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岩土研究院

H型钢生产发展及产品概况

386 2021-12-20 10:09:13

一、热轧H型钢的发展概况

H型钢是由工学钢发展起来的,当时这种工字钢大多数是在二辊或三辗式轧机上采用孔型法轧制生产的,但由于翼缘窄小,不适合做柱型或桩型构件,目翼缘有斜面不利于构件连接。在 1850~1860年间,发明了万能轧机,并用--架万能轧机作精轧机生产出了平行翼缘工字钢和中等尺寸的宽翼缘工字钢。

1902 年卢森堡阿尔贝德厂(Arbed)建造了第·套万能轧机,轧出了较窗翼缘工字钢,但其翼缘仍为斜面。1908年美国伯利恒公司建成了第一套宽翼缘工字钢厂。1914年德国建设了培因工字钢厂。此后到1955 年,全世界宽翼缘工字钢厂数量尚不多,发展较缓慢,宽翼缘工字钢仍大多用作梁型结构,但其翼缘较宽、内外表面平行,在工程中应用显示出较大的优势。1958 年在欧洲煤钢联营的国家范围内发展了一-种新系列,即·平行翼缘工字钢---IPE系列,其翼缘平行,截面形状像英文字母"H"字形,故随后人们统称之为 H型钢。

60年代以后,随着世界钢铁工业的发展,H 型钢在世界各国普遍受到重视,大多数工业发达国家的钢铁行业都积极筹建 H 型钢厂。在这期间,H 型钢厂数量激增,H 型钢翼缘更宽,产品大型化,发展了HE系列宽翼缘 H型钢,产品有梁型、柱型及桩型等类型,德、法、英、美、日等国先后颁布各自H型钢产品标准,形成各白 H型钢产品系列。德国、法国H 型钢产品属 HE系列∶英国、美国 H型钢为英制产品,英有梁型UB系列和柱型UC系列,美国H 型钢规格数量较多,灯W 系列和 M系列∶日木 H 按钢分为梁柱型系列和桩型系列,它是在欧美系列基础上,考虑品种规格数量在工程中应用的覆盖率而形成的 H 型钢系列,其特点是品种规格数量较为适中,既便于 H 型钢生产组织,也有利于工程应用的设计选型。在工程应用方面,各国都依据本国产品系列制订 H 型钢设计规范和设计手册,积极推动了H型钢在丁程中的应用及生产发展。在T'艺装各上。善遍采用由开坏机、万能轧机和轧边机作为粗轧机组及万能精轧机组成的轧机机组生产 H 型钢,产品尺寸精度和外观质量均得到较大的提高。至 70年代中期,H 型钢生产的工艺装备和工艺技术、品种系列及应用技术都得到了很大的发展,全世界共建起 H型钢轧机 60余套,年产量超过1000 万吨。

70年代中期以来,随着钢材市场趋向饱和,H 型钢的发展逐步转向新技术开发。产品方面,出现了加重型、特大型和轻型 H 型钢,如欧洲(FN)标准的HL 特大型品种和 HE—AA 轻型系列,英钢联生产的 UC356×406 规格单重为1086 kg/m 的重型 H型钢,品种范围及应用范制更广。1980年日本川崎公司开始研究腹板外高一定的 H 型钢生产方法,开发出了腹板外高一定的 H型钢新产品,到1989年底新技术投入实用应用。工艺装备上,万能轧机发展为组合式和紧凑型轧机,采用两架方能粗轧机和一架轧边机或一架万能粗轧机、一架轧边机和一架万能精轧机组成的三架可逆连轧机组、应用计算机实现轧钢自动化,使用液压 AGC(辊缝自动控制)、液压动态轴向调整、优化锯切、长尺冷却和矫直、控轧控冷等技术,1990年卢森堡阿尔贝德公司开发了QST技术——H型钢轧后淬火—自回火控制冷却工艺,可生产高强度 H型钢。原料由钢锭和初轧坯发展为连铸板坯,连铸异型坯及近终形连铸坯。

