簡(jiǎn)述鋼材的原材料(liào)與生產工藝(yì)
一、原材料 <BR><BR> 鋼的(de)源頭是鐵礦砂,即鐵元素(Fe)在自然界中(zhōng)的存在(zài)形式,純粹的鐵在自然界中是(shì)不存在的,鐵礦砂主要分為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦三種,這些都是(shì)鐵的氧化物,不同之處(chù)在於它們的氧化方式。鐵礦砂中的含鐵量越高越好,理論上鐵礦砂中的最高(gāo)含鐵量在72%左右,含鐵量在60%以上稱為富鐵礦。鐵礦砂(shā)先在熔爐(lú)內還(hái)原成鐵(銑鐵),再送入煉鋼爐內脫(tuō)碳(tàn)精煉成鋼,廢鋼也可在(zài)煉鋼…
一、原材(cái)料
鋼的源頭(tóu)是鐵礦砂,即鐵元(yuán)素(Fe)在自然界中的存在形式,純粹的鐵在自然界中是不(bú)存在的,鐵礦砂主要分為磁(cí)鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦三種,這些都是鐵的氧化物,不同之處(chù)在於它們(men)的氧化方式。鐵礦砂(shā)中的含鐵量越高越好,理論上鐵礦砂中的最高含鐵量在72%左右(yòu),含鐵量在60%以上稱為富(fù)鐵礦。鐵礦砂先在熔爐內還原成鐵(銑鐵),再送入煉鋼爐內(nèi)脫碳精(jīng)煉成鋼,廢鋼也可(kě)在煉鋼爐熔煉再生。一般鋼鐵依使用用途製成性質、形狀各異的商(shāng)品,既所謂的鋼鐵製(zhì)品。通常鋼鐵製品是將(jiāng)鐵(tiě)礦石還原,熔解成銑鐵(煉銑),銑鐵精煉成鋼(煉鋼),鋼再軋延、加工後製成(chéng)各種鋼鐵製品,廣義的鋼鐵製品包含鑄鐵、鑄鋼、鍛造鋼品及鋼材加工的製品。
在討論鋼鐵的原料之前,我們先要弄清楚,究竟鋼和鐵有什麽不同?是否有(yǒu)不同的成份呢?在日常生活(huó)上大(dà)家總是把(bǎ)鋼和鐵聯在一起稱為“鋼鐵”,可見鋼和鐵應該是一種物質才對;事實上,由科(kē)學的眼光來看,鋼和鐵是有少許不同的,它們的主要成(chéng)份都(dōu)是鐵元素,隻是所(suǒ)含(hán)的碳元素量(liàng)不同。我們通常以(yǐ)碳的含量在2%以上的叫“生鐵(tiě)”,低於這個數值的叫“鋼”。因此,在冶煉(liàn)鋼鐵的過程中,含鐵的礦石先在鼓風爐(blast furnace)(高爐)中被冶煉成熔融生鐵,而後熔融生鐵再放到煉鋼爐(steel making furnace)中(zhōng)精(jīng)煉成鋼。
生產鋼鐵所需(xū)要的(de)原料(liào)分成四大類來分別討論:第一類討論的(de)是各種含有鐵質的礦石原料;第二類是煤和焦炭;第三類則討論在冶煉的過程中用來製(zhì)造熔(róng)碴(sl*g)的熔劑(或稱助熔劑flux),如石灰石(shí)等(děng);最後一類是各(gè)種輔(fǔ)助原料,如廢鋼料(scrap)、氧(yǎng)氣等。
二、鐵礦石種類及分布
在理論上來(lái)說,凡(fán)是含有(yǒu)鐵元素或鐵化合物的礦石都可以叫做鐵(tiě)礦石。但是,在工業上或者(zhě)商業上來說,鐵(tiě)礦石不但是要含有鐵的成(chéng)份,而且必須有(yǒu)利用的價值才行。可是,由於很難(nán)絕對性的判定一個礦石是否(fǒu)有利用價值,所以在工業上很難訂立一個鐵礦石的標準。舉例(lì)來說,歐洲所產的鐵礦品質很差,而且含鐵量很低,隻(zhī)是因為他們(men)找不到(dào)好的礦石,所以他們就把(bǎ)這種礦石稱為鐵礦石;而澳洲目(mù)前因為品質好含鐵量高的礦石存量很多,所以(yǐ)像歐洲(zhōu)所用的那種礦石在澳洲(zhōu)已經認為毫無價值。那麽,在歐洲所使(shǐ)用的鐵礦石,在美國就(jiù)不被(bèi)鋼鐵業界認為是鐵礦石了。再譬如說(shuō),在過去被認為含鐵量太低沒有利用價(jià)值(zhí)的礦石,由於(yú)現在工業技(jì)術的進步,發展出許多廉價的方法來富化礦石中鐵的成(chéng)份,於(yú)是這些含鐵量低的礦石也就成為有價值的鐵礦石(shí)了。於是,我們歸納出一個結論,就是在工業上對於鐵礦(kuàng)石判定的標準是隨(suí)著地區性的供求關係、工業技術水準的改變及交通運輸的狀況而改(gǎi)變的。以目前的標準(zhǔn)來看,礦石中的平均含鐵量大約在25%以上,才被稱為有利用價值(zhí)的鐵礦石。
