辛巧娟：制桶原材料钢板的质量检验

制桶原材料钢板的质量检验

/辛巧娟

钢桶原材料钢板的质量检验是钢桶生产过程中一道必不可少的重要工序，它不仅影响着钢桶生产的工艺过程，而且对钢桶产品的最终质量影响最大，这是钢桶质量控制的第一道关口。产品质量的好坏，决定着企业的声誉和命运，所以，钢桶原材料钢板的质量检验是一定要引起重视的。采取切实可行的方法，始终如一的坚持下去，不让一个不合格的材料进入生产工序，这是钢桶质量检验部门必须坚持的准则。在制桶企业的ISO 9000质量体系中，原材料的检验是最为重要的一个质量控制点。

一、制桶用薄钢板原材料的质量要求

一般的规定，对200升钢桶用薄钢板要求如下：

1．尺寸、外形

（1）对于以平板供应的钢板的尺寸应符合表1的规定。

表1 薄钢板的尺寸要求（mm）

（2）尺寸允许偏差

①钢板厚度允许偏差应符合表2的规定。

表2 钢板厚度偏差（mm）

②宽度允许偏差：宽度为660mm的平板，宽度误差不得大于+10mm；宽度930mm的平板，宽度误差不得大于+19mm。

③长度允许偏差：宽度1500mm的平板，长度偏差不得大于+10mm。

（3）外形

①不平度。钢板的每米不平度规定台下：I组表面不大于10mm；II组表面不大于15mm。长宽小于1m钢板，其不平度按1m计算。

②切斜度和镰刀弯。钢板应切成直角。在保证公称尺寸最小矩形的条件下，切斜度和镰刀弯不得大于钢板宽度和长度的允许偏差。

（4）标记示例

用08号钢轧制的930mm×1800mm的钢板，其标记为：薄板08-930×1800-YB/T 5037

2．技术要求

（1）牌号和化学成分

①轧制钢板用钢的牌号规定如下：碳素结构钢Q215-A、Q235-A（或2、3号镇静钢）；优质碳素结构钢08、10号钢。

②钢以碱性平炉、氧化转炉冶炼。

③钢的化学成分（熔炼分析）应符合GB700、GB699的规定。

④成品钢板的化学成分允许偏差应符合GB222的规定。

（2）力学性能和工艺性能

①制造桶身用钢板应作力学性能试验；制造桶盖用钢板应做工艺性能（杯突）试验。

碳素结构钢板仅作冷弯试验。

②钢板的力学性能应符合表3的规定。

表3 钢板力学性能指标

经正火处理的钢板，抗拉强度上限允许比表3规定提高50MPa。

③钢板的杯突试验应符合表4的规定。

表4 钢板的杯突试验指标（mm）

④碳素结构钢板作180°冷弯试验。弯芯直径等于零。弯曲处的外面及两侧不得有裂纹和分层。

（3）表面质量

①钢板的表面不得有气泡、裂纹、拉裂、折叠、结疤和夹杂。钢板不得有分层。

②钢板按表面特征分为I、II两组，如表5如示。

表5 钢板表面质量要求

③制造钢桶顶底用钢板允许有下列缺陷：距角边长150mm以内的局部缺角及厚沿；距角边长150mm以内的裂口，其深度不大于10mm。

3．试验方法

（1）钢板的厚度测量方法应符合GB709的规定。

（2）钢板的检验项目、取样数量和试验方法应符合表6的规定。

表6 钢板的检验项目、取样数量和试验方法

（3）杯突试验在同一个试样的两个部位进行，一处在试样的边缘，另一处在试样的中部。

（4）试样按图1规定切取。

1、2-拉力试样；3-杯突试验（×试样位置）；4、5-冷弯试样；6、7-显微组织试样

图1 试样切取方案

4．检验规则

（1）钢板应成批验收。每批应由同一炉罐号、同一厚度、同一热处理炉次（连续炉同一热处理制度）的钢板组成，重量不得大于60t。公称容量不大于30t炼钢炉冶炼的钢坯制的钢板组成的混批，应符合GB700的有关规定。

（2）每批钢板应按如下规定选取检验用钢板。成垛热处理钢板：在一垛钢板的上部和下部各取一张。连续热处理钢板：每批取2张。

（3）钢板的复验按GB247进行。

二、制桶用薄钢板的化学成分检验

对原材料的分析检验，是每一个钢桶制造企业都必须认真做的原材料入厂检验程序，它是保证产品质量的基础。钢材化学成分的分析检验一般采用化学分析法，化学分析是以化学反应为基础的分析方法，常用方法主要又可以分为以下两种：

