钢铁知识学习.docx

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钢铁知识学习

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钢铁相关知识

一、钢的分类

1、黑色金属和有色金属

（1）、黑色金属

是指铁和铁的合金。

如钢、生铁、铁合金、铸铁等。

钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。

生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。

把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状,含碳量大于2.11%的铁碳合金），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。

铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。

含碳量低于2.11%的铁碳合金称为钢，把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。

钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。

通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。

（2）、有色金属

又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。

另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。

以上这些有色金属都称为工业用金属，此外还有贵重金属：

铂、金、银等和稀有金属，包括放射性的铀、镭等。

2、钢的分类

钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。

钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：

（1）、按品质分类（其中：

P指含磷量，S指含硫量）

①、普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）

②、优质钢（P、S均≤0.035%）

③、高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）

（2）、按化学成份分类

①、碳素钢：

a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（C≤0.25～0.60%）；c.高碳钢（C≤0.60%）。

②、合金钢：

a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）；b.中合金钢（合金元素总含量＞5～10%）；c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

（3）、按成形方法分类：

①锻钢；②铸钢；③热轧钢；④冷拉钢。

（4）、按金相组织分类

①退火状态的：

a.亚共析钢（铁素体+珠光体）；b.共析钢（珠光体）；c.过共析钢（珠光体+渗碳体）；d.莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。

