冶煉金屬的實驗裝置

1. 感應爐的實驗

感應爐冶煉
一、目的：
1、掌握(真空)感應爐冶煉的工藝過螞前程，(真空)感應爐冶煉設備操作。
2、了解(真空)感應爐冶煉原理和特點，根據冶煉品種制定冶煉衫物握工藝。
二、(真空)感應爐冶煉原理和特點
1、原理：感應電爐工作原理基於電磁感應和電流熱效應原理。當交變電流通過感應圈時，在線圈周圍產生交變磁場，爐內導電材料在交變磁場作用下產生感應電勢．在爐料表面一定深度，形成電流(渦流)。爐料靠渦流加熱熔化。如果爐內熔化的是鋼鐵金屬材料．處在強磁場中的鋼液受到電磁力的作用產生強烈的運動。磁場對鋼液的這種作用稱為電磁攪或慶拌作用。同一匹線圈產生的磁場對堝內兩點A，、B，的作用力如圖1，由於堝中部磁場強度最大．坩堝中部受壓力最大，上下兩端依次減小．這種壓力差使爐內鋼液產生運動。 真空感應電爐是將感應坩堝和錠模放人真空室中，冶煉和澆注同在真空狀態下完成。冶煉在真空下進行，由於碳氧反應產物為氣體CO，使反應向生成C0方向移動，可使碳的脫氧能力達到和硅、鋁相近的水平。根據氣體在鋼液中的溶解服從平方根定律，可知真空下冶煉，有利於鋼液去氣。對某些蒸氣壓較高的合金元素，如Pb、As、B1、sn、zn等，當外界壓力降低到小於蒸氣壓時，變可從合金中蒸餾出來，從而改差鋼和台金的性能。
三、實驗過程
1、坩堝制備：為了提高電效率．感應爐坩堝壁不能太厚，加上電磁攪拌的沖刷和坩堝內外溫差大，坩堝壽命往往較低，坩堝制備是一項經常性的工作。
（1）原料：電熔鎂砂：MgO>98%，不得混入雜物，新烘磁選後使用：粘土：粒度<0.3mm；玻璃水；磷酸：粒度<0.5mm；石墨芯，外部包3層紙，底角要求圓滑；玻璃布；石棉板；爐底磚；坩堝材料配比：電熔鎂砂98.0～98.5%；硼酸1.5～2.0%，總量30kg。
（2）打結：真空感應爐打結前要抽真空檢漏，漏氣率應< 1.5μ/分。 10 P 1 2P 漏氣率 圖1 電磁力對鋼液的作用 及鋼液運動方向 P1—停泵時真空度，μ； P2一停泵10分鍾後真空度，μ。 用搖表檢查托盤與感應器之間是否絕緣。 感應器托盤下要墊好木塊，以防止大軸轉動。石棉板放人玻璃布口袋，再將口袋放入感應器內。在石棉板上放置爐底磚。加入混合鎂砂5kg左右；用釺子、平錘搗打結實，打結後的爐底厚度40mm左右。把石墨芯固定在爐底正中間，坩蝸壁分層打結，每層打結前用釺子劃松鎂砂2～3mm，再加鎂砂l.5～2Kg，搗實。打結最後第二層時鎂砂中加入適量玻璃水。最後一層用80%鎂砂加20%粘土及適量玻璃水混合均勻，輕握成團即可，以便加固出鋼口和爐沿。
（3）燒結坩鍋：送電前，檢查電氣、水冷、機械系統是否正常。正常後．方可送電。功率從4kw起送電．功率間隔2kw，每擋送10分鍾。送至功率為32kw．時間達20分鍾停止送電。30分鍾撥出石墨芯子．迅速清理坩堝。坩堝壁如有細小裂縫，用細鎂砂修補。如有整圈橫裂，大口縱裂則拆除重打。
（4）洗爐燒結：清理完坩堝後。用純鐵、金屬鎳或返回鋼洗爐，洗爐料比正常料稍多。洗爐時間3小時。爐料保持2小時不熔。
2、真空系統操作：打開5〃閥，用機械泵抽低真空。
1、旋片式機械真空泵
2、油擴散噴射泵
3、真空熔煉室
4、預真空閥門
5、低真空閥門
6、高真空閥門 如需要高真空．先關5〃閥，再打4〃、6〃閥；如需要轉低真空，先關6〃、4〃閥，再開5〃閥。破真空時。依次關閉所有閥門，管道、爐體內充氣後，打開爐體。
3、熔煉：真空感應爐冶煉所用原料必須清潔、無油、無銹、無污物。稱量准確。
（1）裝料：裝料時，要上松下緊，一次裝完，補加的合金小料裝入爐蓋上的料倉內。返回 鋼、純鐵、鎳、鉻、鋁、鎢、鈷、高釩等可裝入坩堝內。返回鋼在底部，純鐵在四周，鈷在底部或中下部，鎳在中下部，鉻在中部，鉬、鎢、高釩在中上部，銅在中上部。其它補加的合金料按如下順序加人料倉：硅、鈦、鋁、鈮、錳、硅鈣、硼鐵、鈣、稀土、碳。裝料的同時，把經過烘烤的錠模、帽頭、漏斗裝入澆注室。
（2）熔化：電氣、水冷、真空系統．機械繫統、測溫裝置、加料槽、感應圈、窺視孔經檢查合格後：關閉4〃、6〃閥門，打開5〃閥，合爐抽真空，小功率送電。真空度滿足要求後，可適當提高功率。熔化期間，不可隨意傾動坩堝，以防爐科掉出，發現爐料架橋可傾動坩堝使料下落。爐料熔化80～90%，後加裝在科槽中的銅鈮等。全熔後，鋼液面平穩，溫度達到要求．進入精煉期。
（3）精練期：錳、硅鈣、硼鐵、鈣、稀土合金在預真空下加入；硅、鈦、鋁在高真空下加入。合金小料加入後，傾動坩堝，提高功率進行磁力攪拌。達到出鋼溫度，關閉所有閥門，停泵出鋼。
4、澆註：開始慢澆，中間適中，澆至帽口線上三分之一處迅速充填直至澆注完畢。迅速撤除真空，吊出鋼錠模，注後40分鍾方可脫模。
5、特殊情況處理
（1）破真空：遇有下列情況需破真空。爐料嚴重架橋；真空度達不到要求，檢查爐內是漏水、滲水；低真空有嚴重打弧。
（2）突然停電時，迅速關閉所有閥門。
（3）功率表（見右圖）、電流表、電壓表指針突然劇烈擺動，要注意發生漏爐，立即停電，如果料全熔，可加入合金小料，傾動坩堝攪拌．關用所有閥門。停泵出鋼。
（4）熔煉過程中，需調節補償電容值，必須先調勵磁調節鈕，使中頻電流、中頻電壓、中頻功率回零，再改變電容按鈕。

