鋼材的原材料與生產(chǎn)工藝(3)

2009年02月20日 08:53
來源：鳳凰網(wǎng)財經(jīng)

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生產(chǎn)工藝

1、鋼鐵是怎樣煉成的？

煉鋼的主要任務(wù)是按所煉鋼種的質(zhì)量要求，調(diào)整鋼中碳和合金元素含量到規(guī)定范圍之內(nèi)，并使P、S、H、O、N等雜質(zhì)的含量降至允許限量之下。煉鋼過程實質(zhì)上是一個氧化過程，爐料中過剩的碳被氧化，燃燒成CO氣體逸出，其它Si、P、Mn 等氧化后進入爐渣中。S部份進入煉渣中，部份則生成SO2排出。當(dāng)鋼水成份和溫度達到工藝要求后，即可出鋼。為了除去鋼中過剩的氧及調(diào)整化學(xué)成份，可以添加脫氧劑和鐵合金或合金元素。等氧化后進入

2、轉(zhuǎn)爐煉鋼簡介

從魚雷車運來的鐵水經(jīng)過脫硫、擋渣等處理后即可倒入轉(zhuǎn)爐中作為主要爐料，另加10% 以下的廢鋼。然后，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹氧燃燒，鐵水中的過量碳被氧化并放出大量熱量，當(dāng)探頭測得達到預(yù)定的低碳含量時，即停止吹氧并出鋼。一般在鋼包中需進行脫氧及調(diào)整成份操作；然后在鋼液表面拋上碳化稻殼防止鋼水被氧化，即可送往連鑄或模鑄工區(qū)。對要求高的鋼種可增加底吹氬、RH真空處理、噴粉處理(噴SI—CA粉及變性石灰)可以有效降低鋼中的氣體與夾雜，并有進一步降碳及降硫的作用。在這些爐外精煉措施后還可以最終微調(diào)成份，滿足優(yōu)質(zhì)鋼材的需求。以下的廢鋼。

3、初軋

模鑄鋼錠采取熱裝、熱送新工藝，進入均熱爐加熱，然后通過初軋機及鋼坯連軋機軋成板坯、管坯、小方坯等初軋產(chǎn)品，經(jīng)過切頭、切尾、表面清理，(火焰清理、打磨)高品質(zhì)產(chǎn)品則還需對初軋坯進行扒皮和探傷，檢驗合格后入庫。目前初軋廠的產(chǎn)品有初軋板坯、軋制方坯、氧氣瓶用鋼坯、齒輪用圓管坯、鐵路車輛用車軸坯及塑模用鋼等。初軋板坯主要供應(yīng)熱軋廠作為原料；軋制方坯除部份外供，主要送往高速線材軋機作原料。由于連鑄板坯的先進性，初軋板坯的需求量大為削減，因此轉(zhuǎn)向上述其它產(chǎn)品了。

4、熱連軋

用連鑄板坯或初軋板坯作原料，經(jīng)步進式加熱爐加熱，高壓水除鱗后進入粗軋機，粗軋料經(jīng)切頭、尾、再進入精軋機，實施計算機控制軋制，終軋后即經(jīng)過層流冷卻(計算機控制冷卻速率)和卷取機卷取、成為直發(fā)卷。直發(fā)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、塔形等缺陷。其卷重較重、鋼卷內(nèi)徑為760mm。(一般制管行業(yè)喜歡使用。)將直發(fā)卷經(jīng)切頭、切尾、切邊及多道次的矯直、平整等精整線處理后，再切板或重卷，即成為：熱軋鋼板、平整熱軋鋼卷、縱切帶等產(chǎn)品。熱軋精整卷若經(jīng)酸洗去除氧化皮并涂油后即成熱軋酸洗板卷。該產(chǎn)品有局部替代冷軋板的趨向，價格適中，深受廣大用戶喜愛。控制軋制，

