钢铁生产工艺.docx

1.1.1　钢板生产基础知识 - 钢和生铁
　　钢和生铁都是铁和碳的合金。它们的主要区别是含碳量的不同。钢的含碳量一般低于1.7％，而生铁的含碳量一般在1.7％到4.3％之间。
　　钢和生铁的另一个显著区别在于杂质硫和磷含量的不同，钢的硫、磷含量大大低于生铁。为了使钢获得某些特殊性能，还要有意在钢的冶炼过程中加入某些合金元素，由于化学成份不同，所以钢和生铁在性能上有很大的差别。钢有良好的物理和力学性能，可以承受各种形式的压力加工并能通过热处理改善和提高其性能。而生铁则属于脆性材料，一般不能承受压力加工，只能通过铸造方式来制造各种零件。但生铁的生产成本低，铸造性能好，还具有耐磨性、抗震性、耐腐蚀性及对缺口的不敏感性，故应用也很广。

1.1.2　钢板生产基础知识 - 炼铁
　　自然界中的铁都以氧化物形式存在，当含铁氧化物中的铁含量达到一定量具有冶炼价值时即为铁矿石。炼铁的主要任务就是要把铁矿石中的铁从氧化物中还原出来，即为生铁。炼铁的入炉原料是铁矿石、燃料和熔剂。
　　除加工成一定块度的天然铁矿石外，大型高炉还使用将铁矿石经加工而得的烧结矿。
燃料使用焦炭，焦炭是用炼焦煤技要求配比经炼焦炉生产而得。它有高发热值且有高强度(可经受加料及料柱在高炉中下行时的机械撞击)，为高炉炼铁提供热源并用作铁矿石的还原剂。
　　铁矿石中除氧化铁外还存在一些杂质如SiO 、Al O 、MnO等；焦炭除主要成分碳外还有超过10％的灰分其成分也是Al O 、SiO ，这些杂质均需除去。由于它们的熔点很高，所以还要加入熔剂石灰石(CaCO )、白云石(MgCO ?CaCO )等使它们与杂质生成熔点低、密度小的炉渣，浮于铁水表面通过出渣口排除出炉。
　　现代炼铁的设备绝大部分采用高炉。高炉是一个竖直的圆筒形炉子，外面用钢板制成炉壳，里面用耐火砖砌筑内衬。高炉的大小以其有效容积(出铁口水平面到炉料装满时的装料线之间的空间容积)命名。宝钢的高炉是我国目前最大的高炉，l、2号高炉的有效容积为4063m ；3号高炉为4350m ；是全国最大的高炉。世界上最大的高炉为5580m (前苏联)

高炉的构造示意图
　　高炉主要由炉缸(1)、炉腹(2)、炉腰(3)、炉身(4)、炉喉(5)等部分组成。在炉缸上部有风嘴(6)和风管(7)，在风嘴下方有出渣口(8)，靠近炉底有出铁口(9)，高炉的顶部有排气管(10)和加料设备(11)。
　　高炉冶炼时，将炼铁原料按一定配比组成炉料(料批)由炉顶经大、小料斗进入高炉在炉内形成料柱；经热风炉予热后的空气从风口鼓入炉内。炉中焦炭燃烧，矿石熔化还原形成铁水、炉渣，燃后废气上升从排气管排出。因此，高炉内炼铁过程实质为二个方向相反流动着的料柱和气流股间相互作用。其冶炼(还原)反应为：
1)FeO十CO→Fe十CO ↑
发生在高炉上部的间接还原
2)FeO十C→Fe十CO↑
发生在高炉下部的直接还原
　　还原后的铁因接触灼热的焦炭而渗碳并熔化为铁水聚积，定时从出铁口放出。
　　宝钢高炉除了容积为全国之最外，还采用了精料、超高压炉顶、高风温、富氧脱湿鼓风、喷煤粉冶炼、余压发电等一系列先进技术，并进行计算机管理，因此各项经济指标达国际先进水平。
宝钢高炉的另一大特点是由于采用精料冶炼，矿石中含铁率高，焦炭灰分少，因此渣量极少，除了节约能源提高产量外，在高炉结构上的相应特点是不设出渣口，少量炉渣在出铁结束后由出铁口放出。

1.1.3　钢板生产基础知识 - 炼钢
　　炼钢的主要任务就是按照所炼钢种的质量要求将炼钢原料(生铁、废钢)熔化，通过氧化作用及加入铁合金将其中的碳、锰、硫、磷及其他元素含量调整到规定的范围并达到一定的出钢温度准备浇铸。

1.1.3.1　　氧气转炉炼钢
1.1.3.2　　平炉炼钢 （平炉炼钢工艺目前已经基本淘汰，不必花时间阅读！）
1.1.3.3　　电炉炼钢

1.1.3.1　　氧气转炉炼钢
转炉的炉体为梨形如图2所示，它可以大角度倾转，故称转炉。

图2氧气顶吹转炉示意图
氧气顶吹(现己发展为顶、底复合吹)转炉(LD转炉)炼钢诞生于1952年，从此在世界范围内得到了广泛快速的发展，成为产钢量最多的一种炼钢方法。LD转炉的主要原料是铁水另加少量废钢，因此炼钢过程中的主要任务是降碳(铁水含碳约4％)。冶炼中的热量来源是靠吹入铁水中的氧使碳氧化(燃烧)所产生的热量，不需另加燃料。　　转炉的大小是以每次熔炼时装入铁水的重量命名的。转炉冶炼一炉钢的耗时约为20—30分钟。
当向转炉内加了废钢和兑入铁水后，摇直炉体同时降下氧枪(内送氧气，周围水冷)开始送氧吹炼，氧枪喷咀在熔池上方保持一定高度和一定压力，造成熔池中铁水的搅动，氧气流搅入熔池开始铁水中碳的氧化，反应主要为：
O2十2C→2CO↑
2CO十O2→2CO2↑
　　铁水中碳的燃烧所产生的高温及生成CO、CO2所引起的气流使熔池的搅动更为激烈，反应速度更快，因此可在较短时间内完成炼钢作业(20—30分钟)。为了调整剩余热量以防止钢水温度过高，要加入废钢、铁矿石，为了造渣(调整碱度，去除磷、硫)要加入石灰、萤石等熔剂。待炉内含碳量和钢水温度到达预定目标，则转炉冶炼任务完成可准备出钢。
1.1.3.2　　平炉炼钢 （该工艺在国内已经淘汰）

图3平炉构造示意图
　　平炉炉体像一座平顶的房子，故称其为平炉(见图3)。它是一种有蓄热室的反射炉，是LD转炉问世前主要的炼钢方法。金属原料(生铁、废钢等)、熔剂(石灰石或石灰)、氧化剂(铁矿石、锰矿石等)从炉门装入炉内；经蓄热室预热的煤气(燃料)和空气从二侧进口进入后混合燃烧提供冶炼过程所需的热量。
　　平炉的大小是以每一炉所炼钢的重量来表示的，从几十吨到几百吨不等。平炉冶炼一炉钢的耗时一般为6一10小时。
　　平炉炼钢与转炉炼钢在冶炼过程中的主要区别主要是：平炉炼钢的氧化作用(降碳及氧化其他杂质)主要是通过复盖在钢水上的炉渣在钢水—炉渣界面上进行的，正如所谓“炼钢即炼渣”，因此调整渣的成分造好渣是平炉炼钢重要的环节。
　　冶炼过程氧化反应如下：
　　(FeO)→[FeO]
　　[FeO]+[C]→[Fe]+[CO]
　＋[CO]→CO↑                  　　
()为渣中成分
[ ]为钢水中成分
(FeO)+[C]→CO↑

由于CO的生成及上浮造成熔池激烈“沸腾”，将钢水中其他被氧化的杂质及气体带至炉渣中可使钢水纯净，待钢水成分、温度到达预定目标即可准备出钢。
1.1.3.3　　电炉炼钢
　　直流电弧炉(简称电炉)是利用电为热源(石墨电极与金属熔池间产生的电弧所放出的热)进行冶炼的一种炼钢方法。原料主要是废钢，造渣材料为石灰、萤石、炭粉等。
　　电炉的形状像一把茶壶，如图4所示，它的大小是以设计出钢量以及

图4电弧炉构造示意图
　　配置的变压器(每台电弧炉均需配变压器以便将交流电变换为直流电)容量(KVA)来表示的，一般容量为3—20吨，近年来有大型化趋势，最大可达200吨。
　　电炉炼钢过程通常有熔化期、氧化期和还原期。废钢入炉后即放下电极，由电极和炉料间的电弧放出的热量熔化炉料，待炉料熔清后通过富氧炉渣与钢水的界面反应(类似平炉)以及直接向钢水中吹氧进行去碳、去磷(需氧化气氛)作业，即为氧化期。待C、P达到预定值时将氧化渣全部扒去，加石灰、萤石、炭粉(还原剂)造还原渣进入还原期，还原期的任务是在炉内进行脱氧、去硫(需还原气氛)、加铁合金调整成分同时提高钢水温度至预定出钢温度。
　　出于电炉是用电加热，不用空气和燃料，带入有害气体及杂质的机会很少，钢的成分也容易精确控制，并能很好地去除硫、磷等有害元素，因此钢的质量较好，尤其是可利用它冶炼高合金特殊钢。

1.1.4　钢板生产基础知识 - 钢的脱氧及浇铸
　　在任何一种炼钢方法的炼钢过程中，为了达到炼钢的预定目标都需要加入充分的氧来氧化碳及其他杂质。因此，不可避免地在炼钢终了时钢水中溶有过多的氧。高温时氧在钢水中的溶解度较大，但随着温度降低，溶解度急剧下降。若不进行适当处理就会使钢水在浇铸过程中产生剧烈沸腾而不能正常进行操作，并降低钢的塑性、韧性。因此，在炼钢终了时必须进行一定程度的脱氧，也就是说脱氧就是在出钢或浇铸的过程中适当地减少钢水含氧量的作业。
　　脱氧的具体操作是向炉内或钢包中加入与氧结合力强的脱氧剂。作为脱氧剂的各种不同元素其脱氧程度和效果是不一样的。它是根据不同元素的平衡氧量来决定的。以常用的脱氧剂Mn、Si、Al而言，锰为弱脱氧剂，铝为强脱氧剂，硅的脱氧能力居中。脱氧剂加入钢水后即和钢水中的氧作用，生成脱氧剂元素的氧化物，从而减少钢中的含氧量。
　　钢产品的质量优劣，除决定于炼钢过程、化学成分及钢水质量外还与钢的浇铸有着十分密切的关系，钢的浇铸方法又与脱氧方法相关连。目前，钢的浇铸分为模铸法和连铸法二大种。

1.1.4.1　　模铸法
　　1.1.4.1.1　　沸腾钢
　　1.1.4.1.2　　镇静钢
　　1.1.4.1.3　　半镇静钢
　　1.1.4.1.4　　压盖钢
1.1.4.2　　连铸法

1.1.4.1　　模铸法
　　模铸法即将炼钢炉冶炼完的钢水倒入钢水包中，再铸入一定形状的钢锭模使之凝固成钢锭的工艺过程。此后，钢锭还需经初轧开坯，再进一步轧制成各种钢材。铸锭过程并非单纯的凝固过程，在凝固过程中同时还发生一定的化学反应。无论最终产品是何品种，钢锭质量的特性都将对钢材的质量带来较大的影响。对钢锭质量起重要作用的是钢的脱氧方式，按脱氧方式的不同，钢锭可分为沸腾钢、压盖钢、半镇静钢和镇静钢。它们分别有着不同的特性，充分了解这些特性对于钢铁产品质量设计有着重要的意义。以下分别叙述各种钢锭的特点：

　　1.1.4.1.1　　沸腾钢
　　沸腾钢在浇铸前钢水几乎不脱氧或仅使用弱脱氧剂(通常是锰铁)进行脱氧，所以属不完全脱氧，钢水中保存有一定的含氧量(浇铸前通常含氧量为150—450ppm)。当钢水浇入钢锭模中时，模壁的钢水受急冷立即凝固，钢中的氧溶解度也急剧下降，氧与钢水中的碳作用[O]+C→CO↑，放出大量CO气体，CO气体的上浮，带动钢水沿钢锭模内壁上升，再通过模子中心下降，造成钢水流动。这种钢水流动再加上CO气泡上升，形成了钢水的“沸腾”，它保持了钢锭内部的钢水温度均匀，由于含有各种杂质的偏析成分不断被带往钢锭内部，因而形成纯净的表面层，且表面由于钢水将CO气泡带走，钢锭各侧面几乎没有留下气泡，形成了坚实的坚壳层(坚壳层愈厚，钢锭质量愈好)。在接近浇铸完毕时，钢锭下部钢水静压力增大，CO生成减弱且上浮困难，沸腾不激烈，在钢水缓慢凝固过程中气泡被留在原处，形成蜂窝气泡(一次气泡)有规律地分布在钢锭下半部。当钢锭头部完全凝固时(钢锭内部未凝固)，气体产生的压力再次增高又产生气泡，但由于内压力增大，气泡不能充分生长而形成几乎是球型的气泡(二次气泡)。在最后平静的凝固中，由于收缩，随着气体压力下降在钢锭头部中心带又产生粒状气泡，它也是偏析最为严重的区域。

沸腾钢锭内部组织的概况示意图5。
　　因沸腾钢浇铸后钢水在钢锭模中的沸腾使沸腾钢锭表面层钢质十分良好。此外，出于气泡的产生填补了钢从液相到固相的体积收缩，所以钢锭体积基本上和浇铸体积相当，在随后的初轧及成品轧制过程中，钢锭中的气泡能够完全焊合。与镇静钢在浇铸过程中产生缩孔需切除头部缩孔部分相比，沸腾钢比镇静钢有着较高的轧制成材率，其主要缺点是钢锭偏析较严重，造成组织不均匀，且轧后钢材仍存在偏析，在轧材不同部位性能有较明显的差别，尤其是硫、磷，由于凝固温度范围大，偏析最为严重。例如，钢锭中心部分的硫可为平均含量
的6倍，磷可为平均含量的5倍左右。

　　1.1.4.1.2　　镇静钢
　　镇静钢在浇铸过程前钢水经完全脱氧(通常加较大量的硅铁、铝等强脱氧剂)，因此在浇铸和凝固过程中几乎不产生CO气体。
浇铸时钢水流动缓慢，钢液凝固平静。

镇静钢内部组织情况示意图6。
　　浇铸镇静钢时，当钢水进入钢锭模，钢水接触模壁就急剧凝固形成激冷层(微晶区)，在以后的凝固过程中，由于锭壁与中心有一定的温度梯度，所以，结晶呈柱状垂直模壁略向上倾斜地生长。当柱状晶长到一定程度时，钢锭内部温度差变小，柱状晶就停止生长，开始生成方向不一的树枝晶。当几乎没有温度差的中心部钢水温度达到液相线温度(凝固温度)时，在钢水内部结晶出独立晶粒，并由于密度不同而沉降到钢锭底部，形成致密沉淀晶粒，当钢锭再向内部进行凝固时，钢锭中部生成等轴晶粒。
　　在镇静钢锭头部最后凝固的地方，由于钢水凝固时的体积收缩(收缩量约为1.5～2.5％)。就产生很深的缩孔和疏松。为了防止产生这种情况，一般采用加保温帽的方法，使缩孔和偏析集中在保温帽部分，并在初轧开坯中切除。
　　镇静钢锭和沸腾钢锭相比，由于在凝固过程中钢水不流动，因此偏析量少，是质量均匀的钢锭。其缺点是由于有缩孔需切除，因此成材率较低，成本较高。同时由于氢等气体在钢锭表面附近形成气泡(皮下气泡)以及浇铸(上铸时)中发生冷溅的缘故，镇静钢锭的表面质量较差，会影响轧制钢材表面产生表面缺陷。

