炼钢原理与工艺完整ppt课件

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五、钢中的成分(碳)
❖ 从钢的性质可看出碳也是重要的合金元素， 它可以增加钢的强度和硬度，但对韧性产生
不利影响。
❖ 碳能显著改变钢的液态和凝固性质，在 16000C，[C]≤0.8%时，每增0.1%的碳
◆钢的熔点降低6.50C
◆密度减少4kg/m3
◆黏度降低0.7%
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七、钢的分类
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❖ 钢中氧含量高，还会产生皮下气泡，疏松等 缺陷，并加剧硫的热脆作用。在钢的凝固过 程中，氧将会以氧化物的形式大量析出，会 降低钢的塑性，冲击韧性等加工性能。
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四、钢中的气体
❖ 钢液中的气体会显著降低钢的性能，而且容易 造成钢的许多缺陷。钢中气体主要是指氢与氮， 它们可以溶解于液态和固态纯铁和钢中。
非合金钢中普通质量级钢[S]≤0.045%
优质级钢 [S]≤0.035%，
特殊质量级钢
[S]≤0.025%
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三、钢中的氧
❖ 在吹炼过程中，向熔池供入了大量的氧气，到吹炼 终点时，钢水中含有过量的氧，即钢中实际氧含量 高于平均值。
❖ 如不脱氧，在出钢、浇铸中，温度降低，氧溶解度 降低，促使碳氧反应，钢液剧烈沸腾，使浇铸困难， 得不到正确凝固组织结构的连铸坯。
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❖ 当钢中的[S]＞0.020%时，发生“热脆” 现象。
❖如果钢中的氧含量较高，更加剧了钢的 “热脆”现象的发生。
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硫还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂， 并在焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊缝的强度。 硫含量超过0.06%时，会显著恶化钢的耐蚀性。
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❖ 不同钢种对硫含量有严格的规定：
用途不同对钢的性能要求也不同，从而 对钢的生产也提出了不同的要求。
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石油、化工、航天航空、交通运输、 农业、国防等许多重要的领域均需要各 种类型的大量钢材，我们的日常生活更 离不开钢。
总之，钢材仍将是21世纪用途最广 的结构材料和最主要功能材料。
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新中国成立后，特别是改革开放以来，我国的钢 铁事业得到迅速发展，1980年钢产量达到3712万 吨，1990年达到6500万吨，1996年首次突破1亿 吨大关，成为世界第一产钢大国，2005年产量达到 3.4亿吨，占世界产量的1/3。
❖ 按化学成分分类
按是否加入合金元素可钢分为把碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢是指钢中除含有一定量为了脱氧而加入硅（一般 ≤0.40%）和锰（一般≤0.80%）等合金元素外，不含其他 合金元素的钢。
根据碳含量的高低又可分成
低碳钢（[C]≤0.25%）
中碳钢(0.25%≤[C]≤0.60%)
Hale Waihona Puke 高碳钢([C]>0.60%)。
可以这样讲，我国的钢铁工业对世界产生了 重要影响，我国不仅是产钢大国，而且已经 开始迈入钢铁强国的行列。
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第二节 炼钢的任务及钢的分类
炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有 害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。
归纳为： “四脱”（碳、氧、磷和硫） “二去”（去气和去夹杂） “二调整”（成分和温度） 采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧 剂和合金化操作。
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按冶炼方法和质量水平分类
❖ 按炼钢炉设备不同可分为转炉钢、电炉钢、平炉钢。其中电 炉钢包括电弧炉钢、感应炉钢、电渣钢、电子束熔炼及有关 的真空熔炼钢等。
炼钢原理与工艺
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第一章 炼钢学概述
第一节 概述 第二节 炼钢的任务及钢的分类
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第一节 概述
钢与生铁的区别：
首先是碳的含量，理论上一般把碳含量 ＜2.11%称之钢，它的熔点一般在14501500℃，而生铁的熔点一般在11501250℃。
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钢的应用前景
钢具有很好的物理化学性能与力学性能， 可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其 用途十分广泛；
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合金钢是指钢中除含有硅和锰作为合金元素或 脱氧元素外，还含有其他合金元素如铬、镍、钼、 钛、钒、铜、钨、铝、钴、铌、锆和稀土元素等， 有的还含有某些非金属元素如硼、氮等的钢。
根据钢中合金元素含量的多少，又可分为低合金 钢，中合金钢和高合金钢。一般合金元素总含量小 于3%的为普通低合金钢，总含量为3%～5%的为 低合金钢，大于10%的叫高合金钢，总含量介于 5%～10%之间为中合金钢。
❖ 氢在固态钢中溶解度很小，在钢水凝固和冷却 过程中，氢会和CO、N2等气体一起析出，形成 皮下气泡中心缩孔、疏松、造成白点和发纹。
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❖ 钢热加工过程中，钢中含有氢气的气孔会沿加 工方向被拉长形成发裂，进而引起钢材的强度、 塑性、冲击韧性的降低，即发生“氢脆”现象。
❖ 在钢材的纵向断面上，呈现出圆形或椭圆形的 银白色斑点称之为“白点”，实为交错的细小 裂纹。主要原因是钢中的氢在小孔隙中析出的 压力和钢相变时产生的组织应力的综合力超过 了钢的强度，产生了“白点”。一般白点产生 的温度低于2000C。
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❖ 钢中的氮是以氮化物的形式存在，它对钢质量的影响体 现出双重性。氮含量高的钢种长时间放置，将会变脆， 这一现象称为“老化”或“时效”。原因是钢中氮化物 的析出速度很慢，逐渐改变着钢的性能。低碳钢产生的 脆性比磷还严重。
❖ 钢中氮含量高时，在250-4500C温度范围，其表面发蓝， 钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为“蓝脆”。氮含 量增加，钢的焊接性能变坏。
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一、钢中的磷
❖ 对于绝大多数钢种来说磷是有害元素。钢中磷的 含量高会引起钢的 “冷脆”，即从高温降到0℃ 以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接 性能与冷弯性能变差。
❖ 磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增 加，钢液的表面张力降低显著，从而降低了钢的 抗裂性能。
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不同用途的钢对磷的含量有严格要求：
非合金钢中普通质量级钢[P]≤0.045%；
优质级钢
[P]≤0.035%；
特殊质量级钢
[P]≤0.025%；
有的甚至要求
[P]≤0.010%。
有些钢种:炮弹钢，耐腐蚀钢需加P元素。
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二、钢中的硫
硫对钢的性能会造成不良影响，钢中硫含量
高，会使钢的热加工性能变坏，即造成钢的 “热脆”性。
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