煉鋼原理與工藝培訓(xùn)教材(共187頁).ppt

1、煉鋼原理與工藝第一章第一章 煉鋼學(xué)概述煉鋼學(xué)概述第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 煉鋼的任務(wù)及鋼的分類煉鋼的任務(wù)及鋼的分類 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 鋼與生鐵鋼與生鐵的區(qū)別的區(qū)別： 首先是首先是碳的含量碳的含量，理論上一般把碳含量，理論上一般把碳含量2.11%稱之稱之鋼鋼，它的熔點(diǎn)一般在，它的熔點(diǎn)一般在1450-1500，而而生鐵生鐵的熔點(diǎn)一般在的熔點(diǎn)一般在1150-1250。 在鋼中碳元素和鐵元素形成在鋼中碳元素和鐵元素形成FeFe3 3C C固熔體固熔體，隨，隨著碳含量的增加，其強(qiáng)度、硬度增加，而塑性和著碳含量的增加，其強(qiáng)度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低沖擊韌性降低。 鋼的應(yīng)用前景鋼的

2、應(yīng)用前景 鋼具有很好的物理化學(xué)性能與力學(xué)性鋼具有很好的物理化學(xué)性能與力學(xué)性能，可進(jìn)行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，能，可進(jìn)行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛；其用途十分廣泛； 用途不同對鋼的性能要求也不同，從用途不同對鋼的性能要求也不同，從而對鋼的生產(chǎn)也提出了不同的要求。而對鋼的生產(chǎn)也提出了不同的要求。 石油、化工、航天航空、交通運(yùn)輸、石油、化工、航天航空、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、國防等許多重要的領(lǐng)域均需要各農(nóng)業(yè)、國防等許多重要的領(lǐng)域均需要各種類型的大量鋼材，我們的日常生活更種類型的大量鋼材，我們的日常生活更離不開鋼。離不開鋼。 總之，鋼材仍將是總之，鋼材仍將是2121世紀(jì)用途最世紀(jì)用途最廣的

3、結(jié)構(gòu)材料和最主要功能材料。廣的結(jié)構(gòu)材料和最主要功能材料。煉煉 鋼鋼 方方 法法1 最早出現(xiàn)的煉鋼方法是最早出現(xiàn)的煉鋼方法是17401740年出現(xiàn)的年出現(xiàn)的坩堝法，它是將生鐵和廢鐵裝入由石墨坩堝法，它是將生鐵和廢鐵裝入由石墨和粘土制成的坩堝內(nèi)，用火焰加熱熔化和粘土制成的坩堝內(nèi)，用火焰加熱熔化爐料，之后將熔化的爐料澆成鋼錠。此爐料，之后將熔化的爐料澆成鋼錠。此法幾乎無雜質(zhì)元素的氧化反響。法幾乎無雜質(zhì)元素的氧化反響。 煉煉 鋼鋼 方方 法法2 1856 1856年英國人亨利年英國人亨利貝塞麥創(chuàng)造了酸貝塞麥創(chuàng)造了酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，也稱為貝塞麥法，性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，也稱為貝塞麥法，第一次解決了

4、用鐵水直接冶煉鋼水的難題，第一次解決了用鐵水直接冶煉鋼水的難題，從而使煉鋼的質(zhì)量得到提高，但此法要求從而使煉鋼的質(zhì)量得到提高，但此法要求鐵水的硅含量大于鐵水的硅含量大于0.8%0.8%，而且不能脫硫。，而且不能脫硫。目前已淘汰。目前已淘汰。 煉煉 鋼鋼 方方 法法3 1865 1865年德國人馬丁利用蓄熱室原理創(chuàng)年德國人馬丁利用蓄熱室原理創(chuàng)造了以鐵水、廢鋼為原料的酸性平爐煉鋼造了以鐵水、廢鋼為原料的酸性平爐煉鋼法，即馬丁爐法。法，即馬丁爐法。18801880年出現(xiàn)了第一座堿年出現(xiàn)了第一座堿性平爐。由于其本錢低、爐容大，鋼水質(zhì)性平爐。由于其本錢低、爐容大，鋼水質(zhì)量優(yōu)于轉(zhuǎn)爐，同時(shí)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，平

5、爐量優(yōu)于轉(zhuǎn)爐，同時(shí)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，平爐煉鋼法仍一時(shí)成為的主要的煉鋼法。煉鋼法仍一時(shí)成為的主要的煉鋼法。 煉煉 鋼鋼 方方 法法4 1878 1878年英國人托馬斯創(chuàng)造了堿性爐襯年英國人托馬斯創(chuàng)造了堿性爐襯的底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，即托馬斯法。他是的底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，即托馬斯法。他是在吹煉過程中加石灰造堿性渣，從而解在吹煉過程中加石灰造堿性渣，從而解決了高磷鐵水的脫磷問題。當(dāng)時(shí)，對西決了高磷鐵水的脫磷問題。當(dāng)時(shí)，對西歐的一些國家特別適用，因?yàn)槲鳉W的礦歐的一些國家特別適用，因?yàn)槲鳉W的礦石普遍磷含量高。但托馬斯法的缺點(diǎn)是石普遍磷含量高。但托馬斯法的缺點(diǎn)是爐子壽命底，鋼水中氮的含量高。爐子壽命底，鋼水中氮的含量

6、高。煉煉 鋼鋼 方方 法法5 1899 1899年出現(xiàn)了完全依靠廢鋼為原料的年出現(xiàn)了完全依靠廢鋼為原料的電弧爐煉鋼法電弧爐煉鋼法(EAF)(EAF)，解決了充分利用廢，解決了充分利用廢鋼煉鋼的問題，此煉鋼法自問世以來，鋼煉鋼的問題，此煉鋼法自問世以來，一直在不斷開展，是當(dāng)前主要的煉鋼法一直在不斷開展，是當(dāng)前主要的煉鋼法之一，由電爐冶煉的鋼目前占世界總的之一，由電爐冶煉的鋼目前占世界總的鋼的產(chǎn)量的鋼的產(chǎn)量的30-40%30-40%。煉煉 鋼鋼 方方 法法6 瑞典人羅伯特瑞典人羅伯特杜勒首先進(jìn)行了氧氣杜勒首先進(jìn)行了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的試驗(yàn)，并獲得了成功。頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的試驗(yàn)，并獲得了成功。195219

7、52年奧地利的林茨城年奧地利的林茨城(Linz)(Linz)和多納維和多納維茲城茲城(Donawitz)(Donawitz)先后建成了先后建成了3030噸的氧氣噸的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間并投入生產(chǎn)，所以此法也頂吹轉(zhuǎn)爐車間并投入生產(chǎn)，所以此法也稱為稱為LDLD法。美國稱為法。美國稱為BOFBOF法法Basic Basic Oxygen FurnaceOxygen Furnace或或BOPBOP法。法。 LD/ BOF/ BOP煉煉 鋼鋼 方方 法法7 1965 1965年加拿大液化氣公司研制成年加拿大液化氣公司研制成雙層管雙層管氧氣噴嘴氧氣噴嘴，19671967年西德馬克西米利安鋼鐵公年西德馬克西米利

8、安鋼鐵公司引進(jìn)此技術(shù)并成功開發(fā)了底吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼司引進(jìn)此技術(shù)并成功開發(fā)了底吹氧轉(zhuǎn)爐煉鋼法，即法，即OBMOBM法法(Oxygen Bottom MaxhuetteOxygen Bottom Maxhuette) 。19711971年美國鋼鐵公司引進(jìn)年美國鋼鐵公司引進(jìn)OBMOBM法，法，19721972年建年建設(shè)了設(shè)了3 3座座200200噸底吹轉(zhuǎn)爐，命名為噸底吹轉(zhuǎn)爐，命名為Q-BOPQ-BOP (Quiet BOP)(Quiet BOP)。OBM/ Q-BOP煉煉 鋼鋼 方方 法法8 在頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼開展的同時(shí)，在頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼開展的同時(shí)，1978-19791978-1979年成功開發(fā)了轉(zhuǎn)爐

