H型钢的产品缺陷是多种多样的,究其原因,除轧制方面的原因外,还与铸坯质量、加热质量和精整工序对应的操作等因素有关,本文仅对H型钢的常见轧制缺陷进行简单讲解。

1、轧痕

轧痕一般分为两种,即周期性轧痕和非周期性轧痕。周期性轧痕在H型钢表面上呈规律性分布,前后两个轧痕出现在轧件同一部位,深度基本相同,轧痕间距正好等于其所处轧辊圆周长。周期性轧痕是由于轧辊掉块、轧辊裂纹或轧辊上粘有氧化铁皮等其它异物而造成的在轧件表面形成的凸起或凹坑。非周期性轧痕是导卫装置磨损严重或辊道等机械设备碰撞造成轧件刮伤后又经轧制而在钢材表面形成棱沟或缺肉,其大多沿轧制方向分布。图为轧痕示意图。

  2、折叠

折叠是一种类似于裂纹的通常性缺陷,经酸洗后可以清楚地看到折叠处断面有一条与表面相通的裂纹。折叠是因孔型设计不当或轧机调整不当,在孔型开口处因过充满而形成耳子,再经轧制而将形成的耳子压入轧件本体内,但不能与本体焊合而形成的,其深度取决于耳子的高度。另外,腰、腿之间圆弧设计不当或轧辊磨损严重,造成轧件表面出现沟、棱后,再轧制也会形成折叠。图为折叠示意图。

  3、波浪

H型钢波浪(见图)可分为两种:一种是腰部呈搓衣板状的腹板波浪;另一种是腿端呈波峰波谷状的腿部波浪。两种波浪均能造成H型钢外形的破坏。波浪是由于在热轧过程中轧件各部延伸率不一致所造成的。当腰部延伸率大于腿部时,腰部延伸过大,而腿部延伸小,这样就形成腹板波浪,严重时还可将腰部拉裂。当腿部延伸过大,而腰部延伸小时,就产生腿部波浪。另外还有一种原因也可形成波浪。这就是当钢材断面特别是腰厚与腿厚设计比值不合理时,在钢材冷却过程中,较薄的部分先冷,较厚的部分后冷,在温度差作用下,在钢材内部形成很大的热应力,这也会造成波浪。

  4、腿端圆角

H型钢腿端圆角(见图)是指其腿端与腿两侧面之间部分不平直,外形轮廓比标准断面金属量不足,未能充满整个腿端。造成腿端圆角有几方面原因:其一是开坯机的切深孔型磨损,轧出的轧件腿部变厚而高度不足,在进入下一孔时,腿端不能得到很好的加工;其二是在万能机组轧制时,由于万能机架与轧边机速度不匹配,而出现因张力过大造成的拉钢现象,使轧件腿部达不到要求的高度,这样在轧边孔中腿端得不到垂直加工,也会形成腿端圆角;其三是在连轧时前期腿部延伸率不足腿宽度小而轧边机未能有效加工,这时也会出现上述缺陷。

  5、腹板偏心

H型钢腹板偏心(也叫中心偏差)(见图)一般有两种:一种是上腿比下腿长(图a);另一种是一个腿上腿长,而另一个腿则下腿长(图b)。一般腹板偏心常伴有腿厚不均现象,稍长的腿略薄些,稍短的腿要厚些,或者正好相反。造成腿长不对称也有几种原因:一种是在开坯过程中,由于切深时坯料未对正孔型、开坯辊辊错或孔型设计问题造成切偏,使中间轧件出现一侧腿厚一侧腿薄现象,尽管在以后的轧制过程中压下量分配合理,但也很难纠正,最终形成腹板偏心,严重的形成腿部又短又薄或又厚又长不易调整;另一种是万能轧机水平辊未对正而形成轴向位错,造成立辊对腿的侧压严重不均,从而形成呈对角线分布的腿长不对称。

  对于H型钢以上五种在轧制过程中产生的缺陷,会对用户的使用造成极坏的影响,极大地影响工程质量。对于生产环节必须弄清楚造成这些缺陷的道次和相应的孔型部位,才能有效地进行调整,及时处理,避免形成废、次品而造成损失。

