微合金鋼的生產技術

發佈時間： 06 / 27 2021 作者：網站編輯訪問：11494

管線鋼生產技術

微合金鋼的生產技術

1、管道鋼

用於製造石油、天然氣集輸長輸管道或煤炭、建材泥漿管道的中厚板、卷材，稱為管道用鋼。一般用中厚板製造厚壁縱焊管，用捲板製造縱焊電阻焊管或埋弧螺旋焊管。已形成年產直徑600,000mm以下螺旋焊管1800萬噸國內生產能力。近年來，已建成直徑1600mm以下直縫厚壁焊管生產線。國內生產符合AP15L標準管道工程設計要求的管線鋼只有10多年的歷史。寶鋼率先投產，還有鞍鋼、武鋼、攀鋼、酒鋼、舞鋼等，穩定生產X60-X65管線鋼，並在國內佔有一定地位。在國際市場上，試制的X70管線鋼質量也達到了國際先進水平。

二、國內外油氣管道建設現狀

50年來，歐洲有241條輔助天然氣管道，鋼材消耗量達到5.03萬噸。 X65和X70管線鋼的使用量佔89%； 33條輸油管道用鋼260,000萬噸，X65-X70管佔40%。 70-55.25年北美新建油氣管道中X1969級鋼佔1998%。迄今為止，全球已建成X8級輸氣管道80條，總長462Km，管徑f1118-f1219，壁厚12.0-13.6mm。並已成功開發X90和X100級管線鋼。

我國油氣管道建設進入第二個高峰期，未來10年油氣開發規模將超過此前50年。鋪設7540公里輸油管道和14570公里輸氣管道。大約需要5.08萬噸X42-X65管線鋼。中俄石油管道項目國內部分及其他12385條國際天然氣管道總長70公里。西氣東輸工程為X10級，設計輸氣壓力1016Mpa。按管徑f14.7、壁厚1.75mm估算，管線鋼需XNUMX萬噸左右。

三、管線鋼技術要求

現代管線鋼是低碳或超低碳微合金鋼。是一種技術含量高、附加值高的產品。 20多年來，管線鋼的生產幾乎應用了冶金領域的所有新技術成果。當前管道工程的發展趨勢是大管徑、高壓富氣輸送、高寒腐蝕性使用環境、加厚海底管道。因此，現代管線鋼應具有高強度、低包辛格效應、高韌性和抗脆性斷裂、低焊接碳含量和良好的焊接性，以及抗HIC和H2S腐蝕。優化的生產策略是提高鋼的清潔度和組織均勻性。 C≤0.09%、S≤0.005%、P≤0.01%、O≤0.002%，採用微合金化、真空脫氣+CaSi、連鑄工藝輕壓下、多級熱機械軋製和多功能間歇加速冷卻等過程。管線鋼性能非常穩定，X70屈服強度和抗拉強度波動值小於70Mpa，抗HIC鋼衝擊能量波動值在70J左右。國內外管道規範中沒有管線鋼的韌性指標，只有對管材的具體要求：

① 最低工作溫度（-85℃）下DWTT≥5%SA；
② 最低工作溫度（-145℃）夏比衝擊吸收能≥5J。

造船用鋼生產技術

1、造船用鋼

用於建造民用或軍用船舶的鋼材稱為造船鋼。有鋼板、型材、管材、鑄鍛件等。但傳統上，造船用鋼僅指用於船體的鋼板。分為通用強度造船鋼板、高強度造船鋼板和艦船船體三大類。

2、造船用鋼技術要求

①強度要求。更高的強度可以減輕船體重量，減少焊接工作量，增加承載能力。高強度鋼的使用受到船體剛度和耐腐蝕性能的限制。
②船體形狀比較複雜。單曲線或雙曲面的種類很多，需要進行冷彎、熱彎、校正等多種成型操作。要求鋼材適用於造船過程，包括焊接和修理。
③ 對塑性和韌性的要求足以彌補施工過程中因各種操作對材料產生的加工硬化和熱循環的影響。對於船首、船體縱向彎曲應力最大的部位、船底和舷側止裂器等重要部位，要求抗裂性高，要求具有低伸脆性。轉變溫度和低溫條件下足夠的衝擊吸收。 .
④ 耐海水腐蝕

