碳钢生产工艺概述20140710

牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 成分特点：低C，高S、P 性能特点：冶炼容易工艺性好冶金质量差机械性能低 使用状态：热轧空冷S＋F 用途：工程结构件（钢板、钢筋、型钢等） 普通机械零件（少） w(C)低时可用作焊接、铆接件等；重要零件用Q235C、Q235D
②.优质碳素结构钢 这类钢中磷、硫等有害杂质含量较低，夹杂物也少，化学成分控制较严 格，质量较好。常用于较为重要的机件。可以通过各种热处理调整零件 的力学性能。出厂状态可以是热轧后空冷，也可以是退火、正火等状态。 随用户需要而定。 这类钢的钢号很简单，如，45表示该钢的wc=0.45％，即碳的质量分数为 万分之四十五。这类钢中有三个钢号是沸腾钢，其钢号尾部标有F。如 08F。这类钢中有些是锰的质量分数超出一般规定的锰杂质含量。其钢号 尾部标有元素符号Mn。如65Mn。这类钢仍属于优质碳素结构钢，不要误 认为是合金钢。 优质碳素结构钢总共有31个钢号。含有低碳钢、中碳钢和高碳钢。随着 钢中的碳的质量分数的不同，具有不同的力学性能，可作重要的零件， 如齿轮、轴、连杆、弹簧等。其中08F材料塑性好，常用来制作冷冲压零 件。一般需要热处理。
④.一般工程用铸造碳素钢 在工业生产中会遇到一些形状复杂的零件，不便锻压制成毛坯用锻压制 成毛坯。而铸铁又保证了塑性的要求，这时可采用铸钢件。这类钢按 GB11352-89规定了五个钢号，其命名方法是：标志符ZG+最低σs值-最低 σb值。例如：ZG340-640。其中ZG是铸钢这两个字的汉语拼音的字头。 前面数字340是指该钢的屈服强度（σ0.2）不小于340Mpa。后面的数字640 是指该钢的抗拉强度（σb）不低于640Mpa。 铸钢的铸造工艺差，易出现浇不到、缩孔严重、晶粒粗大等缺陷。 为了提高钢液的流动性，浇注温度很高，但易使铸钢件中出现过热的魏 氏组织。所谓魏氏组织是指在原来粗大的奥氏体晶粒内随温度下降而相 变产生的粗大铁素体针。使钢的塑性、韧性变坏。魏氏组织可以通过完 全退火得到消除。
3.碳素钢的钢号、命名方法和主要用途 ①.碳素结构钢 这类钢主要用于各类工程，应用量很大。对这类钢通常是热轧后空冷供 货。用户一般不需要再进行热处理而是直接使用。所以，这类钢的钢号 主要是以其力学性能中的屈服点来命名。具体命名方法如下：标志符号 Q+最小σs值—等级符号+脱氧程度符号。 这类钢的标志符号Q来源于屈服点的汉语拼音字头Q。等级符号是指这类 钢所独用的质量等级符号。也是按S、P杂质多少来分。以A、B、C、D 四个符号代表四个等级。其中： A级w(S)≤0.05％， w(P)≤0.045％ B级w(S)≤0.045％，w(P)≤0.045％ C级w(S)≤0.04％， w(P)≤0.04％ D级w(S)≤0.035％，w(P)≤0.035％
牌号：08、10、15、20、……、75、80、85 成分特点：w(C)：0.08%～0.85%C，S、P≯0.04% 性能特点： 冶金质量较好δ(ψ)、ak↑淬透性↓回火稳定性↓ 使用状态：使用前一般都要经过热处理（渗碳、淬火、回火等） 用途：较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等
③.碳素工具钢 这类钢是碳的质量分数在0.65％～1.35％的碳素钢。主要用于制作各种小 型工具。可进行淬火、低温回火处理获得高硬度、高耐磨性。分为优质 级(w(S)≤0.03％，w(P)≤0.035％)和高级优质级（w(S)≤0.02％，w(P)≤0.03 ％）两大类。 这类钢号命名的方法是：标志符号T加上碳的质量分数的千分值。如T10。 T是碳字的汉语拼音字头。10表示w(C)=1.0％，即碳的质量分数千分之十。 对于高级优质的碳素工具钢须在钢号尾部加“A”，如T10A。优质级的 不加质量等级符号。这类钢锰的质量分数都严格控制在0.4％以下。个别 钢为了提高其淬透性，锰的质量分数的上限扩大到0.6％，这时，该钢号 尾部要表出元素符号Mn。如T8Mn以有别于T8。 可用作制造各种刃具、量具、模具。
碳钢生产工艺概述
宝钢股份
主要内容 一、碳钢基础知识 二、碳钢炼钢工艺及装备 三、碳钢热轧工艺及装备 四、碳钢冷轧工艺及装备
一、碳钢基础知识
1.碳钢定义 碳钢也叫碳素钢，指含碳量w(C)小于2.11%的铁碳合金。碳钢除含碳外一 般还有杂质元素Mn、Si（起固溶强化和脱氧的作用），S→热脆，P→冷 脆，O、N、H→塑性、韧性↓。 碳钢的特点: •冶炼加工容易 •成本低,应用广 •可热处理强化 •回火稳定性差 •淬透性差 •基本相强度低,韧性差 •不能满足特殊性能要求
