【正文】 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上用水平輥和立輥對軋件進行全面加工。這樣可減少軋制道次和萬能機架數量，有利于節(jié)約設備投資。 5％的斜度，不過精軋機組水平輥側面斜度應盡量小，才能軋出平行的腿部。 658．什么叫格林法 ? 格林法的主要特點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進行的。 第三章 H型鋼 第一節(jié)現(xiàn)代化 H型鋼生產工藝及質量控制 655． H型鋼的種類有哪些 ? 根據使用要求及斷面設計特性，通常 H 型鋼分為兩大類：一類是作為梁型建筑構件用的 H型鋼；另一類是作為柱型 (或樁型 )建筑構件的 H型鋼。為有效地控制腿高和腿部加工的質量，格林認為立壓必須作用在腿端，故把腿高的壓縮放在與萬能機架一起連軋的二輥式機架中進行。 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和兩架緊接其后間距為 90m 的萬能軋機所組成。 薩克法的主要工藝流 程是：采用一架二輥式開坯機，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架和二輥立壓機架所組成的可逆式連軋機組中進行粗軋，最后在一架萬能機架上軋出成品。其工藝流程是：采用一架二輥可逆開坯機與兩架串列布置的萬能機架進行軋制，在第一個萬能機架中把異形坯軋成圖 35 中所示形狀，這架萬能機架的水平輥帶有 7％的斜度，立輥錐度也為 7％。步進式 爐大多數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。由于 H型鋼斷面模數較大，一般都采用 8 輥或 9 輥式矯直機矯直，矯正輥間距最大可達 2200mm，同時還需用臥矯進行補充矯直。一般是三級控制系統(tǒng)，第一級用于生產組織管理，采用大型計算機進行 DDC 控制 (直接數字控制 )；第二級是對生產過程的控制，即程序控制，程序控制計算機一般分兩線控制，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，一般采用微型機進行控制。在閉口式孔型中，材料變形均勻，但這需要較多的孔型個數和較長的輥身長度，基于這種原因，閉口式孔型廣泛應用于生產中等斷面的型鋼；而開口式孔型則主要應用于生產具有更大腰寬和腿寬的大斷面型鋼。這種工藝唯一受到的限制是所生產的 H 型鋼腿較寬，因為所用連鑄坯的厚度要受連鑄機設備條件的限制。以連鑄板坯為原料生產 H 型鋼比用初軋坯及連鑄異形坯更為經濟，但這需要在開坯機上設計一個專門孔型。在這種情況下，提高產量的方向是要求連鑄機具有更高的鑄速，能鑄造出更薄的異形斷面。同時在設計孔型和軋機調整時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確和外形的完整。圖 37 為這種異形坯的斷面示意圖。 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。 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。 666．采用多機架連軋 H型鋼時如何確定其連軋常數 ? 目前，為提高產量 H型鋼的生產多采用連軋方式。 上述基本方程是連軋的理想狀態(tài)，實際生產過程是處在一種 動態(tài)平衡狀態(tài)中，尤其是高速下的連軋生產要完全在一種平衡狀態(tài)下生產是困難的，平衡是相對的，有條件的，而不平衡則是絕對的，因為無論是外擾量還是調節(jié)量的微小變動，都會導致平衡的破壞。據日本川崎公司水島廠經驗，當機架間軋件上產生的張力為 40MPa時， H型鋼腿尖就會出現(xiàn)圓弧狀；當張力為 2— 3MPa 時，腿寬和腿厚皆產生變窄變薄的傾向，故為保證產品質量，張力不宜大，一般應控制在 0． 5MPa 以下。 作為 H 型鋼軋機的主體設備，萬能軋機近年來發(fā)展很快，大有取代老式二輥或三輥軋機的 趨勢。夾雜會破壞 H 型鋼的外觀完整性，降低鋼材的剛度和強度，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。圖 38 為結疤示意圖。分層外貌見圖 39。周期性軋痕在 H 型鋼上呈規(guī)律性分布，前后兩個軋痕出現(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。圖 312 為折疊示意圖。這就是當鋼材斷面特別是腰厚與腿厚設計比值不合理時，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，在鋼材內部形成很大的熱應力，這也會造成波浪。