3 炼钢基本原理.pdf

第三章 炼钢基本原理 主要内容 3.1 炼钢的基本任务 3.2 炼钢炉渣(slag) 3.3 炼钢过程的基本原理 3.4 炼钢用原材料(raw materials) 3.5 铁水预处理工艺(hot metal pretreatment process) 2013/11/1/ 16:33:53 2 2 3.1 炼钢的基本任务  四脱：C、S、P、O； 二去：气体、夹杂； 二调整：温度、成分。 浇注。 2013/11/1/ 16:33:53 3 3 脱C  碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强 度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23％ 超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的 低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20％。碳 量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料 场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷 脆性和时效敏感性。 2013/11/1/ 16:34:29 4 4 脱P、S和O  磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性， 使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢 中含磷量小于0.045％，优质钢要求更低些。  硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低 钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也 不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055％，优质 钢要求小于0.040％。在钢中加入0.08-0.20％的硫，可以改善 切削加工性，通常称易切削钢。  氧（O）：钢中的氧含量超过限度后会加剧钢的热脆性，并形成 大量氧化物夹杂，对钢的主要危害通过夹杂物的行为表现出来。 2013/11/1/ 16:44:43 5 5 二去：去气-H和N 氢（H）：氢对钢的主要危害是氢致裂缺陷，即钢 中[ H] 引起钢材开裂的现象。  [H] 使钢的机械性能下降。 [H] 会降低钢的强度极 限、断面收缩率、延伸率和冲击韧性，其中后三者导 致的脆性，在钢材使用中危害极大。  [H] 使钢产生白点。 钢中含氢量高是产生白点的主 要原因，在钢的冷却过程中， [H] 呈过饱和固溶体状 态，同时它又具有相当大的扩散能力，因而氢原子逐 渐聚集在某些部位，使钢局部压力增高，产生白点。 2013/11/1/ 17:01:45 6 6 二去：去气-H和N 氮（N）：  [N]使钢产生应变时效。所谓应变时效即钢在冷加工变形时，由于 氮的作用，使钢的强度、硬度提高、塑性与冲击韧性下降；  [N]使钢产生“时效沉淀硬化”或 “时效脆性”。即在一定的条件 下，由于过饱和固溶体中析出氮化物，使钢的硬度、强度徒然上升 ，冲击韧性急剧下降,使钢产生了时效脆性.  [N]使钢产生 “老化”。由于温度降低后,氮的溶解度也随之下降， 在晶界上析出Fe N ，Fe N。这种析出物很脆，使钢断裂；而且 16 2 4 这种析出过程缓慢，时间往往很长，因此又被称作 “老化”。这种 现象对低碳钢在低温状态使用中尤为突出。 2013/11/1/ 16:54:36 7 7 二去：去夹杂物 夹杂物的来源 其来源大致为以下几方面：  脱氧、脱硫产物，特别是一些比重大的产物没 有来得及排除。  随着钢液温度的降低，S、O、N等杂质元素的 溶解度下降，于是这些不溶解的杂质元素就呈 非金属化合物在钢中沉淀。  带入钢液中的炉渣或耐火材料。