导言

钢材应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同，钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类。

机械中常用的钢材它是如何生产出来的呢？看完本篇，你就会明白了。

原料

钢材最基本的原料就是铁矿石。

铁矿石是由一种或几种含铁矿物和脉石组成。

含铁矿物是具有一定化学成分和结晶结构的化合物，而脉石也是也是由各种矿物如石英、长石等组成并以化合物形式存在的物质。

所以铁矿石是一种由各种化合物组成的混合物，常用的铁矿石主要有四种：赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿。

1、赤铁矿

赤铁矿中的铁以不含水的Fe2O3形式存在，它的理论含铁量为70%。

自然界中开采的赤铁矿实际含量为30%-60%的范围内。

赤铁矿多为暗红色，也有浅灰色和黑色，质地较松，还原性很好，硫和磷的含量很少，是主要的工业铁矿石。

2、磁铁矿

磁铁矿中铁是以Fe3O4形式存在的，它的理论含铁量为72%。

自然界中开采的磁铁矿含铁量在40%-70%，硫和磷的含量较高。

磁铁矿最显著的特点是具有磁性，颜色从灰色到黑色，有较暗的金属光泽，组织致密，颗粒微小，比较难还原。

3、褐铁矿

褐铁矿中铁是以2Fe2O3·3H2O的形式存在，理论含铁量为59%，在自然界中分布很广，是由其他铁矿石风化而成的。

褐铁矿呈黄褐色，质地比较松软，易于开采，在高炉中受热后组织变得很软，还原性很好。

以上三种矿石是炼铁的主要矿石。

4、菱铁矿

菱铁矿中的铁是由FeCO3形式存在的，理论含铁量为48%，杂质较多，必须经过焙烧才用于炼铁。

冶炼前铁矿石的处理

自然开采的铁矿石是很难满足高炉冶炼的要求，必须要经过处理。

矿石的混匀是矿石冶炼前很重要的准备工作。

此外矿石还要经过机械处理和热处理，机械处理包括破碎、筛分、选矿，热处理包括焙烧和烧结造块。

烧结生产过程

高炉冶炼

高炉冶炼的目的，就是要把铁从铁矿石中还原出来，同时去除所含的杂质。

在整个的冶炼的过程中，最主要的是铁的还原反应以及造渣反应。

还有一系列的物理化学反应，比如水分的蒸发、碳酸盐的分解、铁的碳化和其他各元素的还原等。

高炉燃烧的常用燃料是焦炭，在燃烧的过程中，还起着还原剂的作用。

高炉生产过程

高炉内的还原反应

1、铁的还原

铁并不是直接从高价氧化物中还原出来的，而是要经过一个高价氧化物变成低价氧化物，再从低价氧化物还原出铁的过程。

2、铁的碳化

从矿石中还原出的铁，含碳量很低，通常不超过1%。

由于CO在较低的温度下分解，而分解的C有很强的活性，当它和铁接触时，很容易形成铁碳合金。

高炉冶炼的产品主要是生铁、铁合金，副产品有炉渣、煤气、和炉尘。

转炉炼铁

利用空气或者氧气，采用底吹、侧吹和顶吹的方式，使铁水中的元素氧化到规定的限度，从而得到成分合格的钢。

生铁中杂质在高温下，在不同的程度上都与氧有较大的亲和力。

利用氧化的方法使它们成为液体、固体、气体氧化物，在高温下与炉衬和溶剂起作用，结合成炉渣，在扒渣是被排除在外，气体也在钢水沸腾时被CO带到炉外。

从炼钢炉中得到的钢水，除小部分外浇成铸件以外，绝大部分都浇成钢锭、以便轧、压成材。

转炉生产过程

连铸生产

连续铸造作业是将钢液转变成钢胚的过程。

上游处理完钢液，用盛钢桶运送到转台，经由钢液分配器分成数股，分别注入特定形状的铸模中，开始冷却凝固成型，生成外为凝固壳，内为钢液的铸胚。

接着铸胚被引拔到弧形铸道中，经过二次冷却继续凝固到完全凝固。

经过矫直后再依订单长度切割成块，方块形为大钢胚，板状型为扁钢胚。

根据需要钢胚经过表面处理后，再送轧钢厂轧延。

连铸生产流程

轧制生产

钢材最后成型的方法主要有轧制（分冷轧与热轧）、拉拔、挤压、锻造等方法。

热轧生产过程

热轧生产过程

钢板：钢锭或钢坯轧制成钢板。钢板可镀锌、镀锡、镀铅、塑料复合等表面处理。

中厚板：5mm；中板厚度为3~5mm，一般采用热轧。

薄板：厚度小于3mm，坯料为热轧中厚板，采用冷轧。

钢带：成卷供应，采用冷轧。

型钢：采用型材轧机轧制而成。

有圆钢、方钢、扁钢、六角钢、八角钢、工字钢、槽钢、角钢、T字钢等。

普通型钢主要用于建筑、桥梁、车辆等，优质型钢主要用于机械零件、工具等。

钢丝：采用直径为6~9mm的热轧线材（盘条）拉拔而成。

退火的低碳钢丝可用于捆扎物体、也可编织成各种用品；高碳钢丝可制成各种弹簧，或用多根钢丝捻成合股的钢丝绳和钢索，用于吊索、电线、电缆、固定物体等。

钢管：分无缝管与焊管。

无缝管：管采用斜轧穿孔机将实心钢坯穿孔后，再经冷拔或热轧而制成。

有缝管：用钢板或钢带卷压成形，然后焊接而成。

缝钢管应用广泛，主要用于自来水管、煤气管等。