【正文】 第三章 H型鋼 第一節(jié)現(xiàn)代化 H型鋼生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制 655． H型鋼的種類有哪些 ? 根據(jù)使用要求及斷面設(shè)計(jì)特性，通常 H 型鋼分為兩大類：一類是作為梁型建筑構(gòu)件用的 H型鋼；另一類是作為柱型 (或樁型 )建筑構(gòu)件的 H型鋼。作為梁型構(gòu)件的 H型鋼，其高度與腿寬之比為 2： 1～ 3： 1，其規(guī)格一般從 100mm 50mm～ 900mm 300mm。 作為柱型構(gòu)件的 H型鋼，其高度與腿寬之比為 1： l，其規(guī)格一般從 100mm 100mm～ 400mm 400mm。H型鋼高度 80— 1100mm，腿寬 46～ 454min，腰厚 2． 9— 78mm，單重 6— 1086kg／ m。 656． H型鋼的生產(chǎn)工藝有幾種 ? H型鋼的軋制方法按歷史的順序，可大致分為以下 3 類： (1)利用普通二輥或三輥式型鋼軋機(jī)的軋制法； (2)利用一架萬(wàn)能軋機(jī)的軋制法； (3)利用多機(jī)架萬(wàn)能軋機(jī)的軋制法。 657．現(xiàn)代化 H型鋼生產(chǎn)方法有幾種 ? 用多機(jī)架萬(wàn)能軋機(jī)軋制 H 型鋼，這種方法在世界上已獲得普遍采用，具體方法有格林法、薩克法、杰普潑法等。 658．什么叫格林法 ? 格林法的主要特點(diǎn)是采用開(kāi)口式萬(wàn)能孔型，腰和腿部的加工是 在開(kāi)口式萬(wàn)能孔型中同時(shí)進(jìn)行的。為有效地控制腿高和腿部加工的質(zhì)量，格林認(rèn)為立壓必須作用在腿端，故把腿高的壓縮放在與萬(wàn)能機(jī)架一起連軋的二輥式機(jī)架中進(jìn)行。目前世界各國(guó)的軋邊機(jī)多采用格林法。格林法軋制 H型鋼的特點(diǎn)如圖 31 所示。 采用格林法軋制 H型鋼其工藝大致如下：用初軋機(jī)或二輥式開(kāi)坯機(jī)把鋼錠軋成異形坯，然后把異形坯送往萬(wàn)能粗軋機(jī)和軋邊機(jī)進(jìn)行往復(fù)連軋，并在萬(wàn)能精軋機(jī)和軋邊機(jī)上往復(fù)連軋成成品。格林法在進(jìn)行立壓時(shí)只是用水平輥與軋件腿端接觸 (腰部與水平輥不接觸 )，這可使軋件腿端始終保持平直。這種方法其立輥多為 圓柱形，而水平輥兩側(cè)略有斜度，在荒軋機(jī)組中，水平輥側(cè)面有約 9％的斜度。在精軋機(jī)組中水平輥側(cè)面有 2％。 5％的斜度，不過(guò)精軋機(jī)組水平輥側(cè)面斜度應(yīng)盡量小，才能軋出平行的腿部。 1908 年在美國(guó)伯利恒公司建的軋鋼廠就是采用上述工藝流程，它由一架異形坯初軋機(jī)和兩架緊接其后間距為 90m 的萬(wàn)能軋機(jī)所組成。每一架萬(wàn)能軋機(jī)包括一架萬(wàn)能機(jī)架和一架軋邊機(jī)。 現(xiàn)代化的 H型鋼廠也廣泛采用格林法設(shè)計(jì)，其連軋萬(wàn)能孔型系統(tǒng)見(jiàn)圖 32。 659．什么叫薩克法 ? 薩克法采用閉口式萬(wàn)能孑 L型，在此孔型中腿是傾 斜配置的，為能最后軋出平直腿部，必須在最后一道中安置圓柱立輥的萬(wàn)能機(jī)架。