9、頂?shù)讖?fù)合吹年成功開發(fā)了轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝，即從轉(zhuǎn)爐上方供給氧氣頂吹煉工藝，即從轉(zhuǎn)爐上方供給氧氣頂吹氧，從轉(zhuǎn)爐底部供給惰性氣體或氧氣，氧，從轉(zhuǎn)爐底部供給惰性氣體或氧氣，它不僅提高鋼的質(zhì)量，降低了消耗和噸鋼它不僅提高鋼的質(zhì)量，降低了消耗和噸鋼本錢，更適合供給連鑄優(yōu)質(zhì)鋼水。本錢，更適合供給連鑄優(yōu)質(zhì)鋼水。 LD- Q- BOP煉煉 鋼鋼 方方 法法9 我國首先在我國首先在1972-19731972-1973年在年在沈陽第一煉鋼廠沈陽第一煉鋼廠成功開發(fā)了全氧成功開發(fā)了全氧側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝。并在唐鋼等藝。并在唐鋼等企業(yè)推廣應(yīng)用。企業(yè)推廣應(yīng)用。 總之，煉鋼技術(shù)經(jīng)過總之，煉鋼技術(shù)經(jīng)過20020

10、0多年的多年的開展，技術(shù)水平、自動化程度得開展，技術(shù)水平、自動化程度得到了很大的提高，到了很大的提高，2121世紀(jì)煉鋼技世紀(jì)煉鋼技術(shù)會面臨更大的挑戰(zhàn)，相信會有術(shù)會面臨更大的挑戰(zhàn)，相信會有不斷的新技術(shù)涌現(xiàn)。不斷的新技術(shù)涌現(xiàn)。 我國很早就掌握了煉鐵的冶煉技術(shù)，我國很早就掌握了煉鐵的冶煉技術(shù)，東漢東漢時(shí)就出現(xiàn)了冶煉和鍛造技術(shù)，時(shí)就出現(xiàn)了冶煉和鍛造技術(shù)，南北朝南北朝時(shí)期就掌握了灌鋼法，曾在世界范圍內(nèi)處時(shí)期就掌握了灌鋼法，曾在世界范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位。于領(lǐng)先地位。 但舊中國鋼鐵工業(yè)非常落后，產(chǎn)量但舊中國鋼鐵工業(yè)非常落后，產(chǎn)量很低，從很低，從18901890年建設(shè)的漢陽鋼鐵廠至年建設(shè)的漢陽鋼鐵廠至19481

11、948年的年的半個(gè)世紀(jì)中，鋼產(chǎn)量累計(jì)到半個(gè)世紀(jì)中，鋼產(chǎn)量累計(jì)到200200萬噸萬噸，19491949年只有年只有15.815.8萬噸萬噸。 新中國成立后，特別是改革開放以來，我國的鋼鐵事業(yè)得到迅速開展，1980年鋼產(chǎn)量到達(dá)3712萬噸，1990年到達(dá)6500萬噸，1996年首次突破1億噸大關(guān)，成為世界第一產(chǎn)鋼大國，2005年產(chǎn)量到達(dá)3.4億噸，占世界產(chǎn)量的1/3。 可以這樣講，我國的鋼鐵工業(yè)對世界產(chǎn)生了重要影響，我國不僅是產(chǎn)鋼大國，而且已經(jīng)開始邁入鋼鐵強(qiáng)國的行列。 第二節(jié)第二節(jié) 煉鋼的任務(wù)及鋼的分類煉鋼的任務(wù)及鋼的分類 煉鋼的根本任務(wù)是脫碳、脫磷、脫硫、脫氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，提高溫

12、度和調(diào)整成分。 歸納為：“四脫碳、氧、磷和硫，“二去去氣和去夾雜，“二調(diào)整成分和溫度。采用的主要技術(shù)手段為：供氧，造渣，升溫，加脫氧劑和合金化操作。一、一、鋼中的磷鋼中的磷 w對于絕大多數(shù)鋼種來說磷是有害元素。鋼中磷的對于絕大多數(shù)鋼種來說磷是有害元素。鋼中磷的含量高會引起鋼的含量高會引起鋼的 “ “冷脆冷脆，即從高溫降到，即從高溫降到00以下，鋼的塑性和沖擊韌性降低，并使鋼的焊接以下，鋼的塑性和沖擊韌性降低，并使鋼的焊接性能與冷彎性能變差。性能與冷彎性能變差。w磷是降低鋼的外表張力的元素，隨著磷含量的增磷是降低鋼的外表張力的元素，隨著磷含量的增加，鋼液的外表張力降低顯著，從而降低了鋼的加，鋼液

13、的外表張力降低顯著，從而降低了鋼的抗裂性能。抗裂性能。w磷是僅次于硫在鋼的連鑄坯中偏析度高的元素，磷是僅次于硫在鋼的連鑄坯中偏析度高的元素，而且在鐵固熔體中擴(kuò)散速率很小，因而磷的偏而且在鐵固熔體中擴(kuò)散速率很小，因而磷的偏析很難消除，從而嚴(yán)重影響鋼的性能，所以脫析很難消除，從而嚴(yán)重影響鋼的性能，所以脫磷是煉鋼過程的重要任務(wù)之一。磷在鋼中是以磷是煉鋼過程的重要任務(wù)之一。磷在鋼中是以Fe3PFe3P或或Fe2PFe2P形式存在，但通常是以形式存在，但通常是以PP來表來表達(dá)。煉鋼過程的脫磷反響是在金屬液與熔渣界達(dá)。煉鋼過程的脫磷反響是在金屬液與熔渣界面進(jìn)行的。面進(jìn)行的。 不同用途的鋼對磷的含量有嚴(yán)格要

14、求：不同用途的鋼對磷的含量有嚴(yán)格要求： 非合金鋼中普通質(zhì)量級鋼非合金鋼中普通質(zhì)量級鋼P(yáng)0.045%P0.045%； 優(yōu)質(zhì)級鋼優(yōu)質(zhì)級鋼 P0.035%P0.035%； 特殊質(zhì)量級鋼特殊質(zhì)量級鋼 P0.025%P0.025%； 有的甚至要求有的甚至要求 P0.010%P0.010%。 有些鋼種有些鋼種: :炮彈鋼，耐腐蝕鋼需加炮彈鋼，耐腐蝕鋼需加P P元素。元素。二、二、鋼中的硫鋼中的硫 硫?qū)︿摰男阅軙斐刹涣加绊?，鋼中硫含量高，會使鋼的熱加工性能變壞，即造成鋼的“熱脆性?硫在鋼中以FeS的形式存在， FeS的熔點(diǎn)為1193， Fe與FeS組成的共晶體的熔點(diǎn)只有985。液態(tài)Fe與FeS雖可以無限

15、互溶，但在固熔體中的溶解度很小，僅為0.015%-0.020%。 w當(dāng)鋼中的當(dāng)鋼中的SS0.020%0.020%時(shí)，由于凝固偏析，時(shí)，由于凝固偏析，F(xiàn)e-Fe-FeSFeS共晶體分布于晶界處，在共晶體分布于晶界處，在1150-12001150-1200的熱加的熱加工過程中，晶界處的共晶體熔化，鋼受壓時(shí)造成工過程中，晶界處的共晶體熔化，鋼受壓時(shí)造成晶界破裂，即發(fā)生晶界破裂，即發(fā)生“熱脆熱脆現(xiàn)象。現(xiàn)象。w如果鋼中的氧含量較高，如果鋼中的氧含量較高，F(xiàn)eSFeS與與FeOFeO形成的共晶體形成的共晶體熔點(diǎn)更低熔點(diǎn)更低940940，更加劇了鋼的，更加劇了鋼的“熱脆熱脆現(xiàn)現(xiàn)象的發(fā)生。象的發(fā)生。w錳可在鋼

