钢铁生产基础知识

1、钢铁生产基础知识钢铁生产基础知识烘熔钢铁技术中心烘熔钢铁技术中心2017年年10月月钢铁生产钢铁生产铁矿铁矿v含铁50%以上成为富铁矿；v35-50%为低品位铁矿；v25-35%为贫铁矿；v25%以下为超贫铁矿；v中国97%的铁矿为贫铁矿；v中国四大富铁矿基地：河北武安、海南昌江、四川攀枝花、辽宁鞍山；v中国铁矿石需求量75%需要进口，进口来源地：澳大利亚、巴西、南非。铁矿石铁矿石1v磁铁矿：铁黑色，磁铁矿：铁黑色， 化学式为化学式为Fe3O4,理论含铁理论含铁量为量为72.4%。一般来说，开采出来的磁铁矿。一般来说，开采出来的磁铁矿含铁量为含铁量为30% - 60%v赤铁矿：半金属色泽，化学

2、式为赤铁矿：半金属色泽，化学式为Fe2O3，理论，理论含铁量为含铁量为70%。赤铁矿含铁量一般为。赤铁矿含铁量一般为40%60%，有害杂质硫和磷含量少，还原较磁铁，有害杂质硫和磷含量少，还原较磁铁矿好，赤铁矿是优良的炼铁原料。矿好，赤铁矿是优良的炼铁原料。磁铁矿赤铁矿铁矿石铁矿石2v褐铁矿：外表颜色为黄褐色、暗褐色，褐铁矿：外表颜色为黄褐色、暗褐色， 化学化学式为式为2Fe2O3H2O，一般品位，一般品位3755%。褐。褐铁矿含铁量虽低于磁铁矿和赤铁矿，但它较铁矿含铁量虽低于磁铁矿和赤铁矿，但它较疏松，易于冶炼，所以也是重要的铁矿石。疏松，易于冶炼，所以也是重要的铁矿石。v菱铁矿：灰白或黄白色

3、，化学式为菱铁矿：灰白或黄白色，化学式为FeCO3，理论含铁量理论含铁量48.2% 。自然界中有开采价值的。自然界中有开采价值的菱铁矿比其他三种矿石都少。菱铁矿比其他三种矿石都少。褐铁矿菱铁矿钢铁生产流程v1. -采矿，获得铁矿石；采矿，获得铁矿石；v2. -选矿，将铁矿石破碎、磁选成铁精粉；选矿，将铁矿石破碎、磁选成铁精粉；v3. -烧结，将铁精粉烧结成具有一定强度、粒度的烧结，将铁精粉烧结成具有一定强度、粒度的烧结矿；烧结矿；v4. -炼铁，将烧结矿运送至高炉，热风、焦碳使烧炼铁，将烧结矿运送至高炉，热风、焦碳使烧结矿还原成铁水，并脱硫；结矿还原成铁水，并脱硫；v5. -炼钢，在转炉内高压

4、氧气将铁水脱磷、去除夹炼钢，在转炉内高压氧气将铁水脱磷、去除夹杂，变成钢水；杂，变成钢水；v6. -精炼，进一步脱磷、去除夹杂，提高纯净度；精炼，进一步脱磷、去除夹杂，提高纯净度；v7. -连铸，热状态下将钢水铸成具有一定形状的连连铸，热状态下将钢水铸成具有一定形状的连铸坯；铸坯；v8. -轧钢，将连铸坯轧制成用户要求的各种型号的轧钢，将连铸坯轧制成用户要求的各种型号的钢材，如板材、线材、管材等。钢材，如板材、线材、管材等。炼炼 铁铁 v炼铁实质：是将铁从矿石中还原的过程炼铁实质：是将铁从矿石中还原的过程即焦炭作燃料和还原剂，在高温下将铁矿石从氧即焦炭作燃料和还原剂，在高温下将铁矿石从氧化物状

5、态还原为液态生铁。其反应原理：化物状态还原为液态生铁。其反应原理： Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2v炼铁方法：高炉炼铁炼铁方法：高炉炼铁炼铁的方法就是从炉顶加入矿石、焦炭和石灰石炼铁的方法就是从炉顶加入矿石、焦炭和石灰石，从炉底部向炉内通入加压空气，在焦炭燃烧时，从炉底部向炉内通入加压空气，在焦炭燃烧时，矿石、石灰石与焦炭一起发生反应，最终形成，矿石、石灰石与焦炭一起发生反应，最终形成铁水和炉渣。铁水和炉渣。 v炼铁原料：铁矿石、焦炭、溶剂（石灰石）等炼铁原料：铁矿石、焦炭、溶剂（石灰石）等v炼铁产品：生铁液、副产品有炉渣和炉气炼铁产品：生铁液、副产品有炉渣和炉气高炉结构炼铁系统铁水预处

6、理炼钢v炼钢实质：是通过氧化降低生铁中的碳与杂炼钢实质：是通过氧化降低生铁中的碳与杂 质元素的含量，使之达到标准规质元素的含量，使之达到标准规 定的成分和性能；定的成分和性能；v炼钢原料：炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂炼钢原料：炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂 （石灰石等）、脱氧剂（硅铁、锰（石灰石等）、脱氧剂（硅铁、锰 铁、铝等）、合金料等；铁、铝等）、合金料等； v炼钢过程：主要包括氧化、造渣、脱氧等；炼钢过程：主要包括氧化、造渣、脱氧等； v炼钢方法：目前炼钢方法主要有氧气顶吹转炼钢方法：目前炼钢方法主要有氧气顶吹转 炉炼钢和电炉炼钢等；炉炼钢和电炉炼钢等；v炼钢产品：钢水（炼钢产品：钢水（浇

