鋼材的生產(chǎn)分類及工藝

一、鋼鐵生產(chǎn)的工藝流程1、鋼的來源鋼的源頭是鐵礦砂，即鐵元素（Fe）在自然界中的存在形式，純粹的鐵在自然界中是不存在的，鐵礦砂主要分為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦三種。鐵礦砂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，含鐵量在60%以上稱為富鐵礦。鐵礦砂先在熔爐內(nèi)還原成鐵（銑鐵），再送入煉鋼爐內(nèi)脫碳精煉成鋼，廢鋼也可在煉鋼爐熔煉再生。2、煉鐵鐵礦砂在熔爐（高爐）中提煉成鐵的過程稱為煉鐵。煉鐵時，自高爐上方將鐵礦砂、焦炭、石灰石等交互投入，熱風(fēng)爐加熱過的空氣由高爐下部風(fēng)口吹入，爐內(nèi)焦炭燃燒生成1500。C高溫，產(chǎn)生一氧化碳（CO）爐氣自爐中上升，一氧化碳把鐵礦砂還原；煉成的生鐵自爐下方出鐵口流出，由混鐵爐暫貯并運到煉鋼工場。3、煉鋼高爐熔出的生鐵碳含量高（C含量3%以上），硅（Si）、磷（P）、硫（S）等不純物多，產(chǎn)品既硬且脆。把雜質(zhì)減低煉成強韌性質(zhì)的鋼制品，此過程稱為煉鋼。煉鋼原料除生鐵、廢鋼外，還有去除不純物用的熔劑，生石灰、螢石，脫氧劑合金鐵等，使鋼的品質(zhì)提高。煉鋼方法主要有轉(zhuǎn)爐、電爐。通常鋼鐵制品是將鐵礦石還原，熔解成生鐵（煉鐵）生鐵精煉成鋼（煉鋼）鋼再軋延、加工后制成各種鋼鐵制品。鋼鐵生產(chǎn)的工藝流程：鐵礦石一高爐煉鐵--煉鋼--軋鋼--成品二、鋼材的分類鋼材按外形可分為型材、板材、管材、金屬制品四大類。為便于采購、訂貨和管理，我國目前將鋼材分為十六大品種：（一）型材重軌----每米重量大于30千克的鋼軌（包括起重機軌）輕軌----每米重量小于或等于30千克的鋼軌大/中/小型型鋼----普通鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼、工字鋼、槽鋼、等邊和不等邊角鋼及螺紋鋼等。按尺寸大小分為大、中、小型線材----直徑5-10毫米的圓鋼和盤條冷彎型鋼----將鋼材或鋼帶冷彎成型制成的型鋼優(yōu)質(zhì)型材----優(yōu)質(zhì)鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼等其它鋼材----包括重軌配件、車軸坯、輪箍等（二）板材薄鋼板----厚度等于和小于4毫米的鋼板厚鋼板----厚度大于4毫米的鋼板?？煞譃橹邪澹ê穸却笥?mm小于20mm）、厚板（厚度大于20mm小于60mm）、特厚板（厚度大于60mm）鋼帶----也叫帶鋼，實際上是長而窄并成卷供應(yīng)的薄鋼板電工硅鋼薄板----也叫硅鋼片或矽鋼片（三）管材無縫鋼管----用熱軋、熱軋——冷拔或擠壓等方法生產(chǎn)的管壁無接縫的鋼管焊接鋼管----將鋼板或鋼帶卷曲成型，然后焊接制成的鋼管（四）金屬制品金屬制品----包括鋼絲、鋼絲繩、鋼絞線等三、國內(nèi)鋼鐵生產(chǎn)情況從鋼材需求情況看，根據(jù)國際鋼協(xié)的最新預(yù)測，預(yù)計2003年全球鋼材消費將再增長4.9%,即3900萬噸，總計將達8.41億噸。我國目前鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)的特點決定了我國在鋼鐵產(chǎn)品進出口方面的絕對逆差。從數(shù)據(jù)來看，我國進、出口比達4.6：1，國際鋼協(xié)近期預(yù)測2003年中國成品鋼材消費總量將比2002年增加2500萬噸，預(yù)計將達2.25億噸左右。四、不銹鋼產(chǎn)業(yè)近年來國內(nèi)不銹鋼產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)長足發(fā)展，然而不銹鋼市場上，仍以進口產(chǎn)品居主導(dǎo)地位。以不銹鋼冷軋板為例，5年前的1998年，進口35萬噸，國產(chǎn)7萬噸，進口產(chǎn)品的市場份額占到83.33%。2002年，國內(nèi)不銹鋼冷軋板表觀需求約200萬噸，其中進口產(chǎn)品所占市場份額已經(jīng)下降到52%。隨著太鋼、寶新公司、張家港浦項及上?？颂敳?大不銹鋼生產(chǎn)廠，陸續(xù)完成擴產(chǎn)工程投入運行后，業(yè)界預(yù)計進口品壟斷的局面自今年起將獲得扭轉(zhuǎn)。太鋼是我國最早生產(chǎn)不銹鋼的廠家，也是國內(nèi)最大的不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)。