炼钢轧钢专业基础知识.docx

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炼钢轧钢专业基础知识

管线钢按金相组织形态分类

1、F铁素体一P珠光体钢：

简称为FP（Ferrite-Pearlite），基本成fen为C、Mn，有时加少量Nb、V，一般C成份为0.10-0.25％，Mn成份为1.30-1.70％，轧制工艺采用热轧及正火。

X52及以下各钢级均采用此种工艺，我国早期所建的管线，如四川的管线，"东八三"所建的管线均属此种钢，当时有一部分国内生产，"东八三"所用的管道钢基本上是国外进口的。

当采用更高钢级时，为提高强度需增C，但C增加使可焊性下降、FATT上升，故必须另找出路。

2、少珠光体钢，这种钢通常将珠光体控制在15％以下，从化学成份上分有以下三种：

（1）Mn-Nb钢

（2）Mn-V钢

（3）Mn-V-Nb钢

C成份一般控制在0．1％以下，轧制工艺采用控轧，以上又称为"微合金控轧钢"，钢级中X56、X60、X65、X70钢可采用这种钢。

3、针状铁素体钢（AccicularFerrite）这种钢主要化学成份为C、Mn、Nb、Mo，采用控轧工艺，这种钢相对于前者包辛格效应小且减少偏析，多用于X65、X70钢级，根据报导国外有少量X80钢试制时也采用这种钢，其缺点为由于加Mo而Mo。

的价格较贵，故成本偏高。

4、超低炭贝氏体钢（U1traLowCarbonBainite）这种钢主要化学成分为Mn、Nb、Mo、B、Ti，采用控轧、控冷工艺，通常C含量小于0.03％，这是最新一代产品，其特点为不仅强度高且冲击韧性高、可焊性好、FATT值低，从发展看将来X70以及以后可能会较多采用的X80均会应用这种钢。

由以上论述看出，对于X70，少珠光体钢、针状铁素体钢、超低炭贝氏体钢均可采用。

钢的分类

    一、黑色金属、钢和有色金属

    在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念。

    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），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。

    2、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。

钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。

    3、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。

    二、钢的分类

    钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。

为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。

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

（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.平炉钢：

（a）酸性平炉钢；（b）碱性平炉钢。

   b.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。

c.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。

   8、按照材料外形可分为型、板、管和丝四大类。

   a、型钢类型钢品种很多，是一种具有一定截面形状和尺寸的实心长条钢材。

按其断面形状不同又分简单和复杂断面两种。

前者包括圆钢、方钢、扁钢、六角钢和角钢；后者包括钢轨、工字钢、槽钢、窗框钢和异型钢等。

直径在6.5-9.0mm的小圆钢称线材。

   b、钢板类是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。

按厚度不同分薄板（厚度<4mm）、中板（厚度4-25mm）和厚板（厚度>25mm）三种。

钢带包括在钢板类内。

   c、钢管类是一种中空截面的长条钢材。

按其截面形状不同可分圆管、方形管、六角形管和各种异形截面钢管。

按加工工艺不同又可分无缝钢管和焊管钢管两大类。

   d、钢丝类钢丝是线材的再一次冷加工产品。

按形状不同分圆钢丝、扁形钢丝和三角形钢丝等。

钢丝除直接使用外，还用于生产钢丝绳、钢纹线和其他制品。

   9、为便于采购、订货和管理，我国目前将钢材分为十六大品种：

   类 别    品 种    说      明

   型材    重轨    每米重量大于30千克的钢轨（包括超重机轨）

   轻轨    每米重量小于或等于30千克的钢轨

   大型型钢    普通钢、圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、等边和不等边角钢及螺纹钢等。

按尺寸大小分为大、中、小型。

   中型型钢

   小型型钢

   线材    直径5-10毫米的圆钢和盘条

   冷弯型钢    将钢材或钢带冷弯成型制成的型钢

   优质型材    优质钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢等

   其它钢材    包括重轨配件、车轴坯、轮箍等

   板材    薄钢板    厚度等于和小于4毫米的钢板

   厚钢板    厚度大于4毫米的钢板。

   可分为中板（厚度大于4mm小于20mm）、厚板（厚度大于20mm小于60mm）、特厚板（厚度大于60mm）

   钢带    也叫带钢，实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板

   电工硅钢薄板    也叫硅钢片或矽钢片

   管材    无缝钢管    用热轧、热轧——冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管

   焊接钢管    将钢板或钢带卷曲成型，然后焊接制成的钢管

   金属制品    金属制品    包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等

我国钢号的表示方法

一、我国钢号表示方法概述

　钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。

我国的号表示方法，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。

即：

①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如：

Si,Mn,Cr……等。

混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。

②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示，见表。

③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。

二、我国钢号表示方法的分类说明

1．碳素结构钢

①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。

它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点（σs）为235MPa的碳素结构钢。

②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。

质量等级符号分别为A、B、C、D。

脱氧方法符号F表示沸腾钢，B表示半镇静钢，Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即ZT和TZ都可不标。

