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結構用鋼的發展現況與未來展望 黃慶淵 1. 鋼板生產製程簡介 2. 結構用鋼板的基本性質要求 3. 結構用鋼的發展現況

結構用鋼的發展現況與未來展望 黃慶淵 1. 鋼板生產製程簡介 2. 結構用鋼板的基本性質要求 3. 結構用鋼的發展現況 4. 結構用鋼的未來展望. 1. 鋼板生產製程簡介. 鋼鐵與其他材料之比較. 相對於鋁、塑膠等新興材料，鋼鐵材料除了比重較重外，其他性能均較優異。. 鋼鐵材料性質的追求目標. 水準. 目 前 實用最高值. 開發中 產品目標值. 理論最高值. 性質. 降伏強度 r value n value 磁通密度 楊氏系數. 34000MPa {110}<001>rm=5.1 1

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結構用鋼的發展現況與未來展望 黃慶淵 1. 鋼板生產製程簡介 2. 結構用鋼板的基本性質要求 3. 結構用鋼的發展現況

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Presentation Transcript

  1. 結構用鋼的發展現況與未來展望 黃慶淵 1.鋼板生產製程簡介 2.結構用鋼板的基本性質要求 3.結構用鋼的發展現況 4.結構用鋼的未來展望

  2. 1.鋼板生產製程簡介

  3. 鋼鐵與其他材料之比較 相對於鋁、塑膠等新興材料，鋼鐵材料除了比重較重外，其他性能均較優異。

  4. 鋼鐵材料性質的追求目標 水準 目 前 實用最高值 開發中 產品目標值 理論最高值 性質 降伏強度 r value n value 磁通密度 楊氏系數 34000MPa {110}<001>rm=5.1 1 <100> 2.15 Tesla E111=2.73x105 MPa 4000MPa 2.5 0.25 1.9(GOES) 1.76(NOES) 2.2x105 MPa 5000MPa 3.0 0.30 2.0(GOES) 1.8(NOES) 2.4x105 MPa ※實用產品性質與理論值之間仍具極大的差距。

  5. 鋼板的製造流程 煉鐵 煉鋼 熱軋延

  6. 鋼鐵的生產流程 高爐煉鐵 將鐵礦還原成鐵水 (C>4% 雜質多質脆) 轉爐煉鋼 去除鐵水中雜質並調整成分 鋼胚連鑄 將鋼液澆鑄成鋼胚 軋延成形 將鋼胚加工成各種形狀 成 品

  7. 鋼板產品之應用 Taipei 101 tower (508m)

  8. 高強度鋼板 傳統製程 組織結構 溫 度 TMCP製程 沃斯田鐵 再結晶區 鋼胚再 熱溫度 沃斯田鐵 非再結晶區 正常化溫度 Ar3 沃斯田鐵+肥粒鐵 Ar1 肥粒鐵+波來鐵 (+變韌鐵) 加速 冷卻 一般 軋延 正常化 溫度 控制 軋延 高強度鋼板的產製- TMCP製程 (Thermo-Mechanical Control Processing) • 晶粒細化 + • 變態強化 • 晶粒細化

  9. 再結晶區 非再結晶區 ACC 一般軋延 TMCP製程

  10. 不同製程條件下，TS 與 Ceq之相互關係 700 Accelerated cooling 600 TS, MPa 500 control rolling 400 Normal rolling 0.20 0.30 0.40 0.50 Ceq, % TMCP在相同的成份可增加強度與低溫韌性 TMCP降低碳含量與合金添加量，可提高銲接性 (降低預熱溫度)。

  11. 2.結構用鋼板的基本性質要求

  12. 結構用鋼之性質要求---強度、韌性與銲接性 強度--所謂強度是指鋼材單位面積所能承載的外力，此性質通常以拉伸試驗來加以量測。對結構用鋼而言，經由拉伸試驗可得到三個鋼材的基本性質:降伏強度(Yield Strength)、抗拉強度(Tensile Strength)與伸長率(Elongation)。一般結構用鋼常以強度等級來加以區分命名，ASTM規範中通常以降伏強度作為命名之依據，而JIS則常以抗拉強度作為依據

  13. 韌性--所謂韌性是指鋼材破裂時單位面積所能吸收的能量，此性質通常以衝擊試驗來加以量測。結構用鋼材在衝擊試驗方面之規定亦有所不同，通常美國之ASTM規範皆不列入必做之材料試驗項目，必須由買方自行提出請求；而JIS、BS、DIN等規範，則對韌性要求殷切之鋼種直接規定需衝擊試驗保證，此為二者最大之不同，選定規格時宜多加注意。韌性--所謂韌性是指鋼材破裂時單位面積所能吸收的能量，此性質通常以衝擊試驗來加以量測。結構用鋼材在衝擊試驗方面之規定亦有所不同，通常美國之ASTM規範皆不列入必做之材料試驗項目，必須由買方自行提出請求；而JIS、BS、DIN等規範，則對韌性要求殷切之鋼種直接規定需衝擊試驗保證，此為二者最大之不同，選定規格時宜多加注意。

  14. 對於銲接性質要求，美國與日本有部分的差異 • 美國地區因習用熱軋型鋼，其鋼材的銲接性僅以滿足工地施工之低入熱量銲接為主，因此鋼材規範相對較鬆，但會要求較嚴格的細部設計與銲接施工規定 • 日本則為能採行較高效率的銲接施工，而使用較嚴格之鋼材規範。 • 國內因所使用構材以組合型鋼（以鋼板切割銲接）為主，其銲接製作等則主要參考日本

  15. 如果設計時使用美規鋼板而細部要求採習用的日本寬鬆施工習慣，則會得到不安全的組合結果，因此於鋼結構的銲接程序製定時，必須特別注意鋼板的銲接性質。

  16. 跨距大 施工期短 品質均一穩定 鋼結構 修補容易 回收容易 結構自由度大 景觀調合 相對質量輕 鋼結構的優點

  17. 502 600 億 500 元 388 365 400 300 200 100 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006f 我國鋼結構產值變化(1995-2006) 資料來源：工業生產統計月報/金屬中心ITIS計畫整理 台灣在鋼結構設計、材料、施工技術、法規等層面的技術發展仍有很大的努力空間。

  18. 3.結構用鋼的發展現況

  19. 新一代結構用鋼的性質需求 基於安全性、經濟性、造型美觀 及空間利用等方面的考量，建築 業及鋼構廠對於新一代的結構用鋼，產生了多樣化的性質需求。

  20. 新一代結構用鋼的性質需求 1.增加空間利用效率建築高層化 ─ 高強度鋼，超厚板 2.提高鋼結構施工效率 ─ 高效率銲接TMCP鋼板 3.耐震安全上的考量 ─ 低降伏比，狹降伏強度變異範圍，極低降伏強度的制震鋼板

  21. 新一代結構用鋼的性質需求 4.節省鋼結構耐火被覆的成本 ─ 耐火鋼 5.簡化鋼結構的防蝕塗裝 ─ 耐蝕結構用鋼 6.便利結構設計及節省用料 ─ 所有厚度範圍的產品均能保證定值的強度

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