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2009.9钢铁基础知识（上）目录目录第第1章章 钢铁行业、钢铁生产及其产品钢铁行业、钢铁生产及其产品第第2章章 钢铁材料中的常存元素及其对钢铁的影响钢铁材料中的常存元素及其对钢铁的影响第第3章章 钢的分类与牌号钢的分类与牌号第第4章章 钢的热处理基础知识钢的热处理基础知识第第5章章 金属材料机械性能基础知识金属材料机械性能基础知识第第6章章 钢材标准及其常用术语钢材标准及其常用术语第第7章章 钢材交货状态钢材交货状态第第8章章 钢材缺陷术语钢材缺陷术语第第1章章 钢铁行业、钢铁生产及其产品钢铁行业、钢铁生产及其产品进入青铜时代以来，人类与金属材料及其进入青铜时代以来，人类与金属材料及其制品的关系日益密切，可以说没有金属材制品的关系日益密切，可以说没有金属材料就没有人类的物质文明。料就没有人类的物质文明。在人类使用的所有金属材料中，钢铁是使在人类使用的所有金属材料中，钢铁是使用量最大、使用范围最广泛的基础材料。用量最大、使用范围最广泛的基础材料。其主要原因是：其主要原因是：使用范围最广泛的基础材料使用范围最广泛的基础材料-钢钢1、铁是一种化学元素，它是地球中最多的元素，约占、铁是一种化学元素，它是地球中最多的元素，约占35%。且大多以巨大的铁矿床存在于自然界中；。且大多以巨大的铁矿床存在于自然界中；2、铁矿石的冶炼和加工与其他金属的生产相比，具有、铁矿石的冶炼和加工与其他金属的生产相比，具有生产规模大、效率高、质量好、成本低等显著的优势；生产规模大、效率高、质量好、成本低等显著的优势；3、钢铁具有良好的物理、机械和工艺性能；、钢铁具有良好的物理、机械和工艺性能；4、将镍、铬、钒、锰等金属作为合金元素加入铁中，、将镍、铬、钒、锰等金属作为合金元素加入铁中，可获得具有各种性能的金属材料；可获得具有各种性能的金属材料；5、钢铁通过热处理能调整其机械性能，可以满足国民、钢铁通过热处理能调整其机械性能，可以满足国民经济各方面的需要；经济各方面的需要；6、钢铁具有良好的可回收性。、钢铁具有良好的可回收性。无可替代的基础原材料无可替代的基础原材料钢铁钢铁尽管钢铁也存在较容易锈蚀、密度较大等尽管钢铁也存在较容易锈蚀、密度较大等缺点，但纵观材料的物理、机械和工艺性缺点，但纵观材料的物理、机械和工艺性能，及其技术性、经济性和可回收性等因能，及其技术性、经济性和可回收性等因素，在人类未来发展的相当长时期内，钢素，在人类未来发展的相当长时期内，钢铁的基础原材料地位仍无可替代。铁的基础原材料地位仍无可替代。亿吨20002000200120012002200220032003200420042005200520062006200720072008200820092009（上）（上）（上）（上）生铁生铁生铁生铁1.311.311.471.471.711.712.142.142.522.523.453.454.144.144.694.694.74.72.462.46粗钢粗钢粗钢粗钢1.281.281.511.511.821.822.222.222.732.733.523.524.214.214.894.895.025.022.672.67钢材钢材钢材钢材1.311.311.571.571.941.942.402.402.972.973.823.824.714.715.655.655.85.83.003.00钢铁行业钢铁行业定义定义是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业，包括金属铁、等工业生产活动为主的工业行业，包括金属铁、铬、锰等的矿物采选业、炼铁业、炼钢业、钢加铬、锰等的矿物采选业、炼铁业、炼钢业、钢加工业、铁合金冶炼业、钢丝及其制品业等细分行工业、铁合金冶炼业、钢丝及其制品业等细分行业，是国家重要的原材料工业之一。此外，由于业，是国家重要的原材料工业之一。此外，由于钢铁生产还涉及非金属矿物采选和制品等其他一钢铁生产还涉及非金属矿物采选和制品等其他一些工业门类，如焦化、耐火材料、炭素制品等，些工业门类，如焦化、耐火材料、炭素制品等，因此通常将这些工业门类也纳入钢铁工业范围中。因此通常将这些工业门类也纳入钢铁工业范围中。钢铁生产原材料钢铁生产原材料钢铁生产的主要原材料包括钢铁生产的主要原材料包括铁矿石铁矿石、锰矿、锰矿石、铬矿石、石、铬矿石、石灰石石灰石、耐火黏土、白云石、耐火黏土、白云石、菱铁矿等矿物的原矿及其成品矿，人造块菱铁矿等矿物的原矿及其成品矿，人造块矿，铁合金，洗煤、矿，铁合金，洗煤、焦炭焦炭、煤气及煤化工、煤气及煤化工产品，耐火材料制品，炭素制品等。产品，耐火材料制品，炭素制品等。