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管路補(bǔ)償接頭談:鋼中的”維生素”—釩_滄州五森管道有限公司
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管路補(bǔ)償接頭談:鋼中的”維生素”—釩

  

釩的發(fā)現(xiàn)   
釩是由瑞典科學(xué)家塞夫斯托姆(N.G.Sefstrom)博士在1830年發(fā)現(xiàn)的。他在從事由Taberg礦石的鐵礦中提煉球墨鑄鐵的研究時(shí),獲得了一種殘留物,其中含有一種以前從未發(fā)現(xiàn)過的元素——釩。因?yàn)殁C的化合物的顏色五顏六色,十分漂亮,管路補(bǔ)償接頭所以就用古希臘神話中美麗女神“凡娜迪絲”(Vanadis)的名字給這種新元素起名叫“Vanadium”。中文按其譯音定名為釩。塞夫斯托姆的導(dǎo)師,著名的瑞典化學(xué)家貝采里烏斯斯托姆(J.J.Berzelius)對塞夫斯托姆發(fā)現(xiàn)的這種新元素產(chǎn)生了濃厚的興趣。他在國際上宣布了塞夫斯托姆的發(fā)現(xiàn)并就釩鹽開展了大量研究工作。
 
     然而,塞夫斯托姆和貝采里烏斯的工作只限于大量釩化合物的化學(xué)特性研究。直到30年之后,才由英國化學(xué)家羅斯科(H.Roscoe)用氫氣還原氯化釩才第一次制得了金屬釩。
    基于塞夫斯托姆、貝采里烏斯和羅斯科的研究,釩早期是作為一種化學(xué)化合物來應(yīng)用的。早期的應(yīng)用實(shí)例如,墨水黑色劑和織物固苯胺黑色染料。到1900年,德國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)釩鹽可以作為很多化學(xué)反應(yīng)的催化劑,管路補(bǔ)償接頭這一發(fā)現(xiàn)使釩作為一種化學(xué)試劑得到了重要應(yīng)用。
 
釩在鋼中的應(yīng)用   
釩在鋼中最初的應(yīng)用是在19世紀(jì)末基于英國謝菲爾德大學(xué)阿諾德(Arnold)教授的研究工作。為了促使釩能夠作為合金化元素在鋼中應(yīng)用,阿諾德教授在1889年開始研究釩在各種鋼中的合金化作用。阿諾德等人在謝菲爾德大學(xué)的研究工作奠定了釩在整個(gè)工、模具鋼領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)。管路補(bǔ)償接頭由于釩碳化物的高硬度以及其高溫穩(wěn)定性,釩在高速鋼、冷作和熱作模具鋼中獲得廣泛應(yīng)用。
 
    釩在工程用鋼中的作用也早已得到證實(shí)。20世紀(jì)初,英國和法國的研究表明,釩合金化能使碳鋼的強(qiáng)度大幅提高,尤其是在淬火加回火的工藝條件下,性能改善更為明顯。在美國,一次偶然事件促使了釩在汽車用鋼中的應(yīng)用。亨利·福特一世在觀看一次賽車比賽時(shí),一輛法國轎車被撞毀,管路補(bǔ)償接頭在檢驗(yàn)汽車殘骸時(shí)他發(fā)現(xiàn)一根由瑞典生產(chǎn)的曲軸的破損度比預(yù)想的要小得多。
 
    經(jīng)過試驗(yàn)檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)該鋼中含有釩。于是福特采用釩合金化鋼制作福特車的關(guān)鍵部件,以便更好地抵抗路面的振動(dòng)與疲勞。他曾經(jīng)說過一句名言:“如果沒有釩,就不會(huì)有汽車。”由于極少量的釩就能使鋼獲得優(yōu)良的性能,當(dāng)時(shí)管路補(bǔ)償接頭對釩在鋼中的作用就有一個(gè)很形象的評價(jià) —— 釩是鋼中的維生素。
 
    釩合金鋼的其他一些重要應(yīng)用,主要集中在20世紀(jì)70年代前發(fā)展起來的高溫電站用鋼、鋼軌鋼以及鑄鐵等。釩能夠提高鋼的高溫蠕變抗力,在Cr-Mo-V高溫電站用鋼中廣泛應(yīng)用。
 
    高強(qiáng)度低合金鋼(HSLA)領(lǐng)域是釩的應(yīng)用中意義最大的、也是目前用量最大的領(lǐng)域。這類鋼也稱為“微合金化鋼”。
 
    微合金化鋼和相應(yīng)的控軋工藝的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代后期。第二次世界大戰(zhàn)后焊接結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用,由于碳對焊接結(jié)構(gòu)韌性及焊接性的不利影響,管路補(bǔ)償接頭通過增碳提高強(qiáng)度的含釩鋼的發(fā)展傳統(tǒng)手段受到了限制。此時(shí),人們研究發(fā)現(xiàn)晶粒細(xì)化可以同時(shí)提高材料的強(qiáng)度和韌性,這種新觀點(diǎn)強(qiáng)烈刺激著熱軋新工藝和新鋼種的開發(fā)。同時(shí)人們認(rèn)識到,微合金化元素的析出強(qiáng)化可以有效彌補(bǔ)降低碳含量造成的強(qiáng)度損失,從而改善焊接性。
 
