贾良群钢铁基础知识12323yonga.ppt

1、2012.3.23,钢铁基础知识,贾良群,目录,一、钢铁的基本认识 二、钢铁是如何炼成 三、什么是建筑钢材 四、螺纹钢生产流程 五、生产成本的测算 六、常见名词的解释,目录,一、钢铁的基本认识 二、钢铁是如何炼成 三、什么是建筑钢材 四、螺纹钢生产流程 五、生产成本的测算 六、常见名词的解释,提起钢铁都想起了冷硬：铁面无私、铁石心肠、铁嘴钢牙！,其实它最大的存在是比火热还要火热，它是地球母亲在艰难的历练中赋予人类的财富！,铁是一种化学元素，它是地球中最多的元素，约占35%。,钢铁代表着人类文明的进步,进入青铜时代以来，人类与金属材料及其制品的关系日益密切，可以说没有金属材料就没有人类的物质文明

2、。 在人类使用的所有金属材料中，钢铁是使用量最大、使用范围最广泛的基础材料。,钢铁也是至今最大的功能性和结构性材料,尽管钢铁也存在较容易锈蚀、密度较大等缺点，但纵观材料的物理、机械和工艺性能，及其技术性、经济性和可回收性等因素，在人类未来发展的相当长时期内，钢铁的基础原材料地位仍无可替代。,钢铁业是重要产业在中国一度是“元帅”,是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业，包括金属铁、铬、锰等的矿物采选业、炼铁业、炼钢业、钢加工业、铁合金冶炼业、钢丝及其制品业等细分行业，是国家重要的原材料工业之一。此外，由于钢铁生产还涉及非金属矿物采选和制品等其他一些工业门类，如焦化

3、、耐火材料、炭素制品等，因此通常将这些工业门类也纳入钢铁工业范围中。 经济强国都一度是甚至现在也是钢铁强国！,钢铁有很多优点！,1、铁矿石的冶炼和加工与其他金属的生产相比，具有生产规模大、效率高、质量好、成本低等显著的优势； 2、钢铁具有良好的物理、机械和工艺性能； 3、将镍、铬、钒、锰等金属作为合金元素加入铁中，可获得具有各种性能的金属材料； 4、钢铁通过热处理能调整其机械性能，可以满足国民经济各方面的需要； 5、钢铁具有良好的可回收性。,目录,一、钢铁的基本认识 二、钢铁是如何炼成 三、什么是建筑钢材 四、螺纹钢生产流程 五、生产成本的测算 六、常见名词的解释,钢铁生产流程有以下八步,1.

4、 -采矿（获得铁矿石） 2. -选矿（将铁矿石破碎、磁选成铁精粉） 3. -烧结（将铁精粉烧结成具有一定强度、粒度的烧结矿） 4. -冶炼（将烧结矿运送至高炉，热风、焦碳使烧结矿还原成铁水，并脱硫） 5. -炼钢（在转炉内高压氧气将铁水脱磷、去除夹杂，变 成钢水） 6. -精炼（进一步脱磷、去除夹杂，提高纯净度） 7. -连铸（热状态下将钢水铸成具有一定形状的连铸坯） 8. -轧钢（将连铸坯轧制成用户要求的各种型号的钢材，如板材、线材、管材等）。,钢铁材料的生产过程,铁矿石 生铁 l连铸钢坯、铸锭 型材,铸铁,轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法,1、生铁的冶炼 原料：铁矿石 燃料：焦炭 熔剂

