[理学]第四章炼钢.doc

第四章 炼钢 第一节 炼钢生产概述一、炼钢的原理二、铁水预处理（一）铁水脱硫预处理（二）铁水脱硅预处理（三）铁水脱磷预处理三、钢的冶炼（一）转炉炼钢（二）电炉炼钢（三）平炉炼钢四、二次冶金五、浇注（一）铸钢（二）钢锭浇注（三）连铸第二节  钢的分类及统计指标结构一、       按化学成分分类（一）    非合金钢（二）低合金钢（三）合金钢（四）按特性及用途分类二、按冶炼方法分类（一）转炉钢（二）电弧炉钢（三）平炉钢（四）感应炉钢（五）重熔钢三、按脱氧方法分类（一）镇静钢（二）沸腾钢（三）半镇静钢四、按粗钢产品的状态分类第三节  炼钢产品产量统计第四节     炼钢主要技术经济指标计算方法一、转炉炼钢技术经济指标（一）转炉钢锭合格率（二）按计划钢种出钢率（三）转炉炼钢金属料消耗（四）转炉炼钢其它物料消耗（五）转炉炼钢。人实物劳动生产率（六）转炉日历利用系数（七）转炉日历作业率。（八）转炉炼钢出钢至出钢时间（九）转炉每炉产钢量（十）转炉炉衬寿命（十一）转炉氧气喷枪头寿命（十二）转炉各类钢种比（十三）转炉吹损率（十四）转炉铸锭收得率（十五）铁水预处理比二、电炉炼钢技术经济指标（一）电炉炼钢生产（不包括重熔钢）（二）精炼炉炼钢生产（三）感应炉炼钢生产（四）三相电渣炉炼钢生产（五）重熔钢生产三、平炉炼钢技术经济指标（一）平炉钢锭合格率（二）按计划钢种出钢率（三）平炉炼钢金属料消耗（四）平炉炼钢其它物料消耗（五）平炉炼钢工人实物劳动生产率（六）平炉日历利用系数（七）平炉日历作业率（八）平炉炼炉率（九）平炉冷修率（）平炉热修率（十一）平炉炼钢出钢至出钢时间（十二）平炉每炉产钢量（十三）平炉炉顶寿命（十四）平炉炉底寿命（十五）平炉各类钢种比四、连铸技术经济指标（一）连铸坯合格率（二）合格坯收得率（三）连铸比（四）连铸机台时产量（五）连铸机日历作业率（六）连铸机多炉连浇平均炉数（七）连铸机多炉连浇时间（八）溢漏率五、炼钢通用技术经济指标（一）炼钢工序单位能耗（二）炼钢金属收得率 第一节  炼钢生产概述 钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2以下，并含有其它元素的金属材料。在铬钢中含碳量可能大于2，但2通常是钢和铸铁的分界线。钢的一小部分用于铸造或锻造机械零部件，绝大部分经压延加工成各种钢材后使用。 钢是应用最广泛的一种金属材料。工业、农业、交通运输、建筑和国防等，都离不开钢。钢的生产对国民经济各部门的发展都有重要作用。一、炼钢的原理目前，从铁矿石到炼出钢一般是分为两步进行的，即先在以高炉为主要代表的炼铁设备中将铁矿石（包括烧结矿、球团矿）冶炼成生铁（或海绵铁等），然后再在炼钢炉中将铁冶炼成钢。铁矿石中的铁是以氧化铁状态存在的。从铁的氧化物中提炼铁的过程叫做还原。高炉冶炼生铁，是利用焦炭燃烧以及焦炭产生的一氧化碳，在高温下将铁从铁矿石中还原出来。    炼钢，是利用不同来源的氧（如空气、氧气）来氧化炉料（主要是生铁）所含杂质的复杂的金属提纯过程。主要工艺包括氧化去除硅、磷、碳，脱硫、脱氧和合金化。任务就是根据所炼钢种的要求，把生铁中的含碳量降到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围，达到最终钢材所要求的金属成分。炼钢过程基本上是一个氧化过程。这些元素氧化以后，有的在高温下与石灰石、石灰等熔剂起反应，形成炉渣。有的变成气体逸出，留下的金属熔体就是钢水。炼出的钢水，在炼钢（氧化）过程中吸收了过量的氧，如不去除这些氧，则会降低成品钢的机械性能。因此，在炼钢最后阶段的操作中，还要用锰铁、硅铁和铝等进行脱氧。这样，达到一定成分和温度的钢水，用钢锭模铸成钢锭，或用连铸机铸成钢坯。钢锭或连铸坯送到轧钢厂，轧成各种钢材。再有一部分钢水直接铸造成铸钢件。  炼钢是整个钢铁工业生产过程中最重要的环节。在这一环节，主要涉及的生产工艺包括铁水预处理、熔炼、二次冶金（炉外精炼）、浇注（模铸、连铸）等。二、铁水预处理    铁水预处理是指铁水在进入炼钢炉前，为除去某些有害成分或回收某些有益成分而进行的处理过程。就炼钢而言，主要是利用铁水良好的热力学条件有效地去除其中硅、硫、磷等杂质，提高铁水质量。