轧钢生产工艺技术3000问第三章h型钢

轧钢生产工艺技术3000问第三章h型钢内容摘要：

， H型钢腿尖就会出现圆弧状；当张力为 2— 3MPa 时，腿宽和腿厚皆产生变窄变薄的倾向，故为保证产品质量，张力不宜大，一般应控制在 0． 5MPa 以下。 667． H型钢生产线的平面布置有几种类型 ? 20 世纪 60 年代以后，建筑业对 H型钢用量的迅速增加，促进了 H型钢厂的兴建和 H型钢轧机的制造。 据统计， 1990 年以来世界上大约有近 100 多套 H型钢轧机，其中日本最多。 目前世界上 H 型钢轧机的布置方式主要有两类：一类是半连续布 置；另一类是全连续布置。 采用半连续布置比较典型的是日本川崎公司水岛中型厂，其产品规格为 H100—400mm，主要设备包括 2 架二辊式开坯机、 4 架万能轧机和 2 架轧边机。 全连续布置方式是最先进的，其典型厂有美国： 1970 年建成的宽边 H型钢厂、德国萨克公司的中型厂和日本 1972 年投产的君津大型厂。 君津大型厂产量最高，工艺设备最先进，其生产规格为 100。 500mm，主要设备有 4 架二辊式粗轧机组、 7 架万能轧机及 4 架轧边机。 作为 H 型钢轧机的主体设备，万能轧机近年来发展很快，大有取代老式二辊或三辊轧机的 趋势。 万能轧机可分为两类：一种是普型材及 H型钢联合轧机；一种是专用 H型钢轧机。 以前一种为最多，它可生产许多品种，生产灵活性大，不仅可生产 H 型钢，而且还可生产重轨、圆钢、方钢、槽钢和板桩等。 668． H型钢的主要生产缺陷有几类 ? 为便于区别各类缺陷和分析其产生的原因，按工艺流程，钢材缺陷可以分为钢质缺陷、轧制缺陷和精整缺陷三大类。 下面将按此三大类对 H型钢常见缺陷一一阐述。 669． H型钢常见的钢质缺陷有哪些 ? (1)夹杂。 夹杂是指在 H 型钢的断面上有肉眼可见的分层，在分层内夹有呈 灰色或白色的杂质，经低倍或高倍检验，这些杂质通常为耐火材料、保护渣等。 造成夹杂的原因是在出钢过程中有渣混入钢液，或在铸锭过程中有耐火材料、保护渣混入钢液。 夹杂会破坏 H 型钢的外观完整性，降低钢材的刚度和强度，使得钢材在使用中开裂或断裂，这是一种不允许有的钢材缺陷。 (2)结疤。 结疤是一种存在于钢材表面的鳞片状缺陷。 结疤有与钢材本体连在一起的，也有不连为一体的。 造成结疤的主要原因是浇铸过程中钢水喷溅，一般是沸腾钢多于镇静钢。 局部、个别的结疤可以通过火焰清除挽救，但面积过大、过深的结疤对钢材性能 影响较大，一般只好判废。 为防止带有结疤的钢坯进入轧机，通常采用火焰清理机清理钢坯表面，或采用高压水将已烧成氧化铁皮的结疤冲掉。 在成品钢材上的结疤需要用砂轮或扁铲清除。 图 38 为结疤示意图。 (3)分层。 分层是在 H 型钢断面上的一种呈线纹状的缺陷。 通常它是因炼钢浇铸工艺控制不当或开坯时钢锭缩孔未切干净所致。 在分层处夹杂较多，尽管经过轧制也不能焊合，严重时使钢材开裂成两半。 分层使钢材强度降低，也常常造成钢材开裂。 带有分层的 H 型钢通常要挑出判废。 分层一般常出现在模铸相当于钢锭头部 的那段钢材中，或发生在用第一支连铸坯或最后一支连铸坯所轧成的钢材上。 分层外貌见图 39。 (4)裂纹。 H 型钢裂纹主要有两种形式：一种为在其腰部的纵向裂纹；另一种为在其腿端的横向裂纹。 腰部的纵向裂纹来自浇铸中所形成的内部裂纹，腿端的横向裂纹来自钢坯或钢锭的角部裂纹。 无论是哪种裂纹均不允许存在，它都破坏钢材本身的完整性和强度。 图310 为裂纹示意图。 670． H型钢常见的轧制缺陷有哪些 ? (1)轧痕。 轧痕一般分为两种，即周期性轧痕和非周期性轧痕。 周期性轧痕在 H 型钢上呈规律性分布，前后两个轧痕出现在轧件同一部位，同一深度，两者间距正好等于其所在处轧辊圆周长。 周期性轧痕是由于轧辊掉肉或孔型中贴有氧化铁皮而造成的在轧件表面的凸起或凹坑。 非周期性轧痕是导卫装置磨损严重或辊道等机械设备碰撞造成钢材刮伤后又经轧制而在钢材表面形成棱沟或缺肉，其大多沿轧制方向分布。 图 311 为轧痕示意图。 (2)折叠。 折叠是一种类似于裂纹的通常性缺陷，经酸洗后可以清楚地看到折叠处断面有一条与外界相通的裂纹。 折叠是因孔型设计不当或轧机调整不当，在孔型开口处因过盈充满而形成耳子，再经轧制而将耳子 压入轧件本体内，但不能与本体焊合而形成的，其深度取决于耳子的高度。 另外，腰、腿之间圆弧设计不当或磨损严重，造成轧件表面出现沟、棱后，再轧制也会形成折叠。 图 312 为折叠示意图。 (3)波浪。 H型钢波浪 (图 313)可分为两种：一种是腰部呈搓衣板状的腰波浪；另一种是腿端呈波峰波谷状的腿部波浪。 