船体结构钢检验须知.pdf

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1、中国船级社船体结构钢检验须知中国船级社船体结构钢检验须知版本号:XMPM01-1.0-2001生效日期:2001.06.01目录1.船体结构钢概述2.炼铁3.炼钢4.炉外精炼5.铸造技术6.钢材轧制7.影响船体结构钢综合性能的主要非金属夹杂物及气体8.钢铁生产计算机集成系统与人工智能控制简介9.认可试验及试验大纲10.参考文献CCS工业产品部1/42中国船级社船体结构钢检验须知1.船体结构钢概述1.1船体结构钢的基本发展过程船体钢作为结构钢的一个小分支真正的发展源于20世纪50年代它的源动力是船舶建造向大型化高速化减轻自重

2、降低造船及运输成本方向发展逐渐由西方几个发达船级社在五十年代末提出并在伦敦会议上把船体结构钢从结构钢中分出形成现在的一般强度级和高强度级船体结构钢的雏型并根据强度与韧性确定不同等级在过去的几十年中最典型的就是在235与315MPA之间还有一个275MPA级八十年代后随着现代冶金轧制理论的发展及冶金设备过程控制手段的不断创新船体结构钢也同其它系列钢种一样有了新发展表现在强度及韧性级别的提高如F40级NK规范已列入KE46级和供货状态由早期的热轧正火到控制轧制温度形变控制轧制状态及调质处理此外采油平台问世平台用钢也由船用钢和压

3、力容器用钢移植出海洋平台钢Z向性能已是平台用钢的重要指标随着人类进入21世纪和科技水平的不断提高必将有更多的新材料应用于船舶建造及海洋构筑物1.2船体结构钢的基本属性规范对每一钢级的船体结构钢都进行了成份与性能的描述但不等于满足规范所描述的化学成份机械性能的钢材就是某一级别船体结构钢船体钢除了满足规范的必要条件外还应有强度韧度储备合适的屈强比强度韧性和塑性的适宜性焊接的适应性和优异的工艺性能等属性要保证船体钢的这种属性从钢铁冶金来说是一个系统工程是基于成分设计生产工艺及所期望的组织结构的总体描述其结果是满足用户明确与隐含的

4、要求2炼铁2.1炼铁基本理论与任务人类历史从铁器时代开始钢铁就是制作兵器及生产工具的重要材料这是由于地壳中铁的资源丰富约占地壳总资源的5%铁矿石中铁主要以氧化物及碳酸化合物形式存在因铁与氧亲合力不很强较容易被还原制取使高炉炼铁成为可能传统的高炉炼铁三大任务就是排除氧化铁中的氧即还原就是把氧化铁中的氧分离出来即把铁解放的化学反应高炉中2/42中国船级社船体结构钢检验须知的还原有间接还原和直接还原两种方式在高炉上部用气体的一氧化碳和氢由含水的空气在风口燃烧焦炭生成与氧化铁中的氧化合成二氧化碳而与铁分开这叫作间接还原其余的氧化铁

5、到达高炉下部高温区氧化铁中的氧与焦炭中的碳直接化合成一氧化碳而与铁脱离这叫作直接还原直接还原时吸收大量热量所以高炉炼铁时尽量发展间接还原以减少直接还原的比例把铁与杂石分开即造渣矿石中的杂质叫作脉石脉石通常是以二氧化硅为主要成分这种脉石是酸性的有些脉石则主要由石灰组成这种脉石是碱性的为了去除脉石就需要加入一些促进脉石熔化的材料叫作熔剂或助熔剂这些物质与脉石化合成为易熔化的中性炉渣炉渣比铁水轻又互相不溶解熔化后就可以分开酸性脉石需要加入碱性熔剂而碱性脉石需要加入酸性熔剂高炉主要用石灰石作熔剂而且大部分都在烧结矿粉(炼铁的前一道

6、工序即烧结就是将通过选矿选出的粉矿与燃料及溶剂按一定比例混合用其中燃料燃烧产生的热量使原料局部生成液相物利用生成的熔融体使散料颗粒粘结成烧结块状)时已经配好预先加入高炉装料一般只加少量补充或调整配矿料的石灰石熔剂铁吸收碳素即渗碳经过除氧和去掉脉石的铁称海绵铁吸收焦炭中的碳素就变成熔点低而含碳高的生铁至此炼铁工序结束2.2新型的炼铁工艺前沿技术随着传统炼铁焦煤资源匮缺及严重的工业有害气体CO2CONOXSO2造成全球转暖海洋扩大的温室效应人们致力于开发用烟煤或天然气作还原剂不用焦炭和高炉将铁矿石在固态条件下还原成海绵铁这种炼

7、铁方法称为直接还原所得产品称为直接还原铁DRIDirectReductionIron直接还原是在固态温度下进行渣铁不能分离DRI中含有脉石SiO2+Al2O3含量5%8%直接用于电炉使渣量增大电耗增加迫使人们进一步探索用铁矿石和普通烟煤作原料经流化床直接生产铁水使铁与渣分离称为熔融还原SmeltingReduction炼铁目前世界各国均根据本国资源优质铁矿天然气烟煤采用直接还原生产海绵铁1995年全世界直接还原生产海绵铁达3100万吨推动直接还原生产海绵铁的另一个原因是电炉炼钢比例超过30%优质废钢资源不足使得电炉炼钢须掺

8、入30%50%的DRI海绵铁满足电炉炼钢的要求2.3铁前系统条件确认思路3/42中国船级社船体结构钢检验须知对于传统生产工艺流程矿石炼铁炼钢轧钢的钢铁企业要生产质量稳定的钢材没有良好的铁前系统作保障很难生产高品质铁水铁前系统又以料场混匀烧结为主钢铁企业均设有原料场早年的料场规模较小仅作为一定数量原料贮存