它可以简化炼钢过程、减少物料消耗、提高钢的质量和增加经济效益。铁水预处理一般分为铁水脱硫预处理和铁水“三脱”（脱硅、脱硫、脱磷）预处理。铁水预处理按需要可以分别在炼铁工序和（或）炼钢工序的设备内，如铁水沟、鱼雷罐、铁水包或专用冶金炉中进行。（一）铁水脱硫预处理    铁水脱硫（或同时脱磷）预处理是20世纪60年代开发成功的技术，有铺撒法、摇包法、机械搅拌法和喷粉法等方法。常用脱硫剂有碳化钙、石灰、苏打、金属镁和钙，以及它们组成的多种复合脱硫剂。采用较多的方法是向铁水包或混铁车内喷人脱硫粉剂。该法设备简单、投资少、操作灵活，具有处理量大、效果好、操作费用低的优点，能生产S不大于0.005、P 不大于0.01的优质钢。（二）铁水脱硅预处理    硅虽是氧气炼钢的主要热源，但其量偏多会导致钢产量下降、渣量增加、收得率降低等不良结果。而在高炉中控制硅含量又非常困难，因此采用高炉铁水炉外脱硅。操作通常使用氧化系脱硅剂（氧化铁皮、锰矿石、烧结矿）在铁水沟或鱼雷罐中进行。为防止铁水温降过大，也有采取吹氧脱硅的。（三）铁水脱磷预处理    铁水预脱磷通常采用向铁水中喷入苏打灰或向铁水深部喷吹FeO、CaO、CaF2 等粉剂的方法。但铁水预脱磷要求先脱硅，而且处理过程铁水温降大，需要采取热补偿技术后才能广泛应用。苏打灰含大量挥发分，会产生大量烟气，目前正被石灰质脱磷剂所代替。 三、钢的冶炼    目前世界各国采用的炼钢方法主要是转炉（碱性氧气转炉为主）、电弧炉和平炉三种。（一）转炉炼钢    转炉（氧气顶吹转炉、底吹转炉、顶底复合吹炼转炉）炼钢，是利用吹入炉内的氧与铁水中的元素碳、硅、锰、磷反应放出的热量来进行冶炼的。我国转炉炼钢发展较快，近几年占钢总产量的比重已接近70。从世界主要产钢国家来看，转炉炼钢也仍然占据着主要份额。虽然近年电炉钢发展很快，但转炉有着铁源来自矿石、钢质纯净等优势，在生产汽车板等钢铁工业顶级产品方面尚不能为其它工艺所代替。目前世界上每年约有60的钢是用转炉（碱性氧气转炉）生产的。1. 氧气顶吹转炉炼钢    氧气转炉的主要形式是氧气顶吹转炉，国外称LD转炉，美国称BOF炉。冶炼时炉子保持不动，从上部吹氧，但在装料和出钢时可以前后转动。氧气顶吹转炉的形状如圆筒，外部是用钢板制成的炉壳，里面砌有耐火砖。关于炉衬，由于资源的不同，欧洲各国曾主要用焦油白云石砖，近年来以镁炭砖为主；美国主要用镁质砖；日本主要用含镁较高的白云石砖。炼钢的原料主要是铁水、废钢和造渣剂（石灰石等）。    冶炼时，用一支水冷喷枪将压力0.81.2兆帕、纯度99.5%以上的氧气通过炉口喷火炉内。氧气将铁水中的硅、锰、碳、磷等元素迅速氧化到一定的含量范围，并发出大量的热，使加入的废钢（1020）熔化和使钢水温度提高到规定值。杂质氧化物与造渣剂反应生成炉渣上浮，覆盖在钢水表面，去除炉渣，即得到钢水。    氧气顶吹转炉主要的优点是：    （l）生产效率高、生产能力大。一座300吨的炉子吹炼时间不到 20分钟，包括辅助时间的冶炼时间不超过一小时。一座 30吨氧气顶吹转炉的年产能力超过一座500吨平炉。    （2）基建投资相当于同样生产能力的平炉车间的70，冶炼生产费用相当于平炉的50。2.氧气底吹转炉炼钢    氧气底吹转炉炼钢法开始出现于欧洲，第一座炉子于1967年12月在联邦德国投入生产，以后在欧洲其它国家以及美国和日本都得到了一定的发展。    它与氧气顶吹转炉的根本区别是在冶炼过程中吹送氧气的方式不同。氧气底吹转炉是由炉底通过带有保护措施的喷嘴向金属熔池吹送氧气。在冶炼含磷较高的铁水时，底吹转炉通常还要配备喷吹石灰粉的设施。    由于炼钢过程所需要的氧气全部是通过炉底直接吹入金属熔池的，所以在底吹转炉冶炼过程中，氧气对熔池的搅拌作用比顶吹转炉要大得多，因而使炼钢过程的各项物理化学反应比较容易趋近于平衡状态，又由于氧气流股的动能大部分为金属熔池所吸收，所以吹炼过程要比氧气顶吹转炉操作平稳，烟尘少，由炉口喷出的渣和金属也少。    氧气底吹转炉在我国没有得到发展。 3.顶底复合吹炼转炉    由于氧气顶吹转炉和氧气底吹转炉在冶炼过程中存在着各自的弱点，因此卢森堡、日本、美国于1977年开始在氧气顶吹转炉炼钢过程中采用了顶底复合吹炼工艺。