3、造船用鋼需求

1990年代，國際航運量的增長高於運力的增長。在航運市場，新船建造和舊船交易活躍。前五年，新船交易量達到32萬噸。僅中國船舶重工集團公司就造船6.76萬噸，未來3.5年可再造4-1萬噸。佔世界造船量的10/XNUMX。

中國船舶工業已具備建造280,000萬噸級油輪、150,000萬噸級散貨船、1,200噸級鑽井平台、4200立方米LPG船舶、3立方米液化氣船、全系列自控高速水翼船等能力。

國內造船企業、交通運輸部和農業部的造船能力約為6萬噸。可為冶金、電力、石化、水電、煤炭、城建、輕工等行業打造24大類數千種非船舶產品。但產能略低於日本的14萬噸和韓國的13萬噸。

目前，船舶用鋼年需求量為2萬噸，其中船舶用鋼板約1～1.2萬噸。我國基本可以生產四種鋼材和五種等級的船板。 240Mpa通用強度船板的需求仍是主要需求，也可生產450、600Mpa級高強度船板。

4、造船用鋼生產技術要點

① A、D級船板清潔度要求≤0.008s，≤0.015P，E級要求≤0.005%S，≤0.010%P，F級要求≤0.002%S，≤0.005%P。艦船用鋼板，為保證無損檢測≤-550C，要求≤0.002%S、≤0.005%P、≤40ppmN、≤10ppmO、≤1.0ppmH。精煉過程是必不可少的。
② A、D級可採用熱軋和控軋交貨。 E和F級允許正火或熱機械軋製。有必要區分控制軋製和熱機械軋製之間的差距。現行標準規定，沒有熱處理條件，不得生產E級和F級船板。
③鋼材的質量要求還包括形狀和尺寸精度要求、超聲波探傷要求和性能穩定性要求。

目前，國內具備軋製板條件的鋼廠幾乎全部通過論證，可以生產一般強度A、B、D級船板。

但一般船板的E級和高強級僅限於鞍鋼、武鋼、武鋼、浦鋼、重鋼。

橋樑用鋼生產技術

1. 橋樑用鋼

此處所稱橋樑用鋼是指用於大型箱樑結構、公路橋樑和鐵路橋樑螺栓焊接結構的鋼板或型材，但不包括懸索和懸索用鋼絲繩和螺栓連接用高強度螺栓鋼。焊接梁。

2、橋樑用鋼的特點

1950年代，橋樑建設從鉚接結構向焊接結構過渡。對橋樑鋼材的要求發生了很大變化。主要有幾個方面：較高的強度、良好的焊接性、良好的斷裂和時效性能。 , 更高的低週疲勞性能，更好的耐大氣腐蝕性能。歷史上，3% 的鉻鋼或鎳鋼用於建造橋樑。採用低合金高強鋼後，橋樑鋼的屈服強度由230Mpa逐步提升到590Mpa抗拉強度和785Mpa調質熱處理型。在鋼材方面，國外一些耐大氣腐蝕鋼材也被用於建造橋樑，如日本的SMA570。美國Corten鋼等

3、橋樑鋼材需求

1950年代，中國使用345Mpa級CXЛ-1鋼建造武漢長江大橋。 1960年代和1980年代，南京長江大橋等螺栓焊接橋樑基本採用相同強度等級的16Mnq鋼建造。首次上線九江長江大橋，採用440Mpa級15MnVNq鋼。微合金化和控軋鋼的應用，開啟了我國現代橋樑用鋼的新篇章。上海黃浦江上的南浦、楊浦、徐浦大橋採用StE355鋼，蕪湖長江大橋、武漢長江二橋、南京長江二橋採用14MnNbq鋼。

我國普通公路年均建設8500公里，高速公路1300公里。單跨8m以上公路橋樑400座。在鐵路建設方面，包括東西通道、東西通道和國際鐵路項目，新建和改建總里程超過10,000公里。僅線路上的橋樑建設就需要150,000萬噸橋樑鋼材。預計2001-2005年橋樑用鋼板需求量在230,000萬噸至250,000萬噸之間。