铁矿石铁矿石主要的炼铁原料，有磁铁矿主要的炼铁原料，有磁铁矿“Fe3O4”、赤铁矿赤铁矿“Fe2O3”、褐铁矿、褐铁矿“2Fe2O3.3H2O”、菱铁矿、菱铁矿“FeCO3”。铁矿石中除。铁矿石中除铁的化合物外，还含有硅、锰、磷、硫铁的化合物外，还含有硅、锰、磷、硫等的化合物，这些统称为脉石。等的化合物，这些统称为脉石。磁铁矿菱铁矿褐铁矿赤铁矿铁矿的品位铁矿的品位铁矿的品位定级：铁矿的品位定级：含铁含铁50%以上称之为富矿，（赤铁矿达以上称之为富矿，（赤铁矿达70%）35%至至50%为低品矿，为低品矿，25%至至35%为贫矿，为贫矿，25%以下为超贫矿。以下为超贫矿。中国约有中国约有97%的铁矿储备的品位低于的铁矿储备的品位低于35%，属，属于低品甚至是超贫矿。于低品甚至是超贫矿。超贫铁矿在过去是没有什么开采价值的，因为超贫铁矿在过去是没有什么开采价值的，因为开采成本高于销售的铁矿价格。开采成本高于销售的铁矿价格。全球铁矿石资源全球铁矿石资源估计地质储量在估计地质储量在8000亿吨以上，而探明储量为亿吨以上，而探明储量为4000多亿吨。按现有生产水平，可供应近多亿吨。按现有生产水平，可供应近400年。年。铁矿资源主要集中于十多个国家，探明储量的铁矿资源主要集中于十多个国家，探明储量的90分布在分布在10个国家和地区。依次是：独联体（探个国家和地区。依次是：独联体（探明储量明储量1140亿吨，其中俄罗斯亿吨，其中俄罗斯800多亿吨）、巴多亿吨）、巴西（西（680亿吨）、中国（亿吨）、中国（500亿吨）、加拿大亿吨）、加拿大（360亿吨以上）、澳大利亚（亿吨以上）、澳大利亚（350亿吨）、印度亿吨）、印度（175.7亿吨）、美国（亿吨）、美国（174亿吨）、法国（亿吨）、法国（70亿亿吨）、瑞典（吨）、瑞典（36.5亿吨）。亿吨）。此外，英国、委内瑞拉、智利、利比里亚、南非此外，英国、委内瑞拉、智利、利比里亚、南非等国储量亦较丰富。等国储量亦较丰富。世界上铁矿产量第一的国家：澳大利亚。世界上铁矿产量第一的国家：澳大利亚。世界上最大的富铁矿：南极，可供全世界开发利世界上最大的富铁矿：南极，可供全世界开发利用用200年，矿石平均品位达年，矿石平均品位达32%58%。世界三大铁矿石巨头：世界三大铁矿石巨头：BHP Billiton必和必拓公必和必拓公司、司、Companhia Vale Do Rio Doce巴西淡水河巴西淡水河谷公司、谷公司、RioTinto力拓矿业公司。力拓矿业公司。我国四大富铁矿基地：河北省武安市、海南昌江我国四大富铁矿基地：河北省武安市、海南昌江县、四川攀枝花和本溪。县、四川攀枝花和本溪。我国炼钢需要的铁矿石约我国炼钢需要的铁矿石约75%依靠进口。依靠进口。焦炭焦炭 作用：燃烧热为炼铁提供热源；不完全燃作用：燃烧热为炼铁提供热源；不完全燃烧产生的烧产生的CO气体作为还原剂，将铁从矿石气体作为还原剂，将铁从矿石中还原出来。中还原出来。冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的以上的冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。焦称为冶金焦。焦炭石灰石石灰石 石灰石（石灰石（CaCO3）、荧石（）、荧石（CaF2）。其作）。其作用是与铁矿石中的脉石结合形成低熔点、用是与铁矿石中的脉石结合形成低熔点、密度小、流动性好的熔渣，使之与铁液分密度小、流动性好的熔渣，使之与铁液分离，以便获得较纯净的生铁液。炼钢用生离，以便获得较纯净的生铁液。炼钢用生石灰做造渣剂，消除或降低硫、磷等有害石灰做造渣剂，消除或降低硫、磷等有害杂质。杂质。石灰石钢铁生产流程钢铁生产流程 1.-采矿（获得铁矿石）采矿（获得铁矿石）2.-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）3.-烧结（将铁精粉烧结成具有一定强度、粒度的烧结烧结（将铁精粉烧结成具有一定强度、粒度的烧结矿）矿）4.-冶炼（将烧结矿运送至高炉，热风、焦碳使烧结矿冶炼（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）还原成铁水，并脱硫）5.-炼钢（在转炉内高压氧气将铁水脱磷、去除夹杂，炼钢（在转炉内高压氧气将铁水脱磷、去除夹杂，变成钢水）变成钢水）6.-精练（进一步脱磷、去除夹杂，提高纯净度）精练（进一步脱磷、去除夹杂，提高纯净度）7.-连铸（热状态下将钢水铸成具有一定形状的连铸坯）连铸（热状态下将钢水铸成具有一定形状的连铸坯）8.-轧钢（将连铸坯轧制成用户要求的各种型号的钢材，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）。