钢材的原材料与生产工艺.doc

钢材的原材料与生产工艺
一、 原材料
钢的源头是铁矿砂，即铁元素(Fe)在自然界中的存在形式，纯粹的铁在自然界中是不存在的，铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种，这些都是铁的氧化物，不同之处在于它们的氧化方式。铁矿砂中的含铁量越高越好，理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右，含铁量在60%以上称为富铁矿。铁矿砂先在熔炉内还原成铁(铣铁)，再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢，废钢也可在炼钢炉熔炼再生。一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品，既所谓的钢铁制品。通常钢铁制品是将铁矿石还原，熔解成铣铁(炼铣)，铣铁精炼成钢(炼钢)，钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品，广义的钢铁制品包含铸铁、铸钢、锻造钢品及钢材加工的制品。
在讨论钢铁的原料之前，我们先要弄清楚，究竟钢和铁有什么不同？是否有不同的成份呢？在日常生活上大家总是把钢和铁联在一起称为“钢铁”，可见钢和铁应该是一种物质才对；事实上，由科学的眼光来看，钢和铁是有少许不同的，它们的主要成份都是铁元素，只是所含的碳元素量不同。我们通常以碳的含量在2%以上的叫“生铁”，低于这个数值的叫“钢”。因此，在冶炼钢铁的过程中，含铁的矿石先在鼓风炉(blastfurnace)(高炉)中被冶炼成熔融生铁，而后熔融生铁再放到炼钢炉(steelmakingfurnace)中精炼成钢。
生产钢铁所需要的原料分成四大类来分别讨论：第一类讨论的是各种含有铁质的矿石原料；第二类是煤和焦炭；第三类则讨论在冶炼的过程中用来制造熔碴(slag)的熔剂(或称助熔剂flux)，如石灰石等；最后一类是各种辅助原料，如废钢料(scrap)、氧气等。
二、铁矿石种类及分布
在理论上来说，凡是含有铁元素或铁化合物的矿石都可以叫做铁矿石。但是，在工业上或者商业上来说，铁矿石不但是要含有铁的成份，而且必须有利用的价值才行。可是，由于很难绝对性的判定一个矿石是否有利用价值，所以在工业上很难订立一个铁矿石的标准。举例来说，欧洲所产的铁矿品质很差，而且含铁量很低，只是因为他们找不到好的矿石，所以他们就把这种矿石称为铁矿石；而澳洲目前因为品质好含铁量高的矿石存量很多，所以像欧洲所用的那种矿石在澳洲已经认为毫无价值。那么，在欧洲所使用的铁矿石，在美国就不被钢铁业界认为是铁矿石了。再譬如说，在过去被认为含铁量太低没有利用价值的矿石，由于现在工业技术的进步，发展出许多廉价的方法来富化矿石中铁的成份，于是这些含铁量低的矿石也就成为有价值的铁矿石了。于是，我们归纳出一个结论，就是在工业上对于铁矿石判定的标准是随着地区性的供求关系、工业技术水准的改变及交通运输的状况而改变的。以目前的标准来看，矿石中的平均含铁量大约在25%以上，才被称为有利用价值的铁矿石。
铁都是以化合物的状态存在于自然界中，尤其是以氧化铁的状态存在的量特别多。现在将几种比较重要的铁矿石提出来说明：(前三种是主要种类)
(1)磁铁矿(Magnetite)是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe3O4，是Fe2O3和FeO的复合物，呈黑灰色，比重大约5.15左右，含Fe72.4%，O27.6%，具有磁性。在选矿(Beneficiation)时可利用磁选法，处理非常方便；但是由于其结构细密，故被还原性较差。经过长期风化作用后即变成赤铁矿。
(2)赤铁矿(Hematite)也是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe2O3，呈暗红色，比重大约为5.26，含Fe70%，O30%，是最主要的铁矿石。由其本身结构状况的不同又可分成很多类别，如赤色赤铁矿(RedHematite)、镜铁矿(Specularhematite)、云母铁矿(Micaceoushematite)、粘土质赤铁(RedOcher)等。