薩克法的立壓與格林法不同，它是把壓力作用在腿寬方向上，而這容易引起軋件的移動(dòng)，尤其是在閉口孔型中常常會(huì)因來(lái)料尺寸的波動(dòng)，造成腿端凸出部分容易往外擠出形成耳子，影響成品質(zhì)量。薩克法的孔型如圖 33 所示。 在薩克法中的粗軋萬(wàn)能孔型，其水平輥側(cè)面可采用較大斜度，這樣可減少水平輥的磨耗，同時(shí)由于立輥是采用帶錐度的，故可對(duì)腰腿同時(shí)進(jìn)行延伸系數(shù)很大的壓縮。這樣可減少軋制道次和萬(wàn)能機(jī)架數(shù)量，有利于節(jié)約設(shè)備投資。 薩克法的主要工藝流 程是：采用一架二輥式開(kāi)坯機(jī)，將鋼錠軋成具有工字形斷面的異形坯，然后將異形坯送到由四輥萬(wàn)能機(jī)架和二輥立壓機(jī)架所組成的可逆式連軋機(jī)組中進(jìn)行粗軋，最后在一架萬(wàn)能機(jī)架上軋出成品?；能垯C(jī)組水平輥側(cè)面斜度為 8％，中間機(jī)組水平輥側(cè)面斜度為 4％，在精軋萬(wàn)能機(jī)架中才將軋件腿部軋成平直，成品工字鋼腿部斜度為 1． 5％左右。圖 34 為薩克法軋制 H型鋼原理圖。 660．什么是杰普潑法 ? 杰普潑法綜合了格林法和薩克法的優(yōu)點(diǎn)，即吸收了薩克法斜配萬(wàn)能孔型一次可獲得較 大延伸和格林法采用立壓孔型便于控制腿寬的加工這兩大 優(yōu)點(diǎn)。杰普潑法的主要特點(diǎn)是荒軋采用薩克法斜配萬(wàn)能孔型，精軋采用格林法開(kāi)口式萬(wàn)能 孔 型，在精軋萬(wàn)能軋機(jī)上首先用圓柱立輥和水平輥把腿部壓平直，然后立輥離開(kāi)，僅用水平輥壓腿端，最后在第二架精軋萬(wàn)能軋機(jī)上用水平輥和立輥對(duì)軋件進(jìn)行全面加工。其工藝流程是：采用一架二輥可逆開(kāi)坯機(jī)與兩架串列布置的萬(wàn)能機(jī)架進(jìn)行軋制，在第一個(gè)萬(wàn)能機(jī)架中把異形坯軋成圖 35 中所示形狀，這架萬(wàn)能機(jī)架的水平輥帶有 7％的斜度，立輥錐度也為 7％。在精軋萬(wàn)能軋機(jī)中，因工字鋼品種的不同， 孔 型斜度也不一樣，一般為 1． 5％一 9％。在軋件通過(guò)第二個(gè)萬(wàn)能機(jī)架第一道 次時(shí)，首先用柱形立輥把軋件腿部軋平直，然后在返回道次中立輥離開(kāi)，僅用水平輥直壓腿端。在最后一架萬(wàn)能軋機(jī)上用水平輥和立輥對(duì)軋件進(jìn)行全面加工成形，見(jiàn)圖 35。 661． H型鋼生產(chǎn)工藝流程有哪些 ? 為生產(chǎn)出質(zhì)量好、成本低的 H 型鋼，首先需要確定一個(gè)合理的生產(chǎn)工藝流程。目前各主要 H型鋼廠所采用的工藝流程如圖 36 所示。 一般小號(hào) H型鋼多選用方坯，大號(hào) H型鋼多選用異形坯，方坯和異形坯可用連鑄坯，也可由初軋直接供給。 鋼坯在經(jīng)過(guò)精整和稱重后，裝入步進(jìn)式加熱爐中加熱到 1200~1250℃ 出爐。步進(jìn)式 爐大多數(shù)采用雙絕熱滑軌和軸流式燒嘴，可對(duì)不同規(guī)格鋼坯提供最佳的溫度控制，并節(jié)約燃料。 鋼坯出爐后，先用 1800MPa 的高壓水除鱗，然后被送入開(kāi)坯機(jī)軋制。