第一章-总论-合金钢冶炼课件.ppt

1、第一章第一章 总论总论 兴澄兴澄特钢特钢夜景夜景22022-12-30/19:54:522主要内容主要内容 1.1 合金钢生产进步与发展合金钢生产进步与发展1.2 我国合金钢生产我国合金钢生产1.3 合金钢的质量与生产特点合金钢的质量与生产特点 1.4 合金钢冶炼工艺的选择原则合金钢冶炼工艺的选择原则1.5 合金钢分类和编号合金钢分类和编号32022-12-30/19:54:5231.1 合金钢生产进步与发展合金钢生产进步与发展1.1.1 合金钢合金钢1.1.2 地位地位1.1.3 世界合金钢产业发展特点世界合金钢产业发展特点1.1.4 世界合金钢发展趋势世界合金钢发展趋势42022-12-3

2、0/19:54:5241.1.1 合金钢合金钢p 为了改善钢的为了改善钢的某些性能某些性能加入加入一定数量一定数量的的某种或几种某种或几种合金元素合金元素得到的这种钢统称得到的这种钢统称为为合金钢合金钢。（含有一种或多种适量的合金元素而且具（含有一种或多种适量的合金元素而且具有较好性能的钢的总称）。有较好性能的钢的总称）。52022-12-30/19:54:525某些性能某些性能p 强度（高温强度、硬度、且持久，强度（高温强度、硬度、且持久，800）；）；p 韧性（低温韧性，韧性（低温韧性，40以下）；以下）；p 抗氧化性（耐腐蚀性）；抗氧化性（耐腐蚀性）；p 磁性或无磁性；磁性或无磁性；p

3、工艺性能。工艺性能。62022-12-30/19:54:526合金元素合金元素p 通常是指除通常是指除FeC以外的钢中元素（或以外的钢中元素（或添加剂）添加剂）p GB221-61规定了规定了24个元素以及对应的个元素以及对应的中文字：中文字：B、N；Al、Si、P、S；Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu；Zr、Nb、Mo；Ta、W、RE。72022-12-30/19:54:527一定数量一定数量p 钢中五大元素钢中五大元素C、Si、Mn、P、S；1）Si0.4%、Mn0.8%时才称为合金时才称为合金元素；元素；2）C、Si、Mn、P、S控制在很窄的范围也称特控制在很窄的范围也称特殊钢；殊

4、钢；3）渗碳钢归于特殊钢；）渗碳钢归于特殊钢；4）微合金钢：在普钢基础上加入少量合金元素。）微合金钢：在普钢基础上加入少量合金元素。0.20%少合金钢，少合金钢，0.20%微合金钢；微合金钢；5）淡化普碳钢。）淡化普碳钢。82022-12-30/19:54:5381.1.2 地位地位p 1）现代工业和科学技术的重要支柱。）现代工业和科学技术的重要支柱。p 2）产品的数量、质量、品种及规格反映国家）产品的数量、质量、品种及规格反映国家工业水平和科学技术的发达程度。工业水平和科学技术的发达程度。超纯净钢：超纯净钢：CPSNHO50100ppm，0.0050.01%92022-12-30/19:54

5、:5391.1.3 世界合金钢产业发展特点世界合金钢产业发展特点 p 合金钢的开发现状：合金钢的开发现状：高性能化高性能化和和多品种化多品种化。p 国外特殊钢生产企业大体上有三大类：国外特殊钢生产企业大体上有三大类：（1）大型综合特殊钢公司；）大型综合特殊钢公司；（2）大型钢铁联合企业的下属特殊钢厂；）大型钢铁联合企业的下属特殊钢厂；（3）特殊钢板带、棒线材、钢管专业化企业。）特殊钢板带、棒线材、钢管专业化企业。p 合金钢生产的主要特点是：合金钢生产的主要特点是：专业化专业化、规模效益规模效益化化、质量高级化质量高级化和和深加工化深加工化。102022-12-30/19:54:53101.1.