4、橋樑用鋼生產技術要點

橋樑鋼分為耐候鋼和非耐候鋼，以非耐候鋼為主。典型的鋼種有 16Mnq、15MnVNq、14MnNbq、SM490。 SM520、SM590B、C、ASTMA709、STE355、STE380、STE420等。根據國內應用的發展趨勢，14MnNbq主要用於鐵路橋樑，STE355主要用於公路懸索橋和斜拉橋。這兩個等級都屬於含 Nb 的微合金鋼。

無論轉爐還是電爐冶煉，都需要爐外精煉，對潔淨度要求不是很高，但要保證≤0.010%S.≤0.02%P。

在性能方面，需要更小的波動範圍。 Nb-Ti複合微合金化（14MnNbq）和Nb-V-（Mo）複合微合金化不僅可以達到120～160J的衝擊吸收能量和-45℃以下的零塑性轉變溫度，而且具有更好的抗老化性能非常重要用於橋樑鋼。

高層鋼結構建築用鋼材生產技術

1、高層鋼結構用鋼

1950世紀XNUMX年代以來，高層建築成為城市建築的國際發展趨勢。中國的建築規範也在不斷發展，特別是改革開放以來，高層建築從鋼筋混凝土結構、鋼筋混凝土-鋼混合結構，向鋼結構過渡，成為城市現代化的標誌。鋼結構建築使用特殊鋼板和型材。由於技術要求和生產工藝的特殊性，形成了特殊鋼材品種，統稱為高層鋼結構用鋼材。

2、我國高層鋼結構現狀

我國現代高層民用鋼結構建築始於1985年，已建成或在建的建築約有30座。高294.1m的深圳地王大廈和高365m的上海金茂大廈已建成，為我國目前的高層鋼結構建築。結構性建築最多，用鋼總量分別為12,000噸和14,000噸。

1976年以前，中國台灣省居住建築高度不超過20m。 1977年，高度放寬到200m。歷經71年，採用抗震鋼框架斜撐結構，迄今已建成16座。台北市新光人壽大廈建於1990年，共50層，用鋼20,000萬噸。高雄國際廣場於1993年落成，共85層，用鋼量58,000萬噸。

三、鋼結構基本技術要求

①高層鋼結構建築受力複雜，要求安全可靠，能抵禦突發災害（如水、火、地震、風暴等）。因此，除了有足夠的屈服強度和抗拉強度外，還要求有較低的屈服比、良好的冷變形能力和較高的塑性變形功，以便在局部過載失穩的情況下不會發生瞬時斷裂。
② 具有良好的焊接性
③ 斷裂韌性好
④ 用於焊接和連接樑柱節點的厚度超過 40mm 的鋼材要求抗層流撕裂

4、高層鋼結構建築用鋼技術要點

這種特殊鋼品種在中國的生產起步較晚。目前，舞鋼、浦東鋼鐵已形成以馬鋼、鞍鋼為依託的中厚板生產基地和H型鋼生產基地。主要鋼種有Q345B、Q345B—Z8 .5、SM400B、SM490B、SM490B-Z25、ASTMA572/A572M Gr50等。

①舞鋼採用超高功率電爐熔煉-LF/VD外精煉-連鑄或壓鑄-4200軋機-熱處理工藝。產品應用於天津雲頂大廈、上海信息樞紐大廈、大連雲山大廈、廈門國際會展中心。
②普鋼採用寶鋼TDS鐵水預脫硫-轉爐冶煉-cas-OB/RH-OB精煉-鋼坯連鑄廠4200/3500軋機-雙步進梁熱處理爐工藝流程。產品還成功應用於大連遠洋大廈、深圳世貿大廈、天津國貿大廈和長春光大銀行的建設。
③馬鋼：H型鋼生產採用德國、美國進口的多機架萬能H型鋼軋機。具有高度的自動化程度。馬鋼、鞍鋼和萊鋼的總設計產能為1.4萬噸。可生產100-700mm產品。目前無法生產腹高700mm以上的窄法蘭系列和法蘭寬度400mm以上的寬法蘭系列。這些規格在鐵路橋樑和海上石油平台上的使用比例很高。