太鋼到2002年底，全面完成不銹鋼系統(tǒng)改造項目，不銹鋼產(chǎn)能進入世界不銹鋼10強之列今年以來，國內(nèi)不銹鋼生產(chǎn)能力進一步增長，其中，太鋼冷軋不銹鋼產(chǎn)能將由16萬噸增長至40萬噸，增幅高達150%；寶新公司的不銹鋼產(chǎn)能則計劃由8萬噸增長至24萬噸，增幅200%。張家港浦項不銹鋼產(chǎn)能將由18萬噸增長至36萬噸，增幅100%；上?？颂敳井a(chǎn)能增長則主要在明年以后，但今年的實際產(chǎn)量亦將較去年增長100%。四大不銹生產(chǎn)鋼廠累計產(chǎn)能，將由50萬噸增長至107萬噸，增長幅度高達114%。今年國內(nèi)不銹鋼冷軋板需求將增長10%以上，達230萬噸左右。今年度太鋼等四大不銹鋼冷軋廠預(yù)計可生產(chǎn)90萬噸左右，加上民營生產(chǎn)企業(yè)，則國內(nèi)不銹鋼冷軋產(chǎn)量將達140-150萬噸，約占65%市場有率，預(yù)計2006年不銹鋼冷軋板產(chǎn)量將突破200萬噸。1998到2007年將是中國不銹鋼輝煌發(fā)展的十年。若按10%的增長率計算，到2007年中國不銹表觀消費量將達到500萬噸，相當(dāng)于目前整個歐洲的消費量。不銹鋼不但具有良好的耐腐蝕性能，而且具有良好的外觀等多種特性，不銹鋼的應(yīng)用范圍越來越廣泛。2001年全球不銹鋼產(chǎn)量1790萬噸，2001年全球不銹鋼出口量1160萬噸。中國是最大的不銹鋼進口國，進口量約為170萬噸，占全球出口數(shù)量的14.65%。不銹鋼主要消費品種有薄板、帶鋼、中厚板和型線材，以板帶材的消費為主。2000年板帶材的消費量約140萬噸，板帶材的消費比例達到85%；板帶消費中又以薄板消費為主，2000年薄板消費約91萬噸，薄板的消費占55%，型線材消費占12%。我國不銹鋼生產(chǎn)特點是：1、生產(chǎn)品種以板帶材為主，鋼種以奧氏體不銹鋼為主。我國不銹鋼的生產(chǎn)以板帶材為主，近幾年由于合資企業(yè)生產(chǎn)不銹鋼冷軋薄板產(chǎn)量的增加，以及民營企業(yè)冷軋窄帶鋼生產(chǎn)量的增加，使板帶比增幅度較大，生產(chǎn)的板帶比提高到75%左右。生產(chǎn)鋼種是以奧氏體（Cr—Ni系）不銹鋼為主，這是由于奧氏體不銹鋼應(yīng)用最為廣泛。但近兩年馬氏和鐵素體（Cr系）不銹鋼生產(chǎn)比例有所增加，由1999年的23%增加到2000年的34%。但應(yīng)用于汽車和家電行業(yè)的鐵素體不銹鋼由于國內(nèi)生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝備等方面的原因只能少量生產(chǎn)，大部分需要進口解決。2、主要生產(chǎn)企業(yè)按產(chǎn)量排序是太鋼、張家港和寶新，生產(chǎn)品種以冷軋薄板為主。薄板：太鋼、張家港和寶新不銹鋼冷軋薄板生產(chǎn)工藝、設(shè)備及產(chǎn)品質(zhì)量可以達到國際水平，但包括太鋼在內(nèi)，以及上述兩個合資企業(yè)，均由于不銹鋼冶煉和熱軋能力不足，或不具備冶煉熱軋能力，需要進口熱軋板卷作為冷軋坯料。中板：主要由上海浦鋼和太鋼生產(chǎn)，其它特鋼企業(yè)生產(chǎn)量很小。帶鋼：主要由民營企業(yè)生產(chǎn)，不銹鋼窄帶鋼廠集中在浙江寧波和廣東汕頭，窄帶產(chǎn)品多數(shù)進行深加工，如不銹鋼焊管、器皿及建筑小五金件等，這類企業(yè)生產(chǎn)成本低，銷售手段靈活，目前市場占有率較高。應(yīng)用于電子、通訊及家電的高精度帶鋼仍由生產(chǎn)經(jīng)驗豐富、裝備水平先進的國有企業(yè)生產(chǎn)。型線材：主要是棒材和線材，棒材由國企特鋼企業(yè)生產(chǎn)，如太鋼、上海五鋼等；線材生產(chǎn)企業(yè)主要是太鋼和大連鋼廠，另外，江浙地區(qū)民營企業(yè)也具備相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)能力；線材深加工產(chǎn)品主要是民營和合資（主要是臺資企業(yè)）生產(chǎn)。無縫管：生產(chǎn)企業(yè)主要集中在上海五鋼和長城特鋼，此外，江浙江地區(qū)的民營企業(yè)生產(chǎn)量十分可觀，生產(chǎn)量為5萬噸左右，但能夠滿足工業(yè)用的很少。近年來，我國不銹鋼的消費已經(jīng)由傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)向建筑五金裝飾、廚房設(shè)備、餐具刀具，以及輕工、家電、辦公用具等方面。