6、4 世界合金钢发展趋势世界合金钢发展趋势 1.1.4.1 合金钢品种发展趋势合金钢品种发展趋势 齿轮钢、弹簧钢、轴承钢、不锈钢、模具钢齿轮钢、弹簧钢、轴承钢、不锈钢、模具钢1.1.4.2 合金钢生产工艺发展趋势合金钢生产工艺发展趋势 （1）薄板坯连铸连轧工艺技术的发展）薄板坯连铸连轧工艺技术的发展 （2）薄带坯连铸连轧工艺技术的发展）薄带坯连铸连轧工艺技术的发展 （3）转炉冶炼合金钢工艺技术的发展）转炉冶炼合金钢工艺技术的发展 （4）合金钢棒材的无头铸轧工艺技术的发展）合金钢棒材的无头铸轧工艺技术的发展 112022-12-30/19:54:53111.2 我国合金钢生产我国合金钢生产1.2.

7、1 我国合金钢产业现状我国合金钢产业现状1.2.2 我国与世界特殊生产发展的差距我国与世界特殊生产发展的差距 122022-12-30/19:54:53121.2.1 我国合金钢产业现状我国合金钢产业现状p 冶金工业的一项重要方针就是冶金工业的一项重要方针就是大力发展合金钢大力发展合金钢和低合金钢和低合金钢。p 我国合金钢生产分别由我国合金钢生产分别由特钢企业特钢企业、普钢企业普钢企业、地方及其它企业地方及其它企业等三种类型企业承担，全国优等三种类型企业承担，全国优质钢（包括特殊钢）产量约占全国钢产量的质钢（包括特殊钢）产量约占全国钢产量的30左右，其中合金钢产量约占左右，其中合金钢产量约占5

8、-6左右。左右。132022-12-30/19:54:53132001年我国特殊钢企业钢材年产量年我国特殊钢企业钢材年产量142022-12-30/19:54:53141980-2001年我国钢结构变化情况图年我国钢结构变化情况图152022-12-30/19:54:5315我国特钢企业主要特钢品种生产变化我国特钢企业主要特钢品种生产变化162022-12-30/19:54:53162001年我国特钢企业钢材品种比重年我国特钢企业钢材品种比重172022-12-30/19:54:53171.2.2 我国与世界特殊生产发展的差距我国与世界特殊生产发展的差距（1）合金钢比偏低（）合金钢比偏低（图图

9、）；）；（2）合金钢产品质量不高（如轴承钢）合金钢产品质量不高（如轴承钢表表）；）；（3）合金钢结构不尽合理（）合金钢结构不尽合理（图图）；）；（4）合金钢生产工艺技术装备和技术经济指标比）合金钢生产工艺技术装备和技术经济指标比较落后（较落后（图图）；）；（5）合金钢生产集约化程度低、专业化分工的格）合金钢生产集约化程度低、专业化分工的格局远未形成（局远未形成（图图）；）；（6）合金钢满足率低，每年需大量进口。）合金钢满足率低，每年需大量进口。182022-12-30/19:54:53182001年重点特钢企业主要钢种比重情况年重点特钢企业主要钢种比重情况192022-12-30/19:54:

10、5319中国与国外轴承钢质量对比分析中国与国外轴承钢质量对比分析 国内现状国内现状国外水平国外水平精炼比精炼比60精炼比精炼比95O9-13ppm;N80ppmO5-10ppm;N60ppmS0.015-0.025%;P0.020-0.030%S0.005%;P0.010%颗粒大、集中、不合格率高颗粒大、集中、不合格率高夹杂物：细小、弥散夹杂物：细小、弥散带状碳化物较明显，网状时有发生带状碳化物较明显，网状时有发生碳化物：细小、均匀、弥散碳化物：细小、均匀、弥散表面裂纹严重，脱碳超标时有发生表面裂纹严重，脱碳超标时有发生表面质量洁净、无裂纹、划伤表面质量洁净、无裂纹、划伤弯曲率：弯曲率：4mm

11、/m弯曲率：弯曲率：2mm/m尺寸精度：尺寸精度：0.3-0.6尺寸精度：尺寸精度：0.1-0.2残留残留Ti20-30ppm残留残留Ti10ppm探伤：较少采用探伤：较少采用探伤：四种仪器探伤：四种仪器4-6次次连铸比连铸比50-60连铸比连铸比90轴承使用寿命：为国外的轴承使用寿命：为国外的1/3左右左右轴承使用寿命：假定为轴承使用寿命：假定为1202022-12-30/19:54:5420中国与日本特殊钢产品结构对比分析中国与日本特殊钢产品结构对比分析 日本日本中国中国212022-12-30/19:54:5421中国与日本特殊钢品种结构对比分析中国与日本特殊钢品种结构对比分析 日本日本

