型钢论文

第一章型钢设计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。

型钢的规格以反应其断面形状的主要轮廓尺寸来表示。

例如，圆钢的规格以直径的毫米数表示；下径30毫米的圆钢记作Φ30；方钢的规格用边长毫米数表示；扁钢的规格以厚度*宽度毫米数表示；工字钢、槽钢的规格以高*腿宽*腰厚表示，有进也用号数表示，号数表示高度的厘米数，例如10#工字钢就是高为100毫米的工字钢；角钢以边宽*边宽*边厚的毫米数表示，也可用号数表示。

相同的工、槽钢有几种不同腿宽和腰厚时，则在号数后面加码a、b、c予以区别，例如32a#、32b#、32c#等。

普通型钢由普通碳素结构钢和普通低合金结构钢生产。

优质型钢由优质钢加工制成的型材。

优质型钢虽然材质繁多，但品种简单，绝大多数是圆钢，此外，也有方钢、扁钢、六角钢、中空钢等。

另外型钢还包括冷弯型钢，它是用普通碳素钢、优质碳素钢或低合金钢钢板或钢带经过一定的冷弯成型制成的型钢。

1.1型钢分类1.1.1 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。

扁钢在建筑工和中用作桥梁、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。

异型钢中拖拉机大梁槽钢；钢桩钢用于水利建筑和矿山工程；拖拉机工程机械履带板，中凹扁、球扁钢等。

这些异型钢由于接近零件或成品的形状和尺寸，可以大大减少机械加工、保证产品质量、并节约金属。

1.1.2 中型型钢中型型钢中工、槽、角、圆、扁钢用途与大型型钢相似。

异型钢中包括，水利、建筑和矿山用的9#、11#、12#、矿工钢、18V、25V、29V支撑钢；U型钢、π型钢、各种扁钢等。

另外，还有专门用来制造农机犁铧的犁铧钢、电梯导轨、用于制造汽车轮网的轮网钢,用来制造农具的小农具用复合扁钢。

1.1.3 小型型钢小型型钢中角、圆、方、扁钢加工和用途与大型相似，小直径圆常用作建筑钢筋。

异型钢中包括档圈、马蹄钢、磁极钢、压脚板、浅槽钢、小槽钢、丁字钢、球扁钢、送布牙钢，热轧六角钢等。

另外还有铆钉钢、农具钢、窗框钢。

1.1.4 钢筋混凝土用钢筋属于小型型钢。

包括钢筋混凝土用热轧圆钢筋、予应力混凝土用热理钢筋、钢筋混凝土用热轧带筋钢筋。

冷带筋钢筋。

除圆钢外，其它也称螺纹钢。

因为在轧制时钢材表面轧成耳子或螺纹筋，是建筑工业中钢筋混凝土用钢材。

钢筋根据材料屈服点和抗拉强度分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋.上述钢筋都直接使用。

予应力混凝土用热处理的钢筋经热处理的螺纹钢筋，强度高，但不适用于焊接和点焊用的钢筋，钢筋由40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr等钢经热处理后制成，公称直径6、8.2、10毫米。

冷轧带肋钢筋用Q215、Q235、24MnTi钢制成公称直径4-12毫米。

钢筋热处理后应卷成盘，以热处理状态交货。

1.2 型钢生产系统生产各类型钢的轧钢生产系统。

型钢生产系统年产量通常都不超过300万t，但由于型钢在热轧材总量中占有较大的比例(一般占30%～35%，有些国家占50%以上)，故是一种常见的单一化的轧钢生产系统。

组成型钢生产系统的基本轧机是方坯初轧机、中小型钢坯连轧机和各类成品型钢轧机。

所用坯料除由系统内的初轧机、中小型钢坯轧机供应外，各种规格的连铸坯已成为各类成品轧机的主要供坯来源。

生产规模的大小以及对型钢品种和规格的要求是选择和决定这类生产系统轧机组成的基本依据。

这类生产系统之一见图。

图1-1 型钢生产系统图1.3我国型钢生产技术现状及发展1.3.1 H型钢的发展现状由于我国H型钢市场的需求较大，普通型钢的使用量萎缩，我国的中、小型型钢生产技术发展缓慢，改造力度不大。