为便于说明H型钢(IPE梁型、IPB柱型)与普通工字钢INP在断面力学性能上的差异,我们选具有相同高度(200mm)的IPB、IPE及INP断面进行比较,这三种断面代表了轧制钢梁的历史和技术的发展过程。

在同一受力条件下,比较一下INP和IPE,尽管IPE具有低的弹性断面模数,但它的单位质量弹性断面模数WxG是优越的。在型钢横向受力时,对于弹性模数WyG,IPE更为有利。因此我们可以得到如下两个结论:

(1)在一个梁仅仅受纯弯曲应力的情况下,采用IPE断面是经济的。

(2)在一个柱子同时受到x及y两个方向的负荷作用时,则采用IPB更合理。

在上述两种情况下,具有平行腿的IPE及IPB比INP(普通工字钢)具有更大的优势。从材料力学理论出发,在选择一个仅受弯曲的梁时,应主要看它的抗弯弹性断面模数Wx,也要看其抗弯惯性矩Ix,Wx与Ix是相辅相成的。对于一个受压缩的柱,弯曲抗力与曲率半径成正比。在承受小负荷的情况下,应采用IPE;在承受中等负荷的情况下,应采用IPBL系列断面(它具有最大的弹性模数);在承受最大应力与应变条件下,应采用IPB及IPBV(柱型H型钢)系列的H型钢。

经过计算,在各种许用弯矩下,H型钢(IPE)比普通工字钢(INP)平均单重轻10%,这对于起重设备和运输设备的结构设计有很大意义。

 

品名 规格(mm) 材质 产地 价格(元/吨) 涨跌 备注
H型钢 100*100*6*8 Q235B 莱钢 4390 货少
H型钢 150*150*7*10 Q235B 莱钢 4390 货少;无货
H型钢 150*150*7*10 Q235B 日照 4380 货少;无货
H型钢 200*100*5.5*8 Q235B 莱钢 4420 货少;暂缺
H型钢 200*100*5.5*8 Q235B 马钢 4380 暂缺
H型钢 200*200*8*12 Q235B 莱钢 4330 货少
H型钢 200*200*8*12 Q235B 首钢长钢 4300 货少
H型钢 250*250*9*14 Q235B 首钢长治 4270
H型钢 250*250*9*14 Q235B 包钢 4190
H型钢 250*250*9*14 Q235B 山西新泰 4190
H型钢 300*300*10*15 Q235B 莱钢 4260 货少
H型钢 300*300*10*15 Q235B 马钢 4250 暂缺
H型钢 300*300*10*15 Q235B 包钢 4150
H型钢 300*300*10*15 Q235B 山西新泰 4100
H型钢 350*175*7*11 Q235B 首钢长治 4180
H型钢 350*175*7*11 Q235B 包钢 4150 货少
H型钢 350*175*7*11 Q235B 山西新泰 4120
H型钢 350*350*12*19 Q235B 马钢 4270 暂缺
H型钢 350*350*12*19 Q235B 莱钢 4310 货少
H型钢 350*350*12*19 Q235B 包钢 4140
H型钢 350*350*12*19 Q235B 山西新泰 4120 货少
H型钢 400*200*8*13 Q235B 首钢长钢 4220
H型钢 400*200*8*13 Q235B 包钢 4200
H型钢 400*200*8*13 Q235B 山西新泰 4160
H型钢 400*400*13*21 Q235B 莱钢 4370 货少
H型钢 400*400*13*21 Q235B 马钢 4300 暂缺
H型钢 400*400*13*21 Q235B 包钢 4200
H型钢 400*400*13*21 Q235B 山西新泰 4170
H型钢 500*200*10*16 Q235B 首钢长治 4180
H型钢 500*200*10*16 Q235B 包钢 4160
H型钢 500*200*10*16 Q235B 山西新泰 4170
H型钢 588*300*12*20 Q235B 莱钢 4430 货少
H型钢 588*300*12*20 Q235B 马钢 4340 暂缺
H型钢 588*300*12*20 Q235B 包钢 4240
H型钢 588*300*12*20 Q235B 山西新泰 4190
H型钢 700*300*13*24 Q235B 莱钢 4510 货少
H型钢 700*300*13*24 Q235B 马钢 4410 暂缺
H型钢 700*300*13*24 Q235B 包钢 4410 货少
H型钢 700*300*13*24 Q235B 山西新泰 4370

