型材生产工艺及孔型设计基础

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1、第四章型材生产工艺及孔型设计基础H型钢主要应用领域国家体育馆国家体育馆浦东国际机场浦东国际机场天津港码头装吊设备天津港码头装吊设备北汽现代厂房北汽现代厂房中集货车大梁中集货车大梁4.1型材生产工艺基础金属经过塑性加工成形、具有一定断面形状和尺寸的实心直条称为型材。型材的品种规格繁多，用途广泛，在轧制生产中占有非常重要的地位。型材的概念及特点：型材的特点（1）品种规格多。目前已达万种以上，基本上型材轧机都在进行多品种多规格生产。（2）断面形状差异大。在型材产品中，除了方、圆、扁钢断面形状简单且差异不大外，大多数复杂断面型材（如工字钢、H型钢、Z字钢、槽钢、

2、钢轨等）不仅断面形状复杂，而且互相之间差异显著。（3）轧机结构和轧机布置形式较多。在结构形式上有二辊式轧机、三辊式轧机、四辊万能孔型轧机、多辊孔型轧机、Y型轧机、45°轧机和悬臂式轧机等。在轧机布置形式上有横列式轧机、顺列式轧机、棋盘式轧机、半连续式轧机和连续式轧机等。型材的分类和特征（1）按生产方法分类。型材按生产方法可以分成热轧型材、冷弯型材、冷轧型材、冷拔型材、挤压型材、锻压型材、热弯型材、焊接型材和特殊轧制型材等。（2）按断面特点分类。型材按其横断面形状可分成简单断面型材和复杂断面型材。简单断面型材的横断面对称、外形比较均匀、简单，如圆钢、线材、

3、方钢等。复杂断面型材又叫异型断面型材，其特征是横断面具有明显凸凹分枝。（3）按使用部门分类。型材按使用部门分类有铁路用型材（钢轨、鱼尾板等）、汽车用型材（轮辋、轮胎挡圈和锁圈）、造船用型材等。（4）按断面尺寸大小分类。型材按断面尺寸可分为大型、中型和小型型材，其划分常以它们分别适合在大型、中型和小型轧机上轧制来分类。大型、中型和小型的区分实际上并不严格。另外还有用单重（kg／m）来区分的方法。一般认为，单重在5kg／m以下的是小型材，单重在5～20kg／m的是中型材，单重超过20kg／m的是大型材。（5）按使用范围分类。有通用型材、专用型材和精密型材。经

4、济断面型材和深加工型材经济断面型材是指断面形状类似于普通型材，但断面上各部分的金属分布更加合理，使用时的经济效益高于普通型材的型材。H型钢的截面模数、惯性矩及相应的强度均明显优于同样单重的普通工字钢。H型钢用在不同要求的金属结构中，不论是承受弯曲力矩、压力负荷还是偏心负荷都显示出其优越性能，比普通工字钢具有更大的承载能力，并且由于它的边宽，腰薄、规格多、使用灵活、节约金属10％～40％。由于其边部内侧与外侧平行，边端呈直角，便于拼装组合成各种构件，从而可节约焊接和铆接工作量达25％左右，因而能大大加快工程的建设速度，缩短工期。H型钢与工字钢的比较H型钢和

5、普通工字钢在轧制上的主要区别是，工字钢可以在两辊孔型中轧制，而H型钢则需要在万能孔型中轧制。(a)(b)(c)(d)（a）万能-轧边端可逆连轧；（b）万能粗轧孔；（c）轧边端孔；（d）万能成品孔1-水平辊；2-轧边端辊；3-立辊；4-水平辊万能轧机轧制H型钢X－H全轧程热力耦合仿真分析典型道次动画三机架可逆连轧两个道次计算结果建立了针对X-H法轧制大型H型钢的全轧程热力耦合的仿真分析模型，通过三维数值模拟，获得了大型H型钢轧制过程中的金属流动及温度场的三维变化规律。050100150200250300350100010501100115012001250

6、13001350140014501500Time/sTemperature/KiKh¼¼翼缘翼缘05010015020025030035095010001050110011501200125013001350140014501500Temperature/KTime/sdc¼¼腹板腹板开坯后温度场模拟与实际对比-125-75-25257512590095010001050110011501200125013001350Temperature/KCoordinate/mmMeasureCalculate-400-300-200-10001002003004

7、00100010501100115012001250130013501400Temperature/KCoordinate/mmMeasureCalculate通过仿真结果和现场实测进行对比，可以看出：仿真结果和实测结果吻合的较好。说明所建立的仿真分析模型可信度较高，能够反映生产实际。大型H型钢残余应力相关研究首先对H型钢残余应力进行三维仿真分析，通过结果可以看出：空冷后H型钢腹板受压，冷却过程中当压应力达到一定值时，腹板将产生冷却波浪。建立了大型H型钢残余应力三维仿真分析模型，并对大型H型钢残余应力形成、分布及控制等相关问题进行了较为全面的研究。结合气

8、雾冷却实验研究，指导完成大型H型钢轧后翼缘外侧控制冷却工艺的工程应用。长度方向应