H型鋼作為一種經濟斷面型鋼,具有重量輕、承載能力大、外形美觀、易于鉚接、節約工時、降低造價等優點,已經被廣泛應用在工業與民用鋼結構中,具有非常廣闊的應用前景。
由于H型鋼的斷面結構相對其它形式型鋼存在著腰高腿薄等特點,加之在國內的生產剛剛起步,對其生產過程技術的基礎研究還缺乏深入的工作。萊鋼H型鋼矯直在投產初期沿用日本提供的工藝規范,但因對理論機理缺乏系統了解,致使工藝和規格調整困難,矯后產品存在較大的幾何缺陷。后改用起大變形的矯正工藝,使工藝調整方便,但軋件矯后的在腿腹交界處出現氧化皮脫落和微觀裂紋等缺陷,嚴重影響了產品質量和外觀形象,成為當前亟待解決的實際問題。本項目通過理論計算分析、計算機模擬仿真和測試、試驗研究等手段,首次對H型鋼的結構特點和矯直過程進行了深入的研究,全面掌握了H型鋼的矯直性能及合理矯正工藝確定原則。本項目工作主要內容及取得的成果主要有:
通過現場實測,掌握了典型H型鋼矯直前后幾何狀態,為理論研究和合理工藝確定提供了基礎數據;典型H型鋼矯直前的彎曲數學模型基本可確定為正弦曲線與多項式的疊加,而且局部彎曲最大出現在兩端。經過分析計算,原始撓度值在輥距范圍內變化不大,即確定反彎撓度時可根據彎矩分布而不必考慮原始撓度的影響。
通過對典型H型鋼矯直前后組織、性能的研究,確定了原有矯正缺陷的特征和形成原因;確定了以改變大變形矯正工藝的問題所在。矯直對工件的機械性能和金相組織影響不大,但個別輥過大的反彎及不同規格間近似的壓下量明顯造成產品表面缺陷,甚至斷面上的過分超出屈服極限直至整個斷面的全塑性變形。
H型鋼矯正過程的彈塑性理論及合理矯直工藝的研究。從理論上全面掌握了H型鋼的結構特點和矯直性能,結合彈塑性理論和傳統矯直理論分析了H型鋼矯正過程。建立了合理的H型鋼矯正工藝的確定原則,并給出了典型規格H型鋼的矯正工藝參數及計算程序。
通過典型H型鋼矯直過程的數值模擬,進一步驗證了原有矯正缺陷的形成原因及本工藝理論的正確性。
分析了當前及歷史壓下量的利弊,破譯了日本設備引進時的隨機調整參數的理論基礎。結合理論分析給出了更為科學的壓下調整方案,試驗證明了其科學實用性。為小變形矯直工藝的完善打下基礎。
本項成果在H型鋼矯正的性能研究,H型鋼矯正過程的彈塑性理論、H型鋼矯正過程的三維有限元仿真及H型鋼小變形矯正工藝設計原則等方面均取得不同程度的創造性成果,充實了矯正基礎理論和矯正工藝設計思想,在國內外未見同類成果。
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