CN104962714B - 一种截面变径钢结构件的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种截面变径钢结构件的加工工艺，翼板和腹板整体下料，腹板的变径采用气割的工艺，将腹板切割成图纸的要求，翼板采用火焰加热工艺，采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯。本发明在淬火处理和回火处理工序结束后，对钢材进行调质热处理工序，确保钢材中的硅元素和硼元素等均匀分布在钢材煨弯处，提高钢材强度；通过检测发现随回火温度的提高，沿煨弯方向拉长的铁素体有长大的趋势，而块状铁素体数量减少，且尺寸不均匀增大，晶粒度增大；抗拉强度、屈服强度的平均值随回火温度的提高而升高，屈强比也相应增加，从而确保钢结构件在煨弯后能够保持足够的强度，不影响整体钢结构件的安全性能。
Description
技术领域
本发明属钢结构加工技术领域，涉及一种截面变径钢结构件的加工工艺。
背景技术
随着钢结构技术日益成熟，在确保设计要求的情况下，为了节约成本，或特殊情况下，很多构件会采用截面变径的方法，和其它构件进行相连，如钢柱、钢梁等。在设计中，最常用的方法就是将钢柱、钢梁的翼板、腹板在变径处分开下料，装配、焊接。这样既增加了工作量、成本，同时质量很难保证有“十”字焊缝，外观很难达到要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种截面变径钢结构件的加工工艺，减少了焊缝数量，增强了结构强度，同时提高产品外观效果。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种截面变径钢结构件的加工工艺，包括以下步骤：
(1)根据图纸在钢板上按照比例画出下料图形，将翼板和腹板采用气割方式整体下料；
(2)翼板采用火焰加热工艺，加热至980～1080℃，保温时间根据来确定，其中H为钢材厚度，n为经验系数，根据温度变化取值范围为0.26-0.34，λ为材料对应温度下的导热系数，T为加热温度；采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯，煨弯角度根据设计要求确定；
(3)煨弯后的钢结构件放入水中淬火，冷却到480-560℃，然后再放入矿物油中以6～10℃/s的冷却速率冷至室温；
(4)将经所述淬火处理的钢结构件加热至720～755℃进行回火操作，并保温30-50min后冷却；
(5)将回火处理后的钢材冷却至室温后，加热至910～940℃，保温20～30min后，再采用喷水冷却，以9～10℃/s的冷却速率水冷至室温，即可制得变径钢结构件。
本发明进一步限定的技术方案是：前述的截面变径钢结构件的加工工艺，包括以下步骤：
(1)根据图纸在钢板上按照比例画出下料图形，将翼板和腹板采用气割方式整体下料；
(2)翼板采用火焰加热工艺，加热至980℃，保温时间根据来确定，其中H为钢材厚度，n为经验系数，取值为0.26，λ为材料对应温度下的导热系数，T为加热温度；采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯，煨弯角度根据设计要求确定；
(3)煨弯后的钢结构件放入水中淬火，冷却到480℃，然后再放入矿物油中以6℃/s的冷却速率冷至室温；
(4)将经所述淬火处理的钢结构件加热至720℃进行回火操作，并保温50min后冷却；
(5)将回火处理后的钢材冷却至室温后，加热至910℃，保温30min后，再采用喷水冷却，以9℃/s的冷却速率水冷至室温，即可制得变径钢结构件。
前述的截面变径钢结构件的加工工艺，包括以下步骤：
(1)根据图纸在钢板上按照比例画出下料图形，将翼板和腹板采用气割方式整体下料；
(2)翼板采用火焰加热工艺，加热至1000℃，保温时间根据来确定，其中H为钢材厚度，n为经验系数，取值为0.30，λ为材料对应温度下的导热系数，T为加热温度；采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯，煨弯角度根据设计要求确定；
(3)煨弯后的钢结构件放入水中淬火，冷却到520℃，然后再放入矿物油中以8℃/s的冷却速率冷至室温；
