型钢轧制
型钢轧制是一种钢轧制方法,可用于型钢轧制或开坯。我国热轧H 型钢的生产量从1999 年的11.31 万t,逐年大幅度增长,从目前已投产和即将建成的生产线来看,总产能达到1 300 万t 以上,产品规格覆盖大、中、小,较大设计规格为HN900 mm × 300mm。同时,随着数值计算的不断发展,数值模拟在H 型钢轧制过程中的应用也越来越广泛。
中文名型钢轧制外文名Steel rolling学 科冶金工程领 域冶炼较大设计规格HN900 mm × 300mm总产能达到1 300 万t 以上目录1 简介2 大型H型钢轧制过程数值模拟3 大型H型钢轧后残余应力数值模拟4 大型H型钢组织演变及性能预报5 总结简介编辑我国热轧H 型钢的生产量从1999 年的11.31 万t,逐年大幅度增长,从目前已投产和即将建成的生产线来看,总产能达到1 300 万t 以上,产品规格覆盖大、中、小,较大设计规格为HN900 mm × 300mm。同时,随着数值计算的不断发展,数值模拟在H 型钢轧制过程中的应用也越来越广泛。数值模拟使材料加工过程在虚拟的环境下再现,模拟出H 型钢在轧制过程中的应力、应变、金属流动、温度变化、组织演变以及轧后的残余应力、性能分布等情况。数值模拟在热轧H 型钢中的成功应用,为新产品开发、设备故障分析、产品缺陷分析、设计方案的优化和改进等提供了可靠和快捷的技术手段 [1] 。
大型H型钢轧制过程数值模拟编辑采用数值模拟方法,对大型H 型钢的轧制过程进行计算,获得轧制过程中的金属流动、应力应变、轧制力参数以及轧制过程中的轧件温度分布,完成虚拟环境下对轧制过程中轧件变形及温度场变化规律的跟踪,从而指导工艺设计及生产。1 应力应变模拟结果通过H 型钢轧制过程的数值模拟,可以得到不同道次、不同变形条件下轧件各部位、任何时刻应力应变的分布及变化,通过应力应变的计算结果,判断轧件各部位的变形状态及受力状态,用以对孔型及工艺设计提供参考。轧件在**轧制过程中,翼缘与腹板部位连接处应变较高。靠近腿腰连接部位轧件所受的压应力较大。2 金属流动模拟结果H型钢轧制过程中,轧件各部位的金属流动决定了较终产品形状和尺寸,通过金属流动的模拟结果可以直接指导孔型及工艺设计。腿腰连接部位翼缘外侧的金属向翼缘端部流动,翼缘内侧金属沿着水平辊辊面向角部位流动。这种“内翻”现象也很好地说明了轧件作为一整体,为弥补由于腿腰延伸不同,断面内部金属存在流动现象。在H型钢轧制过程中,由于立辊为从动辊,其被动性阻碍金属沿轧制方向向前的流动,腿部压下越大,阻碍的效果越明显,导致腹板部位的前滑减小,后滑增加。在H 型钢轧制过程中,分析轧制变形区内的金属前后滑不能简单地将H 型钢腹板和翼缘分开看待,而是将其作为一个整体,腿腰延伸比作为影响前后滑的主要因素之一,需要进行这种考虑。3 温度场模拟结果大型H 型钢整个轧制过程中,影响轧件各部位温度变化的因素较多,其中包括:1)轧件各部位的表面体积比不同,其中腹板部位的表面体积比始终较高,而翼缘部位较低,腰腿连接部位较低,这直接导致在整个轧制过程中轧件各部位的散热情况不同;2)轧辊温度低,在和轧辊相接触的轧件表面,在接触时间内降温剧烈,两者之间的热传导使温度降低;3)变形区内塑性功转换成热量,使轧件内部关键点的温度升高;4)由于H 型钢断面形状复杂,轧辊冷却水在腹板与两侧翼缘构成的沟槽内积蓄,导致轧辊冷却水直接冷却腹板,也是造成大型H 型钢断面温差的重要原因之一。轧制过程中轧件各部位温度呈现整体下降趋势;轧件表面与轧辊接触的部位各道次温度均有一个急速下降的拐点,但出变形区后,轧件表面迅速返红;轧件内部关键点在变形区内,其温度有所上升;轧件各部位对应关键点温差随着轧件的减薄逐渐减小,而不同部位的表面温差却在增大。4 轧制力模拟结果在轧件咬入和抛出的过程中,无论是水平辊还是立辊,轧制力曲线均出现较高的峰值,而稳定轧制阶段轧制力相对稳定。