高中化学金属冶炼方法范文

1感应加热的方式

感应加热是利用感应电流来使工件加热的.在工业应用中，采用的感应加热方式有两种，一种是有铁芯的感应加热方式（如图1甲），这时被加热的材料相当于次级线圈；另一种是无铁芯的感应加热方式（如图1乙），这时被加热材料相当于芯棒.

由于感应电流有趋肤效应，交变电流的频率越高，趋肤效应越显著，材料的受热层越薄.因而采用感应加热时，要根据加热的目的、要求、被加热物体的材料和尺寸，选择适当的频率.感应加热的电源按频率可分为工频、中频和高频三种.

工频即50Hz的电源，可直接从供电网中取得，不需要特殊的频率变换装置.中频是50Hz～10000Hz的频率.常用的中频频率为500Hz、1000Hz、2500Hz、4000Hz、8000Hz、10000Hz.获得中频电流有两种方法，一种是利用旋转变频机，它是用感应电动机来驱动中频发电机.另一种方法是利用可控硅变频器，它是利用硅整流元件将工频交流变为直流，再利用可控硅元件将直流变为所要求的中频交流.高频电源一般指20000Hz以上的电源，它是通过电子管振荡器获得的.

2感应加热的应用

感应加热的应用范围很广，主要用于合金钢、铸铁、有色金属的熔炼、钢制零件的表面热处理和焊接等.

2.1金属熔炼设备

用于金属熔炼的感应熔炼炉有：

（1）有芯感应熔炼炉有一个用硅钢片叠成的闭合铁芯，采用50Hz工频电源.主要用于铜、锌、铝、黄铜、青铜等低熔点金属和合金的熔炼、保温.在铸铁生产过程中，可用于铁水的加热、保温和调整化学成分.有芯感应炉的容量为几百千克到几百吨.

（2）无芯感应炉的熔炼室一般做成坩埚形状.用紫铜管绕在坩埚四周作为感应线圈.主要用于熔炼钢、铸铁和铜、铝、镁、锌等有色金属及其合金.有工频、中频和高频三种.一般说来，炉子的装料容量越大，所用的电源频率就越低.高频炉的装料容量只有几十千克，输入功率只有几十千瓦，用于熔炼少量的特种合金和合金钢.中频炉容量从几十千克到20吨左右，输入功率可达几千千瓦，用于熔炼钢及有色金属.工频炉主要用于熔炼铸铁.合金钢保温炉的容量可达一百多吨.

将无芯感应炉的坩埚放在真空室里，就成为真空感应炉.炉料在真空中熔炼，可除去材料中的氢、氮、氧等气体，并减少材料的氧化损失.这种感应炉可用于熔炼耐热合金、磁性材料、电工材料、高强度钢和核燃料.大型的真空感应炉容量可达几十吨.

2.2感应加热设备

采用感应加热的设备有透热、淬火、焊接等.金属材料的锻造、冲压、挤压、轧制等热加工之前需要加热，使材料整体被热透，称之为透热.图2是感应透热设备的示意图.这种设备还可以用于金属部件的退火等加工工艺.

2.3感应淬火

利用交变电流的趋肤效应，采用感应加热的方法使金属零件表面加热，随即进行淬火，能使零件表面达到高的硬度、耐磨度和抗疲劳强度，而内部仍保持原有的韧性.利用感应淬火比用一般的火焰淬火加热速度快，零件表面氧化损失少，加工成本低，劳动条件好，已成为机械加工行业主要的表面淬火方法.

3感应加热的相关习题举偶

以感应加热为背景知识，根据中学物理要求，有下列习题可供教学选择使用.

（1）高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，图4是冶炼金属的高频感应炉的示意图.冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快、温度容易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属.该炉的加热原理是

A.利用线圈中电流产生的焦耳热

B.利用红外线

C.利用交变电流的交变磁场在锅内金属产生的涡流

D.利用交变电流的交变磁场所激发的电磁场

（2）图5是利用高频交流电焊接自行车零件的原理示意图，其中外圈A是通高频交流电的线圈，B是自行车零件，a是待焊接口，焊接时接口两端接触在一起，当A中通有交流电时，B中会产生感应电流，使得接口处金属熔化焊接起来.

