不锈钢基础知识 教育资料.ppt

1、不锈钢基础知识教育资料,1. 不锈钢概要 2. 不锈钢的制造工程 3. 不锈钢的用途 4. 不锈钢钢种别特性,12.2 FDIC 质量保证部,1. 不锈钢概要,什么是不锈钢? 不锈钢的发展原因 不锈钢的历史 不锈钢的分类 不锈钢分类上的特征 显微结构 不锈钢的规格 钢种开发系统图 全世界不锈钢钢种别占有比 钢种别材质实质 钢种别PREN数值 表观状态别特性 表观处理状态别特性,3,什么是不锈钢?,Steel（钢）, 价格低廉，使用在产业材, 建筑材等多样用途 皮膜厚，多孔状，所以氧很容易渗透 在一般大气环境里容易生锈，不可能根本的防腐蚀,（锈）,（碳钢）,4,Stainless Steel（不

2、锈钢）,保护膜,Steel（钢） + 10.5% 以上铬,钢素体不锈钢, 表观美观，耐腐蚀性强，可以不经过涂装、涂色使用 皮膜薄而致密，所以外部氧很难渗透 酸、高温、放射性等恶劣的环境里，皮膜遭破坏时有可能生锈,5,不锈钢的发展原因,6,不锈钢的历史,1820年 M.Faraday(英) 研究13% Cr 低合金钢 1899年 P.Heroult(法) 开发电炉 19081910年 W.Borchers(德) 发现Fe-Cr的不动态现象及获得Stainless钢的专利 19091912年 E.Mauler(德,Krupp) 开发18-8 不锈钢 19131916年 H.Brearley(英)

3、开发SUS 420 19131914年 W.R.Whitsey(英) 开发SUS 430 1931年 E.Houdreuot(德) 开发添加Ti 稳定化钢 1940年 E.T.Chelius 开发氧气炼钢法 1948年 Hilty的 优先脱碳理论 1967年 Witten (德) 开发VOD法 1968年 UCC(美) 开发AOD法 1968年 Supper 铁素体 (C+N100ppm) 实用化 1990年 利用连连轧钢厂制造不锈钢实用化,7,不锈钢的分类,化学成分上分类,金属组织上分类,Fe-Cr 系,Fe-Cr-Ni 系,马氏体,铁素体,奥氏体,双相钢,析出硬化系,Stainless,4

4、00系,300系,410,急冷硬化性, 刀,430,廉价/加工性, 微波炉,304,耐腐蚀/加工性, 广泛应用/餐具,329J1,高强度/高耐腐蚀，发电/船舶,630,高强度/高耐腐蚀, 航空/宇宙,600系,8,不锈钢分类上的特征, 铁素体不锈钢 -相对300系产品品质特性处在劣位，但光泽度，耐热性优秀 -相对300系价格低廉，作为300系替代材扩大使用,(:非常优秀, :优秀, :普通, X:劣位),9, 优先顺序: X ,不锈钢系统别特性,10,金属组织别特性比较,:位于 (体心)的原子,:位于(体心)的原子,:位于 (面心)的原子,11,面心立方点阵 Structure : Face

5、Centered Cubic,体心立方点阵 Structure : Body Centered Cubic,12,显微结构,奥氏体,铁素体,双相钢, phase, phase,13,不锈钢的规格, :没有特定的规律，但考虑钢种开 发顺序,添加成分的高低而标记, :标出成分或用途的特性化,14,Fe-Cr-Ni系(300系),双相系,钢种开发系统图,15,Fe-Cr系(400系),16,全世界不锈钢的钢种别占有比,基本3个钢种 (304/430/409L) 占有世界不锈钢市场的82%,By Nickel Institute,17,钢种别材质实质 (参考用),18,20,25,30,35,40,3

6、04,316,317LN,317LNM,904,2304,2205,2205+,6Mo,2507+,双相钢,AUSTENITIC,434,446,FERRITIC,15,409,430,444,PREN,PREN =%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N (Pitting Resistance Equivalent Number),WATER,SEA WATER ENV.,SEA WATER 20C,2XX,201-202,200 AUST.,钢种别PREN数值,(评价不锈钢耐蚀性的几个指数中对于Pitting(公式腐蚀)材料的 抵抗性以合金成分作为指数化的数值. 这个值越大耐蚀性

7、良好.),19,表观状态别特性,20,表观处理状态别特性,21, 镀金(Gold Plating)制品 , 蚀刻制品 ,2. 不锈钢的制造工程,制造工程流程 炼钢制造工程 电炉作业 AOD作业 VOD作业 连铸作业 热轧及退火酸洗工程 Steckel Mill（可逆式炉卷轧机） 热轧及退火酸洗设备 冷轧工程 冷轧设备 设备规格 产品生产范围 冷轧连连轧设备概要,23,制造工程流程图,24,炼钢制造工程,和一般碳素钢比较,精练方法比较,Scrap,Ni,Cr,Other alloys,电炉,精练炉,精练炉,连铸,25,电炉作业 (EAF, Electric Arc Furnace), 电炉作业,