7、注成铸锭或连铸成钢坯浇注成铸锭或连铸成钢坯）； 副产品：钢渣、炉灰、沉积物等副产品：钢渣、炉灰、沉积物等氧气顶吹转炉1氧气顶吹转炉2转炉炼钢的特点v使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。铁里，使杂质硅、锰等氧化。v在氧化的过程中放出大量的热量在氧化的过程中放出大量的热量 （含（含1%的的硅可使生铁的温度升高硅可使生铁的温度升高200），可使炉内），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。外使用燃料。v主要以生铁液为原料，加适量的废钢，其特主要以生铁液为原料，加适量的废钢，其特

8、点是生产率高、节省能源、成本低，适合于点是生产率高、节省能源、成本低，适合于大型钢铁联合企业，主要生产各类普通用途大型钢铁联合企业，主要生产各类普通用途的非合金钢（碳钢）。的非合金钢（碳钢）。炉外精炼炉外精炼1v为了满足更高质量、更多品种的高级钢，对出炉后为了满足更高质量、更多品种的高级钢，对出炉后的钢水进行如吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫等炉的钢水进行如吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫等炉外处理。也叫二次冶金外处理。也叫二次冶金 。v初炼和精炼初炼和精炼 初炼：炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷初炼：炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。、脱碳和主合金化。精炼：将初炼的钢液在真空

9、、惰性气体或还原性精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等。物和进行成分微调等。v将炼钢分两步进行的好处是：将炼钢分两步进行的好处是：可提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程可提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程并降低生产成本。并降低生产成本。炉外精炼炉外精炼2v炉外精炼的种类很多，大致可分为炉外精炼的种类很多，大致可分为常压下炉外精炼常压下炉外精炼 真空下炉外精炼。真空下炉外精炼。v按处理方式的不同，又可分为按处理方式的不同，又可分为钢包处理型炉外精炼钢包处理型炉外精炼 钢包精炼型炉

10、外精炼等。钢包精炼型炉外精炼等。炉外精炼炉外精炼3v目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有：有：LF法、法、RH法、法、VOD法：法：LF法：钢包炉精炼法。法：钢包炉精炼法。 LF炉已成为炼钢炉与连铸机之间不可缺炉已成为炼钢炉与连铸机之间不可缺 少的一种炉外精炼设备。少的一种炉外精炼设备。 RH法：循环法真空处理法。法：循环法真空处理法。 大容量钢包（大容量钢包（80t）的钢水主要真空处）的钢水主要真空处理方法。理方法。 VOD法：真空吹氧脱碳法法：真空吹氧脱碳法 一种在真空条件下吹氧脱碳并吹氩搅拌一种在真空条件下吹氧脱碳并吹氩搅拌生产高铬不锈钢的炉外精

11、炼技术。生产高铬不锈钢的炉外精炼技术。炉外精炼炉外精炼4LF炉炉连 铸轧 钢轧轧 制制v轧钢工序有两大任务：轧钢工序有两大任务：v精确形状尺寸，改善组织性能精确形状尺寸，改善组织性能v精确形状尺寸精确形状尺寸 合理的孔型设计（型钢）、辊型设计（板带钢）、压下规程及轧机调合理的孔型设计（型钢）、辊型设计（板带钢）、压下规程及轧机调整（压下规程内容是确定所需采用的轧制方法，轧制道次及每道次压下整（压下规程内容是确定所需采用的轧制方法，轧制道次及每道次压下量）量） 轧制过程工艺参数稳定，如：温度、速度、张力等轧制过程工艺参数稳定，如：温度、速度、张力等 v改善组织性能改善组织性能 变形程度：应保证改

12、善铸态组织，保证压缩比和细致均匀的晶粒度（变形程度：应保证改善铸态组织，保证压缩比和细致均匀的晶粒度（变形程度较大，压应力状态强，有利于改善组织和性能）。变形程度较大，压应力状态强，有利于改善组织和性能）。 变形温度：变形温度： 开轧温度和终轧温度影响钢材的组织和性能（钢坯在不开轧温度和终轧温度影响钢材的组织和性能（钢坯在不影响质量的前提下尽量提高开轧温度，开轧温度的确定原则：必须以保影响质量的前提下尽量提高开轧温度，开轧温度的确定原则：必须以保证终轧温度为依据）。证终轧温度为依据）。铁碳平衡相图铁碳平衡相图0.09七种铁碳合金七种铁碳合金 按含碳量和室温按含碳量和室温平衡平衡组织的不同，组织

13、的不同，铁碳铁碳合金合金分为七种分为七种： 1、含碳量、含碳量00.0218%，为，为工业纯铁工业纯铁。组织为：。组织为：铁素体铁素体+三次渗碳体。三次渗碳体。2、含碳量、含碳量0.02180.77%，为，为亚共析钢亚共析钢。组。组织为：珠光体织为：珠光体+铁素体铁素体3、含碳量恰好为、含碳量恰好为0.77%，则为共析钢。组织，则为共析钢。组织为：珠光体为：珠光体4、含碳量、含碳量0.772.11%，为，为过共析钢过共析钢。组织。组织为：珠光体为：珠光体+二次渗碳体二次渗碳体5、含碳量、含碳量2.114.30%，为亚共晶，为亚共晶白口铸铁白口铸铁。组织为：珠光体组织为：珠光体+二次渗碳体二次渗

14、碳体+莱氏体莱氏体6、含碳量恰好为、含碳量恰好为4.30%，则为共晶，则为共晶白口铸铁白口铸铁。组织为：组织为：莱氏体莱氏体7、含碳量、含碳量4.306.69%，为过共晶，为过共晶白口铸铁白口铸铁。组织为：一次渗碳体组织为：一次渗碳体+莱氏体莱氏体说明：u一次渗碳体由液体中结晶出粗大的先共晶渗碳体，为粗大的片状；一次渗碳体只有在含碳量大于2.11%的铁碳合金（白口铁）中才能见到。u二次渗碳体由奥氏体中析出，多在过共析钢中出现，一般都是呈网状结构；网状降低材料强度，一般用正火消除或者等温球化退火使之球化u三次渗碳体由铁素体中析出，为短棒状，片状等；三次渗碳体很难观察到，因为量太少，一般是铁素体区

