1、基本概念：,碳素鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的鋼。 合金鋼：除鐵、碳外，加入其他的元素，加入的合金量超過碳鋼正常生產(chǎn)方法所具有的一般含量時(shí)，稱這種鋼為合金鋼。 合金元素總量小于3.5%（5%）的合金鋼叫做低合金鋼； 合金元素總量小于10%但大于3.5%（5%）的合金鋼叫做中合金鋼； 合金元素總量大于10%的合金鋼叫做高合金鋼； 碳素鋼與合金鋼關(guān)系：合金鋼是為了獲得某種物理、化學(xué)或力學(xué)特性而有意添加了一定量的合金元素Cr、Ni、Mo、V等，并對雜質(zhì)和有害元素加以控制的一類鋼； 屈服：材料在拉伸或壓縮過程中，當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，變形增加較快，材料失去了抵抗繼續(xù)變形的能

2、力。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，應(yīng)力雖不增加（或在微小范圍內(nèi)波動(dòng)），而變形卻急速增長的現(xiàn)象；,粗煉鋼,轉(zhuǎn)爐煉鋼,平爐煉鋼,頂吹轉(zhuǎn)爐,底吹轉(zhuǎn)爐,側(cè)吹轉(zhuǎn)爐,電爐煉鋼,電弧爐鋼,非真空感應(yīng)爐鋼,真空感應(yīng)爐鋼,電渣爐鋼,一.合金鋼形成（粗煉）,1. 轉(zhuǎn)爐鋼,堿性氧氣頂吹和頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐由于其生產(chǎn)速度快、產(chǎn)量大，單爐產(chǎn)量高、成本低、投資少，為目前使用最普遍的煉鋼設(shè)備。轉(zhuǎn)爐主要用于生產(chǎn)碳鋼、合金鋼及銅和鎳的冶煉。 轉(zhuǎn)爐煉鋼速度快（煉一爐鋼約10min，而平爐則需7h），負(fù)能煉鋼，節(jié)約能源，故轉(zhuǎn)爐煉鋼成為當(dāng)代煉鋼的主流,一.合金鋼形成（粗煉）,平爐煉鋼法特點(diǎn)： 可大量使用廢鋼，而且生鐵和廢鋼配比靈活； 對鐵水成分的要

3、求不像轉(zhuǎn)爐那樣嚴(yán)格，可使用轉(zhuǎn)爐不能用的普通生鐵； 能煉的鋼種比轉(zhuǎn)爐多，質(zhì)量較好 外部供給熱量 因平爐爐體龐大,冶煉時(shí)間長,爐墻散熱損失和高溫廢氣帶走的熱量大 ;,電爐鋼可分為電弧爐鋼、非真空感應(yīng)爐鋼、真空感應(yīng)爐鋼、電渣爐鋼、真空電弧爐鋼電渣重熔爐煉鋼 ，利用電流通過高電阻熔渣產(chǎn)生的熱能對金屬進(jìn)行再熔煉。純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、鋼錠表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學(xué)成分均勻 。,2.平爐鋼,一.合金鋼形成（粗煉）,生產(chǎn)成本低，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。鋼鐵聯(lián)合企業(yè)從鐵焦燒開始到熱軋板卷為止，噸鋼能耗一般為23kJ/t，而以廢鋼為原料的電爐鋼廠短流程工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品能耗接近10kJ/t，能耗降低60

4、%左右。,3. 電爐鋼,在世界每年廢鋼產(chǎn)量為3億多噸的情況下，電爐短流程的發(fā)展對于促進(jìn)環(huán)保，消化廢鋼，凈化冶金工廠的環(huán)境起到了良好的推動(dòng)作用。,電弧爐偏心爐底出鋼，60t電弧爐的出鋼時(shí)間僅80s左右；,一.合金鋼形成（粗煉）,精煉鋼,氬氧脫碳精煉法（AOD）,真空氬氧脫碳精煉法（VOD）,真空氬氧脫碳轉(zhuǎn)爐法（ VOCD ）,精煉目的 提高鋼的純凈度-免除采用脫氧劑來脫氧工藝， 韌性得到很大提高； 減少合金元素?zé)龘p-合金元素一般在爐外精煉時(shí)加入，在真空或惰性氣體作用下，損失較少，便于準(zhǔn)確控制鋼的化學(xué)成分； 解決了煉鋼中C-O 平衡關(guān)系，可以達(dá)到低碳，氧不會(huì)增加；,吹氬精煉法,鋼包電弧加熱精煉法（

