋼(不含不銹鋼和耐熱鋼)成品化學(xué)允許偏差值，表3不銹鋼和耐熱鋼成品化學(xué)成分允許偏差值。舉個(gè)例子：合金結(jié)構(gòu)鋼34CrMo4，其冶煉工藝要求熔煉成分的碳元素，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定界限值為：上限0.36%，下限0.34%,成品鋼材化學(xué)成分檢測(cè)分析時(shí)，假如有一熔煉號(hào)的鋼材碳含量為0.39%，說明超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上限值0.03%，按照表1低合金鋼成品化學(xué)成分允許偏差值規(guī)定，鋼材的碳含量是合格的。假如另一熔煉號(hào)的鋼材出現(xiàn)碳含量為0.31%，說明超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下限值0.03%，按照本標(biāo)準(zhǔn)表1規(guī)定，鋼材的碳含量也是合格的。

5.執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題

橫截面積不大于65000mm2的鋼件使用標(biāo)準(zhǔn)中表1~2中的偏差表。大于該橫截面積的鋼件化學(xué)成分允許偏差值可以適當(dāng)放寬,具體數(shù)值由供需雙方協(xié)商確定。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的殘余元素不適用于表1~3中規(guī)定中的化學(xué)成分的允許偏差。成品化學(xué)成分允許偏差,一種鋼的只能使用一個(gè)表,不可以兩個(gè)表混合使用。化學(xué)成品檢測(cè)的值,不可以超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定化學(xué)成分界限值的上偏差和分界限的下偏差。未能取得熔煉分析值,或懷疑熔煉分析值不可分析的成分值應(yīng)符合熔煉成分的規(guī)定,不得有偏差值。6.結(jié)束語為了保證鋼鐵生產(chǎn)穩(wěn)定順行，可以通過化學(xué)成分了解生產(chǎn)狀況，指導(dǎo)生產(chǎn)，在日常的鋼材化學(xué)成分檢測(cè)分析過程中，應(yīng)根據(jù)鋼材化學(xué)成分實(shí)際情況對(duì)允許偏差進(jìn)行有效分析，檢測(cè)人員在完成檢測(cè)任務(wù)時(shí)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)文件的相關(guān)的規(guī)定和規(guī)范進(jìn)行操作，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，精準(zhǔn)、科學(xué)的使用鋼材化學(xué)成分允許偏差。如何確認(rèn)鋼的化學(xué)成分允許偏差，應(yīng)引起化學(xué)檢測(cè)員的注意，以確特鋼冶煉和產(chǎn)品的質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]GB/T222-2006鋼的成品化學(xué)成分允許偏差.

[2]GB/T6992015優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼.

[3]王開遠(yuǎn).鋼的成品化學(xué)分析允許偏差及試樣制取方法新標(biāo)準(zhǔn)[J].機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量,2012(05)：133-137.

篇2

關(guān)鍵詞 ：取樣模 ; 白口化

中圖分類號(hào)：G353文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1、 前言

目前國(guó)內(nèi)外的鋼鐵企業(yè)中，生鐵的分析方法多種多樣，主要有化學(xué)法和儀器法。從準(zhǔn)確性來講，化學(xué)法有優(yōu)勢(shì)，并且已成型，具備相應(yīng)的分析標(biāo)準(zhǔn)，但存在分析節(jié)奏慢，受人為因素影響較大的缺點(diǎn)，不利于快速檢驗(yàn)和及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)。儀器法主要有熒光光譜法和直讀光譜法，常用于定性、半定量、定量分析，該法簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確。一般情況下，可用于1％以下含量的組分測(cè)定，在鋼鐵工業(yè)中應(yīng)用很廣泛。但也有一定的局限性，由于分析樣品存在著基體效應(yīng)，首先需要為每類樣品建立一套校準(zhǔn)曲線。除此之外，光譜分析儀器易受外界溫度、濕度、電流強(qiáng)度、磁場(chǎng)、電壓穩(wěn)定性等因素影響，外界環(huán)境要求相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定。對(duì)于生鐵來講，除碳元素之外的其余元素能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行測(cè)定。然而，因碳元素含量相對(duì)較高，制備的試塊碳的分布不均勻，而且石墨碳的大量存在，使不均勻性加劇，用正常的光譜成分檢測(cè)方法，試樣會(huì)激發(fā)不充分，無法完成準(zhǔn)確的定量檢測(cè)。

在國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)，火花源原子發(fā)射光譜法分析生鐵方面尚未得到廣泛的應(yīng)用，主要技術(shù)難題是對(duì)生鐵試樣白口化程度要求較高。日本、美國(guó)等國(guó)鋼和鐵產(chǎn)品采用X熒光光譜法快速分析，國(guó)內(nèi)一些大鋼廠也在開展生鐵快速成分析法探索，其中相關(guān)論文很多，多是儀器分析法，但總之要想用直讀光譜儀分析混鐵爐試樣，必須著手解決生鐵白口化問題，這是焦點(diǎn)問題。

混鐵爐是高爐和轉(zhuǎn)爐之間的煉鋼輔助設(shè)備，混鐵爐的本體結(jié)構(gòu)由爐體、支撐底座和傾動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。它主要用于調(diào)節(jié)和均衡高爐和轉(zhuǎn)爐之間鐵水供求的設(shè)備，保證不間斷地供給轉(zhuǎn)爐需要的鐵水，鐵水在混鐵爐中儲(chǔ)存和混勻鐵水成份及均勻溫度，它對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼非常有利。

因此，快速準(zhǔn)確檢驗(yàn)混鐵爐鐵水成分，對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼意義重大。

2、現(xiàn)狀分析及存在問題分析

2.1現(xiàn)狀分析

黑龍江建龍鋼鐵技術(shù)處為轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)，配備三臺(tái)OBLF公司GS-1000型直讀光譜儀，為煉鋼鋼水成分分析提供有力支撐。該直讀光譜分析儀是分析塊狀金屬樣品非常好的儀器，其以分析速度快，分析結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn)，被廣泛用于快節(jié)奏的煉鋼生產(chǎn)控制。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)：該直讀光譜儀帶有鑄鐵分析工作曲線，具備分析生鐵樣品軟件條件，而且混鐵爐離爐前直讀光譜室距離很近，如用直讀光譜儀分析混鐵爐生鐵樣品，會(huì)大大縮短混鐵爐生鐵樣品分析周期。從送樣、制樣、分析到結(jié)果報(bào)出約10分鐘，這將大大利于煉鋼生產(chǎn)。

2.2存在問題分析

2.2.1要用直讀光譜儀分析混鐵爐試樣必須解決生鐵白口化問題。

生鐵中非金屬元素 C、Si、P、S 等含量高，在試樣采集時(shí)易偏析。碳在鐵碳合金中以石墨或化合碳形式存在。石墨碳是影響碳及其它元素偏析的主要原因。若有更多的石墨碳轉(zhuǎn)化為化合碳，則可大量減少偏析現(xiàn)象。硅和碳是促進(jìn)碳石墨化的元素，硅高碳易石墨化；硅低碳易形成化合碳。而直讀光譜分析生鐵樣品要求試樣表面層碳都以碳化物的狀態(tài)存在，不能有游離石墨，即鑄鐵的分析面必須是完全白口。當(dāng)鑄鐵表面存在游離碳時(shí)(灰口鐵)，光譜儀激發(fā)不充分，鐵基體強(qiáng)度較低，會(huì)影響分析結(jié)果。特別是碳高達(dá)3.8～4.0％，硅高達(dá)1.0～2.6％，欲使這樣的成分白口化是非常困難的。但生鐵樣品狀態(tài)直接影響直讀光譜分析結(jié)果。

下表為一塊混鐵爐生鐵樣品用直讀光譜儀激發(fā)五個(gè)點(diǎn)分析結(jié)果：

生鐵樣品

序號(hào) Si Mn P S

1 0.46 0.098 0.086 0.013

2 0.45 0.091 0.077 0.013

3 0.38 0.087 0.068 0.013

4 0.43 0.089 0.077 0.013

從結(jié)果中可以看出此塊生鐵樣有偏析現(xiàn)象，甚至偏析嚴(yán)重樣品無法激發(fā)。

2.2.2試樣不規(guī)則有效激發(fā)點(diǎn)少的問題。

目前黑龍江建龍鋼鐵生鐵試樣采用印章樣。（如下圖），該種形狀試樣不像球拍鋼樣利于直讀光譜儀樣品夾持，造成激發(fā)點(diǎn)選擇性少。

生鐵樣品

2.2.3直讀光譜儀鑄鐵工作曲線修正問題。

OBLF公司GS-1000型直讀光譜儀在出廠前，采用永久工作曲線法制作一條鑄鐵工作曲線，隨著用戶生產(chǎn)模式和原料結(jié)構(gòu)不同，必須通過相應(yīng)的控樣進(jìn)行修正來消除誤差。

3、項(xiàng)目預(yù)期達(dá)到目標(biāo)

拓展直讀光譜儀分析范圍，具備快速分析混鐵爐生鐵試樣能力，更好指導(dǎo)煉鋼生產(chǎn)。

4、實(shí)施方案及工作計(jì)劃

4.1制定措施

4.1.1選用直讀光譜儀分析混鐵爐生鐵試樣。

4.1.2 制定混鐵爐生鐵樣品白口化方案。

4.1.3光譜分析儀對(duì)生鐵樣品進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)。

4.1.4對(duì)生鐵樣品進(jìn)行金相組織檢驗(yàn)確認(rèn)白口化。

4.1.5在印章樣尾部加裝金屬環(huán)，方便樣品夾持和增加樣品激發(fā)點(diǎn)數(shù)。

4.1.6采用生鐵標(biāo)樣進(jìn)行生鐵各元素工作曲線進(jìn)行控樣修正。

5、實(shí)施過程

5.1新式樣模制作：將原印章樣模變薄（原厚度：10mm改為5mm），增加試樣塊的冷卻面積(原直徑30mm改為42mm)，同時(shí)樣模外型尺寸加大，增加熱量。

5.2樣模底部墊鋼板或銅板加速白口化。（注意：鋼板面要平整否則樣品磨制困難）

5.3生鐵樣品脫模后，稍冷卻約兩分鐘投入冷水激冷后，立刻取出送光譜室。（注意不要過早投入冷水中以防樣破裂，同時(shí)避免樣品在水中停留過長(zhǎng)的時(shí)間，防止樣品中有積水影響分析結(jié)果）

5.4光譜分析員接到樣品后用光譜磨樣機(jī)對(duì)樣品進(jìn)行打磨約1mm后，用直讀光譜儀生鐵曲線進(jìn)行分析。

5.5光譜分析員將生鐵分析結(jié)果報(bào)混鐵爐。

6、實(shí)施效果分析

6.1新樣模生鐵樣品均勻性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表1

樣品名 爐號(hào) 化學(xué)成分

Si Mn P S

生鐵 09211018 0.64 1.57 0.099 0.018

0.66 1.62 0.098 0.015

0.65 1.59 0.094 0.018

0.66 1.62 0.101 0.017

生鐵 09110897 0.57 0.17 0.093 0.017

0.56 0.16 0.091 0.016

0.57 0.16 0.091 0.016

0.57 0.17 0.091 0.016

表2

樣品名 磨制

次數(shù) 化學(xué)成分

Si Mn P S

生鐵 1 0.64 1.57 0.099 0.018

2 0.66 1.62 0.098 0.015

3 0.65 1.59 0.094 0.018

4 0.66 1.62 0.101 0.017

生鐵 1 0.57 0.17 0.093 0.017

2 0.56 0.16 0.091 0.016

3 0.57 0.16 0.091 0.016

4 0.57 0.17 0.091 0.016

上表1為不同樣品多點(diǎn)激發(fā)后結(jié)果，激發(fā)點(diǎn)正常，各指標(biāo)穩(wěn)定性好。 表2為不同樣品，多次磨制后測(cè)定結(jié)果，由此可得樣品均勻性好。

6.2混鐵爐生鐵樣品金相組織如下表。

生鐵100倍金相圖

通過金相組織檢驗(yàn)，生鐵為分布均勻的奧氏體+滲碳體組織，為白口化生鐵組織。

6.3生鐵樣品分析結(jié)果比對(duì)。

樣品名 分析方法 爐號(hào) 化學(xué)成分

Si Mn P S

混鐵爐生鐵 熒光分析 09210781 0.37 0.075 0.096 0.019

直讀分析 0.38 0.080 0.100 0.020

化學(xué)分析 0.37 0.077 0.095 0.019

混鐵爐生鐵 熒光分析 09210806 0.38 0.095 0.089 0.026

直讀分析 0.42 0.100 0.090 0.030

化學(xué)分析 0.39 0.097 0.088 0.027

混鐵爐生鐵 熒光分析 09210840 0.41 0.094 0.069 0.046

直讀分析 0.38 0.100 0.066 0.048

化學(xué)分析 0.40 0.096 0.068 0.044

篇3

【關(guān)鍵詞】熱軋雙相鋼;焊接性能;重工業(yè)發(fā)展

雙相不銹鋼是一種常見的鋼材種類，在此種鋼材中固液組織中的鐵含量比重占到了一半左右，奧氏體含量也占一半。在碳含量較低的情況下，Cr、Ni、Gu等元素也占有一定比重。此種鋼材因?yàn)橛幸欢ǔ煞值膴W氏體與鐵元素，為此，具有不銹鋼的優(yōu)勢(shì)，并且可塑性與韌性均非常高，沒有非常明顯的溫脆性，可以使焊接性能大大提高，并且在導(dǎo)熱系數(shù)上也非常高。本文結(jié)合上述熱軋雙相鋼的這些優(yōu)勢(shì)深入研究了其性能，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)部門提供一些參考。

1 熱軋雙相鋼特點(diǎn)以及組成成分

1.1 特點(diǎn)

（1）雙相鋼2250的合金成分是310升，奧氏體成分為312，與其他的合金材料相比，雙相鋼有著非常強(qiáng)的抗斑腐蝕以及抗裂縫性能，總的來說，其抗腐蝕性非常強(qiáng)，而在奧氏體上比較，此鋼型有較低的膨脹系數(shù)，能夠有效導(dǎo)熱。

（2）雙相不銹鋼2205的合金與奧氏體在耐熱性能上比普通的鋼材合金高出3倍，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，可以適當(dāng)?shù)臏p輕其重量。其適應(yīng)的溫度一般在―40°F/+500°F左右，如果在具體的生產(chǎn)中有著特定的要求可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，對(duì)于其焊接結(jié)構(gòu)來說，低溫效果將非常好。

1.2 化學(xué)成分

雙相鋼的主要化學(xué)成分有C、Mn、Si、p、S、Cr、Ni、Mo、No（奧氏體―鐵元素）等，每一種化學(xué)成分都占有一定比重。C≤0.020;Mn≤3.00;Si≤2.00;p≤0.020;Cr含量在23.0～2.0;Ni的含量在4.1～5.6左右;Mo為13～0.30。

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

本文通過一組實(shí)驗(yàn)分析熱軋雙相鋼焊接性能，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用到的材料為硅、錳、鉻、鉬型的熱軋鋼化板，鋼板的厚度在2.5毫米～6毫米之間。本文實(shí)驗(yàn)中鋼的所有成分分別有C、Si、Mn、Cr、Mo、P、S等合金元素，這些合金元素的重量百分比分別為：0.06、1.23、1.05、.047、0.05、0.018、0.009。

在應(yīng)用膨脹儀器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以將檢測(cè)點(diǎn)集中在鋼的臨界點(diǎn)位置處，一般Ac1的溫度可在606℃左右，而Ac2的溫度可以控制在852℃左右。再應(yīng)用分析檢測(cè)儀檢測(cè)出馬氏體的含量占總成分的百分之十五。

選擇一段厚度為6毫米的鋼板，做二氧化碳焊接試驗(yàn)，并做出溫度曲線循環(huán)圖。試驗(yàn)的各個(gè)要素構(gòu)成分別為：電流（A）、電壓（V）、焊接速度（mm/s）、氣體流量（m3/h）、冷卻條件等。

在實(shí)驗(yàn)中，雙相鋼的鉆孔深度可以為3.2mm、4mm、2.3mm、還要有一個(gè)尺寸在1毫米左右的孔縫，可以將熱電偶焊接在小孔的底部，具體樣式如下圖1所示，可以將熱電偶的另一端接到一個(gè)時(shí)間記錄儀上面，能夠準(zhǔn)確的記錄下來整個(gè)焊接過程，對(duì)于繪制各個(gè)區(qū)域溫度曲線圖有重要作用。

熱模試驗(yàn)的全部過程都在一個(gè)成型的熱模型上開展，按照實(shí)際的熱循環(huán)曲線圖，選擇適當(dāng)?shù)臏囟戎担瑴囟茸兓仍赥p從700℃降低到400℃，其最終的冷卻時(shí)間在5分鐘。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)組的拉伸值與曲線樣式選取的峰值溫度分別在1260℃、1130℃、800℃、620℃、400℃。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析

通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，模擬的實(shí)際熱影響區(qū)域內(nèi)的各個(gè)部分的組織要能夠符合每一種組織的實(shí)際熱規(guī)范。實(shí)際的焊接熱區(qū)域中具有梯度值，并且從當(dāng)前的熱量條件上看，各個(gè)相鄰的奧氏體都是順著低溫趨勢(shì)擴(kuò)張，但因?yàn)樗幍氖軣釛l件是有差異的，模擬的奧氏體晶粒都是在溫度均勻的狀況下運(yùn)行。總體來說，就是雙相鋼中的晶體能夠沿著特定的方向長(zhǎng)大。為了確保不同奧氏體能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸上的均等，就要對(duì)模擬溫度適當(dāng)降低，這樣才能與實(shí)際顯微組織效果接近。