16、凝固范圍內(nèi)生成錳可在鋼凝固范圍內(nèi)生成MnSMnS和少量的和少量的FeSFeS，純純MnSMnS的熔點(diǎn)為的熔點(diǎn)為16101610，共晶體，共晶體FeS-MnSFeS-MnS占占93.5%93.5%的熔點(diǎn)為的熔點(diǎn)為11641164，它們能有效的防，它們能有效的防止鋼熱加工過程的止鋼熱加工過程的“熱脆熱脆。 冶煉一般鋼種時(shí)要求將冶煉一般鋼種時(shí)要求將MnMn控制在控制在0.4%-0.4%-0.8%0.8%。在實(shí)際生產(chǎn)中還將。在實(shí)際生產(chǎn)中還將Mn/SMn/S比作為一個(gè)指比作為一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行控制，標(biāo)進(jìn)行控制，Mn/SMn/S對鋼的熱塑性影響很大。對鋼的熱塑性影響很大。 從低碳鋼高溫下的拉伸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)提高從低碳

17、鋼高溫下的拉伸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)提高M(jìn)n/SMn/S比可以提高鋼的熱延展性。一般比可以提高鋼的熱延展性。一般Mn/S7Mn/S7時(shí)不時(shí)不產(chǎn)生熱脆產(chǎn)生熱脆。Mn/SMn/S比對低碳鋼熱延展性的影響比對低碳鋼熱延展性的影響 硫還會明顯硫還會明顯降低鋼的焊接性能降低鋼的焊接性能，引起高溫龜，引起高溫龜裂，并在焊縫中產(chǎn)生氣孔和疏松，從而降低焊縫裂，并在焊縫中產(chǎn)生氣孔和疏松，從而降低焊縫的強(qiáng)度。的強(qiáng)度。硫含量超過硫含量超過0.06%0.06%時(shí)，會顯著時(shí)，會顯著惡化鋼的耐惡化鋼的耐蝕性蝕性。硫還是連鑄坯中。硫還是連鑄坯中偏析最為嚴(yán)重的元素偏析最為嚴(yán)重的元素。w不同鋼種對硫含量有嚴(yán)格的規(guī)定：不同鋼種對硫含量有嚴(yán)格的

18、規(guī)定：w 非合金鋼中普通質(zhì)量級鋼非合金鋼中普通質(zhì)量級鋼S0.045%S0.045%w 優(yōu)質(zhì)級鋼優(yōu)質(zhì)級鋼 S0.035%S0.035%，w 特殊質(zhì)量級鋼特殊質(zhì)量級鋼 S0.025%S0.025%w 有的鋼種要求如管線鋼有的鋼種要求如管線鋼 S0.005%,S0.005%,甚至甚至更低。更低。w 有些鋼種，如易切削鋼硫那么作為合金元素有些鋼種，如易切削鋼硫那么作為合金元素參加，要求參加，要求S=0.08%-0.20%S=0.08%-0.20%。三、三、鋼中的氧鋼中的氧w在吹煉過程中，向熔池供入了大量的氧氣，到吹煉在吹煉過程中，向熔池供入了大量的氧氣，到吹煉終點(diǎn)時(shí)，鋼水中含有過量的氧，即鋼中實(shí)際氧含

19、量終點(diǎn)時(shí)，鋼水中含有過量的氧，即鋼中實(shí)際氧含量高于平均值。高于平均值。w如不脫氧，在出鋼、澆鑄中，溫度降低，氧溶解度如不脫氧，在出鋼、澆鑄中，溫度降低，氧溶解度降低，促使碳氧反響，鋼液劇烈沸騰，使?jié)茶T困難，降低，促使碳氧反響，鋼液劇烈沸騰，使?jié)茶T困難，得不到正確凝固組織結(jié)構(gòu)的連鑄坯。得不到正確凝固組織結(jié)構(gòu)的連鑄坯。 w鋼中鋼中氧含量高氧含量高，還會產(chǎn)生，還會產(chǎn)生皮下氣泡，疏松皮下氣泡，疏松等缺陷，等缺陷，并并加劇硫的熱脆加劇硫的熱脆作用。在鋼的凝固過程中，氧將作用。在鋼的凝固過程中，氧將會以氧化物的形式大量析出，會會以氧化物的形式大量析出，會降低鋼的塑性，降低鋼的塑性，沖擊韌性沖擊韌性等加工性

20、能。等加工性能。w一般測定的是一般測定的是鋼中的全氧鋼中的全氧，即，即氧化物中的氧和溶氧化物中的氧和溶解的氧之和解的氧之和，在使用濃差法定氧時(shí)才是測定鋼液，在使用濃差法定氧時(shí)才是測定鋼液中溶解的氧，在鑄坯或鋼材中取樣時(shí)是全氧樣。中溶解的氧，在鑄坯或鋼材中取樣時(shí)是全氧樣。 脫氧的任務(wù)脫氧的任務(wù)根據(jù)具體的鋼種，將鋼中的氧含量降低到所根據(jù)具體的鋼種，將鋼中的氧含量降低到所需的水平，以保證鋼水在凝固時(shí)得到合理需的水平，以保證鋼水在凝固時(shí)得到合理的凝固組織結(jié)構(gòu)；的凝固組織結(jié)構(gòu)；使成品鋼中非金屬夾雜物含量最少，分布適使成品鋼中非金屬夾雜物含量最少，分布適宜，形態(tài)適宜，以保證鋼的各項(xiàng)性能指標(biāo)；宜，形態(tài)適宜，

21、以保證鋼的各項(xiàng)性能指標(biāo)；得到細(xì)晶結(jié)構(gòu)組織。得到細(xì)晶結(jié)構(gòu)組織。 常用的脫氧劑有常用的脫氧劑有Fe-Mn，F(xiàn)e-Si，Mn-Si，Ca-Si等合金。等合金。 四、四、鋼中的氣體鋼中的氣體 w 鋼液中的氣體會顯著降低鋼的性能，而且容易鋼液中的氣體會顯著降低鋼的性能，而且容易造成鋼的許多缺陷。鋼中氣體主要是指造成鋼的許多缺陷。鋼中氣體主要是指氫與氮?dú)渑c氮，它們可以溶解于液態(tài)和固態(tài)純鐵和鋼中。它們可以溶解于液態(tài)和固態(tài)純鐵和鋼中。w氫氫在固態(tài)鋼中溶解度很小，在鋼水凝固和冷卻在固態(tài)鋼中溶解度很小，在鋼水凝固和冷卻過程中，氫會和過程中，氫會和COCO、N N2 2等氣體一起析出，等氣體一起析出，形成形成皮下氣

22、泡中心縮孔、疏松、造成白點(diǎn)和發(fā)紋皮下氣泡中心縮孔、疏松、造成白點(diǎn)和發(fā)紋。 w鋼熱加工過程中，鋼中含有氫氣的氣孔會沿加鋼熱加工過程中，鋼中含有氫氣的氣孔會沿加工方向被拉長形成發(fā)裂，進(jìn)而引起鋼材的強(qiáng)度、工方向被拉長形成發(fā)裂，進(jìn)而引起鋼材的強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性的降低，即發(fā)生塑性、沖擊韌性的降低，即發(fā)生“氫脆氫脆現(xiàn)象?，F(xiàn)象。w在鋼材的縱向斷面上，呈現(xiàn)出圓形或橢圓形的在鋼材的縱向斷面上，呈現(xiàn)出圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)稱之為銀白色斑點(diǎn)稱之為“白點(diǎn)白點(diǎn)，實(shí)為交錯(cuò)的細(xì)小，實(shí)為交錯(cuò)的細(xì)小裂紋。主要原因是鋼中的氫在小孔隙中析出的裂紋。主要原因是鋼中的氫在小孔隙中析出的壓力和鋼相變時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力的綜合力超過壓力和