8、- 主原料及合金铁投炉后，利用通过3相交流的 ARC的热量，使之溶解，用辅助热源吹入氧气， 利用C,Si氧化热。, 使用原料,- 不锈钢 Scrap,碳钢 Scrap,- Fe-Cr(H,C)Fe-Ni,Mo,Cu 等, 设备特征,- 3相 AC 电炉,- 电炉 Enclosure (粉尘, 噪音最小化),26,电炉,27,AOD 作业 (精练炉, Argon Oxygen Decarburization), AOD 作业,- N,Ar等惰性气体和氧气一起投炉，随着炉内CO压力减少， 碳也减少，但必须增加惰性气体的的量。,Gas 稀释脱碳法,- 向炉内吹氧时，Cr起氧化反应，Cr氧化物和钢种中

9、的碳反应， 达到脱碳的效果。随着Cr氧化物的减少，为了达到脱碳的 效果，必须减少CO的压力.,2Cr + 3O (Cr2O3) -(1),(Cr2O3) + 3C 2Cr+ 3CO- (2),28,精练炉,29,VOD作业 (真空精练炉, Vacuum Oxygen Decarburization),o VOD,- AOD比较困难的是到低C,N的领域，还要保持脱碳效果的 问题。可以脱脂的真空精练设备，适用于高附加值的 400系钢(高Cr铁素体,极低的C,N钢)制造的真空精练设备,o 400系-极低C,N钢的特性,- 因Cr增加及不含有Ni ，所以碳, 氮溶解度增大 = 脱碳,脱脂困难,- 为了

10、确保耐蚀性及焊接性 对C+N 的要求非常低 (200ppm 以下),30,VOD,31,连铸作业 (Continuous Casting),Dummy bar top feeding,Torch cutting machine,Tundish,Caster,Ladle,32,连铸 (铸片轧机),33,热轧及退火酸洗工程,退火酸洗钢种别经由工程,*1)Ferrite系凝固后冷却过程中如果有相变态是semi-ferrite,没有像变态是fully-ferrite. 2)400系 不锈钢 “低温退火处理”是Ac1变态点以下施行的热处理。,加热炉,压延,罩式退火炉,钢卷准备机组,退火酸洗,研磨,34,

11、Steckel Mill（可逆式炉卷轧机）,SLAB,加热炉 (1250),Descaler,粗轧 (2032mm),精压延 (2.012.7mm),宽度轧机,Coiling Furnace,Crop Shear,Laminar 流程,Pinch Roll,卷取机,卷取卷, APL CPL,35,加热炉,压延,冷却, 卷取,36,Steckel Mill,37,退火酸洗设备,38,冷轧工程,冷轧压延,冷轧退火酸洗,调质压延,形象矫正,表面研磨,光亮退火,39,冷轧设备,ZRM,ZRM,APL,40,设备规格,41,产品生产范围,规格 及单重,钢种,表面规格 : 1D, 2D, 2B, HL,

12、#3, #4,42,冷轧连连轧设备概要,冷轧退火酸洗,冷轧,Leveller,Skin pass,热轧退火酸洗,Slitter,Cold rolling,Annealing,Pickling,Finishing,Annealing,Pickling,一般流程 : HAPL冷轧总共以6阶段构成,l HAPL l 冷轧 l,连连轧流程 : 以1 阶段统合,43,流程介绍,DRAP (Direct Rolling Annealing and Pickling) : J&L (美国), 97.5, 25万吨/年,Rolling(Z-Hi Mill 2 Std),Black Coil,(Shot Bla

13、ster & pickle),SPM,TLL,退火,酸洗,酸洗,LC2i Line (Ligne Continue Integree Inox) : Arcelor (法国), 99.3, 25万吨/年,Black Coil,Black coil Scale去除 冷轧 (2 Stand) 退火 + 酸洗 精整 冷扎制品,Black coil 无退火酸洗 冷轧(2 Stand Mill) 退火 + 酸洗 精整 冷轧制品,44,RAP5 Line (Rolling Annealing & Pickling 5 Line) : Outokumpu (芬兰), 02.10, 75万吨/年,1st Ro

14、und : Black coil 冷轧 退火 + 酸洗 HR 薄制品 (45万吨) 2nd Round : White Coil 冷轧 退火 + 酸洗 精整 冷扎制品 (35万吨),RAP Line (Rolling Annealing & Pickling Line) : LISCO(中国), 04.12, 35万吨/年,White Coil, , ,Rolling(Z-Hi Mill 3 Std),SPM,TLL,退火 酸洗,White coil 冷轧 退火 + 酸洗 精整 冷扎制品 (35万吨),45,流程特性,Base 10日 91%,79% 2日 96%,制造成本 制造工期 成材率,

