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浅谈钢的微合金化

微合金化钢是指化学成分规范上明确列入需加入一种或几种碳氮化物形成元素,如GB/T1591-94中Q295-Q460的钢,规定:Nb 0.015~0.06%;V 0.02~0.15%(0.20)%;Ti 0.02~0.20%。

有时为了弥补生产厂在装备和工艺技术方面的不完善,在冶炼时添加<0.015%Nb或<0.05%V,<0.02%Ti的非合金钢和低合金钢,称为微处理钢,依加入碳氮化物形成元素种类,习惯上叫作微Nb处理、微Ti处理等等,交货时不要求作该成分的检验。

微合金化

微合金化是一个笼统的概念,通常指在原有主加合金元素的基础上再添加微量的Nb、V、Ti等碳氮物形成元素,或对力学性能有影响、或对耐蚀性、耐热性起有利作用、添加量随微合金化的钢类及品种的不同而异,相对于主加合金元素是微量范围的,如非调质结构钢中一般加入量在0.02-0.06%,在耐热钢和不锈钢中加入量在0.5%左右,而在高温合金中加入量高达1-3%。先有钢的微合金化,那么微合金(化)钢又如何定义呢?

基本属性


微合金化钢首先限定在热轧低碳和超低碳的圈子里,此外还有几个公认的基本属性:

① 添加的碳氮化物形成元素,在钢的加热和冷却过程中通过溶解一析出行为对钢的力学性能发挥作用。

② 这些元素加入量很少,钢的强化机制主要是细化晶粒和沉淀硬化。

③ 钢的控轧控冷工艺对微合金化钢有重要意义,也是微合金化钢叫做新型低合金高强度的依据。钢的微合金化和控轧控冷技术相辅相成,是微合金化钢设计和生产的重要前提。

处理办法


微处理可有效地提高16Mn原规格钢板、20MnSi大规格螺纹钢筋的屈服强度约10-20Mpa,改善A、B级一般强度板和X42-X46级管线钢的低温韧性,还可使16Mnq、15MnVNq桥梁钢板的时效敏感比降低或消除。据不完全统计,1998年我国微合金化钢的产量为346万吨,占年全低合金高强度钢总产量55.1%。微处理钢(主要是Nb处理和Ti处理,还包括稀土处理钢在内)产量大致也在300万吨左右。

近20年来,世界钢铁工业最富活力和创造性进展,莫过于低合金高强度钢生产装备和工艺技术前所未有的变革,几乎使低合金高强度钢的所有品种领域更新了一代,甚至两代。微合金化钢属于低合金高强度钢范畴,或者说是新型的低合金高强度钢。

我国80年代以来的钢材生产及近年的钢材品种结构调整同样表明了:

① 低合金高强度钢的新发展,借助了钢铁生产工艺技术的一切进步和最新成就。

② 低合金高强度钢的产量大,使用面广,适应了方方面面特殊性能要求,支持了各行各业产品的升级,增加了我国的机电产品和成套装备生产的竞争力。

③ 微合金化带动了我国富有合金资源的生产和综合利用,微合金化钢生产促进了钢铁企业结构调整和流程优化。

所以,形成了一个崭新的观点,发展微合金化钢就是抓住了基础原材料工业发展的关键,通过变资源优势为产品优势,是实现钢铁强国目标的重要一环。

发展方向


首先看看市场对微合金钢提出了什么样的要求,在"九五"期初根据对石油天然气、铁道、交通、船舶、建设、电力、煤炭、石化及机械制造等9个行业的需求的调查,17个主要钢材品种2000年的需求量为2276万吨,国内有能力提供约2000万吨,各品种的市场占有率在50~100%,平均为88%,因此提出以产顶进,每年减少进口200万吨的目标。从这一统计得知,主要微合金化钢基本上靠自给,微合金化钢根据市场需求,不断开发、不断进取,可以满足日益增长的需求。

我国钢铁工业发展很快,我国已成国世界最大的钢铁生产国和最大的钢材消费国,每年还进口大量钢材,见表1。

历年进口钢材统计(万吨)

进口钢材中1999年棒材154万吨,同上年比降低44.2%,板带材1220万吨,同上年比提高46.3%。在进口板带材中,热轧薄板(<3mm)280万吨,冷轧薄带460万吨,涂镀板223万吨及不锈板109万吨,占总量的72%,中板的进口仅40.9万吨,主要是高强度船板、容器板和高层建筑用钢板。从这部分统计中可以看出,进口钢材主要是非合金钢的薄规格板带,国产钢材的质量有了很大改善,进口板带对国产低合金钢及微合金化钢的自主发展的影响不大,这是十分有利的形势。

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