Обзор знаний в области производства чугуна и стали
I. Определение и основной статус железа и стали
Железо и сталь — это общие термины для сплавов, состоящих в основном из железа (Fe) и углерода (C), а также других элементов, таких как марганец (Mn), кремний (Si), фосфор (P) и сера (S). Они являются наиболее широко используемыми и важными металлическими материалами в современной промышленности, их часто называют «основой промышленности». Их свойства можно изменять в чрезвычайно широком диапазоне, регулируя химический состав и процессы термообработки в соответствии с различными требованиями.
II. Основная классификация: чугун, сталь и стальная продукция.
Чугунный чугун: High carbon content (>2,11%), твердый и хрупкий, в основном производится доменной плавкой. Большая часть используется в качестве сырья для производства стали, небольшая часть используется для литья (литейный чугун).
Сталь: Обычно содержит от 0,02% до 2,11% углерода, характеризуется хорошим сочетанием прочности, ударной вязкости и пластичности. Сталь производят из чугуна путем окисления для удаления углерода и примесей в сталеплавильной печи; это основной материал для стальных изделий.
Стальные изделия: Готовая продукция или полуфабрикаты-, изготовленные путем пластической обработки стали путем прокатки, ковки, волочения и т. д., такие как листы, трубы, профили и катанка.
III. Основные системы классификации стали
Классификация стали сложна; общие системы включают в себя:
По химическому составу:
Углеродистая сталь: В основном состоит из железа и углерода. По содержанию углерода подразделяются на низко-углеродистые стали (C<0.25%), medium-carbon steel (0.25%≤C≤0.60%), and high-carbon steel (C>0,60%). Более низкая стоимость, наиболее широко используемый.
Легированная сталь: В состав углеродистой стали намеренно добавляются один или несколько легирующих элементов (например, хром Cr, никель Ni, молибден Mo, ванадий V) для получения определенных свойств. Можно разделить нанизколегированная-сталь, средне-легированная сталь, ивысоколегированная-сталь.
По качеству (в основном по содержанию вредных примесей, фосфора и серы):
Обычная сталь (P Меньше или равно 0,045%, S Меньше или равно 0,050%)
Качественная сталь (P, S оба Меньше или равны 0,035%)
Высококачественная-сталь (P Меньше или равно 0,035%, S Меньше или равно 0,030%)
По способу выплавки и степени раскисления:
Сталь с открытым-подом(в значительной степени устаревший)
Конвертерная печь (конвертер) Сталь(основной производственный процесс)
Электродуговая печь (ЭДП) Сталь (часто используется для производства высококачественной легированной стали-)
По степени раскисления: сталь с каймой (F), расслабленная сталь (Z), полу-спокойная сталь (b) и специальная расслабленная сталь (TZ).
По металлографической структуре (относительно состояния термообработки):
Отожженное состояние: доэвтектоидная сталь, эвтектоидная сталь, заэвтектоидная сталь.
Нормализованное состояние: перлитная сталь, бейнитная сталь, мартенситная сталь, аустенитная сталь.
По применению (наиболее распространенный метод классификации):
Конструкционная сталь: Используется для строительства мостов, кораблей, транспортных средств, сосудов под давлением и т. д. Подчеркивает прочность и ударную вязкость.
Инструментальная сталь: Используется для изготовления режущих инструментов, форм, измерительных инструментов. Подчеркивает высокую твердость, износостойкость и жаропрочность.
Сталь специального назначения: Обладает особыми физическими/химическими свойствами, например,Нержавеющая сталь (коррозионная-стойкость),Жаропрочная-сталь, Износостойкая-сталь.
IV. Основной производственный процесс
Современные интегрированные металлургические комплексы в основном следуют двум моделям: «Длинный процесс» и «Краткий процесс»:
Длительный процесс: Спекание/окуление → Доменное производство чугуна → Кислородное производство стали → Вторичное рафинирование → Непрерывное литье → Прокатка. В качестве основного сырья использует железную руду и уголь. Большая емкость, основной процесс.
Короткий процесс: Электродуговая печь Сталеплавильное производство → Вторичное рафинирование → Непрерывное литье → Прокатка. В качестве основного сырья используется переработанный стальной лом. Относительно низкое энергопотребление и выбросы, более экологически чистый. Ключевое направление зеленой трансформации.
V. Ключевые показатели эффективности
Механические свойства: Прочность (предел текучести, предел прочности), пластичность (удлинение, уменьшение площади), ударная вязкость (энергия удара), твердость.
Физические и химические свойства: Коррозионная стойкость, термостойкость, износостойкость, свариваемость, обрабатываемость в горячем/холодном режиме.
VI. Основные области применения
Строительство: Арматурный стержень (арматура), катанка, двутавровые балки для железобетонных конструкций.
Производство: Листы автомобильной стали (панели кузова, сталь для шестерен), сталь для машиностроения, подшипниковая сталь, пружинная сталь.
Энергетика и транспорт: Трубопроводная сталь для транспортировки нефти и газа, сталь для башен ветряных турбин, сталь для кораблей и морских платформ, рельсы и колеса для железных дорог.
Бытовая техника и товары народного потребления: Корпуса для различной бытовой техники, столовых приборов (нержавеющая сталь).
VII. Текущие тенденции развития отрасли
Экологичность и низкий-углеродный переход: Развитие металлургии,-на основе водорода, улавливания, использования и хранения углерода (CCUS), а также увеличение доли стали из ЭДП для решения проблемы изменения климата.
Обновление продукта до уровня High End-: Сосредоточение внимания на исследованиях, разработках и производстве специальных сталей с высокой прочностью, высокой вязкостью, коррозионной стойкостью и устойчивостью к экстремальным условиям окружающей среды (высокие/низкие температуры) для достижения импортозамещения.
Интеллектуальное производство: Использование промышленного Интернета, больших данных и искусственного интеллекта для оптимизации производства, достижения снижения затрат, повышения эффективности и стабильности качества.
Сервисно-ориентированная поставка материалов-: Переход от простой продажи стали к предоставлению материальных решений и услуг полного жизненного цикла.