如板材、线材、管材等）。冶金冶金 用焙烧、熔炼、电解以及使用化学药剂等用焙烧、熔炼、电解以及使用化学药剂等方法把矿石中的金属提取出来；减少金属方法把矿石中的金属提取出来；减少金属中所含的杂质或增加金属中某种成分，炼中所含的杂质或增加金属中某种成分，炼成所需要的金属的工艺。成所需要的金属的工艺。冶金方法冶金方法火法冶炼火法冶炼又称为干式冶金，把矿石和必要的添加物一起又称为干式冶金，把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温，熔化为液体，发生化学反在炉中加热至高温，熔化为液体，发生化学反应，从而分离出粗金属，然后再将粗金属精炼。应，从而分离出粗金属，然后再将粗金属精炼。湿法冶金或电化学沉积湿法冶金或电化学沉积用酸、碱、盐类等溶剂，以化学方法（包括氧用酸、碱、盐类等溶剂，以化学方法（包括氧化、还原、中和、水解及络合等反应）从矿石化、还原、中和、水解及络合等反应）从矿石中提取所需金属组分，然后用水溶液电解等方中提取所需金属组分，然后用水溶液电解等方法制取金属。法制取金属。主要应用在低本位、难熔化或微粉状的矿石。主要应用在低本位、难熔化或微粉状的矿石。炼铁炼铁 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化物即焦炭作燃料和还原剂，在高温下将铁矿石从氧化物状态（状态（Fe2O3）还原为液态生铁。其反应原理：）还原为液态生铁。其反应原理：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2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，从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，矿石、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，最终形成铁水和炉渣。石灰石与焦炭一起发生反应，最终形成铁水和炉渣。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横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。炼铁过程炼铁系统高炉炼铁的特点是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。规模大，如新首钢世界最大高炉规模大，如新首钢世界最大高炉5500m3,宝宝钢高炉是钢高炉是4063m3,日产生铁超万吨，炉渣日产生铁超万吨，炉渣4000多吨，日耗焦多吨，日耗焦4000多吨。多吨。它与转炉炼钢相配合，是目前生产钢铁的它与转炉炼钢相配合，是目前生产钢铁的主要方法。高炉炼铁的这种主导地位预计主要方法。高炉炼铁的这种主导地位预计在相当长时期之内不会改变。在相当长时期之内不会改变。炼钢炼钢实质：是通过氧化降低生铁中的碳与杂质元炼钢实质：是通过氧化降低生铁中的碳与杂质元素的含量，使之达到标准规定的成分和性能；素的含量，使之达到标准规定的成分和性能；炼钢原料：炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂（石炼钢原料：炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂（石灰石等）、脱氧剂（硅铁、锰铁、铝等）、合金灰石等）、脱氧剂（硅铁、锰铁、铝等）、合金料等；料等；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；炼钢方法：目前炼钢方法主要有氧气顶吹转炉炼炼钢方法：目前炼钢方法主要有氧气顶吹转炉炼钢和电炉炼钢等；钢和电炉炼钢等；炼钢产品：钢水（经浇注成铸锭或连铸成钢坯）炼钢产品：钢水（经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、沉积物等转炉炼钢在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，根据风口位置不同有壁有耐火砖，根据风口位置不同有侧吹转炉侧吹转炉风口在炉侧。风口在炉侧。底吹转炉底吹转炉风口在炉底。风口在炉底。顶吹转炉顶吹转炉风口在炉顶。风口在炉顶。转炉结构顶吹转炉转炉炼钢的特点使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，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。使杂质硅、锰等氧化。