15、域中的那些小点。u莱氏体常温下是珠光体和渗碳体（一次和二次）的机械混合物。铁的三种晶格结构铁的三种晶格结构vFe：温度在：温度在912以下的纯以下的纯铁铁,晶格类型是体心立方；晶格类型是体心立方；v -Fe：温度在：温度在9121394的的纯铁纯铁,晶格类型是面心立方；晶格类型是面心立方；v -Fe:温度在温度在13941538的的纯铁纯铁,晶格类型是体心立方；晶格类型是体心立方；铁素体铁素体v碳溶于碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体，以中形成的间隙固溶体，以F或或表表示；示；v体心立方晶格结构，溶碳能力很低体心立方晶格结构，溶碳能力很低（0.0218%727）；）；v组织为多边形晶粒，其力学性能

16、与纯铁相当组织为多边形晶粒，其力学性能与纯铁相当。v碳溶于碳溶于-Fe中的间隙固溶体，用中的间隙固溶体，用A或或表示表示v面心立方晶格结构，溶碳能力很大面心立方晶格结构，溶碳能力很大（2.11%1148）v组织为不规则多面体晶粒，晶界比较直，由组织为不规则多面体晶粒，晶界比较直，由于其强度低、塑性好，钢材轧制通常选择在于其强度低、塑性好，钢材轧制通常选择在奥氏体区进行。奥氏体区进行。奥氏体奥氏体渗碳体渗碳体v是铁与碳形成的金属化合物是铁与碳形成的金属化合物Fe3C，它是常温，它是常温下钢铁中的强化相，在高温下可以分解为铁下钢铁中的强化相，在高温下可以分解为铁和石墨碳。和石墨碳。v其含碳量为其含

17、碳量为6.69%，晶格，晶格 构造十分复杂，性能很硬构造十分复杂，性能很硬 很脆，塑性几乎为零，只很脆，塑性几乎为零，只 能做为钢中的硬化相使用，能做为钢中的硬化相使用， 没有单独使用价值。没有单独使用价值。珠光体珠光体v其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替叠压其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替叠压的层状复相物，也称片状珠光体。用符号的层状复相物，也称片状珠光体。用符号P表示，含碳量表示，含碳量Wc=0.77%。v在珠光体中铁素体占在珠光体中铁素体占88%, 渗碳体占渗碳体占12%,由于铁素体由于铁素体 的数量大大多于渗碳体的数量大大多于渗碳体,所所 以铁素体层片要比渗碳体厚以铁素体层片要比渗碳

18、体厚 得多。得多。v在球化退火条件下在球化退火条件下,珠光体珠光体 中的渗碳体也可呈粒状中的渗碳体也可呈粒状,这这 样的珠光体称为粒状珠光体。样的珠光体称为粒状珠光体。亚共析钢亚共析钢v含碳量在含碳量在0.02180.77%之间的结构钢称为之间的结构钢称为亚共析钢。亚共析钢。v奥氏体冷却至奥氏体冷却至Ar3线温度时，开始析出铁素线温度时，开始析出铁素体。随着温度的降低，析出过程持续进行，体。随着温度的降低，析出过程持续进行，但温度降到但温度降到Ar1温度时，具有共析成分的奥温度时，具有共析成分的奥氏体转变为珠光体，最终得到由铁素体和珠氏体转变为珠光体，最终得到由铁素体和珠光体组成的两相组织。光

19、体组成的两相组织。v碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称钢的强度也越低，但塑性越好，这类钢统称为亚共析钢。为亚共析钢。铁碳相图中的铁碳相图中的A1、A3线线v A1：PSK线，温度线，温度727，共析转变温度。，共析转变温度。v A3：GS线，温度线，温度727912，铁素体转变，铁素体转变为奥氏体的终了线（加热）或奥氏体转变为为奥氏体的终了线（加热）或奥氏体转变为铁素体的开始线（冷却）。铁素体的开始线（冷却）。v由于加热的时候有过热度，冷却的时候有过由于加热的时候有过热度，冷却的时候有过冷度，所以同样一个相变点，加

20、热和冷却不冷度，所以同样一个相变点，加热和冷却不一样一样。加热用加热用c表示，冷却用表示，冷却用r表示，表示，因此因此：加热加热Ac1、Ac3，冷却，冷却Ar1、Ar3。钢中的非金属夹杂物钢中的非金属夹杂物钢中常存元素及其对钢的影响钢中常存元素及其对钢的影响v常存元素：常存元素：Si , Mn , P , S1.有益元素有益元素 Si 有很强的固溶强化作用,能脱氧。 Mn 脱氧、去硫,提高钢的强度和硬度。钢中常存元素及其对钢的影响钢中常存元素及其对钢的影响P 有很强的固溶强化作用有很强的固溶强化作用, ,低温低温 韧性差韧性差 ( ( 冷脆冷脆 ) )。S S 能引起钢在热加工时或高温工作下开

21、裂能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 ( ( 热裂热裂/ /热脆热脆 ) )。钢中常存元素及其对钢的影响钢中常存元素及其对钢的影响N：钢中过饱和N在常温放置过程中会发生时 效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除时效倾向。O：钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源。H：原子态的过饱和氢时将降低韧性, 引起氢 脆。当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。夹杂物分类夹杂物分类夹杂物夹杂物的延展性的延展性（1）脆性夹杂：热加工后形状和尺寸都不变化，）脆性夹杂：热加工后形状和尺寸都不变化，沿轧制方向成串或成点链状排列。主要是沿轧制方向成串或成点链状排列。主要是Al2O3.