5、冷連軋

用熱軋鋼卷為原料，經(jīng)酸洗去除氧化皮后進行冷連軋，其成品為軋硬卷，由于連續(xù)冷變形引起的冷作硬化使軋硬卷的強度、硬度上升、韌塑指標下降，因此沖壓性能將惡化，只能用于簡單變形的零件。軋硬卷可作為熱鍍鋅廠的原料，因為熱鍍鋅機組均設(shè)置有退火線。軋硬卷重一般在6~13.5噸，鋼卷內(nèi)徑為610mm。

一般冷連軋板、卷均應(yīng)經(jīng)過連續(xù)退火(CAPL機組)或罩式爐退火消除冷作硬化及軋制應(yīng)力，達到相應(yīng)標準規(guī)定的力學(xué)性能指標。

冷軋鋼板的表面質(zhì)量、外觀、尺寸精度均優(yōu)于熱軋板，且其產(chǎn)品厚度右軋薄至0.18mm左右，因此深受廣大用戶青睞。以冷軋鋼卷為基板進行產(chǎn)品的深加工，成為高附加值產(chǎn)品。如電鍍鋅、熱鍍鋅、耐指紋電鍍鋅、彩涂鋼板卷及減振復(fù)合鋼板、PVC 復(fù)膜鋼板等，使這些產(chǎn)品具有美觀、高抗腐蝕等優(yōu)良品質(zhì)，得到了廣泛應(yīng)用。冷軋鋼卷經(jīng)退火后必須進行精整，包括切頭、尾、切邊、矯平、平整、重卷、或縱剪切板等。冷軋產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車制造、家電產(chǎn)品、儀表開關(guān)、建筑、辦公家具等行業(yè)。鋼板捆包后的每包重量為3~5噸。平整分卷重一般為3~10噸/卷。鋼卷內(nèi)徑610mm。復(fù)膜

大部分鋼材加工都是通過壓力加工，使被加工的鋼(坯、錠等)產(chǎn)生塑性變形。根據(jù)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：

軋制：將金屬坯料通過一對旋轉(zhuǎn)軋輥的間隙(各種形狀)，因受軋輥的壓縮使材料截面減小，長度增加的壓力加工方法，這是生產(chǎn)鋼材最常用的生產(chǎn)方式，主要用來生產(chǎn)型材、板材、管材。分冷軋、熱軋。

鍛造：利用鍛錘的往復(fù)沖擊力或壓力機的壓力使坯料改變成我們所需的形狀和尺寸的一種壓力加工方法。一般分為自由鍛和模鍛，常用作生產(chǎn)大型材、開坯等截面尺寸較大的材料。

拉撥：是將已經(jīng)軋制的金屬坯料(型、管、制品等)通過?？桌瓝艹山孛鏈p小長度增加的加工方法大多用作冷加工。

擠壓：是將金屬放在密閉的擠壓筒內(nèi)，一端施加壓力，使金屬從規(guī)定的?？字袛D出而得到有同形狀和尺寸的成品的加工方法，多用于生產(chǎn)有色金屬材料。

6、鋼的力學(xué)性能

6.1拉力試驗

按標準制備的拉力試樣，安裝在拉力試驗機的夾頭內(nèi)，對試樣緩慢施加單軸向拉伸應(yīng)力，直至試樣被拉斷為止的試驗稱作拉力試驗。

6.1.1強度

金屬材料在外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力叫強度。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

對金屬施加拉力，金屬存在著力與變形成直線比例的階段，而這個階段的最大極限負荷Pp除以試樣的原橫截面積即為比例極限，用σ p表示。

6.1.3彈性極限

金屬受外力作用發(fā)生了變形，外力去掉后，能完全恢復(fù)原來的形狀，這種變形稱為彈性變形。金屬能保持彈性變形的最大應(yīng)力稱為彈性極限，用σe表示。

6.1.4抗拉強度

試樣拉伸時，在拉斷前所承受的最大負荷除以原橫截面積所得的應(yīng)力，稱作抗拉強度，用σb表示。當(dāng)材料所受的外應(yīng)力大于其抗拉強度時，將會發(fā)生斷裂。因此σb越高，則表示它能承受愈大的外應(yīng)力而不致于斷裂。