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%的硅可的硅可使生铁的温度升高使生铁的温度升高200），可使炉内达到足够高），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。主要以生铁液为原料，加适量的废钢，其特点是主要以生铁液为原料，加适量的废钢，其特点是生产率高、节省能源、成本低，适合于大型钢铁生产率高、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的非合金钢联合企业，主要生产各类普通用途的非合金钢（碳钢）。（碳钢）。电炉炼钢电炉炼钢有电弧炉炼钢、感应炉炼钢等方法，常电炉炼钢有电弧炉炼钢、感应炉炼钢等方法，常用的是电弧炉炼钢。它利用电极电弧产生的高温用的是电弧炉炼钢。它利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。它以转炉钢和废钢作原熔炼矿石和金属的电炉。它以转炉钢和废钢作原料、以铁矿石和纯氧作氧化剂，电弧炉冶炼温度料、以铁矿石和纯氧作氧化剂，电弧炉冶炼温度高（可达高（可达2000），气体放电形成电弧时能量很），气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在集中，弧区温度在3000以上。能有效地除去硫、以上。能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，能冶炼含有高熔点合磷等杂质，炉温容易控制，能冶炼含有高熔点合金元素的合金钢；由于采用的炉料较纯净，冶炼金元素的合金钢；由于采用的炉料较纯净，冶炼过程容易调节，化学成分易控制，能够冶炼高级过程容易调节，化学成分易控制，能够冶炼高级优质钢和合金钢优质钢和合金钢。电弧炉结构电弧炼钢炉电弧炼钢炉的炉体由炉的炉体由炉盖、炉门、盖、炉门、出钢槽和炉出钢槽和炉体组成，炉体组成，炉底和炉壁用底和炉壁用碱性耐火材碱性耐火材料或酸性耐料或酸性耐火材料砌筑火材料砌筑。电弧炉炼钢及其特点电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发生内输入电能，以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢。的电弧为热源进行炼钢。电弧炉以电能为热源，可调整炉内气氛，电弧炉以电能为热源，可调整炉内气氛，对熔炼含有易氧化元素较多的钢种极为有对熔炼含有易氧化元素较多的钢种极为有利。利。平炉炼钢以煤气或重油为燃料，在燃烧火焰直接加以煤气或重油为燃料，在燃烧火焰直接加热的状态下，将生铁和废钢等原料熔化并热的状态下，将生铁和废钢等原料熔化并精炼成钢液的炼钢方法。精炼成钢液的炼钢方法。平炉炼钢自平炉炼钢自1864年法国人年法国人P.马丁利用有蓄马丁利用有蓄热室的火焰炉热室的火焰炉，用废钢、生铁成功地炼出，用废钢、生铁成功地炼出钢液起，直到钢液起，直到1960年一直是世界上的主要年一直是世界上的主要炼钢方法炼钢方法，从，从20世纪世纪60年代起平炉逐渐被年代起平炉逐渐被氧气转炉和电炉炼钢所代替。氧气转炉和电炉炼钢所代替。平炉结构平炉由熔炼室、炉头、平炉由熔炼室、炉头、上升道、沉渣室、蓄上升道、沉渣室、蓄热室、换向阀、烟道、热室、换向阀、烟道、烟囱等组成。烟囱等组成。熔炼室是平炉的中心熔炼室是平炉的中心部分，前面有装料炉部分，前面有装料炉门、后面底部有出钢门、后面底部有出钢口。熔炼室底部为熔口。熔炼室底部为熔池，是钢水聚集的地池，是钢水聚集的地方。方。平炉炼钢的特点原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂（石灰石和生石灰）。（石灰石和生石灰）。平炉熔炼室内燃烧气体（炉气）中含有平炉熔炼室内燃烧气体（炉气）中含有O2、CO2、H2O等氧化性气氛，对熔池起氧化作用，使炉渣始终有较高等氧化性气氛，对熔池起氧化作用，使炉渣始终有较高的氧化性。单靠炉气供氧，速度慢，加铁矿石或吹氧可的氧化性。单靠炉气供氧，速度慢，加铁矿石或吹氧可加速反应过程。加速反应过程。需要燃料从外部供给热量和使用预热空气燃烧燃料，以需要燃料从外部供给热量和使用预热空气燃烧燃料，以煤气或重油的火焰来加热生铁和废钢使之熔化，并精炼煤气或重油的火焰来加热生铁和废钢使之熔化，并精炼成钢水。要比转炉炼钢耗费能源。炉体庞大，冶炼时间成钢水。要比转炉炼钢耗费能源。炉体庞大，冶炼时间长，炉墙散热损失和高温废气带走的热量大。长，炉墙散热损失和高温废气带走的热量大。炉渣介于炉气和钢液之间，是炉气向熔池传热和传氧的炉渣介于炉气和钢液之间，是炉气向熔池传热和传氧的媒介，还有去除硫、磷等杂质，保护钢液不致过氧化和媒介，还有去除硫、磷等杂质，保护钢液不致过氧化和防止钢液吸收气体（防止钢液吸收气体（H、N）等重要作用。