15、高级材 (2B 全用途) 0.2mmt 8万吨/1ZRM,中, 低级材 (排气, 产业材, Pipe) 1.0mmt 30万吨/1流程,品质 (用途) 生产厚度 单位生产量,一般工程,连连轧工程,通过大量生产中、低级材、低成本产品，强化成本竞争力,(冷扎制品制造成本 100$/吨 节俭),3. 不锈钢的用途,多样的制品形态和表面 建筑内外装饰材 屋顶材 街道设施 运输装备用 产业设备用 餐具, 厨房用 电器电子 其它,47,多样的制品形态和表面,48,Fingerprint-Protection of Stainless Steel Surface treatment,BA-finish,2B

16、-finish,special finish,49,建筑内外装饰材,上海金茂大厦 (316),上海浦项商务广场 (POS-Plaza) (316 Dull),50,Petronas Towers (Kuala Lumpur, Malaysia) (316L, 研磨材, 1.5t, 4千吨),Walt Disney Center Hall (Los Angeles, USA) (316, 研磨材),51,仁川国际机场(韩国),POSCO Center,52,ASEM Center 屋顶 (韩国, 446M Dull+ BA, 400吨),屋顶材,53,ASEM Center 屋顶 (韩国, 44

17、6M Dull+ BA),54,仁川国际机场 (韩国, 446M Dull, 1,500吨),55,高速铁光明车站屋顶(韩国, 02.12, 304 2D, 0.5t, 350吨),56,光州世界杯竞技场 (韩国, 316 Dull, 200吨),57,posco历史馆外装饰和屋顶 (03.5, 446M Dull, 0.5t, 100吨),58,街道造型物,上海浦东,59,大连,60,上海南京路,61,运输装备用,电动车 内部和外部,62,大型客车 Frame of bus,63,大型客车 Frame of bus,64,Muffler （消声器）,Manifold （排气管）,Cataly

18、tic converter （催化转换器）,Exhaust system（汽车排气系统）,65,Muffler,Catalytic Converter,Exhaust Manifold,66,Exhaust system （汽车排气系统）, Cold-end（冷端） ( 600), Hot-end （热端） ( 600),67,集装箱及摩托车上的应用,68,工业设备用,石油和天然气产业,69,The inside of their cryogenic (-163oC) tanks with a 1.2 mm thick corrugated Type 304 membrane 90 tonne

19、s per vessel.（液化天然气运输船舶）,70,Chemical tanker（化学船舶）,71,Pulp and paper industry （纸浆及造纸产业）,72,Applications for Portable Water（蓄水槽）,73,74,自来水净水场过滤池 (韩国醴泉, 02.8, 混凝土 双相钢),75,餐具,厨房用,76,Built in Kitchen (Anti finger print)（厨房设施）,77,电器电子,LCD Frame,PDA,HDD,MP,Electron Gun,78,精密部品,79,街道设施物,花盆台 (Italy, 316L) (为

20、了美化的街道环境在街道花盆里使用不锈钢的示例),80,长椅 (Europe),81,栏杆 (韩国),禁止车辆进入带 (系船柱, 韩国),82,自行车停车棚 (韩国),路灯 (韩国),83,材质 : 不锈钢(绝缘涂层),电车, 地下铁 安全栏杆 (韩国, 03.3),84,不锈钢桥,全不锈钢桥 (Europe, 316, 15吨) (长度 320m, 高度 7m, 上部拱形管是碳钢),85,其它,百货店内部商品陈列台,86,其它,4. 不锈钢钢种特性,304(L) 钢种 301(L) 钢种 304J1 钢种 316L 钢种 321 钢种 310S 钢种 430 钢种 409L 钢种 410L 钢

21、种 202 钢种,88,钢种别特性, 特性及使用用途, 化学成分(wt%), 机械特性,- 作为Austenite系的基本钢种耐腐蚀性、耐热性、低温强度、机械性能优秀- 热处理后不发生硬化，几乎没有磁性,89, 特性及使用用途, 化学成分(wt%), 机械特性,- 对比304含有低Ni,Cr及高N成分，根据粗压延可以达到高强度化- 对比Steel, Al有优秀的高温强度,抗疲劳强度及耐腐蚀性，使用在电车 达到重量轻,优秀的稳定性及经济性 (301L),90,91, 特性及使用用途, 化学成分(wt%), 机械特性,- 对比304确保优秀的成形性 (复合型形成, 深加工性, 形象同结性优秀)- 耐时效龟裂性优秀, 成形性,92, 特性及使用用途, 化学成分(wt%), 机械特性,- 添加Mo(23%)