　　1.1.4.1.3　　半镇静钢
　　半镇静钢是脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的浇铸类型，钢水脱氧时除加锰铁外，也加入少量的硅和铝，浇铸时模内仅有很微弱的沸腾，排出少量CO。形成的钢锭结构也介于镇静钢锭和沸腾钢锭之间。钢锭模的形状多为瓶口形。
　　半镇静钢的性能接近镇静钢(偏析较小)，但由于缩孔小，切头率低，所以扎制收得率较高(比镇静钢高7一10％左右)，广泛用于大量生产的一般结构钢。它的发展有限主要是因为它要求严格的脱氧条件，钢水含氧量需稳定在很窄的范围(波动＜5ppm＝，因此生产和管理要求高，有一定难度。

　　1.1.4.1.4　　压盖钢

　　 压盖钢实质上是控制沸腾程度的沸腾钢。将不完全脱氧的钢水浇到钢锭模中，待钢液沸腾表面生成一定厚度的坚壳层时，机械式加铁盖于钢锭模顶部，抑制气泡选出，使沸腾人为地停止，以防止钢锭心部产生严重偏析，它保留了沸腾钢所具有的高收得率和良好表面，而部分消除沸腾钢S、P的严重偏析。

1.1.4.2　　连铸法
　　在科技飞速发展的背景下，钢铁生产不断向连续化高速化和大型化的方向发展，在钢水处理方面采用连续铸钢法代替传统的铸锭开坯法就是一项重大改革。
　　连铸法是将钢水通过结晶器直接冷却，凝固成所需规格板坯或其他截面钢坯的一种钢水浇铸方法。
　　连铸的设备出回转台、中间包、中间包车、结晶器及结晶器振动装置、二次冷却装置、钢坯矫直装置、切割装置及引锭装置所组成。关键的钢水凝固过程是通过结晶器实现的。结晶器是连铸设备中的重要部件，是一个水冷的特殊“钢锭模”，出导热性良好的铜板所制成。经过预定处理的钢水在钢包内吊至回转台，旋转180度以后将钢包置于中间包上方，打开水口，使钢水注入中间包内，待液面达到要求位置时，打开中间包水口，控制钢水按一定速度流入结晶器。注入结晶器的钢水被事先送入结晶器底部的引锭头挡住，当沿结晶器壁的外层迅速凝固成有一定厚度的坯壳同时结晶器内钢水到达规定高度时，启动拉辊，通过引锭杆以一定速度把铸坯拉出。铸坯出结晶器后经二次冷却喷雾区，通过辊道向前输送，经切割辊道由火焰切割装置切成定尺长度，除去两端切割中毛刺，送至铸坯精整场地，即完成连铸过程。
　　与模铸法相比，连铸法的优点是显而易见的。首先连铸可省去庞大的模铸、初轧工序，大大地简化了从钢水到钢坯的生产工艺，缩短了生产周期(设备费用约可减少70％)；其次，由于钢水连铸成坯没有残钢损失，又不需切头，所以金属收得率大幅度提高，且能提高生产效率，降低能量消耗；此外，连铸可、实现自动化、机械化并能改善工作条件和工作环境。
由于连铸时钢水的凝固速度很快，因而可得到成分均匀、组织致密、晶粒细小、非金属夹杂物少的连铸坯。此外，由于连铸坯的表面是通过钢水接触加工精细的水冷铜结晶器而形成，因此连铸坯表面质量较好。在稳定生产的条件下，铸坯可不加清理或稍加清理就送至下一道工序进行轧制。
　　也正是由于连铸坯在生产中的快速凝固，因此决定了连铸法不适用于生产沸腾钢，连铸坯所适用的脱氧方式为镇静钢。
各种浇铸方法的比较见表2—1。
浇铸方法项目
模铸沸腾钢
模铸压盖钢
模铸半镇静钢
模铸镇静钢
连铸钢坯
脱氧方式
用弱脱氧剂进行不全脱氧
同左
进行中等程度的控制脱氧
强脱氧剂进行完全脱氧
同左
化学成分限制
通常：C<0.25%，Mn<0.60%
同左
比沸腾钢限制较少的低碳钢
没有成分限制，可生产所有碳素钢、合金钢
除少数高合金钢外无成份限制
表面质量
最好
好于镇静钢，但比沸腾钢差
较差
易产生针孔、翻皮等表面缺陷，轧坯后需清理
较好
初轧成材率％
90
93
90
80
约98(钢坯量/钢水量)
偏析
钢锭头部有较严重的偏析
头部有偏析、但比沸腾钢有所改善
偏析比压盖钢还有所改善
有轻微偏析，程度最轻
有轻微偏析
用选
由于受化学成分限制，只能生产含碳量较低的碳素钢，不能生产中、高碳的碳素钢及合金钢，但表面质量较好，所以主要用于生产中、低强度的碳素结构钢，品种主要是线材、薄板、 钢带、焊管等
同左
基本上与沸腾钢相同，但因半镇静钢的含碳量可比沸腾钢提高，因此可生产中等强度结构钢，品 种可以有中板、厚板、型钢等
可按其钢种不同生产各种类别、各种品种的产品如机械结构钢、工具钢、不锈钢、轴承钢等
广泛用于板材、管材、棒材产品，牌号可包括所有碳素钢、低合金 钢和部分合金钢