例如Q235-AF表示A级沸腾钢。

③专门用途的碳素钢，例如：

桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。

2．优质碳素结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。

②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。

③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。

3．碳素工具钢

①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。

②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。

例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。

③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。

④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。

4．易切削钢

①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。

②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，　例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。

③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。

5．合金结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。

②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。

当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。

当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。

例如18Cr2Ni4WA。

③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。

例如20MnVB钢中钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。

④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。

⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。

例如铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。

6．低合金高强度钢

①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。

②对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。

例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。

7．弹簧钢

弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素相同，后者基本上与合金结钢相同。

8．滚动轴承钢

①钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。

②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示例如GCr15。

渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。

9．合金工具钢和高速工具钢

①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量＜1.0%时，以千分之几表示。

例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。

②钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。

但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。

例如Cr06。

③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。

例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。

钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。

10．不锈钢和耐热钢

①钢号中碳含量以千分之几表示。

例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni9等。

②对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。

11．焊条钢

它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。

例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。

12．电工用硅钢

①钢号由字母和数字组成。

钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢，DW表示电工用冷轧无取向硅钢，Q表示电工用冷轧取向硅钢。

②字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100倍。

③钢号尾部加字母“G”者，表示在高频率下检验的；未加“G”者，表示在频率为50周波下检验的。

例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。

13．电工用纯铁

①它的牌号由字母“DT”和数字组成，“DT”表示电工用纯铁，数字表示不同牌号的顺序号，例DT3。

②在数字后面所加的字母表示电磁性能：

A——高级、E——特级、C——超级，例如DT8A

钢材的分类

炼钢炉炼出的钢水被铸成钢坯，钢锭或钢坯经压力加工成钢材（钢铁产品）。

钢材种类很多，一般可分为型、板、管和丝四大类。

1、型钢类

型钢品种很多，是一种具有一定截面形状和尺寸的实心长条钢材。

按其断面形状不同又分简单和复杂断面两种。

前者包括圆钢、方钢、扁钢、六角钢和角钢；后者包括钢轨、工字钢、槽钢、窗框钢和异型钢等。

直径在6.5-9.0mm的小圆钢称线材。

2、钢板类