5、：石灰石 设备：高炉,2、钢的冶炼 原料：生铁、废钢 燃料：焦炭 熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂 设备：转炉、电弧炉,（长材、板材、管材等）,图示钢铁生产及其产品,铁是如何出来的-铁就是从铁矿石中被烧出来的,现代钢铁生产流程是将铁矿石在高炉中冶炼成生铁，将铁水注入转炉或电炉冶炼成钢，再将钢水铸成连铸坯（钢液经盛钢桶（钢包）注入连铸机铸模，凝固成一定形状）或钢锭（钢液经盛钢桶（钢包）注入铸模，凝固成一定形状），经轧、锻、拉、挤等塑性变形方法加工成各种用途的钢材。 钢铁生产的主要原材料包括铁矿石、锰矿石、铬矿石、石灰石、耐火黏土、白云石、菱铁矿等矿物的原矿及其成品矿，人造块矿，铁合金，洗煤、焦炭、煤

6、气及煤化工产品，耐火材料制品，炭素制品等。,烧矿石的过程叫炼铁-化学上叫还原反应,炼铁实质：是将铁从矿石中还原的过程 即焦炭作燃料和还原剂，在高温下将铁矿石从氧化物状态（Fe2O3）还原为液态生铁。其反应原理： Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 炼铁方法：高炉炼铁 炼铁的方法就是从炉顶加入矿石、焦炭和石灰石，从炉底部向炉内通入加压空气，在焦炭燃烧时，矿石、石灰石与焦炭一起发生反应，最终形成铁水和炉渣。 炼铁原料：铁矿石、焦炭、溶剂（石灰石）等 炼铁产品：生铁液、副产品有炉渣和炉气,炼铁的主要设备就是“高炉”,横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、

7、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。,沸腾中铁水流出了高炉（ blast furnace),当然“高炉”还得有其它设施兄弟们的帮忙才能高效地完成炼铁,高炉炼铁的最大特点是产量高,是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。 规模大，如首钢京唐有世界最大高炉5500m3,宝钢高炉是4063m3,日产生铁超万吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。 它与转炉炼钢相配合，是目前生产钢铁的主要方法。高炉炼铁的这种主导地位预计在相当长时期之内不会改变。,铁矿石主要分为以下几种,主要的炼铁原料，有磁铁矿“Fe3O4”、赤铁矿“Fe2O3”、褐铁矿“2Fe2O3. 3H2O”、菱铁矿“FeCO3”。铁矿石中除铁的化合物外

8、，还含有硅、锰、磷、硫等的化合物，这些统称为脉石。,磁铁矿,菱铁矿,褐铁矿,世界上铁矿产量第一的国家：澳大利亚。 世界四大铁矿石巨头：BHP Billiton必和必拓公司（2011年产量1.49亿吨）、Vale Do Rio Doce巴西淡水河谷公司（3.2亿吨）、RioTinto力拓矿业公司（1.9亿吨）。现在又加入了一个FMG（5400万吨）成为第四大。,铁矿石在世界上的分布并不均匀,我国四大富铁矿基地：河北省武安市、海南昌江县、四川攀枝花和本溪。,含铁量的百分比就叫矿石的“品位”,铁矿的品位定级： 含铁50%以上称之为富矿，（赤铁矿达70%） 35%至50%为低品矿， 25%至35%为贫

9、矿， 25%以下为超贫矿。 中国约有97%的铁矿储备的品位低于35%，属于低品甚至是超贫矿。,我国炼铁需要的铁矿石约65%依靠进口,2010年8月4日于青岛港,粒度6mm左右占85%时叫粗粉。35mm左右 占到85%称为块矿。巴西和澳大利亚矿直接入高炉。,2011年从68个国家地区共进口了6.86亿吨铁矿石,2011年有2.97亿吨矿石从澳大利亚到中国，占中国进口总量的43%。全年平均价格167.4美元/吨。,2011年有1.43亿吨矿石从巴西到中国，占中国进口总量的21%。全年平均价格180美元/吨。,2011年有7300万吨矿石从印度到中国，占中国进口总量的10%。全年平均价格133美元/