因此，炉内应）等重要作用。因此，炉内应维持适量的渣量和渣层厚度，为造好渣，熔池中的铁水维持适量的渣量和渣层厚度，为造好渣，熔池中的铁水要保持适量的含碳量。要保持适量的含碳量。能炼的钢种类比转炉多，质量也好。也可以吹进氧气加能炼的钢种类比转炉多，质量也好。也可以吹进氧气加速精炼的速度与质量。速精炼的速度与质量。中国最后一座平炉2005年年1月月7日日,中国最后一座平炉中国最后一座平炉中信中信重型机械公司的重型机械公司的2#平炉实施拆除，我国从平炉实施拆除，我国从此结束了平炉冶炼的历史。此结束了平炉冶炼的历史。钢水炉外处理（炉外精炼）钢水炉外处理（炉外精炼）为了满足更高质量、更多品种的高级钢，对出炉为了满足更高质量、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、炉外脱硫后的钢水进行如吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫等炉外处理。也叫二次冶金等炉外处理。也叫二次冶金。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。磷、脱碳和主合金化。精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原精炼：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，去除性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。夹杂物和进行成分微调等。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。程并降低生产成本。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 和和真空下炉外精炼。真空下炉外精炼。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 及及钢包精炼型炉外精炼等。钢包精炼型炉外精炼等。广泛应用的炉外精炼方法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：目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有：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。铸机之间不可缺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）的钢水主要真空处理）的钢水主要真空处理方法。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生产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炼技术。高铬不锈钢的炉外精炼技术。铸锭与连铸坯铸锭与连铸坯铸锭：钢液经盛钢桶（钢包）注入铸模，铸锭：钢液经盛钢桶（钢包）注入铸模，凝固成一定形状的钢锭。有压力浇铸和真凝固成一定形状的钢锭。有压力浇铸和真空浇铸等新技术。空浇铸等新技术。连铸坯：钢液经盛钢桶（钢包）注入连铸连铸坯：钢液经盛钢桶（钢包）注入连铸机铸模，凝固成一定形状的连铸坯。机铸模，凝固成一定形状的连铸坯。得到钢锭或连铸坯后，可进行后续的塑性得到钢锭或连铸坯后，可进行后续的塑性变形再加工（锻、轧、拉拔等）。变形再加工（锻、轧、拉拔等）。炼钢过程 钢铁产品钢铁产品是以铁元素（是以铁元素（Fe）为基础组成成分的金属产品）为基础组成成分的金属产品的统称，日常形态包括铁、粗钢、钢材、铁合的统称，日常形态包括铁、粗钢、钢材、铁合金等。由于铁合金在钢铁工业生产过程中主要金等。由于铁合金在钢铁工业生产过程中主要用做炼钢时的脱氧剂和合金添加剂，在管理和用做炼钢时的脱氧剂和合金添加剂，在管理和统计上通常将铁合金归入钢铁生产主要原材料统计上通常将铁合金归入钢铁生产主要原材料而非钢铁产品。此外，钢丝、钢丝绳、钢绞线、而非钢铁产品。此外，钢丝、钢丝绳、钢绞线、铁丝、铁钉等钢丝及其制品属于钢铁产品的再铁丝、铁钉等钢丝及其制品属于钢铁产品的再加工产品，不属于金属基础产品。所以在统计加工产品，不属于金属基础产品。所以在统计上，钢铁产品仅包括上，钢铁产品仅包括生铁、粗钢、钢材生铁、粗钢、钢材三大类三大类产品。产品。生铁、熟铁、铸铁生铁、熟铁、铸铁生铁生铁一般指含碳量在一般指含碳量在24.3%的铁的合金。又称的铁的合金。又称铸铁铸铁。