钢材生产流程和钢结构对钢材的要求

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,钢材的生产工艺和钢结构对钢材的要求,研究钢结构,材,材料的意义,材料性能的,研,研究意义：,材,材料分为天,然,然材料和人,造,造材料两大,类,类。自然界,赋,赋予了天然,材,材料以组成,。,。结构和天,然,然属性（性,能,能）。人造,材,材料则经历,成,成分选择确,定,定、制备工,艺,艺实施，达,成,成相应组织,结,结构，最终,获,获得一定性,能,能的完整过,程,程。成分、工艺,、,、结构和性,能,能这四个材料,链,链环中的环,节,节被称为材,料,料的四要素,。,。成分的选,择,择大致决定,了,了可行的制,备,备工艺，工,艺,艺则决定了,结,结构，而结,构,构又决定了,性,性能。,任何有关材,料,料的研究，,其,其终极目标,都,都是应用。,而,而材料应用,的,的最基本要,求,求是其某一,方,方面（或几,个,个方面）的,性,性能达到规,定,定要求，以,满,满足工程需,要,要。,钢材的生产,工,工艺,钢铁:,是以Fe和C为主要组,成,成元素，同,时,时还含有Si、Mn、P、S等杂,质,质元素的合,金,金。包含生,铁,铁与钢。,生铁:,碳质量分数,较,较高（wc2.11%），杂质,元,元素的含量,也,也较高的铁,碳,碳合金，生,铁,铁硬度高、,性,性脆，很少,直,直接使用。,钢:,碳的质量分,数,数较低（wc 2.11%），,杂,杂质元素的,含,含量也较低,的,的铁碳合金,，,，钢一般具,有,有较好的强,韧,韧性，是常,用,用的金属材,料,料。,钢材:,钢锭或钢坯,经,经压力加工,成,成各种形状,规,规格的钢材,。,。,钢材的生产,流,流程-炼铁,一、炼铁炼铁实质：,是将铁从矿,石,石中还原的,过,过程,炼铁方法：,高炉炼铁,炼铁原料：,铁矿石、焦,炭,炭、溶剂等,钢材的生产,流,流程-炼铁,原料,铁矿石：,是主要的炼,铁,铁原料，有,磁,磁铁矿“Fe3O4”,、,、赤铁矿“Fe2O3,”,”、褐铁矿,“,“2Fe2O33H2O”、菱,铁,铁矿“FeCO3”。,铁,铁矿石中除,铁,铁的化合物,外,外，还含有,硅,硅、锰、磷,、,、硫等的化,合,合物，这些,统,统称为脉石,焦炭：,燃烧热为,炼,炼铁提供,热,热源；不,完,完全燃烧,产,产生的CO气体作,为,为还原剂,，,，将铁从,矿,矿石中还,原,原出来,熔剂：,石灰石（CaCO3）、荧,石,石（CaF2）。,其,其作用是,与,与铁矿石,中,中的脉石,结,结合形成,低,低熔点、,密,密度小、,流,流动性好,的,的熔渣，,使,使之与铁,液,液分离，,以,以便获得,较,较纯净的,生,生铁液,钢材的生,产,产流程,高炉,主要产品,是,是生铁，,副,副产品有,炉,炉渣和炉,气,气,生铁,炼钢生铁,：,：,硅的质量,分,分数较低,（,（wSi1.25%3.2%）,，,，断口呈,灰,灰黑色，,用,用作铸造,的,的原料,高炉,钢材的生,产,产流程-,炼,炼钢,二、炼钢炼钢实质,：,：,是通过氧,化,化降低生,铁,铁中的碳,与,与杂质元,素,素的含量,，,，使之达,到,到标准规,定,定的成分,和,和性能；,炼钢原料,：,：,炼钢的原,料,料有生铁,、,、废钢、,熔,熔剂（石,灰,灰石等）,、,、脱氧剂,（,（硅铁、,锰,锰铁、铝,等,等）、合,金,金料等；,炼钢过程,：,：,主要包括,氧,氧化、造,渣,渣、脱氧,等,等；,炼钢方法,：,：,目前炼钢,方,方法主要,有,有氧气顶,吹,吹转炉炼,钢,钢和电炉,炼,炼钢等；,氧气顶吹,转,转炉炼钢,：,：,主要以生,铁,铁液为原,料,料，加适,量,量的废钢,，,，其特点,是,是生产率,高,高、节省,能,能源、成,本,本低，适,合,合于大型,钢,钢铁联合,企,企业，主,要,要生产各,类,类普通用,途,途的非合,金,金钢（碳,钢,钢）,钢材的生,产,产流程-,炼,炼钢,氧气转炉,炼,炼钢,电炉炼钢,：,：,电炉炼钢,有,有电弧炉,炼,炼钢、感,应,应炉炼钢,等,等方法，,常,常用的是,电,电弧炉炼,钢,钢。