适配于特冶锻造新流程的特钢制造系统的制作方法

本发明涉及特殊钢(也称特钢)冶炼锻造技术，特别是一种适配于特冶锻造新流程的特钢制造系统和特冶锻造新流程，所述特冶指特钢冶炼，所述特钢相对于普钢而言是指由于成分、结构、生产工艺特殊而具有特殊物理、化学性能或者特殊用途的钢铁产品。

背景技术：

钢铁分为普钢和特钢(Special steel)，特钢就是特殊钢的简称。特殊钢是在冶炼过程中加入了较多的合金元素及采取了特殊的生产、加工工艺，特钢的化学成分、组织结构以及机械性能均优于一般钢铁。其晶粒的复杂性高过一般钢铁，从而获得更多的应用领域，需求量一直快速增加中。特钢产品具有多样性，不同的品种因成分和工艺要求的不同而导致了性能上的巨大差异，进而在产品应用领域上有所区别，因此既可以按照用途分类也可以按照性能分类，还可以按技术含量和产品档次分类。特殊性能钢也就是特殊质量合金钢，这些钢是指有电磁、光、声、热及电化学等效应和功能的钢，例如常用的有不锈钢、耐热钢、电工硅钢、电子纯铁及各种精密合金(软磁合金、象磁合金、弹性合金、膨胀合金、热双合金、电阻合金、电偶材料等)。目前，世界上约有特钢近2000个牌号、约50000个品种规格。本发明人认为，如此众多的特钢产品，以及在此基础上的技术更新或技术创新，必然对应着不同的特冶锻造流程和在流程上的创新或再造。因此，如果能够有选择性地整合现有先进技术资源，建设一个适配于多种特钢产品的特冶锻造流程的特钢制造系统，形成一个具备流程创新功能的平台，以“特色化、系列化、专业化”的定位为导向，既考虑到大批量低成本产品生产，又考虑到多品种小批量高附加值产品生产，则无论从满足现实需求上还是从适应未来发展上都具有重要意义。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种适配于特冶锻造新流程的特钢制造系统和特冶锻造新流程，所述特冶指特钢冶炼，所述特钢相对于普钢而言是指由于成分、结构、生产工艺特殊而具有特殊物理、化学性能或者特殊用途的钢铁产品。所述系统能够支持多种特冶锻造流程，例如，合金钢生产流程、高合金钢生产流程、不锈钢生产流程等， 同时有利于流程创新或流程再造。

本发明的技术方案如下：

适配于特冶锻造新流程的特钢制造系统，其特征在于，包括电弧炉，所述电弧炉分别连接钢包精炼炉和氩氧脱碳炉，所述钢包精炼炉的进口侧连接感应炉，所述钢包精炼炉的出口侧连接真空脱气炉或真空吹氧脱碳炉，所述真空脱气炉或真空吹氧脱碳炉连接铸造设备，所述氩氧脱碳炉连接铸造设备，所述铸造设备包括连铸机或连铸坯生产设备，和模铸设备，以及依次连接的电极棒或钢锭成型设备、和电渣设备或真空自耗冶炼设备，所述铸造设备通过退火装置和/或加热装置连接锻造设备，所述锻造设备包括径锻机和快锻机，所述锻造设备分别连接热处理设备和机加工设备，所述热处理设备和机加工设备均连接检验装置。

所述感应炉连接铁合金和返回废钢投料设备，所述电弧炉连接废钢和生铁投料设备，所述连铸机为立式连铸机。

所述连铸机或连铸坯生产设备连接所述电渣设备或真空自耗冶炼设备，所述电极棒或钢锭成型设备直接连接退火装置。

所述快锻机连接所述径锻机。

所述热处理设备包括缓冷/空冷/退火装置。

所述缓冷/空冷/退火装置直接连接精整热处理设备，以及通过中间热处理设备连接精整热处理设备，所述精整热处理设备连接检验装置。

所述检验装置连接包装入库设备。

所述连接包括连接设施，所述连接设施包括流程通道，所述流程通道上设置有机器人。

包括中央控制室和系统内各功能模块组成的物联网，所述中央控制室控制所述物联网。

特冶锻造新流程，其特征在于，其构建方式包括利用上述适配于特冶锻造新流程的特钢制造系统。

本发明技术效果如下：本发明能够有选择性地整合现有先进技术资源，能够适应不同的特冶锻造流程和在流程上的创新或再造，形成一个具备流程创新或再造的功能平台，以“特色化、系列化、专业化”的定位为导向，既考虑到大批量低成本产品生产，又考虑到多品种小批量高附加值产品生产，则无论从满足现实需求上还是从适应未来发展上都具有重要意义。