  H型钢短流程全自动焊接生产线,焊接形式是将H型钢按照工字型放置,两侧同时焊接两道角缝,作为H型钢的焊接此种工艺方法更加先进合理,焊后H型钢的各种残余应力小,成品的机械性能优于船形焊接,并且同时提高了焊接效率。
  由于对称焊接,焊接后腹板基本不变形,焊后热态时对H型钢翼板的角变形直接矫正,减少了矫正力,并提高了矫正精度。生产工艺的合理性使得焊后产品的残余应力小,在形成钢结构框架后的稳定性要高于使用其他焊接工艺方法生产的焊接H型钢。
  生产线一次完成组立、焊接、矫形、托起、出料等全部工序,具有生产工艺合理,流程短,高速快节拍的生产特点是目前H型钢生产厂家在购买设备时的首选。

H型钢是指腿内侧无斜度的工字钢,即平行腿工字钢或宽腿工字钢,因其断面像英文字母“H”,故称H型钢。H型钢主要用于建筑业、机械行业和桥梁制造业。H型钢是钢结构。建筑中的主要品种,它具有跨度大、自重轻、预制加工、用途广泛等优点。

H型钢

H型钢在发到国家已基本取代普通斜腿工字钢,用于建筑行业可节约金属30%,用于桥梁、机械等行业可节约20%左右,属于经济断面型钢,是世界型钢生产的重要发展方向。

H型钢规格尺寸:

规格标示方法: H 高度x宽度x腹板厚度x翼缘厚度,如H 800x300x14x26 。

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H型钢截面图

H型钢分类:

按照GB/T 11263-2010规定,H型钢分四类: 宽翼缘H型钢HW(W为Wide英文字头)、中翼缘H型钢 HM(M为Middle英文字头)、窄翼缘H型钢 HN(N为Narrow英文字头)、薄壁H型钢HT(T为Thin英文字头)和桩类H型钢HP(P为Pile英文字头);

按生产方式分类:热轧H型钢和焊接H型钢;

边结构分类:宽边(B/H≥1,B是边宽,H是腰高)、中边和窄边(B/H≤0.5);

按单位重量区分类:轻型、中型和重型,其中重型中还有极重型(腰厚30-75mm)和超重型(腰厚大于75mm,最厚者腰厚为90mm,边厚120mm);

按用途分类:宽边H型钢又叫做拄型H型钢,窄边H型钢又叫做梁型H型钢。

H型钢理论重量计算:

热轧H型钢理论重量 ={hd+2r(b-d)+0.8584(r2-r12)}*L*7.85*1/1000,具体截面参数及理论重量见下表:

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H型钢截面参数及理论重量表

H型钢用途:

H型钢的用途非常广泛,主要作建筑、钢结构的柱子和梁材,可用于建筑、桥梁、涵洞、隧道、厂房,尤其是钢结构厂房、车辆、船舰、机械结构、地震多发地区的住宅等等。H型钢主要用于工业或民用建筑、钢结构中的梁、柱构件,主要应用场景有:

工业构筑物的钢结构承重支架;
地下工程的钢桩及支护结构;
石油化工及电力等工业设备结构;
大跨度钢桥构件;
船舶、机械制造框架结构;
火车、汽车、拖拉机大梁支架;
港口传送带、高速挡板支架。

