型钢产品知识介绍莱钢

二〇一五年一月九日(耐低温低合金高强度钢、海工钢、叉车门架型钢)型钢产品知识介绍山东钢铁股份有限公司莱芜分公司

SHANDONGIRON&STEELGROUPCO.,LTD[目录]耐低温低合金高强度钢SM490YB海工钢叉车门架型钢1112131415F型钢等其他型钢H型钢研发热点及趋势第一部分耐低温低合金高强度钢（一）H型钢H型钢的腿（翼缘）的各个面都是平行或垂直的，工字钢的腿（翼缘）的内侧带有斜度H型钢与工字钢的对比H型钢的腿（翼缘）的各个面都是平行或垂直的，工字钢的腿（翼缘）的内侧带有斜度由于各个面不带斜度，H型钢安装更方便，而将工字钢腿部用螺栓连接时，需要增加楔形垫块H型钢的尺寸更合理，施工时的稳定性和抗弯强度、抗剪强度比同样重量的工字钢高H型钢截面图H-高度；B-宽度；t1-腹板厚度；t2-翼缘厚度；r-圆角半径图1H型钢截面图国内H型钢的检测标准GB/T11263《热轧H型钢和剖分T型钢》GB/T700碳素结构钢GB712船体用结构钢GB/T714桥梁用结构钢GB/T1591低合金高强度结构钢GB/T2101型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般规定GB/T2975钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备（EQVISO377:1997）GB/T4171高耐候性结构钢GB/T4172焊接结构用耐候性钢GB/T11263-2010《热轧H型钢和剖分T型钢》H（wide）等H（middle）>1/2H（narrow）<=1/2普通碳素结构钢牌号标准规格Q235B/C/DGB/T700GB/T11263GB706碳素结构钢热轧H型钢和剖分T型钢热轧型钢H100×50~H1000×300I14～I63C16～C40低合金高强度结构钢Q345B/C/D/EGB/T1591GB/T11263GB706低合金高强度结构钢热轧H型钢和剖分T型钢热轧型钢H100×50~H1000×300I14～I63C16～C40Q390B/C/D/EQ420B/C/D/E（二）各国常规型钢产品标准日标H型钢牌号标准规格mmSS400SM490A/B/YBSN490A/BJIS3101JIS3106JIS3136JIS3192普通结构用热轧钢材焊接用轧制钢材建筑结构用轧制钢材热轧型钢的尺寸、重量和允许偏差H100×50～H1000×300欧标H型钢S235JR/J0/J2S275JR/J0/J2S355JR/J0/J2/K2S450J0EN10025EN10034结构钢热轧产品工字型和H型结构钢—外形和尺寸公差HE100～HE500IPE180～IPE500英标H型钢牌号标准规格mm50B55CS235JR/J0/J2S275JR/J0/J2S355JR/J0/J2/K2S450J0EN10025EN10034结构钢热轧产品工字型和H型结构钢—外形和尺寸公差UC203×203UC254×254UC305×305UB305×102UB457×197UB533×201HP305×305美标H型钢A36GR50ASTMA36ASTMA572碳素结构钢高强度低合金铌钒结构钢W8W12韩标H型钢牌号标准规格mmKSSS400KSSM490AKSD3503-2007

普通结构钢H100×100～H1000×300澳标H型钢Grade300AS/NZS3679.1:19JISG3192热轧棒材和型钢热轧型钢的尺寸、重量和允许偏差H100×100～H1000×300（三）低合金钢在非合金钢的基础上，为了改善钢的一种或几种性能，有意向钢中加入一种或几种合金元素。加入的合金量超过非合金钢正常生产方法所具有的一般含量时，称这种钢为低合金钢或合金钢。序号类别1非合金钢2低合金钢3合金钢2008年：以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。1992年：含碳量在0.0218%~4.3%之间的铁碳化合物。钢——（四）耐低温、高强度Q345E钢的屈服强度（ReL）的“屈”字汉语拼音的首位字母屈服强度数值，单位MPa质量等级为E级分类