通过轧制力的计算结果与实测结果的对比,可以看出有限元计算结果与实际结果吻合很好,证明数值模拟的方法针对该工艺实用,可以作为研究基础进行推广和作为开展相关工作的基础。针对不同腿腰延伸比的情况计算,腿腰延伸比增加时,立辊轧制力增加,腿部对腰部的牵拉作用增强,导致水平辊轧制力减小。5 轧制缺陷模拟结果对于H型钢轧制过程中的非正常轧制状态的数值模拟,可以帮助调节工艺参数,避免质量事故甚至生产事故的产生。特别是H型钢轧制过程中的轧制缺陷,如轧制产生的腹板波浪、腹板偏心、翼缘不平直、翘头、侧弯、折叠、压痕等,这些缺陷都可以通过数值模拟的方法进行模拟和预测,由此分析缺陷产生的原因,并指导生产工艺改进、避免缺陷产生。在轧制过程中,由于腿腰延伸比配置的不合理,特别是当腹板的压下量过大时,腹板内部受到的附加压应力足够大到使腹板产生屈曲失稳,较终形成腹板波浪。
大型H型钢轧后残余应力数值模拟编辑针对大型H型钢因终轧断面温差以及轧件断面金属流动不均匀而导致轧后大型H型钢内部存在较大的残余应力相关问题进行数值模拟。1 因温度分布不均产生的残余应力模拟轧后H 型钢腹板部位整体表现为压应力状态,翼缘与腹板连接部位表现为拉应力状态,翼缘端部表现为压应力状态,腹板部位的压应力较高值处于H型钢长宽方向的对称中心部位;该规格产品腹板部位的较高残余应力**过160 MPa,腰腿连接部位的较高残余拉应力为250MPa 以上。2 大型H型钢腹板冷却波浪模拟由于轧后大型H 型钢断面温差的存在,导致在冷却过程中腹板部位受压,由此将导致腹板冷却波浪。3 翼缘切割过程残余应力场转变模拟在大H型钢使用过程中,由于残余应力的影响,导致施工过程中切割翼缘时产生腹板开裂,严重时产生腹板爆裂现象。通过数值模拟方法,可以获得切割翼缘时H 型钢残余应力场的转变的模拟结果。4 大型H型钢残余应力控制方法模拟大型H 型钢内部残余应力的存在,往往造成不利的影响,需要对其进行控制。通过轧后翼缘外侧强制冷却的方法以及控制终轧断面温度的方法,可以均衡或降低大型H型钢产品内部的残余应力。
大型H型钢组织演变及性能预报编辑在大型H型钢全轧程以及轧后冷却过程热力耦合数值模拟的基础上,以大型H 型钢全轧程三维热力耦合有限元计算结果为基础,结合相关组织演变及性能预报模型,对大型H 型钢的组织演变及性能预报进行数值计算成为可能。1 奥氏体组织演变数值模拟以大型H型钢轧制全程热力耦合数值模拟计算结果为基础,结合对应钢种的动态再结晶、亚动态再结晶、静态再结晶以及晶粒长大等奥氏体组织演变冶金动力学模型,这些模型以有限元结果为基础,可以计算出晶粒尺寸、残余应变、再结晶份数等组织结果。2 相变组织状态预测结果终轧结束,在奥氏体晶粒尺寸计算结果的基础上,以冷却过程中的温度场计算结果,通过相变模型,借助于CCT 曲线,对相变进行计算。3 性能预测在相变组织分布模拟结果的基础上,结合组织性能对照模型,可以对产品的屈服强度、抗拉强度、硬度等性能进行预测 [2] 。
总结编辑1)通过数值模拟,对大型H 型钢轧制过程中的金属流动以及应力应变场进行动态模拟分析,为研究大断面型钢的变形机理提供重要的理论指导。2)通过轧制过程的数值模拟,可以获得轧制力、扭矩等轧制力能参数的准确的模拟结果,为轧制过程中的设备能力校核及工艺制定提供可靠的参考。3)通过对轧制过程中轧制缺陷的数值模拟,获得轧制过程中非正常轧制状态下的缺陷模拟预测结果,可以直接指导生产工艺,为提高成材率,避免残次品的产生提供可靠的依据。4)通过在虚拟的环境下大型H 型钢轧后残余应力的模拟分析,为H 型钢残余应力的控制提供了有效的解决方法和思路。5)通过组织性能预报的数值模拟,可以为大型H 型钢的产品设计提供理论支持,提前预知产品的性
T型钢,是一种铸造成T字型的钢材。因其断面与英文字母“T”相同而得名。T型钢分两种:1.是用H型钢直接剖分而成T型钢 使用标准同H型钢相同(GB/T11263-2010),是替代双角钢焊接的理想材料。具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点。2.热轧一次成型的T型钢,主要使用在机械、充小五金型钢使用。
