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钢材特性和产品

2018-05-02

第二章 钢材特性和产品

2.1  钢材特性

 

2.1.1 原材料

 

铁(Ferrum)是一种化学元素,具有可塑性(即被拉长的能力)和延展性(即被锻造或滚轧成形的能力)。

 

钢材原材料主要由三部分组成:

 

■铁矿石,由铁氧化物、磷、二氧化硅、硫、硫和硅组成;

■焦炭,通过加热煤,除去煤中的挥发性物质;

■除去杂质的石灰石。

 

2.1.2 钢材生产

 

钢材生产过程如下(图2-1和图2-2):

 

图2-1

 

图2-2

■采矿,即采掘铁矿石、煤炭和石灰石;

 

■选矿,即成型或烧结、炼焦、以及碾碎和筛选;

 

■粗炼,采用氧化设备来熔化铁和采用鼓风炉来浇铸生铁;

 

■精炼,采用氧气顶吹转炉、开口床式反射炉和电炉来获得钢锭;

 

■中轧,通过热轧和冷轧获得:厚钢板(用来制造钢板、管子和管道,以及马口铁)、钢锭(用来制造结构外形、铁轨、圆管和无缝钢管)和钢坯(用来制造钢筋、铁丝、冷拔钢筋、圆管和无缝钢管);

 

■精轧,通过热轧获得薄钢板和钢带(盘圆),通过冷轧获得冷轧板和未镀锡的黑钢带;

 

■电镀,即退火、回火冷轧和镀锌或涂锡。

 

2.1.3 根据含碳量分类:

 

■熟铁,碳<0.1%;

 

■生铁,碳<2~4%,生铁直接来自鼓风炉,使用时必须要再熔化,要拿掉不必要的元素,非建筑用途。

 

■铸铁,碳<2~4%;

 

■钢材,碳<2%。

 

2.1.4 碳钢分类

 

■低碳,碳<0.25%;

 

■中碳,碳<0.25~0.50%;

 

■高碳,碳>0.5%。

 

■软钢,类似于熟铁,钢坯滚轧后强度会增强0.8%,可塑性会减少0.8%。

 

■不锈钢,不锈钢是钢材和其它金属(镍,铬)的合金,抗腐蚀。

 

2.1.5 结构钢材

 

根据GB700,主要的结构钢材包括:Q23**、Q235B、Q235C和Q235D。

 

2.2 钢材产品

 

2.2.1 结构钢材形状

 

国内钢结构建筑产业起步较晚,对于结构钢材形状的定义也只是遇到一个定义一个,到目前为止还没有系统的给出结构钢材形状的定义,下面只是一些主要的结构钢材形状(其中没有国家标准号的是美国结构钢材形状代号):

 

■H型钢,H型钢比工字钢的翼缘宽度大,并且是等厚度,截面材料分布比较合理。H型钢的翼缘为等厚度,因而便于和其它的构件连接。根据《热轧H型钢和剖分T型钢》(GB/T11263-1998),热轧H型钢分为宽翼缘H型钢、中翼缘H型钢和窄翼缘H型钢。它们的代号分别是HW、HM和HN,型号采用高度(或高度的近似值)×宽度(或宽度的近似值)来表示。例如HW400×400、HM500×300、HN700×300。

 

■T型钢,参见《热轧H型钢和剖分T型钢》(GB/T11263-1998)。

 

■L型角钢,分为等边(GB9787-88)和不等边角钢(GB9788-88)。角钢的标注符号是:L(角钢代号)边宽×厚度(等边角钢)或L(角钢代号)长边宽×短边宽×厚度(不等边角钢),单位为mm。例如L100×8和L100×80×8。

 

■C型冷轧卷边槽钢(GB6723-86)

 

■Z型冷轧钢

 

■HP承重桩形状(美国标准)

 

■S,美国标准梁

 

■M不属于H、HP、S的形状

 

■MC不属于C形的型钢,例如:

 

#双L型角钢

 

#组合截面

 

#结构管子包括:方形、矩形和开口截面。

 

#钢材管道包括:标准、超强和双超强。

 

#可以使用的管道包括:电阻焊、无缝、冷轧、热轧和高强度低合金管道。

 

#方形和圆形杆件包括:宽度等于或小于152.4mm,厚度等于和超过5.16mm。

 

宽度在152.4mm~203mm,厚度等于和超过5.16mm。

 

#钢板包括:宽度在203mm~1219mm,厚度等于和超过5.16mm。

 

厚度超过1219mm,厚度等于和超过4.57mm。

 

切边的中厚钢板——所有边缘都导角。

 

通用钢板——只在端部导角。

 

带板——从宽钢板上切割下来。

 

楼层板——有凸起花纹图案(GB/T3277-91)。

 

2.2.2 产品加工

 

钢材产品加工方式有:

 

■拉丝,拔(或拉)制;

■挤出,除了圆形外,类似于拉制;
■铸造,把熔化的钢材倒进铸模;
■模锻,打进锻模里

2.2.3 再加工

 

钢材产品再加工方式有:

 

■切割,分为剪切、锯开、冲压和火焰切割;
■机械加工,分为钻、刨、磨、靠模(即仿形切割)和在车床上旋转切削;
■弯曲,适用于可延展的金属:薄金属板、钢板和线性要素;
■冲压,类似于模锻,冲进模子里形成三维形状;
■滚轧,重新把线性要素弯曲成型。

2.2.4 组装

 

钢材产品组装方式有:

 

■装配,可以采用螺纹部件、互锁技术和舌榫进行装配;
■摩擦,分为夹紧、楔紧和挤压;
■销子连接,有钉子类的装置、螺栓、铆钉和钉子等;
■钉子,主要是钉子和螺钉;
■焊接,分为气焊和电焊;粘合剂连接,分为化学连接和材料的吸引。
 
**提醒一下:国内对重钢和轻钢定义是严重错误的:
国内建筑界普遍认为,多高层建筑为重钢,低层(三层以下)为轻钢。 
如果这样,用热轧H型钢焊一个鸟笼,当然也属于轻钢了。而用轻钢建造一个9层高的建筑物,它能属于重钢建筑吗?
国际上普遍认为,重钢与轻钢的区分在于其制造工艺,热轧钢材为重钢,冷轧钢材为轻钢,与层高没有关系。
另外,国内对于(冷轧)轻钢内部的区分也模糊不清,(冷轧)轻钢大致分为以下三类用途:
非承重——普通装修内隔墙柱,国内普遍称之为轻钢龙骨,厚度在0.8mm以下。我2002年刚刚把轻钢住宅技术介绍到国内时,很多人都认为市场上0.8mm以下的轻钢龙骨就可以建造三层住宅;
低层承重——三层以下建筑物承重墙柱,国内目前还没有可用标准,厚度在0.8mm~2.6mm之间;
多层承重——9层以下建筑物承重墙柱,国内目前还没有可用标准,厚度在0.8mm~3.2mm之间,其截面形状和节点结构也与上述二种轻钢不一样。与8年前一样,国内现在有许多人认为用0.8mm~2.6mm的轻钢就可以建造多高层建筑。
由于概念模糊不清,应用起来当然就糊里糊涂。
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