2. 冶金冶煉業實驗室都能用到什麼儀器

冶金冶肆握煉業實驗室都能用到什麼儀器
我國在鋼鐵冶金領域建立了若干個重點技術創新實驗室，從采礦技術，選礦技術，燒結球團，高爐冶煉，非高爐煉鐵，熔融還原，轉爐冶煉，電爐冶煉，連鑄技術，連鑄連軋，冷卻裂差慶技術，品種開發，鏡像檢慶虧驗，節能技術，環保技術，流程優化，總圖布置，自動控制，焦化配煤，焦油精製等各個方面進行研究開發。東北大學，北京鋼鐵研究總院，北京科技大學，寶鋼技術中心，河鋼鋼研院，首鋼研究院等都有這樣的研究隊伍和人才開發及培養機制。

3. 煉鐵原理的實驗中，酒精燈的作用

實驗步驟:
1.檢查裝置氣抄密性襲
2.加入三氧化二鐵
3.通入一氧化碳
4.通入一氧化碳一段時間後，點燃酒精燈，加入三氧化二鐵
5.停止加熱
6.冷卻後停止通CO

現象：紅色的三氧化二鐵變成黑色物質
澄清石灰水變渾濁
尾氣處氣體燃燒發出藍色火焰

結論：1.CO有還原性，可以冶煉金屬
2.CO有可燃性，可以作燃料

右邊得酒精燈的作用：除去多於的CO，防止污染空氣
一氧化碳的性質、用途：1.CO有還原性，可以冶煉金屬
2.CO有可燃性，可以作燃料

4. 根據實驗裝置圖，回答下列問題． （1）實驗室用碳酸鈣與稀鹽酸反應製取二氧化碳，其化學方程式為______

5. 模擬煉鐵的實驗時要先通一氧化碳嗎為什麼

（1）煉鐵的實驗步驟是：反應前，先通一段時間一氧化碳，然後再加熱（目的是為了盡可能的排凈玻璃管內的空氣，防止一氧化碳與其中的空氣混合後，被點燃發生爆炸）．反應後，先撤走並熄滅酒精燈，等固體冷卻後再停止通一氧化碳（目的是防止石灰水倒吸到玻璃管內，使其炸裂；也為了使固體冷卻，防止剛還原出來的鐵再次被氧化）．
（2）由於一氧化碳有毒，如果直接排放到空氣中，會造成污染；所以在有關一氧化碳的實驗時，都需要注意尾氣的處理，常用點燃或收集的方法；
為防止CO與空氣混合加熱時引起爆炸，進行加熱前要先通入CO排出裝置內空氣．故實驗過程中，先要進行的是Ⅱ；
（3）生鐵的性能比純鐵優越，故工業煉鐵的主要產物是生鐵；
故答案為：（1）Ⅱ；排盡玻璃管內的空氣，防止發生爆炸；防止鐵重新被氧化；
（2）在b導管處用氣球收集或點燃；
（3）生鐵．

6. 鐵的冶煉原理（1）煉鐵原理的實驗裝置圖（2）實驗操作步驟：①檢查裝置氣密性②裝葯品並固定裝置③通____

（2）根據CO具有可燃性，與玻璃管中的空氣混合受熱會發生爆炸，因此，應先回通CO排盡玻璃管中的空氣，然後答再加熱．所以實驗前，為了防止要先通入一氧化碳，然後再加熱；實驗結束後，要先停止加熱，玻璃管冷卻後再停止通入一氧化碳；為了防止灼熱的鐵被進入的空氣氧化；故填：一氧化碳；點燃酒精燈加熱；停止加熱；繼續通一氧化碳直到玻璃管冷卻；排盡裝置中的空氣，防止加熱發生爆炸；防止灼熱的鐵被進入的空氣的氧氣氧化；
（3）一氧化碳有毒，應該進行尾氣處理，常見的尾氣的處理方法為對尾氣進行點燃或收集．故填：尾氣中含有一氧化碳，會污染空氣；點燃或收集；
（4）一氧化碳在高溫的條件下能將紅色的氧化鐵粉末還原為黑色的鐵粉，同時生成二氧化碳氣體；二氧化碳能與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉澱和水；故填：紅色粉末變成黑色；澄清的石灰水變渾濁；
（5）玻璃管A中反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO