云南泛亚标准热轧H型钢 结构H型钢

提高H型钢性能的方法         H型钢作为结构用材料，广泛应用于高层建筑、工业厂房、码头、桥梁、地下巷道等大型工程。根据这些工程结构设计的要求，H型钢应具备如下性能：      (1)良好的可焊性；      (2)高的抗张强度和屈服强度；      (3)高的抗疲劳强度；      (4)良好的抗断裂韧性；      (5)均匀的材料强度与塑性。          有关金属材料的研究告诉人们，提高H型钢性能的冶金途径主要有以下八条：           (1)关于提高H型钢的强度，可以通过增加碳含量使珠光体量增加，从而达到提高材料抗张强度的目的。但为使材料不因碳含量提高而损害材料的可焊性和抗断裂强度，一般其碳含量上限不超过0．2％。          (2)向钢中添加合金元素，如硅、锰、铬、镍等，利用合金元素在铁素体中的固溶强化作用，也可显著提高金属材料的强度。但合金元素的加入也会使材料的可焊性变差，一般认为加入的合金元素总量应限定在1．5％以下。          (3)通过热处理，借助马氏体转变，可提高金属材料的强度和硬度。          (4)通过冷加工变形，提高金属晶体的位错密度，从而提高强度。          (5)铌、钒、钛等合金元素的沉淀硬化作用对铁素体晶粒直径的影响与终轧温度有关，终轧温度越低，晶粒直径越小，沉淀硬化作用越大，尤其是铌和钒。而且沉淀硬化可使金属材料的屈服强度提高，同时可以降低金属的脆性转变温度。金属的韧性很大程度上取决于其硫的含量和硫化物夹杂的种类。欲使钢材具有良好的韧性，其硫含量应控制在0．0029％以下，同时要控制硫化物和氧化物形状。          (6)通过晶粒再结晶，尤其是加入有利于晶粒细化的元素，如铌、钛、钒等，均可促使晶粒细化，使屈服强度提高，韧性改善。对铌而言，其大加入量为0．03％～0．04％。          (7)对H型钢而言，控制轧制是提高其性能的主要手段。世界各国的有关研究指出，对于普通碳素钢及低合金钢钢材，其性能主要取决于终轧温度、变形程度和晶粒尺寸。低的终轧温度可以提高其抗断裂强度。实验表明，终轧温度每低10℃，屈服强度可以增加13MPa，抗张强度增加10MPa。增加金属的变形程度有利于其韧性的提高。而微量合金元素的作用则是通过晶粒细化和沉淀硬化来使钢材强韧化。在H型钢轧制过程中，控制冷却是提高钢材性能的简单易行的办法。通常是控制精轧机前的冷却，使从粗轧机过来的轧件温度从大约1050～1100℃降到850℃，然后再送入精轧机轧制。从1050℃降到850℃，大约需要120s。通常采用气水冷却，喷雾时间与空冷时间为1∶3。冷却装置安放在粗轧机后的工作辊道旁，喷嘴在高度和宽度上可以调整。在精轧机后的冷却，对H型钢残余应力水平的控制更为关键。H型钢这时要从850℃降到80℃，大约需要110s。为使整个断面温度均匀降低，还要对H型钢的腿部进行冷却。通常也是采用喷雾冷却，同时在冷床上采用空冷，使其腰、腿温差变小。如控制不当，常常会出现腰部波浪或腿部波浪，或很大的残余内应力。总之，要使H型钢具有良好的外形和性能，就必须严格轧制工艺中的塑性形变，选择佳终轧温度和冷却速度。当以连铸坯为原料时，H型钢的性能将受到塑性变形程度、夹杂物分布、加热温度、终轧温度、冷却强度等因素的影响。          (8)用于建筑业的H型钢，通常采用低碳或碳合金钢。具体钢种则根据终用途而定。  马钢轧钢厂的生产工艺与设备         该轧钢厂以H型钢为主要产品，一期工程年产60万t，其中H型钢42万t。二期工程年产100万t；其中H型钢为82万t。全厂是采用世界H型钢新工艺组织生产，主要设备是从德国曼内斯曼·德马克·萨克公司、西门子公司和美国依太姆公司引进的。马钢轧钢厂这条H型钢生产线是中国目前生产H型钢装备水平好、自动化程度高的生产线。          这条生产线以连铸异形坯为原料，采用步进式加热炉加热，选择了二辊式大行程开坯机、粗轧机组可逆轧制和精轧成形工艺流程。在轧机上装有AGC辊缝自动控制系统和快速换辊装置。热锯采用计算机定位。冷床为液压步进式冷床，并预留了今后进行长尺冷却的位置。矫直机采用9辊式辊距可调悬臂矫直机。