炼钢生铁炼钢生铁碳主要以碳化铁的形态存在，其断面呈白碳主要以碳化铁的形态存在，其断面呈白色，通常又叫色，通常又叫白口铁白口铁。这种生铁性能坚硬而脆，一般都。这种生铁性能坚硬而脆，一般都用做炼钢的原料。用做炼钢的原料。铸造生铁铸造生铁碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫色，通常又叫灰口铁灰口铁。由于石墨质软，具有润滑作用，。由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。其抗因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。其抗拉强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如拉强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。铸造各种机床床座、铁管等。熟铁熟铁一般含碳量小于一般含碳量小于0.2%，也叫工业纯铁。熟铁软，也叫工业纯铁。熟铁软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低。塑性好，容易变形，强度和硬度均较低。铁、钢铁是钢铁产品的铁是钢铁产品的“初级产品初级产品”，经过进，经过进一步冶炼就可得到钢，二者主要根据铁一步冶炼就可得到钢，二者主要根据铁基产品中含碳量多少来区别。基产品中含碳量多少来区别。“钢是以铁为主要元素、含碳量一般在钢是以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。（在以下，并含有其他元素的材料。（在铬钢中含碳量可能大于铬钢中含碳量可能大于2%，但，但2%通常通常是钢和铸铁的分界线。）是钢和铸铁的分界线。）”摘自摘自GB/T13304.1-2008。铁经冶炼直接得到的产品为粗钢铁经冶炼直接得到的产品为粗钢，固体，固体状态称钢坯或钢锭状态称钢坯或钢锭钢铁材料的生产过程钢铁材料的生产过程铁矿石铁矿石 生铁生铁 连铸钢坯、铸锭连铸钢坯、铸锭 型材型材 铸铁轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法1、生铁的冶炼原料：铁矿石燃料：焦炭熔剂：石灰石设备：高炉2、钢的冶炼原料：生铁、废钢燃料：焦炭熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂设备：转炉、电弧炉（长材、板材、管材等）钢材的主要加工方法钢材的主要加工方法粗钢粗钢通过通过铸、轧、锻、挤铸、轧、锻、挤等方法处理加工后成为等方法处理加工后成为钢材钢材。大部分钢材加工都是通过压力加工，使被加工的钢大部分钢材加工都是通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形。（坯、锭等）产生塑性变形。根据钢材的根据钢材的再结晶温度再结晶温度分分冷冷加工和加工和热热加工两种。加工两种。再结晶再结晶经塑性变形的钢材在温度作用下，其原经塑性变形的钢材在温度作用下，其原来的变形晶粒发生等轴细化的现象。来的变形晶粒发生等轴细化的现象。钢材的主要加工方法钢材的主要加工方法轧制轧制锻造锻造拉拨拉拨挤压挤压钢铁生产及其产品钢铁生产及其产品现代钢铁生产流程是将铁矿石在高炉中冶现代钢铁生产流程是将铁矿石在高炉中冶炼成生铁，将铁水注入转炉或电炉冶炼成炼成生铁，将铁水注入转炉或电炉冶炼成钢，再将钢水铸成连铸坯（钢液经盛钢桶钢，再将钢水铸成连铸坯（钢液经盛钢桶（钢包）注入连铸机铸模，凝固成一定形（钢包）注入连铸机铸模，凝固成一定形状）或钢锭（钢液经盛钢桶（钢包）注入状）或钢锭（钢液经盛钢桶（钢包）注入铸模，凝固成一定形状），经轧、锻、拉、铸模，凝固成一定形状），经轧、锻、拉、挤等塑性变形方法加工成各种用途的钢材。挤等塑性变形方法加工成各种用途的钢材。轧制轧制将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。材、板材、管材。分冷轧、热轧。分冷轧、热轧。轧辊表面：平直、斜锥、弧形、孔型等轧辊表面：平直、斜锥、弧形、孔型等 锻造锻造利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。压力加工方法。一般分为自由锻和模锻，常用作生产大型一般分为自由锻和模锻，常用作生产大型材、开坯等截面尺寸较大的材料。材、开坯等截面尺寸较大的材料。拉拨拉拨是将已经轧制的金属坯料（型、管、制品是将已经轧制的金属坯料（型、管、制品等）通过模孔拉拨成截面减小长度增加的等）通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法大多用作冷加工。