①试分析说明，焊接的快慢与交流电的频率有什么关系？

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关键词：技工院校冶金专业课程设置

时下，随着社会的不断发展，可开采金属品位不断降低，冶金工艺日渐复杂，国内冶金行业对员工的要求不断提高，急缺生产、服务、管理等第一线的实用性复合技能型人才。冶金专业是个系统的专业，涉及到方方面面的内容，如何在短短两年时间内培养出基础薄弱、好动不好学的技能人才，如何培养现代冶金企业所需的“高、尖、精”技能人才，冶金专业的课程设置就显得尤为重要。技工院校冶金专业人才的就业方向一般是钢铁冶金、有色金属冶金、材料、机械、模具、航天航空、化工、环保等行业及科研、教学、技术管理和技术贸易等方向。针对就业方向加强专业课程设置，确保冶金专业人才毕业就能上岗。笔者认为，在设置技工院校冶金专业课程过程中，基本要考虑以下三点内容：第一，应设置冶金工程专业普适性强的专业基础课程及专业方向课程，在横向上扩大学生的就业面以及提升就业能力；第二，准确定位，大力发展基层骨干型、应用型、专门型的技术人才，和其他的本科高校面向企业中高层就业的市场定位给予区分开来；第三，立足地方特色，充分利用地方的冶金资源特色，为地方区域性经济的发展提供人才支持。[1]

一、学时的总体设置

按照国家关于职业技能学校的规定，高中生学制为两年，初中生为三年。以初中生来算，在校学习两年，企业顶岗实习一年，总学时可达3800学时。开设课程主要有公共课、专业基础课、专业课和顶岗实习课。其中，可以开设公共基础性课程模块为400个学时，冶金专业基础性课程模块为600个学时，冶金专业课又分为技能课和理论课，技能课程模块为600个学时，冶金专业理论课模块为400个学时，各个环节的实践课程模块为200个学时，顶岗实习课程模块为1600学时。[2]

二、课程模块的设计

公共基础性课程模块应开设计算机应用基础、数学及应用、无机化学、三生教育与应用文写作、普通话、德育与职业指导等课程。

在专业基础性课程的模块当中，课程设计重点由以下元素构成：（1）新生刚入学的时候，先设置一科专业教育性课程，主要传授冶金工程专业的概况和今后的就业趋势与状况等。（2）设置工科基础性课程，如工程绘图与CAD、电工电子技术、材料力学以及科技文献检索等，促使为学生将来的就业需要拓宽途径，并为冶金专业学科的学习打好基础。（3）设置冶金工程专业基础性课程，包括了材料化学（其中有无机化学、有机化学、分析化学等内容）、物理化学、冶金原理、冶金设备、冶金过程检测与控制、金属学、矿物加工概论、冶金资源与环保、粉末冶金工艺与设备、冶金工艺工程设计、冶金工程研究方法（4）设置和冶金相关联的材料学概论。（5）设置冶金企业管理课程，促使学生为今后胜任管理工作做好铺垫。（6）为了学生今后得到就业发展考虑，设置就业指导以及职业生涯设计课程。

在冶金专业技能性课程模块当中，开设了金属加工职业技能鉴定、冶炼生产职业技能鉴定、化学检验职业技能鉴定这3门科目，学生可任意挑其中选一科，以凸显技能型人才的发展目标。

在冶金专业方向性的编排方面，设置钢铁冶金与有色冶金这2个方向，而对于理论性相对突出的冶金物化的方向先考虑。在钢铁冶金这一方向当中的炼铁学与炼钢学必须是正常开设的，辅助工序开设炼焦工艺及设备、铁矿石造块工艺及设备、铁合金工艺及设备、连续铸钢课程，保障学生具有相当的专业视野面；为使学生能够更好地适应于有色冶金这一行业的就业，设置有色冶金概论课程，为他们的就业打下良好基础。

在对有色冶金这个方向的课程设置中，可以安排重金属冶金学、轻金属冶金学、稀有金属冶金学等课程；而针对电解与电镀方向，则可以开设冶金电化学；同时针对技工院校学生的就业出路，比如可能到化工企业就业，则可以适当开设湿法冶金工艺及设备以及化工原理等多门课程。为了让学生能适应钢铁冶金行业的就业，可以开设钢铁冶金概论以及有色冶金前沿技术。

