钢材的生产分类及工艺

一、钢铁生产的工艺流程1、钢的来源钢的源头是铁矿砂，即铁元素（Fe）在自然界中的存在形式，纯粹的铁在自然界中是不存在的，铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种。铁矿砂中的含铁量越高越好，理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右，含铁量在60%以上称为富铁矿。铁矿砂先在熔炉内还原成铁（铣铁），再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢，废钢也可在炼钢炉熔炼再生。2、炼铁铁矿砂在熔炉（高炉）中提炼成铁的过程称为炼铁。炼铁时，自高炉上方将铁矿砂、焦炭、石灰石等交互投入，热风炉加热过的空气由高炉下部风口吹入，炉内焦炭燃烧生成1500。C高温，产生一氧化碳（CO）炉气自炉中上升，一氧化碳把铁矿砂还原；炼成的生铁自炉下方出铁口流出，由混铁炉暂贮并运到炼钢工场。3、炼钢高炉熔出的生铁碳含量高（C含量3%以上），硅（Si）、磷（P）、硫（S）等不纯物多，产品既硬且脆。把杂质减低炼成强韧性质的钢制品，此过程称为炼钢。炼钢原料除生铁、废钢外，还有去除不纯物用的熔剂，生石灰、萤石，脱氧剂合金铁等，使钢的品质提高。炼钢方法主要有转炉、电炉。通常钢铁制品是将铁矿石还原，熔解成生铁（炼铁）生铁精炼成钢（炼钢）钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品。钢铁生产的工艺流程：铁矿石一高炉炼铁--炼钢--轧钢--成品二、钢材的分类钢材按外形可分为型材、板材、管材、金属制品四大类。为便于采购、订货和管理，我国目前将钢材分为十六大品种：（一）型材重轨----每米重量大于30千克的钢轨（包括起重机轨）轻轨----每米重量小于或等于30千克的钢轨大/中/小型型钢----普通钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、等边和不等边角钢及螺纹钢等。按尺寸大小分为大、中、小型线材----直径5-10毫米的圆钢和盘条冷弯型钢----将钢材或钢带冷弯成型制成的型钢优质型材----优质钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢等其它钢材----包括重轨配件、车轴坯、轮箍等（二）板材薄钢板----厚度等于和小于4毫米的钢板厚钢板----厚度大于4毫米的钢板。可分为中板（厚度大于4mm小于20mm）、厚板（厚度大于20mm小于60mm）、特厚板（厚度大于60mm）钢带----也叫带钢，实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板电工硅钢薄板----也叫硅钢片或矽钢片（三）管材无缝钢管----用热轧、热轧——冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管焊接钢管----将钢板或钢带卷曲成型，然后焊接制成的钢管（四）金属制品金属制品----包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等三、国内钢铁生产情况从钢材需求情况看，根据国际钢协的最新预测，预计2003年全球钢材消费将再增长4.9%,即3900万吨，总计将达8.41亿吨。我国目前钢铁工业结构的特点决定了我国在钢铁产品进出口方面的绝对逆差。从数据来看，我国进、出口比达4.6：1，国际钢协近期预测2003年中国成品钢材消费总量将比2002年增加2500万吨，预计将达2.25亿吨左右。四、不锈钢产业近年来国内不锈钢产业出现长足发展，然而不锈钢市场上，仍以进口产品居主导地位。以不锈钢冷轧板为例，5年前的1998年，进口35万吨，国产7万吨，进口产品的市场份额占到83.33%。2002年，国内不锈钢冷轧板表观需求约200万吨，其中进口产品所占市场份额已经下降到52%。随着太钢、宝新公司、张家港浦项及上海克虏伯等4大不锈钢生产厂，陆续完成扩产工程投入运行后，业界预计进口品垄断的局面自今年起将获得扭转。太钢是我国最早生产不锈钢的厂家，也是国内最大的不锈钢生产企业。太钢到2002年底，全面完成不锈钢系统改造项目，不锈钢产能进入世界不锈钢10强之列今年以来，国内不锈钢生产能力进一步增长，其中，太钢冷轧不锈钢产能将由16万吨增长至40万吨，增幅高达150%；宝新公司的不锈钢产能则计划由8万吨增长至24万吨，增幅200%。张家港浦项不锈钢产能将由18万吨增长至36万吨，增幅100%；上海克虏伯公司产能增长则主要在明年以后，但今年的实际产量亦将较去年增长100%。四大不锈生产钢厂累计产能，将由50万吨增长至107万吨，增长幅度高达114%。今年国内不锈钢冷轧板需求将增长10%以上，达230万吨左右。今年度太钢等四大不锈钢冷轧厂预计可生产90万吨左右，加上民营生产企业，则国内不锈钢冷轧产量将达140-150万吨，约占65%市场有率，预计2006年不锈钢冷轧板产量将突破200万吨。1998到2007年将是中国不锈钢辉煌发展的十年。若按10%的增长率计算，到2007年中国不锈表观消费量将达到500万吨，相当于目前整个欧洲的消费量。不锈钢不但具有良好的耐腐蚀性能，而且具有良好的外观等多种特性，不锈钢的应用范围越来越广泛。2001年全球不锈钢产量1790万吨，2001年全球不锈钢出口量1160万吨。