鐵都是以化合物的狀態存在於自然界(jiè)中,尤其是以氧化鐵的狀態(tài)存在的量特別(bié)多。現在將幾種比較重要的鐵礦石提出來說明:(前三種(zhǒng)是主要種類)
(1)磁鐵礦(Magnetite)是一種氧化鐵的(de)礦石,主要成(chéng)份為Fe3O4,是Fe2O3和FeO的複合物,呈(chéng)黑灰(huī)色(sè),比重大(dà)約5.15左右,含Fe 72.4%,O 27.6%,具有磁性。在選礦(Beneficiation)時可利用磁(cí)選法,處理非常方便;但是(shì)由於其結(jié)構細密,故被還原性(xìng)較差。經過長(zhǎng)期風化作用後即變成赤鐵礦。
(2)赤鐵礦(Hematite)也是一種氧化鐵的礦石,主要成份為Fe2O3,呈暗紅色,比重大約為5.26,含Fe 70%,O 30%,是(shì)最主要的鐵礦石。由其(qí)本身結構狀況的不(bú)同又可分成很多類別,如赤色赤鐵礦(kuàng)(Red Hematite)、鏡鐵礦(Specularhematite)、雲母鐵礦(Micaceous hematite)、粘土質赤鐵(Red Ocher)等。
(3)褐鐵礦(Limonite)這是(shì)含有氫氧(yǎng)化鐵的(de)礦石。它是針鐵礦(Goethite)HFeO2和鱗鐵礦(Lepidocrocite)FeO(OH)兩(liǎng)種不同結構礦石的(de)統稱,也有人把它主(zhǔ)要成份(fèn)的(de)化學式寫成m Fe2O3nH2O,呈現土黃或棕色,含有Fe約62%,O 27%,H2O 11%,比重約為(wéi)3.6~4.0,多半是附存在其它鐵礦石之中。
(4)菱鐵礦(Siderite)是含有碳酸鐵的礦石,主要成份為FeCO3,呈現青灰色,比重(chóng)在3.8左右。這種礦石(shí)多半含有相當多數量的鈣鹽和鎂鹽。由於碳酸根在高溫約800~900℃時會吸收大量的熱而放出二氧化碳,所以我們多半先把這一類礦石加以焙(bèi)燒之後再加入鼓風爐。(5)鐵的矽酸鹽礦(Silicate Iron)此類礦石(shí)是一種複合鹽,沒(méi)有一定的化學式,成份的(de)變化很大,一般呈現深綠色,比重為3.8左右,含鐵成(chéng)份很低,是一種較差的鐵礦(kuàng)石。
(6)硫化鐵礦(Sulphide iron)這(zhè)種礦石含有FeS2,含Fe隻有46.6%而S的含量達到53.4%。呈現灰黃色,比重大約為(wéi)4.95~5.10。由於這種礦石常常含有許多其它較貴重的金屬如銅(Copper)、鎳(Nickel)、鋅(Zinc)、金(Gold)、銀(Silver)等(děng),所以常被用做他種金屬(shǔ)冶煉工業的原料;又(yòu)由於它含有大量的硫,所以常被用來提(tí)製硫磺,鐵反而變成了副產品,所以事實上已不能(néng)稱為鐵礦石。
鐵在地球(qiú)表麵,分布(bù)非常廣泛,而且存量也極為豐富,幾乎(hū)所有的岩石和動植物的殘(cán)骸之中都含(hán)有少許鐵的成份;根據地質學(xué)家的估計,地殼中大約(yuē)有(yǒu)4~5%是鐵的元(yuán)素。
雖然(rán)這許多含鐵的(de)物質中隻有極少部份是(shì)具有價值的鐵礦石,但是它(tā)的存量已經是極為豐富。對於地球上(shàng)鐵礦石貯存量的估計,目前沒有一個可以確信的(de)數字。目(mù)前已經被發現的主要產鐵礦國有美國、加拿大、巴西、澳洲、南非、印度、法國、英(yīng)國、瑞典、西班牙、蘇俄、中(zhōng)國、委內瑞拉等。
中國鐵礦資源(yuán)有兩個特點:一是貧礦(kuàng)多,貧礦出儲量占總(zǒng)儲量的80%;二是(shì)多元素共生的複合礦(kuàng)石較多。此外礦體複雜,有些貧鐵礦床上部為赤鐵礦,下(xià)部為磁鐵礦(kuàng)。