國外標準的結(jié)構(gòu)鋼常按抗拉強度來分類，如SS400，其中400即表示σb的最小值為400MPa超高強度鋼是指σb≥1373 Mpa的鋼。

6.1.5屈強比

屈強比即屈服強度與抗拉強度之比值(σs/σb)。屈服比值越高，則該材料的強度愈高，屈強比值愈低則塑性愈佳，沖壓成形性愈好。如深沖鋼板的屈強比值為≤0.65。

彈簧鋼一般均在彈性極限范圍內(nèi)服役，受載荷時不允許產(chǎn)生塑性變形，因此要求彈簧鋼經(jīng)淬火、回火后具有盡可能高的彈性極限和屈強比值(σs/σb≥0.90)此外疲勞壽命與抗拉強度及表面質(zhì)量往往有很大關(guān)聯(lián)。

6.1.6塑性

金屬材料在受力破壞前可以經(jīng)受永久變形的性能稱為塑性。塑性指標通常伸長率和斷面收縮率表示。伸長率與斷面收縮率越高，則塑性越好。

7、沖擊韌性

用一定尺寸和形狀的金屬試樣，在規(guī)定類型的沖擊試驗上受沖擊負荷折斷時，試樣刻槽處單位橫截面上所消耗的沖擊功，稱為沖擊韌性以αk表示。目前常用的10×10×55mm，帶2 mm深的V形缺口夏氏沖擊試樣，標準上直接采用沖擊功(J焦耳值)AK，而不是采用αK值。因為單位面積上的沖擊功并無實際意義。沖擊功對于檢查金屬材料在不同溫度下的脆性轉(zhuǎn)化最為敏感，而實際服役條件下的災(zāi)難性破斷事故，往往與材料的沖擊功及服役溫度有關(guān)。因此在有關(guān)標準中常常規(guī)定某一溫度時的沖擊功值為多少、還規(guī)定FATT(斷口面積轉(zhuǎn)化溫度)要低于某一溫度的技術(shù)條件。所謂FATT，即一組在不同溫度下的沖擊試樣沖斷后，對沖擊斷口進行評定，當(dāng)脆性斷裂占總面積的50%時所對應(yīng)的溫度。由于鋼板厚度的影響，對厚度≤10mm的鋼板，可取得3/4小尺寸沖擊試樣(7.5×10×55mm)或1/2小尺寸沖擊試樣(5×10×55mm)。但是一定要注意，同規(guī)格及同一溫度下的沖擊功值才可相互比較。只有在標準規(guī)定的條件下，才可按標準的換算方法，折算成標準沖擊試樣的沖擊功，再相互比較。韌性以αk表

8、硬度試驗

金屬材料抵抗壓頭(淬硬的鋼球或具有1200圓錐或角錐的金剛石壓頭)壓陷表面的能力稱為硬度。根據(jù)試驗方法和適用范圍的不同，硬度可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度以及顯微硬度、高溫硬度等。

冶金產(chǎn)品常用的是布氏硬度和洛氏硬度。

9、寶鋼企業(yè)標準(Q/BQB)

寶鋼企標中的鋼號大致可分為三個來源：即從日本JIS標準、德國DIN標準移植及自行開發(fā)研制的鋼號。從日本JIS標準中移植來的鋼號，一般首位常為S(Steel)；從DIN標準移植來的鋼號，一般常以ST開頭(Stahl德文中的“鋼企)；寶鋼自行開發(fā)研制的鋼號，一般首位常以寶鋼的拼音首位B開頭。即從日本JI

10、結(jié)構(gòu)用熱連軋、冷連軋鋼板及鋼帶

結(jié)構(gòu)鋼一般按強度分類，在鋼號中的數(shù)字往往代表抗拉強度的最低值。由于該類鋼常用于制作結(jié)構(gòu)件，因此稱作為結(jié)構(gòu)鋼。結(jié)構(gòu)鋼的強化機制傾向于降碳增錳固溶強化鐵素體、細化珠光體和添加微合金的析出強化、沉淀強化和細晶強化，以確保在提高強度的同時仍保持較好的韌、塑指標并兼具良好的焊接性能。