不銹鋼主要用途可分為以下幾個方面：一建筑裝潢及飾用鏡面板及花紋板、不銹鋼焊管的加工，年消費量約30-35萬噸，主要鋼種是SUS304，規(guī)格小于2mm；一廚房設(shè)備、餐具等的年消費10萬噸，主要鋼種是SUS304、430，規(guī)格小于3mm；一家用電器以鐵素體不銹鋼為主，年消費量為7萬噸（2005年10萬噸）；一食品加工行業(yè)主要制造食品加工機械及容器，如糧食、啤酒飲料、乳品加工設(shè)備、速凍冷藏設(shè)備等年消費量為15萬噸，主要鋼種是304、321、1Cr13及抗菌型鐵素體不銹鋼：一城市景觀工程主要以消費不銹鋼焊管為主，年消費量為5萬噸；一汽車行業(yè)主要是汽車排氣管用鐵素體不銹鋼409，年消費量為1-1.5萬噸；—其它行業(yè)如城市供水工程、環(huán)保及石化、電力行業(yè)，年消費量為15萬噸。其中熱軋板主要用途：一不銹鋼熱軋板主要用于冷軋薄板或帶鋼的原料，熱軋板用于直接消費是以熱軋酸洗板代替冷軋板，約10-15萬噸；一中板主要用于石油、化工和機械等行業(yè)，年消費量約為15-18萬噸。長型材主要用途：一不銹鋼緊固件需棒線材5.8萬噸，不銹鋼絲消費量為7萬噸，包括焊絲、鋼絲繩、絲網(wǎng)及微絲、緊固件鋼絲等；閥門鋼3.7萬噸，不銹鋼軸、手術(shù)器械、餐具及特殊用途消費量為2.5萬噸，總計約為19萬噸。預(yù)測2005年國內(nèi)不銹鋼消費總量將達230萬噸，2010年將達到300萬噸；2010年板帶材需求將為242萬噸，其中薄板為194萬噸。2005-2010年，隨著新建和擴建項目相繼投產(chǎn)，不銹鋼粗鋼產(chǎn)能有大幅度提高，以太鋼、上海一鋼、上海五鋼和SKS生產(chǎn)能力的增加為主。2005年預(yù)計產(chǎn)能可達到220萬噸左右，屆時粗鋼的缺口約為30-50萬噸：2010年建成投產(chǎn)的還有SKS和國內(nèi)某企業(yè)，生產(chǎn)能力可以增加到320萬噸，缺口將有所減少。2005年熱軋板卷和冷軋板卷的生產(chǎn)能力可分別達到140萬噸和110萬噸，2010年達到180萬噸。與需求相比，熱軋板卷供需基本平衡，冷軋板卷還有一定量的缺口，約為50萬噸左右。屈服點（os）鋼材或試樣在拉伸時，當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應(yīng)力值即為屈服點。設(shè)Ps為屈服點s處的外力，F(xiàn)o為試樣斷面積，則屈服點os=Ps/Fo（MPa），MPa稱為兆帕等于N（牛頓）/mm2，（MPa=106Pa，Pa:帕斯卡=N/m2）屈服強度（o0.2）有的金屬材料的屈服點極不明顯，在測量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產(chǎn)生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長度的0.2%）時的應(yīng)力，稱為條件屈服強度或簡稱屈服強度o0.2。抗拉強度（ob）材料在拉伸過程中，從開始到發(fā)生斷裂時所達到的最大應(yīng)力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強度相應(yīng)的還有抗壓強度、抗彎強度等。設(shè)Pb為材料被拉斷前達到的最大拉力，F(xiàn)o為試樣截面面積，則抗拉強度ob=Pb/Fo（MPa）。伸長率（汶）材料在拉斷后，其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。屈強比（os/ob）鋼材的屈服點（屈服強度）與抗拉強度的比值，稱為屈強比。屈強比越大，結(jié)構(gòu)零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6-0.65，低合金結(jié)構(gòu)鋼為0.65-0.75合金結(jié)構(gòu)鋼為0.84-0.86。硬度硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。⑴布氏硬度（HB）以一定的載荷（一般3000kg）把一定大?。ㄖ睆揭话銥?0mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值HB），單位為公斤力/mm2（N/mm2）。⑵洛氏硬度（HR）當(dāng)HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗材料