钢的冶炼加工及分类

8.1 钢的冶炼加工与分类 建筑钢材是主要的建筑材料之一，它包括钢结构用钢材（如钢板、型钢、钢管等）和钢筋混凝土用钢材（如钢筋、钢丝等）。钢材是在严格的技术控制条件下生产的材料，与非金属材料相比，具有品质均匀稳定、强度高、塑性韧性好、可焊接和铆接等优异性能。钢材主要的缺点是易锈蚀、维护费用大、耐火性差、生产能耗大。 一、 钢的冶炼 钢是由生铁冶炼而成。生铁的冶炼过程是：将铁矿石、熔剂（石灰石）、燃料（焦炭）置于高炉中,约在1750℃高温下，石灰石与铁矿石中的硅、锰、硫、磷等经过化学反应，生成铁渣，浮于铁水表面，铁渣和铁水分别从出渣口和出铁口放出，铁渣排出时用水急冷得水淬矿渣；排出的生铁中含有碳、硫、磷、锰等杂质。生铁又分为炼钢生铁（白口铁）和铸造生铁（灰口铁）。生铁硬而脆、无塑性和韧性、不能焊接、锻造、轧制。 炼钢的过程就是将生铁进行精练，使碳的含量降低到一定的限度，同时把其它杂质的含量也降低到允许范围内。所以，在理论上凡含碳量在2％以下，含有害杂质较少的Fe一C合金可称为钢。 根据炼钢设备的不同，常用的炼钢方法有空气转炉法、氧气转炉法、平炉法、电炉法。 （一）空气转炉炼钢法 空气转炉炼钢法是以熔融状态的铁水为原料，在转炉底部或侧面吹入高压热空气，使杂质在空气中氧化而被除去。其缺点是在吹炼过程中，易混入空气中的氮、氢等有害气体，且熔炼时间短，化学成分难以精确控制，这种钢质量较差，但成本较低，生产效率高。 （二）氧气转炉炼钢法 氧气转炉炼钢法是以熔融铁水为原料，用纯氧代替空气，由炉顶向转炉内吹入高压氧气，能有效地除去磷、硫等杂质，使钢的质量显著提高，而成本却较低。常用来炼制优质碳素钢和合金钢。 （三）平炉炼钢法 以固体或液体生铁、铁矿石或废钢作原料，用煤气或重油为燃料进行冶炼。平炉钢由于熔炼时间长，化学成分可以精确控制，杂质含量少，成品质量高。其缺点是能耗大、成本高、冶炼周期长。 （四）电炉炼钢法 电炉炼钢法是以生铁或废钢原料，利用电能迅速加热，进行高温冶炼。其熔炼温度高，而且温度可以由调节，清除杂质容易。因此，电炉钢的质量最好，但成本高。主要用于冶炼优质碳素钢及特殊合金钢。 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。 二、钢的分类 钢的品种繁多，分类方法很多，通常有按化学成分、质量、用途等几种分类方法。钢的分类见表8.1.1。 表8.1.1 钢的分类 分类方法 类别 特 性 按化学成分分类 碳素钢 低碳钢 含碳量 < 0.25％ 中碳钢 含碳量0.25％～0.60％ 高碳钢 含碳量 > 0.60％ 合金钢 低合金钢 合金元素总含量 < 5％ 中合金钢 合金元素总含量5％～10％ 高合金钢 合金元素总含量 > 10％ 按脱氧程度分类 沸腾钢 脱氧不完全，硫、磷等杂质偏析较严重，代号为“F” 镇静钢 脱氧完全，同时去硫，代号为“Z” 半镇静钢 脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，代号为“B” 特殊镇静钢 比镇静钢脱氧程度还要充分彻底，代号为“TZ” 按质量分类 普通钢 含硫量 ≤ 0.055％～0.065％，含磷量≤ 0.045％～0.085％ 优质钢 含硫量 ≤ 0.03％～0.045％，含磷量≤ 0.035％～0.045％ 高级优质钢 含硫量 ≤ 0.02％～0.03％，含磷量≤ 0.027％～0.035％ 按用途分类 结构钢 工程结构构件用钢、机械制造用钢 工具钢 各种刀具、量具及模具用钢 特殊钢 具有特殊物理、化学或机械性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、磁性钢等。 目前，在建筑工程中常用的钢种是普通碳素结构钢和普通低合金结构钢。 %BD%A8%D6%FE%B2%C4%C1%CF/pages/chapter8/8.1.htm