23、鋼相變時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力的綜合力超過了鋼的強(qiáng)度，產(chǎn)生了了鋼的強(qiáng)度，產(chǎn)生了“白點(diǎn)白點(diǎn)。一般白點(diǎn)產(chǎn)生。一般白點(diǎn)產(chǎn)生的溫度低于的溫度低于2000C2000C。 w鋼中的氮是以氮化物的形式存在，它對鋼質(zhì)量的影響表鋼中的氮是以氮化物的形式存在，它對鋼質(zhì)量的影響表達(dá)出雙重性。氮含量高的鋼種長時(shí)間放置，將會變脆，達(dá)出雙重性。氮含量高的鋼種長時(shí)間放置，將會變脆，這一現(xiàn)象稱為這一現(xiàn)象稱為“老化老化或或“時(shí)效時(shí)效。原因是鋼中氮化物。原因是鋼中氮化物的析出速度很慢，逐漸改變著鋼的性能。低碳鋼產(chǎn)生的的析出速度很慢，逐漸改變著鋼的性能。低碳鋼產(chǎn)生的脆性比磷還嚴(yán)重。脆性比磷還嚴(yán)重。w鋼中氮含量高時(shí)，在鋼中氮含量高時(shí)，在25

24、0-4500C250-4500C溫度范圍，其外表發(fā)藍(lán)，溫度范圍，其外表發(fā)藍(lán)，鋼的強(qiáng)度升高，沖擊韌性降低，稱之為鋼的強(qiáng)度升高，沖擊韌性降低，稱之為“藍(lán)脆藍(lán)脆。氮含。氮含量增加，鋼的焊接性能變壞。量增加，鋼的焊接性能變壞。w鋼中參加適量的鋁，可生成穩(wěn)定的鋼中參加適量的鋁，可生成穩(wěn)定的AlNAlN，能夠壓，能夠壓抑抑Fe4NFe4N生成和析出，不僅改善鋼的時(shí)效性，還可生成和析出，不僅改善鋼的時(shí)效性，還可以阻止奧氏體晶粒的長大。氮可以作為合金元素以阻止奧氏體晶粒的長大。氮可以作為合金元素起到細(xì)化晶粒的作用起到細(xì)化晶粒的作用. .在冶煉鉻鋼，鎳鉻系鋼或在冶煉鉻鋼，鎳鉻系鋼或鉻錳系等高合金鋼時(shí)，參加適量的

25、氮，能夠改善鉻錳系等高合金鋼時(shí)，參加適量的氮，能夠改善塑性和高溫加工性能。塑性和高溫加工性能。 五、五、鋼中的夾雜鋼中的夾雜 w鋼中非金屬夾雜按來源分可以分成鋼中非金屬夾雜按來源分可以分成外來夾外來夾雜和內(nèi)生夾雜雜和內(nèi)生夾雜。w外來夾雜外來夾雜是指冶煉和澆鑄過程中，帶入鋼是指冶煉和澆鑄過程中，帶入鋼液中的爐渣和耐火材料以及鋼液被大氣氧液中的爐渣和耐火材料以及鋼液被大氣氧化所形成的氧化物。化所形成的氧化物。內(nèi)生夾雜內(nèi)生夾雜包括：包括：w脫氧時(shí)的脫氧產(chǎn)物；脫氧時(shí)的脫氧產(chǎn)物；w鋼液溫度下降時(shí)，硫、氧、氮等雜質(zhì)元素溶解鋼液溫度下降時(shí)，硫、氧、氮等雜質(zhì)元素溶解度下降而以非金屬夾雜形式出現(xiàn)的生成物；度下降

26、而以非金屬夾雜形式出現(xiàn)的生成物；w凝固過程中因溶解度降低、偏析而發(fā)生反響的凝固過程中因溶解度降低、偏析而發(fā)生反響的產(chǎn)物；產(chǎn)物；w固態(tài)鋼相變?nèi)芙舛茸兓傻漠a(chǎn)物。固態(tài)鋼相變?nèi)芙舛茸兓傻漠a(chǎn)物。w 鋼中大局部內(nèi)生夾雜是在脫氧和凝固過程中鋼中大局部內(nèi)生夾雜是在脫氧和凝固過程中產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。根據(jù)成分不同，夾雜物可分為根據(jù)成分不同，夾雜物可分為w氧化物夾雜氧化物夾雜，即，即 FeOFeO、MnOMnO、SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3 、CrCr2 2O O3 3等簡單的氧化物；等簡單的氧化物；wFeO-FeFeO-Fe2 2O O3 3 、FeO-AlFeO-Al2 2O O3 3、

27、MgO-AlMgO-Al2 2O O3 3等等尖晶石類尖晶石類和和各種各種鈣鋁的復(fù)雜氧化物鈣鋁的復(fù)雜氧化物；w2FeO-SiO2FeO-SiO2 2，、2MnO-SiO2MnO-SiO2 2、 3MnO-Al3MnO-Al2 2O O3 3-2SiO-2SiO2 2等等硅硅酸鹽酸鹽；w硫化物夾雜硫化物夾雜，如，如FeSFeS、MnSMnS、CaSCaS等；等；w氮化物夾雜氮化物夾雜，如，如AlNAlN、TiNTiN、ZrNZrN、VNVN、BNBN等。等。 w按加工性能，夾雜物可分為：按加工性能，夾雜物可分為：塑性夾雜塑性夾雜，它是在，它是在熱加工時(shí)，沿加工方向延伸成條帶狀；熱加工時(shí)，沿加工方

28、向延伸成條帶狀；脆性夾雜脆性夾雜，它是完全不具有塑性的夾雜物，如尖晶石類型夾它是完全不具有塑性的夾雜物，如尖晶石類型夾雜物，熔點(diǎn)高的氮化物；雜物，熔點(diǎn)高的氮化物；點(diǎn)狀不變性夾雜點(diǎn)狀不變性夾雜，如，如SiOSiO2 2超過超過70%70%的硅酸鹽，的硅酸鹽，CaSCaS、鈣的鋁硅酸鹽等。、鈣的鋁硅酸鹽等。 由于非金屬夾雜對鋼的性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，由于非金屬夾雜對鋼的性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此在煉鋼、精煉和連鑄過程應(yīng)最大限度地降低鋼因此在煉鋼、精煉和連鑄過程應(yīng)最大限度地降低鋼液中夾雜物的含量，控制其形狀、尺寸液中夾雜物的含量，控制其形狀、尺寸。 六、六、鋼中的成分鋼中的成分( (碳碳) )w煉鋼的重

29、要任務(wù)之一就是要把熔池中的碳氧化煉鋼的重要任務(wù)之一就是要把熔池中的碳氧化脫除至所煉鋼鐘的要求。從鋼的性質(zhì)可看出碳脫除至所煉鋼鐘的要求。從鋼的性質(zhì)可看出碳也是重要的合金元素，它可以也是重要的合金元素，它可以增加鋼的強(qiáng)度和增加鋼的強(qiáng)度和硬度硬度，但，但對韌性產(chǎn)生不利影響對韌性產(chǎn)生不利影響。w鋼中的碳決定了冶煉、軋制和熱處理的溫度制鋼中的碳決定了冶煉、軋制和熱處理的溫度制度。度。w碳能碳能顯著改變鋼的液態(tài)和凝固性質(zhì)顯著改變鋼的液態(tài)和凝固性質(zhì)，在，在160016000 0C C，C0.8%C0.8%時(shí)，時(shí)，每增每增0.1%0.1%的碳的碳 鋼的鋼的熔點(diǎn)降低熔點(diǎn)降低6.56.50 0C C 密度減少密度

30、減少4kg/m4kg/m3 3 黏度降低黏度降低0.7%0.7% NN的溶解度降低的溶解度降低0.001%0.001% HH的溶解度降低的溶解度降低0.4 cm0.4 cm3 3/100g/100g 增大增大凝固區(qū)間凝固區(qū)間17.7917.790 0C C 。錳錳(Mn)(Mn) 錳的作用是錳的作用是消除鋼中硫的熱脆傾向消除鋼中硫的熱脆傾向，改變硫化，改變硫化物的形態(tài)和分布以提高鋼質(zhì)；物的形態(tài)和分布以提高鋼質(zhì)； 錳是錳是一種非常弱的脫氧劑一種非常弱的脫氧劑，在碳含量非常低、，在碳含量非常低、氧含量很高時(shí)，可以顯示出脫氧作用，協(xié)助脫氧，氧含量很高時(shí)，可以顯示出脫氧作用，協(xié)助脫氧，提高他們的脫氧能