22、（2）塑性夹杂：沿轧制方向延伸成条带状。）塑性夹杂：沿轧制方向延伸成条带状。MnS、铁锰硅酸盐（、铁锰硅酸盐（SiO2含量含量40-60%）。（3）球状不变夹杂：轧制后保持球状不变。）球状不变夹杂：轧制后保持球状不变。SiO2和和SiO2大于大于70%的硅酸盐。的硅酸盐。（4）半塑性夹杂：复相铝硅酸盐）半塑性夹杂：复相铝硅酸盐。基体铝硅酸基体铝硅酸盐有塑性，热加工产生塑性变形，但是其中包盐有塑性，热加工产生塑性变形，但是其中包含的含的Al2O3是脆性的，轧制后仍保持原状或只是是脆性的，轧制后仍保持原状或只是拉开距离。拉开距离。钢铁分类与牌号钢铁分类与牌号铁与钢铁与钢v按品质分（按品质分（GB1

23、3304）v按化学成份分按化学成份分(1) 普通钢（P、S含量均0.045%）(2) 优质钢（P、S含量均0.025-0.045%）(3) 特殊质量钢（P、S含量均0.025%）（1）碳素钢： a.低碳钢（C0.25%）； b.中碳钢（C0.25-0.60%）； c.高碳钢（C0.60%）。（2）合金钢： a.低合金钢（合金元素总含量5%）； b.中合金钢（合金元素总含量5-10%）； c.高合金钢（合金元素总含量10%）。v综合分类综合分类(1)普通钢 a.碳素结构钢； b.低合金结构钢； c.特定用途的普通结构钢。(2)特殊钢 是指具有特殊的化学成分（合金化）、采用特殊的工艺生产、具备特殊

24、的组织和性能、能够满足特殊需要的钢类。 a.工具钢： (a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。 b.结构钢： (a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢。 c.特殊性能钢： (a)弹簧钢；(b)轴承钢；(c)不锈钢；(d)易切削钢；(e)高强度钢；（f）其他。钢家族钢家族钢分类（GB/T13304）钢分类（GB/T13304）vGBT 13304.1-2008 钢分类 第1部分：按化学成分分类vGB13304.1钢分类按化学成分分类表.docxvGBT 13304.2-2008 钢分类 第2部分：按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类vGB13304.2钢分类按质量等级分类表.do

25、cxvGB13304.2钢分类按质量等级分类表2.docxGB221钢铁产品牌号表示方法1v1生铁01生铁牌号（GB221）.docxv2碳素结构钢和低合金结构钢02碳素结构钢和低合金结构钢牌号（GB221）.docxv3优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢03优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢牌号（GB221）.docxv4易切削钢04易切削钢牌号（GB221）.docxv5车辆车轴及机车车辆用钢05车辆车轴及机车车辆用钢牌号（GB221）.docxGB221钢铁产品牌号表示方法2v6合金结构钢和合金弹簧钢06合金结构钢和合金弹簧钢（GB221）.docxv7非调质机械结构钢07非调质机械结构钢（GB

26、221）.docxv8工具钢（碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢）08工具钢（GB221）.docxv9轴承钢（高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢）09轴承钢牌号（GB221）.docxGB221钢铁产品牌号表示方法3v10钢轨钢、冷镦钢10钢轨钢和冷镦钢牌号（GB221）.docxv11不锈钢和耐热钢11不锈钢和耐热钢牌号（GB221）.docxv12焊接用钢12焊接用钢牌号（GB221）.docxv13冷轧电工钢13冷轧电工钢牌号（GB221）.docxv14电磁纯铁14电磁纯铁牌号（GB221）.docxv15原料纯铁15原料纯铁牌号（GB221）.docxv16高电

27、阻电热合金16高电阻电热合金牌号（GB221）.docx钢材的分类钢材的分类钢材钢材v钢材是钢铁工业为社会生产和生活提供的最钢材是钢铁工业为社会生产和生活提供的最终产品的主要形式。由于钢材产品品种、规终产品的主要形式。由于钢材产品品种、规格复杂多样，为了适应统计、生产、营销、格复杂多样，为了适应统计、生产、营销、库存等多方面管理的需要，国际上通常将钢库存等多方面管理的需要，国际上通常将钢材分为长材材分为长材(也称也称“型材型材”)、扁平材、扁平材(也称也称“板带材板带材”或或“钢板钢板”)、钢管、钢管(也称也称“管材管材”)和其它（金属制品）等四大类。和其它（金属制品）等四大类。类别类别品品

28、种种说说 明明型材型材重轨重轨每米重量大于30千克的钢轨（包括起重机轨）轻轨轻轨每米重量小于或等于30千克的钢轨大型型钢大型型钢 普通钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、等边和不等边角钢及螺纹钢等。按尺寸大小分为大、中、小型中型型钢中型型钢小型型钢小型型钢线材线材直径5-10毫米的圆钢和盘条冷弯型钢冷弯型钢将钢材或钢带冷弯成型制成的型钢优质型材优质型材优质钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢等其它钢材其它钢材包括重轨配件、车轴坯、轮箍等板材板材薄钢板薄钢板厚度等于和小于4毫米的钢板中厚钢板中厚钢板厚度大于4毫米的钢板。中板（厚度大于4mm小于20mm）、厚板（厚度大于20mm小于60mm）、特厚板