5、LF),一.合金鋼形成（精煉）,1.吹氬精煉法,吹氬形成鋼液沸騰，清除鋼液中氣體和懸浮非金屬雜質(zhì)物，并起到一定的脫氧作用；,一.合金鋼形成（精煉）,2.氬氧脫碳精煉法（AOD）,吹氧階段 - 脫碳 吹氬氧階段 -析出CO 吹氬階段 -脫氧，脫碳，等,一.合金鋼形成（精煉）,3.真空氬氧脫碳精煉法（VOD）,VOD vs AOD,一.合金鋼形成（精煉）,4.真空氬氧脫碳轉(zhuǎn)爐精煉法（VOCD）,一.合金鋼形成（精煉）,一.合金鋼形成（精煉）,5.鋼包電弧加熱精煉法（LF),模鑄,鑄造成形,連鑄,鑄造-熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法

6、,1.模鑄 鋼水直接注入鋼錠模中進(jìn)行澆注，一般采用下注法 缺點(diǎn)：成材率一般只有86左右，生產(chǎn)成本高； 優(yōu)點(diǎn)：模鑄材有良好的低倍組織和致密度，在高合金鋼及一些高要求鋼種生產(chǎn)時(shí)以模鑄為主,二.管坯形成,離心鑄造,2.離心鑄造 將液態(tài)金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型里，在離心力作用下充型并凝固成鑄件的鑄造方法； 鑄型的旋轉(zhuǎn)軸方向不同，離心鑄造機(jī)分為臥式立式和傾斜式3種； 臥式離心鑄造機(jī)主要用于澆注各種管狀鑄件,管徑最小75毫米,最大可達(dá)3000毫米；可澆注造紙機(jī)用大口徑銅輥筒,各種碳鋼、合金鋼管以及要求內(nèi)外層有不同成分的雙層材質(zhì)鋼軋輥； 立式離心鑄造機(jī)則主要用以生產(chǎn)各種環(huán)形鑄件和較小的非圓形鑄件； 離心鑄造優(yōu)點(diǎn)：

7、 可以獲得無縮孔、氣孔、夾渣的鑄件，而且組織細(xì)密、機(jī)械性能好；離心鑄造不需要澆注系統(tǒng)，減少了金屬的消耗 ； 離心鑄造缺點(diǎn)： 鑄出的筒形零件內(nèi)孔自由表面粗糙、尺寸誤差大、質(zhì)量差，因此需增加加工余量，而且不適宜澆注容易產(chǎn)生比重偏析的合金及鋁鎂等合金；,二.管坯形成,連鑄-鋼水通過中間包、電磁攪拌、冷卻、末端輕壓下等系統(tǒng)，直接成為方坯（圓坯）； 如圖示：,優(yōu)點(diǎn)是成材率高，工藝流程簡單，生產(chǎn)成本低，目前相當(dāng)一部分特鋼產(chǎn)品都已采用連鑄生產(chǎn),連鑄法關(guān)鍵參數(shù)： 澆鑄溫度 定義：指中間包內(nèi)的鋼水溫度，也可指鋼水進(jìn)入結(jié)晶器時(shí)的溫度； 澆鑄溫度的確定 （澆鑄溫度也稱目標(biāo)澆鑄溫度）： T澆=TL+T 式中： TL

8、液相線溫度 （即開始凝固的溫度） T 鋼水過熱度,二.管坯形成,3. 連鑄 （300mm),3. 連鑄 （300mm),連鑄法關(guān)鍵參數(shù)： 澆鑄溫度 鋼水過熱度T的確定 鋼水過熱度主要是根據(jù)鑄坯的質(zhì)量要求和澆鑄性能來確定。 鋼種類別 過熱度 非合金結(jié)構(gòu)鋼 10-20 鋁鎮(zhèn)靜深沖鋼 15-25 高碳、低合金鋼 5-15 要求：盡可能高的拉速下，保證鑄坯出結(jié)晶器時(shí)形成足夠厚度的坯殼，從而保證連鑄過程安全進(jìn)行 在結(jié)晶器內(nèi),鋼水將熱量平穩(wěn)的傳導(dǎo)給銅板，使周邊坯殼厚度能均勻的生長，保證鑄坯表面質(zhì)量； 鋼水溫度過低的危害-容易發(fā)生水口堵塞，澆鑄中斷；連鑄表面容易產(chǎn)生結(jié)皰、夾渣、裂紋等缺陷；非金屬夾雜不易上浮

