随着近年来工程机械市场的持续低迷,工程机械产品的销售量也是逐渐走低。在当今的市场形势下,山推作为全国的履带式推土机制造商也受到了影响。为降低生产成本,增加经济效益,结合推土机的结构及其力学性能,通过不断地分析研究提出了关于Q235B和Q345B材料合理选用的方案。
通过对Q235B和Q345B材料化学成分和力学性能的分析,提出在推土机结构件中可利用Q345B材料代替部分Q235B材料,在满足推土机结构件力学性能的要求下,通过减少使用钢板的厚度,降低使用材料的重量,达到降成本、增效益的作用。
试验方法
(1)试验用材料 根据SD16推土机后桥箱设计结构要求,后桥箱结构中使用了大量的Q235B和Q345B材料, 约占后桥箱总重量的1/3。其中,SD16后桥箱中Q235B钢板的重量为125kg,Q345B钢板的重量为171.6kg。
(2)焊接工艺 焊接工艺要求焊缝强度质量为Q/STB12.606-2000一级。对焊缝进行清渣、修磨处理。具体焊接参数如表4所示。
在焊接工艺中,Q235B和Q345B的焊接参数和工艺要求是一致的。Q235B属于碳素钢材料,Q345B属于低合金结构钢,两种材料都是用连铸坯轧制而成,区别在于合金元素含量,主要体现在含锰量上,其中Q235B的wMn=0.3%~0.8%,Q345B的wMn=1%
Q345B 钢的工艺路线:铁水→LD(100t **底复吹转炉)→LF(100t 精炼炉)→CCM(1600×180、220、250mm 2 板坯连铸机)。
气泡产生的原因
依据气泡所在的位置,将露出表面的称之为表面气泡,未露出表面的称之为皮下气泡。前者在未经清理的铸坯表面即可观察到,而后者只有在对铸坯表面进行火焰清理之后才可观察到。
中板厂轧材边部的气泡缺陷可分为两类:类气泡实际为皮下夹渣,主要与结晶器保护渣的卷入有关;一般零星出现的气泡缺陷有可能是此类原因导致的。第二类气泡缺陷主要是由钢水中的气体引起的;在钢水凝固过程中,钢液中所溶解的气体的分力大于钢水自身的静压力与大气压之和时就会产生气泡,若这些气泡不能从钢水中及时逸出,钢水凝固形成铸坯后就会造成皮下气泡缺陷。因我厂的Q345B生产过程中多表现为整炉出现气泡,而类气泡属零星出现,所以可排除类气泡,断定Q345B钢铸坯气泡为钢水中气体含量过高所致。
由于气体含量过高导致的板材气泡缺陷根源在于铸坯在浇注过程中已形成的宏观气泡,连铸过程铸坯产生气泡的主要原因有3 类:脱氧不良、过程吸气(空气、保护性气体)及水汽(潮湿的添加料和耐材),而炼钢工序出现上诉3种情况主要体现为终点状况差、强脱氧剂加入不足、钢水二次氧化、加入料潮湿、钢包等功能性耐材预准备使用把关不严等诸多环节问题均可归属于上述气泡产生的3大类原因之中。
Q345B相对于Q235B有着较好的综合性能。其中,通过对16mm厚板进行拉伸试验,得出Q345B材料的抗拉强度≥345MPa,Q235B材料的抗拉强度≥235 MPa。
通过焊接后焊缝的拉伸和断裂试验,以及检测的两个焊缝的金相组织结构,了两组试验中的焊缝质量都达到公司标准(Q/STB12.606-2000)一级质量要求。
根据Q235B和Q345B材料的力学性能比较,Q345B的抗拉强度比Q235B高42.5%。可通过采用Q345B材料代替Q235B来降低板材的厚度,进而达到降低生产成本的效果。即可用10mm厚Q345B钢板代替14mm厚的Q235B钢板。按照表3中所列两种材料的消耗情况,根据板材厚度和价格(见表5),按照年产5000台推土机计算,若将一半Q235B材料替换为Q345B,每年可节省成本387.348万元。
由表3可知,年产10 000台推土机用Q235B材料重量为12 880t,则年产5000台推土机Q235B材料的使用量为6440t ;按照一半Q235B用Q345B来代替的原则计算,年产5000台推土机Q235B被Q345B替代的重量为3220t。
用Q345B代替Q235B后节省的板材重量为1026.7t;替换后Q345B的重量为2193.3t。
按照表5中两种板材的价格,将一半的Q235B用Q345B代替后,年产5000台推土机节省的成本为387.348万元。每台推土机可节省775元。
普通及机械结构用钢板中常见的日本牌号
1、日本钢材(JIS系列)的牌号中普通结构钢主要由三部分组成:部分表示材质,如:S(Steel)表示钢,F(Ferrum)表示铁;*二部分表示不同的形状、种类、用途,如P(Plate)表示板,T(Tube)表示管,K(Kogu)表示工具;*三部分表示特征数字,一般为抗拉强度。如:SS400——个S表示钢(Steel),*二个S表示“结构”(Structure),400为下限抗拉强度400MPa,整体表示抗拉强度为400 MPa的普通结构钢。
2、SPHC-**S为钢Steel的缩写,P为板Plate的缩写,H为热Heat的缩写,C商业Commercial的缩写,整体表示一般用热轧钢板及钢带。
3、SPHD-表示冲压用热轧钢板及钢带。
4、SPHE-表示深冲用热轧钢板及钢带。
5、SPCC-表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带。其中*三个字母C为冷Cold的缩写。需保证抗拉试验时,在牌号末尾加T为SPCCT。
6、SPCD-表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国08AL(13237)碳素结构钢。
7、SPCE-表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国08AL(5213)深冲钢。需保证非时效性时,在牌号末尾加N为SPCEN。
冷轧碳素钢薄板及钢带调质代号:退火状态为A,标准调质为S,1/8硬为8,1/4硬为4,1/2硬为2,硬为1。
表面加工代号:无光泽精轧为D,光亮精轧为B。如SPCC-SD表示标准调质、无光泽精轧的一般用冷轧碳素薄板。再如SPCCT-SB表示标准调质、光亮加工,要求保证机械性能的冷轧碳素薄板。
8、JIS机械结构用钢牌号表示方法为:S+含碳量+字母代号(C、CK),其中含碳量用中间值×100表示,字母C:表示碳 K:表示渗碳用钢。如碳结卷板S20C其含碳量为0.18-0.23%。
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