(1)東北地區鐵礦 東北的確鐵礦主要是鞍山礦區,它是目前我國儲量開采量最大的礦區,大型礦體主(zhǔ)要分布在(zài)遼寧省的(de)鞍山(shān)(包括大弧山、櫻桃園、東西鞍山、弓長嶺等)、本溪(男芬、歪頭山、通遠堡等),部分礦床分(fèn)布在吉林省通化附近。鞍山礦區是鞍鋼、本鋼的主要原料基地。
鞍山礦區礦石的主要特點:
1)除極少富礦外,約占儲量的98%為貧礦,含鐵量20~40%,平均30%左右。必須(xū)經過選礦處理,精選後含鐵量可達60%以(yǐ)上。
2)礦石礦物(wù)以(yǐ)磁鐵礦和赤鐵礦為主,部分為假象赤鐵礦和半假象赤鐵礦。其結構(gòu)致密堅硬,脈石分布均勻而致密,選礦比較(jiào)困難,礦石(shí)的還原性較差。
3)脈石礦物絕大部分是由石英石組成的,SiO2在40~50%。但(dàn)本溪通遠堡鐵礦為自溶性礦石,其堿度(Ca+Mg/SiO2)在1以上。且含錳(měng)1.29~7.5%可代(dài)替錳(měng)礦使用(yòng)。
4)礦石(shí)含S、P雜質很少,本溪男芬鐵礦(kuàng)含(hán)P很低,是冶煉優質生鐵的好(hǎo)原料。
(2)華北地區鐵礦(kuàng) 主(zhǔ)要分(fèn)布在河北省宣化、遷安和邯鄲、邢台地(dì)區的武安(ān)、礦山村等的地區以及內蒙和(hé)山西各地。是首鋼、包鋼、太鋼和邯鄲、宣化及陽泉等鋼鐵(tiě)廠的(de)原料基地。
遷灤礦區礦石為鞍山式貧磁鐵礦(kuàng),含酸性(xìng)脈石,S、P雜質少,礦石的可(kě)選性好。
邯(hán)邢(xíng)礦(kuàng)區主要是赤鐵礦和磁鐵礦,礦石含鐵量在40%-55%之間,脈石中含有一定的堿性氧化物,部(bù)分(fèn)礦石S高。
(3)中南(nán)地區鐵礦 中南地區鐵礦以湖北大冶鐵礦為(wéi)主,其他如湖南的湘潭,河(hé)南省的(de)安陽、舞(wǔ)陽,江西(xī)和廣東省的海南島等(děng)地都有相當規模的儲量,這些(xiē)礦(kuàng)區分別成為武(wǔ)鋼、湘鋼(gāng)及本地區各大中型高爐的原料供應基地。
大冶礦區是我國開采最早的礦區之一,主要包括(kuò)鐵山、金山店、成潮、靈鄉等礦(kuàng)山,儲(chǔ)量比較豐富。礦石主要是鐵銅共(gòng)生礦,鐵(tiě)礦物主要為磁鐵(tiě)礦,其次是赤鐵(tiě)礦,其他還有黃銅礦和黃鐵礦等(děng)。礦石含鐵量40-50%,最高的達54-60%。脈石礦物有方解石、石英等,脈石中(zhōng)含SiO28%左右,有一定的溶劑性(CaO/SiO2為0.3左右),礦石含P低,(一(yī)般0.027%),含S高(gāo)且(qiě)波動(dòng)很大(0.01-1.2%),並含(hán)有Cu(0.2-1.0%)和Co(0.013%-0.025%)等含有色金屬。礦石的還原性(xìng)較差,礦石經燒結、球(qiú)團造塊(kuài)後入高爐冶煉。
(4)華東地區鐵礦 華東地區(qū)鐵礦產區主要是自安徽省蕪湖(hú)至江蘇南京一帶的凹山(shān),南山、姑山、桃衝、梅山、鳳凰山等礦山。此(cǐ)外還有山東(dōng)的金嶺鎮等地也有相當豐富的鐵礦(kuàng)資源儲藏,是馬鞍山鋼鐵公司及其他一些鋼鐵企業原料供應基地。
蕪寧礦區鐵礦石主(zhǔ)要是赤鐵礦,其次是磁鐵礦,也有部分硫化礦如黃銅礦和黃鐵礦。鐵礦石品位(wèi)較高,一部分富礦(含Fe50%-60%)可直(zhí)接入爐冶煉,一部分貧礦要(yào)經選礦精選、燒(shāo)結造塊後供高爐使用。礦石的還原性較好。脈石礦物為石英、方解石、磷灰(huī)石和金(jīn)紅石等,礦石中含S、P雜質較高(含P一般為0.5%,最高可達1.6%,梅(méi)山(shān)鐵礦含S平均可達2%-3%),礦石有一定的溶劑性(如凹(āo)山及梅山的富礦中平均堿度可達0.7-0.9),部分礦石含V,Ti及Cu等有色金屬。
(5)其(qí)他地區鐵礦 除上(shàng)述各地區鐵礦外,我國西南(nán)地區、西北地區各省,如四川、雲南(nán)、貴州、甘肅、新(xīn)疆、寧夏等地都(dōu)有豐富的不同類型的鐵礦資源,分別為(wéi)攀鋼、重鋼和昆鋼等大中型鋼鐵廠高爐生產的原料基地(dì)。
