钢铁行业基础知识概述课件.ppt
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- 钢铁行业 基础知识 概述 课件
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1、钢铁行业基础知识概述第第1章章 钢铁行业、钢铁生产及其产品钢铁行业、钢铁生产及其产品使用范围最广泛的基础材料使用范围最广泛的基础材料-钢钢无可替代的基础原材料无可替代的基础原材料钢铁钢铁09年我国企业粗钢产量超新日铁跃居世界第2、3、4 2008 20092008年世界钢企粗钢产量排名钢铁行业钢铁行业定义定义钢铁生产原材料钢铁生产原材料铁矿石铁矿石磁铁矿菱铁矿褐铁矿赤铁矿磁铁矿磁铁矿“Fe3O4”磁铁矿赤铁矿赤铁矿“Fe2O3”赤铁矿褐铁矿褐铁矿“2Fe2O33H2O”褐铁矿菱铁矿菱铁矿“FeCO3”菱铁矿矿石的品位矿石的品位铁矿石的品位铁矿石的品位全球铁矿石资源全球铁矿石资源焦炭焦炭 焦炭炼
2、焦生产流程石灰石石灰石 石灰石烧结生产流程钢铁生产流程钢铁生产流程从矿石到钢材从矿石到钢材炼铁阶段炼铁阶段炼钢阶段炼钢阶段轧轧制制阶阶段段钢钢材材成成品品冶金冶金 冶金方法冶金方法火法冶炼火法冶炼湿法冶金或电化学沉积湿法冶金或电化学沉积粉末冶金粉末冶金炼铁炼铁 高炉结构炼铁过程炼铁系统高炉生产流程高炉炼铁的特点炼钢转炉炼钢转炉结构顶吹转炉转炉炼钢的特点电炉炼钢电弧炉结构电弧炉炼钢及其特点平炉炼钢平炉结构平炉炼钢的特点中国最后一座平炉钢水炉外处理(炉外精炼)钢水炉外处理(炉外精炼) 广泛应用的炉外精炼方法广泛应用的炉外精炼方法LF法法钢包炉精炼法钢包炉精炼法RH法法循环法真空处理法循环法真空处理
3、法宝钢股份宝钢分公司宝钢股份宝钢分公司二炼钢二炼钢5号号RH真空脱气装置真空脱气装置 宝钢股份宝钢分公司宝钢股份宝钢分公司一炼钢一炼钢4号号RH真空脱气装置真空脱气装置韩国现代韩国现代RH真空脱气装置真空脱气装置 世界首次使用液压提升装置,顶枪装置带摄像头 300t世界最大抽气能力1500kg/h 蒸汽泵水环泵300t 国内首次提出双工位概念295t VOD法法真空吹氧脱碳法真空吹氧脱碳法铸锭与连铸坯铸锭与连铸坯炼钢过程 钢铁产品钢铁产品铁、钢钢铁材料的生产过程钢铁材料的生产过程 铸铁铸铁轧制、挤压、拉轧制、挤压、拉拔、锻造等压力拔、锻造等压力加工方法加工方法1、生铁的冶炼、生铁的冶炼原料:铁
4、矿石原料:铁矿石燃料:焦炭燃料:焦炭熔剂:石灰石熔剂:石灰石设备:高炉设备:高炉2、钢的冶炼、钢的冶炼原料:生铁、废钢原料:生铁、废钢燃料:焦炭燃料:焦炭熔剂:石灰石;氧化剂,脱氧剂熔剂:石灰石;氧化剂,脱氧剂设备:转炉、电弧炉设备:转炉、电弧炉(长材、板(长材、板材、管材等)材、管材等)钢材的主要加工方法钢材的主要加工方法钢铁生产及其产品钢铁生产及其产品轧制轧制轧板轧板轧棒轧棒轧管轧管锻造锻造模锻模锻镦粗镦粗拔长拔长胎模锻胎模锻拉拨拉拨挤压挤压正正反反复合复合径向径向钢材长材长材(也称也称“型材型材”)轨道钢钢板桩钢板桩的连接C型钢C型钢生产设备型钢种种船用型钢型钢车轮型钢花键冷弯彩色型钢冷
5、弯型钢冷弯型钢用途:建筑结构、车辆用途:建筑结构、车辆制造,农业机械制造、制造,农业机械制造、矿山、交通运输、桥梁、矿山、交通运输、桥梁、石油化工、轻工、电子石油化工、轻工、电子等工业。等工业。彩钢瓦分类根据断面形状分根据断面形状分简单断面复杂断面周期断面扁平材扁平材涂镀产品涂镀产品电工钢板管材无缝钢管的开创者分类分类钢铁冶炼生产成本钢铁冶炼生产成本钢材成本钢材成本影响钢材价格因素影响钢材价格因素(1)经济状况 (2)成本状况(3)技术水平(4)供求状况及预期(5)国际钢铁价格走势)国际钢铁价格走势第第2章章 钢中常存元素及其对钢的影响钢中常存元素及其对钢的影响 Si 有很强的固溶强化作用有很