所谓复合吹炼工艺，对氧气顶吹转炉而言，就是除了从原有的顶部氧气喷枪保持一定距离向金属熔池喷吹氧气外，为了强化对金属熔池的搅拌，还通过炉底向金属熔池喷吹一定量的气体，以加快冶金反应，并使之趋近于平衡状态。氧气顶吹转炉在冶炼过程中，对金属熔池的搅拌力主要来自熔池内部脱碳反应生成的一氧化碳气泡的上浮力与膨胀力，其次才是顶吹氧枪氧气流股对金属熔池的冲击作用。冶炼初期和冶炼低碳钢的末期由于脱碳反应缓慢，生成的一氧化碳很少，因此熔池的搅拌很弱，结果冶金反应随之减慢，很难趋近于平衡状态，这是氧气顶吹转炉炼钢法工艺本身的弱点。采用复合吹炼法后，由于有底吹气体强化了金属熔池的搅拌，使冶炼反应比较容易趋近于平衡状态，从而克服了单纯顶吹的弱点。其结果是降低钢铁料消耗，并节约铁合金的用量，有利于低碳钢的冶炼和减少造渣材料的用量。    通常炉底供气采用喷嘴和透气砖两种方法。供气种类可选择非氧化性气体如氩、氮等，也可以选用氧化性气体如氧、空气等。在采用氧气时。只能采用喷嘴并需要使用保护性气体或液体（碳氢化合物和燃料油）。    复合吹炼对氧气底吹转炉而言，除仍保留底吹转炉原有的底部供氧喷嘴外，还在顶部配备供氧喷枪。自金属熔池上部喷吹氧气，能使炉气中的一氧化碳在炉膛内进行二次燃烧，从而提高转炉的热效率，达到增加炉料中废钢比例的目的。    总之，转炉顶底复合吹炼工艺是转炉炼钢的一项重大技术改革。从转炉底部吹入适量的惰性气体进行搅拌，可改善转炉冶炼过程的冶金条件，减少吹损，提高金属收得率，降低原材料消耗，提高生产效率，兼具顶吹转炉的优点。因而近几年来，这项技术在一些先进工业国家和我国发展得很快。（二）电炉炼钢    电炉炼钢是利用电能作热源来进行冶炼的。最常用的电炉有电弧炉和感应炉两种。而电弧炉炼钢占电炉钢产量的绝大部分。一般所说电炉即是指电弧炉，    电弧炉可全部用废钢作金属原料。为提高钢的质量，可加入一定比例的直接还原铁或生铁，为降低电耗，有条件的情况下也可直接兑入铁水。电炉可冶炼对机械性能和化学成分要求严格的，钢如特殊工具钢、航空钢及不锈钢等。    电弧炉按所用的炉衬分为酸性和碱性两种。目前主要用碱性电弧炉。    随着世界钢铁蓄积量的不断增加，电炉炼钢本身技术的不断发展，以及以电炉一精炼一连铸一直送轧制为特点的电炉短流程工艺的确立，使电炉钢得到很大的发展。电炉钢在世界钢产量中的比例不断提高，而且已经进入高炉一转炉流程的传统生产领域板带材市场，给传统的钢铁生产长流程带来挑战。目前世界电炉钢比在30左右。    世界上近年来发展的新型电炉主要有超高功率电炉、直流电炉、双壳电炉、带竖炉式废钢预热装置的竖炉电炉等，甚至出现了双炉壳、同时带有电极和氧枪，能根据炉料变化以电炉和转炉两种工艺操作的CONARC炉，称为转电炉。电炉的冶炼工艺也发生了较大变化，随着二次冶金技术的发展，电炉作为初炼炉的功能更加突出。电炉一精炼炉的联合操作，使电炉的冶炼周期大大缩短，有生产节奏转炉化的趋势，生产效率大大提高。    电炉生产节奏加快、效率提高，使电炉能更好地与连铸相衔接，促进了钢铁工业结构的优化。    改革开放以来，我国电炉钢发展很快，引进了多座先进的大电炉，为我国钢产量突破1亿吨做出很大贡献。但是，受资源和能源结构的限制，我国电炉钢产量占总钢产量的比例还是比较低的，目前为18左右。（三）平炉炼钢    平炉炼钢生产是利用平炉拱形炉顶反射原理，在高温作用下，对金属原料进行冶炼的生产过程。      平炉是用耐火材料砌成形状像一座平顶房子似的炉子。它由  炉膛（熔炼室）、炉头、上升道、沉渣室、蓄热室、换向阀、烟道、烟囱等组成。熔炼室的前墙有35个炉门，后墙在炉底处有出钢口。    平炉炼钢过程是将金属原料（生铁、废钢铁）、熔剂（石灰石和石灰等）、氧化剂（铁矿石及锰矿等）从炉门装入炉内，利用燃料（发生炉煤气、焦炉煤气、高炉煤气、天然气、重油、焦油和空气等）的燃烧火焰直接加热，提供熔炼过程所需要的热量，从而使不需要的和有害的杂质氧化，从钢液分离到炉渣中，浮在钢液面上，进而去除炉渣，得到钢水。    平炉炼钢法原料范围宽，设备能力大，冶炼品种多，钢的质量也较好。    