实践教学是冶金专业人才培养的重点环节，为此，对所有的实验应该结合学校的实际情况将其单列成为一门独立课程，比如，可以开设钢铁冶金综合实践、钢铁冶金综合设计性实验、有色冶金综合实践、有色冶金综合设计性实验、材料化学实验、物理化学实验、冶金原理实验、冶金传输原理实验、金属学实验等实践课程。[3]

单纯的理论教学培养不出技能人才，除了理论课程外必须增加实训课，而实训内容可分为校内与校外。校内课程可以根据学校实际情况增设冶金工艺仿真实训课，例如开设钢铁生产仿真，铜、铝等各种金属生产仿真，让学生身临其境的参与动手学习。此外，购买一些电解与电镀设备也是需要的，根据火法和湿法生产工艺应用熔炼炉、精炼炉、电解槽等参与教学。冶金专业离不开金属加工处理，根据熔炼对金属压铸、挤压、浇铸、锻压、冷轧、抛光、电镀等金属处理，分析检测金相组织、晶体生长、表面致密光滑等都可涉及一些。校外实习根据学生所学，对应企业生产进行顶岗实习，参与实际冶炼生产工作。[4]

三、结语

综上所述，冶金专业是个系统性专业，也是个艰苦专业，需要掌握的知识很多，而对高技能人才的要求也很高，技工院校开设冶金工程专业，立足本地区实际情况，对当地基础经济发展有着不可忽视的作用。只有科学合理设置冶金专业课程，面向基层，大力培养应用型技术型行业人才，才能办出特色专业，才能实现可持续发展，才能满足冶金企业对高技能专业人才的需要。[5]

参考文献：

[1]吕玉国.浅谈技工学校冶金专业的建设和研究[J].教育教学论坛，2014（16）.

[2]邹建新，伍维根，周建国.高校材料专业职业应用型人才培养知识体系的构建[J].中国冶金教育，2006（2）.

[3]翟玉春.优化课程体系，改革教学手段材料类专业基础课及实验课程体系与整体优化的研究与实践[J].高教研究，2003（6）.

[4]翟玉春，施月循.冶金工程专业人才培养方案及课程体系改革[J].贵州工业大学学报（社会科学版），2000（1）.

[5]杜长坤，吕俊杰，朱光俊.冶金工程专业培养高素质创新人才的探索与实践[J].中国冶金教育，2005（6）.

高中化学金属冶炼方法范文篇3

关键词：除尘系统；集气罩；设计原则；计算

DH公司作为国家高薪技术企业，具备强有力的设计研发、工程建设与设备制造能力，特别是对金属冶炼技术尤为擅长。在冶金制造过程中也在不断的完善已有技术与生产工艺，为确保冶金生产过程中产生空气污染，对金属冶炼车间除尘系统中的集气罩设计做出了精心的研究。

1.金属冶炼车间除尘系统集气罩及设计目的

我国目前的很多生产制造车间都存在一定的粉尘污染，我国的大气污染排放标准明确规定了砂轮磨尘的最高允许排放量为每平方米60mg，对于铝合金以及金属铝的粉尘颗粒排放量规定在每平方米4mg。在金属冶炼过程中，常常需要对金属工件进行必要的打磨、切割、抛光等工艺加工，在加工的过程中会产生大量的金属废屑以及金属粉尘颗粒[1]。这些粉尘如果不加以治理，将在金属冶炼车间内随着空气的流动而造成车间的二次污染，甚至会随气流流入外界空气中，造成大气环境污染。因此，为提高工艺水准，改善金属冶炼车间工作环境，根据国家与相关行业对粉尘污染的标准规定，又根据我公司车间的环境与生产工艺状况，设计了金属冶炼车间除尘系统集气罩。

除尘系统集气罩是一种可以回收粉尘，防止其扩散到空气中，通过净化过滤系统将粉尘类污染物得到回收的烟气净化装置[2]。集气罩根据污染源与生产安装环境的不同可以分为吹气式和吸入式两种形式[3]。前者是利用了吹吸气流回收污染源的方式进行设计，同理，后者则是根据吸气气流收集污染源。吸入式除尘集气罩根据污染源产生环境又分为排气柜、接受式、密闭式和外部集气罩。由于我公司的金属冶炼车间不能对粉尘等污染源物质进行封闭，所以我们选择了设计外部集气罩。在设计前考虑要在车间粉尘污染源设备的上方，决定应用伞形上部集气罩。除尘系统中集气罩设计的质量直接影响着最终粉尘的排放标准是否合格，对于生产环境与大气环境的保护具有非常重要的作用。