12、中国中国222022-12-30/19:54:5422我国特殊钢生产装备水平情况图我国特殊钢生产装备水平情况图232022-12-30/19:54:5423我国齿轮钢和弹簧钢生产情况我国齿轮钢和弹簧钢生产情况齿轮钢齿轮钢 弹簧钢弹簧钢242022-12-30/19:54:54241.3 合金钢的质量与生产特点合金钢的质量与生产特点 1.3.1 质量特点质量特点1.3.2 生产特点生产特点252022-12-30/19:54:54251.3.1 质量特点质量特点p 质量要求：质量要求：优良性能（好用）高的使用寿命（耐用）优良性能（好用）高的使用寿命（耐用）化学成分、组织结构化学成分、组织结构p

13、控制措施：成分稳定控制；纯净度高；良好的铸控制措施：成分稳定控制；纯净度高；良好的铸态组织；产品尺寸稳定。态组织；产品尺寸稳定。p 对不同的钢种，有不同的质量要求，也会出现不对不同的钢种，有不同的质量要求，也会出现不同的质量问题。同的质量问题。262022-12-30/19:54:5426合金钢的质量的要求和质量问题合金钢的质量的要求和质量问题钢种钢种质量要求质量要求质量问题质量问题轴承钢轴承钢高的接触疲劳寿高的接触疲劳寿命命非金属夹杂物（尤其是氧化物）和碳化物偏析有十非金属夹杂物（尤其是氧化物）和碳化物偏析有十分严格的要求分严格的要求不锈钢不锈钢耐腐蚀性耐腐蚀性表面质量问题突出表面质量问题突

14、出高速工具钢高速工具钢 高的硬度、耐磨高的硬度、耐磨性和红硬性性和红硬性容易出现铸态碳化物偏析和裂纹容易出现铸态碳化物偏析和裂纹热作模具钢热作模具钢 抗高温氧化能力抗高温氧化能力和疲劳寿命有较和疲劳寿命有较高的要求高的要求若钢中碳含量较高，会导致热脆若钢中碳含量较高，会导致热脆电工硅钢电工硅钢良好的电磁性能良好的电磁性能 电磁性能不合格和高硅引起的热加工裂纹电磁性能不合格和高硅引起的热加工裂纹合金结构钢合金结构钢 良好的综合力学良好的综合力学性能性能含硼结构钢，由于含硼结构钢，由于“有效硼有效硼”量不易控制，有时淬量不易控制，有时淬透性不合格；透性不合格；铬锰钛结构钢和含铝结构钢，钢液中非金属

15、夹杂不铬锰钛结构钢和含铝结构钢，钢液中非金属夹杂不易分离浮出，常常产生低倍缺陷和表面质量问题。易分离浮出，常常产生低倍缺陷和表面质量问题。272022-12-30/19:54:54271.3.2 生产特点生产特点（1）品种规格多，质量要求高品种规格多，质量要求高：板、带、棒、型、：板、带、棒、型、丝、管等；低倍、高倍、机械、物理、工艺、丝、管等；低倍、高倍、机械、物理、工艺、化学；化学；（2）生产方法多生产方法多：电炉、转炉、电渣炉、感应炉、：电炉、转炉、电渣炉、感应炉、真空感应炉、真空自耗炉、电子束炉、等离子真空感应炉、真空自耗炉、电子束炉、等离子炉等。炉等。（3）工艺不断更新工艺不断更新：

16、炉外精炼、喷射冶金、特殊：炉外精炼、喷射冶金、特殊的合金元素添加法、合金钢连铸、粉末冶金等。的合金元素添加法、合金钢连铸、粉末冶金等。（4）生产流程复杂生产流程复杂。如：无取向硅钢生产流程。如：无取向硅钢生产流程。282022-12-30/19:54:5428鞍钢冷轧无取向硅钢生产流程图鞍钢冷轧无取向硅钢生产流程图292022-12-30/19:54:54291.4 合金钢冶炼工艺的选择原则合金钢冶炼工艺的选择原则 高效、优质、低消耗（即寻求最佳化工艺路线）高效、优质、低消耗（即寻求最佳化工艺路线）（1）钢种的特点和质量要求（基础）钢种的特点和质量要求（基础）（2）生产效益与经济效益生产效益与