1.1.5　钢板生产基础知识 - 钢的轧制
　　金属压力加工就是在外力作用下，使金属材料产生塑性变形，改变其形状、尺寸及力学性能从而获得所需产品的加工方法。在压力加工的各种方法中，主要用轧制、拉拔和挤压三种方法来生产各种金属材料如板材、型材、管材和金属丝等。

1.1.5.1　　钢的轧制原理和方法
1.1.5.2　　轧钢设备
　　1.1.5.2.1　　按用途分类
　　1.1.5.2.2　　按轧辊在机座中的排列分类
　　1.1.5.2.3　　按轧机排列方式分类

1.1.5.1　　钢的轧制原理和方法
　　钢的轧制是将钢锭或钢坯通过二个旋转的轧辊间的空隙受轧辊辊压而使钢坯截面减少、长度增加的一种压力加工方法。
　　钢坯在常温下很硬且塑性较差，不易加工，一般要加热到1150—1300℃进行轧制，这种方法叫热轧。大部分钢材是采用热轧制成的。但在高温下钢表面产生很多氧化铁皮，使钢材表面粗糙，尺寸波动较大，所以对于要求表面精度高、尺寸精确的钢材则采用冷轧。冷轧是先将钢坯(钢锭)热轧到一定尺寸后，再在冷状态下进行轧制的一种方法。

1.1.5.2　　轧钢设备
　　轧制钢材的设备称为轧钢机。轧钢机是由轧辊及支承轧辊的机座等部件构成。为了轧制种类繁多的钢材，需要采用各种不同型式的轧机。按照用途、轧辊的排列方式以及轧机的排列方式轧钢机可分为以下几个类别。

　　1.1.5.2.1　　按用途分类
　　(1)初轧机——将钢锭(坯)轧成半成品，即轧成方坯、圆坯、扁坯或板坯。
　　(2)钢板轧机——轧制钢板。
　　(3)钢管轧机——轧制钢管。
　　(4)型钢轧机——轧制型钢。

　　1.1.5.2.2　　按轧辊在机座中的排列分类
　　(1)水平式轧机——斗轧辊水平放置的轧机。这类轧机又以轧辊的数目分为二辊轧机、三辊轧机、四辊轧机等。
　　(2)立式轧机——轧辊垂直放置的轧机。
　　(3)万能轧机——在机座中既布置有水平轧辊又有垂直轧辊。
　　(4)斜辊轧机——轧辊倾斜放置的轧机。

　　1.1.5.2.3　　按轧机排列方式分类

　　(1)单机架轧机——轧件在仅有的一个机架中完成轧制。
　　(2)横列式轧机——数个机架横列，轧件依次在各机架轧制一道或数道。
　　(3)纵列式轧机——数个机架顺序排列，轧件依次在各机架中轧制一道。
　　(4)连续式轧机——数个机细顺序排列，轧件连续地在几个机架中轧制。
　　(5)半连续轧机——通常是横列式或纵列式与连续式轧机的组合。

图7　轧钢机排列方式示意图，箭头所指为轧件轧制路线
　　初轧机和型钢轧机是以轧辊直径大小来称呼的，例如850初轧机、l150初轧机分别表示轧辊直径为850mm和1150mm。
　　钢板轧机是以其轧辊长度来称呼的，例如1700钢板轧机表示这台轧机轧辊长度为1700mm，能轧最大宽度为1500mm的钢板。
　　钢管轧机是以能轧钢管的最大外径来称呼的。例如400钢管轧机表示所能生产钢管的最大外径为400mm。

图8　从炼铁开始的钢材生产过程示

1.1.6　钢板生产基础知识 - 钢板(带)生产
　　钢板(带)主要用于建筑行业、交通运输行业、机械与电器制造业、轻工业及食品工业等部门，也为近代各种口径焊接钢管的原料，是一种用途较为广泛的通用钢材。因此，在现代工业比较发达的几个主要产钢国，钢板在轧制钢材中所占的比重都在逐年增加，目前己达50～60％以上。

1.1.6.1　　热连轧钢带生产
　　1.1.6.1.1　　原料准备
　　1.1.6.1.2　　板坯加热
　　1.1.6.1.3　　粗轧
　　1.1.6.1.4　　精轧
　　1.1.6.1.5　　轧后冷却、卷取和精整
1.1.6.2　　冷连轧钢带生产
　　1.1.6.2.1　　原料板卷的酸洗
　　1.1.6.2.2　　冷连轧
　　1.1.6.2.3　　脱脂与退火
　　1.1.6.2.4　　平整
　　1.1.6.2.5　　精整
　　1.1.6.2.6　　表面处理

1.1.6.1　　热连轧钢带生产
　　热连轧钢带厚度范围一般为0.8—25毫米。
　　热连轧钢带生产工艺过程主要包括：原料准备、加热、粗轧、精轧、冷却及卷取等工序。