2.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计原则与设计理论

金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计主要是根据我公司金属冶炼车间的具体生产车间环境与粉尘污染源的位置应用机械力学理论和CAD制图软件的配合设计而成的。主要的设计原则与设计理论如下：

2.1.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计原则

除尘系统中的集气罩要尽量用最小的吸风量去集中控制粉尘污染源，设计过程中还要本着节约能源与成本的大原则。由于车间环境影响不能采用密闭罩，而是采用了上部伞形集气罩，设计中一定注意要尽量控制伞形集气罩的吸力范围减少到最小，罩体的位置要尽可能的贴近或者包围住粉尘污染源，以有利于回收粉尘。在设计中还要减少风力对流等干扰气流的出现，粉尘流动气流与吸气气流要最大程度保持同一方向。在设计前也要充分考虑除尘系统操作人员的操作岗位位置，对于已经被集气罩收集的污染粉尘一定注意不要让人误吸。此外，集气罩在设计中还要考虑车间房屋结构，安装后要方便以后维修人员进行维护。集气罩设计工艺上也要坚持不能够阻碍或者影响原有金属冶炼车间正常生产的原则。

2.2.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计理论

任何设计都要以相应的正确理论作为设计基础，金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计主要是应用了流体力学理论对车间内大量的粉尘污染物进行最有效力的汇集。针对我公司的吸气式伞形集气罩的设计，主要是应用了大量的吸入气流理论。该理论认定在集气罩进行粉尘吸入时会在吸气口产生一定的负压，利用这种压力就可以将包围在罩体下的粉尘污染物吸收。在设计中要考虑吸气口的流速与压力，要注意无边的吸气口的流速要高于有边吸风口的流速[4]。其中，外部集气罩口的气流分布都遵循等速面的气流分散规律，即如果以吸气口为球心，罩口气流分布将是以该吸气口为球心的等速球面[5]。

3.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计方法

金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计方法主要根据设计原则与设计理论而形成的。

首先，我们要测量金属冶炼车间的建筑结构，包括车间的高度、长、宽、面积等基础数据，这些基础数据可以帮助我们合理的将伞形集气罩安装在便于操作而工作效率又高的位置；其次，设计人员要计算出材料消耗、压力损失与排气流量。材料消耗主要是根据伞形集气罩的外形尺寸进行确定，计算中也不能忽视各个零部件材料的损耗。

其次，要注意集气罩口的面积一定要大于罩口粉尘污染物的扩散断面面积。金属冶炼车间除尘系统集气罩设计难点就在于确定排气量，集气罩的排气量可以用公式Q=VⅹS来进行计算，即排气量是集气罩的罩口面积与吸入粉尘的平均的吸收速度的乘积。排气量也可以利用集气罩内管道的横截面积与通过管道内的平均流速的乘积来确定；

最后，设计者要注意允许的罩内负压要小于等于25Pa，另外，一定不要忘记计算除尘系统集气罩的压力损失，这需要用系统连接管内的动压与压力损失常数相乘来得到压力损失数据。

根据以上设计理论与设计方法设计出来的金属冶炼车间除尘系统集气罩经过在我公司的运行实践可以看出：集气罩结构合理、安装位置便于操作和维护，运行期间运行状况良好，能够让除尘效果达到国家规定标准，系统能源消耗低，成本消耗低，值得使用。

4.结语：由以上分析可得知，在金属冶炼车间除尘非常必要，要保障正常生产与环境安全就必须加强除尘系统中集气罩的设计，设计中要掌握恰当的原则与方法。

参考文献：

[1]张殿印.工业除尘设备设计手册[M].化学工业出版社.2012：88

[2]胡传鼎.通风除尘设备设计手册[M].化学工业出版社.2011：100-101

[3]唐敬麟，张禄虎.除尘装置系统及设备设计选用手册[M].2009：55-59

[4]王鹏，张校先.浅析除尘系统的设计原则[M].2009（03）：20-22