重量分析法。通常是使用被测组分与试样中的其它组分分离后，转变为一种纯粹的、化学组成固定的化合物，称其重量，从而计算被测组分含量的一种分析方法。这种方法的分析速度较慢，但其准确度高，目前它是在钢材分析中仍用作标准方法。

滴定分析法。此法是用一种已知准确浓度的试剂溶液（即标准溶液），滴加到被测组分溶液中去，使之发生反应，根据反应恰好完全时所消耗标准溶液的体积计算出被测组分的含量。这样的分析方法称为滴定法，又称容量分析法。此法操作简单快速，测定结果的准确度比较高，有较大的实用价值。

下面介绍钢材中各成分的常用分析方法。

（一）碳的测定

1．燃烧-容积法。又称气体容量法，最目前测定碳应用最广泛的分析方法。将试样置于约1200℃的氧气流中燃烧，生成的CO 2 和过量的氧气经导管导入量气管，定容后将气体压入装有KOH溶液的吸收器中将CO 2 吸收，然后使剩余氧气返回量气管，根据前后体积之差即可计算钢中的碳含量。

试样在高温燃烧时，其中的硫也被氧化，生成的二氧化硫也能被氢氧化钾吸收，因此必须事先用特制的、组织疏松的二氧化锰把二氧化硫吸收将其去除。

2．非水滴定法。试样在高温下通氧燃烧生成CO 2 和SO 2 ，首先导入硫吸收杯中，SO 2 被淀粉溶液吸收后生成亚硫酸消除干扰，未被吸收的CO 2 和O 2 导入含有百里酚酞指示剂的乙醇-乙醇胺-氢氧化钾混合液中被吸收。随后用碘酸钾溶碱性非水溶液（标准溶液）滴定，使之完全反应。根据标准溶液消耗的体积可计算出碳的百分含量。

（二）锰的测定

1．过硫酸铵容量法。试样溶解后，在酸性溶液中并有硝酸银存在的情况下，用过硫酸铵将锰氧化为七价锰（高锰酸），然后加入氯化钠溶液使银离子沉淀，再用亚砷酸钠-亚硝酸钠标准溶液滴定，据此测定钢中的锰含量。

2．三价锰容量法。试样溶解后，在加入大量磷酸的条件下，用固体硝酸铵将锰氧化为三价锰，然后以二苯胺磺酸钠为指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定，据此测定钢中的锰含量。

（三）硅的测定

1．重量法。试样经酸溶解，用高氯酸蒸发冒烟，使硅酸脱水转变成难溶的硅酸凝胶，过滤洗净后将其灼烧成二氧化硅。用硫酸-氢氟酸处理，使硅生成四氟化硅挥发除去。根据除硅前后的重量差可计算出硅的百分含量。

2．硅氟酸钾滴定法。试样以酸及氢氟酸分解，使硅转化为硅氟酸，加入硝酸溶液时即生成硅氟酸钾沉淀，然后滤出并洗净沉淀物，用热水溶解使之水解而释放出氢氟酸，再用氢氧化钠标准溶液滴定其释放出的氢氟酸，由消耗氢氟化钠标准溶液的量计算硅的含量。

（四）硫的测定

1．燃烧碘量法。试样在高温下氧气流中燃烧，生成的二氧化硫随氧气流通入吸收器，被水吸收形成亚硫酸，再以淀粉作指示剂用碘标准溶液滴定，根据碘液的消耗量即可求得硫的含量。

2．重量法。将试样用硝酸或盐酸溶解，使硫转变成硫酸盐，往硫酸盐中加氯化钡使之生成硫酸钡沉淀物，然后将沉淀的硫酸钡过滤、灼烧、称重，以测定钢中的硫含量。

（五）磷的测定

碱容量法。将试样用酸分解使磷转变为正磷酸后，加钼酸铵使之生成磷钼酸铵沉淀物，过滤后将沉淀物用一定数量的氢氧化钠标准溶液溶解，然后用酸（硝酸）标准溶液回滴过剩的氢氧化钠溶液，根据所消耗的氢氧化钠标准溶液计算钢中的磷含量。

（六）铬的测定

过硫酸铵容量法。试样经硫磷混合酸分解，在硝酸银溶液中用过硫酸铵将铬氧化为六价，然后用硫酸亚铁标准溶液滴定，根据硫酸亚铁的消耗量即可求得铬含量。或者试样直接用高氯酸溶解并蒸发至冒烟将铬氧化，再用硫酸亚铁滴定。