但是，由于平炉炼钢生产效率低、成本高、耗能大、环境污染严重，尤其是与连铸匹配不顺，所以从世界炼钢技术发展角度看，平炉炼钢属于淘汰工艺。目前，世界主要产钢国的平炉大都已经拆除。在我国钢铁工业结构调整与优化的过程中，近年来也拆除了不少平炉，平炉钢产量在总钢产量中的比重不断下降，最近几年一般在12左右。我国的目标是在2000年前彻底淘汰平炉。四、二次冶金    二次冶金（即炉外精炼）是指为了提高钢的质量或提高生产效率，把在转炉、电炉中经过初炼的钢液移到另一容器中进行精炼的过程。因此，炼钢过程分为两步进行。初炼炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和出钢过程中主合金化；精炼将初炼的钢液送入真空、惰性气体或还原气氛的容器中进行脱气、脱硫、深脱碳、去除夹杂物和成分微调等二次冶金操作。这样冶炼出的钢称为炉外精炼钢。    炉外精炼的冶金功能表现在：（1）进一步净化钢水，去除夹杂物；（2）进一步去除杂质，精炼脱硫和真空脱气、脱碳；（3）均匀钢水成分、温度；（4）精确控制钢水温度和实现“微合金化”；（5）调节炼钢与连铸间的生产节奏。    炉外精炼分为真空精炼工艺和非真空精炼工艺两大类。目前应用比较广泛的二次冶金设备有钢包炉（LF）、真空脱气装置（VD）、真空循环脱气装置（RH、RHOB、RHKTB等）、真空氧气脱碳精炼装置（VOD、VHD或VAD）、氩氧精炼炉（AOD）、钢包吹氩精炼装置（吹氢站、CASOB、IRUT）等。五、浇注     经炼钢（包括二次冶金）过程生产出的合格液态钢，必须通过一定的凝固成形工艺制成具有特定要求的固态材料，才能使用和进行后续加工。比较典型的凝固成形工艺有铸钢、钢锭浇注和连铸。    （一）铸钢     钢液注入一定形状的金属或耐火材料的型腔中凝固成钢制品。这类产品在铸造状态下直接使用，称为铸钢件。铸钢分碳钢铸钢和合金铸钢。同变形钢材相比，铸钢的主要优点有，铸钢件较少受尺寸、形状和重量的限制；可以减少机械加工量，提高金属收得率；使难以变形的合金钢成形；纵横向性能差异小等。（二）钢锭浇注    钢锭浇铸是液态钢经盛钢桶（钢包）注入铸模凝固成钢锭的过程。钢锭按脱氧程度分为镇静钢、半镇静钢和沸腾钢锭，镇静钢采用上大下小带保温帽的铸模，半镇静钢和沸腾钢采用上小下大的敞开式铸模。钢锭按断面形状一般分为生产型棒材的方锭和生产板带材的扁锭，生产锻材可能还有圆形和多边形锭。钢锭浇铸方法分为上铸法和下铸法，上铸法是钢水直接从铸模上部开口注入；下铸法是钢水通过中注管和汤道从下部进入铸模。浇铸完毕的钢锭需待内部凝固到一定程度后经过脱模工序脱去铸模，送到下步工序进行加工。    同连续铸钢相比，模铸金属收得率低，生产周期长，劳动强度大，效率不高。目前除某些特定的钢种和产品尚采用模铸生产外，大部分模铸工艺均可为连铸所替代。（三）连铸钢水连续浇铸是20世纪60年代开始大规模工业生产的一项新技术。浇铸时把盛钢桶内的钢水通过中间包连续地注入结晶器中，钢液的热量被流经结晶器器壁的冷却介质迅速带走，形成具有一定厚度的坯壳，接着通过拉坯机拉出结晶器，进入二次冷却区直接喷水快速冷却，使坯壳内的钢液全部凝固而成钢坯，经矫直后由切割机切成一定的长度，最后由输送辊道将其输送到下道工序或铸坯场地。这种工艺方法有成材率和机械化程度高、铸坯质量好、操作方便、劳动强度低、生产率高等优点。同模铸相比，连铸镇静钢的钢材综合成材率可以提高10个百分点。近几年我国把大力发展连铸作为优化钢铁工艺结构的重要手段，使连铸得到很快发展，连铸比已从1976年的4提高到1996年的53，目标是到2000年连铸比达到80。    连铸机机型主要有立式、立弯式、弧形、直弧形、超低头弧形（椭圆形）和水平式等。弧形连铸机具有弧形结晶器和弧形二冷段，它具有高度低、拉速快的优点，这种机型目前发展很快，并保持了领先的地位。从铸坯形状分，有板坯连铸机、薄板坯连铸机、方坯一板坯连铸机、大方坯连铸机、小方坯连铸机、圆坯连铸机和异形坯连铸机等。    近年来，以薄板坯连铸为代表的近终形连铸发展很快，最典型的是德国施罗曼·西马克公司的CSP工艺和曼内斯曼·德马克公司的ISP工艺，世界上已有多条生产线投入工业生产。