目前国内主要型钢生产基地仍采用20世纪60年代设备。

轧机仍采用胶木瓦的三辊轧机，横列式或跟踪式布置。

中、小型型钢轧机近几年也涌现一批半连续或连续式轧机，其中通化小型厂将横列式轧机改造成半连续式轧机，用以生产中、小规格的工字钢、槽钢、角钢和圆钢。

由于连铸比的迅速提高，Φ650mm轧机失去了开坯功能。

现存的中型轧机只能成为专门的型材轧机。

轧件尺寸精度差和精整工艺不完善问题成为改造重点。

中型材生产的主要技术进步有：成品轧机的轴承改造、精整线的长尺冷却、长尺矫直改造。

型材使用步进式冷床、冷锯切定尺。

鞍钢中型厂、马钢二轧厂等的改造可作为代表。

热轧H型钢根据不同用途合理分配截面尺寸的高宽比，具有优良的力学性能和优越的使用性能。

结构强度高。

同工字钢相比，截面模数大，在承载条件相同时，可节约金属10-15%。

设计风格灵活、丰富。

在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50% ，从而使建筑布置更加灵活。

结构自重轻。

与混凝土结构自重相比轻,结构自重的降低，减少了结构设计内力，可使建筑结构基础处理要求低，施工简便，造价降低。

以热轧H 型钢为主的钢结构，其结构科学合理，塑性和柔韧性好，结构稳定性高，适用于承受振动和冲击载荷大的建筑结构，抗自然灾害能力强，特别适用于一些多地震发生带的建筑结构。

据统计，在世界上发生7 级以上毁灭性大地震灾害中，以H 型钢为主的钢结构建筑受害程度最小。

增加结构有效使用面积。

与混凝土结构相比，钢结构柱截面面积小，从而可增加建筑有效使用面积，视建筑不同形式，能增加有效使用面积4-6%。

与焊接H 型钢相比，能明显地省工省料，减少原材料、能源和人工的消耗，残余应力低，外观和表面质量好。

便于机械加工、结构连接和安装，还易于拆除和再用。

采用H 型钢可以有效保护环境，具体表现在三个方面：一是和混凝土相比，可采用干式施工，产生的噪音小，粉尘少；二是由于自重减轻，基础施工取土量少，对土地资源破坏小，此外大量减少混凝土用量，减少开山挖石量，有利于生态环境的保护；三是建筑结构使用寿命到期后，结构拆除后，产生的固体垃圾量小，废钢资源回收价值高。

以热轧H 型钢为主的钢结构工业化制作程度高，便于机械制造，集约化生产，精度高，安装方便，质量易于保证，可以建成真正的房屋制作工厂、桥梁制作工厂、工业厂房制作工厂等。

发展钢结构，创造和带动了数以百计的新兴产业发展。

工程施工速度快，占地面积小，且适合于全天候施工，受气候条件影响小。

用热轧H 型钢制作的钢结构的施工速度约为混凝土结构施工速度的2-3倍，资金周转率成倍提高，降低财务费用，从而节省投资。

以我国“第一高楼”上海浦东的“金贸大厦”为例，主体高达近400 m 的结构主体仅用不到半年时间就完成了结构封顶，而钢混结构则需要两年工期。

1.3.2 螺纹钢的发展现状螺纹钢常用的分类方法有两种：一是以几何形状分类，根据横肋的截面形状及肋的间距不同进行分类或分型，如英国标准（BS4449）中，将螺纹钢分为Ⅰ型、Ⅱ 型。

这种分类方式主要反应螺纹钢的握紧性能。

二是以性能分类（级），例如我国现行执行标准，螺纹钢为（G B1499.2-2007）线材为1499.1-2008）中，按强度级别（屈服点/抗拉强度）将螺纹钢分为3个等级；日本工业标准（JI SG3112）中，按综合性能将螺纹钢分为5个种类；英国标准（BS4461）中，也规定了螺纹钢性能试验的若干等级。

