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碳素钢的定义及钢中五元素
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 σP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≥1373Mpa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2mm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。
热轧产品具有强度高、韧性好、易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能,因而被广泛用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。
2.产品分类:
热连轧钢板产品包括钢带(卷)及有其剪切而成的钢板。
而钢带(卷)可以分为直发卷及精整卷(分卷、平整卷及纵切卷)。
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。
3.主要产品:
热连轧按其材质、性能的不同可分为:
普通碳素结构钢、低合金钢、合金钢。
按其用途的不同可分为:
冷成型用钢、结构钢、汽车结构钢、耐腐蚀结构用钢、机械结构用钢、焊接气瓶及压力容器用钢、管线用钢等。
4、产品牌号及标准
宝钢企业标准 相当国际标准 说明
标准号 牌号 标准号 牌号
热轧低碳钢 Q/BQB302 SPHCSPHDSPHE JISG3131 SPHCSPHDSPHE 适用于制造冷成型加工的零件。
StW22StW23StW24 DIN1614(EN10111) StW22(DD11)STW23(DD12)StW24(DD13)
一般结构用钢 Q/BQB303 SS330SS400SS490SS540 JISG3101 SS330SS400SS490SS540 用于建筑、桥梁、船舶、车辆等一般结构件。
St33St37-2St37-3St44-2St50-2St52-3 DIN17100(EN10025) St33(S185)St37-2(S235JR)St37-3(S235JO)St44-2(S275JR)St50-2(E295)St52-3(S355JO)
焊接结构用钢 Q/BQB303 SM400ASM400BSM400CSM490ASM490BSM490CSM490YASM490YBSM520BSM520C JISG3106 SM400ASM400BSM400CSM490ASM490BSM490CSM490YASM490YBSM520BSM520C 用于建筑、桥梁、船舶、车辆、石油罐、工程机械等要求焊接性能优良的结构件。
B520JJ --- --- 混凝土搅拌车筒体用热连轧钢板。
Welten590RE NSC Welten590RE 可焊高强度钢板,用于压力容器、油罐、工程机械、采矿机械、压力水管等。
B590GJAB590GJB --- ---
机械结构用钢 Q/BQB303 C22C35S20CS35C DIN17200JISG4501 C22C35S20CS35C 用于经切削等加工并热处理后使用的机械结构件。
细晶粒结构钢 --- StE255StE355 DIN17102 StE255StE355 适用于焊接的细晶粒结构钢。
钢管用钢带钢 Q/BQB303 SPHT1SPHT2SPHT3 JISG3132 SPHT1SPHT2SPHT3 用于焊接钢管。
汽车结构用钢 Q/BQB310BZJ311BZJ312BZJ313BZJ314 SAPH310SAPH370SAPH400SAPH440 JISG3113 SAPH310SAPH370SAPH400SAPH440 用于要求成形性加工性能的汽车构架、车轮等汽车结构件。
QStE340TMQStE380TMQStE420TMQStE460TMQStE500TM SEW092(EN10149-2) QStE340TM(---)QStE380TM(---)QStE420TM(S420MC)QStE460TM(S460MC)QStE500TM(S500MC) 冷变形用热轧粒钢,用于要求良好冷成型性能并有较高或高强度要求的汽车大梁等结构件。
B330CLB380CLB420CL --- --- 有良好冷成型性能,用于汽车滚型车轮轮网及轮幅。
B440QZRB480QZR --- --- 制造汽车传动轴管用。
B320LB550LB510LB420LB510DL --- --- 汽车大梁、横梁用。
