【正文】 第四種生產(chǎn)工藝是采用連鑄板坯。其優(yōu)勢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，也可用開口式。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。萬能軋機(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。開坯機(jī)有兩種不同的孔型系統(tǒng)，即閉口式孔型與開口式孔型。 662．如何選擇 H型鋼生產(chǎn)工藝 ? 近幾十年來，隨著連鑄技術(shù)的進(jìn)步和在線計(jì)算機(jī)控制軋制自動化程度的提高， H型鋼生產(chǎn)工 藝也日益成熟。 為對生產(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。 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。經(jīng)過冷卻后的 H型鋼被送入矯直機(jī)矯直。最后再把軋件送人萬能粗軋機(jī)軋制，一般軋制數(shù)道后送人萬能精軋機(jī)，軋一道最后成形。 鋼坯在經(jīng)過精整和稱重后，裝入步進(jìn)式加熱爐中加熱到 1200~1250℃ 出爐。在最后一架萬能軋機(jī)上用水平輥和立輥對軋件進(jìn)行全面加工成形，見圖 35。普潑法的主要特點(diǎn)是荒軋采用薩克法斜配萬能孔型，精軋采用格林法開口式萬能 孔 型，在精軋萬能軋機(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，僅用水平輥壓腿端，最后在第二架精軋萬能軋機(jī)上用水平輥和立輥對軋件進(jìn)行全面加工。 660．什么是杰這樣可減少軋制道次和萬能機(jī)架數(shù)量，有利于節(jié)約設(shè)備投資。 659．什么叫薩克法 ? 薩克法采用閉口式萬能孑 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能機(jī)架。 5％的斜度，不過精軋機(jī)組水平輥側(cè)面斜度應(yīng)盡量小，才能軋出平行的腿部。 采用格林法軋制 H型鋼其工藝大致如下：用初軋機(jī)或二輥式開坯機(jī)把鋼錠軋成異形坯，然后把異形坯送往萬能粗軋機(jī)和軋邊機(jī)進(jìn)行往復(fù)連軋，并在萬能精軋機(jī)和軋邊機(jī)上往復(fù)連軋成成品。 658．什么叫格林法 ? 格林法的主要特點(diǎn)是采用開口式萬能孔型，腰和腿部的加工是 在開口式萬能孔型中同時(shí)進(jìn)行的。H型鋼高度 80— 1100mm，腿寬 46～ 454min，腰厚 2． 9— 78mm，單重 6— 1086kg／ m。 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。 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)利用一架萬能軋機(jī)的軋制法； (3)利用多機(jī)架萬能軋機(jī)的軋制法。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能機(jī)架一起連軋的二輥式機(jī)架中進(jìn)行。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。 1908 年在美國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 的萬能軋機(jī)所組成。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，尤其是在閉口孔型中常常會因來料尺寸的波動，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。 薩克法的主要工藝流 程是：采用一架二輥式開坯機(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，最后在一架萬能機(jī)架上軋出成品。普潑法 ? 杰其工藝流程是：采用一架二輥可逆開坯機(jī)與兩架串列布置的萬能機(jī)架進(jìn)行軋制，在第一個(gè)萬能機(jī)架中把異形坯軋成圖 35 中所示形狀，這架萬能機(jī)架的水平輥帶有 7％的斜度，立輥錐度也為 7％。 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。步進(jìn)式 爐大多數(shù)采用雙絕熱滑軌和軸流式燒嘴，可對不同規(guī)格鋼坯提供最佳的溫度控制，并節(jié)約燃料。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度再送往冷床冷卻。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。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。一般是三級控制系統(tǒng)，第一級用于生產(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 )；第二級是對生產(chǎn)過程的控制，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 級是對每道工序的控制，包括對加熱、軋制、鋸切等工序的控制，一般采用微型機(jī)進(jìn)行控制。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。