　　1.1.6.1.1　　原料准备
　　热连轧钢带所用的原料是初轧板坯或连铸板坯。坯料厚度通常为120～300毫米，最厚达300～350毫米。板坯宽度一般与轧成的钢带宽度相同或大于钢带宽度50～100毫米，采用大立辊轧制生产不同宽度的钢带。
　　板坯在加热前必须清除表面缺陷，以保证成品钢带的表面质量。在一些板坯初轧机上，常设有火焰清理机全面清理板坯上、下表面，这对于一般钢种来说，也创造了热态装炉的条件。对于质量要求较高的板坯，尚需进行局部修磨清理，以消除较深的缺陷。某些对温度敏感的钢种，还要求在热忠下进行局部修磨。

　　1.1.6.1.2　　板坯加热
　　由于对成品质量和尺寸偏差要求日趋严格，因此板坯的加热质量也就越来越得到重视。
　　连轧机的板坯加热设备大多由3～5座连续式加热炉组成。由于步进式连续加热炉具有明显的优越性，所以用得越来越多。板坯的加热温度一般为1250～1280℃。近年来，加热炉采用电子计算机自动控制每块板坯的加热过程，使加热质量、燃料消耗、加热能力等更趋于理想。

　　1.1.6.1.3　　粗轧
　　板坯在轧制前必须彻底清除加热时产生的氧化铁皮，以免压入表面产生缺陷。粗轧前，一般采用大立辊轧机进行轧边，以破碎板坯在加热炉内生成的氧化铁皮，同时对板坯宽度进行矫正。大立辊轧机的进口处设有侧导板，大立辊轧机前或后设有高压水除鳞装置，用11.77～14.71MPa的高压水冲除板坯表面的氧化铁皮。
　　板坯除鳞以后，接着进入二辊轧机轧制。此时板坯厚度大、温度高、塑性好、抗力小，故选用二辊轧机即可满足工艺要求。随着板坯厚度的减薄和温度的下降，变形抗力增大，而板形及厚度精度要求也逐渐提高，故须采用强大的四辊轧机进行压下，才能保证足够的压下量和较好的板形。为了使钢板的侧边平整和宽度控制精确，在以后的每架四辊粗轧机前面一般皆设置小立辊进行轧边。
　　粗轮机的典型布置有全连续式、半连续式和四分之三连续式三种，如图9所示。

　　全连续式是在大立辊后设置5～6个二辊或四辊不可逆机座，通常前2～3机座为二辊式，后几个机座为四辊式。
　　半连续式布置是指在精轧机组上形成连轧，在粗轧区内则为可逆轧制。半连续式是在大立辊后设置二架可逆式轧机，主要用于复合半连续轧机，设有中厚板加工线设备，既可生产板卷，又可生产中厚板。这种半连续式轧机粗轧阶段道次可灵活调整，设备和投资都较少，故适用于产量要求不高，品种范围较广的情况。
　　四分之三连续式是近年来出现的一种节约厂房而生产效率高的形式。它是在大立辊后设置3～4个粗轧机座，包括一个二辊不可逆式、一个带立辊的四辊可逆式和两个带立辊的四辊不可逆式机座。

　　1.1.6.1.4　　精轧
　　由粗轧机组轧出的钢带坯，经上百米长的中间辊道输送到精轧机组进行精轧。精轧机组的布置比较简单，如图10所示。带坯在进入精轧机之前，首先要进行测温、测厚并接着用飞剪切去头部和尾部，以避免温度过低的头部损伤辊面，并使操作顺利进行。

图10　热轧钢带精轧机组布置简图
　　钢带坯切除头尾后，即用高压水除鳞(在前几架精轧机座间也设有高压水喷嘴)，然后便进入精轧机轧制。精轧机组一般由6～7架组成连轧，有的还留出第八架第九架的位置。增加精轧机架数可使精轧来料加厚，提高产量和轧制速度，并可轧制更薄的产品。
　　现代热轧钢带轧件的轧速很快(有的末架精轧机的轧速达28～30米／秒)，为了使成品尺寸和形状准确、表面质量和机械性能良好，必须通过一系列仪表和计算机对轧制速度与压力、出口温度、轧件厚度及辊型等进行自动测量与控制。

　　1.1.6.1.5　　轧后冷却、卷取和精整
　　精轧机高速轧出的钢带经过输出辊道，要在数秒钟之内急速冷却到600℃左右，然后进入卷取机卷成板卷，再将板卷送去精整加工。
　　为加速轧制后钢带的冷却，保证卷取温度，在精轧机输出辊道的下边设有喷水冷却装置，上面设有低压层流冷却装置。
　　冷却后的钢带即出辊道送至卷取机卷成板卷。卷取机一般有三台，交替进行卷取。
　　卷取后的钢卷经卸卷小车、翻卷机和运输链运往仓库，根据用作冷轧原料或作为热轧成品的不同，分别运往冷轧原料库或继续进行精整加工。精整加工线有纵切机组、横切机组、平整机组、热处理炉等设备。