29、（厚度大于60mm）钢带钢带也叫带钢，实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板电工硅钢薄板电工硅钢薄板也叫硅钢片或矽钢片管材管材无缝钢管无缝钢管用热轧、热轧冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管焊接钢管焊接钢管将钢板或钢带卷曲成型，然后焊接制成的钢管金属制品金属制品金属制品金属制品包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等长材长材(也称也称“型材型材”)v轨道钢轨道钢:重轨每米重量大于重轨每米重量大于30公斤，公斤，30公斤及以下为轻轨。公斤及以下为轻轨。v钢板桩钢板桩:主要包括薄板桩、组合支撑桩和管状支承桩等。主要包括薄板桩、组合支撑桩和管状支承桩等。v大型型钢大型型钢:是指高度不小于是指高度不小于80毫米的毫米的

30、I型钢型钢(工字钢工字钢)、H型钢、型钢、U型钢型钢(槽钢槽钢)、角钢、角钢、Z字钢、丁字钢、字钢、丁字钢、T型钢等。型钢等。v中小型型钢中小型型钢:是指高度小于是指高度小于80毫米的毫米的I型钢型钢(工字钢工字钢)、H型钢、型钢、U型钢型钢(槽钢槽钢)、角钢、角钢、T型钢以及球扁钢、窗框钢等。型钢以及球扁钢、窗框钢等。v冷弯型钢冷弯型钢:是指用钢板或带钢在冷状态下弯曲成的各种断面是指用钢板或带钢在冷状态下弯曲成的各种断面形状的成品钢材。形状的成品钢材。v棒材棒材:是指产品断面形状为圆形、方形、扁形、六角形、八是指产品断面形状为圆形、方形、扁形、六角形、八角形等简单断面，并以直条交货的钢材角形

31、等简单断面，并以直条交货的钢材(混凝土用钢筋除外混凝土用钢筋除外)v盘条盘条(线材线材):是指热轧后成盘状交货的产品，又称线材，其横是指热轧后成盘状交货的产品，又称线材，其横截面通常为圆形、椭圆形、方形、矩形、六角形、八角形、截面通常为圆形、椭圆形、方形、矩形、六角形、八角形、半圆形等。在产量统计中，还包括企业自用于拔制钢丝的线半圆形等。在产量统计中，还包括企业自用于拔制钢丝的线材，但切断的直条列入型钢。材，但切断的直条列入型钢。v钢筋钢筋:是指钢筋混凝土用钢材和预应力钢筋混凝土用钢材，是指钢筋混凝土用钢材和预应力钢筋混凝土用钢材，横截面为圆形，有时为带有圆角的方形，包括光圆钢筋、带横截面为圆

32、形，有时为带有圆角的方形，包括光圆钢筋、带肋钢筋、扭转钢筋等。肋钢筋、扭转钢筋等。扁平材扁平材v是指厚度与宽度、长度比相差较大的平板钢材，用是指厚度与宽度、长度比相差较大的平板钢材，用“厚厚宽宽长长”表示表示产品规格；按生产方法可分为热轧钢板、冷轧钢板。产品规格；按生产方法可分为热轧钢板、冷轧钢板。v厚钢板：是指厚度大于厚钢板：是指厚度大于4毫米的钢板，其中厚度毫米的钢板，其中厚度50毫米及以上的为特厚毫米及以上的为特厚钢板，主要用于造船、锅炉、桥梁和高压容器壳体等；厚度钢板，主要用于造船、锅炉、桥梁和高压容器壳体等；厚度450毫米毫米的为中厚钢板。的为中厚钢板。v薄钢板：是指厚度不大于薄钢板

33、：是指厚度不大于4毫米的钢板，按轧制工艺分为热轧薄钢板和毫米的钢板，按轧制工艺分为热轧薄钢板和冷轧薄钢板冷轧薄钢板v钢带钢带(带钢带钢)：是一种宽度一定呈长带状的钢材，大多卷成卷状，也称带：是一种宽度一定呈长带状的钢材，大多卷成卷状，也称带钢。宽度钢。宽度600毫米及以上的为宽钢带，宽度小于毫米及以上的为宽钢带，宽度小于600毫米的为窄钢带。毫米的为窄钢带。v镀锡板：俗称镀锡板：俗称“马口铁马口铁”，是指表面镀有一薄层金属锡的钢板。，是指表面镀有一薄层金属锡的钢板。v镀锌板：是指表面镀有一层锌的钢板。镀锌板：是指表面镀有一层锌的钢板。v有机涂层钢板：是指以镀锌板、镀铝板、镀锌铝合金板、冷轧板等

34、作为有机涂层钢板：是指以镀锌板、镀铝板、镀锌铝合金板、冷轧板等作为基体材料，表面涂上一或两层有机涂料（如环氧酯、聚酯、丙烯酸脂、基体材料，表面涂上一或两层有机涂料（如环氧酯、聚酯、丙烯酸脂、塑料溶胶等）或者覆上一层塑料薄膜而得到的产品，可以制成不同的颜塑料溶胶等）或者覆上一层塑料薄膜而得到的产品，可以制成不同的颜色或压出花纹，也叫彩色钢板。色或压出花纹，也叫彩色钢板。v电工钢板：又称电工钢板：又称“硅钢片硅钢片”、“矽钢片矽钢片”，是指一种含碳量极低的硅铁，是指一种含碳量极低的硅铁软磁合金，一般硅含量为软磁合金，一般硅含量为0.5%4.5%管管 材材v是指两端开口并具有中空断面、长度与周边之比

35、较是指两端开口并具有中空断面、长度与周边之比较大的钢材，规格用外形尺寸（如外径或边长）及壁大的钢材，规格用外形尺寸（如外径或边长）及壁厚表示。厚表示。v无缝钢管：是指由整块金属制成的表面上没有接缝无缝钢管：是指由整块金属制成的表面上没有接缝的钢管，的钢管，按生产方法可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤按生产方法可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管，压管，按断面形状可分为圆形和异形两种，按断面形状可分为圆形和异形两种，按壁厚不同可分为厚壁管和薄壁管。按壁厚不同可分为厚壁管和薄壁管。v焊接钢管：是指用焊接钢管：是指用钢带或钢板弯曲变形为圆形钢带或钢板弯曲变形为圆形、方、方形等形状后焊接形成的、表面有接