通過實(shí)驗(yàn)中硬度的對(duì)比分析可以知道，模擬的過熱區(qū)域中的峰值溫度在1260℃，其他的各個(gè)溫度段的峰值都與實(shí)際相差無幾。其重要參數(shù)為600℃～500℃的冷卻時(shí)間在t7/8，這個(gè)測(cè)定值與其他各個(gè)溫度點(diǎn)上的溫度基本一致，可以作為全部熱循環(huán)的重要參數(shù)。

在實(shí)驗(yàn)完成以后，能夠繪制出一個(gè)系統(tǒng)化的曲線圖，能量達(dá)到了2.3千克每立方厘米時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度可以成為脆性溫度，每一個(gè)溫度區(qū)間都不能低于―20℃。在峰值達(dá)到了600℃時(shí)，斷口的外部形態(tài)呈現(xiàn)蜂窩狀，而其他都是斷裂樁，在800℃以上的高溫韌性非常好，這是由馬氏體與鐵軟化致使的。將焊接內(nèi)容放置到顯微鏡下觀察，可以看出，影響熱區(qū)母材會(huì)受焊接的影響，其原組織將發(fā)生變化，在鐵元素上出現(xiàn)了細(xì)小的碳化物質(zhì)，整體上晶體物質(zhì)較大。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以總結(jié)為：

應(yīng)用CO2氣體進(jìn)行電弧焊接，利用硅、錳、鉻、鉬等導(dǎo)熱的熱軋雙相鋼板是適合的，能夠測(cè)得平滑的焊接孔道，焊接時(shí)飛濺少，并且有較窄的熱影響區(qū)域;

熱軋雙相鋼的焊接抗沖擊性能較好，冷脆溫度在―20℃;

雙相鋼在焊接時(shí)發(fā)生軟化是在熱影響區(qū)域達(dá)到600℃的時(shí)候，但其仍然會(huì)存在500MPa的抗拉強(qiáng)度。

3 結(jié)語

本文主要對(duì)熱軋雙相鋼的主要構(gòu)成及化學(xué)成分進(jìn)行了分析，并以一組實(shí)驗(yàn)探討了其具體存在的性能，可見，做好熱軋雙相鋼的性能研究對(duì)于提高雙相鋼利用效率、節(jié)省資源、提高生產(chǎn)率有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王國(guó)棟，劉相華，孫麗鋼.等.包鋼CSP"超快冷"系統(tǒng)及590 MPa級(jí)C-Mn低成本熱軋雙相鋼開發(fā)[J].鋼鐵，2010（3）.

[2]孟凡磊，孫成錢，張紅梅.等.不同加熱溫度對(duì)含Al熱軋雙相鋼中第二相粒子回溶行為的影響[J].熱加工工藝，2012（20）.

[3]孫成錢，孟凡磊，張紅梅.等.熱模擬工藝參數(shù)對(duì)熱軋雙相鋼中第二相粒子析出行為的影響[J].熱加工工藝，2012（5）.

[4]方圓，劉雅政，周樂育.等.馬氏體體積分?jǐn)?shù)對(duì)熱軋雙相鋼形變位錯(cuò)結(jié)構(gòu)和斷裂的影響[J].鋼鐵，2010（8）.

[5]孫全社，U.Lorenz，W.Bleck等.一種熱軋雙相鋼在γ和γ+α相區(qū)的靜態(tài)軟化動(dòng)力學(xué)研究[J].寶鋼技術(shù)，2010（4）.

篇4

關(guān)鍵詞：ICP-OES　鎳基高溫合金　主量元素　回收率試驗(yàn)

鎳基高溫合金的化學(xué)成分異常復(fù)雜，合金飽和度高，要求對(duì)每一添加元素的含量都進(jìn)行嚴(yán)格控制，其成分分析是其質(zhì)量控制的關(guān)鍵。本方高法通過用鹽酸、硝酸、硫酸、酒石酸對(duì)樣品進(jìn)行消解，優(yōu)化儀器測(cè)定條件，選定最佳測(cè)定波長(zhǎng)，對(duì)鎳基高溫合金主量元素進(jìn)行同時(shí)測(cè)定，用準(zhǔn)確、快速的儀器分析來代替復(fù)雜、繁瑣的手工分析，在保證測(cè)量準(zhǔn)確度和精確度的前提下大大提高了樣品分析效率。本方法經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定及樣品回收率試驗(yàn)，準(zhǔn)確可靠。

一、實(shí)驗(yàn)部分

1.主要試劑及儀器

儀器：Agilent 725ICP-OES型光譜儀，分辨率0.007nm,石英霧化器，石英矩管。鹽酸：ρ1.19g/ml,AR；硝酸：ρ1.42g/ml,AR；硫酸：ρ1.84g/ml,AR；酒石酸：稱取100g,AR的酒石酸溶于純水中，稀釋到500ml,其質(zhì)量百分比為20%；純水：電導(dǎo)率為18.25 MΩ@25℃的超純水。

2.試驗(yàn)條件

RF功率：1.10KW；等離子體流量：15L/min；輔助氣流量：1.50L/min；霧化器壓力：200Kpa；觀察高度：10mm；氬氣純度：99.999%。

3.試驗(yàn)方法

按以下元素含量配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，做工作曲線。表1　GH169工作曲線（μg/ml）

稱取樣品0.1000g與150ml錐形瓶中，加入25ml鹽酸，5ml硝酸，在低溫電爐上加熱溶解。完全溶解后，加入5ml硫酸沸煮至冒白色煙霧，滴加濃硝酸破壞碳化物，取下自然冷卻。加入10ml酒石酸溶鹽，冷卻后移至100ml容量瓶中，加純水稀釋至刻度定容待測(cè)。

二、結(jié)果與討論

1.酸度試驗(yàn)

本方法進(jìn)行酸度試驗(yàn)，分別加入3:1,4:1,5:1,6:1鹽酸、硝酸混合酸進(jìn)行溶樣，并加入5-10ml硫酸冒煙，5-20ml酒石酸溶鹽后測(cè)量試樣，數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)稱值比較，選擇5:1混合酸，5ml硫酸，10ml酒石酸測(cè)量值最為接近。故本方法采用25ml鹽酸,5ml硝酸溶解試樣，并加入5ml硫酸冒煙，10ml酒石酸溶鹽。

繪制工作曲線時(shí)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行酸度匹配，和樣品保持一致。

2.元素譜線選擇

在測(cè)量過程中，遵循低含量元素用靈敏線，高含量元素用非靈敏線的原則，由于本方法使用設(shè)備自動(dòng)扣除背景，所以只需考慮基體干擾而選擇合適的譜線進(jìn)行測(cè)定。經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn)，選擇譜線為：Mn為257.6nm、Si為288.1nm、Fe為238.2nm、Cr為213.3nm、Mo為202.0nm、Nb為309.4nm、Al為309.2nm、Ti為338.3nm。

3.加標(biāo)回收率試驗(yàn)

本方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，以驗(yàn)證檢測(cè)方法的可靠性。各元素標(biāo)準(zhǔn)值、加標(biāo)量、十次測(cè)量值、平均測(cè)量值及加標(biāo)回收率分別為：（1）Mn：0.20%，0.20%，0.195%，0.398%，101.5%；（2）Si：0.119%，0.10%，0.121%，0.219%，98.0%；（3）Fe：18.10%，2.0%，18.13%，20.25%，106.0%；（4）Cr：18.37%，2.0%，18.31%，20.37%，103.0%；（5）Mo：3.06%，1.0%，3.084%，4.062%，97.4%；（6）Nb：5.22%，1.0%，5.253%，6.291%，103.8%；（7）Al：0.60%，0.5%，0.604%，1.101%，99.4%；（8）Ti：0.98%，0.5%，0.962%，1.492%，106.0%。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，加標(biāo)回收率在97.4%-106%之間，測(cè)試結(jié)果顯示本方法滿意可靠。

三、精密度和準(zhǔn)確度試驗(yàn)

本方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行精密度和準(zhǔn)確度試驗(yàn)，來驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性和可靠性。對(duì)樣品進(jìn)行連續(xù)10次測(cè)試，其測(cè)量值、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）如下。表2　精密度和準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果

四、結(jié)論部分

篇5

關(guān)鍵詞 鋼材；帶狀組織；產(chǎn)生原因

中圖分類號(hào)TG142 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2014）114-0194-02

0 引言

鋼材存在的帶狀組織是常見的一種缺陷，然而帶狀組織缺陷問題卻影響了鋼鐵公司的正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，一方面在公司內(nèi)部發(fā)生了相當(dāng)數(shù)量的由于帶狀組織不合所造成的廢品，另一方面顧客用戶提出產(chǎn)品質(zhì)量異議，導(dǎo)致退貨或索賠，這些都給企業(yè)產(chǎn)品信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益帶來了相當(dāng)大負(fù)面影響。

研究證明亞共析鋼冷卻室溫后，顯微組織均是由鐵素體和珠光體組成，經(jīng)完全退火的亞共析鋼，它的顯微組織由鐵素體與珠光體組成，正常情況下根據(jù)鋼的含碳量按一定比例以無規(guī)律的混合狀態(tài)存在，鋼的含碳量越高，則珠光體量越高，而鐵素體量越少，在熱軋鋼材上獲取與軋制方向平行的截面上的試樣，顯微組織往往能看到沿軋制方向延伸了的交替排列的帶狀鐵素體與帶狀珠光體的組織，這種組織在合金鋼中最常見。

1 帶狀組織的成因和影響

1）鋼中除C以外的合金元素和雜質(zhì)的偏析，是形成帶狀組織的原因。因鋼液在鑄錠結(jié)晶形成的化學(xué)成分是不均勻分布的枝晶組織，鑄錠中的粗大枝晶在軋制時(shí)沿變形方向被拉長(zhǎng)并逐漸與變形方向一致，因此形成碳等元素的貧化帶。當(dāng)鋼中含有硫等害雜質(zhì)時(shí)，因硫化物凝固溫度較低，凝固時(shí)多分布在枝晶間隙，壓延時(shí)雜質(zhì)沿壓延方向延伸，當(dāng)鋼材冷Ar3（冷卻時(shí)奧氏體開始析出游離鐵素體的溫度）以下時(shí)，這些雜質(zhì)就形成了鐵素體形核的核心使鐵素體形態(tài)呈帶狀分布，當(dāng)溫度繼續(xù)降低時(shí)，珠光體在余下的奧氏體區(qū)域中形成，也相應(yīng)地成條狀分布，形成帶狀組織，成分偏析越嚴(yán)重，形成的帶狀組織也越嚴(yán)重；

2）因鋼材熱加工溫度不當(dāng)引起。鋼材在熱加工停鍛溫度（在停鍛時(shí)鍛件的瞬間溫度）低于二相區(qū)時(shí)（Ar1（冷卻時(shí)奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變開始溫度）和Ar3之間），此時(shí)鐵素體沿著金屬流動(dòng)方向從奧氏體中呈帶狀析出，還沒有分解的奧氏體被割成帶狀，當(dāng)冷卻到Ar1時(shí)帶狀?yuàn)W氏體轉(zhuǎn)化為帶狀珠光體。人們了解到這一點(diǎn)已相當(dāng)久了。但是卻沒有弄明白偏析元素是通過什么樣的機(jī)理使鐵素體與珠光體成析出的。某XX公司技術(shù)部門對(duì)各種偏析層的試樣進(jìn)行了研究，提出了關(guān)于帶狀組織成因的如下推測(cè)。該部門認(rèn)為，向P等提高鐵素體開始析出溫度的元素，或者像Mn、Ni、Cr等降低鐵素體開始析出溫度的元素，由于它們沿軋制方向成帶狀偏析，而引起帶狀組織，如果P成為帶狀偏析，就會(huì)使偏析部分的鐵素體析出溫度升高，所以鐵素體就在那里成核長(zhǎng)大。在鐵素體增多的同時(shí)，C被排擠到部分尚處于奧氏體狀態(tài)的偏析區(qū)外側(cè)的低P區(qū)，在這里被富聚而轉(zhuǎn)變成珠光體。相反，降低鐵素體開始析出溫度的Mn Ni Cr等成分產(chǎn)生偏析時(shí)，由于在偏析區(qū)的外側(cè)鐵素體最初形核增加，C則是被排擠到鐵素體開始析出的溫度比較低的，大部分尚處于奧氏體狀態(tài)的偏析區(qū)，在那里富聚而轉(zhuǎn)變成珠光體，結(jié)果，偏析區(qū)的外側(cè)變成鐵素體，偏析區(qū)則變成珠光體。關(guān)于帶狀組織對(duì)機(jī)械性能的影響，表3.2是某鋼鐵公司技術(shù)部門介紹關(guān)于SAE4340 （40CrNi2Mo0）鋼的研究結(jié)果

表1帶狀組織對(duì)Ni-Cr-M0鋼SAE4340 （40CrNi2Mo）調(diào)質(zhì)后的機(jī)械性能的影響， 可以看出，存在帶狀組織使垂直于軋制方向的伸長(zhǎng)率、斷面收縮率以及沖擊韌性有所減少。

（1） 成分分析值：0.42%C， 0.72%Mn， 0.82%Cr， 1.74%Ni， 0.25%Mo ， 從843℃油冷后635℃回火2小時(shí)的4-5根試樣的平均值；

（2） 經(jīng)1200℃×100小時(shí)擴(kuò)散退火后，835℃正火5次。

2 消除帶狀組織的方法

鋼中的帶狀組織形成原因，對(duì)鋼材質(zhì)量的影響和消除方法，結(jié)果表明這種組織主要是鋼中成分偏析引起的，而且常成因果關(guān)系，帶狀組織會(huì)降低鋼的力學(xué)性能，切削性能和塑性成形性能，帶狀組織中的合金元素偏析，在常規(guī)退火、正火、淬火、滲碳加熱條件難以小消除，采取電渣重熔，快速結(jié)晶，增大鍛造比和擴(kuò)散退火等技術(shù)可減輕或避免鋼材帶狀組織的形成一般認(rèn)為，帶狀組織起因于凝固時(shí)的樹枝狀偏析，因此，要完全防止它的發(fā)生是十分困難的，但是，可以用擴(kuò)散退火、電渣重熔、快速結(jié)晶；增大鍛造比等方法消除或減輕它，在這里介紹一下擴(kuò)散退火，鋼錠在凝固過程中總會(huì)產(chǎn)生不同程度的枝晶偏析。即化學(xué)成分很不均勻，擴(kuò)散退火是將鋼錠（或鋼錠）高溫加熱并在次溫度下保溫，使元素?cái)U(kuò)散均勻，以減輕或消除枝晶偏析，從而，提高鋼材質(zhì)量。各種元素在奧氏體中的擴(kuò)散能力，都是隨溫度升高而增大，所以擴(kuò)散退火都要求較高的溫度，具體的擴(kuò)散退火溫度由鋼種和偏析的程度而定，如鋼中偏析嚴(yán)重，含有擴(kuò)散速度較慢的元素或含有難于溶解的特殊碳化物時(shí)，需采用較高溫度。一般合金鋼擴(kuò)散退火溫度多采用1200℃～1300℃而高碳鋼采用1100℃～1200℃，保溫時(shí)間為10h～15h。例如，碳鋼的帶狀組織通過1300℃×5小時(shí)的擴(kuò)散退火，就比較容易消除；鎳鉬鋼SAE4340（40CrNi2Mo）的帶狀組織，通過1200℃×100小時(shí)擴(kuò)散退火后得以消除。鋼錠在熱加工之前要進(jìn)行一次擴(kuò)散退火，但是，要完全消除樹枝狀偏析需要很長(zhǎng)時(shí)間的退火，因此，通常只在擴(kuò)散退火溫度下保溫幾小時(shí)，這樣既能達(dá)到擴(kuò)散退火效果，又簡(jiǎn)化熱處理工序。

3 結(jié)論

生產(chǎn)實(shí)踐證明嚴(yán)格控制鋼的冶煉及軋制工藝就可以得到均勻的鐵素體和珠光體，有效地防止了帶狀組織的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

篇6

 

 

鐵路牽引電力機(jī)車

從動(dòng)齒圈環(huán)形鍛件產(chǎn)品生產(chǎn)資質(zhì)申請(qǐng)

 

報(bào)   告

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

張家港海陸環(huán)形鍛件有限公司

二??四年六月十四日

 

目  錄

第一章總論

§ 1.1 齒圈產(chǎn)品現(xiàn)狀…………………………………………………………………2

§ 1.2 海陸公司優(yōu)勢(shì)…...……………………………………….…………………………2

§ 1.3 產(chǎn)品試制結(jié)論……………………...……………….…………………………2

第二章 公司基本情況..……………………………….…………………………2

§ 2.1 企業(yè)能力狀況……………………………………………………………………………2

    § 2.1.1 技術(shù)能力…………………………………………………….……………………2

§ 2.1.2 生產(chǎn)能力………………………………………………………….………………2

§ 2.1.3 試驗(yàn)、檢測(cè)能力……………………………………………………….…………2

§ 2.1.4 產(chǎn)品質(zhì)量控制能力…………………………………………………….…………2

    § 2.1.5 企業(yè)銷售后服務(wù)能力……….……………………………………………………2

§ 2.2 企業(yè)ISO9001質(zhì)量體系運(yùn)行情況………………………………………………………2

第三章 產(chǎn)品試制情況……..…………………………….………………………2

§ 3.1產(chǎn)品試制依據(jù)…………………………………………………….………………………2

§ 3.1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)…………………………………………………….………………2