三、鋼材的生產工藝
碳素鋼的(de)定(dìng)義及鋼中五元(yuán)素
含碳(tàn)2%以下的鐵碳合金稱為鋼(gāng)。碳素鋼中的五元素是指化學成份中的主要組成物(wù),即(jí) C、Si、Mn、S、P(碳、矽、錳、硫、磷)。其次是(shì)在煉鋼過程中不可避免地會(huì)混入氣體,含O、H、N(氧、氫、氮)。此外,用鋁-矽脫氧鎮靜工藝中,必然在鋼水中含有 Al,當Als(酸溶鋁)≥0.020%時,還有細化晶粒的作用。
化學元素(sù)對鋼性能的影響
1、碳(C):鋼中含(hán)碳量增加,屈服點和抗拉強度升高,但塑性和衝擊性降低,當碳量0.23%超過時,鋼的焊接性能變壞,因此用於焊接的低合(hé)金結構鋼,含碳量一(yī)般不超過0.20%。碳(tàn)量高還會降低鋼的耐大(dà)氣腐(fǔ)蝕(shí)能力,在(zài)露天料場的高碳鋼就易鏽蝕;此外,碳能增加鋼(gāng)的冷脆性和時效敏(mǐn)感性(xìng)。
2、矽(Si):在煉鋼過程(chéng)中加矽作為還原劑和脫氧劑,所以鎮靜鋼含有0.15-0.30%的矽。如果鋼中(zhōng)含(hán)矽量超過0.50-0.60%,矽就算合金元素。矽能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度,故廣泛用於作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0-1.2%的矽,強度可提高15-20%。矽(guī)和鉬、鎢、鉻等結合,有提(tí)高抗腐蝕性和抗氧化的作用,可製造耐熱鋼。含矽1-4%的低(dī)碳鋼,具有極高的導磁率,用於電器工業做矽鋼片。矽(guī)量增加,會降低鋼的焊接(jiē)性能。
3、錳(Mn):在煉鋼過程中(zhōng),錳是良好的脫氧劑和脫硫劑,一般鋼中(zhōng)含錳(měng)0.30-0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以(yǐ)上時就算“錳鋼”,較一般鋼量的鋼(gāng)不但有足夠的韌性(xìng),且有較高的強度和硬度,提高鋼的淬性,改善鋼的熱加工性能(néng),如16Mn鋼比A3屈服點高(gāo)40%。含錳11-14%的鋼有極高的耐磨性,用於挖土機(jī)鏟鬥,球(qiú)磨機襯板等。錳(měng)量增高,減弱鋼的抗腐蝕能力,降低焊接性能。
4、磷(P):在一般情況下,磷(lín)是鋼中有害元素,增加鋼的冷脆性,使焊接(jiē)性能變(biàn)壞,降低塑性,使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中(zhōng)含磷量小於0.045%,優(yōu)質鋼要求更低些。
5、硫(S):硫在通(tōng)常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性,降低鋼的(de)延展性和韌性(xìng),在鍛造和軋製時造成裂紋。硫對焊接性能也不利,降低耐腐蝕性。所以通常要求硫(liú)含量小於0.055%,優質鋼要求(qiú)小於0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常稱(chēng)易切削鋼。
6、鉻(Cr):在結構鋼和工具鋼中(zhōng),鉻能顯著(zhe)提高強度、硬度和耐(nài)磨性,但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼(gāng)的(de)抗氧化性和耐腐蝕性,因而是不鏽鋼,耐熱鋼的重要合金元素。
7、鎳(Ni):鎳能提高鋼的強度,而又(yòu)保持良好的塑(sù)性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力,在(zài)高溫下有防鏽(xiù)和耐熱能力。但由於鎳是較稀缺的資源,故(gù)應盡量采用其他合(hé)金(jīn)元素代用(yòng)鎳鉻鋼。