31、力；提高他們的脫氧能力； 錳還可以錳還可以略微提高鋼的強(qiáng)度略微提高鋼的強(qiáng)度，并可提高鋼的淬，并可提高鋼的淬透性能，穩(wěn)定并擴(kuò)大奧氏體區(qū)，常作為合金元素生透性能，穩(wěn)定并擴(kuò)大奧氏體區(qū)，常作為合金元素生成奧氏體不銹鋼、耐熱鋼等。成奧氏體不銹鋼、耐熱鋼等。硅硅 (Si)(Si) 硅是鋼中最根本的脫氧劑。普通鋼中含硅硅是鋼中最根本的脫氧劑。普通鋼中含硅在在0.17%-0.37%0.17%-0.37%，14500C14500C鋼凝固時(shí)，能保證鋼鋼凝固時(shí)，能保證鋼中與其平衡的氧小于與碳平衡的量，抑制凝中與其平衡的氧小于與碳平衡的量，抑制凝固過程中固過程中COCO氣泡的產(chǎn)生。氣泡的產(chǎn)生。 生產(chǎn)沸騰鋼時(shí)，生產(chǎn)沸騰

32、鋼時(shí)，SiSi為為0.03%-0.07%0.03%-0.07%，MnMn為為0.25%-0.70%0.25%-0.70%，它只能微弱控制，它只能微弱控制C-OC-O反反響。響。 硅能提高鋼的機(jī)械性能，增加了鋼的電阻硅能提高鋼的機(jī)械性能，增加了鋼的電阻和導(dǎo)磁性。和導(dǎo)磁性。 硅硅對鋼液的性質(zhì)影響較大對鋼液的性質(zhì)影響較大，160016000 0C C純鐵中每增加純鐵中每增加1%1%的硅：的硅： 碳的飽和碳的飽和溶解度溶解度降低了降低了0.294%0.294% 鐵的鐵的熔點(diǎn)熔點(diǎn)降低降低8 80 0C C 密度密度降低降低80kg/m80kg/m3 3 NN的飽和溶解度降低的飽和溶解度降低0.003%0

33、.003% HH降低降低1.4cm1.4cm3 3/100g/100g 鋼的鋼的凝固區(qū)間凝固區(qū)間增加增加10100 0C C，鋼液的收縮率提，鋼液的收縮率提 高高2.05%2.05%。鋁鋁(Al)(Al) 鋁是終脫氧劑，生產(chǎn)鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，Al多在0.005%-0.05%，通常為0.01%-0.03%。鋼中鋁的參加量因氧量而異，對高碳鋼應(yīng)少加些，而低碳鋼那么應(yīng)多加，參加量一般為:鋼。 鋁加到鋼中將與氧發(fā)生反響生成Al2O3，在出鋼、鎮(zhèn)靜和澆鑄時(shí)生成的Al2O3大局部上浮排除，在凝固過程中大量細(xì)小分散的Al2O3還能促進(jìn)形成細(xì)晶粒鋼。鋁是調(diào)整鋼的晶粒度的有效元素，它能使鋼的晶粒開始長大并保持到較高的溫

34、度。 七、鋼的分類七、鋼的分類 w按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類w 按是否參加合金元素可鋼分為把碳素按是否參加合金元素可鋼分為把碳素鋼和合金鋼兩大類。鋼和合金鋼兩大類。w 碳素鋼是指鋼中除含有一定量為了碳素鋼是指鋼中除含有一定量為了脫氧而參加硅一般脫氧而參加硅一般0.40%0.40%和錳和錳一般一般0.80%0.80%等合金元素外，不含等合金元素外，不含其他合金元素的鋼。根據(jù)碳含量的上下其他合金元素的鋼。根據(jù)碳含量的上下又可分成低碳鋼又可分成低碳鋼C0.25%C0.25%，中，中碳鋼碳鋼(0.25%C0.60%)(0.25%C0.60%)和高碳鋼和高碳鋼(C0.60%)(C0.60%)。 合金鋼

35、合金鋼是指鋼中除含有硅和錳作為合金元素或脫氧元素是指鋼中除含有硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素如鉻、鎳、鉬、鈦、釩、銅、鎢、外，還含有其他合金元素如鉻、鎳、鉬、鈦、釩、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和稀土元素等，有的還含有某些非金屬元鋁、鈷、鈮、鋯和稀土元素等，有的還含有某些非金屬元素如硼、氮等的鋼。素如硼、氮等的鋼。 根據(jù)鋼中合金元素含量的多少，又可分為根據(jù)鋼中合金元素含量的多少，又可分為低合金鋼低合金鋼，中中合金鋼和高合金鋼合金鋼和高合金鋼。一般合金元素總含量。一般合金元素總含量小于小于3%3%的為的為普通普通低合金鋼低合金鋼，總含量為，總含量為3%3%5%5%的為的為低合金鋼低

36、合金鋼，大于大于10%10%的叫的叫高高合金鋼合金鋼，總含量介于，總含量介于5%5%10%10%之間為之間為中合金鋼中合金鋼。 按鋼中所含有的按鋼中所含有的主要合金元素不同主要合金元素不同可分為可分為錳鋼、硅鋼、錳鋼、硅鋼、硼鋼、鉻鎳鎢鋼、鉻錳硅鋼硼鋼、鉻鎳鎢鋼、鉻錳硅鋼等。等。 按冶煉方法和質(zhì)量水平分類按冶煉方法和質(zhì)量水平分類w按煉鋼爐設(shè)備不同可分為轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼、平爐鋼。其中電按煉鋼爐設(shè)備不同可分為轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼、平爐鋼。其中電爐鋼包括電弧爐鋼、感應(yīng)爐鋼、電渣鋼、電子束熔煉及有關(guān)爐鋼包括電弧爐鋼、感應(yīng)爐鋼、電渣鋼、電子束熔煉及有關(guān)的真空熔煉鋼等。的真空熔煉鋼等。 w 按脫氧程度不同可分為沸

37、騰鋼不經(jīng)脫氧或微弱脫氧、按脫氧程度不同可分為沸騰鋼不經(jīng)脫氧或微弱脫氧、鎮(zhèn)靜鋼脫氧充分和半鎮(zhèn)靜鋼脫氧不完全，介于鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼脫氧充分和半鎮(zhèn)靜鋼脫氧不完全，介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間。和沸騰鋼之間。 w按質(zhì)量水平不同可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。按質(zhì)量水平不同可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。 按用途分類按用途分類 分為三大類：結(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，特殊性能鋼。分為三大類：結(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，特殊性能鋼。 w結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼是目前生產(chǎn)最多、使用最廣的鋼種，它包括是目前生產(chǎn)最多、使用最廣的鋼種，它包括碳素碳素結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼和和合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造機(jī)器和結(jié)構(gòu)的零件，主要用于制造機(jī)器和結(jié)構(gòu)的零件及建筑工程

38、用的金屬結(jié)構(gòu)等。及建筑工程用的金屬結(jié)構(gòu)等。碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼是指用來制造是指用來制造工程結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件用的鋼，其硫、磷等雜質(zhì)含量比工程結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件用的鋼，其硫、磷等雜質(zhì)含量比優(yōu)質(zhì)鋼高些，一般優(yōu)質(zhì)鋼高些，一般S0.055%S0.055%，P0.045%P0.045%，優(yōu)質(zhì)碳，優(yōu)質(zhì)碳素鋼素鋼SS和和PP均均0.040%0.040%。碳素結(jié)構(gòu)鋼的價(jià)格最低，工。碳素結(jié)構(gòu)鋼的價(jià)格最低，工藝性能良好，產(chǎn)量最大，用途最廣。藝性能良好，產(chǎn)量最大，用途最廣。 合金結(jié)構(gòu)鋼是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的根底上，適合金結(jié)構(gòu)鋼是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的根底上，適當(dāng)?shù)貐⒓右环N或數(shù)種合金元素，用來提高鋼的強(qiáng)度、當(dāng)?shù)貐⒓右环N或數(shù)種合

