鋼鐵是怎么形成的
鋼鐵是怎么形成的
我國有名的鋼鐵廠有上海寶鋼集團(tuán)公司、首鋼總公司、鞍山鋼鐵集團(tuán)公司等，都是一流的鋼鐵工廠。鋼鐵即鐵碳合金，它是工程技術(shù)中最重要、也是最有最主要的，用量最大的金屬材料。那么你對于鋼鐵知道多少呢?下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細(xì)介紹鋼鐵是怎么形成的。
鋼鐵是怎么形成的：
鋼鐵生產(chǎn)過程包括從礦石原料的冶煉至生產(chǎn)出鋼材的各個(gè)工序，大體可分為煉鐵工序、 煉鋼工序和軋鋼工序。我們把這種生產(chǎn)過程叫做鋼鐵聯(lián)合生產(chǎn)過程。用這種過程生產(chǎn)鋼材的 企業(yè)叫做鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。
鋼鐵聯(lián)合生產(chǎn)過程，除了上述三個(gè)主要過程外，還有原料處理，煉焦、煤氣、蒸汽、電 力、水、運(yùn)輸?shù)容o助設(shè)備。在我國某些聯(lián)合企業(yè)中，還把礦山開采、選礦等工序也包括在內(nèi)。
下面就對三個(gè)主要工序作一簡要介紹。
一、煉鐵工序
現(xiàn)代鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的煉鐵工序，是由高爐、燒結(jié)機(jī)和煉焦?fàn)t為主體設(shè)備構(gòu)成的。其核心 是高爐，其中包括熱風(fēng)爐和鼓風(fēng)等輔助設(shè)備。這些設(shè)備在生產(chǎn)生鐵的同時(shí)，還產(chǎn)生大量的煤 氣和其它副產(chǎn)品，可以在能源、化工原料、建筑材料等部門得到廣泛的綜合利用。
二、煉鋼工序
煉鋼工序的主要目的是把從來自高爐的鐵水配以適量的廢鋼，在煉鋼爐內(nèi)通過氧化、脫 碳及造渣過程，降低有害元素，冶煉出符合要求的鋼水。
目前煉鋼的方法主要有三種，即平爐煉鋼法、轉(zhuǎn)爐煉鋼法、電爐煉鋼法。其中氧氣頂吹 轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼發(fā)展得較快。特別是純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，由于在生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)&、成本 等方面的優(yōu)越性，被人們廣泛采用。采用這種煉鋼工序主要包括三個(gè)過程，即：原料預(yù)處理 過程、吹煉過程、鑄錠或連鑄過程。
近十幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使鋼鐵生產(chǎn)過程朝著連續(xù)、高速和大型化方向發(fā)展。 在鋼液處理方面逐步采用連續(xù)鑄鋼法(簡稱連鑄)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑄錠開坯法。所謂連鑄就是將 鋼液直接冷卻，凝固成符合軋材規(guī)格需要的方坯或板坯。這種方法的最大的特點(diǎn)是省去了初 軋工序，因此在提高金屬收得率、生產(chǎn)效益，降低能耗等方面，優(yōu)點(diǎn)是很明敁的。
三、軋鋼工序
軋鋼工序是把符合要求的鋼錠或連鑄坯按照規(guī)定尺寸和形狀加工成鋼材的工序。軋制是 利用塑性變形的原理將鋼錠或連鑄坯放到兩個(gè)相向旋轉(zhuǎn)的軋輥之間進(jìn)行加工。
軋鋼工序比較復(fù)雜，每個(gè)聯(lián)合企業(yè)由于生產(chǎn)的最終產(chǎn)品不同而設(shè)置不冋的軋鋼工序。大 體上可分為初軋、厚板、條鋼、熱軋、冷軋和鋼管軋制等。其中條鋼又包括鋼軌、各種型鋼、 棒鋼、線材等多種產(chǎn)品。
初軋生產(chǎn)是位于煉鋼到成品軋制生產(chǎn)流程的中間環(huán)節(jié)，其任務(wù)是把從煉鋼; "送來的鋼錠錠加熱并均熱到軋制溫度，冉軋制成形狀符合要求的鋼坯，提供給后續(xù)軋制廠。鋼坯主要冇： 板壞--板形鋼坯(厚度大于45mm);薄板壞--板形鋼坯(厚度小于45mm); 大方-
-方形大斷面(斷面尺寸大于丨30mm);小方坯 方形小斷面(斷面尺寸小P丨30mm);
異形坯--軋大型材之用;圓棒壞--圓鋼。
帶鋼熱軋工序主要足生產(chǎn)熱軋板卷，供冷軋或經(jīng)精整后：直接出廠銷售。由加熱爐出來的 板坯，首先由立式破鱗機(jī)進(jìn)行立軋，以破碎板坯在爐內(nèi)生成的氧化鐵皮，同時(shí)對板坯的寬度 進(jìn)行調(diào)整，然后由幾架粗軋機(jī)將其軋制到30mm左右。粗軋得到的板坯由中間輥道送至精軋 機(jī)組，先用切頭飛剪把頭尾低溫異形部分切掉，冉用除鱗高壓水噴嘴除去表面氧化鐵皮，然 后進(jìn)入精軋機(jī)組(6～7架)連續(xù)軋制成所需厚度的帶鋼。
帶鋼冷軋工序是繼熱軋以后的薄板軋制加工。它的工藝過程是相當(dāng)復(fù)雜的，包括酸洗、 軋制、熱處理、表面處理、精整等。其主要目的是將熱軋帶鋼在常溫下進(jìn)一步髙精度地加工 成厚度均勻、板形良好、具有一定機(jī)械性能的薄板，并要保證其表面具有一定光潔度。
工業(yè)發(fā)達(dá)國家都擁有大量現(xiàn)代化鋼管生產(chǎn)設(shè)備，其中主要是自動軋管機(jī)和周期式軋管 機(jī)。利用帶鋼冷彎成型、焊接得到直縫焊管或嫘旋縫焊管，在氣液輸送中得到廣泛的應(yīng)用。
中小直徑鋼管生產(chǎn)仍以熱軋為主，借助張力減徑機(jī)擴(kuò)大其品種和規(guī)格范圍。
鋼鐵的分類：
按碳的含量分
鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類，鋼是含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金。
碳鋼是最常用的普通鋼，冶煉方便、加工容易、價(jià)格低廉，而且在多數(shù)情況下能滿足使用要求，所以應(yīng)用十分普遍。按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降。合金鋼又叫特種鋼，在碳鋼的基礎(chǔ)上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性，等等。經(jīng)常加入鋼中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。合金鋼的資源相當(dāng)豐富，除Cr、Co不足,Mn品位較低外,W、Mo、V、Ti和稀土金屬儲量都很高。21世紀(jì)初，合金鋼在鋼的總產(chǎn)量中的比例將有大幅度增長。
含碳量2%～4.3%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。根據(jù)生鐵中碳存在的形態(tài)不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以Fe3C形態(tài)分布，斷口呈銀白色，質(zhì)硬而脆，不能進(jìn)行機(jī)械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。碳以片狀石墨形態(tài)分布的稱灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其機(jī)械性能、加工性能接近于鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵，如加入Cr,耐磨性可大幅度提高，在特種條件下有十分重要的應(yīng)用。
鋼鐵中碳的來源：煉鐵的原料之一是鐵礦石，鐵礦石主要成份是Fe2O3,沒有碳。
煉鐵的原料之二是焦碳。
煉鐵過程部分焦碳留在了鐵水中，導(dǎo)致鐵水中含碳。
鋼鐵的生產(chǎn) 由鐵礦石煉生鐵。
由生鐵作原料煉鋼，煉鋼的過程主要是除碳的過程.還不能將碳除盡，鋼需要有一定量的碳，性能才達(dá)到最佳。
按化學(xué)成分分
一、碳素鋼 碳素鋼是指鋼中除鐵、碳外，還含有少量錳、硅、硫、磷等元素的鐵碳合金，按其含碳量的不同，可分為：
?、诺吞间?-含碳量wc≤0.25%。
⑵中碳鋼--含碳量wc>0.25%～0.61%。
⑶高碳鋼--含碳量wc>0.60%高碳鋼一般在軍工業(yè)和工業(yè)醫(yī)療業(yè)比較多。
二、合金鋼為了改善鋼的性能，在冶煉碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入一些合金元素而煉成的鋼，如鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼等。按其合金元素的總含量，可分為：
?、诺秃辖痄?-合金元素的總含量≤5%。
⑵中合金鋼--合金元素的總含量5%～10%。
?、歉吆辖痄?-合金元素的總含量>10%。
按冶煉設(shè)備分
?、呸D(zhuǎn)爐鋼 用轉(zhuǎn)爐吹煉的鋼，可分為底吹、側(cè)吹、頂吹和空氣吹煉、純氧吹練等轉(zhuǎn)爐鋼;根據(jù)爐襯的不同，又分酸性和堿性兩種。
?、破綘t鋼 用平爐煉制的鋼，按爐襯材料的不同分為酸性和堿性兩種，一般平爐鋼多為堿性。
?、请姞t鋼 用電爐煉制的鋼，有電弧爐鋼、感應(yīng)爐鋼及真空感應(yīng)爐鋼等。工業(yè)上大量生產(chǎn)的，是堿性電弧爐鋼。
按脫氧程度分
?、欧序v鋼屬脫氧不完全的鋼，澆注時(shí)在鋼錠模里產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象。其優(yōu)點(diǎn)是冶煉損耗少、成本低、表面質(zhì)量及深沖性能好;缺點(diǎn)是成分和質(zhì)量不均勻、抗腐蝕性和力學(xué)強(qiáng)度較差，一般用于軋制碳素結(jié)構(gòu)鋼的型鋼和鋼板。
⑵鎮(zhèn)靜鋼屬脫氧完全的鋼，澆注時(shí)在鋼錠模里鋼液鎮(zhèn)靜，沒有沸騰現(xiàn)象。其優(yōu)點(diǎn)是成分和質(zhì)量均勻;缺點(diǎn)是金屬的收得率低，成本較高。一般合金鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼都為鎮(zhèn)靜鋼。
⑶半鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間的鋼，因生產(chǎn)較難控制，產(chǎn)量不多。
按鋼的品質(zhì)分
?、牌胀ㄤ?鋼中含雜質(zhì)元素較多，含硫量ws一般≤O.05%，含磷量wP≤0.045%，如碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼等。
⑵優(yōu)質(zhì)鋼 鋼中含雜質(zhì)元素較少，含硫及磷量ws、wp,一般均≤0.04%，如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和合金工具鋼、彈簧鋼、軸承鋼等。
?、歉呒墐?yōu)質(zhì)鋼 鋼中含雜質(zhì)元素極少，含硫量ws一般≤O.03%，含磷量wP≤0.035%，如合金結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼等。高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后面，通常加符號“A”或漢字“高”以便識別。