②正火状态的：

a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。

③无相变或部分发生相变的

（5）、按用途分类

①建筑及工程用钢：

a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。

②结构钢

a.机械制造用钢：

（a）调质结构钢；（b）表面硬化结构钢：

包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢；（c）易切结构钢；（d）冷塑性成形用钢：

包括冷冲压用钢、冷镦用钢。

b.弹簧钢

c.轴承钢

③工具钢：

a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。

④特殊性能钢：

a.不锈耐酸钢；b.耐热钢：

包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。

⑤专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。

（6）、综合分类

①普通钢

a.碳素结构钢：

（a）Q195；（b）Q215（A、B）；（c）Q235（A、B、C）；（d）Q255（A、B）；（e）Q275。

b.低合金结构钢

c.特定用途的普通结构钢

②优质钢（包括高级优质钢）

a.结构钢：

（a）优质碳素结构钢；（b）合金结构钢；（c）弹簧钢；（d）易切钢；（e）轴承钢；（f）特定用途优质结构钢。

b.工具钢：

（a）碳素工具钢；（b）合金工具钢；（c）高速工具钢。

c.特殊性能钢：

（a）不锈耐酸钢；（b）耐热钢；（c）电热合金钢；（d）电工用钢；（e）高锰耐磨钢。

（7）、按冶炼方法分类

①按炉种分

a.转炉钢：

（a）酸性转炉钢；（b）碱性转炉钢。

或（a）底吹转炉钢；（b）侧吹转炉钢；（c）顶吹转炉钢。

b.电炉钢：

（a）电弧炉钢；（b）电渣炉钢；（c）感应炉钢；（d）真空自耗炉钢；（e）电子束炉钢。

②按脱氧程度和浇注制度分

a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。

3、钢铁生产工艺

主要包括：

炼铁、炼钢、轧钢等流程。

（1）、炼铁：

就是把烧结矿和块矿中的铁还原出来的过程。

焦炭、烧结矿、块矿连同少量的石灰石、一起送入高炉中冶炼成液态生铁（铁水），然后送往炼钢厂作为炼钢的原料。

（2）、炼钢：

是把原料（铁水和废钢等）里过多的碳及硫、磷等杂质去掉并加入适量的合金成分。

（3）、连铸：

将钢水经中间罐连续注入用水冷却的结晶器里，凝成坯壳后，从结晶器以稳定的速度拉出，再经喷水冷却，待全部凝固后，切成指定长度的连铸坯。

（4）、轧钢：

连铸出来的钢锭和连铸坯以热轧方式在不同的轧钢机轧制成各类钢材，形成产品。

4、钢材产品分类：

长材线材螺纹钢圆钢角钢槽钢工字钢H型钢球扁钢钢轨铁道用材

扁平材普中板厚钢板合金中板造船板锅炉板容器板热轧板卷

　　　　中宽带冷轧板卷轧硬卷热镀锌电镀锌镀锡板卷彩涂板卷

　　　　电工钢带钢翼缘板热轧窄带冷轧窄带

钢管无缝管焊管镀锌管方管

不锈钢不锈板卷不锈钢棒不锈钢管不锈线材

优特钢优硬线拉丝线冷镦钢焊线碳结钢合结钢齿轮钢工具钢

　　　　模具钢轴承钢弹簧钢

制品钢丝钢绳钢绞线型材制品

炉料铁矿石锰矿石冶金焦炼钢铁铸造铁方坯板坯管坯废钢

　　　　硅铁锰铁硅锰铬铁钼铁

有色金属铜铝铅锌镍锡

废钢：

废钢主要是用于短流程电炉的炼钢主料或是长流程转炉中的炼钢填料。

废钢具有节能和环保的双重功效，同采用矿石炼铁后再炼钢相比，用废钢直接炼钢可节约能源60％，减少废物排放80%。

二、钢材成本构成分析

例：

镍铁成本计算方法单位：

元/吨

镍铁成本=焦炭*1.38+矿粉*4.5+焦沫*0.52+萤石*0.5+高钙石*2.6+人工费

①焦炭：

（1850+38（运费））*1.38=2605.44成本系数49.72%

②矿粉：

（320+29（运费））*4.5=1570.5镍:

铁=1.89:

2529.97%

③焦沫：

（900+38（运费）*0.52=487.769.31%

④萤石：

420*0.5=2104.01%

⑤高钙石：

64*2.6=166.43.17%

⑥人工费：

2003.82%

经计算可得：

镍铁成本为5240.1元/吨

1、炼铁工艺的生产成本构成主要为原材料（球团、铁矿石等）、辅助材料（石灰石、硅石、耐火材料等）、燃料及动力（焦炭、煤粉、煤气、氧气、水、电等）、直接工资和福利、制造费用、成本扣除（煤气回收、水渣回收、焦炭筛下物回收等）。

根据高炉冶炼原理，生产1吨生铁，需要1.5-2.0吨铁矿石、0.4-0.6吨焦炭以及0.2-0.4吨熔剂。

炼钢工艺的生产成本构成主要为生铁、废钢、合金、电极、耐火材料、辅助材料、电能、维检和其他等费用。

中国目前主要的炼钢设备为转炉和电炉，基于冶炼原理的不同，转炉和电炉在主要的原料（生铁、废钢）配比有一定的差异，转炉工艺一般需配置10%的废钢，而电炉工艺废钢的使用量则占到80％。

结合国内钢铁企业的平均情况，炼铁工艺中影响总成本的主要因素是原料（铁矿石、焦炭）成本，而包括辅料、燃料、人工费用在内的其他费用与副产品回收进行冲抵后仅占总成本的10%左右，而炼钢工艺中因为耗电量的增加、合金的加入以及维检费用的上升使得除主要原料外的其他费用占到炼钢总成本的18％左右。

炼铁、炼钢工艺中的其他费用波动不大。

本文以1吨钢生铁需要1.6吨铁矿石、0.45吨焦炭为计算依据，并参照2007年中国钢铁行业的平均铁钢比（0.96）和废钢单耗（0.15吨）作为测算依据，形成以下模型：

生铁吨制造成本＝（1.6×铁矿石+0.45×焦炭）/0.9

粗钢吨制造成本＝（0.96×生铁+0.15×废钢）/0.82

钢铁企业的粗钢成本因受多因素的影响，不同的工艺、不同的炉况、冶炼不同的产品均会使成本发生很大变化。

上述模型仅是从行业研究角度，对整个钢铁行业所测算的一个平均水平。

在实际研究时，考虑到炼铁、炼钢工艺中其他费用波动不大，一般仅对价格波动大且对成本有较大影响的铁矿石、焦炭、废钢的价格变动所引起的粗钢成本的变动值进行测算。

本文以2008年铁矿石长协矿价格变动而引发粗钢成本的增加值为例，做简单测算。

生铁=1.6×（65%-66%）铁粉+0.5焦炭+300

钢坯=1.06生铁+400=废钢×1.1+630

钢材=钢坯+250

上游：

炼钢原料：

铁矿石、焦炭、废钢

下游：

建筑、汽车、铁路、电网、造船、金属包装...

