钢材生产流程和钢结构对钢材的要求ppt课件.ppt

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1、钢材的生产工艺和钢结构对钢材的要求研究钢结构材料的意义材料性能的研究意义：材料分为天然材料和人造材料两大类。自然界赋予了天然材料以组成。结构和天然属性（性能）。人造材料则经历成分选择确定、制备工艺实施，达成相应组织结构，最终获得一定性能的完整过程。成分、工艺、结构和性能这四个材料链环中的环节被称为材料的四要素。成分的选择大致决定了可行的制备工艺，工艺则决定了结构，而结构又决定了性能。任何有关材料的研究，其终极目标都是应用。而材料应用的最基本要求是其某一方面（或几个方面）的性能达到规定要求，以满足工程需要。钢材的生产工艺钢铁:是以Fe和C为主要组成元

2、素，同时还含有Si、Mn、P、S等杂质元素的合金。包含生铁与钢。生铁:碳质量分数较高（wc>2.11%），杂质元素的含量也较高的铁碳合金，生铁硬度高、性脆，很少直接使用。钢:碳的质量分数较低（wc<2.11%），杂质元素的含量也较低的铁碳合金，钢一般具有较好的强韧性，是常用的金属材料。钢材:钢锭或钢坯经压力加工成各种形状规格的钢材。钢材的生产流程-炼铁一、炼铁炼铁实质：是将铁从矿石中还原的过程炼铁方法：高炉炼铁炼铁原料：铁矿石、焦炭、溶剂等钢材的生产流程-炼铁原料铁矿石：是主要的炼铁原料，有磁铁矿“Fe3O4”、赤铁矿“Fe2O3”、褐铁矿“2Fe

3、2O3．3H2O”、菱铁矿“FeCO3”。铁矿石中除铁的化合物外，还含有硅、锰、磷、硫等的化合物，这些统称为脉石焦炭：燃烧热为炼铁提供热源；不完全燃烧产生的CO气体作为还原剂，将铁从矿石中还原出来熔剂：石灰石（CaCO3）、荧石（CaF2）。其作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，使之与铁液分离，以便获得较纯净的生铁液钢材的生产流程高炉主要产品是生铁，副产品有炉渣和炉气生铁炼钢生铁：硅的质量分数较低（wSi<1.25%），断口呈银白色，主要用于炼钢铸造生铁：硅的质量分数较高（wSi>1.25%~3.2%），断口呈灰黑色，用作

4、铸造的原料高炉钢材的生产流程-炼钢二、炼钢炼钢实质：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；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）、合金料等；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钢和电炉炼钢等；氧气顶吹转炉炼钢：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，适合于大型钢铁联合企业，主要生产各类普通用途的非合金钢（碳钢）钢材的生产流程-炼钢氧气转炉炼钢电炉炼钢：电炉炼钢有电弧炉炼钢、感应炉炼钢等方法，常用的是电弧

5、炉炼钢。它以转炉钢和废钢作原料、以铁矿石和纯氧作氧化剂，以电极与金属炉料间的电弧热提供冶炼热源。电弧炉冶炼温度高（可达2000℃），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，但电弧炉炼钢耗电量大，成本高。钢材的生产流程电弧炉炼钢钢的浇注：钢液凝固成钢锭或钢坯的过程。根据钢脱氧程度不同，可分为镇静钢和沸腾钢。镇静钢：指脱氧充分的钢。镇静钢组织致密，性能较好，加工时需切除钢锭头部，使成材率下降沸腾钢：指脱氧不充分的钢。沸腾钢钢锭内多气孔，组织疏松，性能比镇静钢差。但成材率高，轧

6、制   的板材表面质量好半镇静钢：脱氧程度介于镇静钢与沸腾钢之间钢的冶炼炼钢将生铁中的碳量控制在一定范围内，清除有害元素S、P、O2、N2，同时保留或加入有益元素（Si、Mn、Ni、Cr）并调整元素之间的比例，获得最佳性能。炼铁与炼钢铁矿石在高炉中通过化学反应炼制成生铁，生铁碳含量高于2%，其制品硬而耐磨，但很脆不易焊接；钢的碳含量低于2%，其制品具有良好的综合性能。炼钢将生铁中的碳量控制在一定范围内，清除有害元素S、P、O2、N2，同时保留或加入有益元素（Si、Mn、Ni、Cr）并调整元素之间的比例，获得最佳性能。炼钢在1700C进行，首先发生

7、2Fe+O2=2FeO在铁液中被C、Mn、Si还原，C+FeO=CO+FeSi+2FeO=SiO2+FeMn+FeO=MnO+Fe生成气体作为废气排出，氧化物成为炉渣排出。最后加入脱氧剂脱氧，在适当的成分和温度下出钢。主要原料是废钢和铁水，造渣剂（石灰、萤石），氧化剂（铁矿石），脱氧剂（铁合金）。炉气作为燃料（煤气、高炉焦炉的高炉煤气、重油天然气等）。熔化阶段为使炉料尽快熔化，需要消耗大量煤气提供热量。平炉炼钢转炉炼钢（1）普通转炉炼钢：依靠炉底吹入空气将铁水中的碳、硅、锰、磷等元素氧化时产生的热来炼钢的。特点是周期短，生产效率高。氮的侵入、不能

8、利用废钢，由于冶炼时间短，质量不好控制。所以不能冶炼优质钢。（2）纯氧顶吹转炉炼钢：采用纯氧从碱性转炉口吹进铁水进行冶炼。