(3)褐铁矿(Limonite)这是含有氢氧化铁的矿石。它是针铁矿(Goethite)HFeO2和鳞铁矿(Lepidocrocite)FeO(OH)两种不同结构矿石的统称，也有人把它主要成份的化学式写成mFe2O3nH2O，呈现土黄或棕色，含有Fe约62%，O27%，H2O11%，比重约为3.6～4.0，多半是附存在其它铁矿石之中。
(4)菱铁矿(Siderite)是含有碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3，呈现青灰色，比重在3.8左右。这种矿石多半含有相当多数量的钙盐和镁盐。由于碳酸根在高温约800～900℃时会吸收大量的热而放出二氧化碳，所以我们多半先把这一类矿石加以焙烧之后再加入鼓风炉。(5)铁的硅酸盐矿(SilicateIron)此类矿石是一种复合盐，没有一定的化学式，成份的变化很大，一般呈现深绿色，比重为3.8左右，含铁成份很低，是一种较差的铁矿石。
(6)硫化铁矿(Sulphideiron)这种矿石含有FeS2，含Fe只有46.6%而S的含量达到53.4%。呈现灰黄色，比重大约为4.95～5.10。由于这种矿石常常含有许多其它较贵重的金属如铜(Copper)、镍(Nickel)、锌(Zinc)、金(Gold)、银(Silver)等，所以常被用做他种金属冶炼工业的原料；又由于它含有大量的硫，所以常被用来提制硫磺，铁反而变成了副产品，所以事实上已不能称为铁矿石。
铁在地球表面，分布非常广泛，而且存量也极为丰富，几乎所有的岩石和动植物的残骸之中都含有少许铁的成份；根据地质学家的估计，地壳中大约有4～5%是铁的元素。
虽然这许多含铁的物质中只有极少部份是具有价值的铁矿石，但是它的存量已经是极为丰富。对于地球上铁矿石贮存量的估计，目前没有一个可以确信的数字。目前已经被发现的主要产铁矿国有美国、加拿大、巴西、澳洲、南非、印度、法国、英国、瑞典、西班牙、苏俄、中国、委内瑞拉等。
中国铁矿资源有两个特点：一是贫矿多，贫矿出储量占总储量的80%；二是多元素共生的复合矿石较多此外矿体复杂，有些贫铁矿床上部为赤铁矿，下部为磁铁矿。
(1)东北地区铁矿东北的确铁矿主要是鞍山矿区，它是目前我国储量开采量最大的矿区，大型矿体主要分布在辽宁省的鞍山(包括大弧山、樱桃园、东西鞍山、弓长岭等)、本溪(男芬、歪头山、通远堡等)，部分矿床分布在吉林省通化附近。鞍山矿区是鞍钢、本钢的主要原料基地。
鞍山矿区矿石的主要特点：
1)除极少富矿外，约占储量的98%为贫矿，含铁量20～40%，平均30%左右。必须经过选矿处理，精选后含铁量可达60%以上。
2)矿石矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，部分为假象赤铁矿和半假象赤铁矿。其结构致密坚硬，脉石分布均匀而致密，选矿比较困难，矿石的还原性较差。
3)脉石矿物绝大部分是由石英石组成的，SiO2在40～50%。但本溪通远堡铁矿为自溶性矿石，其碱度(Ca+Mg/SiO2)在1以上。且含锰1.29～7.5%可代替锰矿使用。
4)矿石含S、P杂质很少，本溪男芬铁矿含P很低，是冶炼优质生铁的好原料。
(2)华北地区铁矿主要分布在河北省宣化、迁安和邯郸、邢台地区的武安、矿山村等的地区以及内蒙和山西各地。是首钢、包钢、太钢和邯郸、宣化及阳泉等钢铁厂的原料基地。
迁滦矿区矿石为鞍山式贫磁铁矿，含酸性脉石，S、P杂质少，矿石的可选性好。
邯邢矿区主要是赤铁矿和磁铁矿，矿石含铁量在40%-55%之间，脉石中含有一定的碱性氧化物，部分矿石S高。
(3)中南地区铁矿中南地区铁矿以湖北大冶铁矿为主，其他如湖南的湘潭，河南省的安阳、舞阳，江西和广东省的海南岛等地都有相当规模的储量，这些矿区分别成为武钢、湘钢及本地区各大中型高炉的原料供应基地。
大冶矿区是我国开采最早的矿区之一，主要包括铁山、金山店、成潮、灵乡等矿山，储量比较丰富。矿石主要是铁铜共生矿，铁矿物主要为磁铁矿，其次是赤铁矿，其他还有黄铜矿和黄铁矿等。矿石含铁量40-50%，最高的达54-60%。脉石矿物有方解石、石英等，脉石中含SiO28%左右，有一定的溶剂性(CaO/SiO2为0.3左右)，矿石含P低，(一般0.027%)，含S高且波动很大(0.01-1.2%)，并含有Cu(0.2-1.0%)和Co(0.013%-0.025%)等含有色金属。矿石的还原性较差，矿石经烧结、球团造块后入高炉冶炼。
(4)华东地区铁矿华东地区铁矿产区主要是自安徽省芜湖至江苏南京一带的凹山，南山、姑山、桃冲、梅山、凤凰山等矿山。此外还有山东的金岭镇等地也有相当丰富的铁矿资源储藏，是马鞍山钢铁公司及其他一些钢铁企业原料供应基地。
芜宁矿区铁矿石主要是赤铁矿，其次是磁铁矿，也有部分硫化矿如黄铜矿和黄铁矿。铁矿石品位较高，一部分富矿(含Fe50%-60%)可直接入炉冶炼，一部分贫矿要经选矿精选、烧结造块后供高炉使用。矿石的还原性较好。脉石矿物为石英、方解石、磷灰石和金红石等，矿石中含S、P杂质较高(含P一般为0.5%，最高可达1.6%，梅山铁矿含S平均可达2%-3%)，矿石有一定的溶剂性(如凹山及梅山的富矿中平均碱度可达0.7-0.9)，部分矿石含V，Ti及Cu等有色金属。
(5)其他地区铁矿除上述各地区铁矿外，我国西南地区、西北地区各省，如四川、云南、贵州、甘肃、新疆、宁夏等地都有丰富的不同类型的铁矿资源，分别为攀钢、重钢和昆钢等大中型钢铁厂高炉生产的原料基地。
三、钢材的生产工艺
碳素钢的定义及钢中五元素
含碳2%以下的铁碳合金称为钢。碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物，即C、Si、Mn、S、P(碳、硅、锰、硫、磷)。其次是在炼钢过程中不可避免地会混入气体，含O、H、N(氧、氢、氮)。此外，用铝-硅脱氧镇静工艺中，必然在钢水中含有Al，当Als(酸溶铝)≥0.020%时，还有细化晶粒的作用。
化学元素对钢性能的影响
1、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。
2、硅(Si)：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅，强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰(Mn)：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、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。
5、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。
6、铬(Cr)：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。
10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
11、钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。
12、铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。
13、钴(Co)：钴是稀有的贵重金属多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。
14、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。
15、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
16、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。
17、氮(N)：氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属，但他们的氧化物很像“土”，所以习惯上称稀土。钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。
生产工艺
1、钢铁是怎样炼成的？
炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求，调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内，并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允许限量之下。炼钢过程实质上是一个氧化过程，炉料中过剩的碳被氧化，燃烧成CO气体逸出，其它Si、PMn等氧化后进入炉渣中。S部份进入炼渣中，部份则生成SO2排出。当钢水成份和温度达到工艺要求后，即可出钢。为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份，可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素。
2、转炉炼钢简介
从鱼雷车运来的铁水经过脱硫、挡渣等处理后即可倒入转炉中作为主要炉料，另加10%以下的废钢。然后，向转炉内吹氧燃烧，铁水中的过量碳被氧化并放出大量热量，当探头测得达到预定的低碳含量时，即停止吹氧并出钢。一般在钢包中需进行脱氧及调整成份操作；然后在钢液表面抛上碳化稻壳防止钢水被氧化，即可送往连铸或模铸工区。对要求高的钢种可增加底吹氩、RH真空处理、喷粉处理(喷SI—CA粉及变性石灰)可以有效降低钢中的气体与夹杂，并有进一步降碳及降硫的作用。在这些炉外精炼措施后还可以最终微调成份，满足优质钢材的需求。
3、初轧
模铸钢锭采取热装、热送新工艺，进入均热炉加热，然后通过初轧机及钢坯连轧机轧成板坯、管坯、小方坯等初轧产品，经过切头、切尾、表面清理，(火焰清理、打磨)高品质产品则还需对初轧坯进行扒皮和探伤，检验合格后入库。目前初轧厂的产品有初轧板坯、轧制方坯、氧气瓶用钢坯、齿轮用圆管坯、铁路车辆用车轴坯及塑模用钢等。初轧板坯主要供应热轧厂作为原料；轧制方坯除部份外供，主要送往高速线材轧机作原料。由于连铸板坯的先进性，初轧板坯的需求量大为削减，因此转向上述其它产品了。
4、热连轧
用连铸板坯或初轧板坯作原料，经步进式加热炉加热，高压水除鳞后进入粗轧机，粗轧料经切头、尾、再进入精轧机，实施计算机控制轧制，终轧后即经过层流冷却(计算机控制冷却速率)和卷取机卷取、成为直发卷。直发卷的头、尾往往呈舌状及鱼尾状，厚度、宽度精度较差，边部常存在浪形、折边、塔形等缺陷。其卷重较重、钢卷内径为760mm。(一般制管行业喜欢使用。)将直发卷经切头、切尾、切边及多道次的矫直、平整等精整线处理后，再切板或重卷，即成为：热轧钢板、平整热轧钢卷、纵切带等产品。热轧精整卷若经酸洗去除氧化皮并涂油后即成热轧酸洗板卷。该产品有局部替代冷轧板的趋向，价格适中，深受广大用户喜爱。
5、冷连轧
用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。轧硬卷可作为热镀锌厂的原料，因为热镀锌机组均设置有退火线。轧硬卷重一般在6~13.5吨，钢卷内径为610mm。
一般冷连轧板、卷均应经过连续退火(CAPL机组)或罩式炉退火消除冷作硬化及轧制应力，达到相应标准规定的力学性能指标。
冷轧钢板的表面质量、外观、尺寸精度均优于热轧板，且其产品厚度右轧薄至0.18mm左右，因此深受广大用户青睐。以冷轧钢卷为基板进行产品的深加工，成为高附加值产品。如电镀锌、热镀锌、耐指纹电镀锌、彩涂钢板卷及减振复合钢板、PVC复膜钢板等，使这些产品具有美观、高抗腐蚀等优良品质，得到了广泛应用。冷轧钢卷经退火后必须进行精整，包括切头、尾、切边、矫平、平整、重卷、或纵剪切板等。冷轧产品广泛应用于汽车制造、家电产品、仪表开关、建筑、办公家具等行业。钢板捆包后的每包重量为3~5吨。平整分卷重一般为3~10吨/卷。钢卷内径610mm。
大部分钢材加工都是通过压力加工，使被加工的钢(坯、锭等)产生塑性变形。根据钢材加工温度不同以分冷加工和热加工两种。钢材的主要加工方法有：
轧制：将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙(各种形状)，因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。分冷轧、热轧。
锻造：利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。一般分为自由锻和模锻，常用作生产大型材、开坯等截面尺寸较大的材料。
拉拨：是将已经轧制的金属坯料(型、管、制品等)通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法大多用作冷加工。
挤压：是将金属放在密闭的挤压筒内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到有同形状和尺寸的成品的加工方法，多用于生产有色金属材料。
6、钢的力学性能
6.1拉力试验
按标准制备的拉力试样，安装在拉力试验机的夹头内，对试样缓慢施加单轴向拉伸应力，直至试样被拉断为止的试验称作拉力试验。
6.1.1强度
金属材料在外力作用下，抵抗变形和断裂的能力叫强度。强度指标包括：比例极限、弹性极限、屈服强度、抗拉强度等。
6.1.2比例极限
对金属施加拉力，金属存在着力与变形成直线比例的阶段，而这个阶段的最大极限负荷Pp除以试样的原横截面积即为比例极限，用σp表示。
6.1.3弹性极限
金属受外力作用发生了变形，外力去掉后，能完全恢复原来的形状，这种变形称为弹性变形。金属能保持弹性变形的最大应力称为弹性极限，用σe表示。
6.1.4抗拉强度
试样拉伸时，在拉断前所承受的最大负荷除以原横截面积所得的应力，称作抗拉强度，用σb表示。当材料所受的外应力大于其抗拉强度时，将会发生断裂。因此σb越高，则表示它能承受愈大的外应力而不致于断裂。
国外标准的结构钢常按抗拉强度来分类，如SS400，其中400即表示σb的最小值为400MPa超高强度钢是指σb≥1373Mpa的钢。
6.1.5屈强比
屈强比即屈服强度与抗拉强度之比值(σs/σb)。屈服比值越高，则该材料的强度愈高，屈强比值愈低则塑性愈佳，冲压成形性愈好。如深冲钢板的屈强比值为≤0.65。
弹簧钢一般均在弹性极限范围内服役，受载荷时不允许产生塑性变形，因此要求弹簧钢经淬火、回火后具有尽可能高的弹性极限和屈强比值(σs/σb≥0.90)此外疲劳寿命与抗拉强度及表面质量往往有很大关联。
6.1.6塑性
金属材料在受力破坏前可以经受永久变形的性能称为塑性。塑性指标通常伸长率和断面收缩率表示。伸长率与断面收缩率越高，则塑性越好。
7、冲击韧性
用一定尺寸和形状的金属试样，在规定类型的冲击试验上受冲击负荷折断时，试样刻槽处单位横截面上所消耗的冲击功，称为冲击韧性以αk表示。目前常用的10×10×55mm，带2mm深的V形缺口夏氏冲击试样，标准上直接采用冲击功(J焦耳值)AK，而不是采用αK值。因为单位面积上的冲击功并无实际意义。冲击功对于检查金属材料在不同温度下的脆性转化最为敏感，而实际服役条件下的灾难性破断事故，往往与材料的冲击功及服役温度有关。因此在有关标准中常常规定某一温度时的冲击功值为多少、还规定FATT(断口面积转化温度)要低于某一温度的技术条件。所谓FATT，即一组在不同温度下的冲击试样冲断后，对冲击断口进行评定，当脆性断裂占总面积的50%时所对应的温度。由于钢板厚度的影响，对厚度≤10mm的钢板，可取得3/4小尺寸冲击试样(7.5×10×55mm)或1/2小尺寸冲击试样(5×10×55mm)。但是一定要注意，同规格及同一温度下的冲击功值才可相互比较。只有在标准规定的条件下，才可按标准的换算方法，折算成标准冲击试样的冲击功，再相互比较。
8、硬度试验
金属材料抵抗压头(淬硬的钢球或具有1200圆锥或角锥的金刚石压头)压陷表面的能力称为硬度。根据试验方法和适用范围的不同，硬度可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度以及显微硬度、高温硬度等。
冶金产品常用的是布氏硬度和洛氏硬度。
9、宝钢企业标准(Q/BQB)
宝钢企标中的钢号大致可分为三个来源：即从日本JIS标准、德国DIN标准移植及自行开发研制的钢号。从日本JIS标准中移植来的钢号，一般首位常为S(Steel)；从DIN标准移植来的钢号，一般常以ST开头(Stahl德文中的“钢”)；宝钢自行开发研制的钢号，一般首位常以宝钢的拼音首位B开头。
10、结构用热连轧、冷连轧钢板及钢带
结构钢一般按强度分类，在钢号中的数字往往代表抗拉强度的最低值。由于该类钢常用于制作结构件，因此称作为结构钢。结构钢的强化机制倾向于降碳增锰固溶强化铁素体、细化珠光体和添加微合金的析出强化、沉淀强化和细晶强化，以确保在提高强度的同时仍保持较好的韧、塑指标并兼具良好的焊接性能。
二、 镍铁与金属镍的生产工艺
镍的主要物理化学性质为：
　　相对原子质量　 　　　58.71
　　密度/(g/cm3）　　 　 8.91
　　熔点/℃ 　　1455
　　沸点/℃　　　　 　　 　2910
　　摩尔热容（25℃时）/(J/(mol.C)) 25.51
电阻率（0℃时）/(Ω•cm) 6.14×10-6
纯镍呈银白色，镍能与一些元素形成化合物。
 　 镍与碳可以形成Ni3C，在380℃以上时分解成镍和碳。但是看来液体中的Ni3C，直到2000℃以上是稳定的。
　　镍与硅可形成一系列硅化物，如Ni3Si、Ni5Si2、Ni2Si、Ni3Si2、NiSi和NiSi2。
　　镍和氧能形成NiO，NiO系菱面体晶，加热至200℃以上时则变成立方晶。氧在固态镍中的熔解度，随温度的升高而下降。
　　镍与硫可以形成Ni3S2、Ni6S5、Ni7S6、NiS、Ni3S4和NiS2等硫化镍。在工业镍铳中，找不到存在于自然界中的硫化镍NiS和NiS2，因为这两种硫化镍在熔点以下就早已分解了。
　　镍和铁在γ区内形成连续固溶体。液相线在1436℃下，含镍65%－72%时，出现一个不很明显的最低点。镍可以扩大γ区，在固态时，分成数个相，回火时从这数个相中，都可形成FeNi3。在图29－1中可以看出镍铁合金中的居里点的变化，α－镍在360℃以下为面心立方晶，β－镍在1130℃以下为六方晶，γ－镍在熔点之前为立方晶。
冶炼方法：
　　现代生产镍的方法主要有火法和湿法两种。根据世界上主要两类含镍矿物（含镍的硫化矿和氧化矿）的不同，冶炼处理方法各异。
　　含镍硫化矿目前主要采用火法处理，通过精矿焙烧反射炉（电炉或鼓风炉）冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。氧化矿主要是含镍红土矿，其品位低，适于湿法处理；主要方法有氨浸法和硫酸法两种。氧化矿的火法处理是镍铁法。 
工艺操作： 
    硫化镍精矿的火法冶炼
    硫化镍精矿的火法冶炼流程如图29－2所示。其主要工艺特点如下：
　　（1）熔炼。镍精矿经干燥脱硫后即送电炉（或鼓风炉）熔炼，目的是使铜镍的氧化物转变为硫化物，产出低冰镍（铜镍锍），同时脉石造渣。所得到的低冰镍中，镍和铜的总含量为8%－25%（一般为13%－17%），含硫量为25%。
　　（2）低冰镍的吹炼。吹炼的目的是为了除去铁和一部分硫，得到含铜和镍70%－75%的高冰镍（镍高硫），而不是金属镍。转炉熔炼温度高于1230℃，由于低冰镍品位低，一般吹炼时间较长。
　　（3）磨浮。高冰镍细磨、破碎后，用浮选和磁选分离，得到含镍67%－68%的镍精矿，同时选出铜精矿和铜镍合金分别回收铜和铂族金属。镍精矿经反射炉熔化得到硫化镍，再送电解精炼或经电炉（或反射炉）还原熔炼得粗镍再电解精炼。
　　（4）电解精炼。粗镍中除含铜、钻外，还含有金、银和铂族元素，需电解精炼回收。与铜电解不同的是这里采用隔膜电解槽。用粗镍做阳极，阴极为镍始极片，电解液用硫酸盐溶液硫酸盐和氯化盐混合溶液。通电后，阴极析出镍，铂族元素进入阳极泥中，另行回收。产品电镍纯度为99.85%－99.99%。
    用火冶法处理氧化镍制取镍铁和金属镍 
    硅酸氧化矿可以用火冶法熔炼，经还原、熔化和精炼得到镍。还原时要争取使氧化镍完全变为金属镍。熔化时流言蜚语镍铁将同较轻的渣分开。镍铁的含镍量取决于部分还原过程的选择能力。采用焦炭作还原剂，也可采用硅铁作还原剂。为了除去粗镍铁中的杂质碳、硫、磷和铬，必须进行精炼。
    在电炉中用碳直接部分还原炼制镍铁
    在矿热炉中采用碳热法将矿石还原成镍铁，随后进行精炼。
　　所用矿石的成分为：Ni2.8%,CoO0.06%,Fe13%,Cr2O32%,MgO24%,SiO239%,化合水12%。这种矿石经干燥后，放在回转窑内预热到750℃左右。重油的消耗量为每吨干矿石65-85L。在经预热的热矿石中，加入约4%的焦粉，然后即将这种混合料，放在还原电炉中冶炼。在矿热炉的容量为12500kV.A，电极直径1250mm，炉膛内径11m。冶炼时每吨矿石的耗电量为600kW.h。每天可冶炼450t矿石，镍铁出炉温度为1500℃，出渣温度为1600℃。 炉料中90%以上的镍回收到成分为Ni+Co24%，Si3%，C2%，Cr1.6%，P0.03%的粗镍铁中。 