§ 3.1.2 現(xiàn)行產(chǎn)品圖紙………………………………………………………….…………2

§ 3.1.3 用戶提出的特殊要求………………………………………………….…………2

    § 3.1.4 生產(chǎn)綱領(lǐng)……………………………………………………………….…………2

§ 3.2 產(chǎn)品試制工藝方案………………………...……….……………………………………2

§ 3.2.1 基本工藝流程…………………………………………………….………………2

§ 3.2.1.1 工藝方案特點(diǎn)…………………………………….………...……………2

§ 3.2.1.2 關(guān)鍵工序質(zhì)量控制措施…………………………………………………2

§ 3.2.1.3 工藝參數(shù)驗(yàn)證情況..…………………………….…………….…………2

§ 3.2.2 生產(chǎn)中試情況………………………………………………………….…………2

§ 3.2.2.1 主要生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行情況……………………….…………...……………2

§ 3.2.2.2 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性情況…………………………………………………2

§ 3.2.2.3 工藝參數(shù)驗(yàn)證情況..…………………………….…………….…………2

§ 3.2.3 環(huán)件試制標(biāo)準(zhǔn)化審查結(jié)論…………………………………………….…………2

§ 3.2.4 益陽齒輪廠SS3型齒圈加工及檢測(cè)……………………….……………………2

§ 3.2.4.1 齒圈環(huán)件檢測(cè)……………………………….………...…………………2

§ 3.2.4.2 齒圈輪芯檢測(cè)……………………………………………………………2

§ 3.2.4.3 齒圈加工、裝配參數(shù)驗(yàn)證..………………………………………..……2

第四章 試制結(jié)論…………………………………………...…………….…………2

§ 4.1 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性情況……………………………………….…….….………………2

§ 4.2 現(xiàn)行產(chǎn)品圖紙…………………..…………………………………………….…………2

第五章 附件………………………………………………..…….…..……….…………2

§ 5.1 張家港海陸環(huán)形鍛件公司工商執(zhí)照影印件……………………………………………2

§ 5.2 張家港海陸環(huán)形鍛件公司企業(yè)代碼影印件……………………...….…………………2

§ 5.3 益陽齒輪廠齒圈環(huán)件圖紙及技術(shù)條件……………………………...………….………2

§ 5.3 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性情況………………………………………………....………………2

§ 5.4 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性情況…………………………………………………………………2

§ 5.5 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性情況……………………………………………….…...……………2

§ 5.6 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性情況……………………………………………….……...…………2

§ 5.7 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性情況…………………………...…………………….………………2

§ 5.8 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性情況……………………………...………………….………………2

§ 5.9 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性情況………………………………...……………….………………2

§ 5.10 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性情況……………………………….……………….………………2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第一章 總論

     從動(dòng)齒圈環(huán)形鍛件產(chǎn)品系指為鐵路干線牽引電力機(jī)車（從動(dòng)）齒輪生產(chǎn)企業(yè)提供的齒圈坯產(chǎn)品（簡(jiǎn)稱“齒圈產(chǎn)品”下同）。張家港海陸環(huán)形鍛件有限公司（簡(jiǎn)稱“海陸公司”下同），是目前國(guó)內(nèi)擁有數(shù)控精軋環(huán)件設(shè)備的少數(shù)企業(yè)之一，為鐵路基礎(chǔ)關(guān)鍵零部件的質(zhì)量升級(jí)和推進(jìn)齒圈產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化提供了可能。

 

§ 1.1 齒圈產(chǎn)品的現(xiàn)狀

    自1960年代以來，齒圈產(chǎn)品一直由馬鞍山鋼鐵公司（簡(jiǎn)稱“馬鋼”下同）獨(dú)家壟斷生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)。由于馬鋼長(zhǎng)期上述產(chǎn)品，其生產(chǎn)設(shè)備、工藝裝備和工藝設(shè)計(jì)落后。根據(jù)用戶反映，目前馬鋼在產(chǎn)品質(zhì)量、交貨數(shù)量和供貨時(shí)間等方面，均不能滿足齒輪加工企業(yè)的要求，齒圈產(chǎn)品的價(jià)格，不能按照市場(chǎng)規(guī)律運(yùn)作，加大了鐵路基礎(chǔ)零部件的生產(chǎn)成本。

    在生產(chǎn)設(shè)備和工藝裝備方面，馬鋼現(xiàn)行的軋制設(shè)備、裝備和工藝設(shè)計(jì)尚處于上世紀(jì)五十年代的水平。一直處于手工控制軋制設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的“原始”作業(yè)狀態(tài)，因此產(chǎn)品質(zhì)量受“人為”因素影響嚴(yán)重，型式尺寸波動(dòng)大，易造成齒圈內(nèi)徑折疊、產(chǎn)生“飛邊”等質(zhì)量問題，不僅給齒輪生產(chǎn)企業(yè)的后續(xù)加工帶來很大困難，而且在機(jī)加工時(shí)發(fā)生過“飛邊”傷人事故。

    在產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量控制方面，由于馬鋼提供齒圈產(chǎn)品為粗軋毛坯件，不具備實(shí)施超聲波內(nèi)部探傷檢驗(yàn)的條件，也不能進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，而齒輪加工企業(yè)一般不具備超聲波探傷設(shè)備，也僅對(duì)成品局部表面進(jìn)行磁粉探傷，因此無法預(yù)防和排除產(chǎn)品內(nèi)部組織缺陷，給鐵路機(jī)車運(yùn)行安全帶來事故隱患。

    市場(chǎng)與產(chǎn)品質(zhì)量的相互關(guān)系表明，只有引進(jìn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制才會(huì)不斷推動(dòng)鐵路產(chǎn)品的質(zhì)量升級(jí)，壟斷生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)將難于改變幾十年一貫制的產(chǎn)品落后局面。為此，引入海陸公司的高品質(zhì)產(chǎn)品，無疑對(duì)提高鐵路關(guān)鍵基礎(chǔ)件的質(zhì)量等級(jí)起到積極作用。

 

§ 1.2 海陸公司在行業(yè)中的地位和優(yōu)勢(shì)

海陸公司是國(guó)內(nèi)專業(yè)化從事環(huán)形鍛件生產(chǎn)的主要企業(yè)。自1992年投產(chǎn)以來，環(huán)形鍛件累積產(chǎn)品質(zhì)量居全國(guó)第二位，其產(chǎn)品廣泛用于航空、航天、石油、化工、冶金、重機(jī)、汽車、造船、核電等行業(yè)。公司技術(shù)力量較強(qiáng)，不斷開發(fā)高質(zhì)量的新產(chǎn)品以滿足市場(chǎng)要求，并取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

海陸公司長(zhǎng)期從事航空、航天和核電設(shè)備等特殊行業(yè)產(chǎn)品的加工，其生產(chǎn)設(shè)備、工藝和檢驗(yàn)設(shè)備的裝備水平較高，專業(yè)化程度屬于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。企業(yè)注重對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量的全面控制，將ISO9001質(zhì)量管理體系嚴(yán)格地落實(shí)到每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，確保產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量處于無缺陷狀態(tài)。因此，該公司在上述特殊行業(yè)中已樹立起良好的企業(yè)信譽(yù)。海陸公司主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下方面：

1、采用高品質(zhì)原材料

    重要機(jī)械產(chǎn)品50％的質(zhì)量取決于原材料的基本質(zhì)量水平，上海鋼鐵公司第五特鋼廠是國(guó)內(nèi)著名的合金鋼生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品質(zhì)量長(zhǎng)期處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。海陸公司與上鋼五廠建立了長(zhǎng)期良好的合作關(guān)系，在試制鐵路電力機(jī)車齒圈產(chǎn)品時(shí)仍然采用上鋼五廠生產(chǎn)的42CrMoA材料。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，上述材料無論是化學(xué)成分、綜合機(jī)械性能還是鋼的內(nèi)部組織和純凈度，是其他合金鋼廠不可相提并論的。

2、裝備先進(jìn)

   （1）軋制設(shè)備

生產(chǎn)齒圈產(chǎn)品的主要關(guān)鍵設(shè)備涉及環(huán)件軋制、調(diào)質(zhì)處理和材料內(nèi)部組織檢驗(yàn)設(shè)備。目前海陸公司使用的環(huán)件軋制設(shè)備可軋制3m直徑的全自動(dòng)數(shù)控設(shè)備，軋制精度可達(dá)到±1mm，由于脫離了“人為”因素的影響其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

   （2）熱處理設(shè)備

涉及齒圈產(chǎn)品質(zhì)量的另一個(gè)重要工藝環(huán)節(jié)是調(diào)質(zhì)處理。海陸公司采用井式熱處理設(shè)備，其溫控誤差±5℃，保證了材料內(nèi)部組織性能的一致性，因此經(jīng)熱處理后的材料主要力學(xué)指標(biāo)的波動(dòng)性很小。

   （3）排除內(nèi)部缺陷

材料的內(nèi)部缺陷是影響機(jī)械部件性能和可靠性的重要因素之一。長(zhǎng)期以來上述問題一直未能得到妥善解決。海陸公司根據(jù)齒輪加工企業(yè)的要求，為用戶提前完成毛坯件的機(jī)加工，然后采用超聲波探傷設(shè)備對(duì)齒圈產(chǎn)品進(jìn)行全探傷處理，徹底排除了齒圈產(chǎn)品的潛在質(zhì)量隱患，避免了產(chǎn)品經(jīng)過大量加工組裝后發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷所帶來的損失，受到用戶的青睞。

3、滿足用戶的各種要求

    海陸公司的企業(yè)方針始終以滿足用戶的要求為目標(biāo)，以市場(chǎng)需求作為企業(yè)持續(xù)改進(jìn)的努力方向。在齒圈產(chǎn)品試制過程中，全部采納了益陽齒輪廠提出的：“代用戶進(jìn)行機(jī)加工和調(diào)質(zhì)熱處理、材料內(nèi)部探傷、按照用戶的需求量、時(shí)間供貨、應(yīng)用戶要求開展售后服務(wù)”等各項(xiàng)建議。

 

§ 1.3 齒圈產(chǎn)品的試制結(jié)論

    2004年6月益陽齒輪廠完成了由海陸公司提供的12件（左、右旋各6件）SS3型電力機(jī)車從動(dòng)齒圈產(chǎn)品的齒輪加工和裝配工作。為確保上述產(chǎn)品達(dá)到鐵道部所規(guī)定的質(zhì)量要求，益陽齒輪廠對(duì)齒圈產(chǎn)品的冶金指標(biāo)、理化（含綜合力學(xué)）指標(biāo)、型式尺寸、齒輪加工參數(shù)、輪芯檢驗(yàn)及加工參數(shù)、齒輪及輪芯裝配參數(shù)等重要質(zhì)量記錄進(jìn)行了嚴(yán)格的檢驗(yàn)，確認(rèn)上述12件齒圈試制品，全部符合鐵道部《SS3型電力機(jī)車從動(dòng)齒輪產(chǎn)品》的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求（見第五章附件目錄）。

 

第二章 海陸公司基本情況

    海陸公司系經(jīng)現(xiàn)代化企業(yè)制度改造的股份制企業(yè)，成立于1992年，位于江蘇省張家港市技術(shù)開發(fā)區(qū)，廠區(qū)占地面積21300平方米，在冊(cè)員工100名，專業(yè)從事環(huán)形鍛件產(chǎn)品的加工與服務(wù)，在環(huán)形鍛件加工行業(yè)中享有良好的企業(yè)聲譽(yù)和質(zhì)量信譽(yù)。企業(yè)內(nèi)部管理制度健全、執(zhí)行嚴(yán)格和規(guī)范，企業(yè)具有強(qiáng)烈的質(zhì)量意識(shí)，從未發(fā)生過產(chǎn)品質(zhì)量事故，贏得了航空、航天及核電設(shè)備等特殊行業(yè)用戶的高度評(píng)價(jià)和信任。

 

§ 2.1 企業(yè)能力狀況

海陸公司經(jīng)過十幾年的發(fā)展，在技術(shù)、生產(chǎn)、工藝、試驗(yàn)、檢測(cè)、質(zhì)量控制、資金實(shí)力、銷售和售后服務(wù)等方面具備了較強(qiáng)的企業(yè)能力。企業(yè)面對(duì)大批量、小批量產(chǎn)品用戶和滿足少數(shù)用戶的特殊要求方面顯示出很強(qiáng)的適應(yīng)能力。為滿足不同用戶的各種要求，企業(yè)采用了ERP全程優(yōu)化管理系統(tǒng)。從預(yù)受訂單、合同評(píng)價(jià)、原材料采購(gòu)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)安排、人力資源配置、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控、產(chǎn)品配送及售后服務(wù)等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了各種資源的高度優(yōu)化，提高了企業(yè)運(yùn)行效率，降低了企業(yè)各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)成本費(fèi)用，滿足了不同用戶的需求。

 

§ 2.1.1 技術(shù)能力

    海陸公司現(xiàn)有員工100余名，其中具有高、中級(jí)職稱的工程技術(shù)人員占員工總數(shù)的26%。從事軋鋼和鍛造專業(yè)的技術(shù)人員占員工總數(shù)的18%，從事理、化和產(chǎn)品檢驗(yàn)的技術(shù)人員占員工總數(shù)的8%，其他管理人占10%。公司具有10年以上豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人64人。工程技術(shù)、管理人員和技術(shù)工人結(jié)構(gòu)的合理化，為企業(yè)快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

    企業(yè)內(nèi)部設(shè)置了技術(shù)部、工藝設(shè)計(jì)部、理化試驗(yàn)室和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心。

    技術(shù)部主要負(fù)責(zé)企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的管理與實(shí)施，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、承接委托加工產(chǎn)品的技術(shù)分析等職能。

    工藝設(shè)計(jì)部主要負(fù)責(zé)新產(chǎn)品的工藝流程分析與設(shè)計(jì)，熱處理工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)，制定產(chǎn)品生產(chǎn)工藝規(guī)范，工藝規(guī)程的實(shí)施與監(jiān)控等工作。

    理化實(shí)驗(yàn)室主要負(fù)責(zé)金屬材料進(jìn)廠理化項(xiàng)目的復(fù)檢工作?？蓪?duì)合金材料進(jìn)行常規(guī)化學(xué)成分分析、綜合力學(xué)、工藝性能檢測(cè)等。

    質(zhì)量檢驗(yàn)中心主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的跟蹤檢驗(yàn)、出廠成品的型式尺寸檢驗(yàn)和產(chǎn)品內(nèi)部組織缺陷檢驗(yàn)等。

 

§ 2.1.2 技術(shù)開發(fā)能力

    為鞏固和提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，始終保持在環(huán)形鍛件行業(yè)處于技術(shù)領(lǐng)先地位，由技術(shù)和工藝部的專業(yè)技術(shù)人員組成的技術(shù)開發(fā)組，聯(lián)合國(guó)內(nèi)相關(guān)科研院所以課題制方式開展技術(shù)攻關(guān)活動(dòng)，先后為航空、核電等行業(yè)研制出異形斷面軋制工藝。在自制工藝裝備方面，實(shí)現(xiàn)開發(fā)、設(shè)計(jì)、加工和裝配自主化。

 

§ 2.1.3 主導(dǎo)產(chǎn)品

    企業(yè)不僅能批量生產(chǎn)供應(yīng)重型機(jī)械的齒圈、大型汽車輪胎模具環(huán)件、汽輪機(jī)隔板內(nèi)外環(huán)件、混凝土攪拌機(jī)滾道環(huán)件、軸承圈、大型法蘭等環(huán)鍛件。近年來與上鋼五廠、上海鋼鐵研究所聯(lián)合，依托其技術(shù)及原材料質(zhì)量控制優(yōu)勢(shì)，為航天、航空成功軋制成不銹鋼、高溫合金等高難度、高要求的高品質(zhì)環(huán)件。同時(shí)近年來，為節(jié)約鍛件金屬材料，還開發(fā)研制成功異形截面環(huán)形鍛件，深受市場(chǎng)歡迎。

 

§ 2.1.4 生產(chǎn)能力

    企業(yè)年生產(chǎn)各種規(guī)格環(huán)件產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，根據(jù)不同的生產(chǎn)制度可實(shí)現(xiàn)8000～12000噸產(chǎn)量。目前，企業(yè)既有產(chǎn)品占去近5000噸的產(chǎn)能。

1、生產(chǎn)設(shè)施面積

企業(yè)廠區(qū)占地面積約21300m2，生產(chǎn)廠房面積約為6700 m2，用于試驗(yàn)、檢驗(yàn)設(shè)施面積380 m2，辦公及生活區(qū)3300 m2。

另外企業(yè)為今后進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，在生產(chǎn)設(shè)施布局方面已預(yù)留一條年產(chǎn)能4000噸的生產(chǎn)線，基礎(chǔ)設(shè)施（風(fēng)、水、電、氣）施工完畢。

