钢铁研究所设计        (research laboratory design of iron and steel works)

以应用研究为主，为生产服务的钢铁企业科学研究设施的设计。钢铁研究所既是钢铁厂科学试验研究基地，又是技术开发中心。其基本任务以研究为主，也担负部分生产检验分析。中国大中型钢铁厂通常建立钢铁研究所，而不设中心试验室。

设计内容包括研究任务的确定和研究机构的组成。

  任务的确定

主要是本企业下达的研究课题。主要包括下列三项：(1)着重进行旨在提高产品质量、扩大品种、改进工艺、增加产量、节约能源和降低消耗等的研究。(2)进行新产品、新工艺和新设备的开发和应用研究。(3)进行检验分析方法的研究，为生产车间提供测试技术的服务工作。另外还接受上级部门和外厂委托的研究任务。

研究机构的组成

主要有两种形式，一种是按产品开发设置组成的形式，如日本新日铁公司君津钢铁厂的技术研究室(相当于中国钢铁厂的钢铁研究所)，设有八个研究科：炼钢、条钢、塑性加工、薄板、厚板及大径管、小径管、防腐蚀和环境技术研究科。另一种是中国的钢铁研究所，按专业研究设置组成的形式，一般设有基本检验分析设施、专业研究设施、试样制备及维修设施、小型试验设施以及管理机构等五部分。武汉钢铁公司钢铁研究所是中国设计的第一个大型企业研究所，它是一个按专业研究设置组成的典型设计。

基本检验分析设施         为研究课题的试验工作服务，对材料进行理化性能的测试与方法研究。

湿式化学分析室       主要任务有产品成分的仲裁分析，研究试样和化学标样的元素分析，新分析方法的研究与制定，仪器的校正分析。湿式化学分析室设有金属室、非金属室、碳硫室、天平室、比色室、灼烧室、标样室、配剂室和制样室等，设备配置和工艺布置见中心试验室设计。

电解夹杂室        对钢中夹杂物(或合金相)进行提取分离，常用电解法进行提取，用电化学或化学法进行分离。配置的设备有电气装置(包括整流器、滑线电阻、电流表)、电解槽、冷却装置、恒温水浴锅、恒电位计和离心机等。试样重50～100g，用胶袋收集电解沉淀物。中国宝山钢铁总厂钢铁研究所为研究铸锭及连铸坯中的夹杂物，配置有电解阳极泥提取装置(包括冷却槽、电解槽、超声波自动淘洗装置、管式电炉和台秤)，超声波筛分装置和快速溶解装置等。试样重5～10kg，在电解槽中收集沉淀物，并可进行粒度分级测定。

相分析室        采用化学分析方法，进行钢中夹杂物及合金相、炉渣中金属元素的价态分析，配置湿式化学分析仪器。

仪器分析室      利用仪器对钢中元素、炉渣及原料等成分含量进行测定，由仪器室、等离子发射光谱仪室、原子吸收仪室、制样室等组成。设备配有钢中气体(氮、氢、氧)测定仪、真空直读光谱仪、X射线荧光光谱仪、等离子发射光谱仪、原子吸收分光光度计和制样设备(包括切割机、磨样机、压片机、玻璃珠熔融装置等)等。工艺布置见化学分析中心设计和中心试验室设计。

金属物理室       测定金属材料的物理参数，进行金属内部组织结构和缺陷的精密观察分析，确定其形成机理和条件以及与金属材料各种表观物理性能之间的关系。测试方法除常用的X射线结构分析和电子金相分析外，还包括各种物理性能测试分析，如热分析和膨胀测定、弹性和内耗测定、磁性分析和电阻测定等。随着科学技术的发展，金属表面分析技术(如低能电子衍射、俄歇电子能谱分析)将在企业钢铁研究所中得到广泛应用。测试的项目有钢中显微组织和各种相分析，微区成分分析，断口形貌分析，位错分析，以及晶体结构缺陷、点阵常数、织构、固溶碳和氮、膨胀系数、热导率、电阻率、弹性模量和内应力等的测定。

金属物理室一般设有试样准备间、暗室、X射线结构仪室、电子显微镜室以及各种物理性能测定室等。工艺设备按课题研究需要成套配置，主要有X射线衍射仪、电子显微镜、扫描电子显微镜、电子探针微区分析仪、热磁仪、膨胀仪、电阻测试仪、弹性模量及内耗仪、制样设备、暗室设备等。金属物理室一般与金相室相邻布置在试验楼内，高精密设备和大型电子光学仪器，对安装条件要求较严，防尘、防振、防电磁场干扰、室内温度、湿度等应按设备说明书的要求进行设计。

金相室       进行金属显微组织检验，研究显微组织与理化性能的关系，以及生产工艺对显微组织的影响等。检验的项目有显微组织及其缺陷、晶粒度、脱碳层、相分析和显微硬度等的分析评定。一般设有制样室、暗室和显微镜室、图像分析仪室。主要设备有立式金相显微镜，大型卧式金相显微镜(可带多种附件)、定量金相显微镜(或称图像分析仪)。另外，按需要还可配高温金相显微镜、显微硬度计、照相机等。制样设备有切割机、镶嵌机、砂轮机、研磨机、浸蚀及干燥器等。暗室配有洗相、放大、上光等设备。工艺布置要求见中心试验室设计。

