01钢的高性能化研究与探索--董瀚

钢的高性能化研究与探索中国钢研钢铁研究总院

董瀚

2010年10月20日北京

报告内容

我国基础原材料行业发展迅速

我国钢铁生产和应用举世瞩目

2007年产钢国排名

2009年产钢国排名

各国人均粗钢产量

不锈钢的产量与消费（金流会不锈钢分会统计1160万吨）

数据源自中国特钢企业协会不锈钢分会

我国钢的生产和应用比例

形成了先进钢铁生产流程

先进的钢材生产流程

形成了世界先进的钢铁生产流程河北钢铁舞阳钢铁公司的电炉中厚板流程

我国钢铁工业发展的约束条件

气候变化

矿产资源交通运输50% of rail transportation

水资源

能源

15% comsumed in steel sector

我国需要调整钢材产品结构

我国2005年颁布的《钢铁产业发展政策》

我国2009年颁布的《钢铁产业调整和振兴规划》我国经济发展需要钢材品种结构的调整

≈Half US dollar per kilogram Faster Stronger Welding

Bending

Machining Bars Rails Coils

报告内容

钢结构用钢情况

刘万忠，钢结构产业的现状和发展趋势，2009年

•钢结构消费钢材品种与强度级别国内均能够满足。主要使用的有：

–钢板占钢材66%

–热轧型钢占16%

–冷弯型钢占4%

–钢管占8%

–其它钢材4%

•钢结构使用钢材的强度级别从Q235到

Q460，用量最大的是Q345占57%，其次是Q235占34%。其它强度级别钢材仅占9%

建筑钢结构的高性能化

•提高安全性与经济性

–高强度、高韧塑性、低屈强比

•改善加工性

–良好的焊接性能

•提高耐久性与安全性

–耐腐蚀性、耐大气腐蚀性、耐火性、抗震性

抗震性

•中国《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）

•抗拉强度与屈服强度的实测值之比不应小于1.2

•伸长率应大于20%，且应有明显的屈服台阶

•应有良好的焊接性和合格的冲击韧性

抗震判据？

•地震波导致的材料受力状况

•钢筋的受力方式

–拉伸、弯曲、压缩、剪

切等复合应力

•载荷—位移曲线

•应变速率•简单力学性能试验•单轴拉伸

•示波冲击

•以能量表示地震时材料抵抗地震破坏的能力

提高吸收能量的思路•高强度•高塑性

高强度低合金钢－耐火钢fire resistant steel

•耐火钢FR Steel

–TS＝400－490MPa

–600℃的YS为室温屈服

强度的2/3

–屈强比<0.8

–焊接性能与同强度等级

钢相同

•钢结构建筑物•Cr－0.5%

•Mo－0.5%

–固溶强化

–Mo2C析出强化•Nb－0.02%

–NbC析出强化•Mo-Nb复合作用–晶界Mo偏析

–抑制NbC粒子长大

GB/T 1591-2008《低合金高强度结构钢》

•是重要的钢材基础标准

•本标准的最大厚度扩大到400mm

•增加Q500、Q550、Q620、Q690，取消Q295

•加严了对磷、硫等元素的控制

•增加了钢材碳当量及裂纹敏感系数的计算公式及规定

GB/T 714-2008 《桥梁用结构

钢》

•热轧、控轧、正火

–Q235qC ～E、Q345qC～E、Q370qC～E、Q420qC～E、Q460qC～E

•热机械轧制

–Q345qC～E、Q370qC～E、Q420qC～E、

Q460qC～E

•调质（淬火+回火）

–Q460qC～E、Q500qD～E、Q550qD～E、Q620qD～E、Q690qD～E

GB/T 4171 -2008 《耐候结构

钢》

高强度耐磨钢板

GB/T XXX-2008《工程机械用高强度耐磨钢板》

DIFT

报告内容

建筑用钢的高强度化趋势明显

Courtesy of

Shanghai

Guandaer Steel

Structure

Company

高强度钢中厚板强度不断提高

我国经济建设需要铺设大量管线pipeline requiring high strength steels

管线钢强度持续提高high strength linepipe steel

Hot rolled or Normalized 0.2C-V

TMCP 0.12C-Nb-V

TMCP+ACC L C-Mo-Nb-Ti

TMCP+ACC 0.08C-Mo-Nb-Ti

TMCP+Heavy ACC 0.05C-alloying

钢的理论研究不断深入

钢铁材料技术研发热点

高洁净度

钢中的氧含量

轴承钢4－8ppm

齿轮钢≤15ppm

弹簧钢10－15ppm

模具钢≤10ppm

高均匀度（SGCr15）