二、国外H型钢生产概况

目前世界上 H型钢轧机及生产排行前五名的国家分别为日本、美国、前两德、英国及前苏联。

美国现有万能轧机 17套。1954年生产H型钢 250万吨,1968年增加到580 万吨。以后的产量很不稳定,现有年产量约在 360 万吨左右。

口本现有万能轧机 19套,80年代产量基本维持在 400~600 万吨,1990年曾达到777 万吨。日前日本是 H型钢生产产量最高的国家。

前西德在 1970年前后若干年,H型钢的产量波动在 135 万吨上下,以后下降较大,1988 年产量约为 67万吨,合并后的德国现有万能轧机 6套。

英国现有万能轧机6 套;1968年 H型钢的产量为162 万吨,但以后的产量亦有较大程度的下降。

除上述外,生产H型钢的还有法国等其它一些国家。目前世界上共有 70多套万能轧机,年产量约超过1000万吨。

三、国内H型钢生产现状

国内 H型钢生产起步较晚,在马鞍山钢铁股份有限公司建设万能轧机之前,系列轧制 H 型钢产品生产尚属空白。马钢于 80年代初期就开始考虑建设H 型钢生产线,1988年马钢公同开始对630轧机进行技术改造,1991 年12 月底试轧成功高度 200 mm 以下的 H 型钢。1992 年6月,马钢提出万能型钢轧,机项目询价书,该项目筹备工作开始,经1993年商务及技术谈判,最终由德国曼内斯曼德马格萨克公可(MDS)作为总承包商,并与德国西门子公司(SIEMENS)、美国依泰姆公司(ITAM)以及国内的第二重型机械厂、杨州冶金设备制造厂和马钢机械制造公司等厂家合作,提供加热炉、轧机及精整等机械和电器设备以及技术和设计。1993 年3 月国家正式批准马钢万能轧机项目。该项目进入工设计、施工、安装建设阶段,至 1998年6 月马钢H型钢生产线开始试轧,标志我国自行筹建的第一条 H型钢生产线建成。其间,鞍山第一轧钢厂、莱芜钢铁股份有限公司也相继筹建了轧制 H型钢生产线。

马钢万能型钢轧机项目的一期规模为60 万吨/年,第二期工程将达到100 万吨/年,可生产梁型、柱型、桩型等系列的H型钢,品种范围为H200~700mm,亦可生产角钢、槽钢、钢板桩、球扁钢、L 型钢、T型钢和工字钢等型钢,依据国标GB/T11263- 98《热轧H型钢和剖分 T型钢》、可生产高度 H700 mm 以下各品种规格的H型钢,在H型钢生产行业中属中大型H 型钢生产线。采用异型坯轧制H 型钢,亦可采用板坏或知形坏轧制I 型钢。采用广辊系换辊技术。使用二辗辗系可在万能轧机上轧制生产普通型钢,亦可用万能轧制法生产圆角槽钢。

马钢 H型钢生产线,加热炉为步进梁式加热炉,可加热异型坯、板坯及矩形坯等各种坯料。万能轧机为辊系换辊组合式,闭口开轭式机架,万能粗轧机组为两架万能轧机和一架轧边机构成的三机架可逆连轧机组,轧机布置为1 3 ·1式,即一架开坯机、三机架粗轧机组和一架万能精轧机,是目前世界上最先进的轧机技术之一,可实现控制轧制技术,与控制冷却技术的组合使用,可轧制生产高强度Ⅱ型钢产品。优化锯切系统和热锯精确定位系统可保证定尺锯切和锯切精度。矫直机为7/9辊可变节距辊式矫直机和压力矫;堆垛机和打包机将成品堆垛打包,垛包重5~10吨。全线实现计算机自动控制,马钢H 型钢生产线其工艺装备具有90年代国际先进水平。

鞍山第一轧钢厂中型断面热轧H型钢生产线,于1997年 7月热负荷试车,1998年开始批量生产。该项日是国家八五期间经国家计委、国家经贸委批准的重点技改项目,总投资近

4亿人民币,设计年生产能力30万吨,可生产高度150~500 mm 的宽(HW)、中《HM)、窄(HN)翼缘规格H型钢及大型工字钢、剖分T型钢。其H型钢生产设备及工艺主要特点有∶超大开口度开坯机及具有快速全辊条换辊的高刚度万能轧机;板坯切分工艺和消除产品应力的"立冷"工艺;具有90年代水平生产工艺、电气控制技术;产品质量符合国家标准。

莱芜钢铁股份有限公司利用亚洲开发银行贷款建设的中型车间,主要生产高度 400 mm 以下的 H 型钢。主机设备由日本新日铁公司提供,全线设备实现计算机自动控制和管理,工艺装备水平达到目前国际先进水平,年产高精度 H型钢50 万吨。

上述三厂'家建成投产后,我国热轧H型钢年生产能力可超过100万吨,自产系列规格可达74 种,加上网络配货供应等营销策略,可以满足国内工程应用的要求。

四、H型钢产品系列及规格、标准概况

(一)规格类型

根据土木建筑等工程应用的条件,H 型钢截面规格标准一般包含以下三个类型∶

1.梁型H型钢-—主要为窄翼缘(HN 系列)H型钢规格,其宽高比约为1∶3.3~1∶2,有良好的抗弯承载性能,其截面高度可为10O)~1100 mm。

2.柱型 H型钢——主要为宽翼缘(HW系列)及中宽翼缘(HM 系列)H型钢规格,其宽高比为1∶1.6~1∶1.0,因而弱轴的回转半径相对较大,具有更好的承压性能。其截面高度可为100~600 mm。