（七）镍的测定

重量法。试样用盐酸溶解后，置于加酒石酸（或柠檬酸）和氢氧化铵的弱碱性溶液中，用丁二肟溶液使镍沉淀。经过滤、洗涤、烘干或灼烧成氧化镍后，进行称量，再计算镍的含量。

三、制桶用薄钢板的力学性能检验

1．抗拉强度

钢的强度是通过拉伸试验测定的。拉伸试验一般是在万能试验机上进行的。拉伸试验时，试样在负荷平稳增加下发生变形直至断裂。此时利用万能试验机上的自动绘图装置，可以绘出试样在拉伸过程中伸长与负荷之间的关系曲线。习惯上称此曲线为试样的拉伸图，即F-△L曲线。图2为低碳钢试样的拉伸图。

图2 低碳钢拉伸图

钢材试样在外力作用下发生的形状变化，称为变形。而恢复变形的能力则称为弹性。当外力去除之后，而恢复变形的能力则称为弹性。当外力去除之后，试样的变形即随之消失，而无残余变形，这种变形称为弹性变形。由拉伸图可知，弹性变形呈一直线段，这说明试样的伸长与外力的增加成正比关系。

当试样在试验过程中拉伸力不增加（保持恒定）时，仍能继续伸长时的应力称为屈服点。试样经过屈服阶段再除去负荷，部分变形不能恢复，这部分不能恢复的残余变形称为塑性变形。

试样屈服后，若要使其继续发生变形，则需增加外力以克服其中不断增长的抗力，这是因为材料在塑性变形过程中不断发生强化。在强化阶段中，试样的变形主要是塑性变形，其变形时要比弹性变形阶段的变形大得多，试样的变形仍是均匀的，但可以看到整个试样的横向尺寸有显著缩小。当外力继续增加到某一最大值（图2曲线b点对应的力）时，试样的局部面积缩小，产生了所谓“缩颈”现象，故载荷也逐渐降低，直到试样被拉断。

抗拉强度是指试样在拉断过程中最大力所对应的应力，即

式中：σ b ——抗拉强度；F b ——试样承受的最大力；S 0 ——试样平行长度部分的原始横截面面积。

抗拉强度的测定，是在测定屈服点后，对试样继续加荷至拉断试样为止。从测力盘上读取最大力F b 。按照上式计算出抗拉强度值。

2．伸长率

伸长率是试样在一定应力下的标距增长量与原标距长度之比。标准意义上的伸长率是指断后伸长率，就是试样拉断后，标距的增长时与原始标距长度的百分比，即

式中：δ——断后伸长率；L 1 ——试样拉断后的标距长度；L 0 ——试样原始标距长度。

断后伸长率的测定，是将拉断后的试样断裂处紧密对接，尽量使其轴线位于一直线上，以测量断后长度。然后按上式计算出伸长率。

四、制桶用薄钢板的工艺性能检验

标准规定的工艺性能检验是进行杯突试验。杯突试验就是用端部为球形的冲头，将夹紧的试样压入压模内，直至出现穿透裂缝为止，此时的杯突深度即为试验结果，以此来检验钢板的塑性变形性能。

1．试样要求：杯突试验用试样是从表面无缺陷的钢板上选取的。试样必须平整，不得扭曲，边缘无毛刺，不得进行冷热加工或锤击，应不经矫直进行试验。试样厚度为原材板厚，宽度或直径为90～95mm。

2．试验方法：杯突试验在杯突试验机上进行，试验部分见图3。

1—试样厚度；2—试样宽度或直径；3—压模孔径；4—垫模孔径；5—压模外径；6—垫模外径；

7—压模孔内侧圆角半径；8—压模外侧圆角半径；9—垫模外侧圆角半径；10—压模孔深度；11—压模厚度；

12—垫模厚度；13—冲头球形部分直径；14—杯突深度

图3 杯突试验

试验就在10～35℃的温度下进行。若要求严格，则就在23±5℃下测试。

试验前，就应在试样两面和冲头上涂以一薄层石墨润滑脂或其类型的润滑脂。试样厚度的测量应精确到0.01mm。相邻两个压痕的中心距离不得小于90mm，任一压痕的中心至试样任一边缘的距离不得小于45mm。

试验时，把试验机调至零点后，将试样置于压模和垫模之间予以夹紧，夹紧力约为10kN。在无冲击的情况下进行杯突试验，试验速度控制在5～20mm/min。试验接近结束时，将速度降低到下限速度，以便正确地确定裂缝出现的瞬间。当裂缝开始穿透试样厚度（透光）时，试验即告终止。

试验过程中，冲头不得转动，冲头部分应与试样接触。