屈服强度抗拉强度伸长率A，%冲击功，AKV，JRel，MPaRm，MPa20℃0℃-20℃-40℃Q235B≥235370～500≥26≥27

Q345D≥345470～630≥21

≥34

Q345E≥345470～630≥21

≥34低合金高强度钢的使用允许应力比碳素结构钢高1.4倍以上。Resistancemax即最大抗力，即抗拉强度

较多应用于大型钢构制作，具有良好韧性和Z项性能。执行标准：GB/T1591、GB/T19879及GB5313规格型号：H100×100～H1000×300（五）Q345D、E耐低温低合金高强度钢Q345D级H型钢主要应用在大型建筑和重要基础设施；Q345E级H型钢-40℃低温冲击功可达70J以上，应用于高寒地区作业的石油钻井机平台支架结构，例如俄罗斯、欧洲、北美等国家和地区。

在开发高强建筑用钢的过程中，要掌握关键生产技术，如以下高强化方式（低屈服比）：经相变而生成贝氏体和马氏体等硬质组织的高强度化则为四个基本机理的综合应用。高强化的同时要保证钢材的塑性（低屈服比）和焊接性。固溶强化位错强化（加工强化）晶粒分散强化（析出强化）细晶强化

焊接性

为了提高钢的强度，增加了钢中的C和合金元素的含量，这样一来就出现了焊接热影响区产生裂纹和韧性下降的问题。硬度越高，产生低温裂纹的危险性越大。钢材发生焊接低温裂纹危险性大小可用碳当量、低温裂纹敏感性等焊接性指标来进行评价。所有这些指标都随C、Mn及其它合金元素添加量的增加而升高。高碳当量、低温裂纹敏感性钢材的焊接热影响区容易硬化，产生低温裂纹的危险性大，为防止裂纹的产生，必须进行焊前预热和焊后处理。（六）生产工艺及改进提升粗轧万能连轧机组热锯矫直成品转炉精炼炉连铸机连铸坯加热炉

高炉冷床冷锯定尺大型生产线中型生产线小型生产线

工艺设备先进，具备年产260万吨的生产能力。可生产H100×100～1000×300的H型钢产品以及各系列工字钢、槽钢、磁悬浮列车轨排用F型钢、叉车门架槽钢等其它型钢产品，是目前国内品种规格最全、最具有市场竞争力的H型钢生产基地。如今，莱钢H型钢以平均每月16000吨的出口量发往五大洲30多个国家和地区。大型生产线中型生产线小型生产线

仅仅2012年，莱钢型钢厂关于H型钢的生产方面申报了二十九项专利。型钢生产线专利型钢生产线专利2012年9月17日，《降低大型H型钢生产线机械故障停机时间》QC成果代表冶金行业在全国第34次质量管理小组代表会议上发表，并获优秀QC成果奖。