8、鉬(Mo):鉬能使鋼的晶粒細化,提高淬透性(xìng)和熱強性能,在高溫時(shí)保持足夠的(de)強度和抗蠕變能力(長期在(zài)高溫下受(shòu)到應力,發生(shēng)變(biàn)形,稱蠕變)。結構鋼中加入鉬,能提高機械性能(néng)。 還可以抑製合金鋼由於火而引起的脆性。在工具(jù)鋼中(zhōng)可提高(gāo)紅性。
9、鈦(tài)(Ti):鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密,細化晶粒力;降低時效敏(mǐn)感性和冷脆性。改(gǎi)善焊接(jiē)性能。在鉻18鎳9奧氏體不鏽鋼中加入適當的鈦,可避免(miǎn)晶間腐蝕。
10、釩(V):釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒,提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物,在(zài)高(gāo)溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。
11、鎢(W):鎢熔(róng)點高(gāo),比重大,是(shì)貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨(mó)性。在工具鋼加鎢,可顯著(zhe)提高紅硬性和熱強性,作切削工具及鍛模具用。
12、铌(Nb):铌能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性,提(tí)高(gāo)強度,但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加铌,可提高(gāo)抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐(fǔ)蝕能力。铌可改善焊接性能。在奧氏體不鏽鋼中加铌,可防(fáng)止晶間腐蝕現象。
13、鈷(Co):鈷是稀有的(de)貴重金屬,多用於特殊鋼和合金中(zhōng),如熱(rè)強鋼和磁性材料。
14、銅(Cu):武(wǔ)鋼用大(dà)冶礦石所煉的(de)鋼,往往含有銅。銅(tóng)能提高強度和(hé)韌性,特別是大氣腐蝕性(xìng)能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆,銅(tóng)含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小於(yú)0.50%對焊接性無影響。
15、鋁(Al):鋁是(shì)鋼中常(cháng)用的脫氧劑。鋼(gāng)中(zhōng)加入少量的鋁(lǚ),可細化晶粒,提高衝擊(jī)韌性,如作深衝薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能,鋁與鉻、矽合用,可顯著提高鋼(gāng)的高(gāo)溫不起(qǐ)皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁(lǚ)的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
16、硼(B):鋼中(zhōng)加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能,提高強度。
17、氮(N):氮(dàn)能提高鋼(gāng)的強度,低溫韌性和焊接性,增加時(shí)效敏感性(xìng)。
18、稀土(Xt):稀土元素是(shì)指元(yuán)素周期表中原子序數為57-71的15個鑭係元素。這些元素都(dōu)是金屬,但他們(men)的氧化物很(hěn)像“土”,所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土,可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布(bù)和性質,從而改善了鋼的各(gè)種性能,如韌性、焊(hàn)接(jiē)性,冷加工(gōng)性能。在犁鏵鋼中加入稀土,可提(tí)高耐磨性。
生產工藝
1、鋼鐵是怎樣煉成的?