10、吨。,铁矿石行业高利润大引来大量投资和开采者,2010年7月27日内蒙阴山下,都是磁铁矿，需要有磁选后大都要烧结或者制造成球团才能入高炉,烧矿石的 燃料就是“焦炭”,作用：燃烧热为炼铁提供热源；不完全燃烧产生的CO气体作为还原剂，将铁从矿石中还原出来。 冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90%以上的冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。,焦炭,焦炭是在焦炉中从炼焦煤炼出来的,高炉中还要加上石灰石造出渣来便于铁水分离,石灰石（CaCO3）、荧石（CaF2）。其作用是与铁矿石中的脉石结合形成低熔点、密度小、流动性好的熔渣，使之与铁液分离，以便获得较纯净的生铁

11、液。炼钢用生石灰做造渣剂，消除或降低硫、磷等有害杂质。,石灰石,含碳量,钢铁,（2%4%）生铁,（低于0.03%）熟铁,（0.03%2%）碳素钢,钢的分类与牌号,“铁”和“钢”实际上没有大的区别,铁是钢的“初级产品”，铁经过进一步冶炼就可得到钢，二者主要根据铁基产品中含碳量多少来区别。,“钢是以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。（在铬钢中含碳量可能大于2%，但2%通常是钢和铸铁的分界线。）”,铁经冶炼直接得到的产品为粗钢，固体状态称钢坯或钢锭。,什么是炼钢，实际上是炼“碳”和调节成份的过程-化学上叫氧化反应！,炼钢实质：是通过氧化降低生铁中的碳与杂质元素的含量，使之达到

12、标准规定的成分和性能； 炼钢原料：炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂（石灰石等）、脱氧剂（硅铁、锰铁、铝等）、合金料等； 炼钢过程：主要包括氧化、造渣、脱氧等； 炼钢方法：目前炼钢方法主要有氧气顶吹转炉炼钢和电炉炼钢等； 炼钢产品：钢水（经浇注成铸锭或连铸成钢坯） 副产品：钢渣、炉灰、沉积物等,炼钢所用的设备是“转炉”或者“电炉”,转炉炼钢（电影）目前是中国的主要方式,在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，根据风口位置不同有 侧吹转炉风口在炉侧。 底吹转炉风口在炉底。 顶吹转炉风口在炉顶。,转炉炼钢的特点,使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。 在氧化的过程中放出

13、大量的热量 （含1%的硅可使生铁的温度升高200），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。 主要以生铁液为原料，加适量的废钢，其特点是生产率高、节省能源、成本低，适合于大型钢铁联合企业，主要生产各类普通用途的非合金钢（碳钢）。,电炉炼钢,电炉炼钢有电弧炉炼钢、感应炉炼钢等方法，常用的是电弧炉炼钢。它利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。它以转炉钢和废钢作原料、以铁矿石和纯氧作氧化剂，电弧炉冶炼温度高（可达2000），气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000以上。能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，能冶炼含有高熔点合金元素的合金钢；由于采用的炉料较纯净，冶炼

14、过程容易调节，化学成分易控制，能够冶炼高级优质钢和合金钢 。,把钢水冷却后变成一定形状叫铸锭与连铸，其产品叫钢锭和连铸钢坯,铸锭：钢液经盛钢桶（钢包）注入铸模，凝固成一定形状的钢锭。有压力浇铸和真空浇铸等新技术。 连铸坯：钢液经盛钢桶（钢包）注入连铸机铸模，凝固成一定形状的连铸坯。,炼钢过程,把钢坯加工成各种形状钢材的过程叫轧钢-学术上钢铁压力加工,粗钢通过铸、轧、锻、挤等方法处理加工后成为钢材。大部分钢材加工都是通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形。 根据钢材的再结晶温度分冷加工和热加工两种。 再结晶经塑性变形的钢材在温度作用下，其原来的变形晶粒发生等轴细化的现象。 钢材的主要