36、缝的钢管。形等形状后焊接形成的、表面有接缝的钢管。按焊接方法不同可分为电弧焊管、高频或低频电按焊接方法不同可分为电弧焊管、高频或低频电阻焊管、气焊管、炉焊管、邦迪管等，阻焊管、气焊管、炉焊管、邦迪管等，按焊缝形状可分为直缝焊管和螺旋焊管。按焊缝形状可分为直缝焊管和螺旋焊管。钢材的机械性能钢材的机械性能v力学性能是指材料在承受外力作用下所力学性能是指材料在承受外力作用下所显示的性能，它包括强度、刚度、塑性显示的性能，它包括强度、刚度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳抗力等。、硬度、冲击韧性、疲劳抗力等。v力性指标是选材、材料检验、零件设计力性指标是选材、材料检验、零件设计计算、评定工艺质量或生产操作质

37、量，计算、评定工艺质量或生产操作质量，尤其是热处理质量的重要依据。尤其是热处理质量的重要依据。v力学性能与受力状态，材料成分，组织力学性能与受力状态，材料成分，组织及加工过程有关。及加工过程有关。强度v金属在缓慢加载的静载荷作用下，抵抗永久变形和金属在缓慢加载的静载荷作用下，抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。断裂的能力称为强度。v金属拉伸试样在逐渐增大的外力作用下，一般依次产生弹性变形、塑性变形和断裂。弹性变形、塑性变形和断裂。弹性变形是外力卸除后能完全消失的变形弹性变形是外力卸除后能完全消失的变形;塑性变形塑性变形(永久变形永久变形)是外力卸除后仍然保留的变是外力卸除后仍然保留的变形；形；断

38、裂是试样整体性被永久性地破坏的呈现形式。断裂是试样整体性被永久性地破坏的呈现形式。v测定金属强度、刚度和塑性的常用方法是拉伸试验测定金属强度、刚度和塑性的常用方法是拉伸试验。 屈服点（Rel）v 钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点Rel=Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2） 屈服强度（Rp0.2）v 有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡

39、量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度Rp0.2 。抗拉强度（Rm）v 材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。 设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度Rm= Pb/Fo （MPa）。屈强比（Rel/Rm）v 钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。 塑性

40、v塑性的概念塑性的概念材料断裂前发生不可逆永久材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。变形的能力。v主要用断后伸长率、断面收缩率和冷弯角来主要用断后伸长率、断面收缩率和冷弯角来表示。表示。伸长率（A）v材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。v表示材料被拉伸后的纵向变形程度。表示材料被拉伸后的纵向变形程度。断面收缩率Zv指拉伸试样被拉断后，缩颈处横截面积的最指拉伸试样被拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。大缩减量与原始横截面积的百分比。v表示材料被拉变细的程度。表示材料被拉变细的程度。硬 度v 硬度硬度( hardness ):金属抵抗较硬物体压入

41、其表面的能力。不是一个单纯的物理量，是反金属抵抗较硬物体压入其表面的能力。不是一个单纯的物理量，是反映材料强度、塑性、弹性的综合力学性能指标。映材料强度、塑性、弹性的综合力学性能指标。v试验方法主要有布氏硬度试验方法主要有布氏硬度HB、洛氏硬度、洛氏硬度HR 、维氏硬度、维氏硬度HV、锉刀法等。、锉刀法等。布氏硬度HBv按照按照ISO(国际标准化组织国际标准化组织)规定，用一定直径时钢球或硬质合金球，以相应的实规定，用一定直径时钢球或硬质合金球，以相应的实验力压入试样表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，用读数显微镜测量试验力压入试样表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，用读数显微镜测量试样表

42、面的压痕直径。样表面的压痕直径。v在实际生产中，可根据测得的在实际生产中，可根据测得的d值查表求出布氏硬度值。值查表求出布氏硬度值。 v压头为淬火钢球时，布氏硬度用符号压头为淬火钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在表示，适用于布氏硬度值在450以下的以下的材料材料;v压头为硬质合金球时，用压头为硬质合金球时，用HBW表示，适用于布氏硬度值在表示，适用于布氏硬度值在650以下的材料。以下的材料。v符号符号HBS或或HBW之前为硬度值，符号后面按以下顺序用数值表示试验条件之前为硬度值，符号后面按以下顺序用数值表示试验条件:1球体直径球体直径;2试验力试验力; 3试验力保持时间试验力

43、保持时间(1015s不标注不标注)。v例如例如:125HBS10/l000/30表示用直径表示用直径l0mm淬火钢球在淬火钢球在10009.8N试验力作用下试验力作用下保持保持30s测得的布氏硬度值为测得的布氏硬度值为125;500HBW5/750表示用直径表示用直径5mm硬质合金球在硬质合金球在750 9.8N试验力作用下保试验力作用下保持持1015s测得的布氏硬度值为测得的布氏硬度值为500。v布氏硬度值的单位为布氏硬度值的单位为MPa，一般情况下可不标出。，一般情况下可不标出。 洛氏硬度HRv洛氏硬度试验原理和布氏硬度试验一样，也是一种静载荷压入法。将顶洛氏硬度试验原理和布氏硬度试验一样

44、，也是一种静载荷压入法。将顶角为角为120的金刚石圆锥体或直径为的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球，在一定的载的淬火钢球，在一定的载荷作用下，压入被测金属表面，保持一定时间后卸掉载荷，根据压痕的荷作用下，压入被测金属表面，保持一定时间后卸掉载荷，根据压痕的深度确定被测金属的硬度值。深度确定被测金属的硬度值。 v硬度值的读取硬度值的读取洛氏硬度是在洛氏硬度试验机上进行，其硬度值可直洛氏硬度是在洛氏硬度试验机上进行，其硬度值可直接从表盘上读出。接从表盘上读出。v硬度值的表示硬度值的表示根据国标和根据国标和ISO推荐标准规定，洛氏硬度符号推荐标准规定，洛氏硬度符号HR前面前面的数宇为硬度