煉鋼的主要任務是按所煉鋼種的(de)質量要求,調整鋼中(zhōng)碳和合(hé)金元素含量到規(guī)定(dìng)範圍之內,並使P、S、H、O、N等雜質的含量降至(zhì)允許限量之下。煉鋼過程實質上是一(yī)個氧化過程,爐料中過(guò)剩的(de)碳被氧化,燃燒成CO氣體(tǐ)逸出,其(qí)它Si、P、Mn 等氧化後進入爐渣中。S部(bù)份進入煉渣中,部份則生成SO2排(pái)出。當鋼水成份和溫(wēn)度達到工藝要求後,即可出鋼(gāng)。為了除去鋼中過剩(shèng)的氧及調整化(huà)學成份,可以添加脫氧劑和鐵合金或合金元素。
2、轉爐煉鋼簡介
從(cóng)魚雷車運來的鐵水經過脫硫、擋渣等處理後即可倒入轉爐中作為主要(yào)爐料,另加10% 以下的廢鋼(gāng)。然後,向轉爐內吹氧燃燒,鐵水中的過量碳被(bèi)氧化並放出大量熱量,當探頭測得達到預定的低碳含量時,即停止吹氧並出鋼。一般在鋼包中需進行脫氧及調整成份操作;然後在鋼(gāng)液表麵拋上碳化稻殼防止鋼水被氧化,即可送往(wǎng)連鑄或模鑄工區。對要(yào)求高的鋼種可增加底吹氬、RH真空處理、噴粉處理(噴SI—CA粉及(jí)變性石灰)可以有效降低鋼中的氣體與夾雜,並有進一步降(jiàng)碳及降硫(liú)的作用。在這些爐外精煉措施後還可以最終(zhōng)微調成份,滿足優質鋼材的(de)需求。
3、初軋
模鑄鋼錠采取熱裝、熱送新工藝,進入均熱爐加熱,然後通過初(chū)軋機及(jí)鋼坯連軋機軋成板坯、管坯、小方坯等初軋產品,經過切頭、切尾、表麵清理,(火焰清理、打磨)高品質產品則還需對初軋坯(pī)進行扒皮和探傷,檢驗合(hé)格後入庫(kù)。目前初軋廠(chǎng)的產品有初軋板坯、軋製方坯、氧氣瓶(píng)用鋼坯、齒輪用圓(yuán)管(guǎn)坯、鐵路車輛用(yòng)車軸坯及塑模用鋼等。初軋板坯主要供應熱軋廠(chǎng)作為原料;軋(zhá)製方坯(pī)除部份外供,主要送往(wǎng)高速(sù)線材軋機作(zuò)原料。由於(yú)連鑄板坯的先進性,初軋板坯(pī)的需求量大為(wéi)削減,因此轉向(xiàng)上述其它產品了。
4、熱連軋
用連鑄板坯或初軋板坯作原料,經步進式加熱爐加熱,高壓水除(chú)鱗後進入粗軋(zhá)機,粗軋料經切頭、尾、再進入精軋機,實施計算機 控(kòng)製軋製,終軋後(hòu)即(jí)經過層流冷卻(計算機控製冷卻速率)和卷取機卷取、成為直發卷。直發卷的頭、尾往往呈舌狀及魚尾狀,厚度、寬度精度較差,邊部常存在浪形、折邊、塔形等(děng)缺陷。其卷重較重、鋼卷內徑為760mm。(一般製管行業(yè)喜歡(huān)使用。)將直發卷經切頭、切尾、切(qiē)邊及多道次的矯直、平整等精整線處理後,再切板或重卷,即成為:熱軋鋼(gāng)板、平整熱軋鋼卷、縱切(qiē)帶等產品(pǐn)。熱軋精(jīng)整卷若經酸洗去除氧化皮並塗油後(hòu)即成熱軋酸洗(xǐ)板卷。該產品有局部替代冷軋板的趨向,價格適中,深受廣大用戶喜愛。
5、冷(lěng)連軋
用熱軋(zhá)鋼卷為原料,經酸洗去除氧化皮後進(jìn)行冷連軋,其成品為軋硬卷(juàn),由(yóu)於連續冷變形引起的冷作硬化使軋硬卷的強度、硬度上升、韌塑指標下(xià)降,因此衝壓性(xìng)能將惡化,隻能用(yòng)於簡單變形的零件。軋硬卷可作(zuò)為熱鍍鋅廠的原料,因為熱鍍鋅機(jī)組均設置有退火線(xiàn)。軋硬卷重一般在6~13.5噸(dūn),鋼卷內徑為610mm。
一般冷連軋板、卷均應經過連續退火(CAPL機組)或(huò)罩式爐退火消除冷作硬(yìng)化及(jí)軋製應力,達到相應標準規定的力學性能指標。