39、金元素，用來提高鋼的強(qiáng)度、韌性和淬透性。合金結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)化學(xué)成分主要指韌性和淬透性。合金結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)化學(xué)成分主要指含碳量熱處理工藝和用途的不同，又可分為滲碳含碳量熱處理工藝和用途的不同，又可分為滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼和氮化鋼。鋼、調(diào)質(zhì)鋼和氮化鋼。 滲碳鋼指用低碳結(jié)構(gòu)鋼制成零部件，經(jīng)外表化學(xué)處理，滲碳鋼指用低碳結(jié)構(gòu)鋼制成零部件，經(jīng)外表化學(xué)處理，淬火并低溫回火后，使零件外表硬度高而心部韌性好，既耐淬火并低溫回火后，使零件外表硬度高而心部韌性好，既耐磨又能承受高的交變負(fù)荷或沖擊負(fù)荷。磨又能承受高的交變負(fù)荷或沖擊負(fù)荷。 調(diào)質(zhì)鋼的含碳量大于調(diào)質(zhì)鋼的含碳量大于0.25%0.25%，所制成的零件經(jīng)淬火和高溫，所制成的零

40、件經(jīng)淬火和高溫回火調(diào)質(zhì)處理后，可得到適當(dāng)?shù)母邚?qiáng)度與良好的韌性?；鼗鹫{(diào)質(zhì)處理后，可得到適當(dāng)?shù)母邚?qiáng)度與良好的韌性。 氮化鋼一般是指以中碳合金結(jié)構(gòu)鋼制成零件，先經(jīng)過調(diào)氮化鋼一般是指以中碳合金結(jié)構(gòu)鋼制成零件，先經(jīng)過調(diào)質(zhì)或外表火焰淬火、高頻淬火處理，獲得所需要的力學(xué)性能，質(zhì)或外表火焰淬火、高頻淬火處理，獲得所需要的力學(xué)性能，最后再進(jìn)行氮化處理，以進(jìn)一步改善鋼的外表耐磨性能。最后再進(jìn)行氮化處理，以進(jìn)一步改善鋼的外表耐磨性能。 工具鋼包括碳素工具鋼和合金工具鋼及高速鋼。工具鋼包括碳素工具鋼和合金工具鋼及高速鋼。碳 素 工 具 鋼 的 硬 度 主 要 以 含 碳 量 的 上 下 來 調(diào) 整碳 素 工 具 鋼

41、的 硬 度 主 要 以 含 碳 量 的 上 下 來 調(diào) 整0.65%C1.30%0.65%C1.30%，為了提高鋼的綜合性能，有的鋼中，為了提高鋼的綜合性能，有的鋼中參加參加0.35%0.35%0.60%0.60%的錳。的錳。合金工具鋼不僅含有很高碳，有的高達(dá)合金工具鋼不僅含有很高碳，有的高達(dá)2.30%2.30%，而且含有較高的，而且含有較高的鉻，鉻的含量可到達(dá)鉻，鉻的含量可到達(dá)13%13%、鎢達(dá)、鎢達(dá)9%9%、鉬、釩等合金元素，、鉬、釩等合金元素，這類鋼主要用于各式模具。這類鋼主要用于各式模具。高速工具鋼除含有較高的碳高速工具鋼除含有較高的碳1%1%左右外，還含有很高的鎢有左右外，還含有很高

42、的鎢有的高達(dá)的高達(dá)19%19%和鉻、釩、鉬等合金元素，具有較好的赤熱硬性。和鉻、釩、鉬等合金元素，具有較好的赤熱硬性。 特殊性能鋼特殊性能鋼指的是具有特殊化學(xué)性能或力學(xué)性能指的是具有特殊化學(xué)性能或力學(xué)性能的鋼，如的鋼，如軸承鋼、不銹鋼、彈簧鋼、高溫合金鋼軸承鋼、不銹鋼、彈簧鋼、高溫合金鋼等。等。 軸承鋼軸承鋼是指用于制造各種環(huán)境中工作的各類軸承是指用于制造各種環(huán)境中工作的各類軸承圈和滾動體的鋼，這類鋼圈和滾動體的鋼，這類鋼含碳含碳1%1%左右左右，含鉻最高含鉻最高不超過不超過1.65%1.65%，要求具有高而均勻的硬度和耐磨性，要求具有高而均勻的硬度和耐磨性，內(nèi)部組織和化學(xué)成分均勻，夾雜物和炭

43、化物的數(shù)內(nèi)部組織和化學(xué)成分均勻，夾雜物和炭化物的數(shù)量及分布要求高。量及分布要求高。不銹鋼是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液，或其他不銹鋼是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液，或其他腐蝕介質(zhì)中具有一定化學(xué)穩(wěn)定性的鋼的總稱。耐大腐蝕介質(zhì)中具有一定化學(xué)穩(wěn)定性的鋼的總稱。耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的稱為不銹鋼，耐酸、氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的稱為不銹鋼，耐酸、堿和鹽等強(qiáng)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐腐蝕鋼。不銹鋼具堿和鹽等強(qiáng)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐腐蝕鋼。不銹鋼具有不銹性，但不一定耐腐蝕，而耐腐蝕鋼那么一般有不銹性，但不一定耐腐蝕，而耐腐蝕鋼那么一般都具有較好的不銹性。都具有較好的不銹性。 根據(jù)化學(xué)成分不同，可分為馬氏體不

44、銹鋼根據(jù)化學(xué)成分不同，可分為馬氏體不銹鋼(13%Cr(13%Cr鋼為代表鋼為代表) )，鐵素體不銹鋼，鐵素體不銹鋼(18%Cr(18%Cr鋼為代表鋼為代表) )，奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼(18%Cr-8%Ni(18%Cr-8%Ni鋼代表鋼代表) )和雙相不銹鋼。和雙相不銹鋼。 w彈簧鋼主要含有硅、錳、鉻合金元素，具有高的彈性極限、彈簧鋼主要含有硅、錳、鉻合金元素，具有高的彈性極限、高的疲勞強(qiáng)度以及高的沖擊韌性和塑性，專門用于制造螺高的疲勞強(qiáng)度以及高的沖擊韌性和塑性，專門用于制造螺旋簧及其他形狀彈簧，對鋼的外表性能及脫碳性能的要求旋簧及其他形狀彈簧，對鋼的外表性能及脫碳性能的要求比一般鋼較為嚴(yán)格

45、。比一般鋼較為嚴(yán)格。w高溫合金指的是在應(yīng)力及高溫同時(shí)作用下，具有長時(shí)間抗高溫合金指的是在應(yīng)力及高溫同時(shí)作用下，具有長時(shí)間抗蠕變能力與高的持久強(qiáng)度和高的抗蝕性的金屬材料，常用蠕變能力與高的持久強(qiáng)度和高的抗蝕性的金屬材料，常用的有鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金，還有鉻基合金、鉬的有鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金，還有鉻基合金、鉬基合金及其他合金等。高溫合金主要用于制造燃汽輪機(jī)、基合金及其他合金等。高溫合金主要用于制造燃汽輪機(jī)、噴氣式發(fā)動機(jī)等高溫下工作零部件。噴氣式發(fā)動機(jī)等高溫下工作零部件。 思考題思考題1 1、煉鋼的根本任務(wù)是什么，通過哪些手段實(shí)現(xiàn)？、煉鋼的根本任務(wù)是什么，通過哪些手段實(shí)現(xiàn)？2 2、磷

46、和硫?qū)︿摦a(chǎn)生哪些危害？、磷和硫?qū)︿摦a(chǎn)生哪些危害？3 3、實(shí)際生產(chǎn)中為什么要將、實(shí)際生產(chǎn)中為什么要將Mn/SMn/S比作為一個(gè)指比作為一個(gè)指 標(biāo)進(jìn)行控制？標(biāo)進(jìn)行控制？4 4、氫和氮對鋼產(chǎn)生哪些危害？、氫和氮對鋼產(chǎn)生哪些危害？5 5、外來夾雜和內(nèi)生夾雜的含義是什么？、外來夾雜和內(nèi)生夾雜的含義是什么？ ？第二章 煉鋼根底理論第一節(jié) 裝料2.1 .1 轉(zhuǎn)爐煉鋼原料 轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原料是鐵水，其次還配有局部廢鋼。2.1.1.1 鐵水 鐵水是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的主原料，一般占裝入量的70%以上。鐵水的物理熱和化學(xué)熱是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的唯一熱源。因此，鐵水的溫度和化學(xué)成分應(yīng)符合一定要求，以簡化和穩(wěn)定冶煉操作