    20世紀(jì)六七十年代,一種熱軋的低碳釩微合金鋼(0.15%~0.20%C、0.10%~0.15%V)替代傳統(tǒng)的正火熱處理鋼獲得了廣泛應(yīng)用。60年代初期,美國伯利恒鋼鐵公司在C-Mn鋼基礎(chǔ)上開發(fā)了系列V-N鋼,其C、Mn含量上限分別為0.22%和1.25%,屈服強(qiáng)度達(dá)320~460MPa,以熱軋態(tài)供貨使用,規(guī)格包括了板、帶和型鋼的所有產(chǎn)品。1975年左右Jone&Laughlin公司開發(fā)出最早的高強(qiáng)度釩微合金化熱軋帶鋼(VAN80鋼),該鋼首次采用在線控制加速冷卻工藝生產(chǎn),管路補(bǔ)償接頭通過利用微合金元素的析出增加了晶粒細(xì)化和析出強(qiáng)化作用,其屈服強(qiáng)度達(dá)到560MPa。
 
美國伯利恒鋼鐵公司
 
    20世紀(jì)80年代,伴隨著控軋控冷工藝技術(shù)的發(fā)展,采用Ti-V微合金化設(shè)計(jì),開發(fā)了一種新的控軋工藝路線,稱為再結(jié)晶控制軋制(RCR)。通過使每道次變形后的形變奧氏體的再結(jié)晶,管路補(bǔ)償接頭可以同樣達(dá)到傳統(tǒng)上低溫控軋方法所能達(dá)到的晶粒細(xì)化效果。此工藝可采用較高的終軋溫度,因此對軋機(jī)的軋制力要求較低,不但提高生產(chǎn)率,同時(shí)能在軋制力較弱的軋機(jī)上實(shí)現(xiàn)軋制生產(chǎn)。
 
    20世紀(jì)90年代,薄板坯連鑄連軋工藝得到快速發(fā)展,進(jìn)一步促進(jìn)了釩微合金化技術(shù)在高強(qiáng)度帶鋼產(chǎn)品中的應(yīng)用。薄板坯連鑄連軋工藝一系列冶金學(xué)特征,包括近終形的快速凝固、低的板坯加熱溫度、鑄態(tài)組織直接軋制、機(jī)架道次大變形等,導(dǎo)致傳統(tǒng)鈮微合金化HSLA鋼因鑄坯裂紋和混晶組織問題造成了生產(chǎn)上的困難。管路補(bǔ)償接頭通過采用V/V--N微合金化技術(shù),人們在薄板坯連鑄連軋工藝下開發(fā)出屈服強(qiáng)度為350~700MPa級的系列高強(qiáng)度帶鋼產(chǎn)品。
        
進(jìn)入21世紀(jì),中國在低成本V-N微合金化高強(qiáng)度鋼筋方面的研究成果及推廣應(yīng)用,有力地促進(jìn)了釩微合金化技術(shù)在我國的應(yīng)用。目前,中國400MPa以上高強(qiáng)度鋼筋的比例已經(jīng)超過85%,管路補(bǔ)償接頭并且正在大力發(fā)展屈服強(qiáng)度500MPa的Ⅳ級鋼筋,釩在中國高強(qiáng)度鋼筋的生產(chǎn)中有廣闊的應(yīng)用前景。
 
    近年來,隨著研究工作的不斷深入,人們開發(fā)出一系列釩微合金化的新技術(shù)和新工藝。VN晶內(nèi)鐵素體(IGF)形核技術(shù)與RCR工藝結(jié)合,形成了第三代TMCP工藝。該工藝采用V-N微合金化設(shè)計(jì),通過RCR細(xì)化原始奧氏體晶粒,依靠終軋階段的形變誘導(dǎo)VN在奧氏體中的析出,促進(jìn)IGF形核,細(xì)化了鐵素體組織。這一新工藝技術(shù)不僅發(fā)揮釩的傳統(tǒng)沉淀強(qiáng)化優(yōu)勢,還利用VN促進(jìn)IGF形核起到了晶粒細(xì)化作用,管路補(bǔ)償接頭充分發(fā)揮了微合金鋼晶粒細(xì)化和沉淀強(qiáng)化的優(yōu)點(diǎn),該技術(shù)在一些難以實(shí)現(xiàn)低溫控軋的鋼鐵產(chǎn)品,如厚壁型鋼、高強(qiáng)度厚板等,獲得了成功應(yīng)用。
 
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