    2、主要生產(chǎn)、檢測(cè)設(shè)備

    構(gòu)成企業(yè)生產(chǎn)綱領(lǐng)的主要生產(chǎn)、檢驗(yàn)裝備如下：

   （1）圓鋼坯下料設(shè)備：臥式帶鋸7臺(tái)（GZ4080、GZ4050、GZ4040），可切割鋼坯直徑400～800mm；

（2）能源設(shè)備：煤氣發(fā)生爐2臺(tái)，班產(chǎn)煤氣2200m3；

   （3）室式加熱爐1臺(tái)（7m3）；

   （4）鍛造設(shè)備：5T鍛造操作機(jī)（DS-5000）、3T蒸汽錘、1600T鍛造水壓機(jī)各1臺(tái)；

   （5）軋制設(shè)備：3 000mm數(shù)控輾環(huán)機(jī)（D53－200／125）1臺(tái)；

   （6）熱處理設(shè)備：臺(tái)車式加熱爐（2.7×3.5×1.7m3）、臺(tái)車式熱處理爐（3×2.8×5 m3）、井式電加熱熱處理爐（1.9×2 m，600kW）各1臺(tái)；

   （7）淬火池1臺(tái)；

   （8）切削類設(shè)備：普通立式車床（2000mm）、橫臂鉆床（Z3080）以及各種普通車床10余臺(tái)；

   （9）起重設(shè)備：橋式吊車（15~30T）2臺(tái)，龍門吊車（5T）1臺(tái)。

   （10）超聲波探傷設(shè)備：超聲波探傷儀（CTS-22）2臺(tái)，電腦超聲波探傷儀（ST-88）1臺(tái)；

   （11）萬能材料試驗(yàn)機(jī)（WE-60A）1臺(tái)；

   （12）沖擊試驗(yàn)機(jī)（JB-30）2臺(tái)；

   （13）金相顯微鏡（XJG-3.0）1臺(tái)；

   （14）光譜儀1臺(tái)；

   （15）五元素化學(xué)元素分析儀1臺(tái)；

   （16）維氏、布氏、洛氏、里氏硬度儀（HVA-1，HLS.11）各1臺(tái)；

   （17）其他GB類通用計(jì)量器具。

 

§ 2.1.5 質(zhì)量控制能力

在產(chǎn)品控制方面，企業(yè)注重對(duì)生產(chǎn)過程的全面控制，并使控制手段制度化，將ISO9001質(zhì)量管理體系落實(shí)到生產(chǎn)、管理、檢驗(yàn)等每個(gè)環(huán)節(jié)。在產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性方面，企業(yè)將標(biāo)有生產(chǎn)批號(hào)的工序過程卡作為產(chǎn)品質(zhì)量檔案永久保存。按照工序過程卡和產(chǎn)品合格證所標(biāo)注的生產(chǎn)批號(hào)，可迅速查清任意時(shí)間出廠產(chǎn)品的原材料供應(yīng)廠家、理化檢驗(yàn)記錄、工序質(zhì)量記錄、生產(chǎn)者和質(zhì)量檢驗(yàn)者等重要信息，真正做到產(chǎn)品質(zhì)量終身制。

 

§ 2.1.5.1 質(zhì)量監(jiān)控制度

    國(guó)外成功的管理經(jīng)驗(yàn)證明，制度化的質(zhì)量管理方式是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制的最有效方法之一。海陸環(huán)件公司對(duì)工藝流程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)均有明確的檢驗(yàn)、監(jiān)督制度和賞罰機(jī)制。制定出原材料進(jìn)廠復(fù)檢制度、關(guān)鍵工序檢驗(yàn)制度、成品出廠檢驗(yàn)制度、生產(chǎn)過程質(zhì)量跟蹤制度，以及與之配套的具體操作指導(dǎo)書。產(chǎn)品質(zhì)量已成為企業(yè)對(duì)員工提職、加薪、降薪、處罰和辭退的主要依據(jù)。

 

§ 2.1.5.2 質(zhì)量控制方式

企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制分為四種方式。第一，嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程；第二，按照檢驗(yàn)制度對(duì)實(shí)物產(chǎn)品生產(chǎn)過程進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)；第三，定期進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量分析；第四，根據(jù)ISO9001質(zhì)量管理體系規(guī)定，每年開展1~2次質(zhì)量管理評(píng)審工作。

    海陸公司將嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程視為保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)，企業(yè)針對(duì)不同產(chǎn)品的質(zhì)量要求，制定相應(yīng)的工藝流程、操作規(guī)范，并嚴(yán)格地落實(shí)到每一工序。

 實(shí)物產(chǎn)品分為工序和出廠兩級(jí)檢驗(yàn)，均由專職檢驗(yàn)人員負(fù)責(zé)。工序檢驗(yàn)主要設(shè)置在原材料復(fù)檢、環(huán)件成型、熱處理、機(jī)加工、超聲探傷工序；出廠檢驗(yàn)由企業(yè)質(zhì)檢中心對(duì)入庫前的成品進(jìn)行全項(xiàng)檢驗(yàn)。抽樣方案和檢驗(yàn)方法，由技術(shù)部根據(jù)產(chǎn)品批量做出具體規(guī)定并寫入操作指導(dǎo)書。

 產(chǎn)品質(zhì)量分析是針對(duì)具體產(chǎn)品的質(zhì)量記錄，進(jìn)行工程能力指數(shù)測(cè)算，對(duì)于Cpk≤ 1的質(zhì)量指標(biāo)采用QC質(zhì)量分析方法，找出質(zhì)量指標(biāo)波動(dòng)的具體原因，及時(shí)調(diào)正工藝參數(shù)予以糾正。

 負(fù)責(zé)企業(yè)質(zhì)量體系的綜合管理部，按照ISO9001質(zhì)量體系要求，每年開展1~2次全面質(zhì)量檢查工作，對(duì)職能和相關(guān)部門的質(zhì)量控制工作進(jìn)行審查，由管理者代表對(duì)企業(yè)質(zhì)量職能部門做出系統(tǒng)性的工作評(píng)價(jià)，問題責(zé)任部門將依據(jù)企業(yè)質(zhì)量管理和賞罰制度進(jìn)行處理。

   

§ 2.2 質(zhì)量體系運(yùn)行情況

    執(zhí)行ISO9001質(zhì)量管理體系的認(rèn)真程度，可反映出企業(yè)基礎(chǔ)性管理工作的質(zhì)量。海陸公司在每年的外審檢查中，從未出現(xiàn)過嚴(yán)重不合格項(xiàng)，對(duì)于出現(xiàn)的個(gè)別一般不合格項(xiàng)，企業(yè)責(zé)成責(zé)任部門及時(shí)關(guān)閉，并制定行之有效的糾正和預(yù)防措施。根據(jù)每次的外審檢查結(jié)論，證明企業(yè)的質(zhì)量管理體系運(yùn)行受控和有效。

 

第三章 齒圈產(chǎn)品試制情況

    2003年6月益陽齒輪廠（簡(jiǎn)稱“益齒廠”下同）根據(jù)近幾年齒圈產(chǎn)品在質(zhì)量、價(jià)格和供貨等方面出現(xiàn)的問題，向海陸公司提出齒圈產(chǎn)品的試制和供貨事宜，并要求海陸公司在滿足國(guó)家和鐵道、冶金行業(yè)相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高齒圈產(chǎn)品質(zhì)量，確保鐵路運(yùn)輸安全，增加了企業(yè)對(duì)齒圈產(chǎn)品質(zhì)量的特殊要求。

 

§ 3.1 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

    海陸公司在齒圈產(chǎn)品試制過程中主要采用了以下標(biāo)準(zhǔn)：

    1、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

   （1）GB/T 3077-1999 《合金結(jié)構(gòu)鋼》

   （2）GB/T 222-1984  《鋼的化學(xué)成分取樣方法及允許偏差》

   （3）GB/T 226-1991  《鋼的低倍組織及酸蝕檢驗(yàn)法》

   （4）GB/T 228-1987  《金屬拉伸試驗(yàn)方法》

   （5）GB/T 229-1994  《金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法》

   （6）GB/T 231-1984  《金屬布氏硬度試驗(yàn)方法》

   （7）GB/T 1979-1980 《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》

   （8）GB/T 2975-1998 《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備》

   （9）GB/T 4336-1984 《碳素鋼和中低鋼的光電發(fā)射光譜分析方法》

   （10）GB/T 7736-1987 《鋼的低倍組織及缺陷超聲波檢查法》

   （11）GB/T 10561-1989 《鋼中非金屬夾雜物顯微評(píng)定方法》

   （12）GB/T 17505-1998 《鋼及鋼產(chǎn)品交貨一般技術(shù)條件》

    2、鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

    TB/T2566-1995 《機(jī)車牽引齒輪滲碳、淬火、回火強(qiáng)化技術(shù)條件》

    3、冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

   （1）YB 4068-1991 《合金結(jié)構(gòu)鋼供貨技術(shù)條件》

   （2）YB/T 5148-1993 《金屬平均晶粒度測(cè)定法》

 

§ 3.2 齒圈產(chǎn)品圖紙

    益齒廠提供的齒圈產(chǎn)品圖紙，包括了機(jī)加工和產(chǎn)品技術(shù)條件（見附件1）。

 

§ 3.3 用戶提出的特殊要求

    1、齒圈坯試制采購(gòu)規(guī)范（見附件2）。

    2、毛坯正火后進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。

    3、代益齒廠對(duì)毛坯件進(jìn)行機(jī)加工，并符合產(chǎn)品圖紙要求。

    4、齒圈產(chǎn)品在交貨前逐一進(jìn)行超聲波探傷檢驗(yàn)，排除內(nèi)部組織缺陷。

 

§ 3.4 主要工藝流程

    原材料進(jìn)廠復(fù)檢   鋸切下料   抽量（1）   室式爐加熱（2）   水壓機(jī)制坯    碾環(huán)機(jī)軋制（3）   聚冷    正火    

型式尺寸和外觀質(zhì)量檢查（4）   粗車機(jī)加工    超聲波探傷（5）                            

   調(diào)質(zhì)熱處理（6）   硬度檢查（7）    精車機(jī)加工    型式尺寸檢查（8）    取樣理化檢驗(yàn)（9）   打印標(biāo)識(shí)   包裝入庫。      

注：表示重要工序質(zhì)量控制點(diǎn)

    1 ─ 坯重控制檢查

    2 ─ 坯料加熱溫度與時(shí)間控制檢查

    3 ─ 環(huán)件碾制終軋溫度控制

    4 ─ 型式尺寸檢查

    5 ─ 超聲波逐件內(nèi)部組織缺陷檢查

    6 ─ 控制調(diào)質(zhì)熱處理加熱溫度、時(shí)間、淬火、水溫和淬火時(shí)間

    7 ─ 檢查調(diào)質(zhì)熱處理后的環(huán)件硬度

    8 ─ 成品型式尺寸檢查

    9 ─ 成品理化指標(biāo)檢驗(yàn)

 

§ 3.4.1 原材料進(jìn)廠檢驗(yàn)

    齒圈產(chǎn)品采用了上鋼五廠生產(chǎn)的42CrMoA鋼坯，鋼坯特點(diǎn)：有害元素和非金屬夾雜物含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB/T 3077-1999 《合金結(jié)構(gòu)鋼》和YB 4068-1991 《合金結(jié)構(gòu)鋼供貨技術(shù)條件》規(guī)定值。

 

§ 3.4.1.1 主要冶金指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)論（見表1）

42CrMoA鋼坯主要冶金指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果       表1

高低倍檢測(cè)

高倍組織檢驗(yàn)

低倍組織檢驗(yàn)

（級(jí)）

晶粒度（級(jí)）

非金屬夾雜物檢測(cè)（級(jí)）

塑性夾雜

脆性夾雜

檢測(cè)結(jié)果

11

1

0.5

一般疏松<1；中心疏松<1；偏析0

 

§ 3.4.1.2 化學(xué)成分檢驗(yàn)（見表2）

    化學(xué)成分檢驗(yàn)記錄由上鋼五廠鋼坯出廠質(zhì)檢證明和海陸公司進(jìn)廠復(fù)檢證明組成（見附件3、4）。

 

42CrMoA鋼坯化學(xué)成分檢驗(yàn)結(jié)果（%）      表2

化學(xué)成分

C

Si

Mn

Cr

Mo

P

S

標(biāo)準(zhǔn)值

0.38~0.45

0.17~0.37

0.50~0.80

0.90~1.20

0.15~0.25

≤0.025

≤0.025

檢驗(yàn)值

0.40

0.27

0.63

1.03

0.18

0.013

0.002

 

§ 3.4.1.3 綜合力學(xué)、工藝性能復(fù)檢

    海陸公司根據(jù)上鋼五廠提供的熱處理工藝參數(shù)，

 

 

 

 

§ 3.4.2 原材料

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 3.1產(chǎn)品試制依據(jù)…………………………………………………….………………………2

§ 3.1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)…………………………………………………….………………2

§ 3.1.2 現(xiàn)行產(chǎn)品圖紙………………………………………………………….…………2

§ 3.1.3 用戶提出的特殊要求………………………………………………….…………2

    § 3.1.4 生產(chǎn)綱領(lǐng)……………………………………………………………….…………2

§ 3.2 產(chǎn)品試制工藝方案………………………...……….……………………………………2

§ 3.2.1 基本工藝流程…………………………………………………….………………2

§ 3.2.1.1 工藝方案特點(diǎn)…………………………………….………...……………2

§ 3.2.1.2 關(guān)鍵工序質(zhì)量控制措施…………………………………………………2

§ 3.2.1.3 工藝參數(shù)驗(yàn)證情況..…………………………….…………….…………2

§ 3.2.2 生產(chǎn)中試情況………………………………………………………….…………2

§ 3.2.2.1 主要生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行情況……………………….…………...……………2

§ 3.2.2.2 產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性情況…………………………………………………2

§ 3.2.2.3 工藝參數(shù)驗(yàn)證情況..…………………………….…………….…………2

§ 3.2.3 環(huán)件試制標(biāo)準(zhǔn)化審查結(jié)論…………………………………………….…………2

§ 3.2.4 益陽齒輪廠SS3型齒圈加工及檢測(cè)……………………….……………………2

§ 3.2.4.1 齒圈環(huán)件檢測(cè)……………………………….………...…………………2

§ 3.2.4.2 齒圈輪芯檢測(cè)……………………………………………………………2

§ 3.2.4.3 齒圈加工、裝配參數(shù)驗(yàn)證..………………………………………..……2

 

 

 

    1．張家港海陸環(huán)形鍛件有限公司具備試制、生產(chǎn)條件：企業(yè)有一條從坯

    料準(zhǔn)備、加熱、制坯、軋制、熱處理完整的流水生產(chǎn)線，有粗加工機(jī)

    床、超聲波探傷檢驗(yàn)?zāi)芰鸵惶咨a(chǎn)管理和質(zhì)量保證體系，有滿足產(chǎn)

    品理化檢驗(yàn)和售后服務(wù)能力。

    2．試制產(chǎn)品全面達(dá)到益陽齒輪有限公司所有要求。

    3．原材料由上鋼五廠供應(yīng)，冶金質(zhì)量穩(wěn)定可靠。軋機(jī)由計(jì)算機(jī)程序控制，

    尺寸控制較好；可以粗加工供貨并可粗加工后調(diào)質(zhì)供貨，逐件超聲波

    檢查。(二)企業(yè)基本情況

  一．行業(yè)中的地位：

    張家港

  二．企業(yè)能力狀況：

    1．企業(yè)不僅能批量生產(chǎn)供應(yīng)重型機(jī)械的齒圈、大型汽車輪胎模具環(huán)件、

    汽輪機(jī)隔板內(nèi)外環(huán)件、混凝土攪拌機(jī)滾道環(huán)件、軸承圈、大型法蘭等

    環(huán)鍛件。近年來與上鋼五廠、上海鋼研所聯(lián)合，依托其技術(shù)及原材料

    質(zhì)控優(yōu)勢(shì)，為航天、航空成功軋制成不銹鋼、高溫合金等高難度、高

    要求的高品質(zhì)環(huán)件。同時(shí)近年來，為節(jié)約鍛件金屬材料，還開發(fā)研制

    成功異形截面環(huán)形鍛件，深受市場(chǎng)歡迎。

    2．為有較大的發(fā)展，2002年搬遷到合興鎮(zhèn)新址，現(xiàn)占面積約21300m2，

    生產(chǎn)廠房6700 m2，試驗(yàn)、檢驗(yàn)設(shè)施380 m2，辦公及生活區(qū)3300 m。，

    尚有發(fā)展余地。

 

3．企業(yè)有一整套的環(huán)形鍛件生產(chǎn)流水線，其主要生產(chǎn)設(shè)備狀況見表1。

序

號(hào)

 

 

    設(shè)備名稱

 

 

    型號(hào)或規(guī)格

 

臺(tái)套

 

數(shù)

1

    臥式帶鋸床

GZ4080最大鋸切直徑800毫米

    2

    2

    臥式帶鋸床

GZ4050最大鋸切直徑500毫米

    3

    3

    臥式帶鋸床

GZ4040最大鋸切直徑400毫米

    2

    4

    煤氣發(fā)生爐

    ①2200mm

    2

    5

    室式加熱爐(燃油)

    7m3

    3

    6

    5T鍛造操作機(jī)

    DS-5000

    1

    7

    1600T鍛造水壓機(jī)

 

    1

    8

    3 000mm數(shù)控輾環(huán)機(jī)

    D53—200／125

    1

    9

    3T鍛造操作機(jī)

    DS-3000

    2

    10

   3T蒸汽錘

 

    1

  ll

  臺(tái)車式加熱爐(熱處理爐)

    2.7×3.5×1.7m3

    1

  12

    臺(tái)車式熱處理爐

    3×2.8×5 m3

    1

    13

    井式電加熱熱處理爐

    ①1.9×2 m。600Kw

    2

  14

    淬火水槽

 