它同电炉或转炉冶炼工艺相结合，使小钢厂进人钢铁联合企业的传统领域扁平材市场，给世界钢铁工业带来深刻变化。我国邯钢、包钢和广州珠江钢厂也引进了CSP生产线，目前正在建设中。    断面厚度l5毫米的带钢连铸，各国也在积极开发中。它能直接为冷轧机供料，可省去热轧机，大大节省投资和提高生产效率。目前不锈钢的薄带连铸已处于工业化生产的前沿，如日本新日铁光厂已在建设用于工业生产的机型，预计21世纪初将实现一定规模的工业化生产，而碳钢的薄带连铸尚待进一步发展。 第二节  钢的分类及统计指标结构钢的种类较多，常用的分类方法如下：   一、按化学成分分类      1991年国家技术监督局正式批准发布了新的钢分类国家标准（GBT1330491），已于1992年10月1日实施。该标准是参照国际标准ISO49481和ISO49482，并结合国内情况编制的。在这个标准中，对钢的按化学成分分类做了规定。    钢根据其化学成分不同，分为非合金钢、低合金钢和合金钢三类，具体成分规定范围见表241。      表241非合金钢、低合金钢和合金钢中化学成分规定界限值合金元素合金元素规定含水量量界限值（%）非合金钢低合金钢合金钢A1<0.1-0.10B<0.0005-0.005BI<0.10-0.10Cr<0.300.30 0.500.50Co<0.10-0.10Cu<0.100.10<0.500.50Mn<1.001.00<1.401.40Mo<0.050.05<0.100.10Ni<0.300.30<0.500.50Nb<0.020.02<0.060.06Pb<0.40-0.40Se<0.10-0.10Si<0.500.50<0.900.90Te<0.10-0.10Ti<0.050.05<0.130.13W<0.10-0.10V<0.040.04<0.120.12Zr<0.050.02<0.050.05La系（每种元素）<0.020.02<0.050.05其它规定元素（S、P、C、N除外）<0.05-0.05（一）非合金钢    非合金钢按照质量等级又可分为普通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合金钢。1.普通质量非合金钢    普通质量非合金钢是指不规定生产过程中需要特别控制质量要求的、并同时满足下列4种条件的所有钢种：     （1）钢为非合金化的；    （2）不规定热处理的（退火、正火，消除应力及软化处理不作为热处理对待）；    （3）如产品标准或技术条件中有规定，其特性值应符合有关要求；    （4）未规定其它质量要求。    普通质量非合金钢主要包括：    （1）一般用途碳素结构钢，如GB700规定的A、B钢；    （2）碳素钢筋钢，如GB13031规定的Q235钢；    （3）铁道用一般碳素钢，如GB11264、GB11265、GB2826规定的轻轨和垫板用碳素钢；    （4）一般钢板桩型钢。2.优质非合金钢    优质非合金钢是指除普通质量非合金钢和特殊质量非合金钢以外的非合金钢，在生产过程中需要特别控制质量（例如控制晶粒度，降低硫、磷含量，改善表面质量或增加工艺控制等），以达到比普通质量非合金钢特殊的质量要求（例如良好的抗脆断性能、良好的冷成形性等），但这种钢的生产控制不如特殊质量非合金钢严格（如不控制淬透性）。    优质非合金钢主要包括：    （1）机械结构用优质碳素钢，如 GB699规定的条钢（但 7085钢、65Mn、70Mn除外）；    （2）工程结构用碳素钢，如GB700规定的质量等级为C、D级钢；    （3）冲压薄板的低碳结构钢，如GB5213、GB3276规定的优质碳素钢薄板；（4）镀层板、带用的碳素钢，如GB2518、GB2520、GB4174、GB5065、GB5066等规定的镀锡、镀锌、镀铝板带和原板； （5）锅炉和压力容器用碳素钢，如 GB713、 GB3087、 GB6653、GB6654规定的碳素钢板、钢带和钢管；    （6）造船用碳素钢，如GB712、GB5312、GB9945规定的碳素钢板、钢管和型钢；    （7）铁道用优质碳素钢，如GB2585规定的重轨用碳素钢；    （8）焊条用碳素钢，如GB1300规定的碳素钢，但S、P含量（成分分析）不大于0.025的钢除外；    （9）用于冷锻、冷挤压、冷冲击、冷拔的对表面质量有特殊要求的非合金钢棒料和线材，如GB715、GB5955、GB6478、GB5953规定的非合金钢；    （10）非合金易切削钢，如GB8731规定的易切削钢；    （11）电工用非合金钢板、带，如 GB2521规定的无硅钢板、带；    （12）优质铸造碳素钢，如GB11352、GB7659规定的铸造碳素钢。