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炼钢,是用氧化方法去除生铁和废钢中的杂质,加入适量的合金元素,使之成为具有高的强度、韧性或其他特殊性能的钢,这一工艺过程称为“炼钢”。
含碳量≤2.0%的铁碳合金,铁碳相图中2.0%C的意义。高温:奥氏体,热加工性能好;常温:以珠光体为主 。
目的
因为生铁无法广泛应用。含碳高:高温下无奥氏体;性能不良:硬脆、韧性差、焊接性能差,不能加工;杂质多:S、P、夹杂物含量高。
铁和钢最根本的区别是含碳量,理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢,它的熔点在1450-1500℃,而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中,随着碳含量的增加,其强度、硬度增加,而塑性和冲击韧性降低[1]。
历史
中国是世界上最早生产钢刀的国家之一,炼钢历史可以追溯到2500多年前。钢、铁向来不分家。生铁、熟铁、钢的主要区别在于含碳量上。含碳量超过1.7%的铁叫生铁;含碳量低于0.02%的铁叫熟铁;含碳量在0.02%~1.7%当中的铁,称为钢。
中国古代最早的炼钢工艺流程是:采用木炭作燃料,在炉中将铁矿石冶炼成呈海绵状的固体块,待炉子冷后取出,叫块炼铁。块炼铁含碳量低,质地软,杂质多,是人类早期练得的熟铁。用块炼铁作原料,在碳火中加热吸碳,提高碳含量,然后经过锻打,除掉杂志又渗进碳,从而得到钢。这种钢,叫块炼铁渗碳钢。但这种钢的质量还不够好,炼制过程中碳渗进的多少,分布的是否均匀,杂质除掉的程度,都非常难掌握,且生产效率极低。
为了提高钢的质量,西汉中期的工匠发明了“百炼钢”的新工艺。所谓“百炼钢”,就是将块炼铁反复加热折叠锻打,使钢的组织致密、成份均匀,杂质减少,从而提高钢的质量。百炼钢的品种繁多,见于记载的有“五炼”、“九炼”、“卅炼”、“五十炼”、“七十二炼”以及“百炼”。“炼”字前的这些具体数字的含义,研究者一般认为是加热的次数,即炼了多少火。用百炼钢制成的刀剑质量很高。在三国时期,百炼钢就已经相当普遍了。
炒钢的发明,是我国炼铁史上的一次技术革命,比欧洲始于英国的炒钢技术早了1600多年[2]。
钢中常见元素
钢中常见元素 :五大元素:C、Mn、S、P、Si(必须要求)。其他元素:V、Cr、Ni、Ti、Cu 等(根据钢种)。存在原因:
- 工艺限制:S、P无法完全脱除;
- 原料残余:废钢残余Cu、Zn;
- 改善性能:Mn提高强度 Al细化晶粒。
元素含量指标:
- 国标要求:GB;
- 企业标准:企业自定;
炼钢工艺流程
炼钢“全三脱”工艺流程配有4座300t KR脱硫站、2座300t脱磷转炉、3座300t脱碳转炉;脱磷工位和脱碳工位采用“2+3”双高跨布置,便于“半钢”铁水倒运;精炼配有2座300t双工位RH炉、2座300t CAS炉和1座300t LF炉;连铸采用4台双流板坯连铸机。
工艺特点:采用先进的“一罐到底”、“全三脱”技术,钢水100%精炼工艺处理,铸机高拉速,打造高效快节奏的洁净钢生产平台。
视频
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参考文献
- ↑ 铁和钢如何来区别?碳是主导? ,搜狐,2018-03-31
- ↑ 中国钢铁历史,360个人图书馆,2014-4-22