    1

    15

    普通立式車床

    2000mm

    1

  16

    普通車床

    CWll25

    4

    17

    普通車床

    C6263

    1

    18

    普通車床

    C6140

    1

  19

    普通橫臂鉆床

    Z3080

    2

  20

    橋式吊車

    15T／3T

    2

  21

    橋式吊車

    30T／5T

    1

  22

    龍門式吊車

    5T

    1

 

4．試驗(yàn)檢驗(yàn)室有整套的機(jī)械性能試驗(yàn)檢驗(yàn)儀器設(shè)備，見表2。

序

號(hào)

名稱    ．

 

型號(hào)

 

臺(tái)數(shù)

 

1

超聲波探傷儀

CTS-22

 2

 2

電腦超聲波探傷儀

ST-88

 1

 3

材料試驗(yàn)機(jī)

WE-60A

 1

 4

沖擊試驗(yàn)機(jī)

JB-30

 2

 5

金相顯微鏡

XJG-3.0

 2

 6

光譜儀

 

1

 7

投影儀

STT

 1    ，

8

雙管定碳爐

SK-2,5.15／S

 1

 9

維氏，布氏，洛氏，里氏硬度機(jī)

HVA-1，HLS．11等

各1臺(tái)

 

5．年生產(chǎn)能力6000噸。

6．資金狀況：

固定資產(chǎn)：流動(dòng)資金：

篇7

軸承鋼的性能要求

眾所周知，在各種運(yùn)輸車輛、機(jī)床、傳動(dòng)機(jī)械以及其他高速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械中，軸承是不可缺少的零部件，而軸承鋼就是用來制造各種滾動(dòng)軸承的專用鋼種。軸承鋼的材料特性主要表現(xiàn)在以下方面：由于軸承鋼的含碳量較高，鋼錠澆鑄及冷卻時(shí)容易產(chǎn)生碳和鉻的偏析，所以軸承鋼鋼錠開坯前應(yīng)進(jìn)行高溫保溫或擴(kuò)散退火；軸承鋼的導(dǎo)熱性差，在加熱時(shí)要防止炸裂；軸承鋼在加熱過程中容易產(chǎn)生脫碳、過熱和過燒現(xiàn)象；軋后緩慢冷卻時(shí)有明顯的網(wǎng)狀碳化物析出；在終軋溫度低于800℃時(shí)，易產(chǎn)生帶狀碳化物。

滾動(dòng)軸承的工作條件極為復(fù)雜，承受著各種高的交變應(yīng)力，如拉力、壓力、剪力和摩擦力等?；趯?duì)軸承工作條件和破壞情況的分析，對(duì)軸承鋼的性能要求主要有：具有高的接觸疲勞強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度；經(jīng)熱處理后必須具有高而均勻的硬度；具有高的彈性極限，防止在高載荷作用下軸承發(fā)生過量的塑性變形；要有一定的韌性，防止軸承在受沖擊載荷作用時(shí)發(fā)生破壞；要有一定的抗腐蝕性能；要有良好的工藝性能，如成型、切削、磨削等性能，以適應(yīng)大批量、高效率、高質(zhì)量生產(chǎn)的需要；要具有良好的尺寸穩(wěn)定性，防止軸承在長(zhǎng)期存放或使用中因尺寸變化而降低精度。

根據(jù)軸承的特殊使用要求，軸承制造行業(yè)對(duì)軸承鋼的生產(chǎn)也提出了非常嚴(yán)格的質(zhì)量要求，具體體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)YB9—68及軸承鋼生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)YJZ84中，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是目前軸承鋼生產(chǎn)中的兩個(gè)并行標(biāo)準(zhǔn)。

軸承鋼的產(chǎn)品系列

軸承鋼的產(chǎn)品系列主要有熱軋棒材、冷拔材、鍛材、管材、盤條以及鋼絲等幾類，其中用量最大的是熱軋棒材。由于各種機(jī)械在運(yùn)行當(dāng)中是否完全可靠，在很大的程度上要取決于軸承的質(zhì)量和可靠性，因此，軸承和軸承鋼的質(zhì)量越來越引起世界各國(guó)的重視。

目前，瑞典和日本的軸承鋼質(zhì)量在世界上處于領(lǐng)先地位。我國(guó)軸承鋼的主要生產(chǎn)廠家有大冶特鋼、北滿特鋼、上鋼五廠、長(zhǎng)城特鋼、大連鋼廠及本鋼等。太鋼軸承鋼的產(chǎn)量最高時(shí)近2萬t，約占全國(guó)總產(chǎn)量的1%～2%。

軸承鋼的研發(fā)方向

世界各國(guó)都在研究和開發(fā)新型軸承鋼以擴(kuò)大應(yīng)用和代替?zhèn)鹘y(tǒng)的軸承鋼。例如：快速滲碳軸承鋼，通過改變化學(xué)成分來提高滲碳速度，其中碳含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）由傳統(tǒng)的0.08%～0.20%提高到0.45%左右，滲碳時(shí)間由7h縮短到30min；高頻淬火軸承鋼，用普通中碳鋼或中碳錳、鉻鋼，通過高頻加熱淬火來代替普通軸承鋼，既簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序又降低了成本，并提高了使用壽命。

我國(guó)開發(fā)了高淬透性和淬硬性軸承鋼GCr15SiMo，其淬硬性HRC≥60，淬透性J60≥25mm。GCr15SiMo的接觸疲勞壽命L10和L50分別比GCr15SiMn提高73%和68%，即，在相同使用條件下，用GCr15SiMo鋼制造的軸承的使用壽命是GCr15SiMo鋼的近兩倍。近年來，我國(guó)還開發(fā)了能節(jié)約能源、節(jié)約資源和抗沖擊的GCr4軸承鋼。與GCr15相比，GCr4的沖擊值提高了66%～104%，斷裂韌性提高了67%，接觸疲勞壽命L10提高了12%。與全淬透的GCr15鋼軸承相比，GCr4鋼軸承的壽命明顯提高，可用于重載高速列車軸承。

新型軸承鋼主要向高潔凈度和性能多樣化兩個(gè)方向發(fā)展。提高軸承鋼的潔凈度，特別是降低鋼中的氧含量，可以明顯延長(zhǎng)軸承的壽命。氧含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))由28×10-6降低到5×10-6，疲勞壽命可以延長(zhǎng)1個(gè)數(shù)量級(jí)。目前，我國(guó)可以將軸承鋼中的最低氧含量控制在10×10-6左右。軸承使用環(huán)境的變化要求軸承鋼必須具備性能的多樣化。例如：隨著設(shè)備轉(zhuǎn)速的提高，需要準(zhǔn)高溫用(200℃以下)軸承鋼(通常采用在SUJ2鋼的基礎(chǔ)上提高Si含量、添加V和Nb的方法來達(dá)到抗軟化和穩(wěn)定尺寸的目的)；腐蝕環(huán)境下使用需要開發(fā)不銹軸承鋼；為了簡(jiǎn)化工藝，應(yīng)該開發(fā)高頻淬火軸承鋼和短時(shí)滲碳軸承鋼；為了滿足航空航天的設(shè)備需要，應(yīng)開發(fā)高溫軸承鋼。

隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，軸承的需用量日益增加，對(duì)其質(zhì)量和性能的要求也越來越高，提出了高精度、高速、高溫、低摩擦、低溫升、低噪音和耐腐蝕等一系列要求。因此，對(duì)軸承鋼的要求也越來越嚴(yán)格，使其向著高質(zhì)量、高性能和多品種的方向發(fā)展。

軸承鋼的質(zhì)量要求

滾動(dòng)軸承的使用壽命和可靠性很大程度上與軸承用鋼的冶煉質(zhì)量有著密切的關(guān)系。由于軸承鋼所具有的特性，對(duì)冶煉質(zhì)量的要求比一般工業(yè)用鋼要嚴(yán)格得多，如鋼的化學(xué)成分、純潔度、組織和均勻性等。滾動(dòng)軸承要在拉伸、壓縮、彎形、剪切、交變等復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和高應(yīng)力值之下，高速、長(zhǎng)時(shí)間地工作。為了保證軸承具有良好的性能和高的壽命，對(duì)軸承鋼的質(zhì)量要求如下：

化學(xué)成分是影響軸承鋼性能的最本質(zhì)的因素。鋼的物理、化學(xué)、機(jī)械性能和金相組織都是由化學(xué)成分決定的，改變了化學(xué)成分，就改變了鋼的基本性質(zhì)。因此，軸承鋼的化學(xué)成分必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許范圍。一般軸承用鋼主要是高碳鉻軸承鋼，即含碳量1%左右，加入1.5%左右的鉻，并含有少量的錳、硅元素的過共析鋼。鉻可以改善熱處理性能、提高淬透性、組織均勻性、回火穩(wěn)定性，又可以提高鋼的防銹性能和磨削性能。但當(dāng)鉻含量超過1.65%時(shí)，淬火后會(huì)增加鋼中殘余奧氏體，降低硬度和尺寸穩(wěn)定性，增加碳化物的不均勻性，降低鋼的沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度。因此高碳鉻軸承鋼中的含鉻量一般控制在1.65%以下。只有嚴(yán)格控制軸承鋼中的化學(xué)成分，才能通過熱處理工序獲得滿足軸承性能的組織和硬度。

特別嚴(yán)格的純潔度要求。鋼的純潔度是指鋼中所含非金屬夾雜物的多少，純潔度越高，鋼中的非金屬夾雜物越少。軸承鋼中的氧化物、硅酸鹽等有害夾雜物是導(dǎo)致軸承早期疲勞剝落、顯著降低軸承壽命的主要原因。特別是脆性夾雜物危害最大，由于在加工過程中容易從金屬基體上剝落下來，嚴(yán)重影響軸承零件精加工后的表面質(zhì)量。因此，為了提高軸承的使用壽命和可靠性，必須降低軸承鋼中夾雜物的含量。為了保證軸承鋼有較高的疲勞強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、表面硬度和較長(zhǎng)的使用壽命，鋼中的氧化物、硫化物、點(diǎn)狀?yuàn)A雜等各種非金屬夾雜物要嚴(yán)格地控制在一定的范圍之內(nèi)；鋼中的各種碳化物(如碳化物液析、條狀碳化物、帶狀碳化物及網(wǎng)狀碳化物等)的不均勻性要控制在一定的級(jí)別之內(nèi)。經(jīng)熱加工后的軸承鋼成品，其表面脫碳層厚度要盡量減小；鋼材的宏觀低倍組織要良好，即一般疏松、中心疏松、偏析的級(jí)別要小，不允許出現(xiàn)皮下氣泡、縮孔、夾雜和裂紋。經(jīng)退火后的鋼材，要求具有均勻、細(xì)小的球狀珠光體組織。

嚴(yán)格的低倍組織和顯微(高倍)組織要求。軸承鋼的低倍組織是指一般疏松、中心疏松和偏析，顯微(高倍)組織包括鋼的退火組織、碳化物網(wǎng)狀、帶狀和液析等。網(wǎng)狀碳化物降低鋼的沖擊韌性，并使之組織不均勻，在淬火時(shí)容易變形與開裂。帶狀碳化物影響退火和淬火回火組織以及接觸疲勞強(qiáng)度。碳化物液析硬而脆，它的危害性與脆性夾雜物相同。低、高倍組織的優(yōu)劣對(duì)滾動(dòng)軸承的性能和使用壽命有很大的影響，所以，在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)低、高倍組織有著嚴(yán)格的要求。

根據(jù)不同成型方法對(duì)鋼材表面質(zhì)量有不同程度的要求?？偟膩碚f，軸承鋼材表面不得有裂紋、折疊、拉裂、結(jié)疤和夾渣。對(duì)冷沖用的冷拉鋼材，除不允許上述缺陷外，表面要潔凈，不得有銹蝕、麻凹等缺陷。軸承鋼材表面不得有嚴(yán)重的脫碳現(xiàn)象，根據(jù)軸承零件成型工藝的不同要求，在標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)不同品種的鋼材表面脫碳層深度有不同的限制規(guī)定。

滾動(dòng)軸承用鋼要求鋼材尺寸精度較高，原因是大部分軸承零件都要經(jīng)過壓力成型。為了節(jié)省材料和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，絕大部分軸承套圈都是經(jīng)過鍛造成型；鋼球要經(jīng)過冷鐓或熱軋成型，小尺寸的滾子也是經(jīng)過冷鐓成型。如果鋼材的尺寸精度不高，就無法精確地計(jì)算下料尺寸和重量，而不能保證軸承零件的產(chǎn)品質(zhì)量，也容易造成設(shè)備和模具的損壞。在對(duì)軸承鋼進(jìn)行精加工時(shí)，為了對(duì)原材料準(zhǔn)確下料并精確地加工成所要求的零件尺寸，對(duì)軸承鋼產(chǎn)品的尺寸精度也有嚴(yán)格的要求，同時(shí)還要求成品的外形（形狀精度）要平直。根據(jù)軸承零件成型工藝及軸承鋼的生產(chǎn)工藝，在標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)軸承鋼材各種品種、規(guī)格的尺寸公差都進(jìn)行了規(guī)定。鍛造鋼材尺寸公差一般按GB908—72標(biāo)準(zhǔn)，熱軋鋼材尺寸公差按GB702—86，冷拉鋼材按GB905—82標(biāo)準(zhǔn)，冷拉鋼絲按YB245—64標(biāo)準(zhǔn)。

軸承鋼的軋制工藝

軸承鋼的軋制工藝對(duì)軸承鋼的冶煉質(zhì)量要求很高，需要嚴(yán)格控制硫、磷、氫等含量以及非金屬夾雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況。因?yàn)榉墙饘賷A雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況對(duì)軸承鋼的使用壽命影響很大，往往軸承的失效就是在大的夾雜或碳化物周圍產(chǎn)生的微裂紋擴(kuò)展造成的。夾雜物的含量和鋼中氧含量密切相關(guān)，氧含量越高，夾雜物數(shù)量就越多，壽命就越短。夾雜物和碳化物粒徑越大、分布越不均勻，使用壽命也越短，而它們的大小、分布狀況與使用的冶煉工藝和冶煉質(zhì)量密切相關(guān)，現(xiàn)在生產(chǎn)軸承鋼的主要工藝是連鑄以及電爐冶煉+電渣重熔工藝冶煉，還有少量采用真空感應(yīng)+真空自耗的雙真空工藝，或+多次真空自耗等工藝來提高軸承鋼的質(zhì)量。

根據(jù)軸承鋼的技術(shù)要求和鋼種特征，軸承鋼生產(chǎn)的大致軋制工藝過程如下：

軸承鋼在冶煉后鑄成的鋼錠有熱錠和冷錠之分。熱錠可以利用鋼錠的余熱進(jìn)行紅送，裝入初軋工序的均熱爐內(nèi)進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散加熱，而冷錠則應(yīng)及時(shí)退火，并對(duì)鋼錠的表面進(jìn)行清理。

由于軸承鋼的導(dǎo)熱性較差，在開坯或成材的軋前加熱時(shí)速度不宜過快，鋼坯入爐時(shí)的爐尾溫度不宜過高，應(yīng)小于700℃。高碳鋼的加熱溫度區(qū)間比較窄，通常在150℃～1200℃之間。溫度過低時(shí)變形抗力較大，而溫度過高則會(huì)出現(xiàn)過熱和過燒缺陷。軸承鋼的過燒溫度約為1220℃，一般的加熱溫度以1100℃～1180℃為宜。軸承鋼在加熱過程中的脫碳傾向很大。以GCr15為例，熱加工過程中的脫碳層厚度可達(dá)0.3～0.8mm，對(duì)軸承制品的表面硬度和強(qiáng)度有很大的影響。為了減少脫碳層厚度，在加熱過程中要盡量采用較低的加熱溫度和較短的加熱時(shí)間，在高溫區(qū)應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間的加熱，爐內(nèi)的氣氛要控制在還原性氣氛中。為了減輕鋼材的脫碳現(xiàn)象，鋼廠在熱加工和退火工序進(jìn)行了鋼材表面涂抹防脫碳的保護(hù)涂層試驗(yàn)，效果較好。

高溫時(shí)，高碳軸承鋼具有良好的塑性，可以用較大的壓下量進(jìn)行軋制。軋后冷卻時(shí)，濃度較高的碳會(huì)沿著奧氏體的晶界析出，形成網(wǎng)狀碳化物。因此，鋼的終軋溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在800～850℃之間，以利于破碎網(wǎng)狀碳化物。溫度高于850℃時(shí)，鋼材在冷卻過程中會(huì)析出網(wǎng)狀碳化物；溫度低于800℃時(shí)碳化物開始析出，富集的碳化物偏析會(huì)隨著金屬的變形，延伸成帶狀碳化物。

對(duì)于球化退火狀態(tài)交貨的軸承鋼，在軋后和退火前需要降低網(wǎng)狀碳化物的級(jí)別，得到晶粒細(xì)小的奧氏體組織。為了達(dá)到這一要求，除了上述控制終軋溫度的方法外，另一個(gè)最有效的方法是對(duì)軋后的鋼材進(jìn)行控制冷卻，而且它也是破除網(wǎng)狀碳化物和細(xì)化晶粒的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