3. 桩型 H型钢一--为桩用(HP 系列)H型钢,其宽高比为1∶1,截面高度可为 200~500 mt,其绝大多数规格的腹板与翼缘厚度相同。

(二.)H型钢产品标准概况

H型钢生产和使用的特点是系列化,这使得H型钢品种规格形成不同的标准体系。全世界 H 型钢产品标准大致可分为四个体系,即欧洲、英美、日本和原苏联各成一个体系。欧洲有代表性的标准是欧洲 Euronoru19、Euromorm53标准,法国 NFA45标准,,德国 DIN1Q25标准,德标及法标产品同属欧标产品系列.90 年代欧洲标准扩充H 型钢产品系列,IPE 梁型系列扩充了IPEA80—600 和IPEO80—600子系列,并增设了大型梁IPE750 品种∶HE 系列扩充了HEAA至001000 轻型系列和HL1000-1100特大型品种,并且 HE600品种以上各增设两个加重型细致规格;欧洲标准的特征是H400 以下品种尺寸的递增量为 20 mm,个别品种为30 mm 和 40 mm,H400—600品种尺寸的递增量为 50 mm,H700 以上品种尺寸的递增量为100 mm;IPE 系列范围为H80—750,H160 以下每个品种有两个细致规格,H180以上每个品种有三个细致规格,H750品种有四个细致规格,每个品种仅有一种宽度规格,宽高比为1;1.7~1∶2.9;HE/HL 系列范围为 H100—1100,每个品种有四个细致规格,HE600 以上还有两个加重型细致规格,每个品种仅有一种宽度规格,HE300 以下宽高比约为1∶1,HE300 以上宽度规格均为 300 mm,HL品种的宽度规格为 400mm;IPE系列19 个品种、53 个规格,HE系列有26个品种、119个规格,共计 45个品种、172个规格。

美国和英国标准的 H型钢为英制产品,美国 ASTM A6/A6M 标准有W、M 和 HP三个子系列,所规定的 H型钢规格尺寸比较齐全,超过 300个。英国BS4标准有UB梁型、UC柱型和 UP桩型三个子系列。美标W系列范围为W4'—W40'(102—10l6 mm),英标UB系列范围 UB8'—UB36?(203—914 mm),两个系列H18'(H457mm)以上品种递增量为3'(76 mm),H18'(H457 mm)以下品种递增量为2'(51 mm);UB系列每个品种有 2~5个

细致规格,且有2~3 个宽度规格,W系列品种细致规格数量多,最多有16 个。W8'以上品种有3~5个宽度规格。90年代英美两国都修订了H 型钢标准,ASTM A6/A6M—1995标准对原 W 系列的细致规格和宽度规格进行了压缩,品种范围增加到I1100,并增设了HT)柱型系列,修改了HP系列;BS4-1993标准减少了原UJB系列的部分品种宽度规格。两国 H型钢标准多考虑到与欧洲标准的协调性。目前欧洲和英、美标准已具有相互.交叉和相互补充性。

日本 JISG3192 标准规定的是梁柱型 H 型钢。该系列H 型钢品种范|为 H100—900,H100 200品种递增量为 25 mm,H200---500 品种递增量为50 mn,H500以上品种递增量为100 mm,除H400×400 品种有8个细致规格外,H600以下每个品种L~3 个细致规格、2~3 个宽度规格,H700以上每个品种2~3 个细致规格、1个宽度规格,计33个品种、62 个规格。JISA5526 88国家标准规定的是桩型 H 型钢,品种范围为 HP200一500。两个系列共有72 个规.格。 与欧沙标准相比,u利规格数小。宽度规格数多。伯龙特大型品种和力加重开规格

原苏联生产的H型钢按TY14-2-24 72技术条件有191 个规格,26020 83国家标准有91 个规格。

我|型于1989年在尚无 H型钢产品并无生产线的情况下,曾制定了轧制 H 型钢的国家标准GBll263-89,并正式颁布实行。该标准共有122个规格,分为窄缘 H 型钢(HZ),宽缘 H 型钢(HK)和 H型钢桩(HU)三个系列。规格范闱为 HZ80-HZ600、HK100HK900 和 HL200-HU500。但由于此标准制定以来一直无厂家生产H 型钢系列产品,也失去了该标准实施的意义。直至1996年,结合马钢、鞍山一轧、莱钢等厂家筹建轧制H型钢生产线,由治金部标准信息院组织冶金部建筑研究总院、马鞍山钢铁股份有限公i3及鞍山市第 一车钢厂等单位酝限该标准的修计工作,并于1998年修订完成了新的 H型钢产品国家标准CB/TI126398《热轧H型钢和剖分 T型钢》。新国标是在参照国外同类产品标准,并结合我国工程建设应用的经验,考虑合理应用范围,便于生产、设计,规格避免过多,优化系列等原则基础上修订的,包括了宽翼缘(HW 系列,截面高度 100~400 mm)、中翼缘(HM系列,截面高度150~500 mm)、窄翼缘(HN 系列,截面高度 100~700 mm)及桩(HP系列,截面高度 200~400 mmn)等四个系列,共74 种规格,现已颁布实行。

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