開(kāi)坯機(jī)一般為兩輥可逆式軋機(jī)，在開(kāi)坯機(jī)上需要軋制 7— 13 道左右，然后軋件被送往熱鋸，熱鋸只負(fù)責(zé)切去頭尾未成形部分。最后再把軋件送人萬(wàn)能粗軋機(jī)軋制，一般軋制數(shù)道后送人萬(wàn)能精軋機(jī)，軋一道最后成形。這時(shí)還要再次切去頭尾，并按定貨要求把軋件切成定尺長(zhǎng)度再送往冷床冷卻。由于 H型鋼腿厚與腰厚之比較大，若采用平放容易因腰腿冷卻速度不一致，造成腰部波浪，故一般多采用立 冷?，F(xiàn)在多數(shù)都采用步進(jìn)式冷床，這不僅可以減少原來(lái)用鏈?zhǔn)酵线\(yùn)機(jī)構(gòu)造成的缺陷，而且容易控制鋼材冷卻速度。經(jīng)過(guò)冷卻后的 H型鋼被送入矯直機(jī)矯直。由于 H型鋼斷面模數(shù)較大，一般都采用 8 輥或 9 輥式矯直機(jī)矯直，矯正輥間距最大可達(dá) 2200mm，同時(shí)還需用臥矯進(jìn)行補(bǔ)充矯直。鋼材經(jīng)矯直后被送到檢查臺(tái)檢查尺寸、外形和表面質(zhì)量，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)做出標(biāo)志，然后按不同等級(jí)、不同長(zhǎng)度進(jìn)行分類、堆垛和打捆后送人倉(cāng)庫(kù)。對(duì)不合格品按再處理品進(jìn)行重矯后，用冷鋸切斷或修磨、焊補(bǔ)后再重新檢查。 為提高軋機(jī)作業(yè)率、減少換輥時(shí)間，大多數(shù)廠采用快速換輥系 統(tǒng)，即在生產(chǎn)的同時(shí)預(yù)先把下一個(gè)品種所需軋輥組裝好。在換輥時(shí)只要把全部原機(jī)架拉出，換上已裝好的新機(jī)架即可。 每個(gè)機(jī)架都裝有一個(gè)自動(dòng)電器接線，以及冷卻水、稀油和干油管接頭及連接桿的定位連接裝置。該裝置拆接方便、迅速，整個(gè)換輥時(shí)間約 20min。 為對(duì)生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行有效控制，現(xiàn)代化的 H 型鋼廠都采用計(jì)算機(jī)控制。一般是三級(jí)控制系統(tǒng)，第一級(jí)用于生產(chǎn)組織管理，采用大型計(jì)算機(jī)進(jìn)行 DDC 控制 (直接數(shù)字控制 )；第二級(jí)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，即程序控制，程序控制計(jì)算機(jī)一般分兩線控制，一線控制熱軋作業(yè)區(qū)，一線控制精整作業(yè)區(qū)；第三 級(jí)是對(duì)每道工序的控制，包括對(duì)加熱、軋制、鋸切等工序的控制，一般采用微型機(jī)進(jìn)行控制。各工序微型機(jī)反應(yīng)的生產(chǎn)信息通過(guò)中間計(jì)算機(jī)反映給各自的程序控制機(jī)，經(jīng)程序控制機(jī)匯總分析后反映給中央控制機(jī)，中央控制機(jī)再根據(jù)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求發(fā)出下一步調(diào)整和控制的指令。 