45、值，后面的字母表示级数。的数宇为硬度值，后面的字母表示级数。如如60HRC表示表示C标尺测定的洛氏硬度值为标尺测定的洛氏硬度值为60；维氏硬度 HVv维氏硬度试验法可以在同一种硬度标尺上，测定从极软到极维氏硬度试验法可以在同一种硬度标尺上，测定从极软到极硬金属材料的硬度。其原理同样是根据压痕单位面积上所受硬金属材料的硬度。其原理同样是根据压痕单位面积上所受的平均载荷计量硬度值，不同的是维氏硬度的压头采用金刚的平均载荷计量硬度值，不同的是维氏硬度的压头采用金刚石制成的锥面夹角石制成的锥面夹角为为136的正四棱锥体。的正四棱锥体。v显微硬度计亦是在维氏硬度上发展而来。显微硬度计亦是在维氏硬度上发展

46、而来。v根据国标根据国标(GB4340-84)和和ISO推荐标准推荐标准R81规定，维氏硬度规定，维氏硬度符 号符 号 H V 前 是 硬 度 值 ， 符 号前 是 硬 度 值 ， 符 号 H V 后 附 以 试 验 载 荷 。 如后 附 以 试 验 载 荷 。 如640HV30/20表示在表示在309.8N作用下保持作用下保持20s后测得的维氏后测得的维氏硬度值为硬度值为640；几种硬度间的关系vHB为为200400时时: 1HRC=10HB;vHV为为200400时时: 1HB=1HV; 1HRC=10HV;冲击韧性冲击韧性v许多机件，如枪管、炮管、冷冲模、锤头等都是在冲击载荷许多机件，如

47、枪管、炮管、冷冲模、锤头等都是在冲击载荷(载荷以很快载荷以很快的速度作用于机件的速度作用于机件)下工作。试验表明，载荷速度增加，材料的塑性、韧下工作。试验表明，载荷速度增加，材料的塑性、韧性下降，脆性增加，易发生突然性破断。因此，使用的材料就不能用静性下降，脆性增加，易发生突然性破断。因此，使用的材料就不能用静载荷下的性能来衡量，而必须用抵抗冲击载荷的作用而不破坏的能力，载荷下的性能来衡量，而必须用抵抗冲击载荷的作用而不破坏的能力，即冲击韧度来衡量。即冲击韧度来衡量。 v一种采用标准规格缺口（一种采用标准规格缺口（U、V形）试样在冲击试验机上进行的，用来测形）试样在冲击试验机上进行的，用来测试

48、金属材料的抗冲击载荷变形和断裂的力学性能试验。试金属材料的抗冲击载荷变形和断裂的力学性能试验。v冲击韧度对材料的脆性转变情况很敏感，用冲击韧度对材料的脆性转变情况很敏感，用系列系列冲击韧度试验可以确定冲击韧度试验可以确定其冷脆性（脆性转变温度）。其冷脆性（脆性转变温度）。v冲击方法冲击方法摆锤一次冲击法摆锤一次冲击法v冲击韧度冲击韧度小能量多次冲击法小能量多次冲击法*v冲击次数冲击次数几个常用标准几个常用标准GB/T 700 碳素结构钢1v化学成分GB/T 700 2006 碳素结构钢2v机械性能常用低合金高强度结构钢GB/T1591GB 1499.1热轧光圆钢筋GB 1499.2热轧带肋钢筋

49、洁净钢生产洁净钢生产洁净钢生产洁净钢生产1洁净钢的含义：洁净钢不是纯净钢当钢中的非金属夹杂物和有害杂质直接或间接影响钢的生产性能和使用性能时，该钢就不是洁净钢。而如果钢中夹杂物和有害杂质的数量、尺寸、分布对产品的生产性能和使用性能都没有影响,那么这种钢就被认为是洁净钢。洁净钢生产洁净钢生产2“经济洁净度”的提出洁净钢生产洁净钢生产3高效率、低成本洁净钢平台建设高效率、低成本洁净钢平台建设其中应该包括:l解析-优化的铁水预处理技术=铁水“三脱”(脱硅、脱硫、脱磷)；l高效-长寿的转炉冶炼技术；l快速-协同的二次冶金技术=重视吹氩精炼，吹氩与喂线(铝、各种合金芯线)相结合,冶金效果更佳，弱化LF炉

50、作用(电耗高，调温依赖)；l高效-恒速的全连铸技术；l优化-简捷的“流程网络”技术(平面布置)；l动态-有序运行的物流技术(动态调控)。洁净钢生产洁净钢生产4u普通长材高效率、低成本洁净钢平台普通长材高效率、低成本洁净钢平台 国内多采用转炉小方坯(或方坯)连铸流程生产,产品主要满足长度方向加工和使用时对强度、伸长率、冷弯等性能方面的要求,产品成分对S、P的要求一般不高(但应满足w(Mn)/ w(S)20的连铸生产要求),因而,当铁水w(S)0.035%时,并不要求一定进行铁水预脱硫,钢水精炼的主要任务是脱氧、去夹杂、均匀和调整成分温度,因此吹氩和喂线(或合成渣洗)相结合的精炼工艺即可满足要求。