建筑、钢结构中的使用

相关标准:
GBT11263-2010(热轧H型钢和剖分T型钢);GB/T33814-2017(焊接H型钢);GB/T 32285-2015(热轧H型钢桩)。

1、结构强度高
同工字钢相比,截面模数大,在承载条件相同时,可节约金属10-15%。
2.设计风格灵活、丰富
在梁高相同的情况下,钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50% ,从而使建筑布置更加灵活。
3.结构自重轻
与混凝土结构自重相比轻,结构自重的降低,减少了结构设计内力,可使建筑结构基础处理要求低,施工简便,造价降低。
4.结构稳定性高
以热轧H型钢为主的钢结构,其结构科学合理,塑性和柔韧性好,结构稳定性高,适用于承受振动和冲击载荷大的建筑结构,抗自然灾害能力强,特别适用于一些多地震发生带的建筑结构。据统计,在世界上发生7级以上毁灭性大地震灾害中,以H型钢为主的钢结构建筑受害程度最小。
5.增加结构有效使用面积
与混凝土结构相比,钢结构柱截面面积小,从而可增加建筑有效使用面积,视建筑不同形式,能增加有效使用面积4-6%。
6.省工省料
与焊接H型钢相比,能明显地省工省料,减少原材料、能源和人工的消耗,残余应力低,外观和表面质量好。
7.便于机械加工
易于结构连接和安装,还易于拆除和再用。
8.环保
采用H型钢可以有效保护环境,具体表现在三个方面:一是和混凝土相比,可采用干式施工,产生的噪音小,粉尘少;二是由于自重减轻,基础施工取土量少,对土地资源破坏小,此外大量减少混凝土用量,减少开山挖石量,有利于生态环境的保护;三是建筑结构使用寿命到期后,结构拆除后,产生的固体垃圾量小,废钢资源回收价值高。
9.工业化制作程度高
以热轧H型钢为主的钢结构工业化制作程度高,便于机械制造,集约化生产,精度高,安装方便,质量易于保证,可以建成真正的房屋制作工厂、桥梁制作工厂、工业厂房制作工厂等。发展钢结构,创造和带动了数以百计的新兴产业发展。
10.工程施工速度快
占地面积小,且适合于全天候施工,受气候条件影响小。用热轧H型钢制作的钢结构的施工速度约为混凝土结构施工速度的2-3倍,资金周转率成倍提高,降低财务费用,从而节省投资。以我国“第一高楼”上海浦东的“金贸大厦”为例,主体高达近400m的结构主体仅用不到半年时间就完成了结构封顶,而钢混结构则需要两年工期。

  随着我国国民经济的快速发展,改革开放的逐步深入,国民经济各部门的产业结构调整,我国建筑工程领域中已出现了产品结构调整。长期以来砼结构和砌体结构一统天下的局面正在发生变化,高频焊H型钢结构以其自身的优越性引起业内人士关注,已经在工程中得到合理的、迅速的应用。
  高频焊H型钢结构是当前发展最快的一种钢结构。高频焊接H型钢具有自重轻、安装容易、施工周期短、抗震性好、投资回收快、环境污染小等综合优势,与钢筋混凝土结构相比,更具有“高、大、轻”三方面发展的独特优势。这种结构工业化、商品化程度高、施工进度快、综合经济效益高是普通钢结构无法可比的,因而市场需求越来越大,发展十分迅猛。高频焊接H型钢是针对普通钢结构概念而言,通常是指由圆钢、小角钢、薄壁型钢或薄钢板焊接而成的结构。高频焊接轻型H型钢是轻型钢结构的主体结构,它是当前世界上正在推广应用的一种新颖的建筑用钢。
  改革开放以来,高频焊接H型钢结构在建筑工程中发挥着独特的重要作用。H型钢是钢结构的主要部件,目前,发达国家建筑结构用高频焊接H型钢约占55%以上,而我国只占20% ~ 25%,因此,高频焊接H型钢发展具有广阔的前途。
  1999年4月国家召开了国产推广座谈会,会议一致认为,建筑业作为国民经济的支柱产业,发展建筑钢结构,扩大钢结构在建筑业中的应用范围,这一趋势符合我国建筑技术经济政策。建设部、国家冶金局1999年4月20日发布建设部,1999年103号文件“关于在建筑钢结构工程中推广应用高频焊接H型钢的通知”之后,国家还制定并颁布了标准JG/T137-2001和规程,《结构用高频焊接薄壁H型钢》、《高层民用建筑钢结构技术规程》、《焊接H型钢品种》、《中、低层房屋钢结构技术规程》、《钢结构工程施工及验收规范》《门式刚架轻钢房屋结构技术规程》等。
  2002年3月4日,作为9个“钢结构住宅建筑体系新试点项目”之一的“低层及小高层住宅用高频焊接薄壁H型钢结构体系”通过了建设部科技司、建设部科技促进中心组织的有关评审。这些文件及标准等的颁布和通过,为推广应用H型钢和高频焊接H型钢提供了依据和软环境。中国建设部已委托上海同济大学制定住宅中使用的轻型H型钢标准,以区分高频焊接H型钢和热轧H型钢的用途。