冷軋鋼(gāng)板的表(biǎo)麵質量、外(wài)觀、尺寸精度均優於熱(rè)軋板(bǎn),且其產品厚度右軋薄至0.18mm左(zuǒ)右,因此深受廣大用戶青睞。以冷軋鋼卷為基板進行產品的深加工,成為高附加值產品。如電鍍鋅、熱鍍鋅、耐指紋電鍍鋅、彩塗鋼板卷及減振複合鋼(gāng)板、PVC 複膜鋼板等,使這些產品具有美觀、高抗(kàng)腐蝕等優良品質,得到了廣泛應用。冷軋鋼卷經退(tuì)火(huǒ)後必須進行精整,包括切頭、尾、切邊、矯(jiǎo)平、平整、重(chóng)卷、或縱剪切板(bǎn)等。冷軋產品廣泛應用於汽車製造、家(jiā)電 產品、儀表開關、建築、辦公家具(jù)等行業。鋼(gāng)板捆包後的每包重量為3~5噸。平整分卷重一般為3~10噸(dūn)/卷(juàn)。鋼卷(juàn)內徑610mm。
大部分鋼材加工都是通過壓力加工,使被加工的鋼(坯、錠(dìng)等)產生塑性變形。根據鋼材加工溫度不同以分冷加工和熱加工兩種。鋼材的主要加工方法有:
軋製:將金屬坯料通(tōng)過(guò)一對旋轉軋輥的間隙(各種形狀),因(yīn)受軋輥的壓縮使材料截(jié)麵減小,長度增加(jiā)的壓力加工方法,這是(shì)生產鋼(gāng)材最常用的生產方式,主(zhǔ)要用來生產型材、板材、管材。分冷(lěng)軋、熱軋。
鍛造:利用鍛錘(chuí)的往複衝(chōng)擊力或壓力機(jī)的壓(yā)力使坯料改變成我(wǒ)們所需的形(xíng)狀(zhuàng)和尺寸的一種壓力加工方法。一般分為自由鍛(duàn)和(hé)模鍛,常用作生產大(dà)型材、開坯等截(jié)麵尺(chǐ)寸(cùn)較(jiào)大的材料。
拉撥:是將已(yǐ)經軋製的金屬坯料(型、管、製品(pǐn)等(děng))通過(guò)模孔拉撥成截麵減小長度(dù)增加的加工方法大多用作冷(lěng)加工。
擠壓:是將(jiāng)金屬放在密(mì)閉的擠壓筒內,一端施加壓力,使金屬從規定的模(mó)孔中擠(jǐ)出而得到(dào)有(yǒu)同(tóng)形狀和尺寸的成(chéng)品的加工方法,多(duō)用(yòng)於生產有(yǒu)色金屬材(cái)料。
6、鋼的力學性能
6.1拉力試驗
按標準(zhǔn)製備的拉力試樣,安裝(zhuāng)在拉力試驗機的夾頭內,對試樣緩慢施加單軸向拉伸應力,直至試樣被拉斷為止的試驗(yàn)稱作拉(lā)力試驗。
6.1.1強度
金屬材料在(zài)外力作用下,抵抗變形和斷裂的能力(lì)叫強度。強度指標包括:比例極限、彈性極限、屈服強度、抗拉強度等。
6.1.2比例極限
對金屬施(shī)加拉力,金(jīn)屬存在著力與變形成直線比(bǐ)例的階段,而這個階段的最大極限負荷Pp除以試樣的原橫截麵(miàn)積(jī)即為比例極限,用(yòng)σ p表示。
6.1.3彈(dàn)性極(jí)限
金屬(shǔ)受外力作用發生了變形,外(wài)力去掉(diào)後,能完(wán)全恢複原來的形狀,這(zhè)種變形稱為彈性變形。金屬能保持彈性(xìng)變(biàn)形的最大應力稱為 彈性極(jí)限(xiàn),用σe表示。
6.1.4抗拉強度(dù)
試樣拉伸(shēn)時,在拉斷前所承受的(de)最大負荷除以原橫截麵積(jī)所得的應力,稱作抗拉強度,用σb表示。當材料所受的外(wài)應力大於其(qí)抗拉(lā) 強度時,將會發生斷裂。因此σb越高,則表(biǎo)示它能(néng)承受愈(yù)大的外應力而不(bú)致於斷裂(liè)。
