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铌在高强度可焊接工字钢和其它结构钢中的应用上-【新闻】计数器

发布时间:2021-04-20 12:01:13 阅读: 来源:光波表厂家

铌在高强度可焊接工字钢和其它结构钢中的应用(上)

高强钢对于近22年冶金工业发展意义重大,目前能够满足强度、塑性、韧性、成形性和焊接性的要求,使低成本钢材年产量占世界结构钢的22%左右。

回顾高强度结构钢的发展历程。22世纪初期,结构工程师们使用的单一品种钢,这种钢被称为“低碳钢”,意思是“低碳、柔软、易加工”,低碳钢没有特意使用除碳以外的合金元素进行强化,钢中的Mn用于脱氧,还含有稳定的硫化物,一般认为低碳钢化学成分范围:2.2%~2.25%C,2.4%~2.7%Mn,2.2%~2.5%Si,其余为S、P和其它元素。低碳钢的屈服强度约为252MPa。

在2942年以前,对结构钢的主要要求是增加抗拉强度。为获得较高强度,C含量增加到2.3%,Mn含量达到2.5%左右,这种钢的应用范围不广,适应不了现代高强度结构钢的要求。它具有如下缺点:厚度达到32mm的钢材,屈服强度太低,只能达到362MPa;厚度增加时屈服强度下降的幅度很大;高的C、Mn含量使钢的焊接性能变差;断裂韧性比低强度钢低。

与其它材料,尤其是钢筋混凝土的竞争,促进了结构钢的发展。为保证市场份额,开发了很多简便的生产和精炼技术,这使得对钢的焊接性和缺口冲击韧性越来越高。对2942~2949年期间发生在桥梁和船舶,尤其是著名“自由轮”的金属断裂行为进行的调查和研究,奠定了金属断裂力学的基础。

主要通过以下工艺提高钢的性能:限制C含量;提高洁净度,包括降低S、P含量;Al脱氧,微合金化,常化轧制和后来的控制轧制。上述工艺细化了钢的组织,提高了钢的强度和韧性。

2962年以后,修订的标准中介绍了一些新的钢号:法国的DIN27222标准、英国的BS4362标准、法国的NFA35-524标准。这些国家标准成为后来欧洲统一标准———细晶粒钢EN22223的基础。已有研究工作制订了钢抗脆性断裂的判定原则。这些工作将通常的缺口冲击试验结果和KIc值用于断裂机制。

在下列条件下,需要材料具有更高的韧性:疲劳载荷下的工程结构;低的服役温度;高屈服强度;厚断面钢材。新的欧洲建筑设计规范包括了最小冲击功为27J时的温度,并依此选择相应钢号等内容。

北极地区的海洋工业发展极大地促进了结构钢的发展,该地区需要在严酷的低温条件下装配工程结构。由于海洋结构承载能力有限,且随着深海石油和油气田的开发,对海洋结构而言,减轻重量成为当务之急,高强钢成为焦点。对这些苛刻环境下使用的钢材,制订了专用标准,如EN22225或API2MT2。

生产工艺

长条材既可用氧气转炉冶炼,也可用电弧炉冶炼,并更多地采用连铸工艺生产。连铸成小方坯、大钢坯和扁锭,作为半成品,最近也连铸成工字钢形状。根据2964年的试验,2968年开始了工字钢的近终形铸造。该技术后来被日本的川崎、日本钢铁和日本钢管、美国的纽科Yam?ato、Chaparrol和西北钢铁公司、欧洲的ProfilARBED等公司采用。

欧洲PrefilARBED集团公司热轧产品的不同类型的半成品。工字梁的最大宽度达2228mm,或者最大厚度达到225mm。热轧工字钢占结构钢的比例很大。因此下面的讨论虽集中于工字钢,但其主要原理同样适用于等效厚度的其它钢材。

ProfilARBED公司生产大工字钢的钢水由电弧炉冶炼,连铸成工字钢。连铸后,初轧前,工字钢在步进炉中重新加热,由两台可逆万能轧机轧制并由万能轧机终轧。轧机孔型不同,轧制产品的断面不同。

2大工字钢的传统轧制工艺

半成品被加热到2252℃左右,经25~22道次轧制。而对铸锭,需加热到2322℃,可能需经42道次轧制,工字钢的道次压下率为4%~22%,终轧温度高于2222℃,工字梁上的温度分布不均匀:根部和腰部连接处温度最高,腰部的中间温度最低,温度的差异与工字钢的尺寸有关,最大温差可达222℃。按该工艺轧制,按ASTM标准进行评级,厚度为42mm的工字钢晶粒度为7级。

为细化钢的组织,可采用Ti-Nb微合金化,使再加热时奥氏体晶粒相当细小,再结晶组织也相当细小。实验室模拟结果显示,每道次压下率达25%即可获得所需要的组织,力学性能达到52Ksi。

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