两种波浪均造成 H 型钢外形的破坏。 波浪是由于在热轧过程中轧件各部伸长率不一致所造成的。 当腰部压下量过大时，腰部延伸过大，而腿部延伸小，这样就形成腰部波浪，严重时还可将腰部拉裂。 当腿部延伸过大，而腰部延伸小时，就产生腿部波浪。 另外还有一种原因也可形成波浪。 这就是当钢材断面特别是腰厚与腿厚设计比值不合理时，在钢材冷却过程中，较薄的部分先冷，较厚的部分后冷，在温度差作用下，在钢材内部形成很大的热应力，这也会造成波浪。 解决此问题的办法 是：首先要合理设计孔型，尽量让不均匀变形在头几道完成；在精轧道次要力求 H 型断面各部分腰、腿延伸一致；要减小腰腿温差，可在成品孔后对轧件腿部喷雾，以加速腰部冷却，或采用立冷操作。 (4)腿端圆角。 H型钢腿端圆角 (图 314)是指其腿端与腿两侧面之间部分不平直，外形轮廓比标准断面缺肉，未能充满整个腿端。 造成腿端圆角有几方面原因：其一是开坯机的切深 孔型磨损，轧出的腿部变厚，在进入下一 孔 时，由于楔卡作用，所以腿端不能得到很好的加工；其二是在万能机组轧制时，由于万能机架与轧边机速度不匹配，而出现因张力过大造成的拉钢现象，使轧件腿部达不到要求的高度，这样在轧边孔中腿端得不到垂直加工，也会形成腿端圆角；其三是在整个轧制过程中人口侧腹板出现偏移，使得轧件在咬入时偏离孔型对称轴，这时也会出现上述缺陷。 (5)腿长不对称。 H 型钢腿长不对称 (图 315)有两种：一种是上腿比下腿长 (图 315a)；另一种是一个腿上腿长，而另一个腿则下腿长 (图 315b)。 一般腿长不对称常伴有腿厚不均现象，稍长的腿略薄些，稍短的腿要厚些。 造成腿长不对称也有几种原因：一种是在开坯过程中，由于切深时坯料未对正 孔 型造成切偏，使异形坯出现一腿厚一腿薄，尽管在以后的轧制过程中压下量分配合理，但也很难纠正，最终形成腿长不对称；另一种是万能轧机水平辊未对正，轴向位错，造成立辊对腿的侧压严重不均，形成呈对角线分布的腿长不对称。 671． H型钢常见的精整缺陷有哪些 ? (1)矫裂。 H型钢矫裂 (图 316)主要出现在腰部。 造成矫裂的原因：其一是矫直压力过大或重复矫次数过多；其二是被矫钢材存在表面缺陷 (如裂纹、结疤 )或内部缺陷 (如成分偏析、夹杂 )，使其局部强度降低，一经矫直即造成开裂。 (2)矫痕。 H型钢矫痕 (图 317)是指由于矫正圈上贴有氧化铁或其他金属异物，在矫直时这些氧化铁或异物在钢材表面形成等间距出现的凹坑。 (3)扭转。 H型钢扭转 (图 318)是指其断面沿某一轴线发生旋转，造成其形状歪扭。 造成扭转的原因：一是精轧成品孔出口侧导卫板高度调整不当，使轧件受到导卫板一对力偶的作用而发生扭转；二是矫直机各辊轴向错位，这样也可形成力偶而使钢材发生扭转。 (4)弯曲。 H型钢弯曲 (图 319)主要有两种类型：一种是水平方向的弯曲，俗称镰刀弯；另一种是垂直方向的弯曲，也叫上下弯或 翘弯。 弯曲主要是由矫直机零度不准，各辊压力选择不当而造成的。 (5)内并外扩。 H型钢的内并外扩 (图 320)是指其腿部与腰部不垂直，破坏了其断面形状，通常呈上腿并下腿扩，或下腿并上腿扩状态。 内并外扩是因成品孔出口导卫板调整不当造成的，以后虽经矫直，但很难矫过来，尤其是上腿并下腿扩这种情况，矫直机很难矫，因为矫直机多采用下压力矫直。 672． H型钢断面选择的基本原则是什么 ? 为便于说明 H型钢 (IPE梁型、 IPB柱型 )与普通工字钢 INP 在断面力学性能上 的差异，我们选具有相同高度 (200mm)的： IPB、 IPE 及 INP 断面进行比较，这三种断面代表了轧制钢梁的历史和技术的发展过程。 在同一受力条件下，比较一下 INP 和 IPE，尽管 IPE具有低的弹性断面模数，但它的单位质量弹性断面模数 Wx/G 是优越的。 在型钢横向受力时，对于弹性模数 Wy/G， IPE 更为有利。 因此我们可以得到如下两个结论： (1)在一个梁仅仅受纯弯曲应力的情况下，采用 IPE断面是经济的。 (2)在一个柱子同时受到 x 及 y两个方向的负荷作用时，则采用 IPB更合理。 在上 述两种情况下，具有平行腿的 IPE及 IPB比 INP(普通工字钢 )具有更大的优势。 从材料力学理论出发，在选择一个仅受弯曲的梁时，应主要看它的抗弯弹性断面模数职，也要看其抗弯惯性矩屯，职与厶是相辅相成的。 对于一个受压缩的柱，弯曲抗力与曲率半径成正比。 在承受小负荷的情况下，应采用 IPE；在承受中等负荷的情况下，应采用 IPBL系列断面 (它具有最大的弹性模数 )；在承受最大应力与应变条件下，应采用 IPB及 IPBV(柱型H型钢 )。