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槽钢剪切工艺优化

问题分析

安阳钢铁股份有限公司***轧钢厂中400mm机组是以生产中号角钢和槽钢为主的型材机组，年产量65万吨，其中槽钢产品规格为638～1208，产量约占总产量的25%。成品槽钢的分段作业采用1台400t冷剪机进行。槽钢剪切质量对后续工艺，特别是焊接质量影响较大，若剪切断口处存在塌肩、毛刺、撕裂、切斜等缺陷，则会使槽钢对接时存在较大缝隙，影响焊接质量，特别是强度指标，从而造成较大的安全隐患。
通过拉伸试验分析了X80管线钢母材及其焊接接头拉伸性能,采用扫描电镜及其能谱分析仪观察了上述材料的断口形貌与化学成分,并对其断裂行为进行了研究.结果表明:母材延伸率和断面收缩率大于焊接接头,母材为韧性断口,而焊接接头为出现分层现象的韧断+脆断断口;母材纤维区面积及韧窝尺寸均大于焊接接头,母材放射区形貌为韧窝结构,而焊接接头为解理形貌,母材与焊接接头的剪切唇区均为解理形貌;焊接接头中夹杂物以硫化物和氧化物为主,是焊接接头力学性能降低的重要因素.

安钢垂400mm机组随生产节奏和产量的提高，上述剪切缺陷越来越突出，剪切质量内控达标率仅为94.2%。而且剪刃的使用寿命越来越短，平均每班更换一次，造成生产成本和职工劳动强度增加。针对这些问题，从工艺、技术和操作上进行了认真分析，并提出了相应改进措施，取得了较好效果。
为研究碳纤维布加固方式对混凝土框架结构抗震性能的影响,按1:2缩尺比例设计制作了3榀单层钢筋混凝土框架试件,进行了低周反复荷载试验.通过对比完好框架、碳纤维布加固受损与未受损框架,研究了3榀框架的破坏形态、滞回性能、骨架曲线及承载能力.结果表明:采用碳纤维布加固框架能***其受力性能和抗震能力,提高结构抗倒塌能力;采用碳纤维布加固受损框架能有效提高其极限承载能力,对结构的延性性能也有一定的改善效果;采用碳纤维布加固未受损框架,能***提高框架的极限承载能力和抗震性能,使其具有良好的滞回耗能能力.

1、工艺原因

该机组的设计能力为20万t/a，但现在的产量达到了60万t/a，冷床区生产能力不足的问题很突出，与生产角钢相比，槽钢的冷却速度较慢，从而造成剪切时槽钢温度较高，极易出现塌肩、毛刺、撕裂等缺陷，并且对剪刃寿命的影响较大。
基于石灰激发淤泥中SiO2和Al2O3活性组分以产生胶凝产物的原理,在蒸养条件下制备了免烧淤泥砖.系统研究了不同掺量(质量分数)的粉煤灰(10%～50%)和水泥(5%～20%)对石灰-淤泥胶凝体系力学性能的影响规律,并通过压汞法、扫描电镜、***衍射仪、超声波分析了免烧淤泥砖的微观结构和早期结构形成过程.结果表明:石灰的掺量为30%;水泥掺量为20%时坯体强度较纯坯体(不掺外掺料)提高约50%;单掺粉煤灰(掺量30%)可***改善免烧淤泥砖坯体的力学性能、细化孔径,提高坯体密实度.

2、剪刃设计原因

槽钢剪刃设计的基本依据是槽钢成品孔型形状，如图1所示(以100#槽钢为例)。这种设计在剪切过程中易出现以下问题：一是槽钢两肩部与其他部分相比，相对较厚，所需剪切力也较大，剪刃磨损较快，剪刃使用一段时间后。这一部分相对磨损量大，致使肩部间隙较大，易出现塌肩现象；二是槽钢两腿与腰部处相比，由于剪切角度的影响，当剪刃磨损后，在剪切两腿时，剪切量变小，腿部剪切由通常的剪断变成了撕断，槽钢腿端面极易出现毛刺；三是上、下剪刃腿部斜度与槽钢成品孔型基本一致，这样在剪切时腿部基本同时受力，剪切力较大，剪刃磨损较快，一方面腿端剪切压痕严重，另一方面剪刃老化后，极易出现槽钢剪切部分撕裂、毛刺较多的现象。后两点是影响槽钢剪切质量的主要原因。

改进措施
通过常规三轴受压强度和变形特性试验,研究了围压以及PVA纤维掺量对高性能PVA纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC)受压性能的影响.结果表明:随着围压的增加,HPFRCC的轴向极限抗压强度以及峰值应变均***提高;PVA纤维掺量对HPFRCC抗压强度的影响较小,在低围压受力状态下使用PVA纤维增强HPFRCC要比在高围压受力状态下更能发挥纤维的增强阻裂作用,而且PVA纤维掺量对应力-应变曲线下降段也有一定影响.根据试验数据建立了HPFRCC的轴向极限抗压强度、轴向峰值应变与围压之间的关系.