加工方法大多用作冷加工。挤压挤压是将金属放在密闭的挤压筒内，一端施加是将金属放在密闭的挤压筒内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到型材或成品的加工方法，多用于生产有色型材或成品的加工方法，多用于生产有色金属材料。金属材料。正反复合径向钢材钢材是钢铁工业为社会生产和生活提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。由于钢材供的最终产品的主要形式。由于钢材产品品种、规格复杂多样，为了适应产品品种、规格复杂多样，为了适应统计、生产、营销、库存等多方面管统计、生产、营销、库存等多方面管理的需要，理的需要，国际上通常将钢材分为国际上通常将钢材分为长长材材(也称也称“型材型材”)、扁平材扁平材(也称也称“板板带材带材”或或“钢板钢板”)、钢管、钢管(也称也称“管管材材”)和其它（金属制品）等四大类。和其它（金属制品）等四大类。长材长材(也称也称“型材型材”)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。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。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。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。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形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，状的成品钢材，棒材棒材是指产品断面形状为圆形、方形、扁形、六角形、八角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形等简单断面，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)。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、半圆截面通常为圆形、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材，但切形等。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。断的直条列入型钢。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，横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、带肋钢筋、截面为圆形，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。扭转钢筋等。扁平材扁平材是指厚度与宽度、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”表示产品规格；按生产方法可分为热轧钢板、冷轧钢板。表示产品规格；按生产方法可分为热轧钢板、冷轧钢板。厚钢板厚钢板是指厚度大于是指厚度大于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；的为特厚钢板，主要用于造船、锅炉、桥梁和高压容器壳体等；厚度厚度450毫米的为中厚钢板。毫米的为中厚钢板。薄钢板薄钢板是指厚度不大于是指厚度不大于4毫米的钢板，按轧制工艺分为热轧毫米的钢板，按轧制工艺分为热轧薄钢板和冷轧薄钢板薄钢板和冷轧薄钢板钢带钢带(带钢带钢)是一种宽度一定呈长带状的钢材，大多卷成卷状，是一种宽度一定呈长带状的钢材，大多卷成卷状，也称带钢。宽度也称带钢。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毫米的毫米的为窄钢带。为窄钢带。镀锡板镀锡板俗称俗称“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。镀锌板镀锌板是指表面镀有一层锌的钢板。是指表面镀有一层锌的钢板。有机涂层钢板有机涂层钢板是指以镀锌板、镀铝板、镀锌铝合金板、冷轧是指以镀锌板、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、塑料溶胶等）或者覆上一层塑料薄膜而得到的产酯、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，可以制成不同的颜色或压出花纹，也叫彩色钢板。