15、加工方法 轧制 锻造 拉拨 挤压,思考：为什么要有不同形状的钢材？,准确讲轧制的概念应是如下描述：,将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。 分冷轧、热轧。 轧辊表面：平直、斜锥、弧形、孔型等,长材(也称“型材”),轨道钢重轨每米重量大于30公斤，30公斤及以下为轻轨。 钢板桩主要包括薄板桩、组合支撑桩和管状支承桩等。 大型型钢是指高度不小于80毫米的I型钢(工字钢)、H型钢、U型钢(槽钢)、角钢、Z字钢、丁字钢、T型钢等。 中小型型钢是指高度小于80毫米的I型钢(工字钢)、

16、H型钢、U型钢(槽钢)、角钢、T型钢以及球扁钢、窗框钢等。 冷弯型钢是指用钢板或带钢在冷状态下弯曲成的各种断面形状的成品钢材， 棒材是指产品断面形状为圆形、方形、扁形、六角形、八角形等简单断面，并以直条交货的钢材(混凝土用钢筋除外)。 盘条(线材)是指热轧后成盘状交货的产品，又称线材，其横截面通常为圆形、椭圆形、方形、矩形、六角形、八角形、半圆形等。在产量统计中，还包括企业自用于拔制钢丝的线材，但切断的直条列入型钢。 钢筋是指钢筋混凝土用钢材和预应力钢筋混凝土用钢材，横截面为圆形，有时为带有圆角的方形，包括光圆钢筋、带肋钢筋、扭转钢筋等。,扁平材,是指厚度与宽度、长度比相差较大的平板钢材，用“

17、厚宽长”表示产品规格；按生产方法可分为热轧钢板、冷轧钢板。 厚钢板是指厚度大于4毫米的钢板，其中厚度50毫米及以上的为特厚钢板，主要用于造船、锅炉、桥梁和高压容器壳体等；厚度450毫米的为中厚钢板。 薄钢板是指厚度不大于4毫米的钢板，按轧制工艺分为热轧薄钢板和冷轧薄钢板 钢带(带钢)是一种宽度一定呈长带状的钢材，大多卷成卷状，也称带钢。宽度600毫米及以上的为宽钢带，宽度小于600毫米的为窄钢带。 镀锡板俗称“马口铁”，是指表面镀有一薄层金属锡的钢板。 镀锌板是指表面镀有一层锌的钢板。 有机涂层钢板是指以镀锌板、镀铝板、镀锌铝合金板、冷轧板等作为基体材料，表面涂上一或两层有机涂料（如环氧酯、聚

18、酯、丙烯酸脂、塑料溶胶等）或者覆上一层塑料薄膜而得到的产品，可以制成不同的颜色或压出花纹，也叫彩色钢板。 电工钢板又称“硅钢片”、“矽钢片”，是指一种含碳量极低的硅铁软磁合金，一般硅含量为0.5%4.5%,管材,是指两端开口并具有中空断面、长度与周边之比较大的钢材，规格用外形尺寸（如外径或边长）及壁厚表示。 无缝钢管是指由整块金属制成的表面上没有接缝的钢管， 按生产方法可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管， 按断面形状可分为圆形和异形两种， 按壁厚不同可分为厚壁管和薄壁管。 焊接钢管是指用钢带或钢板弯曲变形为圆形、方形等形状后焊接形成的、表面有接缝的钢管。 按焊接方法不同可分为电弧焊管、高频或低频电阻焊管、气焊管、炉焊管、邦迪管等， 按焊缝形状可分为直缝焊管和螺旋焊管。,目录,一、钢铁的基本认识 二、钢铁是如何炼成 三、什么是建筑钢材 四、螺纹钢生产流程 五、生产成本的测算 六、常见名词的解释,建筑用黑色和有色金属材料以及它们与其他材料所组成的复合材料的统称。建筑用金属材料是构成土木工程物质基础的四大类材料（钢材、水泥混凝土、木材、塑料）之一。 在钢铁流通行业，建筑钢材如无特殊说明，一般指建筑类钢材中使用量最大的线材以及螺纹钢。,什么是建筑钢材-通俗讲就是用于建筑结构的钢材,螺纹钢和线材是建筑中的钢筋铁骨,螺纹和线