6、强的固溶强化作用, ,能脱氧。能脱氧。 Mn 脱氧、去硫脱氧、去硫, ,提高钢的强度和硬度。提高钢的强度和硬度。2.有害元素有害元素: : S 能引起钢在热加工时或高温工作下开裂能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 ( ( 热裂热裂/ /热脆热脆 ) )。气体元素气体元素: N:钢中过饱和钢中过饱和N在常温放置过程中会发生在常温放置过程中会发生时时 效脆化效脆化。加加Ti、V、Al等元素可消除时效等元素可消除时效 倾向。倾向。 O:钢中的氧化物易成为钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源疲劳裂纹源。 H:原子态的过饱和氢时将降低韧性原子态的过饱和氢时将降低韧性, 引起引起氢氢 脆脆。当氢在缺陷处以当氢在缺
7、陷处以 分子态析出时,会产分子态析出时,会产 生很高内压,形成微生很高内压,形成微 裂纹,其内壁为白色,裂纹,其内壁为白色, 称称白点白点或或发裂发裂。钢中白点钢中白点第3章 金属材料机械性能基础力学性能指标之一 强度拉伸试验机拉伸试验机试样夹头Lodo低碳钢拉伸试验过程示意图下夹具上夹具下夹具上夹具下夹具上夹具上夹具下夹具拉伸试样拉伸前后比较拉伸前LodoL1dk拉伸后过程特点:过程特点:弹性、屈服、塑弹性、屈服、塑变、颈缩、断裂变、颈缩、断裂eSsFeFsFsFbFkbk外力 F变形量OpFp低碳钢的应力应变图低碳钢的应力应变图BCDAbSUPSL0强度的概念s退火低碳钢低、中回火钢淬火钢
8、及铸铁中碳调质钢不同材料的拉伸曲线不同材料的拉伸曲线屈服极限图解法求0.2ABCF0.2L0.2% l00不同类型的强度压缩试验示意图上压头下压头压缩试样上压头下压头上压头下压头上压头下压头弯曲试验 示意图LdFF平行弯曲dF弯曲到规定角度d剪切试验示意图上剪下剪剪切试样扭转试验示意图扭转试样左夹头右夹头左夹头右夹头左夹头右夹头抗拉强度抗拉强度b (抗压、抗弯、抗剪)(抗压、抗弯、抗剪)b力学性能指标之二 塑性伸长率拉伸前LodoL1dk拉伸后断面收缩率力学性能指标之三 硬度布氏硬度HB ( Brinell-hardness )布氏硬度计布氏硬度计 布氏硬度符号布氏硬度表示实例(二)洛氏硬度H
9、R ( Rockwll hardness )洛氏硬度试验的特点及硬度表示洛氏硬度试验的特点及硬度表示洛氏硬度(三)维氏硬度 HV维氏硬度值表示(四四) 锉刀法锉刀法: 一组硬度差为一组硬度差为5HRC的锉刀。的锉刀。例如例如:25HRC、30HRC、35HRC等。等。锉锉 刀刀几种硬度间的关系力学性能指标之四 冲击韧度( notch toughness )冲击韧度试验V形(夏比)冲击试样形貌I12.50.80.812.5550.6027.50.300.80.8B100.05 0.1 A 0.1 AA80.05100.05| | 0.1 A45 222.5 122.5 1IR0.250.025冲
10、击试验方法(2-1)H2H1冲击示意图*冲击试验方法(2-2)F锤头橡胶冲击示意图冷脆性k /J cm-2温度 / 脆性转变温度范围冲击韧度波动的中间部分1943年美国年美国T-2油轮发生断裂油轮发生断裂力学性能指标之五 疲劳强度钢材的循环次数钢材的循环次数一般取一般取 N = 107有色金属的循环次数有色金属的循环次数一般取一般取 N = 108钢材的钢材的疲劳强度疲劳强度与与抗拉强度抗拉强度之间的关系之间的关系: -1 = (0.45 (0.450.55)0.55) b*比强度比强度 ( specific strength ): 材料的强度值与密度值之比。材料的强度值与密度值之比。屈强比屈