9、，影響鑄坯內(nèi)在質(zhì)量； 鋼水溫度過高的危害-出結(jié)晶器坯殼薄，容易漏鋼；耐火材料侵蝕加快，易導(dǎo)致鑄流失控，降低澆鑄安全性；增加非金屬夾雜，影響板坯內(nèi)在質(zhì)量；鑄坯柱狀晶發(fā)達(dá)；中心偏析加重，易產(chǎn)生中心線裂紋；,二.管坯形成,3. 連鑄,連鑄法關(guān)鍵參數(shù)： 一次冷卻 定義：鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的冷卻即一冷確定，其冷卻效果可以由通過結(jié)晶器壁傳出的熱流的大小來度量。 作用：確保鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)形成一定的初生坯殼。 確定原則：一冷通水是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，以在一定工藝條件下鋼水在結(jié)晶器內(nèi)能夠形成足夠的坯殼厚度和確保結(jié)晶器安全運(yùn)行為前提。 二次冷卻 作用:二次冷卻是指出結(jié)晶器的鑄坯在連鑄機(jī)二冷段進(jìn)行的冷卻過程; 目的是對帶有液

10、芯的鑄坯實(shí)施噴水冷卻,使其完全凝固,以達(dá)到在拉坯過程中均勻冷卻; 原則:二冷通常結(jié)合鑄坯傳熱與鑄坯冶金質(zhì)量兩個(gè)方面來考慮。鑄坯剛離開結(jié)晶器,要采用大量水冷卻以迅速增加坯殼厚度,隨著鑄坯在二冷區(qū)移動(dòng),坯殼厚度增加,噴水量逐漸降低。因此,二冷區(qū)可分若干冷卻段,每個(gè)冷卻段單獨(dú)進(jìn)行水量控制。同時(shí)考慮鋼種對裂紋敏感性而有針對性的調(diào)整二冷噴水量;,二.管坯形成,連鑄法關(guān)鍵參數(shù)： 拉速的確定和控制 定義:拉坯速度是以每分鐘從結(jié)晶器拉出的鑄坯長度來表示。拉坯速度應(yīng)和鋼液的澆注速度相一致; 拉坯速度的影響-降低拉速可以阻止或減少鑄坯內(nèi)部裂紋和中心偏析；提高拉速可以防止鑄坯表面產(chǎn)生縱裂和橫裂；為防止矯直裂紋，拉速

11、應(yīng)使鑄坯通過矯直點(diǎn)時(shí)表面溫度 避開鋼的熱脆區(qū)。 拉速確定,確保鑄坯出結(jié)晶器時(shí)的厚度能承受鋼水的靜壓力而不破裂，對于參數(shù)一定的結(jié)晶器，拉速高時(shí)，坯殼?。环粗俚蜁r(shí)則形成的坯殼厚;一般坯殼厚度為12-14mm； 拉速提高，鑄坯中的未凝固長度變長，各相應(yīng)位置上凝固殼厚度變薄，鑄坯表面溫度升高，鑄坯在輥間的鼓肚量增多。拉坯時(shí)負(fù)荷增加。超過拉拔轉(zhuǎn)矩就不能拉坯，所以限制了拉速的提高； 鑄坯斷面的影響：隨著鑄坯斷面增大，拉速減小； 鑄坯厚度的影響：厚度增加，拉速明顯降低； 鋼種影響；就含碳量而言，拉坯速度按低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼的順序由高到低；就鋼中合金含量而言，拉坯速度按普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼順序降

12、低。,二.管坯形成,3. 連鑄 （300mm),連鑄法關(guān)鍵參數(shù)： 結(jié)晶器振動(dòng) 目的：為了防止鑄坯在凝固過程中與銅板粘結(jié)而發(fā)生拉漏事故; 振動(dòng)方式： 同 步 式：結(jié)晶器下振動(dòng)速度=拉速，上振動(dòng)速度=3拉速; 負(fù)滑脫式：下振動(dòng)速度拉速; 正弦振動(dòng)：振動(dòng)速度按正弦規(guī)律變化; 要求： 振動(dòng)方式能有效防止因坯殼的粘結(jié)而造成的拉漏事故；振動(dòng)參數(shù)有利于改善鑄坯表面質(zhì)量，形成表面光滑的鑄坯；振動(dòng)機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)圓弧軌跡，不產(chǎn)生過大的加速度引起的沖擊和擺動(dòng);,二.管坯形成,3. 連鑄 （300mm),軋制：是把從煉鋼生產(chǎn)過來的鑄坯，軋制（或用其他方法）生產(chǎn)成各種成品鋼材。,三.鋼管形成,熱軋 材料要求 化學(xué)成分