是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。

按厚度不同分薄板（厚度<4mm）、中板（厚度4-25mm）和厚板（厚度>25mm）三种。

钢带包括在钢板类内。

3、钢管类

是一种中空截面的长条钢材。

按其截面形状不同可分圆管、方形管、六角形管和各种异形截面钢管。

按加工工艺不同又可分无缝钢管和焊管钢管两大类。

4、钢丝类

钢丝是线材的再一次冷加工产品。

按形状不同分圆钢丝、扁形钢丝和三角形钢丝等。

钢丝除直接使用外，还用于生产钢丝绳、钢纹线和其他制品。

钢材的尺寸和重量

一、钢材长度尺寸

钢材长度尺寸是各种钢材的最基本尺寸，是指钢材的长、宽、高、直径、半径、内径、外径以及壁厚等长度。

钢材长度的法定计量单位是米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）。

在现行习惯中，也有用英寸（″）表示的，但它不是法定计量单位。

1.钢材的范围定尺是节省材料的一种有效措施。

范围定尺就是长度或长乘宽不小于某种尺寸，或是长度。

长乘宽从多少到多少的尺寸范围内交货。

生产单位可以按此尺寸要求进行生产供货。

2.不定尺（通常长度）凡产品尺寸（长度或宽度），在标准规定范围内，而又不要求固定尺寸的叫不定尺。

不定尺长度又叫通常长度（通尺）。

按不定尺交货的金属材料，只要在规定长度范围内交货即可。

例如，不大于25mm的普通圆钢,其通常长度规定为4-10m,则长度在此范围内的圆钢都可以交货。

3.定尺按订货要求切成固定尺寸的称为定尺。

按定尺长度交货时，所交金属材料必须具有需方在订货合同中指定的长度。

例如，合同上注明按定尺长度5m交货，则所交货的材料必须都是5m长的，短于5m或长于5m均为不合格。

但实际上交货不可能都是5m长，因此规定了允许有正偏差，而不允许有负偏差

4.倍尺按订货要求的固定尺寸切成整倍数的称为倍尺。

按倍尺长度交货时，所交金属材料的长度必须为需方在订货合同中指定的长度（叫单倍尺）的整数倍数（另加锯口）。

例如，需方在订货合同中要求单倍尺长度为2m，那么，切成双倍尺时长度即为4m，切成3倍尺时即为6m，并分别加上一个或两个锯口量。

锯口量在标准中有规定。

倍尺交货时，只允许有正偏差，不允许出现负偏值。

5.短尺长度小于标准规定的不定尺长度下限，但不小于允许的最短长度的叫短尺。

例如，水、煤气输送钢管标准中规定，允许每批有10%的（按根数计算）2-4m长的短尺钢管。

4m即为不定尺长度的下限，允许的最短长度为2m。

6.窄尺宽度小于标准规定的不定尺宽度下限，但不小于允许的最窄宽度的叫窄尺。

按窄尺交货时，必须注意有关标准规定的窄尺比例和最窄尺。

二、钢材长度尺寸举例

1.型钢的长度尺寸

⑴火车轨的标准长度有12.5m和25m两种。

⑵圆钢、线材、钢丝尺寸以直径d的毫米（mm）数标定。

⑶方钢尺寸以边长a的毫米（mm）数标定。

⑷六角钢、八角钢尺寸以对边距离s的毫米（mm）数标定。

⑸扁钢的尺寸以宽度b和厚度d的毫米（mm）数标定。

⑹工字钢、槽钢的尺寸以腰高h、腿宽b和腰厚d的毫米（mm）数标定。

⑺等边角钢的尺寸以相等边宽b和边厚d的毫米（mm）数标定。

不等边角钢的尺寸以边宽B、b和边厚d的毫米（mm）数标定。

⑻H型钢的尺寸以腹板高度h、翼板宽度b和腹板厚度t1、翼板厚度t2的毫米（mm）数标定。

2.钢板、钢带的长度尺寸

⑴一般以钢板的厚度d的毫米（mm）数标定。

而钢带则以钢带的宽度b和厚度d的毫米（mm）数标定。

⑵单张钢板有规定的不同尺寸，如热轧钢板有：

1mm厚的钢板，有宽度600×长度2000mm；650×2000mm；700×1420mm；750×1500mm；900×1800mm；1000×2000mm等

3.钢管的长度尺寸

⑴一般以钢管的外径D、内径和壁厚S的毫米（mm）数标定。

⑵每种钢管有规定的不同尺寸，如无缝钢管外径50mm的，壁厚有2.5-10mm的15种；或者说相同壁厚5mm的，外径有32-195mm的29种。

又如焊接钢管公称口径25mm的壁厚有3.25mm的普通钢管和4mm的加厚钢管。

三、钢材重量

1.钢材的理论重量

钢材的理论重量是按钢材的公称尺寸和密度（过去称为比重）计算得出的重量称之为理论重量。

这与钢材的长度尺寸、截面面积和尺寸允许偏差有直接关系。

由于钢材在制造过程中的允许偏差，因此用公式计算的理论重量与实际重量有一定出入，所以只作为估算时的参考。

2.钢材的实际重量

钢材实际重量是指钢材以实际称量（过磅）所得的重量，称之为实际重量。

实际重量要比理论重量准确。

3.钢材重量的计算方法

⑴毛重是“净重”的对称，是钢材本身和包装材料合计的总重量。

运输企业计算运费时按毛重计算。

但钢材购销中是按净重计算。

⑵净重是“毛重”的对称。

钢材毛重减去包装材料重量后的重量，即实际重量，称之为净重。

在钢材购销中一般按净重计算。

⑶皮重钢材包装材料的重量，称之为皮重。

⑷重量吨按钢材毛重计算运费时使用的重量单位。

其法定计量单位为吨（1000kg），还有长吨（英制重量单位1016.16kg）、短吨（美制重量单位907.18kg）。

⑸计费重量亦称“计费吨”或“运费吨”。

运输部门收取运费的钢材重量。

不同的运输方式，有不同的计算标准和方法。

如铁路整车运输，一般以所使用的货车标记载重作为计费重量。

公路运输则是结合车辆的载重吨位收取运费。

铁路、公路的零担，则以毛重若干公斤为起码计费重量，不足时进整。

4.钢材理论重量计算

　　钢材理论重量计算的计量单位为公斤（kg）。

其基本公式为：

　　W（重量，kg）=F（断面积mm2）×L（长度，m）×ρ（密度，g/cm3）×1/1000

　　钢的密度为：

7.85g/cm3，各种钢材理论重量计算公式如下

名称（单位）

计算公式

符号意义

计算举例

圆钢盘条

（kg/m）

W=0.006165×d×d

d=直径mm

直径100mm的圆钢，求每m重量。

每m重量=0.006165×1002=61.65kg

螺纹钢（kg/m）

W=0.00617×d×d

d=断面直径mm

断面直径为12mm的螺纹钢，求每m重量。

每m重量=0.00617×122=0.89kg

方钢（kg/m）

W=0.00785×a×a

a=边宽mm

边宽20mm的方钢，求每m重量。

每m重量=0.00785×202=3.14kg

扁钢

（kg/m）

W=0.00785×b×d

b=边宽mm

d=厚mm

边宽40mm，厚5mm的扁钢，求每m重量。

每m重量=0.00785×40×5=1.57kg

六角钢

（kg/m）

W=0.006798×s×s

s=对边距离mm

对边距离50mm的六角钢，求每m重量。

每m重量=0.006798×502=17kg

八角钢

（kg/m）

W=0.0065×s×s

s=对边距离mm

对边距离80mm的八角钢，求每m重量。

每m重量=0.0065×802=41.62kg

等边角钢

（kg/m）

=0.00785×[d（2b–d）+0