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钢材知识(三)----钢材的生产工艺

  

钢材的生产工艺
1、 碳素钢的定义及钢中五元素
含碳2%以下的铁碳合金称为钢。
碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物,即 C、Si、Mn、S、P(碳、硅、锰、硫、磷)。其次是在炼钢过程中不可避免地 会混入气体,含O、H、N(氧、氢、氮)。此外,用铝—硅脱氧镇静工艺中,必然在钢水中含有 Al,当Als(酸溶铝)≥0。020%时,还有细化晶粒的作用。
2、 钢铁是怎样炼成的?
炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求,调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内,并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允 许限量之下。炼钢过程实质上是一个氧化过程,炉料中过剩的碳被氧化,燃烧成CO气体逸出,其它Si、P、Mn 等氧化后进入炉渣中。S部份进入 炼渣中,部份则生成SO2排出。当钢水成份和温度达到工艺要求后,即可出钢。为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份,可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素。
3、 转炉炼钢简介
从鱼雷车运来的铁水经过脱硫、挡渣等处理后即可倒入转炉中作为主要炉料,另加10% 以下的废钢。然后,向转炉内吹氧燃烧,铁 水中的过量碳被氧化并放出大量热量,当探头测得达到预定的低碳含量时,即停止吹氧 并出钢。 一般在钢包中需进行脱氧及调整成份操作;然后在钢液表面抛上碳化稻壳防止钢水被氧化,即可送往连铸或模铸工区。对要求高的钢种可增加底吹氩、RH真空处理、喷粉处理(喷SI—CA粉及变性石灰)可以有效降低钢中的气体与夹杂,并有进一步降 碳及降硫的作用。在这些炉外精炼措施后还可以最终微调成份,满足优质钢材的需求。
4、 初轧
模铸钢锭采取热装、热送新工艺,进入均热炉加热,然后通过初轧机及钢坯连轧机轧成板坯、管坯、小方坯等初轧产品,经过切头、 切尾、表面清理,(火焰清理、打磨)高品质产品则还需对初轧坯进行扒皮和探伤,检验合格后入库。目前初轧厂的产品有初轧板坯、轧制方坯、氧气瓶用钢坯、齿轮用圆管坯、铁路车辆用车轴坯及塑模用钢等。初轧板坯主要供应热轧厂作为原料;轧制方坯除部份外供,主要送往高速线材轧机作原料。由于连铸板坯的先进性,初轧板坯的需求量大为削减,因此转向上述其它产品了。
5、 热连轧
用连铸板坯或初轧板坯作原料,经步进式加热炉加热,高压水除鳞后进入粗轧机,粗轧料经切头、尾、再进入精轧机,实施计算机 控制轧制,终轧后即经过层流冷却(计算机控制冷却速率)和卷取机卷取、成为直发卷。直发卷的头、尾往往呈舌状及鱼尾状,厚度、 宽度精度较差,边部常存在浪形、折边、塔形等缺陷。其卷重较重、钢卷内径为760mm。(一般制管行业喜欢使用。)将直发卷经切头、 切尾、切边及多道次的矫直、平整等精整线处理后,再切板或重卷,即成为:热轧钢板、平整热轧钢卷、纵切带等产品。热轧精整卷若经酸洗去除氧化皮并涂油后即成热轧酸洗板卷。该产品有局部替代冷轧板的趋向,价格适中,深受广大用户喜爱。 宝钢新投资的一条热轧酸洗线正在紧张建设中。
6、 冷连轧
用热轧钢卷为原料,经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧,其成品为轧硬卷,由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降,因此冲压性能将恶化,只能用于简单变形的零件。轧硬卷可作为热镀锌厂的原料,因为热镀锌机组均设置有退 火线。轧硬卷重一般在6~13.5吨,钢卷内径为610mm。
一般冷连轧板、卷均应经过连续退火(CAPL机组)或罩式炉退火消除冷作硬化及轧制应力,达到相应标准规定的力学性能指标。
冷轧钢板的表面质量、外观、尺寸精度均优于热轧板,且其产品厚度右轧薄至0.18mm左右,因此深受广大用户青睐。以冷轧钢卷为基板进行产品的深加工,成为高附加值产品。如电镀锌、热镀锌、耐指纹电镀锌、彩涂钢板卷及减振复合钢板、PVC 复膜钢板等,使这些产品具有美观、高抗腐蚀等优良品质,得到了广泛应用。冷轧钢卷经退火后必须进行精整,包括切头、尾、切边、矫平、平整、重卷、或纵剪切板等。冷轧产品广泛应用于汽车制造、家电 产品、仪表开关、建筑、办公家具等行业。钢板捆包后的每包重量为3~5吨。平整分卷重一般为3~10吨/卷。钢卷内径610mm。
7、 钢的力学性能
7.1拉力试验
按标准制备的拉力试样,安装在拉力试验机的夹头内,对试样缓慢施加单轴向拉伸应力,直至试样被拉断为止的试验称作拉力试验。
7.1.1强度
金属材料在外力作用下,抵抗变形和断裂的能力叫强度。强度指标包括:比例极限、弹性极限、屈服强度、抗拉强度等。
7.1.2比例极限
对金属施加拉力,金属存在着力与变形成直线比例的阶段,而这个阶段的最大极限负荷Pp除以试样的原横截面积即为比例极限,用 σ P表示。
7.1.3弹性极限
金属受外力作用发生了变形,外力去掉后,能完全恢复原来的形状,这种变形称为弹性变形。金属能保持弹性变形的最大应力称为 弹性极限,用σe表示。
7.1.4抗拉强度
试样拉伸时,在拉断前所承受的最大负荷除以原横截面积所得的应力,称作抗拉强度,用σb表示。当材料所受的外应力大于其抗拉 强度时,将会发生断裂。因此σb越高,则表示它能承受愈大的外应力而不致于断裂。
国外标准的结构钢常按抗拉强度来分类,如SS400,其中400即表示σb的最小值为400MPa超高强度钢是指σb≥1373 Mpa的钢。
7.1.5屈强比
屈强比即屈服强度与抗拉强度之比值(σS/σb)。屈服比值越高,则该材料的强度愈高,屈强比值愈低则塑性愈佳,冲压成形性愈好。如深冲钢板的屈强比值为≤0.65。
弹簧钢一般均在弹性极限范围内服役,受载荷时不允许产生塑性变形,因此要求弹簧钢经淬火、回火后具有尽可能高的弹性极限和 屈强比值(σS/σb≥0.90)此外疲劳寿命与抗拉强度及表面质量往往有很大关连。
7.1.6塑性
金属材料在受力破坏前可以经受永久变形的性能称为塑性。塑性指标通常伸长率和断面收缩率表示。伸长率与断面收缩率越高,则 塑性越好。
8、冲击韧性
用一定尺寸和形状的金属试样,在规定类型的冲击试验上受冲击负荷折断时,试样刻槽处单位横截面上所消耗的冲击功,称为冲击 韧性以αk表示。
目前常用的10×10×55mm,带2 mm深的V形缺口夏氏冲击试样,标准上直接采用冲击功(J焦耳值)AK,而不是采用αK值。因为单位 面积上的冲击功并无实际意义。
冲击功对于检查金属材料在不同温度下的脆性转化最为敏感,而实际服役条件下的灾难性破断事故,往往与材料的冲击功及服役温 度有关。 因此在有关标准中常常规定某一温度时的冲击功值为多少 、还规定FATT(断口面积转化温度)要低于某一温度的技术条件。所谓FATT,即一组在不同温度下的冲击试样冲断后,对冲击断口进行评定,当脆性断裂占总面积的50%时所对应的温度。由于钢板厚度的影响,对厚度≤10mm的钢板,可取得3/4小尺寸冲击试样(7.5×10×55mm)或1/2小尺寸冲击试样(5×10×55mm)。但是一定要注意,同规格及同一温度下的冲击功值才可相互比较。只有在标准规定的条件下,才可按标准的换算方法,折算 成标准冲击试样的冲击功,再相互比较。
9、硬度试验
金属材料抵抗压头(淬硬的钢球或具有1200圆锥或角锥的金刚石压头)压陷表面的能力称为硬度。 根据试验方法和适用范围的不同,硬度可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度以及显微硬度、高温硬度等。
冶金产品常用的是布氏硬度和洛氏硬度。
10、宝钢企业标准(Q/BQB)
宝钢企标中的钢号大致可分为三个来源: 即从日本JIS标准、德国DIN标准移植及自行开发研制的钢号。从日本JIS标准中移植来的钢号,一般首位常为S(Steel);从DIN标准移植来的钢号,一般常以ST开头(Stahl德文中的“钢”); 宝钢自行开发研制的钢号,一般首位常以宝钢的拼音首位B开头。
11、结构用热连轧、冷连轧钢板及钢带
结构钢一般按强度分类,在钢号中的数字往往代表抗拉强度的最低值。由于该类钢常用于制作结构件,因此称作为结构钢。结构钢的强化机制倾向于降碳增锰固溶强化铁素体、细化珠光体和添加微合金的析出强化、沉淀强化和细晶强化,以确保在提高强 度的同时仍保持较好的韧、塑指标并兼具良好的焊接性能。
什么是冷扎,热扎
冷轧和热轧是两种不同的轧钢技术,顾名思义,冷轧就是在钢在常温情况下进行扎制,这种钢的硬度大。热轧就是钢在高温情况下扎制
(1)热轧:
1、厚度:1.2mm—8/12mm(厚度不同,价格不同)
2、宽度:1000mm/1250mm/1500mm(非标宽度一般要加价)
3、牌号:
国内:(硬、含碳高) Q235—Q215—Q195 (软、含碳低)
日本: SS400—SS330—SPHC(国内一般套用)
独联体: 08KP--08YU(较强拉深、深冲)
德国: ST12— ST13— ST14(较强拉深、深冲)
珠钢:ZJ330等
4、卷重:主要是15吨/卷,也有要求10吨以下/卷。要考虑开平机的承重、吊装设备的承重等问题.
5、生产能力:
厚度为0.9/1.2/1.5只有珠钢能够生产
厚度为1.5mm邯钢、宝钢能够生产(邯钢质量较差)
厚度为1.8mm本钢、鞍钢、太钢能够生产
6、产品质量及价格:
独联体:质量较差、价低。08KP生产厂家有乌克兰ILLCHY、ZAPROSTAL钢厂、哈撒克斯坦INSPAT钢厂(其中乌克兰的质量最差,价格最低)。
08YU生产厂家有俄罗斯(MMK)玛钢(08YU质量好于08KP)
日本:质量好、价高主要生产厂家为六大高炉工厂:新日铁、住友、NKK、川崎等。
韩国:质量好、价高主要生产厂家为POSCO(浦项)
台湾:质量好、价格高,主要生产厂家为中钢、烨隆。
南非:质量好于独联体,仅次于日韩,主要生产厂家为SODHNA。
1.5—2.0(不包括1.5,包括2.0)国内厂家质量较差,2.0以上质量可以满足使用要求。
1.5以下主要需要进口,1.8—2.95使用独联体的较多。
(2)冷轧:
1、厚度:0.25mm—3.00mm(厚度不同,价格不同)
2、宽度:1000mm/1250mm(非标宽度一般要加价)
3、牌号:
国内:(硬、含碳高) Q235—Q195 (软、含碳低)(用Q195较多)
日本:SPCC-SD—SPCD-SD—SPCE-SD(国内一般套用)
独联体:08KP--08YU(较强拉深、深冲)
德国:ST12— ST13— ST14/ ST16(较强拉深、深冲)
4、使用现状
1.0mm以下主要需要进口。
日本:主要是0.6mm/0.7mm以下
独联体:主要是1.1mm以下
国内:主要是0.8mm以上—3.0mm以下
5、产品质量:
日、韩:质量最好,如POSCO等
国内:中档,宝钢最好、鞍钢、本钢、攀钢、武钢其次
独联体:质量最差。
主要生产厂家同热轧。

 

 
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