品，可以制成不同的颜色或压出花纹，也叫彩色钢板。电工钢板电工钢板又称又称“硅钢片硅钢片”、“矽钢片矽钢片”，是指一种含碳量极，是指一种含碳量极低的硅铁软磁合金，一般硅含量为低的硅铁软磁合金，一般硅含量为0.5%4.5%管材是指两端开口并具有中空断面、长度与周边之比较大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）及壁厚表的钢材，规格用外形尺寸（如外径或边长）及壁厚表示。示。无缝钢管无缝钢管是指由整块金属制成的表面上没有接缝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、挤压按生产方法可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管，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。焊接钢管焊接钢管是指用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、高频或低频电阻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，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。钢铁冶炼生产成本炼铁工艺的生产成本构成主要为原材料（球团、铁矿炼铁工艺的生产成本构成主要为原材料（球团、铁矿石等）、辅助材料（石灰石、硅石、耐火材料等）、石等）、辅助材料（石灰石、硅石、耐火材料等）、燃料及动力（焦炭、煤粉、煤气、氧气、水、电等）、燃料及动力（焦炭、煤粉、煤气、氧气、水、电等）、直接工资和福利、制造费用、成本抵扣（煤气回收、直接工资和福利、制造费用、成本抵扣（煤气回收、水渣回收、焦炭筛下物回收等）水渣回收、焦炭筛下物回收等）炼钢工艺的生产成本构成主要为生铁、废钢、合金、炼钢工艺的生产成本构成主要为生铁、废钢、合金、电极、耐火材料、辅助材料、电能、维检和其他等费电极、耐火材料、辅助材料、电能、维检和其他等费用。中国目前主要的炼钢设备为转炉和电炉，基于冶用。中国目前主要的炼钢设备为转炉和电炉，基于冶炼原理的不同，转炉和电炉在主要的原料（生铁、废炼原理的不同，转炉和电炉在主要的原料（生铁、废钢）配比有一定的差异，转炉工艺一般需配置钢）配比有一定的差异，转炉工艺一般需配置10%的的废钢，而电炉工艺废钢的使用量则占到废钢，而电炉工艺废钢的使用量则占到80。钢材成本钢材成本以螺纹钢为例以螺纹钢为例铁矿石铁矿石1.55吨吨+焦炭焦炭340kg+喷吹煤粉喷吹煤粉130kg+烧结烧结矿煤焦矿煤焦65kg+加工费（折旧、财务费用、人工等其加工费（折旧、财务费用、人工等其他费用）他费用）=1吨生铁；吨生铁；985kg生铁生铁+100kg生铁矿生铁矿+铁合金铁合金10kg+加工费加工费=1吨钢坯吨钢坯1.03吨钢坯吨钢坯+加工费加工费=1吨螺纹钢吨螺纹钢增值税增值税17%以焦煤以焦煤800-1100，焦炭，焦炭1200计算，生铁成本约计算，生铁成本约1800，钢坯约，钢坯约2400，螺纹钢成本约，螺纹钢成本约2700，加上税，加上税后后3100（1吨焦炭需要吨焦炭需要40吨炼焦煤）吨炼焦煤）原料品级不同，钢厂大小不同，费用成本不一，例子原料品级不同，钢厂大小不同，费用成本不一，例子仅为平均水平仅为平均水平第第2章章 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。2.有害元素有害元素: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 能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 (热裂/热脆)。一般说来，钢的质量主要看P、S含量的高低，愈是优质高级的钢种，其P、S含量愈低。气体元素气体元素: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。钢中白点第3章 金属材料机械性能基础 机机械械零零件件和和工工具具所所用用金金属属材材料料的的使使用用性性能能一一般般指指力学性能（机械性能）：力学性能（机械性能）：力力学学性性能能是是指指材材料料在在承承受受外外力力作作用用下下所所显显示示的的性性能能，它它包包括括强强度度、刚刚度度、塑塑性性、硬硬度度、冲冲击击韧韧性性、疲劳抗力等。疲劳抗力等。力力性性指指标标是是选选材材、材材料料检检验验、零零件件设设计计计计算算、评评定定工工艺艺质质量量