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)和較長的輥身長度，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。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)軋件與軋輥接觸長度來解釋，因?yàn)閺膭恿⑤伵c軋件的接觸長度比水平輥與軋件的接觸長度要長。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。與前兩種工藝相比，這種生產(chǎn)工藝的孔型數(shù)目更少。以連鑄板坯為原料生產(chǎn) H 型鋼比用初軋坯及連鑄異形坯更為經(jīng)濟(jì)，但這需要在開坯機(jī)上設(shè)計(jì)一個(gè)專門孔型。在開坯機(jī)上還有一種改造工藝，就是開坯機(jī)采用一架萬能板坯開坯機(jī)，利用其水平輥與立輥成一定角度所形成的側(cè)壓可直接軋出“狗骨頭”狀的異形斷面。在這種情況下，提高產(chǎn)量的方向是要求連鑄機(jī)具有更高的鑄速，能鑄造出更薄的異形斷面。但在這個(gè)二輥式開坯機(jī)的孔型上進(jìn)行的切楔軋制，由于坯料外形與孔型無幾何相似性，在軋制過程中，隨著整個(gè)斷面腿及腰的形成，坯料即軋件不可避免地要受到剪應(yīng)力的作用，同時(shí)產(chǎn)生金屬的橫向流動，即寬展。同時(shí)在設(shè)計(jì)孔型和軋機(jī)調(diào)整時(shí)要保證軋件腿部與腰部的延伸一致，否則將會影響成品尺寸的準(zhǔn)確和外形的完整。 663．采用連鑄異形坯為原料。圖 37 為這種異形坯的斷面示意圖。 通常采用國內(nèi)專利生產(chǎn)的異形坯最多經(jīng) 15 道次就可軋出所需尺寸的 H型鋼，其坯與成品的壓縮比約為 3： 1。 對于大號工字鋼，因其腰部面積大于腿部面積，故其腰部對腿部的拉伸能力大。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)為保證腿長，往往讓腿部延伸系數(shù)稍大于腰部延伸系數(shù)，即相對壓下量腿部要略大于腰部2％～ 4％。 又因 F=dB，所以上式又等于： dn1Bn1/dnBn=tn1bn1/tnbn=μ 式中： d、 B—— 分別為腿部厚度與寬度； t、 b—— 分別為腰部厚度與寬度。 日本鋼管公司等有關(guān)公司的研究表明，高度大于 400min 的大型 H型鋼，其成品尺寸與鋼坯尺寸有如下關(guān)系： (1)用矩形坯直接軋制時(shí)，其鋼坯寬度與成品寬度之比為 1． 2： 1． 4，鋼坯高度與成品高度之比為 1． 8： 2． 4。 666．采用多機(jī)架連軋 H型鋼時(shí)如何確定其連軋常數(shù) ? 目前，為提高產(chǎn)量 H型鋼的生產(chǎn)多采用連軋方式。若這一條件被破壞，就會造成拉鋼或堆鋼。 上述基本方程是連軋的理想狀態(tài)，實(shí)際生產(chǎn)過程是處在一種 動態(tài)平衡狀態(tài)中，尤其是高速下的連軋生產(chǎn)要完全在一種平衡狀態(tài)下生產(chǎn)是困難的，平衡是相對的，有條件的，而不平衡則是絕對的，因?yàn)闊o論是外擾量還是調(diào)節(jié)量的微小變動，都會導(dǎo)致平衡的破壞。前一種方法準(zhǔn)確、迅速、合格率高，但投資大、管理復(fù)雜。據(jù)日本川崎公司水島廠經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)機(jī)架間軋件上產(chǎn)生的張力為 40MPa時(shí)， H型鋼腿尖就會出現(xiàn)圓弧狀；當(dāng)張力為 2— 3MPa 時(shí)，腿寬和腿厚皆產(chǎn)生變窄變薄的傾向，故為保證產(chǎn)品質(zhì)量，張力不宜大，一般應(yīng)控制在 0． 5MPa 以下。采用半連續(xù)布置比較典型的是日本川崎公司水島中型廠，其產(chǎn)品規(guī)格為 H100—400mm，主要設(shè)備包括 2 架二輥式開坯機(jī)、 4 架萬能軋機(jī)和 2 架軋邊機(jī)。 作為 H 型鋼軋機(jī)的主體設(shè)備，萬能軋機(jī)近年來發(fā)展很快，大有取代老式二輥或三輥軋機(jī)的 趨勢。下面將按此三大類對 H型鋼常見缺陷一一闡述。夾雜會破壞 H 型鋼的外觀完整性，降低鋼材的剛度和強(qiáng)度，使得鋼材在使用中開裂或斷裂，這是一種不允許有的鋼材缺陷。造成結(jié)疤的主要原因是澆鑄過程中鋼水噴濺，一般是沸騰鋼多于鎮(zhèn)靜鋼。圖 38 為結(jié)疤示意圖。在分層處夾雜較多，盡管經(jīng)過軋制也不能焊合，嚴(yán)重時(shí)使鋼材開裂成兩半。分層外貌見圖 39。無論是哪種裂紋均不允許存在，它都破壞鋼材本身的完整性和強(qiáng)度。周期性軋痕在 H 型鋼上呈規(guī)律性分布，前后兩個(gè)軋痕出現(xiàn)在軋件同一部位，同一深度，兩者間距正好等于其所在處軋輥圓周長。 (2)折疊。圖 312 為折疊示意圖。波浪是由于在熱軋過程中軋件各部伸長率不一致所造成的。這就是當(dāng)鋼材斷面特別是腰厚與腿厚設(shè)計(jì)比值不合理時(shí)，在鋼材冷卻過程中，較薄的部分先冷，較厚的部分后冷，在溫度差作用下，在鋼材內(nèi)部形成很大的熱應(yīng)力，這也會造成波浪。造成腿端圓角有幾方面原因：其一是開坯機(jī)的切深 孔型磨損，軋出的腿部變厚，在進(jìn)入下一 孔 時(shí)，由于楔卡作用，所以腿端