1.1.6.2　　冷连轧钢带生产
　　钢板与钢带均可以采用冷轧的方式进行生产。冷轧不同于其它种类轧制方法，即坯料不经专门的加热，而在室温下轧制。与热轧产品相比，冷轧钢板和钢带的厚度均匀、尺寸精度高、表面光洁美观，经过适当的热处理后，其机械性能和加工性能较好，所以使用十分广泛。目前工业发达国家在使用薄板中直接使用热轧板带的量较少，大量使用的是冷轧板带。因此，用于轧制冷轧板带占热轧材总产量的比例多在20～30％，甚至＞50％。
　　冷轧板带的品种规格较多，其生产工艺流程亦各有特点。一般来说主要的工序有：酸洗、冷轧、表面清理、退火、平整、剪切(横切、纵切)。如果生产镀层板，就还有电镀锌、热镀锌、电镀锡、热镀锡、塑料复面板等的镀层或涂层等工序。

　　1.1.6.2.1　　原料板卷的酸洗
　　冷连轧钢带用的坯料是热轧卷，其厚度一般为1.5～6毫米，宽度在2000毫米以下。由于热轧板卷是在800—900℃温度下进行最终轧制的，其表面总会产生氧化铁皮，为了保证冷轧薄板的表面质量，原料必须在轧前除去氧化铁皮。
　　目前在冷连轧生产中应用最广泛的去除氧化铁皮的方法便是以酸洗为主的化学处理。酸洗用的酸洗液根据热轧板卷的钢种不同而不同，一般采用硫酸、盐酸、硝酸、氟酸等无机酸。后两者用于不锈钢、硅钢等的除鳞，普通钢一般用硫酸或盐酸。
　　钢带的酸洗是在连续酸洗作业线上进行的。酸洗作业线主要包括开卷机、酸洗槽、清洗槽、卷取机和一系列传送装置等。

　　1.1.6.2.2　　冷连轧
　　经酸洗后的钢卷，即可送到冷轧机上去轧制。冷轧机组一般都采用四辊式或六辊式，有单机座可逆式和3～6机架连续式。前者产量低，机动性大，适用于产品规格多、批量小或合金钢比例较大的情况。后者则生产能力大，适用于品种较单一、产量较高的情况，通常以五机架式最为常见。
　　连续式冷轧机轧制时，热轧钢卷经开卷、切头、直头等处理后，依次喂入各机架轧辊之间，在快速轧制中，坯料依次变形，最后由卷取机卷成带卷。在最新的轧机中，为了省去带卷的收尾操作以提高轧机的生产能力，在轧机入口前设有焊接机和活套装置，从而改变了单卷生产的“常规冷连轧”方式，消除了诸如穿带、甩尾、加减速轧制等过渡阶段所带来的不利影响，形成了完整的全连续式冷轧机。

图11 全连续式冷轧机

　　1.1.6.2.3　　脱脂与退火
　　冷轧后，通过清洗除去板面轧制油污的工序称为“脱脂”。脱脂方法有电解清洗、喷刷清洗、机上洗净与燃烧脱脂等几种。
　　退火是冷轧钢带生产中最主要的热处理工序。经过轧制的轧件，存在着加工硬化，即形成硬而脆的金属组织，这不但影响轧件的力学性能，且妨碍对轧件的进一步加工。为此，须对冷轧薄板进行再结晶退火处理，即根据钢种不同将钢带在炉内分别加热到一定温度(600～720℃)，进行保温，然后缓慢冷却。经退火后的钢带即可消除加工硬化。并获得良好的力学性能。
　　退火方法有罩式炉退火和连续退火之分。

　　1.1.6.2.4　　平整
　　成品钢带退火后还应进行平整压下率为0.5～4％)，目的是使钢带具有良好的板形和较高的表面光洁度，并可在一定幅度内改善产品的力学性能。

　　1.1.6.2.5　　精整
　　经过平整的钢带可以成卷交货，也可按照用户要求在横剪机组上切成定尺长度并堆成板垛，或经纵向剪切成一定宽度的窄带卷，经包装、标志后即可送入成品库，供应用户需要。

　　1.1.6.2.6　　表面处理
　　为了使钢制品具有抗腐蚀性能和特殊的表面性能，根掘需要可对冷轧薄板进行表面涂镀加工，如镀锡、镀锌、涂漆或有机涂料等。
　　　　1.1.6.2.6.1　热镀锌钢带
　　　　冷轧后的钢卷被直接送到热镀锌机组中处理。钢带先经表面除油清理、连续退火后，浸入锌锅(内有熔融锌液)镀锌。当钢带从锌锅出来时表面己镀上锌层，二面用气刀喷吹以控制锌层厚度并用锌花控制器控制锌层结晶时的锌花大小。冷却后再经光整机光整、拉伸矫直、以及表面化学处理等工序。成卷产品可直接在机组生产。成张交货的镀锌板则在机组尾部卷成钢卷后送到横切机组上剪切。小量特殊要求的镀锌钢带在镀锌后需再送回罩式退火炉热处理，而后再进行成品交货处理。
　　　　1.1.6.2.6.2　电镀锌(锡)钢带
　　　　使用罩式炉退火、平整或连续退火机组处理后的钢带卷为原料。钢卷送上机组的进料段后经开卷、焊接通过活套进入处理段，钢带先经过脱脂、酸洗再进入电镀槽内镀锌(锡)并经表面化学处理，然后在出料段打印、涂油并在卷取机上重卷成钢卷。需按钢板交货的成品再送往横剪机组剪切并在包装机组上包装，按钢卷交货的产品则可直接包装后发货。
　　　　1.1.6.2.6.3　彩色涂层钢带
　　　　使用冷轧钢带、热镀锌钢带及电镀锌钢带为原料。钢带卷上料经开卷、焊接后先经过预清洗再进入进料段活套内，从活套出来后再经过清洗及表面化学处理，然后经l～2次涂层及l～2次烘烤即在钢带表面涂上彩色有机涂料，再经过出料段活套后，涂腊最后重卷成钢卷。需按钢板交货的涂层板再送专用的涂层钢带横切机组上剪切并包装。需按钢卷交货的产品则可从涂层机组上直接剪成一定重量的钢卷，再经包装后作为成品交货。