岩相室      进行钢中夹杂物、炉渣等的岩相鉴定，设制样室、暗室、显微镜室等。一般与金相室相邻布置，制样室和暗室就可与金相室合并设计。主要设备有偏光显微镜、折光仪、体视显微镜、超声波振动装置等。

低倍室      对钢材、钢坯和钢锭进行宏观缺陷检查，检验项目有疏松、偏析、白点、缩孔、裂纹、非金属夹杂、气泡及各种断口缺陷等。一般的设备配置及工艺布置见中心试验室设计及连铸坯检验室设计。为研究钢坯和钢锭全剖面的低倍组织，需配大尺寸的酸洗槽及清洗槽，大型龙门刨床，以及供酸、废酸回收及排放处理设施。

热处理室       进行试样和机械零件的热处理，以及钢材的热处理工艺试验。设有热处理炉室、温度控制室、工作间等。根据担负的研究任务和试料尺寸，成套配置设备，主要有箱形电炉(中温、高温)、干燥箱、井式炉、油浴炉、盐浴炉(中温、高温)、淬火槽、自动顶端淬火装置等。中国宝山钢铁总厂的钢铁研究所，对冷轧深冲薄板热处理工艺试验配有保护气体电炉和长时间加热人工时效炉。工艺布置要求见中心试验室设计。

力学性能室       进行研究试样、产品使用性能和产品质量仲裁的力学性能试验。常温力学性能设备配置及工艺布置见中心试验室设计，高温力学性能设备配置及工艺布置见精密合金高温合金检验设施设计。研究性力学性能设备按研究课题需要配置，一般的材料试验机宜按国际先进的标准要求来选配；研究断裂力学宜配动／静态材料试验机；研究重轨配有重轨磨耗疲劳试验机和低温冲击试验机；研究石油管配有抗压爆破试验机、热模拟试验机和整段钢管硫化氢应力腐蚀试验装置等；研究高强度中厚钢板宜配30kJ冲击试验机等。

探伤室       进行研究试样的探伤检验，产品质量的仲裁检验，设备诊断检查和探伤技术的研究。一般设有射线探伤室、超声波探伤室、磁力探伤室、仪器维修校验室、暗室等，各探伤室相应的探伤方法、适用范围及设备见轧钢试验室设计。射线探伤室应布置在远离人流的位置或单独的建筑物内，厂房按安全卫生及射线防护标准进行设计。

专业研究设施       结合企业的资源特点，生产机组和产品类型等条件，确定专业研究设施的组成和试验设备。

炼铁研究室           进行高炉生产强化冶炼、降低消耗、综合利用、喷吹节能和冶金资源深度开发的研究。试验设备主要包括试验室装置和工艺试验装置。试验室装置有矿物的理化性能检测装置，如矿石还原性、粉化率、强度、透气率和熔点等参数测定。工艺试验装置按研究课题需要选配，如无料钟炉顶模型、喷煤粉试验装置和试验小高炉等。试验装置一般布置在平房内。工艺试验设备产生的粉尘和振动，应采取防治措施。

炼钢研究室          进行新品种、冶炼工艺和设备的研究，配合解决生产中的质量和品种等技术问题。试验设备随研究课题而定，主要包括炉渣物化性能测试设备和工艺试验设备，如熔渣和钢水的表面张力、导热性和活度等参数的测定装置，高频和中频熔炼设备，炼钢复吹试验装置，炼钢水力模型和连铸结晶器模型等。

轧钢研究室         进行轧钢产品的质量、品种和轧制工艺的研究，亦配合生产解决技术问题。按照产品要求和研究课题选配设备，主要包括轧机参数检测仪表、模拟轧制装置、温度测量仪表等。中国宝山钢铁总厂钢铁研究所，按产品设计了钢板、钢管和涂层板三个专业试验室。(1)钢板试验室。以冷轧深冲板为主要研究课题，配有力学性能试验设备、金相及热处理设备、X射线衍射仪、内耗仪和小型冷轧薄板调质轧机。(2)钢管试验室。以油井管和高压锅炉管为主要研究课题，配有高温及常温力学性能试验设备，金相及热处理设备，热循环再现装置，膨胀仪，焊接试验设备，切削试验车床，油井管压溃及爆破试验装置和硫化氢应力腐蚀试验装置。(3)涂层板试验室。以有机涂层钢板、搪瓷钢板和镀锌钢板为主要研究课题，配有专用试验设备、表面镀(涂)层试验设备、通用腐蚀试验设备、喷涂试验装置、力学性能检验和镀层分析专用仪器等。