51、 这类钢的高效率、低成本洁净钢生产工艺流程： 铁水预脱硫(当铁水w(S) 0.035%时) 转炉冶炼、挡渣出钢底吹氩加喂线(或CAS、合成渣洗) 连铸保护浇铸。需要重视的是：要注意以连铸机多炉连浇、高效、恒拉速等核心要求出发,不断改进“流程网络”和炼钢厂全厂性的有序运行程序,并努力实现以不同连铸机为中心的“层流”运行。洁净钢生产洁净钢生产5u中厚板洁净钢平台中厚板洁净钢平台 中厚板广泛用于造船板、桥梁、压力容器、油气管线、工程机械、海洋平台、高层建筑等,对强度、延性、低温韧性、焊接、抗HIC等性能有很高要求,对钢中硫、磷、氢等杂质的控制要求也十分严格。中厚板钢类炉外精炼的主要任务为脱硫、脱氢和

52、夹杂物控制,其合理的炉外精炼工艺应为LF、LF+ VD(或RH)精炼工艺。 由于VD在真空精炼脱氢的同时,还能够进行高效脱硫,因此以生产中厚板为主的钢厂,如新建真空精炼装置,建议采用VD精炼工艺。选用VD工艺进行厚板生产工艺的另一原因是中板品种连铸拉速一般低于1 m/min,而厚板铸机拉速更慢,一般为0.2 0.3m/min,浇铸周期长,VD处理时间较长,可以与之适应。洁净钢生产洁净钢生产7洁净钢生产对装备的要求洁净钢生产对装备的要求l铁水预处理（KR喷吹石灰粉搅拌脱硫）l氧气顶底复吹转炉l钢包和中间包顶渣l中间包深度、容量和流畅控制装置l套管保护、氩气保护和密封l二次精炼l连铸机电磁制动和电

53、磁搅拌洁净钢生产洁净钢生产8对于没有精炼设备的工厂，目前流行的精炼工艺对于没有精炼设备的工厂，目前流行的精炼工艺 -渣洗技术渣洗技术1、钢包合成渣渣洗工艺钢包合成渣渣洗工艺合成渣洗是避免钢液二次氧化获得洁净钢并能进行脱硫最简便的精炼手段。合成渣采用铝酸钙渣系(成分近于7Al2O312CaO),含有一定量的氧化镁(或轻烧镁)和少量脱氧材料。利用出钢时钢流的动能造成的良好动力学条件使合成渣的熔化并与钢液充分混合,反应进行的比较彻底。采用不同成分组成的合成渣渣洗工艺可以实现钢水脱硫、脱氧、减少钢水回磷;促进钢中脱氧产物和其它夹杂物絮凝上浮;降低钢包顶渣的氧化性;在生产普通钢产品时可完成LF炉的精炼功

54、能。2、钢包钢包直上直上渣洗工艺渣洗工艺在出钢过程中加入特殊配比的渣洗料-发热型直上渣洗料，依靠良好的钢包底吹搅拌和钢流搅拌，可以使迅速溶化的渣洗料和钢液充分接触，液态的渣洗料液滴能立即与脱氧产物结合、吸附并快速上浮排除，实现净化钢液、辅助脱氧和脱硫、钢包渣改质、钢水热补偿等功能。该方法特点：一是直上钢水在原有工艺的基础上，出钢过程中加入新型渣洗料进行渣洗，渣洗料对出钢温降影响小。二是新型渣洗料有较强的脱氧能力，而且钢包渣流动性好，渣洗后形成的低熔点、低氧化性的钢包渣有利于吸收钢水中脱氧物。三是使用新型渣洗料后，钢水平均氧活度较低，可以有效降低钢中自由氧含量。四是经过渣洗，连铸坯中大颗粒夹杂物

55、基本消除，为免送LF精炼而直上连铸创造了良好的技术条件。控制轧制控制轧制与与控制冷却控制冷却控制轧制控制轧制v在奥氏体再结晶区控制轧制在奥氏体再结晶区控制轧制=型型v特点：轧制全部在奥氏体再结晶区内进特点：轧制全部在奥氏体再结晶区内进行（行（950950以上）。以上）。v控制机理：它是通过奥氏体晶粒的形变控制机理：它是通过奥氏体晶粒的形变、再结晶的反复进行使奥氏体再结晶晶、再结晶的反复进行使奥氏体再结晶晶粒细化，相变后得到均匀的较细小的铁粒细化，相变后得到均匀的较细小的铁素体珠光体组织。素体珠光体组织。v对于碳素钢，压下率应该在对于碳素钢，压下率应该在10-20%10-20%。控制轧制控制轧制

56、v在奥氏体未再结晶区控制轧制在奥氏体未再结晶区控制轧制=型型v在奥氏体再结晶开始温度到在奥氏体再结晶开始温度到Ar3以上进行轧制，以上进行轧制，轧后轧后的奥氏体晶粒不发生再结晶，变形使晶粒沿轧制方的奥氏体晶粒不发生再结晶，变形使晶粒沿轧制方向拉长，晶粒内产生大量滑移带和位错，增大了有向拉长，晶粒内产生大量滑移带和位错，增大了有效晶界面积。相变时，铁素体晶核不仅在奥氏体晶效晶界面积。相变时，铁素体晶核不仅在奥氏体晶粒边界上、而且也在晶内变形带上形成，从而粒边界上、而且也在晶内变形带上形成，从而获得获得极其细小的极其细小的铁素体晶粒铁素体晶粒，以提高钢的，以提高钢的强度和强度和韧性韧性。尤其是低温冲击韧性有明显的提高。尤其是低温冲击韧性有明显的提高。v随变形量加大转变后的铁素体数量增加，珠光体数量减少。随变形量加大转变后的铁素体数量增加，珠光体数量减少。v累积变形率应在累积变形率应在20-60%，小于，小于20%容易出现混晶组织。容易出现混晶组织。v普碳钢奥氏体未再结晶区域温度范围窄普碳钢奥氏体未再结晶区域温度范围窄，难以实现