1.转炉炼钢法 这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧 化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏 度），可使炉内达到足够高的温度。氧气顶吹转炉炼钢法反应速度快，生产率高， 不需要燃料,热效率高，成为冶金史上发展最迅速的新技术，并逐渐取代平炉成 为炼钢方法的主流。 转炉主体设备是实现炼钢工艺的主要设备，它由炉体（炉口、炉身和炉底）、炉 体支撑装臵和炉体倾动机构等组成。
2.平炉炼钢 平炉炼钢使用的氧化剂通入的空气和炉料里的氧化物，（废铁，废钢，铁矿石）。 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。 平炉炉体由上、下两部分组成。上部包括熔炼室、炉头，下部结构包括沉渣室、 蓄热室、换向阀及排烟系统等。
3.电炉炼钢 利用石墨电极和金属炉料之间形成的电弧高温(通常5000℃~6000℃)加热和熔化金 属，金属熔化后加入铁矿石、熔剂等，并吹氧，以加速钢中的碳、硅、锰、磷等 元素的氧化。当碳、磷含量合格时，扒去氧化性炉渣．再加入石灰、萤石、电石、 硅铁等造渣剂和还原剂，形成高碱度还原渣，脱去钢中的氧和硫。 电弧炉的炉体由金属构件和耐火材料砌成的炉衬两部分组成，分为炉壳、炉盖、 倾动机构、电极装臵、炉顶装料系统、电炉电气设备等。
喷粉
搅拌
表面清除
铁矿石
石灰石 高炉
转炉 真空脱气 精炼
电磁搅拌 连铸坯
焦碳
热轧酸洗 涂油钢卷 电解清洗 热轧 酸洗 冷轧 罩式炉 精整 纵切线 横切线 重卷线 平整线 热镀锌 冷轧钢卷 冷轧钢板 冷轧钢卷
彩涂钢卷
连续彩涂线 重卷线
冷轧钢卷
电镀锌钢卷
酸轧
连退
电镀锌线
二、碳钢炼钢工艺及装备
炼钢的方法，一般可分为:转炉炼钢、平炉炼钢和电炉炼钢三种方法。 炼钢目的：除去生铁中多余的碳和大量杂质元素，使其化学成分达到钢的要求。 一般经过： •脱碳、脱磷、脱硫、脱氧； •去除有害气体和夹杂； •调温处理； •调整成分 炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。氧气 顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物 理化学反应的过程，其工艺操作则是控制供氧、造渣、温度及加入合金材料等， 以获得所要求的钢液，并浇成合格钢钢锭或铸坯。
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2.碳素钢的分类 为了满足使用的需要，碳素钢有许多品种，为了生产、使用和管理必须 对碳素钢进行分类并确定钢的牌号。 碳素钢的分类： ①.按钢中碳含量的多少分，可分为： •低碳钢 w(C)≤0.25％ •中碳钢 0.25％＜w(C)≤0.6％ •高碳钢 w(C)＞0.6％ ②.按钢的质量分，可分为： •普通钢 w(S)≤0.055％，w(P)≤0.045％ •优质钢 w(S)≤0.040％，w(P)≤0.040％ •高级优质钢 w(S)≤0.030％，w(P)≤0.035％
4.按制造加工形式分 ①.铸钢 铸钢是指采用铸造方法而生产出来的一种钢铸件。铸钢主要用于制造一 些形状复杂、难于进行锻造或切削加工成形而又要求较高的强度和塑性 的零件 ②.锻钢 锻钢是指采用锻造方法而生产出来的各种锻材和锻件。锻钢件的质量比 铸钢件高，能承受大的冲击力作用，塑性、韧性和其他方面的力学性能 也都比铸钢件高，所以凡是一些重要的机器零件都应当采用锻钢件 ③.热轧钢 热轧钢是指用热轧方法而生产出来的各种热轧钢材。大部分钢材都是采 用热轧轧成的，热轧常用来生产型钢、钢管、钢板等大型钢材，也用于 轧制线材
这类钢中质量等级最高级（D级），达到了碳素结构钢的优质级。其余A、 B、C三个等级均属于普通级范围。从这类钢的钢号中，人们可以直接知 道钢的最低屈服点，质量等级和脱氧程度，用起来很方便。例如，Q235AF，此钢σs≥235Mpa，质量等级为A级（S、P杂质含量较多），脱氧不 充分的沸腾钢。这类钢中共分五个强度等级。这类钢适用于一般工程结 构所需的热轧钢板、钢带、钢管、盘条、型钢、棒钢等，可供焊接、铆 接、栓接等构件使用。 其中:Q195、Q215-A、Q215-B碳的含量较低、塑性好、强度低。一般用于 螺钉、螺母、垫片、钢窗等强度要求不高的工件。 Q235-A、Q255-A可用于农机具中不太重要的工件。如拉杆、小轴、链等。 也可常用建筑钢筋、钢板、型钢等。 Q235-B、Q255-B可作为建筑工程中质量要求较高的焊接构件。在机械中 可用作一般的转动轴、吊钩、自行车架等。 Q235-C、Q235-D质量较好，可作一些较重要的焊接构件及机件。 Q255、Q275强度较高，可作摩擦离合器、刹车钢带等。