3.特殊质量非合金钢    特殊质量非合金钢是指在生产过程中需要特别严格控制质量和性能（例如，控制淬透性和纯洁度）的非合金钢。    特殊质量非合金钢主要包括：（l）保证淬透性非合金钢，如 GB5216规定的碳素钢；（2）保证厚度方向性能非合金钢，如GB5313规定的非合金钢；    （3）铁道用特殊非合金钢，如GB5068、GB8601、GB8602规定的车轴坯、车轮、轮箍钢；    （4）航空、兵器用非合金钢；    （5）核能用非合金钢；    （6）特殊焊条用非合金钢，如GB1300规定的S、P含量（成分分析）不大于0.025的非合金钢；    （7）碳素弹簧钢，如GB1222规定的非合金钢和GB699中规定的7085钢，65Mn、70Mn钢；    （8）特殊盘条钢及钢丝，如GB4355、GB4358规定的琴钢丝用盘条及琴钢丝；    （9）特殊易切削钢；    （10）碳素工具钢和中空钢，如GB1298、GB1301规定的碳素工具钢和中空钢；    （l）电磁纯铁，如GB6983、GB6984、GB6985规定的具有电磁性能的纯铁；    （12）原料纯铁，如GB9971规定的S、P含量极低的纯铁。（二）低合金钢    低合金钢按照质量等级可分为普通质量低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢。1.普通质量低合金钢    普通质量低合金钢是指不规定生产过程中需要特别控制质量要求的、供作原板用途的低合金钢。普通质量低合金钢主要包括：（l）一般用途低合金结构钢，规定的屈服强度不大于360MPa，如GB1591规定的低合金钢（包括屈服强度大于360MPa的牌号）；    （2）低合金钢筋钢，如GB1499规定的低合金钢；    （3）铁道用一般低合金钢，如GB11264规定的低合金轻轨钢；    （4）矿用一般低合金钢，如GB3414规定的低合金钢（但进行调制处理的牌号除外）。 2.优质低合金钢    优质低合金钢是指除普通质量低合金钢和特殊质量低合金钢以外的低合金钢，在生产过程中需要特别控制质量（例如降低硫、磷含量，控制晶粒度，改善表面质量，增加工艺控制等），以达到  比普通质量低合金钢特殊的质量要求（例如良好的抗脆断性能、冷成形性等），但这种钢的生产控制和质量要求不如特殊质量低合金钢严格。      优质低合金钢主要包括：    （1）可焊接的高强度结构钢，规定的屈服强度大于360MPa而小于420MPa;    （2）锅炉和压力容器用低合金钢，如GB713、GB6653、GB6654、  GB6655等规定的低合金钢；    （3）造船用低合金钢，如GB712规定的低合金钢；    （4）汽车用低合金钢，如GB3273规定的低合金钢；    （5）桥梁用低合金钢，如YB169等规定的低合金钢；    （6）自行车用低合金钢，如GB3646、GB3647等规定的低合金钢；    （7）低合金耐候钢，又称耐大气腐蚀钢，如GB4171、GB4172规定的低合金钢；    （8）铁道用低合金钢，如GB2585、GB8603、GB8604等规定的低合金钢轨钢、异型钢；    （9）矿用低合金钢（普通质量钢除外）；    （10）输油、输气管线用低合金钢。3.特殊质量低合金钢    特殊质量低合金钢是指在生产过程中需要特别严格控制质量和性能（特别是严格控制硫、磷等杂质含量和纯洁度）的低合金钢。    特殊质量低合金钢主要包括：    （1）核能用低合金钢；    （2）保证厚度方向性能低合金钢，如GB5313规定的低合金钢；    （3）铁道用特殊低合金钢，如GB8601规定的车轮用低合金钢；    （4）低温用低合金钢；    （5）舰船、兵器等专用特殊低合金钢。