轧材质量控制与深加工技术第六讲钢材深加工技术0 引言我国钢铁工业近几年获得了迅速的发展，已经连续15年保持钢产量世界第一，2010年跨上6亿吨的新台阶。

由此可见，在2011年以后我国钢铁行业将面临很严酷的竞争局面，在这种形势下，谁能保持最低的成本、最优的质量、最好的服务和最能满足用户需求的产品谁就能在竞争中站住脚，保持不败。

其中钢材的深加工是主要的方向之一。

1.钢材深加工的范围钢材深加工的范围非常广，可以认为凡是对钢材产品进行进一步加工，使其更接近用1 / 28户，成为半成品甚至成品，所以减少用户对钢材初级产品的加工量的加工都是深加工的范围。

由于钢材的品种复杂，所以深加工的方式和种类也多。

有棒材的深加工、线材深加工、厚板深加工和薄板的深加工等等。

钢材的深加工有三种形式，一种是为用户生产半产品，减少用户的生产时间、生产工序和成本。

比如钢材配送、激光拼焊板生产就属于这类方式。

另外一种是直接生产市场需要的钢铁制制品，比如紧固件、钢结构等等。

第三种就是直接面向消费者的消费品，比如防盗门、快速房屋、办公家具等等。

但是这种方式一定要看准市场、看准用户，因为国内很多行业有市场准入和行业保护的问题。

从现在的形势分析，产品越接近用户，效益越好、市场越稳定。

2.扁平材的深加工近年，国内扁平材的投资较大，在建的项目也较多，所有能力释放以后，平材市场的竞争将会十分激烈，因此搞好平材深加工在今后的发展中是应当及早考虑的问题，表1是2 / 28近两年我国轧材装备与能力的发展情况。

表1 国内钢材生产2005、2006年产量和新建机组产量统计单位：万吨3 / 28扁平材的深加工主要包括：各种涂镀层钢板、钢结构（包括焊接H型钢）、各种焊管、冷弯与热弯型钢和其它金属构件及制品。

涂镀层钢板的发展，涂镀层钢板的发展是现代社会经济发展的要求，以汽车为例，一般汽车全寿命为10年左右，采用普通冷轧板做车身，抗点蚀的寿命仅2－3年，采用镀锌板车身寿命则可以达到10年，所以涂镀层板的用量会越来越大。

汽车、建筑、家电行业都是涂镀层板的大用户。

彩涂板近年发展非常迅速，已建成的产量有上千万吨，彩涂板的深加工已经刻不容缓的摆在企业面前，彩涂板主要用于建筑行业，少量用于装饰和家电。

建筑主要是屋面板、屋顶、厂房外板等等，大部分是经过冷弯以后使用。

如果通过夹层、配套的其它环节，则可生产成为整体的房屋。

国外很多的别墅，完全是由大量的镀锌和彩涂板组成，其建设成本接近钢混结构房屋，但是装配快、构造灵活。

4 / 28钢材配送中心的建设，钢材配送中心是钢铁企业接近用户、为用户服务，同时由创造效益、了解市场的最好手段。

现代的造船、工程机械制造等等行业对钢材的要求是品种规格复杂，钢铁厂能根据用户的需求剪切、配套、表面处理即满足了用户的需求，又增加了效益，目前许多大型企业如宝钢、武钢等都在全国各地建立了钢材配送中心，是非常值得学习和提倡的深加工方式。

钢结构（包括焊接H型钢）的发展，现代建筑采用钢结构越来越广泛，目前使用较多的主要有建筑钢结构、桥梁钢结构和塔桅钢结构，包括各种焊接圆管、方矩管、H型钢等，现代一般的高层写字楼、体育场馆、交通枢纽建筑都广泛使用钢结构，采用量通常一座建筑用数千吨至万吨钢材，但是规格、形状都比较复杂，需要专门的工厂进行加工。

