线材及线材制品基本知识

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1、1线材用钢的冶炼钢铁是现代生产和科学技术中应用最广的金属材料。特别是钢，在金属材料的用量中约占80%以上,这是由于钢的强度高，韧性好，容易加工和焊接，是优良的结构材料。不同含碳量的碳素钢和加入一定量合金元素的合金钢，通过热处理可以分别获得不同的机械性能和一系列特殊性能。铁作为钢的基本组成元素，在地壳中的蕴藏量仅次于金属铝，容易从矿石中提取并加工。近代钢铁生产的主要方法一直沿用“二步法”，即第一步先用铁矿石冶炼出生铁，第二步再以生铁和废钢为基本原料炼出不同的钢。平炉炼钢法曾在世界钢生产中长期占据主要地位，直

2、到六十年代平炉钢还占世界钢产量的70%以上。但平炉炼钢冶炼周期长、能耗高，目前已基本淘汰。氧气转炉炼钢开创了炼钢生产的新阶段。转炉炼钢可处理不同成分的铁水，并可加入最高可达30%的废钢。转炉钢中氮、磷的含量低、质量好，能炼很多钢种。目前，氧气转炉钢的产量在各种炼钢方法中居首位。电弧炉炼钢是靠电极与炉料之间产生电弧，发出热量进行炼钢。由于它以废钢作为主要原料，并有温度高，能控制炉内气氛等特点，特别适合于利用合金废钢，回收合金元素。从近代主要炼钢方法发展的情况可以看出，一种炼钢方法的兴衰，主要决定于它对资源条

3、件的适应性、以及钢的质量、品种和经济效果。一个现代化的钢铁联合企业，一般有以下几大生产工序组成：原料处理、炼铁、炼钢、轧钢、能源供应、交通运输等。这些工序构成一个复杂而庞大的生产体系。钢铁联合企业的生产工艺流程如图1-1所示。码头堆场烧结结料结焦炉高炉转炉钢锭精炼铸件连铸电炉废钢加热炉锻压机轧机机锻件钢材图1-1钢铁生产工艺流程此外，在钢铁联合企业中，还设有工厂管理机构，技术研究机构，检测中心，备品备件制造加工厂，设备维修和环保等部门。1.1转炉冶炼的工艺过程及特点氧气转炉炼钢主要有顶吹氧气转炉炼钢、底吹

4、氧气转炉炼钢和顶底复吹转炉炼钢。1.1.1顶吹氧气转炉冶炼的工艺过程及特点1.1.1.1顶吹氧气转炉冶炼的工艺过程上炉钢出完并倒完炉渣后，迅速检查炉体，必要时进行补炉，然后堵出钢口。装入废钢和兑铁水后，摇正炉体。下降氧枪的同时，由炉口上方的辅助材料溜槽加入第一批渣料（石灰、萤石、铁皮）和作冷却剂用的铁矿石，其量约为总渣料量的2/3—1/2。当氧枪降至规定枪位时，吹炼正式开始。当氧流与熔池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为点火。点火后约几分钟，初渣形成并覆盖于熔池面。随着硅、锰、磷、碳的氧化，熔池温度升高，

5、火焰亮度增加，炉渣起泡，并有小铁粒从炉口喷溅出来。86吹炼中期脱碳反应激烈，渣中氧化铁降低，致使炉渣熔点增高和粘度加大，并可能出现稠渣（即“返干”）现象。此时可分批加入铁矿石和第二批渣料（其余的1/3），以提高渣中氧化铁含量及调整炉渣。第三批渣料为萤石，加入量视炉内化渣情况决定。吹炼末期，金属含碳量大大降低，脱碳反应减弱，火焰变短而透明。最后根据火焰状况，供氧数量和吹炼时间等因素，按所炼钢种的成分和温度要求，确定吹炼终点，并提枪停止供氧、测温、取样。根据分析结果，决定出钢或补吹时间。当钢水成分（主要是碳、

6、磷的含量）和温度合格，打开出钢口，倒炉出钢。出钢过程中向钢包内加入脱氧剂和铁合金进行脱氧和合金化，（有时可在打出钢口前，向炉内投入部分铁合金）。出完钢后，将炉渣倒入渣罐。通常将相邻两炉钢之间的间隔时间（即从装入钢铁料至倒渣完毕的时间）称为冶炼周期或冶炼一炉钢的时间。一般为20—40分钟。它与炉子吨位大小和工艺的不同有关。其中吹氧过程的时间称为供氧时间或纯吹炼时间。通常情况下，喷枪是埋没在炉渣中的。炉渣由于含有大量CO气泡而膨胀。熔池受到氧气射流的强烈冲击和熔池沸腾的作用，一部分钢液飞溅起来，成为金属液滴弥

7、散在熔渣中，形成气—渣—金属乳化相。氧气射流冲击区凹陷下去，熔池冲击处大致呈抛物线状。吹炼过程中金属成分、熔池温度、炉渣成分的变化是随吹炼条件而变化的，一般可作如下描述。吹炼一开始Si、Mn即被迅速氧化到很低含量，继续吹炼不再氧化，而Mn在吹炼后期稍有回升。吹炼一开始，碳就被氧化。但Si、Mn氧化后，碳的氧化速度增加，直到吹炼终点前又降低。磷和锰的变化相似，在硅氧化期急剧下降，进入激烈脱碳期后，不再降低，而有回升趋势，到吹炼末期再度下降。硫在硅氧化期和激烈脱碳期变化不大，进入吹炼末期脱硫才开始活跃。由上所

8、述，在一般铁水温度下，硅最易和氧结合，其次是锰。因而，开吹后不久，熔池中的硅已燃烧完了，熔池中的锰已氧化到很低含量。由于转炉内一次反应区的温度很高，因而碳也会被氧化，同时有铁的蒸发现象（从炉口可看到铁氧化的红烟）。吹炼初期熔池平均温度通常低于1400℃。由于硅、锰的氧化，初期渣中SiO2和MnO含量较高，炉渣碱度较低。另外铁的氧化和废钢带入的铁锈等使初期渣中（FeO）含量很快达到最高值，约25—30%左右。随着加入的石灰逐渐熔