2. 2.1 鋼材的冶煉
除了天外來客——隕石中可能存在少量的天然鐵之外，地球上的鐵都蘊藏在鐵礦中。從鐵礦石開始到最終產(chǎn)品的鋼材為止，鋼材的生產(chǎn)大致可分為煉鐵、煉鋼和軋制三道工序。
1．鋼結(jié)構(gòu)的材料煉鐵
礦石中昀鐵是以氧化物的形態(tài)存在的，因此要從礦石中得到鐵，就要用與氧的親和力比鐵更大的物質(zhì)——一氧化碳與碳等還原劑，通過還原作用從礦石中除去氧，還原出鐵。同時，為了使砂質(zhì)和粘土質(zhì)的雜質(zhì)（礦石中的廢石）易于熔化為熔渣，常用石灰石作為熔劑。所有這些作用只有在足夠的溫度下才會發(fā)生，因此鐵的冶煉都是在可以鼓入熱風的高爐內(nèi)進行。
裝入爐膛內(nèi)的鐵礦石、焦炭、石灰石和少量的錳礦石，在鼓入的熱風中發(fā)生反應，在高溫下成為熔融的生鐵（含碳量超過2. 06%的鐵碳合金稱為生鐵或鑄鐵）和漂浮其上的熔渣。常溫下的生鐵質(zhì)堅而脆，但由于其熔化溫度低，在熔融狀態(tài)下具有足夠的流動性，且價格低廉，故在機械制造業(yè)的鑄件生產(chǎn)中有廣泛的應用。鑄鐵管是土木建筑業(yè)中少數(shù)應用生

§2.2 鋼材的生產(chǎn)鐵的例子之一。
2．煉鋼
含碳量在2. 06%以下的鐵碳合金稱為碳素鋼。因此，當用生鐵制鋼時，必須通過氧化作用除去生鐵中多余的碳和其他雜質(zhì)，使它們轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸镞M入渣中，或成氣體逸出。這一作用也要在高溫下進行，稱為煉鋼。常用的煉鋼爐有三種形式：轉(zhuǎn)爐、平爐和電爐。
電爐煉鋼是利用電熱原理，以廢鋼和生鐵等為主要原料，在電弧爐內(nèi)冶煉。由于不與空氣接觸，于清除雜質(zhì)和嚴格控制化學成分，煉成的鋼質(zhì)量好。但因耗電量大，成本高，一般只用來冶煉特種用途的鋼材。
轉(zhuǎn)爐煉鋼是利用高壓空氣或氧氣使爐內(nèi)生鐵熔液中的碳和其他雜質(zhì)氧化，在高溫下使鐵液變?yōu)殇撘骸?br />
氧氣項吹轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼中有害元素和雜質(zhì)少，質(zhì)量和加工性能優(yōu)良，且可根據(jù)需要添加不同的元素，冶煉碳素鋼和合金鋼。由于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐可以利用高爐煉出的生鐵熔液直接煉鋼，生產(chǎn)周期短，效率高，質(zhì)量好，成本低，己成為國內(nèi)外發(fā)展最快的煉鋼方法。
平爐煉鋼是利用煤氣或其他燃料供應熱能，把廢鋼、生鐵熔液或鑄鐵塊和不同的合金元素等冶煉成各種用途的鋼。平爐的原料廣泛，容積大，產(chǎn)量高，冶煉工藝簡單，化學成分易于控制，煉出的鋼質(zhì)量優(yōu)良。但平爐煉鋼周期長，效率低，成本高，現(xiàn)己逐淅被氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼所取代。
3．鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼材的澆注和脫氧
按鋼液在煉鋼爐中或盛鋼桶中進行脫氧的方法和程度的不同，碳素結(jié)構(gòu)鋼可分為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼四類。沸騰鋼采用脫氧能力較弱的錳作脫氧劑，脫氧不完全，在將鋼液澆注入鋼錠模時，會有氣體逸出，出現(xiàn)鋼液的沸騰現(xiàn)象。

沸騰鋼在鑄模中冷卻很快，鋼液中的氧化鐵和碳作用生成的一氧化碳氣體不能全部逸出，凝固后在鋼材中留有較多的氧化鐵夾雜和氣孔，鋼的質(zhì)量較差。鎮(zhèn)靜鋼采用錳加硅作脫氧劑，脫氧較完全，硅在還原氧化鐵的過程中還會產(chǎn)生熱量，使鋼液冷卻緩慢，使氣體充分逸出，澆注時不會出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。這種鋼質(zhì)量好，但成本高。半鎮(zhèn)靜鋼的脫氧程度介于上述二者之間。特殊鎮(zhèn)靜鋼是在錳硅脫氧后，再用鋁補充脫氧，其脫氧程度高于鎮(zhèn)靜鋼。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼一般都是鎮(zhèn)靜鋼。

隨著冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展，用連續(xù)鑄造法生產(chǎn)鋼坯（用作軋制鋼材的半成品）的工藝和設(shè)備已逐漸取代了笨重而復雜的鑄錠一開坯一初軋的工藝流程和設(shè)備。連鑄法的特點是：鋼液由鋼包經(jīng)過中間包連續(xù)注入被水冷卻的銅制鑄模中，冷卻后的坯材被切割成半成品。
連鑄法的機械化、自動化程度高，可采用電磁感應攪拌裝置等先進設(shè)施提高產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)昀鋼坯整體質(zhì)量均勻，但只有鎮(zhèn)靜鋼才適合連鑄工藝。因此國內(nèi)大鋼廠己很少生產(chǎn)沸騰鋼，若采用沸騰鋼，不但質(zhì)量差，而且供貨困難，價格并不便宜。
2.2.2 鋼結(jié)構(gòu)的材料之鋼材的組織構(gòu)造和缺陷
1．鋼材的組織構(gòu)造
碳素結(jié)構(gòu)鋼是通過在強度較低而塑性較好的純鐵中加適量的碳來提高強度的，一般常用的低碳鋼含碳量不超過0. 25%。低合金結(jié)構(gòu)鋼則是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，適當添加總量不超過5%的其他合金元素，來改善鋼材的性能。

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文章來源： 永年加固公司
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