T型钢热轧T型钢的表示方法:T型钢代号与H型钢相对应,采用TW、TM、TN分别表示宽翼缘T型钢、中翼缘T型钢和窄翼缘T型钢,其表示方法亦与H型钢相同。其表示方法为:高度H宽度B腹板厚度t1翼板厚度t2,如 T型钢 Q235B或SS400 200*200*8*12 表示为高200mm宽200mm腹板厚度8mm,翼板厚度12mm的T型钢,其牌号为Q235B或SS400。
型钢
型钢是一种有一定截面形状和尺寸的条型钢材,是钢材四大品种(板、管、型、丝 )之一。根据断面形状,型钢分简单断面型钢和复杂断面型钢(异型钢)。前者指方钢、圆钢、扁钢、角钢、六角钢等;后者指工字钢、槽钢、钢轨、窗框钢、弯曲型钢等。
中文名型钢外文名Structural Steel分 类简单断面型钢和复杂断面型钢介 绍有一定截面形状和尺寸的条型钢材结 构钢结构功 能机械加工、结构连接等应用范围工程目录1 分类2 特点3 工艺流程4 特种型钢分类编辑按照钢的冶炼质量不同,型钢分为普通型钢和优质型 钢。普通型钢按现行金属产品目录又分为大型型钢、中型型钢、小型型钢。普通型钢按其断面形状又可分为工字钢、槽钢、角钢、圆钢等。大型型钢:大型型钢中工字钢、槽钢、角钢、扁钢都是热轧的,圆钢、方钢、六角钢除热轧外,还有锻制、冷拉等。工字钢、槽钢、角钢广泛应用于工业建筑和金属结构,如厂房、桥梁、船舶、农机车辆制造、输电铁塔,运输机械,往往配合使用。扁钢在建筑工地中用作桥梁、房架、栅栏、输电船舶、车辆等。圆钢、方钢用作各种机械零件、农机配件、工具等。中型型钢:中型型钢中工、槽、角、圆、扁钢,用途与大型型钢相似。小型型钢:小型型钢中角、圆、方、扁钢,加工和用途与大型型钢相似,小直径圆钢常用作建筑钢筋
C型钢和方型钢的介绍和异同
C型钢经常被用来与其他型钢产品进行对比,主要是为了方便用户的选用,今天也是如此,比较的一方也是C型钢,而另一方则是方型钢。一起来看看对比后的结果是怎样的
关于C型钢的性能我们就不多说了,这在之前的介绍中已经提到过多次了,由于材料性能方面的特殊性,C型钢在建筑行业应用的比较多。这也是因为C型钢的质量比较好,完全符合建筑行业的特殊要求,也就是说总的来说C型钢比方型钢更加好用。
而在制作工艺方面,这两种型钢产品基本上都是一样的,只是有的C型钢会有加强筋,因此与方型钢相比的话会更加坚固一些。从价格方面进行比较的话,还是C型钢更加便宜,这也是为何选用的人会比较多的缘故。
型钢以及其他钢材类型的分类方式
钢材基本上可以包括型钢、钢板、钢带、钢丝等不同种类,而它们每一种都可以按照厚度或用途进一步细分。钢材产品分类的细化能够更加有助于材料的应用,更好的发挥其价值。
从型钢开始说起,若是将其以断面形状作为区分的依据的话,可以分为圆钢、扁钢、方钢、六角钢、八角钢、角钢、工字钢、槽钢、丁字钢、乙字钢等不同类型的型钢,分别适用于不同的场合。
钢板按照厚度可以分为厚钢板和薄钢板两种,其中厚度**过4mm的钢板称之为厚钢板,而不足4mm的钢板就是薄钢板。此外,它还能从用途角度区分,一般用钢板、锅炉用钢板、造船用钢板、汽车用厚钢板、屋面薄钢板、镀锌薄钢板、镀锡薄钢板和其他**钢板等产品就是由此产生。
相比型钢、钢板、钢带以及钢丝来说,分类依据较多的就要数钢带了,它按交货状态分为热轧钢带和冷轧钢带;按制造方法分热轧无缝钢管、冷拔无缝钢管和焊接钢管;按用途分一般用钢管、锅炉用钢管、石油用钢管和其他**钢管;还有按表面状况分的镀锌钢管和不镀锌钢管,以及按管端结构分的带螺纹钢管和不带螺纹钢管。
当然,钢丝的分类也不少,按加工方法分为冷拉钢丝和冷轧钢丝;按用途分成的一般用钢丝、包扎用钢丝、架空通信用钢丝、焊接用钢丝、弹簧钢丝、琴钢丝和其他**钢丝;还有按表面状况区分得到的抛光钢丝、磨光钢丝、酸洗钢丝、光面钢丝、黑钢丝、镀锌钢丝和其他金属钢丝。