47、，并獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2.1.1.1 .1對鐵水溫度的要求 鐵水溫度的上下，標(biāo)志這鐵水物理熱的多少。較高的鐵水溫度可以保證轉(zhuǎn)爐吹煉的順利進(jìn)行，同時(shí)還能增加廢鋼的配加量，降低轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)技術(shù)。因此，希望鐵水的溫度盡量高些，另外還需要入爐鐵水溫度相對穩(wěn)定。2.1.1.1.2 對鐵水成分的要求 轉(zhuǎn)爐煉鋼的適應(yīng)性較強(qiáng)，可將各種成分的鐵水吹煉成鋼。但是，為了方便轉(zhuǎn)爐煉鋼操作及降低生產(chǎn)本錢，鐵水的成分應(yīng)該適宜和穩(wěn)定。1、鐵水的含硅量 鐵水中的硅是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要發(fā)熱元素之一。根據(jù)轉(zhuǎn)爐煉鋼的熱平衡計(jì)算，鐵水中的含硅量每增加0.1%，廢鋼比可增加1.3%-1.5%。 假設(shè)含硅量低于0.5%時(shí)，鐵水的化學(xué)熱缺

48、乏，會導(dǎo)致廢鋼比下降，小容量轉(zhuǎn)爐甚至不能正常吹煉。另外，鐵水含硅量過低時(shí)，石灰溶解困難，這不僅不利于硫和磷的去除，同時(shí)還會因渣量少而對鋼液的覆蓋效果差，吹煉時(shí)金屬飛濺嚴(yán)重，導(dǎo)致冶煉收得率下降。 反之，如果鐵水含硅量高于0.8%，不僅增加造渣材料的消耗，而且使?fàn)t內(nèi)的渣量偏大。理論計(jì)算說明，鐵 水的含硅量每增加0.1%，吹煉1t鐵水要增加2kg多的二氧化硅，同時(shí)還需要多加6kg的石灰，渣量那么增加8kg。過多的渣量容易引起噴濺，增加金屬損失。另外，鐵水含硅量高時(shí)，初期渣子的堿度低，對爐襯的侵蝕作用加??；同時(shí)，初期渣中的二氧化硅含量高，會使渣中的FeO、MnO含量相對較低，容易在石灰塊外表生成一層熔

49、點(diǎn)為2130的2COSO外殼，阻礙石灰熔化，降低成渣速度，不利于早期的去磷。 2、鐵水含的錳量 鐵水中的錳是一種有益元素，主要表達(dá)在錳氧化后生成的氧化錳能促進(jìn)石灰溶解，促進(jìn)初渣形成而減少螢石的用量，有利于提高爐齡和減輕氧槍粘鋼。有資料說明，如果鐵水中的錳含量從0.3%提高到0.9%，螢石的用量可以減少82%。但是當(dāng)錳含量超過1%時(shí)，爐渣太稀，不利于轉(zhuǎn)爐的吹煉。 3、鐵水的含磷量 磷會使鋼產(chǎn)生“冷脆現(xiàn)象，是鋼中的有害元素之一。轉(zhuǎn)爐單渣法吹煉時(shí)脫磷效率一般為85%-90%，考慮到出鋼后回磷及廢鋼中帶入的磷，希望入爐鐵水的含磷量小于0.15%0.20%，最高不能超過0.4%。假設(shè)鐵水含磷量過高，轉(zhuǎn)爐

50、吹煉需采用雙渣法操作，這將會惡化轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 4、鐵水的含硫量 硫會使鋼產(chǎn)生“熱脆現(xiàn)象，也是鋼中的有害原審。LD轉(zhuǎn)爐脫硫效果差，單渣法冶煉時(shí)的脫硫效率僅為30%35%，而通常要求鋼液含硫量在0.03%以下，因此希望鐵水含硫量低于0.04%0.05%。 2.1.1.2 廢鋼 廢鋼是轉(zhuǎn)爐煉鋼的另一種原料，不過在此它是作為冷卻劑使用的。LD煉鋼中，鐵水的物理熱和化學(xué)熱足以把熔池的溫度從12501300加熱到1600左右的煉鋼溫度，且有充裕熱量，廢鋼就是用來消耗這些充裕熱量，以控制熔池溫度的 。2.1.2 轉(zhuǎn)爐的裝入制度 轉(zhuǎn)爐的裝入制度包括裝入量、廢鋼比及裝料順序三個(gè)問題。2.1.2.1

51、裝入量確實(shí)定 轉(zhuǎn)爐的裝入量是指每爐裝入鐵水和廢鋼兩種金屬爐料的總量。生產(chǎn)時(shí)間說明，對于不同容積的轉(zhuǎn)爐以及同一轉(zhuǎn)爐在不同冶煉條件下，都有其不同而合理的裝入量。裝入量過大，會導(dǎo)致吹煉過程中的噴濺加劇而被迫降低供氧強(qiáng)度，從而使氧射流對熔池的攪拌力下降，成渣變慢，爐襯壽命縮短；反之，裝入量過小，不僅使轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力得不到充分發(fā)揮，產(chǎn)量低，而且由于熔池過淺，使?fàn)t底容易被氧氣射流沖蝕而過早損壞。目前控制LD轉(zhuǎn)爐裝入量的方法有以下三種。1、定量裝入法 所謂定量裝入，是指在整個(gè)爐役期內(nèi)，每爐的裝入量保持不變的裝料方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，生產(chǎn)組織簡單、便于實(shí)現(xiàn)吹煉過程中的計(jì)算機(jī)自動控制。其問題是，容易造成爐役前期

52、的裝入量偏大而熔池較深，爐役后期的裝入量偏小而熔池較淺。轉(zhuǎn)爐容量越小，爐役前后期的這種差異越大。因此，定量裝入法適用于大轉(zhuǎn)爐。 2、定深裝入法 所謂定深裝入，是指在一個(gè)爐役期間，隨著爐襯的侵蝕，爐子實(shí)際有效容積不斷擴(kuò)大，從而逐漸增加裝入量，以保證熔池深度不變的裝料方法。該法優(yōu)點(diǎn)是，氧槍操作穩(wěn)定，有利于提高供氧強(qiáng)度并減輕噴濺。其問題是，定深裝入法的裝入量和出鋼量變化頻繁，生產(chǎn)組織難度大。 3、分階段定量裝入法。 該法是根據(jù)爐襯的侵蝕規(guī)律和爐膛的擴(kuò)大程度，將一個(gè)爐役期劃分為35個(gè)階段，每個(gè)階段實(shí)行定量裝入，裝入量逐段遞增。分階段定量裝入法大體上保持了適當(dāng)?shù)娜鄢厣疃龋梢詽M足吹煉工藝的要求，又保證了

53、裝入量的相對穩(wěn)定，便于組織生產(chǎn)。中小轉(zhuǎn)爐普遍使用此法。在確定各階段的裝入量時(shí)應(yīng)考慮以下因素：1熔池深度要合理。生產(chǎn)實(shí)踐證明，熔池的深度H為氧氣射流對熔池的最大沖擊深度h的1.52.0倍時(shí)較為合理。既能防止氧氣射流沖蝕爐底，同時(shí)又能保證氧氣射流對熔池有良好的攪拌。2爐容比V/T要適宜。轉(zhuǎn)爐的工作容積，也稱有效容積，以“V表示，公稱噸位用“T表示，兩者之比值“VT稱之為爐容比，單位為(m3t)。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率的上下以及吹煉中的噴濺情況都和爐容比的大小密切相關(guān)。 爐容比過大，會增加設(shè)備重量、廠房高度和耐火材料消耗量，因而使整個(gè)車間的費(fèi)用增加，本錢提高，對鋼的質(zhì)量也有不良影響；而爐容比過小，爐內(nèi)沒有足夠的