此外还可按用途对螺纹钢进行分类，如分为钢筋混凝土用普通钢筋及予应力钢筋混凝土用热处理钢筋等。

图1-2 螺纹钢需求走势图，“金九”已过半，需求却迟迟不见起色，多数市场出货惨淡。

与此同时，国内主要城市螺纹钢库存四周连续上涨。

虽然截至8 月份全国保障性住房已高达82%的开工率，但是目前了解到各地保障房建设的资金瓶颈仍然影响其建设进度。

受国内商品房调控政策影响，商品房开工放缓的风险已经显现，剔除保障性住房建设部分，7 月商品房新开工增速已下滑至-9%。

动车事故之后国务院、安监局和铁道部进行安全大检查，铁路投资如期放缓。

数据显示1-8 月份铁道部固基建投资完成额为3164.7亿元，同比降幅11.1%，未来铁路投资下降的趋势仍将持续。

原料供应充足及建筑钢材目前普遍略有盈利，预计后期国内建筑钢材产量将呈持续增长态势。

首先，从数据上看，8 月份中国进口铁矿石5909 万吨，同比去年增长32.5%，矿石以及焦炭供应充足,后期国内钢厂出厂减产的条件并不具备。

其次，从盈利情况来看目前建筑钢厂普遍有200 元/吨左右的盈利空间，钢厂主动减产动力不足。

据最新数据显示，全国9 月上旬日均粗钢产量达196.40 万吨，旬环比增幅3.08%。

总体来看，后期市场供应压力将逐步增加。

1.3.3 重轨发展现状随着现代铁路高速、重载运输的发展，对钢轨钢的质量和性能提出了更高、更苛刻的要求. 目前钢轨钢的主要发展趋势是高强度、高韧性和高纯净化. 钢轨良好的抗疲劳性能和焊接性能是高速铁路用钢轨的基本特征. 要保证钢轨各项性能达到要求，在对钢的成分和组织进行严格控制的同时，还要求钢轨钢具有较高的纯净度，即要尽量降。

低钢中的有害元素和气体的含量，减少钢中的夹杂物. 目前，提高钢的纯净度已成为改善钢轨内在质量，保证钢轨综合性能的主要措施和手段. 表1为国内外高速铁路钢轨标准对钢轨内部质量的要求。

英、美、日本等工业发达国家在钢轨生产中均采用铁水预处理、炉外精炼、真空脱气和连铸等先进技术，有效地提高了钢轨钢的纯净性. 目前我国重轨钢的生产技术水平与国外还存在较大差异，因此，加强国内重轨钢生产技术装备和工艺技术研究具有重要意义。

表1-3 高速铁路钢轨标准对钢轨内部质量的要求1.4特钢发展趋势特殊钢是机械、汽车、军工、化工、家电、船舶、交通、铁路以及新兴产业等国民经济大部分行业用钢最主要的钢类。

我国特钢行业承担着国防军工、高新技术产业以及机械、汽车等关键产业所需的特殊钢材品种。

中国制造业的增长为国内特殊钢发展提供了空间，制造行业的持续快速发展，特别是机械、汽车、机电、造船等行业，对优特钢的需求强劲，成为支撑优特钢市场的直接动力。

特钢市场的特点是专业化强，市场幅射面窄，市场对特钢的需求是多品种、小批量。

国内特钢材(合金钢和优质碳素钢)的消费中，汽车工业占35％左右，机械工业占24％左右，所以机械制造、汽车工业是特钢的主要市场。

结构汽车用优质钢材约占汽车用钢材量的30％，汽车用特钢占全国特钢总量的35％左右，其中合金结构钢、弹簧钢、冷镦钢、易切削钢等都是各特钢厂的支柱产品。

合金钢、不锈耐热、高温合金、粉末冶金、功能材料、难熔金属、钛合金等特钢品种是航天、航空、兵器、舰船、核能、电子、国防建设等军工部门所必需的军用冶金材料，为航天、航空、舰船、兵器、核技术等领域装备的更新换代、提高性能、实行国产化提供冶金军工酉己套材料，满足国防科技和武器装备发展的要求。