以北京近年的建筑为例：北京国贸大厦为全钢结构，用钢量1.08万吨，中厚板板厚35－85mm，其中50－60mm的占约50%。

北京京港中心用钢量1.77万吨，最大板厚85mm。

中关村金融中心用钢1.3089万吨，钢板厚度20－70mm。

北京电视中心用钢3.367万吨，除部分热轧H型钢外，主要采用焊接H型钢和焊管，钢板厚度为9－80mm。

近年国外在发展大型钢构5 / 28件上也不断有新的进步，如大型蜂窝H型钢的使用（图1），减少了钢材的使用量，其完全是钢材深加工的产物。

据不完全统计，2004年我国钢结构的加工总量约1200万吨，如果考虑材料在加工过程中的消耗8%，则实际耗用钢材量1300万吨，预计到2010年钢结构加工用钢材量达到1800万吨，2020年达到2700万吨。

在所使用的钢材中中厚板的比例约50％以上，热轧H 型钢占15％，彩涂和镀锌板占12％，管材占3.5％，其他型材和冷弯型钢占19％。

目前我国钢结构制造量仅占钢材产量的3%左右，世界发达国家钢结构产量占钢材总产量通常约10%左右，所以与发达国家相比，中国钢结构的年产量应达到3000万吨左右，而现在中国钢结构行业有较大的发展空间，所以这是深加工发展的重要方向之一。

表2给出了2002年我国钢结构主要的使用领域、使用量和各使用领域竣工面积与使用钢材量的对应关系，由此可以看出不同领域在钢结构市场中的位置。

表2 2002年钢结构用量统计6 / 287 / 28冷弯型钢是经济断面型钢的一种,由冷带或热带经辊式弯曲或模具成型加工而成。

其表面精度高,断面系数比热轧型材高10%～40%,它还具有轻型、经济、适应性强等优点,已用于多种行业,如:建筑行业(仓库等大跨度建筑物)、汽车制造业(车厢边框、车门导轨等)、高速公路护栏板(型钢、圆管的使用量为20－50ｔ/ｋｍ)、铁路货车(1－1 5ｔ/节)、立柱(尖角矩形管)、地板(波纹板)、农机行业、门窗、装饰(龙骨)、支架、框架、电梯及钢结构等。

冷弯型钢在我国有强大的生命力,但其目前占钢材总量的比例却较低,约为0. 6%,而国外约占1.5%－5.0%。

其产品的品种和数量与市场需求均差距较大。

目前国内大部分冷弯型钢加工设备还不能达到质量要求,产品标准尚不完善,深加工能力不足。

冷弯型钢在国外建筑业中用途非常广泛,被用作屋架、檩条、桁架、刚架、墙架、龙骨、屋面板、墙板、楼板、门窗乃至容器、管道、围堰、钢板桩、防波堤等。

近年来,冷8 / 28弯型钢组合而成的网壳、货架、单层和多层房屋也得到了快速发展。

在发达国家,建筑业是冷弯型钢的第一大用户,冷弯型钢占钢材总量的5%，建筑业用冷弯型钢占冷弯型钢总量70% 以上,冷弯型钢应用于建筑业的主要产品是结构用冷弯方矩形管和建筑用结构冷弯型钢。

从结构力学和经济角度分析,冷弯型钢和H型钢结合应用于建筑业是最佳组合,可以实现工业厂房和民用住宅建设的工厂化。

20世纪80年代以前日本仅生产200mm×200mm以下的方矩形管及少量的开口冷弯型钢,日本钢结构住宅中立柱均采用H型钢。

1984年日本仙台地震后,通过对仙台地震中遭到破坏的钢结构住宅的研究发现,立柱和横梁之间的焊缝易开裂,原因是受H型钢外形特点的限制。

因此,日本1984年以后通过修改建筑法,规定日本的钢结构住宅立柱必须采用方矩形管,从而提高住宅的抗震性。

随着冷弯型钢在建筑钢结构中的普及,冷弯型钢生产的规格也随之增大,目前方矩形管最大规格已达到550mm×550mm,最大壁厚为22mm。

2002年日本钢结构用冷弯方、圆管总产量已达到200万t。

目前市场需求量最大的钢管规格为200mm×200mm－400mm×400mm,这些规格的冷弯方矩管占日本钢结构用方、矩形管总量的80%以上。

9 / 28在美国,据有关调查资料显示,冷弯方矩形管和热轧H型钢在建筑业中的用量约为1:1的关系,在20世纪90年代,建筑钢结构所用冷弯型钢的比例甚至超过热轧H型钢的用量。