检查台后还配备了自动堆垛和打捆设备。全厂生产管理采用计算机控制。该厂无论工艺设备还是自动化程度均是当今世界上流的。  该厂的工艺装备特点是：          其坯料采用连铸异形坯和连铸矩形坯，采用连铸异形坯轧制H型钢是轧制H型钢的新工艺，它大大减少了轧制道次，变形均匀，轧制尺寸精度高。          该厂主体设备如轧机、热锯、矫直机等均是由德国德马克公司设计制造的，主辅传动电机和自动化控制系统是由德国西门子公司供应的，这些主体设备性能优良、操作方便。另外，该厂还从国外引进了相应技术软件，如辊缝零位自动调整技术(德国德马克公司专利)、UBS型钢轧制模拟系统软件和交流传动的矢量控制技术等，保证该厂从轧机调整、孔型设计到主辅传动各方面都处于世界水平。          该厂的计算机系统实现了从原料入厂到成品发货生产全过程的自动化管理。其计算机系统，保证了全厂经营管理、生产过程控制和工序操作始终处于受控佳状态，为提高企业效益提供了可靠保证。  莱钢H型钢厂的生产工艺与设备         该厂设备由日本新日铁和东芝公司提供。工艺操作设备总重11000t，其中轧线设备7560t。电气设备装机总容量为23176kW。该车间年生产能力为50万t，其中H型钢35万t。该车间总投资约为88821万元。          该车间采用短流程型钢生产工艺，从连铸开始，经热装、连轧、冷却、矫直、锯切、检查、堆垛、打捆等工序，是目前我国一条水平较高的型钢生产作业线。

中国上海大通钢结构公司的焊接H型钢生产线情况         该厂是由日本住友、中国宝钢等企业合资组成的股份制工厂，总投资1220万美元。主体设备是从美国引进的一条高频焊接轻型H型钢生产线，设计生产能力为6万t／a。该厂生产的品种主要有：H型钢，尺寸为100mm×50mm～300mm×150mm，单重为5．8～32．3kg／m；还可生产波纹H型钢、L型钢、T型钢等。          该厂的工艺流程为：采用热轧板卷为原料，经过开卷、平整、卷带横向对接、腹板镦粗、焊接、超声波探伤、剪切、尺寸及外观检验、涂油、捆扎等工序。          这条H型钢生产线可连续生产，焊接速度可达9～23m／min。          该厂拥有在线检测、在线矫直和在线剪切等设备。   中国台湾东和钢铁公司型钢生产线工艺与产品         该厂是中国台湾省内的个型钢厂，其工艺设备是由德马克等公司提供的。设计年产量为40万t，其中H型钢20万t、中板15万t、方圆钢5万t。该厂于1992年投产。          该厂生产的产品品种规格有：桩型(柱型)H型钢100mm×100mm～350mm×350mm，梁型H型钢100mm×50mm～600mm×300mm，中板(250～1200)mm×(10～50)mm，方钢100～150mm，圆钢60～120mm。          随着Ｈ型钢在我国的应用和生产，用户对产品规格的需求越来越多，对产品的形式和尺寸精度要求日益严格，为满足市场的需求，适应市场竞争，就必须严把质量关，严格执行ＧＢ１１２６３－９８标准，努力提高生产现场工艺调整水平，熟悉Ｈ型钢产品缺陷及调整方法。  下面介绍几种Ｈ型钢常见的成品缺陷及调整方法。  一、 尺寸偏差          Ｈ型钢断面形状与英文字母“Ｈ”相似，成品尺寸需要测量及控制１６个点（相对于棒线材成品尺寸测量及控制要复杂），轧机三个机架ＵＲ、Ｅ、ＵＦ全自动轧制，设备紧凑，程序复杂，成品调整需要考虑的因素比较多、难度大。其主要的尺寸偏差有腹板与翼缘厚度超差、翼缘厚度不等、腹板斜度、腹板偏心。          １、 腹板与翼缘厚度超差。腹板与翼缘厚度超差是指腹板与翼缘厚度超出规定偏差，这主要是水平辊、立辊辊缝不合适，可以通过修改参数，适当的调整ＵＦ辊缝大小来解决，其次水平辊、立辊辊缝不合适还有可能是由于辊缝没有校准或不正确的校准造成，如果是这个原因就必须重新校准辊缝，重新调整．          ２、翼缘厚度不等。翼缘厚度不等又包括边对边不等和角对角不等。           翼缘厚度边对边不等主要是因为ＵＦ轧机两侧辊缝不等或轧辊磨损不均匀，从而造成成品两侧翼缘厚度尺寸偏差大，可通过单独调整一侧立辊的压下量来补偿这种厚度偏差，如果是轧辊已磨损严重，则需更换新辊系。          