  　在铸桶中用苏打处理两次而将硫除掉，在酸性转炉中把铬、硅、碳和磷吹掉。精炼好的镍铁大约1650℃时出炉， 铸成约20kg重的锭块。最终产品含Ni+Co29%，C0.02%，Cr0.02%，余量为铁。 
    用冶炼镍锍的方法制取镍丸  　
    采用的方法是，先将矿石作成球团，经烧结后同焦炭和石膏一起加到低炉身电炉中进行还原冶炼。硫酸钙被还原后，与镍和铁反应生成硫化物。约含Ni27%，Fe60%，S10%的铁镍锍，同附加料一起装在转炉中用空气吹炼，使铁渣化，成为约含有Ni78%，S22%的贫铁镍锍。然后采用流化床法在回转窑中将硫焙烧到0.005%以下。这种氧化镍经磨细加糊加粘合剂混合后压成3cm×2cm的圆柱形料块。 
　　为种料块经干燥后混加大量木炭，放在加热的立式碳化硅马弗炉中，于约1300下用一氧化碳还原，这种炉子与锌竖罐法用的炉子相似。生产出镍粒约含Ni99%，Cu0.07%，Co0.5%，Fe0.1%，C0.04%，S0.004%。 

    用硅铁部分还原的方法冶炼镍铁  
    矿石经在回转窑中干燥后，进行分级，并除掉低品位的粗块，这时的成分大致为：Ni1.65%，Co0.02%，Fe12%，SiO250%，MgO25%，Cr2O31.5%，Al2O31.3%，化合水7%。 
　　干燥的矿石经破碎后，筛出小于0.08mm的筛下料，并放在多层焙烧炉中进行预焙烧。筛上料则放在用煤气加热的回转窑中，加热到700℃左右，以除去水分和预热矿石。加热好的热料即送到炉前料仓内，接着再从料仓将料装入14000kV.A开口式电炉中，电炉自焙电极直径约1000mm，并配有水冷炉壁。冶炼每吨矿石的耗电量约为760kW.h，电极消耗量为5kg。 
　　往熔化的氧化矿和金属的混合液中添加一种强还原剂，并将矿石、还原剂和液态金属充分混合。还原剂采用含硅50%的硅铁。熔池的搅动是通过在两个铸桶间的快速倒来倒去的方法实现的。其还原顺序如下： 
　　（2Fe2O3）+[FeSi]=4(FeO)+(SiO2)+[Fe] 
    （2NiO）＋[FeSi] =2[Ni]+[Fe]+( SiO2) 
　 　(2FeO)+[FeSi]=3[Fe]+(SiO2) 
　　硅铁中的铁直接进入金属相。来自前步工序的1650℃的液态矿石、硅铁（1.5L/kg液态矿石中的镍）和镍铁，采用在两个铸桶（叫做“跳转混合器”）间倒来倒去的方法进行混合。同硅铁的反应是放热的，所以可防止温度在混合时下降得过多。每操作一次可生产出400kg镍铁，因而在2500kV.A的电炉中要定期装入4000kg精矿用的炉料。 
　　粗镍铁含磷达0.4%，这些磷可在电弧炉中，采用氧化钙含量很高的渣，用铁矿石氧化成P2O5后除掉。液态镍铁用硅铁脱氧后铸成13kg重的锭，其大致成分如下，Ni48%,S0.005%,P0.01%,C0.02%,Cr0.02%，Si0.9%,Co0.5%，Cu0.1%，其余为铁。
三、 不锈钢门的生产工艺
 不锈钢门产品，一般是作为大门比较多，比较受消费者的欢迎!消费者一般都想选择到更好的不锈钢门。
　　而性价比高的不锈钢门产品，就必须要有更好的生产工艺。
　　要想做一个好的不锈钢门产品，首先原材料要好，那么针对于不锈钢门的选材上也是十分讲究的，在制作不锈钢门的时候需要使用到钢带，而市面上国内最好的板材就数上海宝钢了。
　　关于不锈钢门的生产工艺，一般包括以下步骤：
　　(一)制造门框和门扇：成型门框和门扇板切割，弯曲的程序，冲压成型和焊接顺序不锈钢板;
　　(二)洗涤的表面：首先，把门框和门扇的脱脂剂水溶液浸泡2至30分钟;然后，将成清水1至10分钟;
　　(三)粗糙的表面进行的门框和门扇的表面粗化处理;
　　(四)喷涂底漆：首先，把门框和门扇烤箱，加热到50至200摄氏度，然后开始喷涂底漆，把门框和门扇与底漆喷入烤箱再加热到50至200摄氏度;
　　(五)喷涂面漆把门框和门扇到喷涂机架，金属面漆喷涂，然后提供再放入烤箱，加热到50至200摄氏度，然后放干燥;
　　(六)包装和仓储：取出干的门框和门扇干，组装成成品后包装和仓储。发明有关的生产工艺生产的不锈钢门具有美观，防治水和并能有效地防止盗贼等特点。
　　好的不锈钢门产品，不管是原材料还是生产工艺都要保证好，这样才能生产出一个合适的不锈钢门产品!