（三）合金钢    合金钢按照质量等级可分为优质合金钢和特殊质量合金钢。 1.优质合金钢    优质合金钢是指在生产过程中需要特别控制质量和性能，但其生产控制和质量要求不如特殊质量合金钢严格的合金钢。    优质合金钢主要包括：    （1）一般工程结构用合金钢；    （2）合金钢筋钢，如GB1499规定的40Si2MnV、45SiMnV、45Si2MnTi等；    （3）电工用硅（铝）钢（无导磁率要求）如GB2521、GB5212等规定的硅铝钢带（片）；    （4）铁道用合金钢；    （5）地质、石油钻探用合金钢，如YB235、YB528规定的地质、石油钻探用合金钢管（但经调制处理的钢除外）；    （6）硫、磷含量大于0.035的耐磨钢和硅锰弹簧钢，如GB5680规定的高锰铸钢。2. 特殊质量合金钢    特殊质量合金钢是指在生产过程中需要特别严格控制质量和性能的合金钢，除优质合金钢以外的所有其它合金钢都为特殊质量合金钢。    特殊合金钢主要包括：    （ 1）压力容器用合金钢，如 GB6654规定的  18MnMoNbR，GB713规定的14MnMoVg、18MnMoNbg，GB3531规定的09MnTiCuREDR、09Mn2VDR等；    （2）经热处理的合金钢筋钢，如GB4463规定的40Si2Mn、48Si2Cr等；    （3）经热处理的地质石油钻探用合金钢，如YB235、YB528规定的合金钢；    （4）合金结构钢，如GB3077规定的全部牌号；    （5）合金弹簧钢，如GB1222规定的合金钢牌号；    （6）不锈钢，如GB1220、GB2100等规定的全部牌号；    （7）耐热钢，如GB1221、GB8492等规定的全部牌号；    （8）合金工具钢，如GB1299规定的全部牌号；    （9）高速工具钢，如GB9943规定的全部牌号；    （10）轴承钢，如GB3086、 GB3203、YB9等规定的高碳铬轴承钢、高碳铬不锈轴承钢、渗碳轴承钢、高温轴承钢、无磁轴承钢等；    （11）高电阻电热钢和合金，如GB1234规定的合金钢和合金；    （12）无磁钢，如铬镍奥氏体型钢（oCr16Ni14_）、高锰铝奥氏体型钢（45Mnl7A13）等；    （13）永磁钢，如变形永磁钢和铸造永磁钢及粉末烧结永磁钢。（四）按特性及用途分类    在按照钢的化学成分分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类的基础上，根据钢本身的特性及其用途，一般还可进一步细分。1.非合金钢    包括：    （l）一般碳素结构钢；    （2）优质碳素结构钢；    （3）碳素工具钢；    （4）碳素弹簧钢；    （5）电工纯铁；    （6）其它非合金钢。2.低合金钢    包括：  （l）低合金结构钢；  （2）低合金钢筋钢；  （3）低合金铁道用钢；  （4）低合金耐大气腐蚀钢；  （5）其它低合金钢。 3.合金钢（含特殊合金）    包括：    （1）合金结构钢；    （2）合金工具钢；    （3）高速工具钢；    （4）轴承钢；    （5）合金弹簧钢；    （6）不锈钢、耐蚀钢；    （7）耐热钢；    （8）电工用硅钢；    （9）高温合金；    （10）精密合金；    （11）电热合金；    （12）耐蚀合金；    （13）其它合金钢。    因为钢的初级产品（锭、坯）不能直接使用，所以钢的按特性和用途分类在统计粗钢产量时没有实际意义，必须与钢材产量结合统计才具有可操作性。 二、按冶炼方法分类（一）转炉钢    它是利用向炉内吹入的空气或氧气与铁水中的碳、硅、锰、磷反应放出的热量进行冶炼而得到的钢。根据空气或氧气的吹入方式不同，又分为顶吹、底吹、复合吹炼三种。（二）电弧炉钢    它是利用电能在电极与金属之间所产生电弧的热能炼成的钢。（三）平炉钢    它是用煤气、天然气及其它喷吹物（焦粉、重油等）作燃料，在平炉中炼成的钢。（四）感应炉钢    它是利用电能通过电磁感应产生的热能炼成的钢。