1.1.7　钢板生产基础知识 - 钢板产品分类
　　我国以前没有专门给钢铁产品明确产品名称的术语标准，因此很多分类的界限都是根据使用习惯而自然形成的。1995年发布了国家标准GB／T15574《钢产品分类》，它等效采用了国际标准ISO 6929—87《钢产品分类和定义》。本部分基本上介绍该标准中的内容，同时补充一些目前尚在使用的及一些国外的分类界限。

1.1.7.1　　按轧制时坯料的温度区分为热轧钢板和冷轧钢板
1.1.7.2　　按供货钢板的厚度可分为薄、(中)、厚钢板
1.1.7.3　　按供货钢板的表面处理划分
1.1.7.4　　按供货钢板的用途划分

1.1.7.1　　按轧制时坯料的温度区分为热轧钢板和冷轧钢板

　　1.1.7.1.1　　热轧钢板(含钢带)
　　钢板是扁平产品中的一种
　　所谓扁平产品是指产品的横截面基本上是矩形的，其宽度远大于厚度。
　　热轧钢板是在板坯加热(通常在A3临界点——800℃左右——以上)的状态下以下列方法生产出来的钢板：
　　a)经可逆轧机直接轧制而得。
　　b)在连轧机上轧制而得。

　　1.1.7.1.2　　冷轧钢板(含钢带及由钢带剪切得的钢板)
　　在原料不经加热的状态下进行轧制，通过轧制产品截面面积至少减少25％以上所得的扁平产品。

1.1.7.2　　按供货钢板的厚度可分为薄、(中)、厚钢板
　　区分薄、厚板的厚度界限值各国标准中有不同数值，见表2。

　　注：
　　　　标准名称如下：
　　　　GB/T 15574 钢产品分类
　　　　JIS G0203 钢铁用语（产品及质量）
　　　　ASTM A6 结构钢棒、板、型钢的一般要求
　　　　ASTM A568 冷、热轧碳素钢板和高强度低合金钢板的一般要求
　　　　EN 10079 钢产品定义

1.1.7.3　　按供货钢板的表面处理可分为
无涂镀(可涂防锈油)钢板、带和表面涂、镀产品。根据表面涂、镀层的不同，可分为热浸镀锌、电镀锌、镀锡、镀铬、镀铝等金属镀层产品和涂有机涂料、无机涂料(含搪瓷)等涂层产品。

1.1.7.4　　按供货钢板的用途可分为
建筑工程用结构钢板、机械结构用钢板、冷成型用钢板、耐候钢板、特殊性能钢板(如不锈钢、耐热钢、耐磨钢、电工用钢、低温用钢等)，电工钢又可按其晶粒排列分为晶粒取向、晶料无取向钢板等。

1.1.8　钢板生产基础知识 - 钢分类
　　过去对钢的分类在不同范围有不同的说法。GB／T 13304—91《钢分类》是参照采用了国际标准ISO 4948／l《钢分类 第一部分：钢按化学成分分为非合金钢和合金钢》和ISO 4948／2《钢分类 第二部分：非合金钢和合金钢按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类》而制定的国家标准。它考虑了中国的具体情况对钢进行了量化的分类作为钢统计和使用中的统一依据，以下是对按化学成分分类部分作简要介绍。
　　按化学成分可将钢分成非合金钢、低合金钢和合金钢三种。三者间的界定合金元素规定含量值见表3。

　　注：
　　　　La系元素含量，也可为稀土含量总量。

　　确定钢合金元素含量的依据如下：
　　　　(1)当标准、技术条件或订单对钢的熔炼分析化学成分规定最低值或范围值时，应以最低值作为规定含量进行分类。
　　　　(2)当标准、技术条件或订单对钢的熔炼分析化学成分仅规定最高值时，应以最高值的0.7倍作为规定含量进行分类。
　　　　(3)在没有标准、技术条件或订单规定钢的化学成分时，应按生产厂报出的熔炼分析值作为规定含量进行分类。
　　　　(4)残余元素含量不作为钢分类的依据。
　　　　(5)表中任一元素，其规定含量百分数落入某一界定范围时，它就分别为所列的非合金钢、低合金钢或合金钢。

1.2.1　钢板、带产品标准 - 概述
　　标准是对某一事物(标准对象)经有关方面协商一致再经主管机构批准所做出的统一规定。钢铁产品标准则是出钢铁生产厂和使用方根据使用要求和生产可能而协商一致所制定出的对钢铁产品的统一规定，作为共同遵守的准则和依据。钢铁产品牌号是对某种产品种类、性能、用途等方面特征综合的识别标志。因此，对于生产和使用钢铁材料的生产厂、用户和钢材贸易部门来说，钢铁产品标准