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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。
本文结合白杨河引水工程实例,从工程概况、顶管内管线安装施工技术、涵洞内管线安装施工等方面介绍了在该工程中,玻璃钢夹砂管道跨越国道和高速公路的施工工艺及质量管理的重点及措施,对在工程施工中出现和可能出现的问题进行了探讨并提供了可行的解决方案。

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。
在三水醋酸钠基复合相变材料中添加导热强化剂铜粉、碳粉和膨胀石墨,研究导热强化剂对复合相变材料导热性能的影响.利用示差扫描量热仪测量膨胀石墨添加前后复合相变材料的热特性.结果表明:膨胀石墨能与三水醋酸钠基复合相变材料很好共融,并对复合相变材料的导热有***的强化效果.膨胀石墨掺量为10%(体积分数)时,三水醋酸钠基复合相变材料相变焓为307.762kJ/kg,与未添加膨胀石墨复合相变材料相变焓相比减少不到2%,而导热系数却提高了2倍.

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。
玻璃纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)是近期大型燃煤电厂烟囱内筒使用的有效耐蚀材料。采用重量变化分析、力学性能测试、SEM形貌分析相结合的手段,对上述材料及其增强材料在10%硫酸溶液的作用过程进行实验。结果表明,无碱含硼E玻璃纤维和无氟无硼ECR玻璃纤维对其增强的复合材料耐酸性作用明显。其中,ECR玻璃纤维可使其增强的复合材料耐酸性能提升。

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
鉴于目前大多采用的分散泥水体系有废弃泥浆排放量大、浆液指标控制难、新浆材料用量大等不足,在室内试验与现场试验的基础上,开发了新型配方的不分散泥水材料.新配置的泥水材料具有不分散性、触变性、抑制性、携带性等特点,各个配方在工程相关的要求上表现良好,泥浆回收率可达***;新型材料泥浆对携带细小颗粒作用明显,试验***理论上的泥水网状结构是存在的;经过循环后,泥水黏度值基本不变.

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。
缝合技术作为整体成型的制造技术,能有效增强复合材料的层间强度和抗冲击损伤性能。在缝合技术中有不同的缝合方式,目前常用的缝合方式有锁式缝合、链式缝合和临缝三种。不同的缝合方式对复合材料的层间剪切性能、压缩性能、拉伸性能和弯曲性能会产生不同的影响。主要研究了在三种不同的缝合方式下,复合材料的压缩性能、拉伸性能和弯曲性能的变化。

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。
根据定量体视学的原理,应用光学显微镜和计算机图像处理软件(Image-Pro Plus),针对混凝土内部的细观气孔(10~1 600μm),详细介绍了Image-Pro Plus混凝土孔结构图像分析方法,并计算出图像分析中砂浆的最小样本数为4,混凝土的最小样本数为1,满足了图像分析混凝土孔结构的适用性.结果表明:Image-Pro Plus混凝土孔结构图像分析方法具有典型代表性和良好操作性,适于深入研究混凝土孔结构与宏观性能的关联性.

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。
采用聚乙烯吡咯烷酮对可膨胀石墨进行表面修饰.研究了表面修饰前后可膨胀石墨及其用量对水性超薄膨胀型钢结构防火涂料防火性能的影响.结果表明:与表面未修饰可膨胀石墨相比,表面修饰后的可膨胀石墨在水中有较好的分散性,对涂料防火性能有更明显的提高作用;当表面修饰后可膨胀石墨用量为3.2%(质量分数)时,防火涂料的防火性能,可使样板背温较长时间维持在288℃.

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。
采用光屏蔽剂、抗氧化剂、光稳定剂3种材料复配基质沥青抗紫外线老化剂,根据其紫外线老化规律建立了老化方程,确立了最终老化量表征值|m/nP0|,并利用老化方程及|m/nP0|对6种组合方式进行了抗紫外线老化能力分析,得出了***复配抗紫外线老化剂组合体系,进而对组合体系中各组分进行了复合掺量研究.结果表明:沥青的紫外线老化规律符合P(t)=m/n(1+m-nP0/nP0e-mt);采用5.0%(质量分数)抗氧化剂+1.5%(质量分数)光稳定剂的复合抗紫外线老化剂具有的抗紫外线老化能力.
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以RTM碳纤维复合材料为研究对象,通过超声特征扫描成像系统对大量试样进行检测,由理论可知,超声波的反射特性会随着宏观缺陷类型的不同而不同。首先从理论上分析各缺陷的反射特性,然后找出不同的宏观自然缺陷,归纳总结各种缺陷对应的图像特点,再采取破坏方法对试样进行切割、打磨,通过显微镜观察不同缺陷形貌特征。结果表明,超声特征扫描成像系统可以检测并分辨出不同的宏观缺陷,通过观察缺陷金相图可知不同类型缺陷形貌特征也各不相同,为RTM碳纤维复合材料宏观缺陷检测及形貌研究提供了一种可行方案。