（五）重熔钢    它是在电渣炉、真空自耗炉、电子轰击炉等冶金炉中，利用经初次冶炼并浇注出的锭、坯再次重熔提纯得到的钢。这种重熔钢一般不改变原钢种的化学成分，或只进行微调整。现行统计规定，钢产量是按一次冶炼钢计算的，二次重熔的钢另行单独计算。三、按脱氧方法分类（一）镇静钢    镇静钢为全脱氧钢，是指在浇注前采用沉淀脱氧和扩散脱氧等方法，将脱氧剂（如铝、硅）加入钢水中进行充分脱氧，使钢中的氧含量低到在凝固过程中不会与钢中的碳发生反应生成一氧化碳气泡的钢。这种钢在浇注时钢液镇静，不呈现沸腾现象，所以叫镇静钢。这类钢成分偏析少，质量均匀，但钢的收得率低，成本比较高。优质钢和合金钢一般都是镇静钢。 （二）沸腾钢    沸腾钢为不脱氧钢，是指在冶炼后期不加脱氧剂，浇注前没有经过充分脱氧的钢。这种不脱氧的钢，钢水中还剩有相当量的氧，碳和氧起化学反应，放出一氧化碳气体，因此钢水在锭模内呈现沸腾现象，所以叫沸腾钢。钢锭凝固后，蜂窝气泡分布钢锭中，加热轧制后，气泡焊合。这种钢含硅量低、收得率高、加工性能好、成本低，但成分偏析大、杂质多、质量不均匀、机械强度较差。这类钢主要用于普通质量低碳钢。（三）半镇静钢    半镇静钢为半脱氧钢，是指在脱氧程度上介于镇静钢和沸腾钢两者之间的钢。这种钢浇注时有沸腾现象，但较沸腾钢弱。钢锭结构、成本和收得率也介于沸腾钢和镇静钢之间。只是这类钢在冶炼操作上难于掌握。半镇静钢主要用于中碳钢和普通质量结构钢。 四、按粗钢产品的状态分类    根据冶炼完成后钢的工艺流向和凝固状态不同，可以分为连铸坯、模铸钢锭和铸造用液态钢（铸钢水）三类。其中连铸坯和模铸锭经过进一步的压延加工生产出各类钢材，提供给社会；铸钢水用于直接铸造铸钢件。连铸坯按断面形状可分为板坯、薄板坯、方坯、矩形坯、圆坯和异型坯。第三节  炼钢产品产量统计粗钢产量是指特定时期内完成了炼钢生产工艺全过程的钢的生产量。国际上统一用粗钢产量作为反映一个国家钢铁生产规模和发展水平的标志性指标。粗钢产量总计为非合金钢、低合金钢、合金钢三类钢的产量之和；或合格连铸坯、合格模铸钢锭和合格铸钢水量之和；或平炉钢、转炉钢、电炉钢和感应炉等其它钢产量之和。重熔钢单独计算，不计入粗钢总量。  钢产量的计算，除按计算方法总说明中的有关规定以外，还作以下补充说明：    （1）钢产量为合格钢锭、合格连铸坯及铸造用合格钢水量之和。合格钢锭、合格连铸坯包括供二次重熔用的合格钢锭、合格连铸坯（电极棒），也包括符合本企业轧制技术要求的短锭（坯）。    （2）钢锭、连铸坯按合格的一次成品计算。各种电渣炉、真空自耗炉、电子轰击炉等，利用成分合格的钢锭、钢坯、钢材二次重熔提纯的钢，应另按重熔钢统计。    （3）凡对某些特殊要求的钢锭进行剥皮时，其钢锭按剥皮前重量计算。    （4）企业内部重复冶炼使用的原料钢（如工艺纯铁、软钢、镍锭、脱氧剂等）对外不应重复计算钢产量。    （5）判定属于炼钢责任的加工后废品和退货废品，不论是否过去年度生产的，均干发生月（指判定月），将所用钢锭和连铸坯量在钢产量中扣除。其所用钢锭量一般可按返回钢坯废品量除以锭坯成坯率计算；或按返回钢材废品量除以锭材成材率计算  所用连铸坯量一般可按返回钢材废品量除以坯材成材率计算。      （6）钢锭、连铸坯的产量应按实际度量数字计算。      （7）铸钢水的重量，如无计量设备，可选用下列方法中的一种进行计算：      铸钢水重量= 钢水包的容积（米3）×钢的比重（7.8）      铸钢水重量=入炉金属料量×测定后的钢水收得率（）      （8）特殊钢厂由于生产周期较长，有时又要冶炼原料钢，因此可按生产合格钢产量计算电炉炼钢的有关技术经济指标（钢锭合格率、合金钢比、高合金钢比等除外）。其生产合格钢产量包括电炉冶炼的原料钢，如工艺纯铁、软钢、镍锭、脱氧剂等。    生产合格钢产量= 本期生产的钢锭（坯）毛量一本期发生的炼钢废品一本期判定的加工后和退货属于炼钢责任的废品（折算为钢锭（坯）量）十供铸造用的合格铸钢水第四节     炼钢主要技术经济指标计算方法一、转炉炼钢技术经济指标（一）转炉钢锭合格率    转炉钢锭合格率是指合格转炉钢锭量占检验量的百分比。其计算公式为：        钢锭合格率（）= 钢锭合格量（吨）×100%