2、螺纹钢轧制成本：

约150元

螺纹钢成本计算示例

按照目前（2008年9月3日）的铁矿石价格630元/吨，焦炭1800元/吨，废钢价格2450，螺纹钢轧制成本150元/吨来计算.

目前的螺纹钢不含税成本应该是：

（0.96*（1.6*630+0.45*1800）/0.9+0.15*2450）/0.82*+150=2963元/吨

那么含税价格应该是2963*1.17=3466元/吨

螺纹钢生产成本详细分析

1）电炉炼钢螺纹钢生产成本：

废钢2900－3000元／吨

电炉消耗废钢成本：

（1：

1.1）（2900－3000）＊1.1＝（3190－3300）元

电耗：

400度/吨＊0.7元/吨＝280元

其他：

350元（铁合金，电极，耐材等）

20MnSi连铸坯价格在3820－3930元／吨

螺纹钢轧制成本在150元／吨

电炉炼钢螺纹钢最终成本为3970元／吨－4080元／吨

2）转炉炼钢螺纹钢生产成本：

铁精粉66％按照1560元／吨计算，烧结矿按照1700元／吨计算，矿和焦按照75％和25％的比例混合。

成本＝矿＋焦＋其他（铁合金，电极，耐材等）

钢坯成本＝矿（1.275＊1560＋0.425＊1700）＋焦（0.6＊1950）＋其他250＝1989＋722＋1170＋250＝4131元／吨

螺纹钢轧制成本在150元／吨

转炉炼钢螺纹钢最终成本为4281／吨

3、利用系数指高炉每立方米有效容积平均每天（24小时）生产的合格生铁产量。

利用系数应该看高炉的实际容积，即实际建设完成后的容积，按题目中的高炉容积，每天应产生铁：

假设高炉的容积为50立方米，则实际产生铁一般在50*4=200t左右。

具体投入多少原料与利用系数没关系，与高炉容积有一定关系，入炉原料体积不能大于高炉容积，焦炭0.6立方米/吨，矿石1.7立方米/吨，可根据实际情况计算入炉原燃料的吨数。

三、焦炭与高炉炼铁

1、焦炭在高炉炼铁中的作用：

一是提供热量；二是作为化学反应的还原剂；三是作为高炉料柱的骨架，起支撑作用；四是炼铁过程中供碳。

2、焦炭中各化学成分对高炉炼铁的影响

（1）、灰分：

灰分高，焦炭在炉内高温区内易产生裂纹，使焦炭碎裂和粉化。

灰分高，高炉炉渣碱度就需提高，则钾钠含量升高，加速焦炭的反应。

一般焦炭灰分每增加1%，高炉熔剂的消耗量增加4%，炉渣量约增加3%，焦比增加1.7-2%，而生产能力则降低2.2-3%。

（2）、挥发分：

焦炭挥发分是焦炭成熟的标志，通常规定焦炭挥发分为1-1.2%。

挥发分太高，表示焦炭不成熟，黑焦头多，焦炭强度差。

挥发分高，推焦时粉尘放散量增加，污染环境。

挥发分太低.<0.70%，则表示焦炭成熟过火，焦炭裂纹增多，易碎。

（3）硫分：

焦炭硫分高，使生铁含硫量提高，质量降低。

焦炭硫分高，增加高炉碱度，使高炉操作指标恶化。

通常焦炭中含硫量每增加0.1