翼缘厚度角对角不等主要原因是轧机上下水平辊错辊或串辊，如果是翼缘厚而长，调整ＵＲ轴向，如果是翼缘薄而长，调整ＵＦ轴向。          ３、腹板偏心。腹板偏心是指腹板不在翼缘正中，它是Ｈ型钢轧制过程中常见，调整难度大的一种缺陷，产生腹板偏心的主要原因有：１）、ＵＲ机前升降辊道高度不合适，出现头尾腹板偏心。如果下部翼缘长，提升辊道，如果上部翼缘长，则降低辊道。２）、ＵＲ水平辊轧制线与立辊轧制线不在同一水平线上，如果下腿长，上调轧制线，如果上腿长，则下调轧制线。３）、Ｅ机架轧制线偏移，这种情况可通过调整Ｅ机架轧制线来解决，同时，适当的调整Ｅ机架压下量，保证Ｅ机架轧辊与腹板之间的间隙在一个小值（标定值为１．５ｍｍ），切不可压下量过大，使Ｅ轧辊辊环参与轧制。４）、开坯机来料不合适，来料本身存在腹板偏心，为避免这种问题，必须保证开坯机辊道平面低于下辊槽底面；另外，开坯机上下辊孔型磨损不均匀也可能造成腹板偏心，必要时需更换开坯机辊系。  二、 轧制缺陷          轧制缺陷主要包括腹板波浪、翼缘波浪形、折叠、翼缘厚薄不均等。          １、腹板波浪。当腹板的压下率大于翼缘压下率时，腹板上的金属向前延伸受到翼缘的牵制，得不到完全延伸，腹板得不到有效的伸长，多出的长度只能在翼缘之间被压制成波纹，即腹板波浪。          轧机自动轧制过程中，任何一道都有可能出现腹板波浪，并且直接影响到后一道成品出现腹板波浪。如果成品第五道出现腹板波浪，首先考虑第五道ＵＦ腹板压下量是不是太大，如果是，则适当减少腹板压下量，如果不是，则再考虑ＵＲ的腹板压下量，或再往前各道次的腹板压下量，确定后再作出正确的压下量调整，减少腹板压下量或增加翼缘压下量，决定采用哪一种调整方法和调整量必须基于样品的测量结果和各道次轧制力分配情况。轧制过程中保证第四、五道水平辊轧制力小于立辊轧制力能有效的改善这种缺陷。另外，开坯机孔型磨损，轧辊弹跳大，导致开坯机来料腹板就厚，进入轧机后腹板压下量大，延伸大，也容易出现腹板波浪。所以生产过程中要经常观察开坯机的料形，适时调整，保证开坯机来料能满足轧机的需要。          ２、翼缘波浪形。翼缘波浪形正好与腹板波浪相反，出现的原因正是因为翼缘的压下量远大于腹板的压下量，此缺陷可能以两种形式出现，即翼缘波浪和端部波浪。翼缘波浪如果出现在成品，首先考虑ＵＦ翼缘压下量与腹板压下量是否匹配，适当的增加腹板压下量或减少翼缘压下量，保证轧件各部分金属流动处于一种平衡状态能有效的消除此缺陷。调整时，如果有必要为了让腹板压下量匹配于翼缘压下量，也可以适当的调整开坯机辊缝，增加来料的腹板厚度。          翼缘端部波浪是因为翼缘上的波浪被成品轧辊矫直了，多余的金属材料被强压进翼缘长度方向无目标的延伸，然后在翼缘端部出现起伏的波浪。如果出现端部波浪，首先观察轧件的轧制情况和各道次红样，分析轧件波浪出现在哪个道次哪个机架，确定后有针对性的对其水平辊立辊辊缝进行调整，逐步消除端部波浪。          ３、折叠。折叠实际上是一个“被轧入的裂纹”，在成品上仅凭肉眼很难看出来。成品内部出现折叠直接影响到钢的物理性能，所以必须避免这种缺陷的出现。通过合理调整开坯机辊缝，保证开坯机来料不要过充满，及时更换磨损严重的旧辊系等措施能有效的避免折叠的出现。          ４、翼缘厚薄不均。翼缘厚薄不均的主要原因是ＵＦ立辊偏心，轧件翼缘宽度间断变化，宽度大的地方翼缘薄，宽度小的地方翼缘厚。立辊辊缝，减少立辊压下量能稍微的改善这种缺陷。如果翼缘厚薄相差太大，则需更换新立辊。          总之，Ｈ型钢生产是新工艺，新设备，长钢Ｈ型钢厂才建成投产，对工艺及设备的认识还处于摸索阶段，还需要时间去探索，发现问题，积累经验，才能进一步完善工艺，提高产品质量，创造大的经济效益。