中国是最大的不锈钢进口国，进口量约为170万吨，占全球出口数量的14.65%。不锈钢主要消费品种有薄板、带钢、中厚板和型线材，以板带材的消费为主。2000年板带材的消费量约140万吨，板带材的消费比例达到85%；板带消费中又以薄板消费为主，2000年薄板消费约91万吨，薄板的消费占55%，型线材消费占12%。我国不锈钢生产特点是：1、生产品种以板带材为主，钢种以奥氏体不锈钢为主。我国不锈钢的生产以板带材为主，近几年由于合资企业生产不锈钢冷轧薄板产量的增加，以及民营企业冷轧窄带钢生产量的增加，使板带比增幅度较大，生产的板带比提高到75%左右。生产钢种是以奥氏体（Cr—Ni系）不锈钢为主，这是由于奥氏体不锈钢应用最为广泛。但近两年马氏和铁素体（Cr系）不锈钢生产比例有所增加，由1999年的23%增加到2000年的34%。但应用于汽车和家电行业的铁素体不锈钢由于国内生产工艺技术和装备等方面的原因只能少量生产，大部分需要进口解决。2、主要生产企业按产量排序是太钢、张家港和宝新，生产品种以冷轧薄板为主。薄板：太钢、张家港和宝新不锈钢冷轧薄板生产工艺、设备及产品质量可以达到国际水平，但包括太钢在内，以及上述两个合资企业，均由于不锈钢冶炼和热轧能力不足，或不具备冶炼热轧能力，需要进口热轧板卷作为冷轧坯料。中板：主要由上海浦钢和太钢生产，其它特钢企业生产量很小。带钢：主要由民营企业生产，不锈钢窄带钢厂集中在浙江宁波和广东汕头，窄带产品多数进行深加工，如不锈钢焊管、器皿及建筑小五金件等，这类企业生产成本低，销售手段灵活，目前市场占有率较高。应用于电子、通讯及家电的高精度带钢仍由生产经验丰富、装备水平先进的国有企业生产。型线材：主要是棒材和线材，棒材由国企特钢企业生产，如太钢、上海五钢等；线材生产企业主要是太钢和大连钢厂，另外，江浙地区民营企业也具备相当的生产能力；线材深加工产品主要是民营和合资（主要是台资企业）生产。无缝管：生产企业主要集中在上海五钢和长城特钢，此外，江浙江地区的民营企业生产量十分可观，生产量为5万吨左右，但能够满足工业用的很少。近年来，我国不锈钢的消费已经由传统行业转向建筑五金装饰、厨房设备、餐具刀具，以及轻工、家电、办公用具等方面。不锈钢主要用途可分为以下几个方面：一建筑装潢及饰用镜面板及花纹板、不锈钢焊管的加工，年消费量约30-35万吨，主要钢种是SUS304，规格小于2mm；一厨房设备、餐具等的年消费10万吨，主要钢种是SUS304、430，规格小于3mm；一家用电器以铁素体不锈钢为主，年消费量为7万吨（2005年10万吨）；一食品加工行业主要制造食品加工机械及容器，如粮食、啤酒饮料、乳品加工设备、速冻冷藏设备等年消费量为15万吨，主要钢种是304、321、1Cr13及抗菌型铁素体不锈钢：一城市景观工程主要以消费不锈钢焊管为主，年消费量为5万吨；一汽车行业主要是汽车排气管用铁素体不锈钢409，年消费量为1-1.5万吨；—其它行业如城市供水工程、环保及石化、电力行业，年消费量为15万吨。其中热轧板主要用途：一不锈钢热轧板主要用于冷轧薄板或带钢的原料，热轧板用于直接消费是以热轧酸洗板代替冷轧板，约10-15万吨；一中板主要用于石油、化工和机械等行业，年消费量约为15-18万吨。长型材主要用途：一不锈钢紧固件需棒线材5.8万吨，不锈钢丝消费量为7万吨，包括焊丝、钢丝绳、丝网及微丝、紧固件钢丝等；阀门钢3.7万吨，不锈钢轴、手术器械、餐具及特殊用途消费量为2.5万吨，总计约为19万吨。预测2005年国内不锈钢消费总量将达230万吨，2010年将达到300万吨；2010年板带材需求将为242万吨，其中薄板为194万吨。2005-2010年，随着新建和扩建项目相继投产，不锈钢粗钢产能有大幅度提高，以太钢、上海一钢、上海五钢和SKS生产能力的增加为主。2005年预计产能可达到220万吨左右，届时粗钢的缺口约为30-50万吨：2010年建成投产的还有SKS和国内某企业，生产能力可以增加到320万吨，缺口将有所减少。2005年热轧板卷和冷轧板卷的生产能力可分别达到140万吨和110万吨，2010年达到180万吨。与需求相比，热轧板卷供需基本平衡，冷轧板卷还有一定量的缺口，约为50万吨左右。屈服点（os）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点os=Ps/Fo（MPa），MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa:帕斯卡=N/m2）屈服强度（o0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度o0.2。抗拉强度（ob）材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度ob=Pb/Fo（MPa）。伸长率（汶）材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。屈强比（os/ob）钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。⑴布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值HB），单位为公斤力/mm2（N/mm2）。⑵洛氏硬度（HR）当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料