控制軋制和控制冷卻是近十幾年來發(fā)展起來的新技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外已得到普遍使用。軸承鋼控制冷卻的工藝主要是：軋后的鋼材要穿水快速冷卻至500℃左右，此時(shí)鋼材內(nèi)外的表面溫差較大，可依靠鋼材芯部的熱量使鋼材表面逐漸返紅至660℃，然后緩慢冷卻。這時(shí)鋼材可以在返紅過程中完成組織轉(zhuǎn)變?？焖倮鋮s的目的是抑制鋼中網(wǎng)狀碳化物的析出，降低網(wǎng)狀碳化物的級(jí)別，同時(shí)可以使珠光體的轉(zhuǎn)變?cè)谳^低的溫度下進(jìn)行，得到晶粒細(xì)小的奧氏體組織，為隨后的球化退火提供良好的預(yù)備組織，以提高球化質(zhì)量、縮短球化時(shí)間。目前國(guó)內(nèi)外軸承鋼的控制冷卻主要采用雙套管冷卻器、環(huán)形噴嘴冷卻器及湍流管冷卻器等。

若用戶需對(duì)軸承鋼產(chǎn)品直接進(jìn)行冷加工時(shí)，鋼材應(yīng)進(jìn)行球化退火，以使鋼材獲得合適的硬度及細(xì)小的珠光體球化組織，便于加工。由于鋼材在退火過程中還會(huì)繼續(xù)發(fā)生氧化和脫碳，因此，軸承鋼的退火多數(shù)是在通有氮?dú)?、氫氣等的保護(hù)氣氛的連續(xù)退火爐內(nèi)進(jìn)行，這樣可以減輕鋼材的氧化和脫碳。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在通有保護(hù)氣體的爐內(nèi)退火，脫碳層的厚度最多只增加0.1mm左右。

軸承用鋼的常見缺陷

滾動(dòng)軸承的使用壽命和可靠性很大程度上與軸承用鋼的冶煉質(zhì)量有著密切的關(guān)系。由于軸承鋼所具有的特性，對(duì)冶煉質(zhì)量的要求比一般工業(yè)用鋼要嚴(yán)格得多，如鋼的化學(xué)成分、純潔度、組織和均勻性等。鋼錠的皮下氣泡，嚴(yán)重的非金屬夾雜物及鋼材在鍛、軋過程中，加熱溫度過高，鍛、軋后冷卻快，終軋、終鍛溫度過低等原因都有產(chǎn)生裂紋的可能性。

軸承鋼在鍛、軋過程中產(chǎn)生的飛邊、毛刺、皺折和尖銳棱角等，在繼續(xù)軋制時(shí)壓入金屬內(nèi)部，則形成折疊。由于鋼錠表面的夾渣、凹坑，在鍛、軋過程中形成較薄、扁平的分層，稱之為結(jié)疤。

因軋機(jī)導(dǎo)板上沾有金屬顆粒，導(dǎo)板安裝不當(dāng)?shù)仍?，使軸承鋼鋼材表面刻劃出溝槽，稱為刮傷或劃痕。爐渣和各種耐火材料，在鋼澆注過程中未浮在鋼錠頭部，而集聚在鋼錠表面，鋼錠修整時(shí)，又未清理掉，因此就會(huì)在鋼材表面形成夾渣。

軸承鋼鋼材在加熱過程中，表面要發(fā)生氧化作用，爐氣中的氧與鋼材表面的碳進(jìn)行氧化反應(yīng)，形成氣體，使鋼材表面的碳量低于規(guī)定數(shù)值稱為脫碳。脫碳對(duì)高碳軸承鋼來說是一個(gè)嚴(yán)重的缺陷，往往造成軸承零件表面脫碳，淬火后的硬度達(dá)不到技術(shù)要求。

鋼液在澆注后的冷凝過程中，由于體積收縮而在鋼錠的中心部位形成孔洞，稱為縮孔。為了減少縮孔鋼材的危害，在鋼液澆注、結(jié)晶過程中要采用合理的工藝，使體積收縮而形成的孔洞移向鋼錠的頭部，在鋼錠開坯后，將縮孔部分切掉。但是，由于澆注、冷卻工藝不當(dāng)，如定尺不合理、鋼錠頭部保溫不足、開坯后錠頭部位切除量少等，常會(huì)使縮孔殘留在鋼材內(nèi)，而在低倍檢查時(shí)，就會(huì)顯示出來。

經(jīng)酸洗后的鋼樣橫向截面中心或其附近區(qū)域呈現(xiàn)短小、不連續(xù)，一般呈輻射狀態(tài)分布的發(fā)絲狀開裂，或在軸承鋼鋼材的縱向斷口上出現(xiàn)表面光滑，形狀近似圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)，稱為白點(diǎn)。白點(diǎn)形成的原因，一是鋼中氫氣的存在，二是鋼材鍛造后在600～300℃沒有緩冷，氫氣未充分?jǐn)U散，產(chǎn)生組織應(yīng)力而開裂。有白點(diǎn)的鋼材或零件，其縱向、橫向機(jī)械性能都有顯著下降，故有白點(diǎn)的鋼材或零件沒有使用價(jià)值。

鋼錠或鋼坯在鍛造加熱時(shí)，溫度過高，表面層沿晶界處被氧氣侵入而產(chǎn)生氧化物。在晶界處和枝晶軸間的一些低熔點(diǎn)化合物發(fā)生熔化，以致在冷凝后形成裂紋或孔洞，這種現(xiàn)象稱為過燒。鋼材過燒后，再鍛時(shí)將引起開裂，即使不開裂，其強(qiáng)度和沖擊韌性都會(huì)大大降低，故不能使用。

軸承鋼在液體狀態(tài)溶解氣體的能力比固態(tài)時(shí)大，鋼液在冷凝過程中，氣體從鋼液中逸出，如來不及排出，則形成氣孔。此外，鋼錠模烘烤不良，會(huì)在鋼模表面存在水分或氣體；鋼錠模內(nèi)表面涂料不良，會(huì)形成大量氣體，這些水分或氣體來不及排出鋼液，則形成皮下氣泡。氣泡的存在大大地降低了鋼材的強(qiáng)度。

在鋼液冷凝過程中，由于軸承鋼中碳、鉻、鎢、磷等元素結(jié)晶、擴(kuò)散速度不同而形成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象稱為偏析。偏析的存在會(huì)給以后的變形加工造成困難，例如：硫的偏析易產(chǎn)生熱脆，磷的偏析易產(chǎn)生冷脆。偏析的存在易引起金屬疲勞斷裂。

軸承鋼鋼液在冷凝過程中，由于體積收縮而引起的細(xì)小孔隙稱為疏松。分散分布的細(xì)小孔隙稱為一般疏松。分布在鋼材中心部位的細(xì)小孔隙稱為中心疏松。疏松降低了鋼材的致密度，使機(jī)械性能顯著下降，降低軸承的使用壽命。

軸承鋼在冶煉、澆鑄過程中，由于鋼液內(nèi)各成分之間、鋼液與爐襯之間接觸所引起的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物、脫氧產(chǎn)物，以及爐壁、出鋼槽、鋼水包等耐火材料剝落而進(jìn)入鋼液，這些進(jìn)入鋼液而未排出的非鋼液物質(zhì)稱為非金屬夾雜物。非金屬夾雜物在軸承鋼中的存在，是降低軸承使用壽命的主要原因之一。

軸承鋼的冶金檢驗(yàn)方法

軸承鋼鋼材表面質(zhì)量通常用肉眼檢查。退火及未退火的熱軋鋼材必要時(shí)可用風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)手提砂輪磨成螺旋槽進(jìn)行檢查；冷拉退火條鋼和鋼管可用細(xì)的平銼刀在整根材料上銼成三到四處圓周光面，用肉眼檢查；鋼絲盤料通常也用肉眼檢查，也可采用酸洗檢查，即在盤料的兩端各取250mm長(zhǎng)的鋼絲，按低倍酸洗工藝酸洗后肉眼檢查其表面。

尺寸精度檢驗(yàn)方法：退火和不退火的熱軋圓鋼，用讀數(shù)值為0.1mm的游標(biāo)卡尺或卡規(guī)進(jìn)行尺寸精度檢查。冷拉條鋼和鋼絲用分度值為0.01mm的千分尺進(jìn)行檢查。熱軋和冷拉鋼管的外徑尺寸和壁厚差分別用讀數(shù)值為0.1mm的游標(biāo)卡尺和分度值為0.01mm千分尺檢查。冷軋鋼板和鋼帶的厚度用千分尺檢查。鋼材的長(zhǎng)度、寬度用鋼直尺檢查。各種鋼材（除盤料外）的彎曲度可用雙直尺或塞尺檢查。

鑒別鋼種一般用手提看譜鏡和火花鑒別法進(jìn)行檢查。手提看譜鏡是一種半定量的光譜儀器，能夠半定量地檢查出鋼中的主要合金元素，如鉻、錳、鎳、鉬、鎢、釩等。光譜檢查可以查明被檢鋼材的鋼號(hào)及有無混鋼情況?；鸹z查是根據(jù)火花特征判斷被檢鋼材的鋼號(hào)。

對(duì)于冷拉退火條鋼和熱軋退火鋼材要進(jìn)行布氏硬度檢查。布氏硬度試驗(yàn)方法按GB231—84標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。直徑30mm以下的冷拉及熱軋退火鋼材應(yīng)進(jìn)行斷口檢查。在鋼材一端切出缺口后用錘擊斷或用壓力機(jī)截取斷口試樣，然后用肉眼檢查斷面上是否有縮孔、白點(diǎn)、裂紋，過燒等缺陷。

直徑大于30mm的退火鋼材和不退火鋼材一般都檢查低倍組織。即在鋼材的一端用鋸床（退火材）和砂輪切割機(jī)（不退火材）切取厚度為12～15mm的圓片試樣，試樣被檢的一面用磨床磨平。經(jīng)熱酸洗后用肉眼檢查是否有偏析、疏松程度、縮孔、白點(diǎn)、裂紋、過燒等缺陷。熱酸洗用50%的工業(yè)鹽酸水溶液，加熱到70±5℃，酸洗時(shí)間為30~40min，試樣取出后用堿水沖洗，然后用80℃熱清水沖洗凈。

化學(xué)成分一般按爐號(hào)取樣分析。鋼號(hào)的各種元素成分分析方法按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行?；瘜W(xué)分析方法比較慢，不適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；由于光譜科學(xué)的發(fā)展，目前，在生產(chǎn)廠一般采用光譜分析方法來分析檢驗(yàn)鋼材的化學(xué)成分。

高倍組織用金相顯微鏡進(jìn)行檢查。檢驗(yàn)的項(xiàng)目有：退火組織（放大500倍）、脫碳層深度（放大100倍）在鋼材的橫向截面上檢查；碳化物液析、帶狀碳化物、非金屬夾雜物（放大100倍）在鋼材的縱向截面上檢查。為了減少試樣數(shù)量，網(wǎng)狀碳化物的檢驗(yàn)可與帶狀碳化物、碳化物液析用同一試樣在縱向截面上檢查，有疑問時(shí)，再以橫向截面檢驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。

篇8

摘要：熱處理是機(jī)械工程中常用的一種金屬熱加工工藝，其本質(zhì)是對(duì)材料表面和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的改變，進(jìn)而引起其性能改變。本文在繼承和改善傳統(tǒng)熱加工工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)行存優(yōu)去劣，進(jìn)行必要的措施改進(jìn)，同時(shí)引入現(xiàn)代的熱加工新工藝，以40Cr鋼的熱處理工藝分析為例，淺談一下熱加工的傳統(tǒng)工藝、存在的缺陷不足及措施跟進(jìn)，同時(shí)介紹一下現(xiàn)代的新工藝，拋磚引玉，希望得到各位專家和老師的指正。

關(guān)鍵詞：熱處理40Cr鋼傳統(tǒng)工藝措辭跟進(jìn)現(xiàn)代新工藝

熱處理在機(jī)械制造中占據(jù)著非常重要的地位，它一般不改變工具的形狀，也很少改變其化學(xué)成分，而是改變工具內(nèi)部的細(xì)微組織，或工具表面的化學(xué)成分，從而改善其基本的使用性能以及工藝性能。

為了使金屬工具獲得所需要的物理性能和力學(xué)性能等，除了選用和使用材料與成型工藝之外，選用恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚥豢苫蛉?，而鋼鐵是機(jī)械工業(yè)中所使用的最廣泛的材料，是熱處理的重要對(duì)象和主要內(nèi)容，可通過熱處理給予適當(dāng)控制，達(dá)到需求的目的。

40Cr鋼是一種中碳調(diào)制剛，價(jià)格適中，加工也比較容易，通過熱處理，可以達(dá)到一定的耐磨性、韌性和塑性，該剛在550-570攝氏度之間時(shí)，具有最佳的綜合的力學(xué)性能，適合高頻淬火等表面硬化處理，且在生活中應(yīng)用廣泛，深受歡迎，本文將以此為例，進(jìn)行論述。

一、熱處理傳統(tǒng)工藝分析

鋼鐵材料在很早就被人們發(fā)現(xiàn)，其性能因溫度和加壓等因素而改變，為了提高鋼的硬度，淬火工藝得到發(fā)展，與此同時(shí)，人們還研究了熱處理過程中，防止金屬氧化和脫碳的方法等。40Cr鋼中的Cr能增加剛的淬透性，提高其硬度和回火的穩(wěn)定性，經(jīng)調(diào)制和淬火后，分別能承受中等和高等負(fù)荷的工作強(qiáng)度和速度，應(yīng)用廣泛。

1.40Cr鋼熱處理傳統(tǒng)工藝概述

熱處理工藝大體可分為整體、表面和化學(xué)熱處理三種，根據(jù)40Cr鋼的加熱介質(zhì)、溫度和冷卻法的不同，可采用不同的熱處理工藝，獲得不同的性能，獲得需要的金相組織，以獲得需要的力學(xué)性能。

在整體的熱處理工藝中，大致有“退火、正火、淬火和回火”等基本工藝，例如40Cr鋼的退火工藝，將其加熱到適當(dāng)溫度，進(jìn)行緩慢冷卻，獲得其良好的使用性能，或者為淬火做準(zhǔn)備。另外40Cr鋼的正火處理，將工件加熱至合適的溫度后進(jìn)行冷卻，其效果與退火相似，只是獲得的內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)組織更為精細(xì)，能夠改善40Cr鋼的切削性能，或作為其最終的熱處理。

在40Cr鋼的淬火處理中，將其加熱保溫后，在水、油或其他有積水溶液和無機(jī)鹽等溶液當(dāng)中進(jìn)行快速冷卻，使之變硬，同時(shí)也變脆。為了降低40Cr鋼的的脆性，進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕鼗?，這“四把火”通過不同的熱處理工藝，使40Cr鋼材料的工件或的一定的強(qiáng)度和韌性，進(jìn)行調(diào)制后，這種傳統(tǒng)的熱處理工藝成為時(shí)效處理。

此外40Cr鋼的熱處理工藝當(dāng)中，可以將熱處理與壓力加工形變相結(jié)合，使其獲得很好的強(qiáng)度和韌性，即形變熱處理，或在真空中進(jìn)行的真空熱處理等，是40Cr鋼的工件不氧化，不脫碳，保持光潔性，提高性能。

在常用的表面熱處理工藝中，通過加熱40Cr鋼的表層，使其暫時(shí)達(dá)到高溫，運(yùn)用火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理方法等進(jìn)行加工。在現(xiàn)代，我們常常滲透運(yùn)用化學(xué)熱處理的工藝方法，改變工件表層的化學(xué)成分，組織和性能的金屬熱處理工藝，使其滲入各種需要的化學(xué)元素，或再次進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，如淬火及回火等?/p>

在40Cr鋼的熱處理當(dāng)中，需要符合其規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T3077-1999，40Cr鋼的淬火加熱溫度、回火加熱溫度、抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率等各種要求有標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，而在上述傳統(tǒng)的熱處理工藝當(dāng)中，因?yàn)榇嬖诟鞣N缺陷，而造成40Cr鋼熱處理當(dāng)中的各種問題等，造成加工的失敗和不足，影響目的的達(dá)成。

2.40Cr鋼熱處理傳統(tǒng)工藝不足及措施跟進(jìn)

在40Cr鋼的熱處理工藝當(dāng)中，有可能獲得的金屬材料硬度過高，塑性過低，含有殘余應(yīng)力，容易開裂等，在上述傳統(tǒng)的熱加工處理中，進(jìn)行必要的手段補(bǔ)充，進(jìn)行工件的優(yōu)化處理，在40Cr鋼的正火中，將鋼件加熱到其上臨界點(diǎn)溫度，以30～50℃保持適當(dāng)時(shí)間后，在靜止的空氣當(dāng)中進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s，提高其性能，細(xì)化顆粒，消除組織缺陷，改善切削加工性能。另外，通過補(bǔ)充鹽浴淬火，馬氏體分級(jí)淬火等方法，提高工件硬度、強(qiáng)度和耐磨性，通過調(diào)碳和滲碳等方法，是工件表面具有高硬度和耐磨性，而中間保持良好的韌性和塑性。

此外，針對(duì)40Cr鋼的熱處理工藝要求，我們針對(duì)不同的問題，進(jìn)行有效的針對(duì)性措施。完全退火的加熱溫度保持在825-845℃，保溫約2h，爐冷250HBS細(xì)化顆粒，改善組織，消除殘余應(yīng)力，正火需加熱850-880℃，出爐空冷少于250HBS，目的同上，去應(yīng)力退化加熱約為680-710℃之間等，這些需要在實(shí)際操作當(dāng)中進(jìn)行有效控制。