54、反響空間，勢必引起噴濺，對爐襯的沖刷加劇，操作惡化，導(dǎo)致金屬消耗增高，爐襯壽命降低，不利于提高生產(chǎn)率。目前，國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐的爐容比通常為0.81.0。一般說來，轉(zhuǎn)爐容量小、鐵水含硅或含磷高、供氧強(qiáng)度大及用氧化鐵皮做冷卻劑時(shí)，爐容比取上限；反之，那么取下限。 2.1.2.2 廢鋼比 廢鋼的參加量占金屬料裝入量的百分比稱為廢鋼比。提高廢鋼比，可以減少鐵水的用量，從而有助于降低轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)本錢；同時(shí)可減少石灰的用量和渣量，有利于減輕吹煉中的噴濺，提高了金屬收得率；還可以縮短吹煉時(shí)間、減少氧氣消耗和增加產(chǎn)量。 2.1.2.3 裝料順序 LD轉(zhuǎn)爐的裝料順序，一般情況下是先加廢鋼后兌鐵水，以防止廢鋼外表有水或爐

55、內(nèi)渣未倒凈裝料時(shí)引起爆炸。爐役后期，為使其免受廢鋼的直接沖擊，在確認(rèn)廢鋼枯燥及渣已倒凈或已加石灰稠化的條件下，可先兌鐵水后加廢鋼。 第二節(jié) 供氧 煉鋼的根本任務(wù)是靠向熔池供氧，造堿性渣，去除原料中的雜質(zhì)，得到成分和溫度合格的鋼水。因此可以說供氧是煉鋼過程進(jìn)行的中心環(huán)節(jié)。 2.2.1 熔池中氧的來源 熔池內(nèi)氧的主要來源于直接吹氧、加礦分解和爐氣供氧三個(gè)方面。 2.2.1.1 直接吹氧 直接吹入氧氣是煉鋼生產(chǎn)中向熔池供氧的最主要方法。目前煉鋼所用的氧都是由工業(yè)制氧機(jī)別離空氣所得。通常要求氧氣的含氧量不低于98.5%，水分不能超過3g/m3，而且具有一定的壓力。 LD轉(zhuǎn)爐為了獲得較高的脫碳速度，縮短

56、冶煉時(shí)間，采 用高壓氧氣經(jīng)水冷氧槍從熔池上方垂直向下吹入的方式供氧，而且氧槍的噴頭是拉瓦爾型的，工作氧壓0.51.1Mpa，氧氣流股的出口速度高達(dá)450500m/s，即屬于超音速射流。超音速氧流有足夠的動能去沖擊、攪拌熔池，改善脫碳反響的動力學(xué)條件，加速反響的進(jìn)行。在轉(zhuǎn)爐內(nèi)超音速射流向前流動，與周圍介質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)和能量交換，其流速逐漸變慢，斷面積逐漸增大，溫度逐漸升高。 2.2.1.2 參加鐵礦石和氧化鐵皮 鐵礦石和氧化鐵皮是作為冷卻劑參加的，因?yàn)樗鼈冎饕际且澡F的氧化物形式存在的，參加熔池后， 隨著升溫、熔化并溶解，可提高渣中FeO的含量，從而會向熔池中供氧。 2.2.1.3 爐氣傳氧 如果煉

57、鋼爐內(nèi)爐氣中氧的分壓大于渣中氧化亞鐵的分解壓，同時(shí)又大于鋼液中氧化亞鐵的分解壓時(shí)，氣相中的氧就會不斷地傳入熔池。有研究說明，在煉鋼溫度下，氧化性熔渣中FeO的分解壓約為10-2Pa，鋼液中FeO分解壓約為10-410-5Pa，而LD轉(zhuǎn)爐爐氣中氧的分壓接近于1atm?？梢姡谘趸珶掃^程中，煉鋼爐內(nèi)具備了爐氣向熔池傳氧的條件，氣相中的氧會不斷地傳入熔渣和鋼液。2.2.2 轉(zhuǎn)爐的供氧制度 如何合理的向熔池供氧以便得到最正確的冶煉條件，在生產(chǎn)上也稱供氧制度。包括兩個(gè)方面：根據(jù)原料，爐子噸位，設(shè)計(jì)好的氧槍；制定合理的氧槍操作制度。因此，選定氧槍后，要確定供氧制度，只需要制定合理的氧槍操作制度，它包括：

58、確定恰當(dāng)?shù)墓┭鯊?qiáng)度，確定供氧壓力，確定合理的槍位及在吹煉過程中如何調(diào)節(jié)槍位。 2.2.2.1 供氧強(qiáng)度 所謂供氧強(qiáng)度，是指單位時(shí)間內(nèi)向每噸金屬供給的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氧氣量的多少，即：供氧強(qiáng)度m/tmin=每噸金屬需氧量m/t/供養(yǎng)時(shí)間min。 生產(chǎn)實(shí)踐說明，容量為3050噸的轉(zhuǎn)爐，供氧強(qiáng)度為2.84.0 m/tmin,120150噸的轉(zhuǎn)爐，供氧強(qiáng)度為2.53.5 m/tmin。國外大型轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度一般為2.54.0 m/tmin。 2.2.2.2 供氧壓力 氧氣的壓力是轉(zhuǎn)爐煉鋼中供氧操作的一個(gè)重要參數(shù)。對于同一氧槍來說，提高氧氣壓力可以增加供氧強(qiáng)度而縮短冶煉時(shí)間。但是槍位一定時(shí)，過分增大氧壓會引起嚴(yán)

59、重噴濺，同時(shí)氧氣射流對熔池的沖擊深度也會增加，從而有沖蝕爐底的危險(xiǎn)。適宜的供氧壓力，一般是先經(jīng)驗(yàn)選定，然后在使用中修正。轉(zhuǎn)爐中涉及的氧氣壓力主要是噴頭前的絕對壓力p0和使用壓力p用表壓。 噴頭前的氧壓p0是設(shè)計(jì)噴頭和確定吹煉制度時(shí)的原始參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，小型轉(zhuǎn)爐的p0一般為0.40.7Mpa，大型轉(zhuǎn)爐的p0那么為0.81.1Mpa。 通常所說的供氧壓力，是指轉(zhuǎn)爐車間內(nèi)氧氣壓力測定點(diǎn)的表壓值，又稱使用壓力，常以p用表示。使用壓力p用與噴頭前壓力p0間的關(guān)系為： p用= p0-0.1+0.150.25MPa 實(shí)際供氧壓力允許有約45%的正偏差，特別是在采用分階段定量裝入法時(shí)，隨著裝入量的遞增，要相應(yīng)

60、提高供氧壓力，以增大供氧量。 2.2.2.3 槍位及其控制 轉(zhuǎn)爐煉鋼中的槍位，通常定義為氧槍噴頭至平靜熔池液面的距離。這一距離較大時(shí)，稱高槍位，反之稱低槍位。槍位上下是轉(zhuǎn)爐吹煉過程中的一個(gè)重要參數(shù)，它不僅與熔池內(nèi)鋼液環(huán)流運(yùn)動的強(qiáng)弱有直接關(guān)系，而且對轉(zhuǎn)爐內(nèi)的傳氧情況有重大影響。 一、 槍位與熔池內(nèi)鋼液環(huán)流的關(guān)系 轉(zhuǎn)爐煉鋼中，氧氣流股不斷沖擊熔池，在熔池中央沖出一個(gè)“凹坑，該坑的深度常被叫做氧氣射流的沖擊深度，坑口的面積被稱為氧氣射流的沖擊面積；與此同時(shí)，到達(dá)坑底后的氧氣射流形成反射流股，通過與鋼液的摩擦力引起熔池內(nèi)的鋼液進(jìn)行環(huán)流運(yùn)動，改善了爐內(nèi)化學(xué)反響的動力學(xué)條件，對加速冶煉有重要意義。 在吹煉