造成腿長不對稱也有幾種原因：一種是在開坯過程中，由于切深時坯料未對正 孔 型造成切偏，使異形坯出現(xiàn)一腿厚一腿薄，盡管在以后的軋制過程中壓下量分配合理，但也很難糾正，最終形成腿長不對稱；另一種是萬能軋機水平輥未對正，軸向位錯，造成立輥對腿的側壓嚴重不均，形成呈對角線分布的腿長不對稱。造成扭轉的原因：一是精軋成品孔出口側導衛(wèi)板高度調整不當，使軋件受到導衛(wèi)板一對力偶的作用而發(fā)生扭轉；二是矯直機各輥軸向錯位，這樣也可形成力偶而使鋼材發(fā)生扭轉。 在同一受力條件下，比較一下 INP 和 IPE，盡管 IPE具有低的彈性斷面模數，但它的單位質量彈性斷面模數 Wx/G 是優(yōu)越的。 經過計算，在各種許用彎矩下， H型鋼 (IPE)比普通工字鋼 (INP)平均單重輕 10％，這對于起重設備和運輸設備的結構設計有很大意義。在一個軸受彎曲的情況下，可用公式 a=W 動 /W 許 進行計算。由于 H型鋼具有質量輕、抗彎模數大的優(yōu)勢，所以它是用于火力發(fā)電站重型鍋爐的承重結構的斷面最理想的鋼材。國際上通常采用 T 型鋼及 L型鋼。在日本新干線鐵路和名古屋一神戶間高速公路的隧道建設中大量使用 H型鋼作為防止土層塌落的護壁。據介紹，我國僅在長江流域至少還要再建設 13～ 16 座長江大橋，同時還要建設跨海峽大橋 4 座。 根據我國煤炭建設 實踐，每開采 1 萬 t 煤需用鋼材 26t，其中支護鋼材主要采用 11~12號礦用工字鋼、 U29～ 36 及 18— 56 號普通工字鋼。這些摩天大廈主要采用鋼結構或鋼 +混凝土復 合結構設計， H 型鋼用量約占其總鋼材用量的 40％～ 60％左右。 用 H型鋼做支撐架有以下優(yōu)點： (1)采用 H 型鋼做支撐架，可使隧道作業(yè)空間寬闊，便于大型機械施工，有利于縮短施工周期。 焊接方法的缺點是：金屬消耗高，生產成本高，產量低。我國無錫華聯(lián)焊割設備廠生產的這種機組不僅大量供應國內各單位，還出口到不 少國家。 (4)通過冷加工變形，提高金屬晶體的位錯密度，從而提高強度。 世界各國的有關研究指出，對于普通碳素鋼及低合金鋼鋼材，其性能主要取決于終軋溫度、變形程度和晶粒尺寸。 通常采用氣水冷卻，噴霧時間與空冷時間為 1： 3。 當以連鑄坯為原料時， H型鋼的性能將受到塑 I 生變形程度、夾雜物分布、加熱溫度、終軋溫度、冷卻強度等因素的影響。馬鋼萬能軋鋼廠這條 H型鋼生產線是中國目前生產 H型鋼裝備水平最好、自動化程度最高的生產線。該廠無論工藝設 備還是自動化程度均是當今世界上第一流的。電氣設備裝機總容量為 23176kW。 這條 H型鋼生產線可連續(xù)生產，焊接速度可達 9— 23m／ min,，該廠擁有在線檢測、在線矯直和在線剪切等設備。設計年產量為 40 萬 t，其中 H型鋼 20 萬 t、中板 15萬 t、方圓鋼 5萬 t。該車間總投資約為 88821 萬元。 該廠主體設備如軋機、熱鋸、矯直機等均是由德國德馬克公司設計制造的，主輔傳動電機和自動化控制系統(tǒng)是由德國西門子公司供應的，這些主體設備性能優(yōu)良、操作方便。在萬能軋機上裝有 AGC 輥縫自動控制系統(tǒng)和快速換輥裝置。具體鋼種則根據最終用途而定。在萬能精軋機后的冷卻，對 H型鋼殘余應力水平的控制更為關鍵。實驗表明，終軋溫度每低：10℃ ，屈服強度可以增加 13MPa，抗張強度增加 10MPa。而且沉淀硬化可使金屬材料的屈服強度提高，同時可以降低金屬的脆性轉變溫度。根據這些工程結構設計的要求， H型鋼應具備如下性能： (1)良好的可焊性； (2)高的抗張強度和屈服強度； (3)高的抗疲勞強度； (4)良好的抗斷裂韌性； (5)均勻的材料強度與塑性。 連續(xù)式工藝流程為：鋼帶縱切一開卷一打坡口一定位一焊接一矯直一剪切一包裝。 (3)H 型鋼抗彎斷面模數大，這樣可以減小混凝土覆蓋厚度，減少土方挖掘量和混凝土用量，降低工程費用。 683． H型鋼在隧道工程中的應用情況如何 ? 隨著高速鐵路、高速公路、大型輸水工程、煤礦、地下鐵路等隧道工程的大型化， H型鋼作為主要支護材料獲得了廣泛應用。這些也完全可以用 H型鋼取代，而且 H型鋼比原普通礦工鋼性能更好、質量更輕。再如火力發(fā)電站大型鍋爐承重結構，全都是采用普通工字鋼與鋼板焊接而成的。在地下支護工程中，主要采用 100mm 100mm～ 250mm 250mm 尺寸的 H型鋼，其鋼種要求抗張強度為． 400～ 500MPa，伸長率不小于 17％，這樣才能保證 H型鋼具有地下支護工程所要求的良好的冷彎性能和焊接性能。這兩種斷面的鋼材只有在具有萬能軋機的軋鋼車間才能生產，它們是 H 型鋼的又一個子系列。 石油精煉廠及石油化工廠中的廠房結構、儲油罐等，包括各種輸送管道的支架，也多采用 H型鋼，它不僅加工制作方便，而且造型美觀。 第二節(jié) H型鋼的應用前景 674． H型鋼在高層建筑上有哪些應用 ? 隨著世界經濟的發(fā)展、人口的激增、城 市面積的不斷擴大，原本已很昂貴的地價