连续铸钢的优越性
①简化了工序，缩短了流程 省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。由此可节省基建投资费用约 40%，减少占地面积约30%，劳动力节省约70%。 ②提高了金属收得率 采用模铸工艺，从钢水到钢坯，金属收得率为84%~88%，而连铸工艺则为 95%~96%，金属收得率提高10%~14%。 ③降低了能源消耗 采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4~1/2。 ④生产过程机械化、自动化程度高 设备和操作水平的提高，采用全过程的计算机管理，不仅从根本上改善了劳动 环境，还大大提高了劳动生产率。 ⑤提高质量，扩大品种 几乎所有的钢种均可以采用连铸工艺生产，如超纯净度钢、硅钢、合金钢、工 具钢等约500多个钢种都可以用连铸工艺生产，而且质量很好。
③.按钢的用途分，主要有： •碳素结构钢 •优质碳素结构钢 •碳素工具钢 •一般工程用铸造碳素钢件 碳素结构钢用来制造各种工程构件和机器零件，碳素工具钢用来制 造各种刀具、量具、模具。 ④.按炼钢时的脱氧程度分，可分为： •沸腾钢是脱氧不彻底的钢，代号F。 •镇静钢是脱氧彻底的钢，代号Z。 •半镇静钢是脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，代号为b。 •特殊镇静钢进行脱氧的钢，代号为TZ。
④.冷轧钢 冷轧钢是指用冷轧方法而生产出来的各种冷轧钢材。与热轧钢相比，冷 轧钢的特点是表面光洁、尺寸精确、力学性能好。冷轧常用来轧制薄板、 钢带和钢管 ⑤.冷拔钢 冷拔钢是指用冷拔方法而生产出来的各种冷拔钢材。冷拔钢的特点是： 精度高、表面质量好。冷拔主要用于生产钢丝，也用于生产直径在50mm 以下的圆钢和六角钢，以及直径在76mm以下的钢管
连续铸钢
钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯。这一想法经过一百多年的努力探索，终于 使该技术在本世纪70年代开始大规模用于实际，并逐步形成了今天的连铸技术。 主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶器振动装臵、二次冷却和铸坯导向装臵、 拉坯矫直装臵、切割装臵、出坯装臵等部分组成。
连铸机的机型及其特点
按结晶器是否移动可以分为两类：一类是固定式结晶器（包括固定振动 结晶器）的各种连铸机，如立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、 椭圆形连铸机、水平式连铸机等；另一类是同步运动式结晶器的各种连 铸机。这种机型的结晶器与铸坯同步移动，铸坯与结晶器壁间无相对运 动，适合于生产接近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯,如双辊式连 铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连铸机，轮带式连铸机等。 按铸坯断面形状分为:方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异型连铸 机、方/板坯兼用型连铸机等. 按钢水的静压头可分为:高头型、低头型和超低头型连铸机等。
牌号：T7 T8 T9……T12 T13 成分特点：高C(0.65%～1.35%)，低S、P 性能特点：高H，工作温度低时有较好的耐磨性； 工艺性好，淬透性低，热硬性差 使用状态：锻造→球化退火→机加工→淬火+低温回火 用途：尺寸小、形状简单、低速、硬度高的工具 T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13 韧性高 硬度高 T7、T8：冲头、凿子、锤子 T9、T10、T11：钻头、刨刀、丝锥、手锯条等刃具及冷作模具 T12、T13：锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具。