四、 不锈钢彩色花纹板的工艺流程
(一)概述
    随着经济的发展，人民生活水平的提高以及科学技术的进步，彩色不锈钢在建筑装饰、轻工用品及食品、厨房等领域得到了广泛的应用。把着色工艺与丝网印刷等工艺结合起来，在彩色不锈钢板及其制品的表面制作出各种精美的图案文字，做到锦上添花，对提高彩色不锈钢及其制品的使用价值和欣赏价值具有重要的意义。
    彩色不锈钢花纹装饰板是首先采用丝网印刷技术在经过前处理的不锈钢表面印制上有一定厚度、耐着色液的腐蚀、附着牢固、易于去除且图纹再现精度高的花纹图案油墨膜层，然后用表面氧化法对其余表面进行着色。通过控制着色时间及封孑L、硬化等处理工艺，在板的表面获得不同厚度的着色膜。最后把油墨膜去除，即可获得有图纹的彩色不锈钢装饰产品。
    (二)彩色不锈钢图纹装饰工艺流程
    工艺流程如下：不锈钢件→机械抛光→清洗→除油→清洗→电抛光→清洗→活化→干燥→丝网印刷→干燥→化学着色→清洗→硬化处理→清洗→封孔→清洗→去除油墨膜→清洗→烘干→检验→产品。
不锈钢冶炼工艺技术
不锈钢有许多优良的性能，外观精美，使用寿命长，可以100%回收利用，因此得以广泛应用。
　　不锈钢冶炼工艺技术的进步，特别是20世纪60年代以后，炉外精炼和连续铸锭技术的使用，进一步促进了不锈钢的快速发展，改善了不锈钢的质量，提高了成材率，降低了生产成本。
　　中国从20世纪50年代初开始生产不锈钢，当时用3t电弧炉冶炼，没有炉外精炼设备和连铸，年产量仅为几百吨到几千吨，质量、品种和成本均不能满足要求。20世纪80年以来，太原钢铁公司和钢铁研究总院等单位率先在中国开发AOD炉外精炼工艺技术。随后，各特殊钢厂先后占安装了18-40tAOD和15-60tVOD炉外精炼装置，精炼比也得以显著提高。1985年以前，中国不锈钢的铸锭一直采用落后的模铸。太钢1280立式连铸机于1985年投产后，上钢三厂、重庆特钢和上钢五厂相继有板坯、方坯连铸机投生产。1989年，成都无缝钢管厂不锈钢管坯水平连铸机的投产，结束了我国不锈钢铸锭完全采用模铸的历史。但由于种种原因，中国不锈钢年产量一直在30万t左右徘徊，不锈钢冶炼工艺技术的进展缓慢，严重制约了中国不锈钢的发展。2000年以来，国家对钢铁行业结构进行了调整，采取一系列鼓励不锈钢行业发展的政策措施，使中国不锈钢炼钢生产实现跨越式发展，从1999年的35万t增长到2003年的177.8万t，年均增长率约50％，成为世界名名列第4位的不锈钢炼钢生产大国。
　　AOD炉装备和工艺的发展
　　AOD炉是精炼不锈钢的主要设备，目前世界上约有1-175tAOD炉155台，其中1/2在不锈钢厂，其余在铸造厂。AOD精炼的不锈钢产量约占世界不锈钢80%以上。
　　中国第一台18tAOD炉自1983年9月投产以来，目前约有1-40tAOD炉20多座，其中18t以上AOD炉共8台（包括太钢3x40t、大连1x40t、浦东1x30t、上钢五厂1x18t、长城118t和宜达lx18t等）。2004年，上钢五厂60tAOD炉和上钢一厂120tAOD炉的投产使中国AOD炉装备水平有了明显的提高。
　　太钢是中国最早采用AOD炉生产不锈钢的企业，目前AOD炉已累计生产不锈钢200多万t，积累了许多经验。为了进一步扩大生产能力，太钢对18tAOD炉实施两次技术改造。经过第一次改造，AOD炉容由18t扩至40t，生产能力由16万t提高到40万t。2004年实施第二次改造，炉容进一步扩大至45t，增设顶吹氧枪，缩短了冶炼时间；引进奥钢联专家自动化控制系统，提高了冶炼控制精度；降低氨气消耗，加大了除尘风机的除尘能力，改善了环境质量。经过两次改造，太钢AOD炉装备水平达到国际先进水平。此外，太钢还计划实施日元贷款环保项目，6座18t化钢电炉将被改造成一座90t超高功率化钢电炉，这不但消除了化钢速度慢的生产瓶颈，也使生产能力进一步提高到50万t，大大改善了环境质量，实现了真正的清洁生产。
　　近年来，中国AOD生产的操作技术取得了明显的成绩，主要进展如下：
　　（1）炉衬寿命的提高
　　AOD炉的炉衬寿命是AOD生产的主要技术经济指标，经过多年来的技术攻关，特别是在改进操作工艺（例如，降低电炉出钢时的硅含量，改进AOD造渣制度，脱碳期碱度从0.5提高到1．0，还原期碱度从0.8-1．0提高到2.0-3.5以及采用优质耐火材料改进筑炉工艺等方面做了不少工作，AOD炉衬寿命普遍有了提高。太钢AOD炉炉衬寿命平均达110次，最高130次，其中使用太钢自产耐火材料的平均寿命达92次。
　　(