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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。
以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,采用化学发泡法制备了表观密度为160kg/m~3且抗压强度符合要求的超轻发泡水泥保温材料.系统研究了搅拌工艺、原材料组成及养护方式与超轻发泡水泥保温材料力学性能的相关性.结果表明:通过控制搅拌工艺参数和组成材料掺量,可使超轻发泡水泥稳定性较好,气孔适宜且均匀,力学性能优良;养护方式对超轻发泡水泥抗压强度有一定影响,自然养护条件下其抗压强度,标准养护条件下次之,蒸汽养护条件下***.

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。
为了解决丁苯共聚物/水泥复合胶凝材料凝结硬化慢的问题,将沸石作为调凝材料,讨论其对复合胶凝材料凝结时间和早期强度的影响,并从水化放热速率和水化产物的角度分析沸石调节凝结硬化的机理.结果表明:沸石能够加速丁苯共聚物/水泥复合胶凝材料的水化,通过促进C3A和C3S的水化,缩短复合胶凝材料的水化诱导期,提高加速期放热速率,促进AFt和Ca（OH）2的生成,从而加速复合胶凝材料的凝结硬化,缩短凝结时间,提高早期强度.

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。
骨料级配特征对透水混凝土配合比优化设计方法及其基本性能有较大影响.采用A,B,C3种粒径的骨料进行混料设计试验,通过对大量的试验数据拟合与方差分析,建立了透水混凝土有效孔隙率、单位体积骨料颗粒数量、骨料比表面积、不同龄期抗压强度与骨料级配的关系式.研究结果对透水混凝土配合比设计方法优化和基本性能的预测具有重要的指导意义.

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
以蜂窝芯层合板为研究对象,以模态试验的测试结果为修正目标,采用基于模态参数灵敏度有限元模型修正方法对蜂窝芯层合板的碳纤维板单层厚度、蜂窝芯材参数进行修正,从而解决有限元模型与试验测试误差较大的问题。修正结果表明,修正后的有限元模型分析结果与试验测试值基本一致,说明修正后的有限元模型具有较高的精度,使用修正后的有限元模型不仅可以用于其他动力学问题的分析,对于复杂的工程结构也可基于此方法,通过小规模试验测试来修正有限元输入的设计参数,从而提高整体复杂模型分析的准确性,有一定的工程实用价值。

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。
针对由风致振动引起的输电塔复合材料横担疲劳问题,对6个新型足尺带钢套管的玻璃钢纤维(GFRP)复合材料横担试件进行了高周(50万次)疲劳性能试验研究,监测了试件的受力状态,分析了其荷载-位移-时间曲线和耗能能力的变化.对未发生明显疲劳破坏的试件进行极限承载力试验,得到其剩余极限承载力.基于剩余强度理论评价了试件的累积损伤并对其疲劳寿命进行预测.结果表明:GFRP复合材料横担试件具备良好的抗疲劳性能,最不利荷载工况下的平均疲劳寿命可达550万次,安全裕度较高.

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。
采用温差发电片作为电源,混凝土模拟孔隙液作为介质,研究温差发电应用于钢筋阴极保护的可行性.结合半电池电位、线性极化、Tafel曲线和电化学噪声,分析了温差发电单元对钢筋进行阴极保护的效果.结果表明:温差发电单元具有与直流电源相同的电学性能,内阻不会随着两端温差变化而明显变化;在阴极保护系统中温差发电单元具有很好的稳定性,实施阴极保护可以使钢筋电位负移至保护电位;阴极保护后钢筋的腐蚀速率大大减小,从腐蚀状态进入热力学稳定状态而得到有效保护.

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。
针对复合材料发射箱产品大尺寸、高精度的技术特点,结合真空导入成型工艺整体成型、整体脱模的工艺特点,通过有限元分析计算,优化确定了拱门筋加辐板筋钢制模具设计方案。利用CAD/CAE技术进行发射箱模具设计及优化,采取变圆角设计解决模具脱模问题,成功制造了发射箱的样件,满足了产品设计技术要求,为大型长轴类复合材料产品的模具设计技术探索出了一套可行的技术方案。

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。
利用玉米秸秆纤维增强石膏胶凝材料,并采用聚乙烯醇对玉米秸秆纤维进行表面包覆改性,研究其对玉米秸秆纤维/石膏复合材料性能的影响.利用扫描电子显微镜对试样进行了微观分析,探讨了未改性玉米秸秆纤维/石膏复合材料防水性能较差的原因,提出了聚乙烯醇包覆改性秸秆纤维的示意模型.结果表明:掺加未改性玉米秸秆纤维可提高石膏胶凝材料的力学性能,但防水性能下降幅度较大;玉米秸秆纤维经改性后,改性秸秆纤维/石膏复合材料的力学性能进一步提高,防水性能***改善.
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首先利用Catia软件建立了风电叶片叶根模型,在专业网格划分工具中划分网格,采用商用有限元软件进行分析,结合有限元分析结果和载荷Markov矩阵,通过Matlab软件编写的疲劳损伤程序进行损伤分析,最终得到螺栓的损伤数值。比较了螺母下陶瓷垫圈存在与不存在时的螺栓应力,并分析了垫圈的存在对螺栓疲劳性能的影响。仿真结果表明采用螺母下放置陶瓷垫圈的方法可使螺栓损伤***降低,疲劳性能有效提高。