另外在40Cr鋼工件的調(diào)制的淬火中，在實(shí)際中我們需要進(jìn)行適當(dāng)控制，在40Cr鋼工件的淬火后應(yīng)采用油冷，40Cr鋼工件的淬透性好，在油中冷卻能淬硬，而且變形較小，傾裂程度小，如果用油比較緊張，要求并不太高的工件，可以在水中淬火，嚴(yán)格掌握入水、出水的溫度。如果調(diào)質(zhì)后，硬度仍然偏高，第二次的回火溫度要增加20-50攝氏度，40Cr鋼工件高溫回火后，在油中和水中冷卻，目的是避免第二類回火脆性的影響，回火冷卻后，進(jìn)行應(yīng)力消除處理。

此外，除了調(diào)質(zhì)工件質(zhì)量和操作工水平外，還要考慮到設(shè)備、材料和調(diào)質(zhì)前加工等多種因素。例如，當(dāng)工件從加熱爐轉(zhuǎn)到冷卻的時(shí)間較緩慢時(shí)，工件如水的溫度已低于Ar3臨界點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生部分分解，工件得不到完全淬火組織，達(dá)不到硬度要求，所以小零件的冷卻液要有速度，大工件的預(yù)冷要掌握好時(shí)間。

工件的裝爐量要合理，以1-2層最好，否則工件相互重疊會(huì)導(dǎo)致加熱不均勻，從而導(dǎo)致硬度不均勻。工件入水的排列也要保持一定的距離，過密的排列會(huì)使工件近處蒸汽膜破裂受阻，造成工件表面硬度偏低。此外，烤爐淬火，不能一下淬完，應(yīng)該根據(jù)爐溫的下降的程度，在中間進(jìn)行適度的閉爐，重新升溫，使前后工件淬火后硬度一致。

對(duì)于冷卻液的溫度，10%鹽水的溫度不能高于60℃，其中不能含有油污、泥漿等雜質(zhì)，避免硬度不足和不勻的現(xiàn)象。未經(jīng)加工毛坯調(diào)質(zhì)，硬度會(huì)不均勻，要得到良好的調(diào)質(zhì)質(zhì)量，毛坯應(yīng)進(jìn)行粗車，棒料要進(jìn)行鍛打。過程要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，淬火后，硬度如果降低了1-3個(gè)單位，可以適當(dāng)調(diào)整回火的速度，來達(dá)到硬度的要求，但是如果淬火后工件硬度過低，必須重新淬火，決不能只施以低溫回火，達(dá)到合格的要求。

一般情況下要求淬火850℃,油冷；回火520℃,水冷、油冷。40Cr表面淬火硬度為HRC52-60，火焰淬火能達(dá)到HRC48-55。

3.熱處理變形的預(yù)防

40Cr鋼工件變形的原因有多種，分析其原因，掌握其變形規(guī)律，采取相關(guān)的有效措施，我們完全可以控制變形。在選用40Cr鋼時(shí)，首先要選擇質(zhì)量好的工件及材料，如果其碳化物偏析嚴(yán)重，應(yīng)該首先進(jìn)行合理鍛造，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，對(duì)于較大和不容易鍛造的模具鋼工件，可以進(jìn)行固溶雙細(xì)化熱處理。

其次，40Cr鋼模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理，厚薄不能相差太大，形狀要對(duì)稱，對(duì)于變形大的工件，要提前預(yù)留加工余量，對(duì)于大型、精密和復(fù)雜的工件采用組合結(jié)構(gòu)。工件首先要進(jìn)行預(yù)熱處理，以消除機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

對(duì)加熱溫度進(jìn)行合理的選擇和控制，例如可以采取緩慢加熱、預(yù)熱和其他的均衡加熱的方法來減少工件熱處理時(shí)的變形。在保證其硬度的前提下，盡量采用預(yù)冷和分級(jí)冷卻淬火工藝進(jìn)行。

對(duì)于精密復(fù)雜的工件，可以采用真空加熱淬火和淬火后的深冷處理，或者進(jìn)行預(yù)先的熱處理，時(shí)效的熱處理和調(diào)質(zhì)氮化熱處理來控制精度。此外，如果存在砂眼、氣孔和磨損的缺陷時(shí)，可以使用冷焊機(jī)等熱影響比較小的修復(fù)設(shè)備以避免修補(bǔ)過程中變形的產(chǎn)生。

此外，在40Cr鋼的熱處理操作中，采用綁孔、堵孔、機(jī)械固定等方法，正確選擇冷卻的方向和冷卻介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)反響等，同時(shí)兼之以合理的回火熱處理工藝，也能夠減少工件的變形。

二、熱處理子工藝學(xué)概述

在40Cr鋼的熱處理操作中，退火熱處理，硫化熱處理，硬化熱處理和消除應(yīng)力熱處理等方式，在工件的成型過程中有著重要的作用，表面淬火回火熱處理通常用感應(yīng)加熱或火焰加熱的方式進(jìn)行。主要技術(shù)參數(shù)是表面硬度、局部硬度和有效硬化層深度。

可通過維氏硬度計(jì)測(cè)試熱處理工件表面硬度，可選用0.5～100kg的試驗(yàn)力，測(cè)試薄至0.05mm厚的表面硬化層，另外，有效硬化層深度也可選用維氏硬度計(jì)，其次，表面洛氏硬度計(jì)也是十分適于測(cè)試表面淬火工件硬度的，操作簡(jiǎn)單方便、迅速、可直接讀取，或者當(dāng)表面熱處理硬化層較厚時(shí)，采用洛氏硬度計(jì)，也可可采用HRA標(biāo)尺等。

如果零件局部硬度要求高，可用感應(yīng)加熱方式進(jìn)行淬火熱處理，零件的硬度檢測(cè)要在指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行?？刹捎寐迨嫌捕扔?jì)，或者利用化學(xué)熱處理使工件表面滲入化學(xué)元素，改變工件表面的化學(xué)成分和性能。經(jīng)淬火和低溫回火，使工件表面具有高硬度、耐磨性，芯部具有高的強(qiáng)韌性。

在熱處理過程中要對(duì)溫度進(jìn)行精確的的檢測(cè)和記錄，溫度控制與否對(duì)產(chǎn)品的影響很大，在整個(gè)過程中溫度的變化趨勢(shì)也顯得十分的重要，導(dǎo)致在熱處理的過程中必須對(duì)溫度的變化進(jìn)行記錄，方便數(shù)據(jù)分析，對(duì)以后的熱處理改進(jìn)起到作用。

三、熱處理現(xiàn)代新工藝

熱處理的工藝技術(shù)不斷發(fā)展更新，對(duì)加熱和冷卻技術(shù)進(jìn)行改革，發(fā)展至今，出現(xiàn)了真空熱處理，可控氣氛熱處理和形變熱處理等，以及創(chuàng)造新的表面熱處理工藝等。

針對(duì)新工藝發(fā)展的方向，概括之，主要在“提高工件強(qiáng)度和韌性，增強(qiáng)抗疲勞和耐磨能力，進(jìn)一步減輕加熱中的氧化和脫碳，減少變形，進(jìn)一步節(jié)約能源，減低成本，提高效益，減少污染”等方面努力。

1.可控氣氛熱處理

就是在爐氣成分可以控制的爐內(nèi)進(jìn)行的熱處理，防止工件表面化學(xué)反應(yīng)的可控氣氛稱保護(hù)氣氛。具有避免鋼件氧化和脫碳，節(jié)約鋼材，提高質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)，保證尺寸精度。例如，某些形狀復(fù)雜且要求高彈性的工件，可用低碳鋼沖壓成形，穿透滲碳，代替高碳鋼。它包括吸熱式氣氛、放熱式氣氛、放熱-吸熱式氣氛、滴注式氣氛等。

2.真空熱處理

真空熱處理減少變形，減少和防止氧化，可以凈化表面，表面的氧化物發(fā)生分解，工件可得到光亮的表面，真空熱處理的去氣作用，改善鋼的韌性，提高工件使用壽命。減少或省去清洗和磨削加工工序，改善勞動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。真空退火、真空淬火和真空滲碳方面。

3.形變熱處理

形變強(qiáng)化和熱處理強(qiáng)化都是金屬最基本的強(qiáng)化方法。是將塑性變形和熱處理有機(jī)結(jié)合，提高材料機(jī)械性能的復(fù)合熱處理。

形變熱處理可分為三種基本類型：在相變前進(jìn)行形變；在相變中進(jìn)行形變；在相變后進(jìn)行形變。不管哪一種方法，都能獲得形變強(qiáng)化與相變強(qiáng)化的綜合效果。常見的有高溫形變熱處理、中溫形變熱處理等方法。

4.表面氣相沉積

氣相沉積主要分化學(xué)氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）兩種，化學(xué)氣相沉積是使揮發(fā)性化合物氣體發(fā)生分解或化學(xué)反應(yīng)，在工件上沉積成膜。得到不同的金屬、非金屬或化合物鍍層。物理氣相沉積包括真空蒸發(fā)、濺射、離子鍍?nèi)N方法。

氣相沉積鍍層的特點(diǎn)是附著力強(qiáng)，均勻，快速，它能制備各種耐磨膜，以及其它功能性薄膜。在機(jī)械制造、航天、原子能、電器等方

面應(yīng)用廣發(fā)。

綜上所示，熱處理工藝正在不斷向著“優(yōu)質(zhì)、高速、高效、便捷”的方向邁進(jìn)，我們應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，銳意創(chuàng)新，融合傳統(tǒng)和現(xiàn)代工藝的新方法，創(chuàng)制出更加符合于實(shí)際的新技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

［1］中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理專業(yè)分會(huì)《熱處理手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社2005

［2］《金屬熱處理》編輯部《金屬熱處理》2000-01

［3］大連工學(xué)院《金屬學(xué)及熱處理》2010-07

篇9

關(guān)鍵詞：鋼渣; 礦渣;水泥; C-S-H; 鈣礬石

Preliminary Investigation on Clinker-free Slag-Steel Slag Cement

Wang Si-jing1，2 Ni Wen1，2 Qiu Xia-jie1，2

（1.School of Civil and Environmental Engineering， University of Science and Technology，Beijing，100083，China; 2.Key Laboratory of the Education of China for High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines， University of Science and Technology，Beijing，100083，China）

Abstract：A kind of clinker-free slag-steel slag cement was prepared by the steel slag and blast furnace slag from Ansteel company. Orthogonal test was used to optimize the strength of the cementitious material.The results showed that with the ratio of steel slag： iron slag： carbide slag： gypsum of Flue Gas Desulfurization Waste （FGDW） =57%：15%：20%：8% had an optimized strength， the strength can arrived 32.59 Mpa. Hydration processes of cementitious material was analysed by XRD and SEM methods. The results show that the system can produce AFt and C-S-H gel in the hydration process which mainly contributes the system’s strength. The strength can be improved by the chain to inspire reaction of slag and steel slag.

Key Words：steel slag; blast furnace slag; cement; C-S-H; ettringite

我國(guó)是世界上最大的水泥生產(chǎn)國(guó)，水泥生產(chǎn)中排放大量的二氧化碳和其它環(huán)境污染物，水泥行業(yè)已經(jīng)被國(guó)家列為必須進(jìn)行低碳治理的重點(diǎn)，研究水泥替代品減少水泥或水泥熟料的使用量對(duì)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

鋼渣是鋼鐵企業(yè)的主要廢渣之一，排放量約為鋼產(chǎn)量的15%～20%，我國(guó)作為世界上最大的鋼鐵生產(chǎn)國(guó)，2013年鋼渣排放量為10127 萬噸，利用率僅為30%[1]。鋼渣與水泥熟料的化學(xué)成分較接近[2-5]，可以替代部分水泥熟料通過水化作用給反應(yīng)體系提供活性硅氧四面體和Ca（OH）2。礦渣作為混合材用于水泥生產(chǎn)和作為礦物參合料用于配制混凝土已在我國(guó)取得良好效果。鋼渣與礦渣復(fù)合可以相互激發(fā)、相互促進(jìn)水化，產(chǎn)生復(fù)合超疊加效應(yīng)。但鋼渣水化釋放Ca（OH）2的速度較慢[6]，對(duì)礦渣水化的早期激發(fā)作用不明顯，導(dǎo)致體系早期強(qiáng)度低，而富含Ca2+的電石渣在水化反應(yīng)早期即可為體系提供Ca（OH）2，所以適當(dāng)摻入電石渣可提高體系早期強(qiáng)度。

鋼渣礦渣等工業(yè)廢渣在膠凝材料中的高摻量使用不僅能提高固體廢棄物的利用率而且隨著水泥熟料生產(chǎn)的環(huán)保成本不斷提高會(huì)給企業(yè)創(chuàng)造更大的利潤(rùn)空間。

水泥和混凝土發(fā)展一百多年來的理論和實(shí)踐都證明C-S-H凝膠、類沸石相和鈣礬石類礦物均是對(duì)水泥基材料強(qiáng)度產(chǎn)生貢獻(xiàn)的主要水化產(chǎn)物。而水泥基材料的耐久性則由水化產(chǎn)物的比例、硬化材料的密實(shí)度和骨料的穩(wěn)定性等多方面的因素決定。水化產(chǎn)物中的C-S-H凝膠的類沸石相都是通過物料中的硅（鋁）氧四面體的解聚、遷移和再聚合而形成的。因此水泥粉體中的各種物料在水化反應(yīng)過程中能夠提供可解聚的硅（鋁）氧四面體的能力和速度是決定水泥基材料強(qiáng)度發(fā)展的重要因素。實(shí)際上?；郀t礦渣的二元堿度和四元堿度都接近于1，而水泥熟料的二元堿度和四元堿度都接近于3，因此?；郀t礦渣能夠提供可解聚的硅（鋁）氧四面體的潛能是水泥熟料的2-3倍。

隨著粉磨技術(shù)的不斷進(jìn)步，近些年來超細(xì)粉末的能耗和成本比20年前下降了數(shù)倍。特別是近幾年來過飽和蒸汽動(dòng)力大型氣流磨機(jī)的初步工業(yè)化運(yùn)行，給大幅度進(jìn)一步降低超細(xì)粉末的能耗和成本創(chuàng)造了更大的潛在空間。

此外，我國(guó)治理霧霾、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、全球減排溫室氣體等都對(duì)大幅度降低我國(guó)水泥熟料的總產(chǎn)量提出了迫切需求，并會(huì)使生產(chǎn)水泥熟料的環(huán)保成本和能耗成本越來越高。

本文是基于上述背景，試圖通過“梯級(jí)粉磨”的方法對(duì)礦渣粉進(jìn)行超細(xì)粉末，然后在鋼渣、電石渣和脫硫石膏的多組分協(xié)同激發(fā)作用下，開發(fā)出能夠用于某些特殊場(chǎng)合（如地下大型混凝土基礎(chǔ)、地下膠結(jié)充填）的低碳無熟料水泥。

1.實(shí)驗(yàn)原料及方法

1.1實(shí)驗(yàn)原料

鋼渣：采用鞍鋼集團(tuán)礦渣開發(fā)公司的轉(zhuǎn)爐鋼渣經(jīng)破碎和磁選后的尾渣，為了使鋼尾渣的的綜合利用價(jià)值最大化本試驗(yàn)以分級(jí)利用為基本出發(fā)點(diǎn)，用0.074 mm和2 mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，篩取粒度0.074 mm至2 mm鋼渣細(xì)顆粒備用。

礦渣：采用鞍鋼集團(tuán)礦渣開發(fā)公司的S75級(jí)商品礦渣粉，其表面積為360m2. kg-1。質(zhì)量系數(shù)K礦=（w（CaO）+w（MgO）+w（Al2O3）/（w（SiO2）+w（MnO）+w（TiO2））=1.53。礦渣的質(zhì)量系數(shù)越大，活性系數(shù)越高。

電石渣：采用河北盛華化工有限公司的電石渣，標(biāo)準(zhǔn)篩篩取粒度為2mm以下備用。

石膏：采用北京石景山熱電廠提供的脫硫石膏，主要礦物成分為二水石膏（CaSO4?2H2O），含有少量其它雜質(zhì)。

主要實(shí)驗(yàn)原料的化學(xué)成分分析結(jié)果如表1所示。

表l 實(shí)驗(yàn)原料化學(xué)成分

原料

燒失量

SiO2

Al2O3

Fe2O3

FeO

MgO

CaO

P2O5

MnO

鋼渣

0.56

12.87

1.85

18.04

8.52

12.02

41.39

1.64

2.26

電石渣

30.11

3.45

1.94

0.078

0.29

―

59.54

0.16

0.001

礦渣粉

0.3

36.97

11.6

0.3

0.33

4.24

41.41

0.25

0.39

石膏

―

2.84

0.78

0.25

40.13

0.47

33.26

―

―

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1.1 原料準(zhǔn)備

（1）原料的烘干：將需要粉磨的各物料烘干至含水率小于1%。

（2）磨細(xì)：采用SM500×500型號(hào)的試驗(yàn)?zāi)C(jī)，并將其中的研磨介質(zhì)等量替換成5cm長(zhǎng)的磨段。首先將1180g礦渣粉粉磨1小時(shí)，粉磨后比表面積為520m2?kg-1。然后將篩好的300g鋼渣顆粒倒入磨機(jī)混磨45 分鐘，最后將電石渣400 g和120 g石膏倒入再混磨15 分鐘，混磨后比表面積為350 m2?kg-1，混磨后的原料密封備用。

1.2.1.2 試塊成型與養(yǎng)護(hù)