17、经济效益（3）结合实际条件结合实际条件302022-12-30/19:54:54301.5 合金钢分类和编号合金钢分类和编号1.5.1 分类分类1.5.2 钢号钢号312022-12-30/19:54:54311.5.1 分类分类p 五种方法：可以根据不同需要或不同场合采用五种方法：可以根据不同需要或不同场合采用 成分：低、中、高合金钢（成分：低、中、高合金钢（5%，10%）品质：优质钢、高级优质钢（特殊质量）品质：优质钢、高级优质钢（特殊质量）冶炼：转炉钢、电炉钢；冶炼：转炉钢、电炉钢；组织：退火、正火、无相变或部分相变组织：退火、正火、无相变或部分相变 用途：合金结构钢、合金工具钢、特殊用

18、途钢用途：合金结构钢、合金工具钢、特殊用途钢p 补：补：钢分类钢分类国家标准（国家标准（GB/T 13304-91）92.10.1执行（参照执行（参照ISO4948/1、2标准）标准）322022-12-30/19:54:55321）按化学成分）按化学成分p 界限值，界限值，Mn Si Cr 非合金钢非合金钢 1.00 0.50 0.30 低合金钢低合金钢 1.001.4 0.50.9 0.30.5 合金钢合金钢 1.4 0.09 0.5332022-12-30/19:54:55332）按主要质量等级和主要性能及使用特性分类）按主要质量等级和主要性能及使用特性分类 普通质量普通质量 非合金钢非

19、合金钢 优质优质 特殊质量特殊质量 普通质量普通质量钢钢 低合金钢低合金钢 优质优质 特殊质量特殊质量 优质优质 合金钢合金钢 特殊质量（特殊质量（“高级优质钢高级优质钢”）342022-12-30/19:54:5534合金钢等级：合金钢等级：p 优质：优质：要特别控制质量和性能，但不如特殊质量要特别控制质量和性能，但不如特殊质量钢严，如电工、铁道、汽车等用钢。钢严，如电工、铁道、汽车等用钢。p 特殊质量：特殊质量：生产过程中要特别严格控制质量和性生产过程中要特别严格控制质量和性能的合金钢，如压力容器钢、合金钢筋钢、石油能的合金钢，如压力容器钢、合金钢筋钢、石油钻探用钢、合金结构钢、不锈、耐热

20、、合金工具钻探用钢、合金结构钢、不锈、耐热、合金工具钢、高速工具钢、轴承钢、高电阻电热钢、无磁、钢、高速工具钢、轴承钢、高电阻电热钢、无磁、高磁钢。高磁钢。352022-12-30/19:54:55351.5.2 钢号钢号p 具有共同特征的钢种归于一类，但不可能把每具有共同特征的钢种归于一类，但不可能把每种钢的特征表示出来，所以用钢号来区分。种钢的特征表示出来，所以用钢号来区分。p 现在现在400多万吨合金钢，有多万吨合金钢，有600多个钢号，几多个钢号，几万个规格。万个规格。362022-12-30/19:54:5536钢号命名的基本方法钢号命名的基本方法p 用用化学元素符号化学元素符号或或

21、本国字母本国字母表示钢的化学成分，表示钢的化学成分，并用阿拉伯数字表示主要元素的平均含量。（中、并用阿拉伯数字表示主要元素的平均含量。（中、德、波等）德、波等）中国：中国：GCr15；德国：；德国：100Gr6p 用固定定位数的用固定定位数的阿拉伯数字阿拉伯数字（或中间或前面加一（或中间或前面加一个字母）表示钢类、系列和钢号。（瑞典、美国）个字母）表示钢类、系列和钢号。（瑞典、美国）瑞典：瑞典：SKF3；美国：；美国：52100p 用用拉丁字母拉丁字母表示产品用途或种类，用表示产品用途或种类，用阿拉伯数字阿拉伯数字或罗马数字或罗马数字表示序号。（日本、英国）表示序号。（日本、英国）日本：日本：