5、建築鋼材的特殊要求

①高層鋼結構建築承受風荷載作用，層間位移角為1/400，約為鋼筋混凝土結構的兩倍。在地震作用下，樓層間的位移角為1/250，約為鋼筋混凝土結構的兩倍。以上海浦東金融大廈為例，風荷載位移角為1/533，北京國貿中心地震位移角為1/266。
②一般建築鋼的屈服強度在3000C以下基本穩定。在 500°C 和 600°C 下，室溫下的屈服強度分別為 0.48% 和 0.27%。提高鋼材的耐火性非常重要，遠比使用防火塗料和增加防火層結構增加了有效使用面積更省力、省料建築，減少環境污染。日本和美國對耐火鋼提出了指標要求，在2℃3-1小時內屈服強度大於常溫的3/600。具有高溫強度穩定性。添加Mo、Mo-Nb和減少Mn可有效提高耐火性。
③ 廣泛使用輕鋼結構彩塗鋼板

汽車用鋼生產技術

汽車製造業是一個國家綜合國力的象徵。大力發展我國汽車生產，將汽車製造業列為支撐產業，是“八五”以來我國經濟發展目標之一。計劃2000年汽車總產量2.7萬輛，車險保額2210-23.2萬輛。到2010年，分別為6萬和44-50萬。如何實現汽車用鋼國產化，提高汽車用鋼質量成為關鍵問題。

1. 汽車用鋼

汽車製造主要使用鋼鐵材料。一般來說，汽車用鋼是指三類：

① 汽車大樑用鋼
② 汽車滾輪用鋼
③ 沖壓鋼板

各類貨車主要採用高強度沖壓鋼板製造底盤縱梁、橫樑和保險槓；車輪的輪輞和輻條一般採用熱軋板，汽車的生產以冷軋或熱軋板為主，熱鍍鋅薄板占主要部分。目前超輕型車的發展需要高強度的深衝板，而高端車則需要IF鋼和無指紋鋼板。農用車系列需要耐用的鋼板，強度等級和精度不是主要目標。

2、汽車面板的基本要求

除了結構材料所必須的強度和塑性韌性比外，還需要滿足：

① 成型性好，可沖壓成型，抗皺抗裂，
② 良好的剛性和抗下垂性能，在碰撞的情況下能最大限度地吸收能量。
③良好的耐腐蝕性。汽車要求5年不生鏽，10年不穿孔。
④ 良好的可焊性，確保高效的在線焊接和組裝。
⑤ 噴塗性好，對塗層的附著性好。
⑥ 更高的尺寸精度和表面質量。是對自動化生產線的需求，也是對高品質汽車的需求。

3. 傳統車輛用鋼

汽車通常使用熱軋碳鋼板、高強度低合金鋼板、熱軋板、冷軋板、熱鍍鋅板、電鍍鋅板、鍍鋁板、鍍鉻板、彩色塗層板和不銹鋼板。

目前汽車板品種的發展趨勢有四個方面：

①對於超深沖和超深衝薄板，第三代沖壓鋼主要是生產超低碳非填隙原子鋼。
②為了滿足現有優良的沖壓成形性，生產具有足夠剛性、抗凹痕性和耐腐蝕性的所有烘烤硬化鋼。
③ 生產鍍鋅板進行合金化處理，提高耐腐蝕性。
④生產高亮度鏡面板，提高汽車面板的平整度、反射率和潤滑性。

4、汽車板生產技術要點

以沖壓或成型汽車板為例：

①通過鐵水預處理、精選廢鋼、鋼包精煉等工藝技術，使S、P、N、O、H總量小於100ppm
②低碳或超低碳，轉爐吹氣和真空脫氣聯合技術可使鋼的含碳量低於10ppm
③微合金元素含量控制在0.02%以內。
④ 為保證高強度鋼板優良的綜合性能，有條件的情況下採用多級強製冷卻工藝。
④ 注意冷軋板的退火工藝，以達到力學性能的最大均勻性。