它以,转,转炉钢和,废,废钢作原,料,料、以铁,矿,矿石和纯,氧,氧作氧化,剂,剂，以电,极,极与金属,炉,炉料间的,电,电弧热提,供,供冶炼热,源,源。电弧,炉,炉冶炼温,度,度高（可,达,达2000），,能,能冶炼含,有,有高熔点,合,合金元素,的,的合金钢,；,；由于采,用,用的炉料,较,较纯净，,冶,冶炼过程,容,容易调节,，,，化学成,分,分易控制,，,，能够冶,炼,炼高级优,质,质钢和合,金,金钢，但,电,电弧炉炼,钢,钢耗电量,大,大，成本,高,高。,钢材的生,产,产流程,电弧炉炼,钢,钢,钢的浇注,：,：,钢液凝固,成,成钢锭或,钢,钢坯的过,程,程。根据,钢,钢脱氧程,度,度不同，,可,可分为镇,静,静钢和沸,腾,腾钢。,镇静钢：,指脱氧充,分,分的钢。,镇,镇静钢组,织,织致密，,性,性能较好,，,，加工时,需,需切除钢,锭,锭头部，,使,使成材率,下,下降,沸腾钢：,指脱氧不,充,充分的钢,。,。沸腾钢,钢,钢锭内多,气,气孔，组,织,织疏松，,性,性能比镇,静,静钢差。,但,但成材率,高,高，轧制,的,的板材表,面,面质量好,半镇静钢,：,：,脱氧程度,介,介于镇静,钢,钢与沸腾,钢,钢之间,钢的冶炼,炼钢将生,铁,铁中的碳,量,量控制在,一,一定范围,内,内，清除,有,有害元素S、P、O,2,、N,2,，同时保,留,留或加入,有,有益元素,（,（Si、Mn、Ni、Cr,）,）并调整,元,元素之间,的,的比例，,获,获得最佳,性,性能。,炼铁与炼,钢,钢,铁矿石在,高,高炉中通,过,过化学反,应,应炼制成,生,生铁，生,铁,铁碳含量,高,高于2%,，,，其制品,硬,硬而耐磨,，,，但很脆,不,不易焊接,；,；钢的碳,含,含量低于2%，其,制,制品具有,良,良好的综,合,合性能。,炼钢将生,铁,铁中的碳,量,量控制在,一,一定范围,内,内，清除,有,有害元素S、P、O2、N2，同时,保,保留或加,入,入有益元,素,素（Si,、,、Mn、Ni、Cr）并调,整,整元素之,间,间的比例,，,，获得最,佳,佳性能。,炼钢在1700,C进行,，,，首先发,生,生,2Fe+O2=2FeO,在铁液中,被,被C、Mn、Si,还,还原，,C+FeO=CO+Fe,Si+2FeO=SiO2+Fe,Mn+FeO=MnO+Fe,生成气体,作,作为废气,排,排出，氧,化,化物成为,炉,炉渣排出,。,。,最后加入,脱,脱氧剂脱,氧,氧，在适,当,当的成分,和,和温度下,出,出钢。,主要原料,是,是废钢和,铁,铁水，造,渣,渣剂（石,灰,灰、萤石,）,），氧化,剂,剂（铁矿,石,石），脱,氧,氧剂（铁,合,合金）。,炉,炉气作为,燃,燃料（煤,气,气、高炉,焦,焦炉的高,炉,炉煤气、,重,重油天然,气,气等）。,熔化阶段,为,为使炉料,尽,尽快熔化,，,，需要消,耗,耗大量煤,气,气提供热,量,量。,平炉炼钢,转炉炼钢,（1）普,通,通转炉炼,钢,钢：依靠,炉,炉底吹入,空,空气将铁,水,水中的碳,、,、硅、锰,、,、磷等元,素,素氧化时,产,产生的热,来,来炼钢的,。,。特点是,周,周期短，,生,生产效率,高,高。氮的,侵,侵入、不,能,能利用废,钢,钢，由于,冶,冶炼时间,短,短，质量,不,不好控制,。,。所以不,能,能冶炼优,质,质钢。,（2）纯,氧,氧顶吹转,炉,炉炼钢：,采,采用纯氧,从,从碱性转,炉,炉口吹进,铁,铁水进行,冶,冶炼。原,料,料为铁水,，,，采用部,分,分废钢做,冷,冷却剂。,加,加入石灰,、,、萤石除S、P。,用,用锰、硅,或,或铝脱氧,。,。,（3）电,炉,炉炼钢：,废,废钢做原,料,料，冶炼,高,高质量钢,的,的方法。