《建筑金属材》PPT课件

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5.1.4 钢的分类
1.按化学成分分类
当钢材组分元素中含量仅次于铁元素的成分为碳时，则称 为碳素钢；
当钢材组分元素中含量仅次于铁元素的成分为其他合金元 素时，则称为合金钢。
(1)碳素钢—根据含碳量多少，碳素钢可分为：
①低碳钢：含碳量0.25％以下。 ②中碳钢：含碳量0.25％～0.6％。 ③高碳钢：含碳量大于0.6％。
（氧气）
Si+2FeO=SiO2+2Fe Mn+FeO=MnO+Fe
C+FeO=CO+Fe ③质与造生渣石：灰作Ca用O+形S成iO炉2=渣Ca被Si除O3去（。生石灰）硫、磷杂
④铁脱）调氧节：合S金i+元2F素eO=SiO2+2Fe （脱氧剂：硅铁，锰
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1. 转炉炼钢法
转炉炼钢
根据风口位置分：底吹、顶吹、 侧吹三种；
镇静钢：是脱氧完全的钢。是质量较好的钢种，但成本较高。 半镇静钢：其脱氧程度和材质介于上述两种钢之间。 特殊镇静钢：比镇静钢脱氧程度还要充分彻底的钢，质量最好。
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两钢锭的纵剖面
(A)沸腾钢纵剖面图 (B)镇静钢纵剖面图
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5.1.3 钢的压力加工
压力加工可分为冷加工和热加工。 热加工是将钢锭加热到塑性状态，依靠外力来改变
形状的加工。常用的热加工方式有碾轧和锻造。
1.碾轧：将钢坯加热（900～1250℃）至塑性状态，轧成 所需形状的钢材。工程上常用的钢筋、工字钢、角钢及钢 板等都是碾轧制成的。
2.锻造：将钢材加热至塑性状态，用锤击或静压的方法， 使之加工成一定形状的制品。如建筑及机械用的钢零件。
钢材经热加工后，其内部气泡由于外力的挤压而焊 合，疏松组织密实，从而提高了钢的强度和质量， 一般碾轧的次数越多，钢的强度提高也越大。
根据所用耐火材料不同分为碱性平炉和酸性 平炉。
平炉炼钢法是以固体或液体生铁、铁矿石或 废钢作原料。反应所需的热量是由燃烧气体 燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料 （重油）所提供。
平炉可炼制优质碳素钢和合金钢。但由于设 备投资较大，燃料热效率不高，冶炼时间较 长，故其成本较高。
视频：鞍钢平改转工程
在铸锭冷却过程中，由于钢内某些元素在铁的液相中的溶解 度高于固相，使这些元素向凝固较迟的钢锭中心集中，导致 化学成分在钢锭截面上分布不均匀，这种现象称为化学偏析， 其中尤以硫、磷最为严重。偏析现象对钢的质量有很大影响。
根据脱氧程度的不同，浇铸的钢锭可分为：
沸腾钢：是脱氧不完全的钢。沸腾钢中碳和有害杂质磷、硫等的偏析 严重，再加上钢的致密程度较差，使它的冲击韧性和可焊性较差，特 别是低温冲击韧性的降低更为显著。但成本较低。
根据所鼓风的不同分：空气转炉 和氧气转炉；
根据炉衬材料的不同分：酸性转 炉和碱性转炉。
转炉炼钢的主要原料是熔化的 高温铁水及部分废钢。转炉炼
钢不需要另外使用燃料。
空气转炉法只能用来炼制普通 碳素钢。但其成本较低。
氧气转炉法可炼优质碳素钢和 合金钢。
转炉的结构图
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2.平炉炼钢法 （也叫马丁法）
(2)合金钢—根据合金元素的含量，合金钢可分为：
低合金钢：合金元素总含量小于5％； 中合金钢：合金元素总含量在5％～10％之间； 高合金钢：合金元素总含量大于10％。
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2.按用途分类
钢材按照用途可分为结构钢、工具钢和特殊 性能钢三类。
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3.电炉炼钢法
电炉的种类很多，分电弧炉、感应炉、电渣炉三种。电炉钢 的质量最好，但成本高，主要用于冶炼优质碳素钢和特殊性 能钢。 表5－1 三种炼钢法列表比较
炉名
原料
氧的来源 热的来源
产品及优缺点
转炉 液态生铁
空气 氧气
杂质氧化时 放出的热
出钢快，不用燃料，设备简单。铁的耗 损率较大，管理不便。钢质量较差。
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5.1 钢的生产与分类
钢材的生产可 分为三个过程：
冶炼 铸锭 压力加工
其生产流程的 概况如图所示。
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5.1.1钢的冶炼
主铁(Fe要矿S2(的)F。e铁C矿O3石)、有褐赤铁铁矿矿（(FFee22OO33)•、2F磁e(铁OH矿)3(）Fe和3O黄4)、铁菱矿
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把铁矿石、焦炭、石灰石(助熔剂)按一定比例 装入高炉中，在炉内高温条件下，焦炭中的 碳与矿石中的氧化铁发生化学反应，将矿石 中的铁还原出来，生成的一氧化碳和二氧化 碳由炉顶排出，使矿石中的铁和氧分离，此 过程称为炼铁。其化学反应式如下：
C+FeO→Fe+CO↑
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高炉结构图
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将铁在炼钢炉中进一步熔炼，并供给足够的氧气， 通过炉内的高温氧化作用，部分碳被氧化成一氧化 碳气体而逸出，其它杂质则形成氧化物进入炉渣中 除去，这样可得到含碳量合乎要求的产品，即为钢， 此过程称为炼钢。炼钢的过程基本上是一个氧化过 程。
第05章 建筑金属材料
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金属材料是一种或两种以上的金属元素或金 属与某些非金属元素组成的合金的总称。
金属材料一般分为两大类：
黑色金属：是以铁元素为主要成分的铁金属及其 合金，钢和铁是铁碳合金。
含碳量小于2.11％的铁碳合金称为钢。 含碳量大于2.11％的铁碳合金称为生铁。
有色金属：是除黑色金属以外的其它金属，如铝、 铅、锌、铜、锡等金属及其合金，其中铝合金是 一种重要的轻质结构材料。
出钢快，不用燃料，设备简单。钢质量 较百度文库。
平炉
废铁、废钢 及铁矿石
空气、氧化 铁、铁矿石
气体燃料燃 烧
制合金钢。质量高，管理方便。反应时 间较长，消耗燃料，建设费用高。
电炉
同上
氧化铁、铁 矿石
电能
制钨等高级合金钢。反应时间较平炉短，
管理方便，电能消耗量大，成本高。
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5.1.2 钢的铸锭
冶炼后的钢水注入锭模，浇铸成柱状的钢锭（钢坯），这种 工艺称为铸锭。
碳被氧化形成CO气体而逸出，硅、锰等形成氧化硅和氧 化锰进入渣中除去；
磷入和渣硫中在被石排灰除的。作用下，形成（CaO）4P2O5和CaS，亦进
在冶炼后期应加入脱氧剂以除去钢液中的氧，这个 步骤称为“脱氧”。常用的脱氧剂有硅铁、锰铁和 铝锭等。
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炼钢的主要反应过程:
①产生氧化剂：2Fe+O2=2FeO ②除硅，锰，碳等杂质：