钢结构工程施工影响生产过程

2023-09-28 理论教育版权反馈

【摘要】：钢生产过程的影响包括冶炼时的炉种、浇铸前的脱氧和热轧等的影响。氧气转炉可用于生产低碳钢，也可用于生产普通低合金钢。镇静钢的化学成分较均匀，晶粒细而均匀，组织密实，含气泡和有害氧化物等夹杂少，冲击韧性较高，特别是其在低温时的韧性大大高于沸腾钢。热处理的目的是在取得高强度的同时能够保持良好的塑性和韧性。

钢生产过程的影响包括冶炼时的炉种、浇铸前的脱氧和热轧等的影响。

（1）钢的炉种。炼钢主要是将生铁或铁水中的碳和其他杂质如锰、硅、硫、磷等元素氧化成炉气和炉渣后而得到符合要求的钢液的过程。炼钢时采用的炉种有电炉、平炉和转炉等。电炉钢质量最佳，但耗电量很大，费用较贵，建筑用钢材不大采用电炉钢。平炉钢是利用平炉拱形炉顶的反射原理由燃烧煤气供给热能，使炉中含碳量少的废钢和含碳量高的生铁（或铁水）炼成含碳量适中的钢液，其在氧化过程中还可以将杂质除去。平炉钢的冶炼工艺容易控制，钢产量高，质量均匀，过去都认为其是建筑结构用钢中质量最好的钢，多用于各种重要的结构。转炉钢的钢液含杂质较多，质量较差，因而，在过去也只能用于次要构件中。氧气转炉钢所含有害元素及夹杂物少，钢材的质量和加工性能都不低于平炉钢，某些性能如含氮量低和冲击韧性较高等还优于平炉钢，且生产效率高、成本低，可用于制造各种结构。氧气转炉可用于生产低碳钢，也可用于生产普通低合金钢。

（2）钢的脱氧。钢液中残留氧，将使钢材晶粒粗细不均并发生热脆。因此，浇铸钢锭时在炉中或盛钢桶中加入脱氧剂以消除氧，可以大大改善钢材的质量。因脱氧程度不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢三类。

沸腾钢生产周期短，消耗脱氧剂少，冷却凝固后钢锭顶面无缩孔，轧制钢材时钢锭的切头率小，成本较低，但钢内形成许多小气泡，组织不够致密，有较多的氧化铁夹杂，化学成分不够均匀（称为偏析）。通过辊轧，沸腾钢的强度和塑性并不比镇静钢低多少，但其冲击韧性较低，脆性转变温度较高，抵抗冷脆性能差，抗疲劳性能也较镇静钢差。

镇静钢的化学成分较均匀，晶粒细而均匀，组织密实，含气泡和有害氧化物等夹杂少，冲击韧性较高，特别是其在低温时的韧性大大高于沸腾钢。镇静钢的抗低温冷脆能力和抗疲劳性能都较强，是质量较好的钢材。普通低合金钢则大多为镇静钢。

如用硅脱氧后再用更强的脱氧剂铝补充脱氧，则可得特殊镇静钢，其冲击韧性特别是低温冲击韧性都较高。

（3）钢的轧制。我国的钢材大多是热轧型钢和热轧钢板。将钢锭加热至塑性状态通过轧钢机将其轧成钢坯，然后再令其通过一系列不同形状和孔径的轧机，最后轧成所需形状和尺寸的钢材，称为热轧。钢材在热轧成型的同时，也可细化钢的晶粒使其组织紧密，使原存在于钢锭内的一些微观缺陷如小气泡和裂纹等经过多次辊轧而弥合，改进了钢的质量。辊轧次数较多的薄型材和薄钢板，轧制后的压缩比大于辊轧次数较小的厚材。因而，薄型材和薄钢板的屈服点和伸长率等就大于厚材。

（4）热处理。一般钢材以热轧状态交货，某些高强度钢材则在轧制后经热处理才可以出厂。热处理的目的是在取得高强度的同时能够保持良好的塑性和韧性。轧制后的钢材若再经过热处理可得到调质钢。热处理常采用下列方式：

1）淬火：将钢材加热到900 ℃以上，放入水或油中快速冷却，硬度和强度提高，但塑性和韧性降低。

2）正火：将钢材加热至850 ℃～900 ℃，并保持一段时间，在空气中缓慢冷却。可改善组织，细化晶粒，相当于热轧状态。

3）回火：将淬火后的钢材加热至500℃～600℃，在空气中缓慢冷却，可降低脆性，提高综合性能。我国结构用钢按照热轧状态交付使用，高强度螺栓和轨道表面要进行热处理。

钢结构工程施工影响生产过程

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