（1）按實(shí)驗(yàn)所需比例分別稱量磨細(xì)的膠凝原料，將其混合均勻后倒入水泥凈漿攪拌鍋內(nèi)，加入膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度下的用水量，按GB/T 1346-2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》中水泥凈漿的拌制相關(guān)規(guī)定進(jìn)行攪拌，攪拌好后將料漿倒入30 mm×30 mm×50 mm模具中，借助膠砂振動(dòng)臺(tái)振實(shí)成型。

（2） 成型后的試件覆蓋塑料薄膜放入溫度20±1 ℃、相對(duì)濕度95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，24 h后拆模。拆模后在水泥自動(dòng)養(yǎng)護(hù)水箱中于20±1 ℃養(yǎng)護(hù)至1 d、3 d、7 d、28 d齡期時(shí)取樣進(jìn)行XRD和SEM分析。

1.2.1.3 抗壓強(qiáng)度測(cè)試

膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)按 GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》進(jìn)行檢測(cè)。膠砂比為 1：3，水膠比0.5，成型尺寸為40 mm×40 mm×160 mm的試件，在溫度20±1 ℃、相對(duì)濕度不小于90%環(huán)境下養(yǎng)護(hù)24 h后脫模。脫模后在同樣溫度條件下養(yǎng)護(hù)至強(qiáng)度試驗(yàn)齡期分別測(cè)試 3 d和 28 d 齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，取三塊強(qiáng)度相同的試樣的平均值記錄結(jié)果。

1.3水化產(chǎn)物測(cè)試方法

試驗(yàn)通過以下幾種分析對(duì)無熟料鋼渣礦渣水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行分析：

（1） X射線衍射分析（XRD分析）

將膠凝材料水化樣品，用瑪瑙研缽研磨至200 目以下，采用日本理學(xué)D/max 2550 VB+ 18 KW轉(zhuǎn)靶XRD分析儀對(duì)樣品進(jìn)行XRD分析。

（2） 場(chǎng)發(fā)生掃描電鏡分析（FSEM分析）

試驗(yàn)采用德國(guó)蔡司公司生產(chǎn)的場(chǎng)發(fā)射電鏡（SUPRA 55， Carl Zeiss）觀測(cè)膠凝材料的凈漿塊各個(gè)齡期水化產(chǎn)物的形貌。

2.膠凝材料配合比的確定

2.1 抗壓強(qiáng)度影響因素正交試驗(yàn)

2.1.1試驗(yàn)因素和水平的確定

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和前期的探索性試驗(yàn)，確定了各個(gè)因素的水平（根據(jù)摻量百分比，確定其它三因素的水平，剩余的即為礦渣摻量）。正交試驗(yàn)采用膠砂試塊進(jìn)行，水膠比為0.5。試驗(yàn)采用3個(gè)因素，按照3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，表2給出了各個(gè)影響因素及水平。

表2 正交試驗(yàn)影響因素和水平

水平

因素

A鋼渣

B電石渣

C脫硫石膏

1

15

20

6

2

20

25

8

3

25

30

10

2.1.2試驗(yàn)結(jié)果與分析

以試樣3d、28d 的抗壓強(qiáng)度作為考察指標(biāo)，采用功效系數(shù)法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，試驗(yàn)方案與分析結(jié)果見表3。

表3 3d和28d抗壓強(qiáng)度的功效系數(shù)與極差計(jì)算表

試樣號(hào)

配比（wt%）

抗壓強(qiáng)度

功效系數(shù)

總功效系數(shù)

因素A

因素B

因素C

3d

28d

d1

d2

1

15

20

6

13.89

32.59

1

0.91

0.95

2

15

25

8

11.45

28.82

0.82

0.80

0.80

3

15

30

10

6.96

24.14

0.50

0.67

0.57

4

20

20

8

12.6

35.86

0.91

1

0.95

5

20

25

10

5.69

28.06

0.41

0.78

0.56

6

20

30

6

8.24

30.75

0.59

0.86

0.71

7

25

20

10

3.71

22.40

0.27

0.62

0.40

8

25

25

6

6.71

27.35

0.48

0.76

0.60

9

25

30

8

4.11

25.05

0.30

0.70

0.45

K1

2.32

2.30

2.26

K1+K2+K3=5.99

K2

2.22

1.96

2.20

K3

1.45

1.73

1.53

R

0.87

0.57

0.73

由表3可知，綜合考慮3 d，28 d的抗壓強(qiáng)度，編號(hào)1（即鋼渣15%，電石渣20%，脫硫石膏6%，礦渣粉59%，水膠比0.5）試樣功效系數(shù)最高;編號(hào)4（即鋼渣20%，電石渣20%，脫硫石膏8%，礦渣粉52%，水膠比0.50）試樣功效系數(shù)同樣高。由K值看出最好的試驗(yàn)條件是A1B1C1 ，又由極差R值的大小看出，對(duì)于總功效系數(shù)d，因素的主次順序是A>C>B。

綜上所述，最佳試驗(yàn)條件是A1B1C1，即鋼渣15%，電石渣20%，脫硫石膏6%，礦渣粉59%，水膠比為0.50。

3.膠凝材料水化產(chǎn)物及微觀結(jié)構(gòu)分析

3.1膠凝材料水化過程XRD分析

為充分研究此膠凝體系的水化反應(yīng)過程，避免骨料干擾，按照試樣1的比例制備出1號(hào)凈漿試塊，圖1為1號(hào)凈漿試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下齡期為1d、3d、7d、28d的XRD圖譜。圖中1d、3d、7d和28d譜線分別表示在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，1天、3天、7天和28天凈漿試塊的XRD譜線。

圖1 1號(hào)凈漿試塊不同齡期的XRD譜圖

由圖1可以看出無熟料鋼渣礦渣膠凝體系在早期的水化反應(yīng)中就已生成大量C-S-H凝膠（2θ=30°附近的彌散峰）及AFt[7]。1d齡期的譜線可看到，除了水化產(chǎn)物C-S-H凝膠和AFt外，還存在部分未水化的脫硫石膏和C3S、C2S。隨著齡期的增長(zhǎng)，C3S和C2S的衍射峰有所降低。這是由于未反應(yīng)的C3S、C2S在后期逐漸水化成了C-S-H凝膠，提高了試塊強(qiáng)度。另一方面，作為激發(fā)劑的脫硫石膏隨著水化過程的深入不斷減少，同時(shí)，AFt的生成量隨著水化的深入有明顯的增加，可進(jìn)一步促進(jìn)膠凝材料強(qiáng)度的提高。到28d時(shí)試塊中脫硫石膏的衍射峰還是比較明顯，說明后期試塊的強(qiáng)度還有一定的上升空間。

3.2膠凝材料水化過程SEM分析

該配方膠凝材料1天、3天、7天、28天水化產(chǎn)物的SEM圖分別如圖2、圖3、圖4和圖5所示。其中（a）為凈漿試塊放大10000倍時(shí)的SEM照片;（b）為凈漿試塊放大30000倍時(shí)的SEM照片。

從圖2中可以看出，凈漿試塊水化1天時(shí)即生成了大量的C-S-H凝膠，同時(shí)可見凝膠表面有鈣釩石生成，尺寸較小，長(zhǎng)度為幾百nm;圖 6（a）為水化 1d 齡期的棒狀物質(zhì)的能量色散譜的元素分析圖譜，結(jié)果表明該水化產(chǎn)物與圖1中的XRD 分析相吻合，確定棒狀物質(zhì)為鈣礬石，此時(shí)鈣礬石的形成主要是在電石渣參與下由脫硫石膏和礦渣水化反應(yīng)生成。圖3中可以看出，當(dāng)水化進(jìn)行到3天時(shí)，凝膠中的鈣釩石逐漸長(zhǎng)長(zhǎng)，長(zhǎng)度約1um，鈣礬石空間結(jié)構(gòu)上已經(jīng)具備交聯(lián)趨勢(shì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)開始變的致密;圖4中可以看出隨著齡期的增長(zhǎng)，水化進(jìn)行到7天時(shí)，棒狀鈣釩石已頗具規(guī)模，礦渣鋼渣顆?？障痘疽驯惶顫M。圖5可以看出，齡期到達(dá)28天時(shí)，大量針棒狀鈣礬石填充在結(jié)構(gòu)骨架中，彼此交叉搭接成密實(shí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，膠凝材料內(nèi)部充滿了大量凝膠和AFt，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，力學(xué)性能和耐久性能得到進(jìn)一步提高。圖 6（b）為水化28d齡期的水化產(chǎn)物表面晶體的能量色散譜的元素分析圖譜，表明該種水化產(chǎn)物與圖1中XRD分析相吻合，可以推斷出水化形成大量密集分布的樹枝狀物質(zhì)為鈣礬石。圖2-圖6說明在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，由于電石渣和礦渣的激發(fā)作用，使膠凝材料在水化初期即生成大量C-S-H凝膠和AFt相，保證了膠凝體系的早期強(qiáng)度;體系水化后期，膠凝材料各組分之間的粒級(jí)與活性雙重協(xié)同優(yōu)化得到充分發(fā)揮[8]，鋼渣的水化反應(yīng)不僅給礦渣的水化反應(yīng)提供了反應(yīng)相，而且促進(jìn)礦渣的水化從而形成了連鎖激發(fā)過程[9]，提升膠凝體系的后期強(qiáng)度。

圖2 1號(hào)凈漿試塊水化1天的SEM圖 （a）放大10000倍 （b）放大30000倍

Fig.2 SEM image of No.1cementitious material cured for 1-day （a）Magnified 10000 times （b）Magnified 30000 times

圖3 1號(hào)凈漿試塊水化3天的SEM （a）放大10000倍 （b）放大30000倍

Fig.3 SEM image of No.1cementitious material cured for 3-day （a）Magnified 10000 times （b）Magnified 30000 times

圖4 1號(hào)凈漿試塊水化7天的SEM圖 （a）放大10000倍 （b）放大30000倍

Fig.4 SEM image of No.1cementitious material cured for 7-day （a）Magnified 10000 times （b）Magnified 30000 times

篇10

關(guān)鍵詞：高爐廢塑料；白色污染；共熔噴吹

中圖分類號(hào)：TF321.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 我國(guó)廢塑料的組成及危害

1.1 廢塑料的組成

塑料的主要化學(xué)成分是高分子碳?xì)浠衔?，密度一般很小，僅為鋼的14%到25%，鋁的50%左右，通常對(duì)酸、堿、鹽和有機(jī)溶劑有良好的抗腐蝕作用。另外，它還有較高的比強(qiáng)度，加工性能良好。正因?yàn)橛腥绱硕嗟膬?yōu)良性能，所以塑料制品被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空航天、汽車、化學(xué)、建筑、鋼鐵、包裝、農(nóng)林漁業(yè)以及日用雜件等諸多領(lǐng)域。我國(guó)廢塑料的種類構(gòu)成見表1。

表1 我國(guó)廢塑料的種類構(gòu)成 %

1.2 廢塑料的危害

1.2.1 影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展

廢塑料對(duì)我國(guó)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了巨大的影響，在農(nóng)業(yè)發(fā)展方面，廢塑料長(zhǎng)期的累積在土壤中，阻礙了農(nóng)作物從土壤中營(yíng)養(yǎng)的吸收，從而影響到農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量和質(zhì)量。廢塑料在水域中漂浮，對(duì)于水源的取用產(chǎn)生了很大的危害，尤其是在水電站中，會(huì)堵塞到機(jī)器的運(yùn)行，為水電站的正常運(yùn)行帶來巨大的影響。

1.2.2 對(duì)人與動(dòng)物的生存構(gòu)成威脅

對(duì)于包裝食物的塑料袋是極易引起細(xì)菌和病毒殘留的地方，這些病毒和細(xì)菌通過蒼蠅和蚊蟲的傳播，對(duì)人體的健康產(chǎn)生影響。此外，廢棄的塑料在高溫下分解所產(chǎn)生的有毒物質(zhì)對(duì)人體的各個(gè)系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生影響。存在于陸地或者是水中的塑料被動(dòng)物吞食，會(huì)對(duì)胃腸道造成影響，影響到動(dòng)物的健康甚至是生命危險(xiǎn)。

1.2.3 影響土地的可持續(xù)利用

我國(guó)的土地面積正在逐漸的減少，一旦廢棄的塑料進(jìn)入到土壤中，將會(huì)在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都不會(huì)腐爛，對(duì)土壤的質(zhì)量有很大的影響，使本來就有限的土地資源受到了極大的壓力，嚴(yán)重的影響到我國(guó)土地的可持續(xù)發(fā)展。

2 高爐噴吹廢塑料技術(shù)簡(jiǎn)介

高爐噴吹廢塑料處理廢棄塑料是一種新型的處理方法，其熱利用效率高達(dá)80%，其中有50%作為還原劑被利用，這是其它方法無法進(jìn)行比較的，就是在焚燒爐中作為傳熱和發(fā)電時(shí)的利用率也只有30%到40%。

我國(guó)在高爐噴吹廢塑料這方面實(shí)際上還處于理論研究階段，很多工作者做了大量的可行性研究，現(xiàn)就其中的一些作簡(jiǎn)要介紹。張崇民等對(duì)6種廢塑料的燃燒過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究，并計(jì)算出它們的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。研究結(jié)果表明：這些樣品的燃燒符合一級(jí)反應(yīng)規(guī)律，低溫段活化能低于高溫段活化能45.6。龍世剛等人通過實(shí)驗(yàn)室研究了廢塑料在不同造粒條件下所得試樣在空氣、氧氣和二氧化碳等不同氣氛下的燃燒特性，結(jié)果表明：廢塑料在氧氣、空氣和二氧化碳等氣氛中燃燒時(shí)，氧化性氣氛越強(qiáng)燃燒越充分，加熱溫度為350℃，恒溫時(shí)間15分鐘，高壓水壓力0.5MPa為最佳熱熔法造粒參數(shù)。曹楓等用不同的廢塑料在空氣中燃燒，通過尾氣的成分分析比較廢塑料和煤粉的燃燒特性，結(jié)果表明：隨著溫度的升高，廢塑料熱解出部分揮發(fā)性的可燃?xì)怏w，在廢塑料粒周圍形成空氣與可燃?xì)怏w的混合氣層，滿足燃燒條件即發(fā)生氣-氣單相燃燒反應(yīng)。對(duì)于熱解速度快的廢塑料，整個(gè)燃燒過程為單相反應(yīng)，而對(duì)于裂解較慢的品種則在油狀物發(fā)生液-氣多相燃燒反應(yīng)，與煤粉相比塑料著火點(diǎn)較低，燃燒速度快，燃燒后產(chǎn)生的還原性氣體較多。部分研究人員對(duì)廢塑料的脫氯也進(jìn)行理論研究，如郭小汾等人采用熱重法對(duì)聚氯乙稀的燃燒過程過了進(jìn)行了研究，并通過它的微分熱重曲線計(jì)算出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)和聚氯乙稀的燃燒機(jī)理，結(jié)果表明：PVC的燃燒過程的第一階段為脫氯階段，燃燒機(jī)理可用三個(gè)一級(jí)反應(yīng)表示，第二階段的活化能和指前因子明顯低于一三階段，此階段為揮發(fā)份釋放階段，升溫速率的增加導(dǎo)致反應(yīng)開始溫度升高，并且最大反應(yīng)速率增加升溫速率的增加導(dǎo)致HCL開始釋放溫度升高。文章在前人理論研究的基礎(chǔ)上，對(duì)高爐噴吹廢塑料進(jìn)行了一些新的探索，以期能為該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供一些基本數(shù)據(jù)與理論基礎(chǔ)。

3 高爐噴吹廢塑料工藝新探索

3.1 塑料與煤共熔噴吹技術(shù)

在經(jīng)過了大量實(shí)例中得出如下結(jié)論，在高爐噴吹的過程中，杜宇氯的含量有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)限制；對(duì)于噴吹的廢塑料的粒度也有一定的要求，如果粒度過大的話，那么在燃燒的過程中，接觸的表面積過小，對(duì)于燃燒效果就會(huì)有所影響；如果粒度太小的話，那么可能在還沒有經(jīng)過槍口的時(shí)候就被槍口的高溫所熔化從而粘在噴槍的內(nèi)壁，嚴(yán)重的情況下可能會(huì)造成噴槍的堵塞。為了能夠有效的解決這個(gè)問題，筆者提出了在高爐噴吹的過程中加入煤來進(jìn)行共熔噴吹的技術(shù)，該項(xiàng)工藝的具體流程如下：首先，通過重力或者是其他方法對(duì)于收集到的廢塑料進(jìn)行分類，然后將其進(jìn)行破碎處理；其次，將粗煤粉進(jìn)行預(yù)熱后與破碎的廢塑料進(jìn)行熔融，然后將他們冷卻到一定的溫度；最后，將煤和廢塑料熔融后的物質(zhì)粉碎到符合要求的粒度，然后噴入高爐中。

3.2 煤與廢塑料共熔噴吹的優(yōu)越性

煤與廢塑料共熔噴吹技術(shù)與傳統(tǒng)高爐噴吹廢塑料技術(shù)相比，具有有以下優(yōu)點(diǎn)：

3.2.1 將煤與廢塑料進(jìn)行共熔噴吹，簡(jiǎn)便了工藝流程，也降低了設(shè)備的投入。

3.2.2 煤與廢塑料共熔技術(shù)是在二者混合之后進(jìn)行的再次破碎，而不是破碎后進(jìn)行的混合，這樣可以使二者在粒度上更加的符合標(biāo)準(zhǔn)，可以達(dá)到共同的粒度要求，減少了因?yàn)槠扑椴唤y(tǒng)一而影響到生產(chǎn)的效果。