,平,平炉与转,炉,炉冶炼时,都,都发生强,氧,氧化过程,，,，合金元,素,素烧损严,重,重，电炉,利,利用电能,做,做热源，,避,避免元素,烧,烧损。冶,炼,炼时杂质,少,少、质量,稳,稳定、原,材,材料消耗,低,低，金属,回,回收率高,。,。,转炉炼钢,三,三种炼钢,方,方法比较,具有不同,的,的特点，,并,并且钢中,杂,杂质含量,不,不同。含,碳,碳量相同,时,时三种钢,的,的强度、,伸,伸长率无,显,显著差别,，,，但冲击,韧,韧性、冷,脆,脆性、焊,接,接性不同,，,，其中普,通,通转炉钢,最,最差。选,材,材时对重,要,要结构一,般,般可用平,炉,炉、电炉,或,或纯氧转,炉,炉冶炼。,电弧炉,铁矿石,生,生铁,钢,钢钢,锭,锭）,型,型材,铸铁,轧制、挤,压,压、拉拔,、,、锻造等,压,压力加工,方,方法,1、生铁,的,的冶炼,原料：铁,矿,矿石,燃料：焦,炭,炭,熔剂：石,灰,灰石,设备：高,炉,炉,2、钢的,冶,冶炼,原料：生,铁,铁、废钢,燃料：焦,炭,炭,熔剂：石,灰,灰石；氧,化,化剂，脱,氧,氧剂,设备：电,弧,弧炉,（钢板、,型,型钢、钢,管,管）,钢铁材料,的,的生产过,程,程对比,钢材的生,产,产流程-,钢,钢材,三、钢材,生,生产钢材种类,：,：,有钢板、,型,型钢、钢,管,管、钢丝,等,等；,生产方法,：,：,主要有轧,制,制（分冷,轧,轧与热轧,）,）、拉拔,、,、挤压、,锻,锻造等方,法,法。,钢的轧制,钢板：,钢锭或钢,坯,坯轧制成,钢,钢板。钢,板,板可镀锌,、,、镀锡、,镀,镀铅、塑,料,料复合等,表,表面处理,中厚板：,5mm；中板,厚,厚度为35mm，一般采,用,用热轧,薄板：,的厚度小于3mm，坯料为,热,热轧中厚板，,采,采用冷轧,钢带：,成卷供应，采,用,用冷轧,钢材的生产流,程,程-钢材,型钢：,采用型材轧机,轧,轧制而成。有,圆,圆钢、方钢、,扁,扁钢、六角钢,、,、八角钢、工,字,字钢、槽钢、,角,角钢、T字钢,等,等。普通型钢,主,主要用于建筑,、,、桥梁、车,辆,辆等，优质型,钢,钢主要用于机,械,械零件、工具,等,等,钢丝：,采用直径为69mm的热,轧,轧线材（盘条,）,）拉拔而成。,退,退火的低碳钢,丝,丝可用于捆扎,物,物体、也可编,织,织成各种用品,；,；高碳钢丝可,制,制成各种弹簧,，,，或用多根钢,丝,丝捻成合股的,钢,钢丝绳和钢索,，,，用于吊索、,电,电线、电缆、,固,固定物体等。,钢材的生产流,程,程,C型钢,H型钢,钢材的生产流,程,程-钢材,H型钢,高度H宽度B腹板厚度t1翼板厚,度,度t2，如H,型,型钢Q235,、,、SS400200200812表示为高200mm宽200mm腹板,厚,厚度8mm，,翼,翼板厚度12mm的宽翼缘H型钢，其牌,号,号为Q235,或,或SS400,。,。热轧H型,钢,钢的表示方法,。,。,钢材的生产流,程,程,钢管：,无缝管与焊管,无缝管：,管采用斜轧穿,孔,孔机将实心钢,坯,坯穿孔后，再,经,经冷拔或热轧,而,而制成。无缝,钢,钢管主要用于,石,石油、化工等,行,行业,有缝管：,用钢板或钢带,卷,卷压成形，然,后,后焊接而成。,缝,缝钢管应用广,泛,泛，主要用于,自,自来水管、煤,气,气管等,钢材的加工,热加工,1150-1300摄氏度,冷加工,（冷作硬化）,热处理,（退火、正火,、,、淬火、回火,）,）,钢结构对钢材,性,性能的要求,钢结构在使用,过,过程中常常需,要,要在不同的环,境,境和条件下承,受,受各种荷载，,所,所以对钢材的,材,材,料性能提出了,要,要求。我国GB 500172003,钢结构设计,规,规范中就具,体,体规定：承重,结,结构采用的钢,材,材应具有抗拉,强,强度、伸长率,、,、屈服强度和,硫,硫、磷含量的,合,合格保障，对,焊,