锅炉及压力容器用钢 Q/BQB320 HII19Mn6 DIN17155(EN10028-2) HII(P265GH)19Mn6(P355GH) 除保证常温性能外,还保证较高温度下的力学性能,适用于蒸汽锅炉设备,较高工作温度的压力容器及类似结构件。
Q/BQB320 SB410 JISG3103 SB410
Q/BQB321 B440HPB490HP JISG3116 SG295SG325 焊接气瓶用钢板。
船体结构用钢 Q/BQB330 ABD LR,BVGL,DNV及ABS船规 ABD 可按各国船级社规范供货。
耐大气腐蚀钢 Q/BQB340 WTSt37-2WTSt52-3 SEW087(EN10155) WTSt37-2(S235J2W)WTSt52-3(S355J2G1W) 用于制造集装箱、铁道车辆、石油井架、工程机械等要求耐大气腐蚀的结构件截流和燃料。
NAW400NAW490 NSC NAW400NAW490
B460NQRB490NQR --- ---
耐硫酸腐蚀钢 S-ten2 NSC S-ten2 用于制造含硫化氢介质的容器等。
耐海水腐蚀钢 MariloyG41AMariloyS50A MariloyG41AMariloyS50A 用于采油平台、船舶、海港建筑等结构构件。
高耐候性结构钢 BZJ342 B480GNQR --- --- 用于制造车辆、集装、建筑及其它结构件。
厚度方向性能热连轧钢板 Q/BQB350 Z15Z25Z35 --- --- 钢板厚度方向性能有良好的抗层状撕裂性能,用于海上采油平台及其它要求厚度性能的结构件。
表面硬化钢 Q/BQB360 C10C15 DIN17210 C10C15 高纯净低碳钢,供进行表面渗碳或渗氮后进行淬火硬化制造表层高硬度、耐磨、芯部具高韧性的结构件。
S09CKS15CK JISG4051 S09CKS15CK
高韧性管线钢 BZJ371 X60RLX70RL API5L X60X70 供螺旋焊生产石油输送管用高韧性管线钢热轧宽带钢
直缝焊接套管用钢 BZJ372 J55 API5CT J55 供制造直缝焊石油套管用
花纹钢板 BZJ390 BCP270BCP340BCP400 --- --- 扁豆型花纹钢板
自行车用热连轧宽带钢 BZJ304 SPHT1Z,SPHT2ZSPHT3Z,SPHDZSM50BZ,SM53BZ --- --- 用于制造自行车上、下、后接头,前叉肩、前花盘、链条滚车把横管,中轴等零件
管线用热连轧卷 GB14164 S205,S240S315S290,S360,S385S415,S450,S480 API5L GradeA,BX42,X46,X52X56,X60,X65X70 石油、天然气输送管用
[可供规格范围]
品种 厚度 宽度 长度(或带卷内径)
钢板 切边 1.2~25.4 550~1850 2000~12000(t<5)
不切边 600~1900 2000~16000(t≥5)
钢带 切边 1.2~12.7 550~1850 760+20~760-70(内径)
不切边 1.2~25.4 600~1900
纵切带 1.2~12.7 120~900
5、主要供应厂商及机组能力
热轧宽带钢轧机
序号 企业名称 轧机规格(mm) 轧机类型 设计能力(万吨) 产品规格(mm)
1 宝钢 2050 3/4连续 400 1.2~25.4X600~1900
1580 半连续 280 1.5~12.7X700~1430
2 武钢 1700 3/4连续 301 1.2~12.7X600~1550
3 鞍钢 1700 连铸连轧 200 1.8~12X600~1500
1780 半连续 350 1.2~19X800~1630
4 本钢 1700 半连续 159 1.5~15X700~1550
5 太钢 1549 3/4连续 135 1.5~12.7X900~1320
6 梅山 1442 全连续 210 1.5~12.7X700~1300
7 攀钢 1450 半连续 100 2.0~12X700~1300
8 上一 1200 半连续 60 2.0~6.0X800~1050
9 珠钢 1700 CSP 100 1.0~12.7X1000~1350
10 邯钢 2100 CSP 125 1.2~20X900~1680
11 包钢 连铸连轧 220 2.0~15X900~1500
12 日本JFE 1.2~16X900~2300
13 MMK 1.5~12.5X1000~1830
14 MAGASTEEL 1.4~20X1000~1254
15 ILLyChi 2.0/2.3~16X1000~1500
二、冷轧
(一) 产品简介:
冷轧钢板,表面光洁,加工优良,用于汽车、冰箱、洗衣机等家电,以及产业设备、各种建筑材料。
随着经济发展,冷轧钢板已被称为现代社会的必须材料。
(二)冷轧产品的分类:
1、轧硬卷:
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,钢卷在常温下,对热轧酸洗卷进行连续轧制。
内径为610mm。
产品特点:
因为没有经过退火处理,其硬度很高(HRB大于90),机械加工性能极差,只能进行简单的有方向性的小于90度的折弯加工(垂直于卷取方向)。
应用范围:
(1) 退火后加工成普通冷轧;
(2)有退火前处理装置的镀锌机组加工镀锌;
(3)基本不需要加工的面板。
(2) 常用钢号
CDCM-SPCC(SPCD、SPCE、ST12、ST13、ST14、BLC、BLD、BUSD、BUFD、BSUFD等),但其性能基本相同。
2、普通冷轧
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。
冷轧普通薄钢板:
由普通碳素结构钢或低合金结构钢冷轧制成。
冷轧板表面质量较好。
具有良好的冲压性能。
对其要求要保证冷弯和杯试验合格,常用于汽车等行业和镀层板的原料。
冷轧优质薄钢板:
主要包括各种优质钢冷轧薄板,最常用的是碳素结构钢板,尤其是深冲压用冷轧薄钢板,是由低碳优质钢08Al冷轧的薄板,钢板按表面质量分为三组;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,分别表示特别高级、高级、较高的精整表面,按拉延级别分为ZF、HF、F级(代表用于冲制拉延最复杂、很复杂、复杂的零件),根据钢板厚度允许偏差,又分为A、B两级精度、广泛用于汽车拖拉机工业。
(四)产品牌号及标准
宝钢企业标准 相当国外标准 说明
标准号 牌号 标准号 牌号
一般用 Q/BQB403Q/BQB402 St12SPCC DIN1623JISG3141 St12SPCC 冰箱等家电外壳、油桶、钢家俱等一般成形加工用。
冲压级 Q/BQB403Q/BQB402 St13SPCD DIN1623JISG3141 St13SPCD 汽车、家电及建筑等冲压成形加工用钢。
深冲级 Q/BQB403Q/BQB402 St14,(F,HF,ZF〕SPCE(F,HF,ZF) DIN1623JISG3141 St13SPCE 汽车前车灯,油箱、轿车门、窗等深冲压成形加工用钢。
特深冲用钢 Q/BQB403 St15St14T 汽车前车灯,复杂的车底板,油底壳。
超深冲钢 BZJ407 ST16BSC2BSC3 汽车门内板、复杂的车底板,油底壳、轮罩、前后翼子板等。
搪瓷钢 BZJ404 BTC3 浴缸、搪瓷制品。
硬质钢 Q/BQB402 SPCC4DSPCC8DSPCC1D JISG3141 1/4硬质1/8硬质 自行车车圈用钢及文具用钢。
结构钢 Q/BQB410BZJ410 St37-2GSt44-3GSt52-3G DIN1623 St37-2GSt44-3GSt52-3G 建筑、车体、支架。
耐大气钢 BZJ441 B440NQB450NQB460NQB500NQ 汽车、火车车箱外板、集装箱板、门窗、冷弯型钢及其他构件。
电视机专用钢 Q/BQB470 SPCCK,St12CKSPCCCESECCCDSt50CBBCK-1 彩色显像管荫罩框架,彩色显像管耳环、彩色显像管防爆板用电镀锌钢带、彩色显像管防爆用钢、彩色显像管框架。
汽车车轮用钢 BZJ412 B320LWB360LW 汽车车轮轮网用钢。
汽车传动轴用钢 BZJ413 B440QZ 汽车传动轴专用。
桑塔纳轿车配件用钢 BZJ415 B350JLSt12GSt14J 轿车离合器、付支架、支架等。
自行车用钢 BZJ405 SPCCZSPCC4Z 自行车车圈及链罩等。
包装用钢带 Q/BQB460 St37-2St50C45Q235 包装用捆带。
含磷钢 BZJ411 BP340BP380 汽车顶盖、底板、挡泥板、门板等。
造币用钢 BZJ406 BZB 镀镍硬币钢芯。
烘烤硬化钢 BZJ416 BH340BH340A 汽车车身覆盖件。
汽车离合器摩擦片用钢 BZJ414 BMCP84 汽车离合器摩擦片用钢。
汽车底盘零件用钢 BZJ417 ST12Q 汽车底盘零件用钢
【通常可供规格范围】
品种 厚度 宽度 长度(或带卷内径)
钢板 切边 0.30~3.5 900~1830 1000~6000
不切边 900~1850
钢带 切边 0.30~3.5 900~1830 610(内径)
不切边 900~1850
纵切钢带 0
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