针对上述3个问题，分别采取了相应措施。

1、针对冷床冷却速度慢的问题，在冷床区增加了水雾风机来提高冷床区的冷却速度，又在剪机***个倍尺处增加了一组水雾喷头，降低槽钢剪切部分的温度，从而避免了因钢温高而造成的剪切缺陷。

2、针对槽钢剪刃设计存在的问题，结合生产实际情况，将剪刃设计为图2所示的形状(以100#槽钢为例)。上剪刃宽度由100mm改为99mm，减少上剪刃在左右方向的间隙，改善槽钢两角部的剪切质量；下剪刃两角部圆弧尺寸由R8mm改为R7mm，提高两角部的剪切重叠量，改善槽钢肩部剪切质量；下剪刃上边宽度由79mm改为80mm，下边宽度由97mm改为94mm，使下剪刃腿端斜度小于槽钢成品孔型斜度，这样在腿部剪切时，腿部上、下方向上不会同时受力，从而减少剪切力，改善剪切质量。
在麦秸砖墙传热机理研究的基础上,对不同密度麦秸砖墙导热系数进行试验研究,结果表明,麦秸砖墙导热系数小,是一种可持续发展、低能耗、经济的绿色墙体绝热材料.同时,试验结果还表明麦秸砖墙导热系数随密度增大呈先减小后增大的变化规律.另外,根据麦秸砖的制作、砌筑和试验结果,确定了秸秆砖墙导热系数较小的合理密度范围.

3、通过对各规格槽钢实际剪切质量和剪切间隙进行数据回归分析，制定了每种规格的剪切间隙规范，具体为：63#槽钢为0.20～0.30mm、80#槽钢为0.20～0.35mm、100#槽钢为0.25～0.35mm，120#槽钢为0.25～0.40mm，并做出厚度为0.20～1.00mm的不同垫片。每次更换剪刃时，先测量间隙，再选择相应的垫片，确保剪切间隙控制在工艺要求范围内。
为研究沥青路面半刚性基层的温度效应,建立了水泥稳定碎石室内温度变形试验方案和现场温度变形检测方案,通过温度应变系数来研究半刚性基层的室内温度变形特征,分析半刚性基层现场温度应变随季节变化规律,得到其施工完成初期温度变形特点.研究半刚性基层内不同位置现场温度应变系数的变化规律,得到半刚性基层的应变状态.结果表明:现场约束状态下半刚性基层横向温度应变系数比纵向温度应变系数大;沥青面层施工温度对半刚性基层应变产生重大影响,季节温度变化导致半刚性基层应变接近极限应变水平.

进出口情况

我国槽钢的进口量大于出口量。分单纯性进口及随同成套工程引进进口等两个渠道。近年我国沿海几大港口（大连、天津、秦皇岛、连云港等）在新建、扩建油、煤、粮等大宗进出口商品自动装卸工程中，随着主体设备引进的同时，大型槽钢的进口量也在增加。主要生产国家和地区为日本、俄罗斯、西欧。出口槽钢主要输往港澳地区。
试验研究了4种(表观)密度的EPS(发泡聚苯乙烯)混凝土的静态压缩性能和劈裂性能,建立了较低密度EPS混凝土的应力-应变关系模型,赋予了各参数相应的物理意义.结果表明:当EPS混凝土密度较高时,其呈现出明显的准脆性材料特性;当EPS混凝土密度较低时,其呈现出明显的泡沫吸能材料特性.所建立的较低密度EPS混凝土应力-应变关系模型能较好地拟合试验结果.相同相对密度的EPS混凝土,其相对劈裂强度表现出明显的粒子尺寸效应.随EPS混凝土相对密度的降低,其相对劈裂强度粒子尺寸效应逐渐减小.

外观要求

槽钢的表面质量及几何形状的允许偏差在标准中有具体规定。一般要求表面不得存在用上有害的缺陷，不得有***的扭转，规定槽钢波浪弯（镰刀弯）的允许值及各规格槽钢面形状的有关参数（h，b，d，t等）的数值、允差值。槽钢几何形状不正确的主要表现是：角、腿扩及腿并等。

主要产地

我国的槽钢主要是由唐钢、包钢、山钢、黄特、马钢、宝得、宣钢、日钢等几家钢厂生产。
对6个混凝土试件进行楔入劈拉试验,劈裂后采用环氧树脂注胶技术修复试件,然后再次对试件进行楔入劈拉试验,对比两次试验中试件的破坏界面和断裂参数.结果表明:修复后试件破坏界面未发生在黏结界面;试件起裂韧度平均增幅为47.06%,失稳断裂韧度、断裂能也有所提高,这说明注胶修复技术能够有效推迟裂缝的再开展,改善混凝土的断裂性能.建议将起裂韧度作为评定注胶修复效果的断裂参数,研究成果可为注胶修复混凝土结构的工程应用提供依据.
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考虑荷载裂缝宽度与裂缝深度的相关性,基于AgNO3显色法研究了混凝土裂缝的存在对氯离子扩散范围的影响.通过钻孔取粉测定了混凝土中的氯离子含量,研究了裂缝特征的单一因素对氯离子的扩散特性影响.结果表明:裂缝的存在加速了氯离子在混凝土中的扩散过程;氯离子的扩散系数随着裂缝宽度的增加而增大;裂缝深度的变化对氯离子的扩散深度有一定影响.基于试验结果建立了裂缝宽度（裂缝深度）与氯离子扩散系数之间的指数函数关系式.