本发明具有特点如下：1、发明包括特冶锻造新流程技术的提出。新流程由初炼炉、精炼炉、合金熔化感应炉、真空精炼炉、立式连铸机和模铸、精锻机组成。2、发明是特冶锻 造流程的优化集成，充分考虑生产能力效率、材料收得率、节能降耗等因素，优化整个流程。同时考虑到与不锈钢、特冶冶炼、锻造生产流程的衔接。3、发明包括创新的大圆坯立式连铸技术：提高金属收得率，保证高合金钢的质量，特别是均匀性。4、发明包括灵活的电炉与感应炉混炼技术，实现高合金钢的低成本、高效率、规模化、等节奏生产。

附图说明

图1是实施本发明的适配于特冶锻造新流程的特钢制造系统结构示意图。

图2是适配于特钢生产流程的特钢制造系统结构示意图。

图3是适配于不锈钢生产流程的特钢制造系统结构示意图。

附图标记列示如下：100-废钢和生铁投料设备；101-电弧炉(EAF，Electric Arc Furnace)；102-钢包精炼炉(LF，Ladle Furnace)；103-真空脱气炉(VD，Vacuum Degassing)/真空吹氧脱碳炉(VOD，vacuum oxygen debikeburization)；104-铸造设备；105-退火装置；106-加热装置；107-锻造设备；108-锻造毛坯和锻造成品；109-缓冷/空冷/退火装置；110-中间热处理设备；111-精整热处理设备；112-检验装置；113-包装入库；1001-铁合金和返回废钢投料设备；1002-感应炉；1011-氩氧脱碳炉(AOD，Argon Oxygen Decarburization)；1040-电极棒和钢锭成型设备；1041-连铸坯生产设备；1042-电渣设备或真空自耗冶炼设备；1043-电渣锭；1071-快锻机；1072-径锻机；1081-机加工设备。

200-废钢和生铁投料设备；201-电弧炉(EAF，Electric Arc Furnace)；202-钢包精炼炉(LF，Ladle Furnace)；203-真空脱气炉(VD，Vacuum Degassing)/真空吹氧脱碳炉(VOD，vacuum oxygen debikeburization)；204-铸造设备；205-退火装置；206-加热装置；207-锻造设备；208-锻造毛坯和锻造成品；209-缓冷/空冷/退火装置；210-热处理设备；211-精整热处理设备；212-检验装置；213-包装入库；2001-铁合金和返回废钢投料设备；2002-感应炉；2040-电极棒和钢锭成型设备；2041-连铸坯生产设备和钢锭成型设备；2042-电渣设备或真空自耗冶炼设备；2043-电渣锭；2071-快锻机；2072-径锻机；2081-机加工设备。

300-中频炉；301-电弧炉；302-氩氧脱碳炉(AOD，Argon Oxygen Decarburization)；303-钢包精炼炉(LF，Ladle Furnace)；304-连铸设备；305-缓冷退火装置；306-锻造设备；307-热处理设备；308-机加工设备；309-检验装置/入库设备；3041-热送装置。

具体实施方式

下面结合附图(图1-图3)对本发明进行说明。

图1是实施本发明的适配于特冶锻造新流程的特钢制造系统结构示意图。如图1所示，适配于特冶锻造新流程的特钢制造系统，包括电弧炉101(其规格可以按需选定，例如60吨，即60t)，所述电弧炉101分别连接钢包精炼炉102和氩氧脱碳炉1011，所述钢包精炼炉102的进口侧连接感应炉1002(1号感应炉)，所述钢包精炼炉102的出口侧连接真空脱气炉或真空吹氧脱碳炉103，所述真空脱气炉或真空吹氧脱碳炉103连接铸造设备104，所述氩氧脱碳炉1011连接铸造设备104，所述铸造设备104包括连铸机或连铸坯生产设备1041，和模铸设备，以及依次连接的电极棒或钢锭成型设备1040、和电渣设备或真空自耗冶炼设备1042，所述铸造设备104通过退火装置105和/或加热装置106连接锻造设备107，退火装置用于对连铸坯、电渣锭1043进行退火，所述锻造设备107包括径锻机1072(例如，精锻机)和快锻机1071，所述锻造设备107分别连接热处理设备和机加工设备1081，热处理设备和机加工设备用于对“锻造毛坯+锻材成品”进行热处理、机加工，所述热处理设备和机加工设备1081均连接检验装置112。

所述感应炉1002连接铁合金和返回废钢投料设备1001，所述电弧炉101连接废钢和生铁投料设备100，所述连铸机为立式连铸机。所述连铸机或连铸坯生产设备1041连接所述电渣设备或真空自耗冶炼设备，电渣设备或真空自耗冶炼设备对连铸坯进行再熔以生产电渣锭1043，所述电极棒或钢锭成型设备1040直接连接退火装置105，退火装置对电极棒或钢锭进行退火处理。所述快锻机1071连接所述径锻机1072，对快锻后的锻件进行精锻。所述热处理设备包括缓冷/空冷/退火装置109。所述缓冷/空冷/退火装置109直接连接精整热处理设备111，以及通过中间热处理设备110连接精整热处理设备111，所述精整热处理设备111连接检验装置112。所述检验装置112连接包装入库设备113。