焊接研究室       配合新钢种的开发研究，进行钢材焊接性能、焊接工艺和焊剂配方等试验研究。焊接性能测试设备有无损探伤仪、热循环再现装置、应变仪和拘速度计等；焊接工艺试验设备有交、直流电焊机、二氧化碳保护焊机和隋性气体保护焊机等；焊剂配方试验设备有天平、干燥箱和焊剂水分测定仪等。电焊机工作时瞬时负荷变化较大，试验室宜单独布置，供电电源设计成单独的回路，避免对精密仪器的干扰。焊接中产生的废气有害，应设计通风换气装置。

腐蚀研究室       进行钢材腐蚀性能、防腐机理和措施的研究。工艺设备按研究课题成套配置，主要有万能人工气候试验箱、盐雾腐蚀试验箱、调温调湿试验箱、老化试验箱、镀层及涂层试验装置、镀液表面张力测定仪、恒电流测定仪、恒电位测定仪、钝化膜测定仪、硫化氢应力腐蚀试验装置以及挂片试验设施等。腐蚀试验产生的废气和废水易污染环境，注意设计处理设施。硫化氢应力腐蚀试验室需设计独立厂房，并配置废气和废水的处理装置及安全检测器，地坪选用耐酸碱腐蚀材料为宜。

同位素研究室       利用同位素作为示踪原子进行冶炼过程物理化学原理的研究是钢铁生产试验研究的一种手段。同位素在钢铁生产研究中的应用是多方面的，如研究高炉炉衬的侵蚀情况，炼钢过程中杂质进入钢中的机制及数量、分布状态，连铸过程中夹杂物的沉积状况，钢材轧制过程中钢锭冷却速度和轧制变形情况。根据研究课题选配设备，一般包括湿式化学分析仪器、金相显微镜、分装室用机械手、同位素源专用运输机、密闭操作的专用通风柜和工作箱等。

同位素研究室为一独立建筑物，一般组成按放射强度的高低分为三区。污染区包括分装室、工作箱和运输机等，轻污染区包括一般开放性工作室、试验室和分析室，清洁区包括行政办公室、研究员室、图书资料室和生活设施等。高放射性试验室应设置在离居民区较远的地方，且处于下风和下水的方向。高放射性试验室必须具有安全防护措施，地面、墙面尽量光滑、无缝隙。同位素源库通常位于地下，用水泥制作，防止渗漏，上面覆盖防护板。试验室内应设有放射剂量检测、报警装置和通风换气装置。废气要经过滤后高空排放。低浓度的废水经稀释后排放。高浓度的废水须收集起来集中处理。固体废物则采用埋藏法处理。

试样制备及维修设施          进行试样加工、设备维修和非标准试验设备的研制。通常包括试样制备室和设备助理室。

试样制备室        进行常规化学分析试样、物理检验试样和研究试样的加工制作。化学制样室和物理试样加工室见中心试验室设计。当担负矿石、钢铁和铁合金等化验标准样品的加工制作时，需配专用的破碎和粉碎机、刨床或铣床、标准筛、混样机、缩分器和干燥箱等设备；如需进行钢锭、钢坯和连铸坯的解剖试验，宜配龙门磨铣床等设备。

设备助理室       担负某些非标准试验设备的研制和机电设备的维修，通常包括金工、锻造和铆焊等。金工问的设备按研制任务需要配置，一般有数控机床、摇臂钻床、各种车床、铣床和磨床，形成综合加工能力。锻造间需配置小吨位的锻锤和加热炉。铆焊间需配通用电焊机、切割机和辅助设备。厂房内宜配置小吨位的起重设备。

小型试验设施        主要进行钢铁产品和生产工艺或半工业性试验，在通常情况下。烧结锅、小焦炉、小高炉和小转炉等试验设备分别布置在钢铁厂的各生产区内，而炼钢试验间和轧钢试验问常布置在钢铁研究所内。

炼钢试验间         进行新钢种、新工艺和新设备的试验。武汉钢铁公司钢铁研究所为进行含铜钢研究，配置有30kW和8kW的高频炉、150kg的中频炉、10kg的真空感应炉以及0．5t的电弧炉成套设备，还可以进行小批量生产。中国宝山钢铁总厂钢铁研究所设置的100kg中频熔化炉，用作对应于精炼时各种添加剂(如脱氧剂、助熔剂等)的比较试验、凝固条件和钢锭性状关系的研究。

轧钢试验间        进行轧制工艺试验、钢种研究和小批量钢材生产。鞍山钢铁公司钢铁研究所配有φ400mm和φ250mm三辊热轧机二架，φ90／φ200×200mm小四辊可逆冷轧机一架。首都钢铁公司钢铁研究所配有φ250mm热轧机、φ150／φ420×600mm2／4辊可逆式万能试验轧机、φ40／φ150×160mm四辊冷轧机以及φ165／φ400×350mm五机架冷连轧机，进行工艺条件试验和钢种研究。武汉钢铁公司硅钢片厂检验室配有一台φ230／φ240×250mm四辊冷轧机，连续脱碳退火炉，高温炉和常化炉等设备，进行半工业性试验并为生产机组提供技术参数。