國外標(biāo)準的結構鋼常按抗拉強度(dù)來分類,如SS400,其(qí)中400即表示σb的最小值為400MPa超高強度鋼是指σb≥1373 Mpa的(de)鋼。
6.1.5屈強比
屈(qū)強比即屈服強度(dù)與抗拉強度之比(bǐ)值(σs/σb)。屈服比值越高,則該材料的強度愈高,屈(qū)強比(bǐ)值愈低(dī)則塑性愈佳,衝壓成形性愈好。如(rú)深衝鋼板的屈強比值為≤0.65。
彈(dàn)簧鋼(gāng)一般(bān)均在彈性極限範圍內(nèi)服役,受(shòu)載荷(hé)時不允許產生塑性變形,因此要求彈簧鋼經淬火、回火後具有盡可能高的彈(dàn)性極限和屈強比(bǐ)值(σs/σb≥0.90)此外(wài)疲勞壽命與抗拉強度及表麵質量往往有很大關聯。
6.1.6塑性
金屬材料在受力破壞前(qián)可以(yǐ)經受永久變形的性能稱為塑性。塑性指標(biāo)通常伸長率和斷麵收縮率表示。伸長率與斷麵收縮率越高,則塑(sù)性越好。
7、衝擊韌性
用一定尺(chǐ)寸和形狀的金(jīn)屬試樣,在規定類型的(de)衝擊試驗上受衝擊(jī)負荷折斷時,試(shì)樣刻槽處單位橫截麵上(shàng)所消(xiāo)耗的衝擊功,稱為衝擊 韌性以αk表示。目前常用的10×10×55mm,帶2 mm深的V形缺口(kǒu)夏氏衝擊試樣,標準上直接采用衝擊功(J焦耳(ěr)值(zhí))AK,而不是采用αK值。因為單位 麵積上的衝擊功並無(wú)實際意義。衝擊功對於檢查金屬材料在(zài)不同溫度下的脆性轉化最為敏(mǐn)感,而實際服役條件下的災難性破斷事故,往往與材料的衝擊功及服役溫 度有關。 因此在有關標準中常常規定某一溫度時的(de)衝擊功值為多少 、還規定FATT(斷口麵積轉化溫度(dù))要低於某一溫(wēn)度的技(jì)術條件。所謂FATT,即一組在不同溫度下的衝擊試樣衝斷後,對衝擊斷口進行評定,當脆性斷裂占總麵積的(de)50%時所對應的溫度。由於鋼板厚度的影響,對厚度≤10mm的鋼板,可取得3/4小尺寸衝擊試樣(7.5×10×55mm)或1/2小尺寸衝擊試樣(5×10×55mm)。但是一定要注意,同規格及同一溫度下(xià)的(de)衝擊功值才可相互比較。隻有在標準規定的條(tiáo)件(jiàn)下,才可按標準的換算方法,折算 成標準衝擊試樣的衝擊功,再相互比較。
8、硬度試驗(yàn)
金屬材料抵(dǐ)抗壓頭(tóu)(淬硬的鋼球或具有1200圓錐或角錐的金剛石(shí)壓頭)壓(yā)陷表麵(miàn)的能力稱為硬度。 根據試驗方法和適用範圍的不同,硬度可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度以及(jí)顯微硬度、高溫硬度等。
冶金產品常用(yòng)的是(shì)布氏硬度和洛氏硬度。
9、寶鋼企業標準(Q/BQB)
寶鋼企標中的鋼號大致可(kě)分為三(sān)個來源: 即從日本(běn)JIS標準、德國DIN標準移植及自行開發研製的(de)鋼(gāng)號。從日本JIS標準中移植(zhí)來的鋼號,一般(bān)首位常為S(Steel);從DIN標準移植來的鋼號,一般常以ST開頭(Stahl德文中的(de)“鋼”); 寶鋼自行開發研製(zhì)的鋼號,一般(bān)首位常以寶鋼的拚音首位B開頭。
10、結構用熱連軋、冷連軋鋼板及(jí)鋼帶
結構(gòu)鋼一般按(àn)強度分類,在鋼號中的(de)數字往往代表抗(kàng)拉強度的最低值。由於該類鋼常用於製作結構件,因此稱作為結構鋼。結構鋼的強化機製傾向於降碳增(zēng)錳固溶強化鐵素(sù)體、細化珠光體和添加微合金(jīn)的析出強化、沉澱強化和細晶強化,以確保在提(tí)高強 度的同時仍保持較好的韌、塑指標並兼具良好的焊接性能。