1、技术背景 在经济高速发展、基础设施和民用建筑建设规模不断扩大的背景下，在密集的城市中心开发利用地下空间成为一种必然。一些开挖深度较浅，土质条件较好的基坑往往采用拉森钢板桩作为挡土和止水结构，例如防波堤、护岸、船坞、码头、人工岛、船闸、地下隧道、路堤、挡土墙、防渗墙、地基加固等性工程和围堰、基坑围护等临时性工程。然而，在江、河内及周边软黏土地区进行围堰施工，往往由于拉森钢板桩的刚度不能满足安全性要求；而采用其他支护形式，例如钻孔灌注桩、SMW工法等虽可以满足设计要求，但施工成本显著增加且难以在滩涂、河流中施工。 为解决在软黏土地区基坑及围堰的支护，可以采用组合型钢钢板桩的支护形式，例如钢板结合H型钢、拉森钢板桩结合H型钢等（见图1、2），通过钢板或者拉森钢板桩的连续锁扣搭接形成一道连续密封的止水结构，同时在钢板桩内侧施工一排H型钢以满足整个支护结构的刚度及稳定性要求。  　      　 图1钢板和H型钢组合   图2拉森钢板桩和H型钢组合 　 2、应用实例 武汉市某工程位于汉口后湖地区，该项目为一河流明渠改箱涵工程。围堰基坑开挖深度约5~7m，围堰为狭长型，长约420m，宽约42m。为确保河流的正常通流，该围堰项目分东西两个区块先后进行。该区域上部淤泥质土、淤泥质粘土层深厚达12m~15m，地质条件较差，围护结构初步采用上部放坡，下部拉森钢板桩结合钢支撑支护，在河流中间分区部位北侧采用填土挡土坝作为临时反压土坝。经大量的分析计算，在局部软土层深厚区块采用拉森钢板桩难以满足强度及稳定性的要求，而其他支护形式如钻孔灌注桩等由于场地条件施工困难、造价昂贵，因而考虑采用组合型钢钢板桩这一支护形式，如下图3支护剖面图。   图中所示，围堰内插为15m长H500X300型钢，围堰外侧为9m长4号拉森钢板桩，在设计计算时，强度、变形及稳定性计算按H型钢单独作为支护结构的模型计算，拉森钢板桩的抗力可以作为安全储备；而围堰的止水全部由拉森钢板桩承担，为满足围堰的止水性能，拉森钢板桩插入坑底以下软黏土地层不小于4m，且满足渗流稳定性的要求。因而图中H型钢的长度要远长于拉森钢板桩的长度。 为确保拉森钢板桩与H型钢的紧密贴合，满足组合型钢钢板桩整体性能，施工时必须确保质量，外侧钢板桩通过锁扣紧密搭接，施工H型钢时与钢板桩贴合紧密，在H型钢的上部翼缘板与拉森钢板桩满焊焊接牢固（如图4组合型钢钢板桩连接节点），以确保H型钢与拉森钢板桩的整体变形，提高组合型钢钢板桩的整体抗力性能。   3、小结 采用组合型钢钢板桩技术可以满足更深、更为复杂地质条件下的围堰工程，拉森钢板桩可以满足止水性要求，同时H型钢的高强度和刚度能满足各种不同深度和复杂地质条件下的基坑围护要求，可以根据支护结构刚度的不同采用不同型号的H型钢。施工H型钢和钢板桩时，可以采用震动冲击工艺，在噪音控制要求高的地区还可以采用静压植桩机技术，施工快捷、便利；且型钢组合钢板桩结构在施工完成后便可以直接开挖，施工效率高、工期短；在围堰工程完成后，H型钢和钢板桩可以回收并重复利用，不仅节约了钢材，降低了工程造价，且施工过程无泥浆污染问题，主体结构完成后型钢可以拔出回收，避免围护结构成为障碍物在地下。

H型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面型材，因其断面与英文字母“H”相同而得名。由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应用。　　分类
　　
　　H型钢分为
　　
　　宽翼缘H型钢（HW）
　　
　　中翼缘H型钢(HM)
　　
　　窄翼缘H型钢（HN）
　　
　　薄壁H型钢（HT）
　　
　　H型钢桩（HU）
　　
　　表示方法
　　
　　高度H×宽度B×腹板厚度t1×翼板厚度t2，如H型钢Q235、SS400200×200×8×12表示为高200mm宽200mm腹板厚度8mm，翼板厚度12mm的宽翼缘H型钢，其牌号为Q235或SS400。热轧H型钢的表示方法。
　　
　　H型钢分为宽翼缘H型钢（HW）、窄翼缘H型钢（HN）和H型钢桩（HU）三类。其表示方法为：高度H×宽度B×腹板厚度t1×翼板厚度t2，如H型钢Q235B、SS400200×200×8×12表示为高200mm宽200mm腹板厚度8mm，翼板厚度12mm的宽翼缘H型钢，其牌号为Q235B或SS400。

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