所述连接包括连接设施，所述连接设施包括流程通道，所述流程通道上设置有机器人。适配于特冶锻造新流程的特钢制造系统，包括中央控制室和系统内各功能模块组成的物联网，所述中央控制室控制所述物联网。

特冶锻造新流程，其构建方式包括利用上述适配于特冶锻造新流程的特钢制造系统。

图2是适配于特钢生产流程的特钢制造系统结构示意图。如图2所示，适配于特钢生产流程的特钢制造系统能够利用图1所示系统构建，或者说被完全构建在图1所示系统中。适配于特钢生产流程的特钢制造系统包括电弧炉201，所述电弧炉201连接钢包精炼炉202，所述钢包精炼炉202的进口侧连接感应炉2002，所述钢包精炼炉202的出口侧连接真空脱气炉或真空吹氧脱碳炉203，所述真空脱气炉或真空吹氧脱碳炉203连接铸造设备204，所述铸造设备204包括连铸机或连铸坯生产设备2041，和模铸设备，以及依次连接的电极棒 或钢锭成型设备2040、和电渣设备2042，所述铸造设备204通过退火装置205和/或加热装置206连接锻造设备207，所述锻造设备207包括径锻机2072和快锻机2071，所述锻造设备207分别连接热处理设备和机加工设备2081，对“锻造毛坯+锻材成品”进行热处理、机加工，所述热处理设备和机加工设备2081均连接检验装置201。

所述感应炉2002连接铁合金和返回废钢投料设备2001，所述电弧炉201连接废钢和生铁投料设备200，所述连铸机为立式连铸机。所述连铸机或连铸坯生产设备连接所述电渣设备2042，电渣设备2042对连铸坯、钢锭进行再熔以生产电渣锭2043，所述电极棒或钢锭成型设备2040直接连接退火装置205。所述快锻机2071连接所述径锻机2072。所述热处理设备包括缓冷/空冷/退火装置209。所述缓冷/空冷/退火装置209直接连接精整热处理设备211，以及通过中间热处理设备210(最终热处理)连接精整热处理设备211，所述精整热处理设备211连接检验装置212。所述检验装置212连接包装入库设备213。

图3是适配于不锈钢生产流程的特钢制造系统结构示意图。如图3所示，适配于不锈钢生产流程的特钢制造系统能够利用图1所示系统构建，包括电弧炉301和中频炉300，所述电弧炉301和中频炉300均连接氩氧脱碳炉302，所述氩氧脱碳炉302连接钢包精炼炉303，所述钢包精炼炉303连接连铸设备304，所述连铸设备304分别连接缓冷退火装置305和热送装置3041，所述缓冷退火装置305连接锻造设备306，所述锻造设备306连接热处理设备307，所述热处理设备307连接机加工设备308，所述机加工设备连接检验装置/入库设备309。

冶炼生产新流程既考虑到大批量低成本产品生产，又考虑到多品种小批量高附加值产品生产；既考虑到电炉冶炼特殊钢流程，同时又考虑到不锈钢冶炼生产和特冶生产的接口与匹配；既考虑到现实条件，又考虑到未来发展空间。如果建成，将是一条具备适应性很强的高品质特殊钢生产线，其先进性特色十分明显。工序的合理分解：从改善产品质量角度出发，关注关键生产工序的合理设置。创新的立式连铸技术：提高金属收得率，保证高合金钢的质量，特别是均匀性。灵活的电炉与感应炉混炼技术：实现高合金钢的低成本、高效率、规模化、等节奏生产。

在对国内外典型的先进冶金生产流程研究的基础上，结合品种生产特点，以“特色化、系列化、专业化”的定位来考虑中原特钢的冶炼项目。特别是在开展方案设计时，有选择性地采用一些国内外先进的技术装备。

关于合金钢生产流程、高合金钢生产流程、不锈钢生产流程分别介绍如下：

合金钢生产流程：EAF—LF—VD—CC(IC)。

高合金钢生产流程：EAF+IF(感应炉)—LF—VD—CC(IC)。

不锈钢生产流程：EAF+IF(感应炉)—VOD—(LF)—IC(CC)，或者EAF+IF(感应炉)—AOD—(LF)—IC(CC)。

在上述流程中，选择成熟度较高的先进技术装备，形成先进的高纯净特殊钢冶炼技术流程，从而保证产品大纲中不同产品品质的需求，同时保证产品质量的稳定性。按照“先进、经济、实用、可靠”的原则，冶炼车间的设计力求达到生产工艺先进、布局合理、流程稳定顺行，形成低成本、高品质、高合金、大规格特殊钢锻材(件)的纯净钢平台技术集成制造体系，保证产品质量达到国内领先、国际先进的水平。

在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。