總之，由于計(jì)算機(jī)反應(yīng)迅速，可以對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量信息及時(shí)進(jìn)行收集處理，因此計(jì)算機(jī)控制是進(jìn)行生產(chǎn)工藝控制的最佳手段。 662．如何選擇 H型鋼生產(chǎn)工藝 ? 近幾十年來(lái)，隨著連鑄技術(shù)的進(jìn)步和在線計(jì)算機(jī)控制軋制自動(dòng)化程度的提高， H型鋼生產(chǎn)工 藝也日益成熟。根據(jù)所采 用的坯料、所采用的孔 型系統(tǒng)和軋機(jī)種類的不同，可以有多種不同的工藝組合，當(dāng)代 H型鋼生產(chǎn)工藝共有 5 種可供選擇。 第一種生產(chǎn)工藝是采用傳統(tǒng)的鋼錠做原料。首先在初軋機(jī)上把鋼錠軋成矩形坯或方坯，然后將這些矩形坯或方坯加熱后送到開(kāi)坯機(jī)軋制。開(kāi)坯機(jī)有兩種不同的孔型系統(tǒng)，即閉口式孔型與開(kāi)口式孔型。在閉口式孔型中，材料變形均勻，但這需要較多的孔型個(gè)數(shù)和較長(zhǎng)的輥身長(zhǎng)度，基于這種原因，閉口式孔型廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中等斷面的型鋼；而開(kāi)口式孔型則主要應(yīng)用于生產(chǎn)具有更大腰寬和腿寬的大斷面型鋼。若欲采用閉口式孔型軋制大號(hào)型鋼，則需要兩架開(kāi)坯機(jī)才能在技術(shù)上取得令人滿意的效果。 鋼坯在開(kāi)坯機(jī)上被軋成似“狗骨頭”狀的異形坯，然后被送到由 1~2 架萬(wàn)能可逆粗軋機(jī)所組成的萬(wàn)能粗軋機(jī)組上軋制。萬(wàn)能軋機(jī)水平軋輥的碾軋和立輥的側(cè)壓，使異形坯腰厚進(jìn)一步減薄，腿部變得更加尖扁。通常腿厚的壓縮量比腰部厚度壓縮量大，這可用在軋輥?zhàn)冃螀^(qū)軋件與軋輥接觸長(zhǎng)度來(lái)解釋，因?yàn)閺膭?dòng)立輥與軋件的接觸長(zhǎng)度比水平輥與軋件的接觸長(zhǎng)度要長(zhǎng)。在萬(wàn)能精軋機(jī)架，軋件承受水平輥和立輥很小的壓縮，以及軋邊機(jī)對(duì)腿端部的矯正。 第二種生產(chǎn)工藝是采用連鑄矩形坯。它與第一種生產(chǎn)工藝的不同之處， 在于不需要初軋機(jī)，而且第二種工藝生產(chǎn) H 型鋼可以獲得比第一種工藝更高的收得率、更好的成品質(zhì)量和更好的經(jīng)濟(jì)效益。這種工藝唯一受到的限制是所生產(chǎn)的 H 型鋼腿較寬，因?yàn)樗眠B鑄坯的厚度要受連鑄機(jī)設(shè)備條件的限制。連鑄坯在型鋼廠的軋制工藝與第一種是相同的。 第三種生產(chǎn)工藝是采用連鑄異形坯。其優(yōu)勢(shì)是采用一種或少量幾種連鑄異形坯就可以生產(chǎn)全部尺寸的 H 型鋼，這要在開(kāi)坯機(jī)上采用寬展法才能達(dá)到，其孔型可用閉口式，也可用開(kāi)口式。與前兩種工藝相比，這種生產(chǎn)工藝的孔型數(shù)目更少。這種工藝的不足是受連鑄異形坯腿寬的限制。開(kāi)坯后的軋制 工藝也與前兩種方法相同，需經(jīng)過(guò)萬(wàn)能粗軋機(jī)組粗軋和萬(wàn)能精軋機(jī)組精軋而成形。