22、SUJ2；英国：；英国：EN31 372022-12-30/19:54:5537我国合金钢编号我国合金钢编号p 原则：原则：钢中化学元素采用汉字或国际化学元素符钢中化学元素采用汉字或国际化学元素符号表示，产品用途、冶炼和浇注方法采用汉字或号表示，产品用途、冶炼和浇注方法采用汉字或拼音字母的缩写拼音字母的缩写。（1）合金结构钢。）合金结构钢。（2）滚动轴承钢。）滚动轴承钢。（3）合金工具钢和高速工具钢。）合金工具钢和高速工具钢。（4）不锈钢和耐热钢。）不锈钢和耐热钢。（5）电工硅钢。）电工硅钢。382022-12-30/19:54:5538（1）合金结构钢）合金结构钢p 钢号开头两位数字表示碳含

23、量，以钢号开头两位数字表示碳含量，以平均碳含量的平均碳含量的万分之几万分之几表示。钢中主要合金元素一般以百分之表示。钢中主要合金元素一般以百分之几表示，平均含量几表示，平均含量1.5时则不标明含量。时则不标明含量。p 18Cr2Ni4W：C 0.18%，Gr 2%，Ni 4%，W1.5%。p 专门用途的合金结构钢，钢号冠以用途符号。专门用途的合金结构钢，钢号冠以用途符号。p 鉚螺专用的鉚螺专用的30GrMnSi钢号表示为钢号表示为ML30GrMnSi。392022-12-30/19:54:5539（2）滚动轴承钢）滚动轴承钢p 钢号冠以字母钢号冠以字母G，表示滚动轴承钢。碳含量不，表示滚动轴承

24、钢。碳含量不标出（均标出（均1），），铬含量以千分之几表示铬含量以千分之几表示。p GCr15：C 1.0%，Cr 1.5%。402022-12-30/19:54:5540（3）合金工具钢和高速工具钢（包括高锰钢）合金工具钢和高速工具钢（包括高锰钢）p 合金工具钢平均碳含量合金工具钢平均碳含量1.0时，不标出碳含时，不标出碳含量；当平均碳含量量；当平均碳含量1.0，以千分之几表示以千分之几表示。合金元素含量的表示方法与合金结构钢基本相同。合金元素含量的表示方法与合金结构钢基本相同。p Cr12MoV：C 1.451.70%，Cr 12%，W、V 1.5%；9Mn2V：C 0.850.95%，M

25、n 1.72.0%p 高速工具钢一般不标出碳含量高速工具钢一般不标出碳含量，只标出合金元素，只标出合金元素的平均含量。的平均含量。p W18Cr4V：C 0.700.80%。412022-12-30/19:54:5541（4）不锈钢和耐热钢）不锈钢和耐热钢p 钢中碳含量以千分之几表示，如钢中碳含量以千分之几表示，如2Cr13：C 0.2%；p 若钢中碳含量若钢中碳含量0.08及及0.03，则在钢号前，则在钢号前冠以冠以0或或00，如，如0Cr13，00Cr18Ni10。p 钢中钢中Cr、Ni等主要合金元素含量以百分之几表等主要合金元素含量以百分之几表示。示。422022-12-30/19:54

26、:5542（5）电工硅钢）电工硅钢p 钢号开头字母钢号开头字母DR表示电工用热轧硅钢，表示电工用热轧硅钢，DW表表示电工用冷轧无取向硅钢，示电工用冷轧无取向硅钢，DQ表示电工用冷表示电工用冷轧取向硅钢。字母之后的数字表示典型产品的轧取向硅钢。字母之后的数字表示典型产品的最大单位铁损值（最大单位铁损值（W/kg10）。）。p DW15，最大单位铁损，最大单位铁损P10/50为为1.5W/kg。432022-12-30/19:54:5543第一章第一章 小结小结p 理解合金钢的定义；理解合金钢的定义；p 了解世界合金钢产业发展特点及趋势；了解世界合金钢产业发展特点及趋势；p 了解我国合金钢产业的现状与不足；了解我国合金钢产业的现状与不足；p 理解合金钢冶炼工艺的选择原则；理解合金钢冶炼工艺的选择原则；p 掌握合金钢分类方法；掌握合金钢分类方法；p 掌握我国钢号命名方法。掌握我国钢号命名方法。