11、强比= =屈服强度屈服强度 / /抗拉强度抗拉强度 金属材料常用的机械性能指标金属材料常用的机械性能指标热处理工艺保温等温冷却连续冷却加热临界温度热处理设备热处理加热温度冷却介质热处理工艺制定依据 低温回火零件低温回火零件中温回火零件高温回火零件火焰加热:火焰加热:激激光光加加热热阻尼光闸高温计光学集束时效处理时效处理固溶处理固溶处理沉淀硬化沉淀硬化冷处理第第5章章 钢的分类与牌号钢的分类与牌号 工业用钢按工业用钢按化学成分化学成分可分为可分为碳素钢碳素钢和和合金钢合金钢两大类。两大类。碳钢是指碳的质量分碳钢是指碳的质量分数为数为0.0218 0.0218 % 2.11 2.11 %的铁碳合金
12、的铁碳合金,并含有少量的硅、锰、硫、磷等常存元并含有少量的硅、锰、硫、磷等常存元素。素。 钢的分类与牌号钢的分类与牌号 铁还是钢?铁还是钢?铁钉、铁锤、铁索桥、铁甲铁钉、铁锤、铁索桥、铁甲生铁、熟铁、铸铁生铁、熟铁、铸铁钢与生铁的分界线 钢的通常分类钢的通常分类按用途分类按用途分类 按化学成分分类按化学成分分类 按质量分类按质量分类 按冶炼方法分类按冶炼方法分类 按金相组织分类按金相组织分类 (1 1)按退火组织分类)按退火组织分类 (2 2)按正火组织分类)按正火组织分类 沸腾钢沸腾钢半镇静钢半镇静钢镇静钢镇静钢按脱氧程度分类按脱氧程度分类 钢的新分类方法钢的新分类方法 从从1991年起,实
13、施了新的钢分类方法年起,实施了新的钢分类方法(GB/T133041991),它是参照国际标准制订的。),它是参照国际标准制订的。 按化学成分分类按化学成分分类 常用钢种的牌号常用钢种的牌号1、碳素钢(非合金钢)、碳素钢(非合金钢)2、低合金钢、低合金钢3、合金钢、合金钢碳素钢(非合金钢)牌号碳素钢(非合金钢)牌号碳素钢碳素钢 5.2.1. 1 碳素结构钢碳素结构钢: : Q 235 A F沸腾钢沸腾钢A等级等级235 MPa屈服强度屈服强度(1) 用途用途 一般工程用热轧钢板、钢带、型钢、棒钢等。一般工程用热轧钢板、钢带、型钢、棒钢等。 (2) 成分特点成分特点 普通碳素结构钢平均碳的质量分数
14、为普通碳素结构钢平均碳的质量分数为 0.38%,碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢优质碳素结构钢5.2.1. 2 优质碳素结构钢优质碳素结构钢* * 较高锰质量分数的优质碳素结构钢较高锰质量分数的优质碳素结构钢 45Mn 45Wc = 45 %00 Wc = 45 %00 WMn = 0.7%1.0%碳素工具钢5.2.1.3 碳素工具钢碳素工具钢T 12 A高级优质高级优质 Wc = 12%0碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢锉锉 刀刀手手 锤锤用于用于低速、低温低速、低温(200)、)、 低冲击、硬度在低冲击、硬度在62 HRC左左右的刃具。右的刃具。易切削结构钢易切削结构钢5.
15、2.1.4 易切削钢易切削钢Y 15 Pb 含铅量含铅量WPb 0. 15 % 含碳量含碳量WC 0.4 % 易切削钢易切削钢适用于高速切削和在数控机床适用于高速切削和在数控机床上加工的材料。上加工的材料。5.2.1.5 铸造碳钢铸造碳钢ZG 200 - 400b 400MPas 200MPa铸钢铸钢钢号前冠以钢号前冠以“ZG”,即,即铸钢铸钢后为后为数字数字,数字数字,分别表示屈服强度和抗拉强度值分别表示屈服强度和抗拉强度值5.2.2 5.2.2 普通低合金钢普通低合金钢Q 345 C 质量等级质量等级345 MPa屈服强度屈服强度化学成分化学成分: 碳素结构钢碳素结构钢 + 少量少量合金元
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