集裝箱用鋼生產技術

一、集裝箱用鋼的主要特點

集裝箱運輸是當今世界主要的現代運輸方式。隨著國際貿易的活躍，多式聯運的發展，陸橋的溝通，集裝箱運輸的發展變得越來越重要。我國集裝箱製造業起步較晚，但發展迅速，約有40家製造廠。 1993年產量世界第一，1997年產量1萬標箱。它佔世界總產量的70%。

集裝箱製造的主要鋼材包括鋼板、槽鋼、方管和鑄件。

1997年，我國生產各類集裝箱用鋼1.1萬噸，國產鋼板300,000萬噸，進口鋼板400,000萬噸。近年來，寶鋼、武鋼開發了一系列集裝箱用耐候鋼板和非耐候鋼板。耐候箱和半耐候箱鋼板自給率達到75%。隨著高科技、高附加值的冷藏箱、保溫箱、罐箱、折疊式平架箱等的發展，對耐腐蝕鋼和耐低溫鋼的需求增加。

2、集裝箱用鋼生產技術要求

集裝箱板的三個主要要求：

① 足夠的抗流掛和抗損傷性能。
② 良好的耐腐蝕性能，特別是對海洋大氣的耐腐蝕性有要求。
③良好的加工性能要求可焊性和成型性。

Corten鋼廣泛使用的原因是其屈服強度比碳鋼高40%，能承受更大的衝擊，不出現凹痕和划痕，表面油漆附著力好。裸露的耐候鋼在海中長時間不會腐蝕。

寶鋼自300,000年以來累計生產集裝箱用鋼1996萬噸以上，開發了普通經濟型Cu-p耐候鋼、高耐候鋼和高焊接性鋼三大類。武鋼開發了集裝箱製造用耐候鋼，年生產能力300,000萬噸。

工程機械用鋼生產技術

1、工程機械用鋼

礦山及各種工程建設中使用的設備，如鑽機、電爐、電動輪自卸車、挖掘機、裝載機、推土機、各種起重設備、煤礦液壓支架等，統稱為工程機械。製造這些機器所需的焊接結構件的材料通常稱為工程機械鋼，屬於焊接高強度鋼的範疇。工程機械用鋼還可以包括型材、履帶板、耐磨鑄鋼、鋼繩、鋼絞線等。

2000年各類工程機械對高強鋼板的需求量見表22，需求量年均增幅約為12-15%。預計1.4年和2.2年消費量分別為2005萬噸和2010萬噸。

2、工程機械用鋼技術要求

工程機械用鋼板基本上有兩種，一種是焊接高強度鋼板，一種是高硬度耐磨鋼板。

焊接高強鋼時，工程機械的主體結構要承受複雜多變的循環載荷。因此，要求鋼材具有較高的屈服強度和疲勞極限、良好的衝擊韌性、冷成形性和優良的焊接性能。隨著工程機械向大型化、輕量化方向發展，要求節能、延長壽命，對鋼材的強度要求更高，板厚從6mm到50mm，甚至達到200mm。強度板從400Mpa到1200Mpa，使用狀態包括熱軋、正火、調質、時效等不同類型。

高硬度高耐磨鋼主要用於工程機械的耐磨部件，如裝載機的鬥板、自卸車的背板、挖掘機的鏟齒等。鋼的表面硬度要求有HB235-500的不同等級，因此該類鋼常以淬火+回火調質狀態交貨。並根據實際硬度和板厚選擇鋼種和牌號。

在汽車用鋼生產技術方面，前者包括強度，同時提高韌性。為此，應採用較低的碳含量和焊接碳當量，重點放在鋼的合成和熱處理工藝上；後一類不注意高可焊性。注意鋼的固溶強化機理和硬質析出相的晶體結構類型和在鋼中的彌散分佈。

三、近年來工程機械用鋼的發展

① 隨著煉鋼技術和設備的更新，實現了新的合金設計和工藝參數，如深度脫氧和鈦處理工藝，以及薄板坯連鑄的應用。
②採用微合金化，Nb微合金鋼熱機械處理得到廣泛推廣和應用。
③應用含硼鋼軋後直接淬火技術，已生產出980Mpa焊接高強鋼和1080Mpa可焊耐磨鋼。

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