第一章 钢铁材料生产简介.pptVIP

第一章 金属材料基础知识 第四节　金属材料的性能 第一章 金属材料基础知识 第四节　金属材料的性能 第一章 金属材料基础知识 第四节　金属材料的性能 第一章 金属材料基础知识 第四节　金属材料的性能 第一章 金属材料基础知识 第四节　金属材料的性能 第一章 金属材料基础知识 第四节　金属材料的性能 第一章 金属材料基础知识 第四节　金属材料的性能 第一章 金属材料基础知识 第四节　金属材料的性能 钢铁材料是应用最广泛的金属材料，也是现代工业特别是机械装备制造业的支柱与基础。通常钢铁是通过冶炼（炼钢和炼铁）和轧制获得的。 高炉炼铁 一、炼铁的基本过程 炼铁用的原料主要是含铁的氧化物。含铁比较多且有冶炼价值的矿物有赤铁矿石、磁铁矿石、菱铁矿石、褐铁矿石等。铁矿石中除了含有铁的氧化物以外,还含有硅、锰、硫、磷等元素的氧化物杂质,这些杂物称为脉石。炼铁的实质就是从铁矿石中提取铁及其有用元素并形成生铁的过程。现代炼铁的主要方法是高炉炼铁。高炉炼铁的炉料主要是铁矿石、燃料(焦炭)和熔剂(石灰石)。 焦炭作为炼铁的燃料,一方面为炼铁提供热量,另一方面焦炭在不完全燃烧时所产生的CO,又作为使氧化铁和其他金属元素还原的还原剂。熔剂的作用是使铁矿石中的脉石和焦炭燃烧后的灰分转变成密度小、熔点低和流动性好的炉渣(漂浮在钢液表面),并使之与铁液分离。常用的熔剂是石灰石(CaCO3)。 二、高炉产品 炼铁时需要将炼铁原料分批分层装入高炉中,在高温和压力的作用下,经过一系列的化学反应,将铁矿石还原成铁。高炉冶炼出的铁不是纯铁,其中含有碳、硅、锰、硫、磷等杂质元素,这种铁称为生铁。生铁是高炉冶炼的主要产品。根据用户的不同需要,生铁可分为两类:铸造生铁和炼钢生铁。铸造生铁的断口呈暗灰色,硅的质量分数较高,主要用于生产复杂形状的铸件。炼钢生铁的断口呈亮白色,硅的质量分数较低(w(Si)1.5%),用来炼钢。 高炉炼铁产生的副产品主要是炉气和炉渣。高炉排出的炉气中含有大量的CO、CH4和H2等可燃性气体,具有较高的经济价值,可以回收利用。高炉炉渣的主要成分是CaO,SiO2,也可以回收利用,用于制造水泥、渣棉和渣砖等建筑材料。 一、炼钢的基本过程 炼钢以生铁(铁液或生铁锭)和废钢为主要原料,此外,还需要加入熔剂(石灰石、氟石)、氧化剂(O2、铁矿石)和脱氧剂(铝、硅铁、锰铁)等。炼钢的主要任务是把生铁熔化成液体,或直接将高炉铁液注入高温炼钢炉中,利用氧化作用将碳及其他杂质元素减少到规定的化学成分范围之内,以获得需要的钢材。所以,用生铁炼钢实质上是一个氧化过程。 二、炼钢方法 现代炼钢方法主要有氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法。 三、钢的脱氧 按钢液脱氧程度的不同,钢可分为特殊镇静钢(TZ)、镇静钢(Z),半镇静钢(b)和沸腾钢(F)四种。 (1)镇静钢(Z)　指脱氧完全的钢。钢液冶炼后期用锰铁、硅铁和铝块进行充分脱氧,钢液在钢锭模内平静地凝固。这类钢锭的化学成分均匀,内部组织致密,质量较高。但由于钢锭头部形成较深的缩孔,轧制时需要切除,因此,钢材浪费较大。 (2)沸腾钢(F)　指脱氧不完全的钢。钢液在冶炼后期仅用锰铁进行不充分的脱氧。钢液浇入钢锭模后,钢液中的FeO和碳相互作用,脱氧过程仍在进行(FeO+C→Fe+CO↑),生成的 CO气体引起钢液沸腾现象,故称沸腾钢。钢液凝固时大部分气体逸出,少量气体被封闭在钢锭内部,形成许多小气泡。这类钢锭缩孔较小,切头浪费少。但是,钢的化学成分不均匀,组织不够致密,质量较差。 钢液经脱氧后,除少数用来浇注成铸钢件外,其余都浇注成钢锭或连铸坯。钢锭用于轧钢或锻造大型锻件的毛坯。连铸法由于生产率高,钢坯质量好,节约能源,生产成本低,因此,得到广泛采用。 一、板材和型材 1.板材 板材一般分为厚板和薄板。4~60mm为厚板,常用于造船、锅炉和压力容器;4 mm以下为薄板,分为冷轧和热轧钢板。薄板轧制后可直接交货或经过酸洗镀锌或镀锡后交货使用。 2.型材 常用的型材有方钢、圆钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、钢轨等。 型材 板材 二、管材 管材分为无缝钢管和有缝钢管两种。无缝钢管用于石油、锅炉等行业;有缝钢管是用带钢焊接而成,用于制作煤气及自来水管道等。焊接钢管生产率较高、成本低,但质量和性能与无缝钢管相比稍差些。 管材 三、线材 线材是用圆钢或方钢经过冷拔而成的。其中的高碳钢丝用于制作弹簧丝或钢丝绳,低碳钢丝用于捆绑或编织等。 其他材料主要是指要求具有特种形状与尺寸的异形钢材,如车轮箍、齿轮坯等。 线材 第一章 钢铁生产简介 第一节　炼铁 金属材料热处理与加工应用 绪 论 第一章 钢铁材料生产简介 第一节　炼铁 第一章 金属材料基础知识 第二节　炼钢 第一章 金属材料基础知识 第二节　钢铁材料生产过程概述