13、幾何形狀尺寸 表面質(zhì)量 內(nèi)部組織（低倍組織和高倍組織） 物理機(jī)械性能 其他特殊要求,熱軋 材料要求 管坯直徑,三.鋼管形成,管坯任何部分彎曲度6mm/m; 管坯端面切斜度68mm; 管坯端面壓扁度8%Dp,熱軋 材料要求 表面質(zhì)量-不得有裂紋，發(fā)紋，結(jié)疤，麟層，折迭，非金屬夾雜和縮孔的殘余； 管坯缺陷清理深度0.05Dp 低倍組織： 1級(jí)縮孔殘余，氣泡，反皮，白點(diǎn)和裂縫； 其他等級(jí)待定(包括一般疏松，中心疏松，偏析，皮下氣泡等） 一般不使用高倍組織檢驗(yàn),三.鋼管形成,三.鋼管形成,熱軋 管坯長度計(jì)算,Lp -生產(chǎn)所需管坯長度 Fp -管坯橫截面積 mm2 Nc -每根熱軋管的倍吃數(shù) Dc,Sc

14、-成品管外徑和壁厚，mm Lc -成品管定尺長度,mm L -切頭切尾長度，mm，一般L =200500mm Ksh -燒損系數(shù)(一般0.980.99 環(huán)形爐，0.970.98 斜底連續(xù)式加熱爐）,熱軋 軋管過程,三.鋼管形成,預(yù)熱,軋管 (粗軋),中軋 (壁厚）,精軋(定徑),管坯預(yù)熱： 目的 -使管坯達(dá)到塑性溫度，準(zhǔn)備粗軋 要求 -加熱溫度準(zhǔn)確，加熱溫度均勻(溫差小于3050度,最好15度），燒損少且避免脫碳或增碳； 加熱爐-斜底式連續(xù)加熱爐，環(huán)形加熱爐，步進(jìn)式加熱爐，感應(yīng)式加熱爐； 加熱參數(shù)-加熱溫度，加熱時(shí)間，加熱速度； . 加熱溫度是指管坯出爐溫度；滿足穿出溫度是最好塑性溫度范圍；

15、. 用熱扭轉(zhuǎn)發(fā)或測定臨界壓縮率的方法來確定各種合金鋼的最好塑性溫度范圍；,熱軋 軋管過程,三.鋼管形成,管坯預(yù)熱：加熱參數(shù)-加熱溫度，加熱時(shí)間，加熱速度； . 防止產(chǎn)生過燒缺陷；對過熱敏感性大的合金鋼，為防止出現(xiàn)分層和內(nèi)折，取加熱溫度和穿出溫度下限； . 低倍組織差，非金屬夾雜物聚集程度大，易產(chǎn)生過熱，同上處理； . 考慮終軋溫度對鋼管組織性能的影響； . 壁厚影響，原則上厚溫度低些，薄溫度高； . 加熱溫度需考慮頂頭材質(zhì)和形式； . 加熱速度-低溫和高溫 注意低溫“藍(lán)脆”現(xiàn)象，合金鋼低溫區(qū)熱裂紋 .加熱時(shí)間： Kjr-單位直徑加熱時(shí)間(min/mm)環(huán)形爐低合金鋼為68 min/mm Tjr-加熱時(shí)間； Dp-管坯直徑,熱軋 軋管過程 分類,三.鋼管形成,熱軋 軋管過程 .穿管工具 軋輥,三.鋼管形成,L1 入口錐，拽入管坯并實(shí)現(xiàn)管坯穿孔； L2 出口錐，實(shí)現(xiàn)毛管減壁，平整毛管表面，均勻毛管壁厚，完成毛管歸圓； L3 軋制帶，L1與L2過渡區(qū)；,導(dǎo)板（或稱軋板）與軋輥一一對應(yīng) Lb1 入口斜面導(dǎo)入管坯； Lb2 出口斜面導(dǎo)出毛管并限制毛管的外徑； Lb3 過渡帶,熱軋 軋管過程 .穿管工具 頂頭,三.鋼管形成,穿孔準(zhǔn)備區(qū)-實(shí)現(xiàn)管坯的一次咬入；積累足夠大的剩余的摩擦力，為實(shí)現(xiàn)第二次咬入準(zhǔn)備；是管坯中心處于特殊應(yīng)力狀態(tài)，造成有利于頂頭切入管坯的組織狀態(tài)；便于頂頭