其中,冷弯结构焊管(含方矩形管和圆管)约占建筑钢结构用钢量的25%,各种开口冷弯型钢在建筑钢结构用钢量中的比例也在20%以上。

我国由于没有厂家生产如此大口径的方矩管，目前工程用的方钢管是由四块板焊接而成的箱型柱。

因此,今后开发大量适用市场需要的冷弯型钢产品也是深加工发展的方向。

以板带材为原料的焊管深加工,以及焊管产品的加工,如:涂镀防腐处理钢管、各种异型管材等。

近几年焊管产品发展迅速,规格品种较多,目前已达600万吨/年以上。

焊管的品种开发及应用领域正在逐步拓宽。

电焊锅炉管的生产是焊接钢管技术进步的象征,产品质量提高的标志,也是扩大焊管品种和调整钢管产品结构的重要内容。

要生产出合格的产品,必须确保原材料质量稳定可靠,机组工艺装备完善,工艺制度合理且质量保证体系健全。

国内电焊锅炉管生产需在降低制造成本、提高产品尺寸精度和表面光洁度、提高抗氧化性能与耐腐蚀性能等方面下工夫。

聚乙烯涂敷钢管集钢管与塑料管的优点于一身,具有10 / 28化学稳定性好、强度高、不易发生蠕变、绝缘性能好、耐温性能好、涂层结合力高等优点。

该产品1989年由潍坊钢管总厂研制开发出来后,已逐渐被各行各业采用,尤其是在邮电、通讯业中,更受到广大用户的青睐。

激光拼焊钢板的生产，现代汽车特别是下一代的汽车，将大量使用激光拼焊的冷轧薄板，最高的比例估计可能会达到全部用板量的40%以上，其可能会有差强度拼焊、差厚度拼焊和差钢质的拼焊。

国外已经有许多专门进行拼焊不同冷轧薄板的工厂为汽车行业服务，根据汽车厂的需要，将薄板剪裁为不同的现状，然后进行拼焊，直接发到汽车厂，年产量可以达到数十万吨。

按我国汽车工业的发展，不远的将来将会大量使用激光拼焊钢板，目前国内主要的钢铁厂家和国外钢铁厂家已经认识到这一需求，2002年蒂森克虏伯钢铁公司在武汉成立了蒂森克虏伯中人激光拼焊板公司，2002－2003年宝钢分别在上海、长春、广州分别成立了上海宝钢阿赛洛激光拼焊板公司、长春一汽宝友加工配送有限公司、广州花都宝井零部件有限公司，2005年鞍钢、蒂森克虏伯和武汉中人公司合资成立了蒂森克虏伯鞍钢中瑞（长春）激光拼焊板有限公司。

激光拼焊板的设备不很复杂，投资也相对较小，11 / 28图2是生产线示意图和用于轿车的某激光拼焊板。

图 2 激光拼焊板生产装备示意图和采用激光拼焊板生产的汽车部件12 / 28随着社会对汽车节能安全方面迫切要求与日俱增，近年汽车已经开始大量使用液压成形管替代汽车抗冲撞部位的冲压件，采用液压管件替代冲压件作为汽车抗冲撞部件后可以在减轻车体重量的同时提高安全性。

目前在北美、欧洲和日本的一些车型上已经开始采用这一技术，加拿大的Dofasco钢铁公司在北美已经有七个工厂从是生产液压管的生产，2005年，浦项钢铁公司也建成投产了一条生产液压管的生产线。

该零件生产技术含量比较高，比较适合大型钢铁企业作为钢材产品的深加工。

图3是轿车用液压成形管的制造示意图和液压管在汽车上的使用部位。

其通常是采用激光焊接成直管，然后将直管内通入高压液体，在不同的模具中成形，形成复杂的断面形状。

13 / 2814 /28图3 汽车用液压成形管的制造示意图和在轿车上的使用其它板材制品，可以进行板材深加工的领域非常多，几乎在我们身边处处可以看到，关键是要发现和进行正确的选择和规划。

最典型的例子是辽宁盼盼集团从防盗门起家，发展到如今数亿资产，年产值数亿元，其产品大多数是深加工板材的制品。