型钢生产线QC质量改进自2009年莱钢参加全国六西格玛黑带注册考试以来，总人数在全国企事业单位中名列前茅。中国质量协会公布的2014年度注册六西格玛黑带、绿带莱钢六西格玛管理全国质量技术奖优秀六西格玛项目2009年李涛林2013年张生凯2014年朱永新亚军：3人全国六西格玛黑带注册考试莱钢六西格玛管理在国内赢得了“南有江淮，北有莱钢”的美誉《以提高创造力为核心的学习型企业创建》获得第十届国家管理创新成果一等奖中国企业文化建设十佳单位《五项修炼》的作者、美国学者彼得·圣吉也对莱钢的实践大加赞赏莱钢学习型组织建设2009年引入技术创新的突破莱钢模式科技部、中国科协、国务院有关领导肯定和重视莱钢TRIZ创新第二部分SM490YB海工钢据统计，世界海洋石油资源量占全球石油资源总量的30%以上，全球海洋石油蕴藏量约1000多亿吨，其中已探明的储量约为380亿吨。我国是一个海洋大国，海洋面积为陆地面积的1/3，陆地海岸线长度18000多公里，享有主权和管辖权的海域面积接近300万平方公里，蕴藏着极为丰富的海洋矿产资源。但我国的海洋油气事业发展相对滞后，尤其是深海油气勘探开发，海洋领域将成为中国未来新的经济增长点。（一）海工钢应用介绍《海洋工程装备制造业中长期发展规划》发展目标年份海洋工程装备制造业销售收人海洋油气开发装备国际市场份额海洋油气开发装备关键系统和设备的配套率20152000亿元20%30%20204000亿元＞35%＞50%近年来，随着我国海洋工程装备市场的发展，海洋工程用钢的产量急剧攀升，传统优势造船板生产企业开始积极调整产品结构，加大海洋工程装备用钢的研发、生产投人力度，向海洋工程用钢领域进军。海工钢工艺技术复杂，控制难度大，对加热温度要求严格，生产质量不易稳定控制，容易出现腹板裂纹和冲击功不合等问题。SM490YB是日本标准JISG3106《焊接结构用轧制钢材》中的一种低合金钢，被广泛应用于海洋石油平台建设。海洋平台是开发海洋资源的超大型焊接钢结构，是在海上进行作业的特殊场所，主要用于海上油气的钻探和开采。海洋平台用钢所处环境恶劣，在波浪、海潮、风暴及寒冷流冰等严峻的海洋环境中工作，其服役期要求比船舶类高50%。采用的钢材必须具有高强度、高韧性、抗疲劳、抗层状撕裂、良好的焊接性及耐海水腐蚀等特性。国际海洋平台用钢主要是屈服强度在355-460MPa钢材，一些特殊关键部位需要460-690MPa及以上钢级的高强度钢材。海洋平台用钢量巨大，1座平台的用钢量在万吨以上，有些平台甚至超过10万t。

大型型钢生产线主体设备从德国西马克•梅尔公司引进，集成了当今钢铁行业H型钢连铸和轧钢生产的最先进技术，主要有近终型异型坯连铸技术，数字化加热炉技术，CCS紧凑式万能轧机和机架整体开启式高效换辊系统，X-H轧制工艺技术，CRS双支撑式可整组快速换辊矫直机技术，全过程自动控制技术等，是目前我国最先进的H型钢生产线。（二）生产工艺设备1880高炉高效、低耗生产的典范；2011年，第十二届全国大高炉炼铁年会在莱钢召开。顶底复吹转炉炼钢工序采用钢包底吹氩、钢水成份微调、中间包吹氩等措施，有效地去除了夹杂物、有害气体元素。LF精炼炉在线配备了先进的红外碳硫仪，光电直读光谱仪，X-荧光分析仪、定氢仪、氮/氧连测仪，微机风动送样和网络传输等手段，保证了化学成份均匀、稳定，偏差小。而且在新区全部实现了一键式炼钢（智能自动炼钢）。RH精炼炉真空循环脱气精炼：合金基本不与炉渣反应，合金直接加入钢水之中，收得率高;钢水能快速均匀混合;合金成分可控制在狭窄的范围之内;气体含量低，夹杂物少，钢水纯净度高;还可以用顶枪进行化学升温的温度调整，为连铸机提供流动性好、纯净度高、符合浇铸温度的钢水，以利于连铸生产的多炉连浇。异型坯连铸机连铸工序采用保护浇铸、液面自动控制、多点矫直、汽雾冷却等，保证连铸坯满足轧制的需要。特别是异型坯连铸机通过采用奥钢联的先进技术与莱钢多年的连铸生产实践有效的进行结合，投产至今运行状况很好，根据奥钢联和阿赛洛专家的判断，质量及产量指标在全球异形坯连铸机中居于领先水平。其中“大规格超薄近终型异形坯工艺技术的自主开发与创新”技术进步项目获得2009年度国家科学技术进步奖二等奖。数字化加热炉粗轧机万能精轧机组热锯锯切冷床矫直机工艺技术方面：不断采取改进措施，如腹板裂纹、冲击功不合等问题均得到圆满解决，具有充分的质量保证能力。产品得到广泛应用。第三部分叉车门架型钢内、外门架总成是叉车重要零部件之一，门架槽钢是内外门架总成中重要零件。门架槽钢加工工作量占门架总成加工量平均近82%，以标准起升高度计算，门架槽钢重量占门架总成平均重量达70%以上，槽钢重量在92~226kg范围内。对门架槽钢经过断料、割缺口、校正、铣削、钻削、内槽组装焊接等加工工序后应用于叉车门架。

同普通的建筑用型钢相比，门架槽钢对尺寸精度、表面质量和力学性能都有较高的要求。同时，生产效率低、工艺要求也苛刻。10个规格7个钢种（一）外型额定起重量（吨）1-22-2.53-44-55-10叉车门架槽钢型号12#14#16#18-20#22#叉车门架槽钢生产的难度：1.表面质量；2.弯曲；3.尺寸波动大；4.包装。（二）质量改进1、小到零件，大到轧机2、导卫装置创新改进改进前改进后3、改善表面质量改进前改进后4、产品精度提高，弯曲明显改善改进前改进后槽内侧尺寸H2公差范围的变化（mm）企业标准±0.6技术协议±0.6国际知名企业-0.20～0.56C160C164（三）国内叉车门架槽钢十年的变化弯曲度的变化（mm/m）企业标准≤2技术协议≤1.5国际知名企业≤1.5C160C164宽度b公差范围的变化（mm）企业标准-3.0～1.0技术协议±1.5国际知名企业-0.10～0.4C160C164C160屈服强度（σs）的变化（MPa）企业标准HRB335技术协议20MnSiV国际知名企业V1027M抗拉强度（σb）的变化（MPa）企业标准HRB335技术协议20MnSiV国际知名企业V1027M钒是常用的微合金元素之一，在工具钢、不锈钢及结构钢中也广泛用钒合金化。这是因为钒元素在钢中不仅能阻止晶粒长大、提高淬透性、阻止形变奥氏体再结晶及沉淀强化等，而且与其他铌、钛等微合金元素相比，钒还具有强烈的析出强化作用。此外，钒元素在我国储量丰富，这为开发含钒高强度钢材提供了优越的物质资源。微量钛（≤0.015%）十分有益的作用，Ti的微处理不仅改变钢中硫化物的形态，而且TiO2或Ti2O3成为奥氏体晶内铁素体晶粒生核的质点，还显著改善了Nb钢连铸的裂纹敏感性。铌：1.可以和钢种的氮结合，从而减少自由氮的含量，提高韧性；2.抑制奥氏体再结晶和晶粒长大；3.控制奥氏体的晶粒尺寸；4.降低奥氏体—铁素体转变温度，推迟铁素体在微合金钢种的形成；5.相变期间细化多边形铁素体晶粒；6.析出强化。小型H型钢生产线是国内自己研制的第一条能够生产热轧轻薄型H型钢的生产线，具有结构紧凑、轧机承载负荷大等特点。主要产品为200毫米以下的热轧标准和轻型H型钢、叉车门架槽钢、履带钢等多种异型断面型钢。小型H型钢轧制工艺：（四）生产工艺中型H型钢生产线主体设备从日本新日铁公司引进，生产全过程采用计算机控制，技术装配和自动化程度达到20世纪90年代国际先进水平，其连铸—热装—连轧短流程生产工艺在国内同行业中处于领先地位。该生产线采用的离线预负荷零调整技术、自动微张力控制技术、轧后控制冷却技术、长尺矫直技术，使产品的轧制精度和质量控制达到了国内领先水平。中型H型钢轧制工艺：第四部分F型钢等其他型钢

中低速磁悬浮列车磁轨F型钢项目是被国家科技部、建设部列为“国家重大科技支撑计划项目”中低速磁悬浮列车技术的重要组成部分。该项目的开发成功为国内首创，达到国际领先水平，标志着莱钢型钢的技术研发水平和生产技术水平跨入国际领先水平。

在莱钢、北控和国防科大的共同努力下，2007年11月9日，莱钢成功开发磁轨F型钢；2008年5月29日，经过中低速磁悬浮列车研究机构的专家实地考察和论证后宣布：磁悬浮列车圆弧弯轨、三次方缓和曲线弯轨各项技术指标均达到或超过设计要求，项目顺利通过验收。该项目先后经过F异型钢设计和外型尺寸优化、F钢中试基地模拟轧制、曲线轨加工和安装工艺研究等，目前已全部完成。该项目形成技术秘密和专利十余项，制订国家和行业标准7项，形成具有自主知识产权的、高技术含量的、我国自主创新的中低速磁悬浮列车轨排技术。产品开发过程

多位党和国家领导人及省市领导关怀、指导中低速磁浮的发展和推广应用，为一个新兴民族产业的发展注入了强劲的信心和活力。履带钢（LW190×8.5～10）

履带用异型钢主要用作链轨式挖掘机、推土机的行走部件，对产品的耐磨性和耐冲击要求较高。莱钢履带钢表面质量光洁、尺寸控制精度高、淬透性及淬硬性稳定优异，产品质量处于国内领先水平。角钢（∠22#～∠25#）：

角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作构件之间的连接件。广泛地用于建筑结构和工程结构，如房梁、桥梁、输电塔、起重运输机械、船舶、工业炉、反应塔、容器架以及仓库货架等。∠220、250系列大规格角钢主要用于超高压输电线路中的铁塔制作，具有强度高、承载能力大的特点，不仅可以增强铁塔过载能力，并可以有效提高铁塔的安全性能。同时，高强度、大规格角钢应用还可以减少铁塔整体重量，降低铁塔制作成本。工字钢H型钢角钢槽钢叉车门架槽钢履带钢矿用钢F型钢莱钢型钢品种规格情况第五部分H型钢研发热点及趋势研发和生产生态钢铁产品是我国钢铁工业实现产品升级的方向。生态产品就是在生产和全生命周期实现结构用钢的功能化，减少社会资源、能源与环境负荷，并提高社会能源的生产和使用效率。例如：高强度塑性钢、高强度抗震结构用钢（抗震阻尼器用钢）、低屈服点高延性结构用钢、高强度耐腐蚀结构用钢、高强度抗震耐火耐候结构用钢、耐低温用钢、大焊线能量的厚壁重型、薄壁轻型及外高恒定等特殊产品等，以满足国家重大工程对高性能建筑结构用钢品种的需求。高强度化——抗拉强度在500MPa级以上；多功能化——抗震性、减震性、耐火性、耐候性、耐蚀性、耐低温性、抗层状撕裂性、耐延迟断裂性、抗疲劳性、高效焊接性等；特厚大型化——特厚H型钢。随着建筑结构件生产技术的快速发展，对于断面性能高且经济性好的外部尺寸一定的H型钢，采用斜辊轧制的方法和缩小H型钢腰部高度的轧制方法已应用于实际生产。前者在精轧前为使腰部外部尺寸保持一定，扩大了腰部内部尺寸；后者为在精轧机内使腰部高度保持一定，缩小了腰部高度。这样，能在线变更水平辊宽度的辊身宽度可变水平辊和立辊轧机孔型深度可变的偏心立辊轧机也应用于实际。另外，由于在万能轧机上采用了油压压下装置，因此轧机变得非常紧凑。随着断面的大型化，普通的单臂式矫直机已无法满足要求，开发了双臂式矫直机，但由于存在占地空间大和轧辊更换操作复杂的问题，因此仍需进一步改善。一、外形尺寸一定的H型钢以往轧制的H型钢，腹板高度、翼缘宽度等外部尺寸随着翼缘厚度和腹板厚度的不同而变化，即所谓的内部尺寸一定。而外部尺寸一定的H型钢具有良好的施工性。所以，生产外部尺寸一定的H型钢主要采用上内宽缩小法，它包括两项主要技术：宽度可变的万能水平辊技术和腹板高度缩小轧制法。所谓宽度可变的万能水平辊技术，是指能在短时间内调整万能水平辊宽度的技术，腹板高度缩小轧制法是在预先设定水平辊宽度后，再设定宽度小于轧制坯料的腹板内宽的立辊，并利用立辊压下翼缘外面，得到规定的腹板高度。以上两项技术的实施为生产外形尺寸一定的H型钢创造了条件。特点如下：◆腹板的薄壁化◆外部尺寸一定◆翼缘、腹板的厚度与常用板厚相同◆生产尺寸全热轧轻型薄壁H型钢是近十年来H型钢产品家族中兴起的一种新产品、新材料。与普通热轧H型钢相比，在其承载负荷应用范围内轻型薄壁H型钢由于具备“轻、薄”的特点，即其重量轻，金属消耗量少，因此具有节省金属、刚度性能好、更利于环保等优点；与同类焊接H型钢相比，不仅内部性能优越，而且具有成本低的优势。它广泛应用于轻型钢结构、民用建筑等多领域，具有广阔的市场开发前景。二、轻型薄壁H型钢各钢铁企业在提高大线能量韧性措施方面都有各自的特点，除了降低P、S含量外，可将这些措施分为3种类型：（1）通过降低碳当量、低合金化减少上贝氏体、珠光体等低韧性组织的量；（2）利用氮化物、氧化物等弥散粒子的钉扎作用防止奥氏体晶粒粗大化；（3）通过合金成分设计和弥散粒子的作用改善原始奥氏体晶粒内的组织状态。

采用这些措施，冲击功可达到70J以上。三、大线能量焊接钢屈强比是钢材屈服强度与抗拉强度的比值，其大小反映了钢材塑性变形时不产生应变集中的能力。屈强比越低，钢材的塑性变形越能均匀地分布到较广的范围。低屈服比钢材制成的梁柱结构体系在地震力作用下，其塑性变形可以均匀地分布到较广的范围；而高屈服比的材料，则可能会发生应变集中，降低钢材整体塑性变形的能力，从而导致结构的脆性破坏。因此，目前在设计上要求钢构件塑性应变区的扩散长度大于梁的高度。钢材的屈强比越低，其均匀伸长率（即材料破坏前产生稳定塑性变形的能力)就越高，即使结构出现局部超载失稳也不至于发生突然的倒塌。通过公式计算得出，屈强比要小于0.8，这是目前抗震结构对所用钢材屈服比的要求。四、低屈强比结构用钢耐火钢不同于普通的建筑用低合金结构钢，普通的建筑用低合金钢如Q345钢等在温度达到500～600℃左右时，强度陡降，其屈服强度降至室温数值的2/3以下，低于建筑结构所要求的屈服强度，也就是低于建筑结构的允许承载应力。而耐火钢因通过合金化处理能够在在600℃的高温下的一段时间内（通常指1～3h）保持较高的强度水平，从而增加建筑物抵抗火灾的能力，提高建筑物的安全性。耐火钢的合金元素含量显然比普通建筑用低合金结构钢的合金元素含量稍高一些。五、耐火钢通常耐火钢的典型组织为铁素体+珠光体+针状铁素体(或下贝氏体)的混合组织。随着钢中第二相体积分数(尤其是贝氏体体积分数)的增加，钢的室温强度和高温强度均提高。为了改善耐火钢的焊接性，耐火钢的C含量一般控制在0.2％以下。Mo是对提高钢的高温强度有效的合金元素，微合金元素Nb、V、Ti与Mo的复合添加具有更好的高温强化效果。Cr也是耐火钢的常用合金元素，加Cr是为了提高钢的高温性能和耐候性。在开发具有耐候性的耐火钢时，还常用到Ni、Cu等提高耐候性的合金元素。生产工艺如：钢坯加热温度、终轧温度、轧后冷却条件、热处理工艺等对耐火钢的性能都有显著影响。

还有在研制耐火钢材的基础上，采取添加Cu、Ni元素，研制出兼有耐火性能和耐候性能钢材。建筑构件长期暴露在大气中，大气中的水汽使金属表面润湿，在金属表面形成电解质溶液膜。而大气中的氧气溶解于电解质溶液膜中，作为阴极去极化剂，致使钢件腐蚀。通过添加一定的耐蚀合金元素，如Cu、P、Cr、Ni，可以改善普碳钢抵御大气腐蚀的能力。耐候钢在使用初期也会像普通钢一样生