(4)将经所述淬火处理的钢结构件加热至735℃进行回火操作，并保温40min后冷却；
(5)将回火处理后的钢材冷却至室温后，加热至925℃，保温25min后，再采用喷水冷却，以10℃/s的冷却速率水冷至室温，即可制得变径钢结构件。
前述的截面变径钢结构件的加工工艺，包括以下步骤：
(1)根据图纸在钢板上按照比例画出下料图形，将翼板和腹板采用气割方式整体下料；
(2)翼板采用火焰加热工艺，加热至1080℃，保温时间根据来确定，其中H为钢材厚度，n为经验系数，取值为0.34，λ为材料对应温度下的导热系数，T为加热温度；采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯，煨弯角度根据设计要求确定；
(3)煨弯后的钢结构件放入水中淬火，冷却到560℃，然后再放入矿物油中以10℃/s的冷却速率冷至室温；
(4)将经所述淬火处理的钢结构件加热至755℃进行回火操作，并保温30min后冷却；
(5)将回火处理后的钢材冷却至室温后，加热至940℃，保温20min后，再采用喷水冷却，以9℃/s的冷却速率水冷至室温，即可制得变径钢结构件。
一种用于截面变径钢结构件专用钢板，钢板的成分及质量百分比为：C：0.55～0.89％,Cr：1.27～1.89％，Mn：0.55～0.63％，Si：0.15～0.17％，Ni：0.09～0.11％，V：0.14～0.16％，B：0.15～0.25％，Ti：0.7～0.9％，W：0.056～0.058％，Al：0.05～0.07％，Cu：0.17～0.19％，Nb：0.33～0.35％，La：0.06～0.07％，Ce：0.03～0.04％，Pm：0.05～0.07％，Eu：0.03～0.06％，Dy：0.015～0.025％，余量为Fe和不可消除杂质；其中杂质含量控制在N≤0.006％、H≤0.002％、P：0.006～0.008％、S：0.002～0.004％。
前述的截面变径钢结构件专用钢板，钢板的成分及质量百分比为：C：0.55％，Cr：1.27％，Mn：0.5％，Si：0.15％，Ni：0.09％，V：0.14％，B：0.15％，Ti：0.7％，W：0.056％，Al：0.05％，Cu：0.17％，Nb：0.33％，La：0.06％，Ce：0.03％，Pm：0.05％，Eu：0.03％，Dy：0.015％，余量为Fe和不可消除杂质；其中杂质含量控制在N≤0.006％、H≤0.002％、P：0.008％、S：0.002％。
前述的截面变径钢结构件专用钢板，钢板的成分及质量百分比为：C：0.72％，Cr：1.47％，Mn：0.58％，Si：0.16％，Ni：0.10％，V：0.15％，B：0.21％，Ti：0.8％，W：0.057％，Al：0.06％，Cu：0.18％，Nb：0.34％，La：0.07％，Ce：0.03％，Pm：0.06％，Eu：0.05％，Dy：0.019％，余量为Fe和不可消除杂质；其中杂质含量控制在N≤0.006％、H≤0.002％、P：0.007％、S：0.003％。
前述的截面变径钢结构件专用钢板，钢板的成分及质量百分比为：C：0.89％，Cr：1.89％，Mn：0.63％，Si：0.17％，Ni：0.11％，V：0.16％，B：0.25％，Ti：0.9％，W：0.058％，Al：0.07％，Cu：0.19％，Nb：0.35％，La：0.07％，Ce：0.04％，Pm：0.07％，Eu：0.06％，Dy：0.025％，余量为Fe和不可消除杂质；其中杂质含量控制在N≤0.006％、H≤0.002％、P：0.008％、S：0.004％。
本发明的有益效果是：本发明在淬火处理和回火处理工序结束后，对钢材进行调质热处理工序，确保钢材中的硅元素和硼元素等均匀分布在钢材煨弯处，提高钢材强度；通过检测发现随回火温度的提高，沿煨弯方向拉长的铁素体有长大的趋势，而块状铁素体数量减少，且尺寸不均匀增大，晶粒度增大；抗拉强度、屈服强度的平均值随回火温度的提高而升高，屈强比也相应增加，从而确保钢结构件在煨弯后能够保持足够的强度，不影响整体钢结构件的安全性能。此外本发明的钢材加入稀土元素，在高温煨弯过程中能够同时细化晶粒，形成致密的晶粒组织，增加其整体的强度；结合淬火和回火工艺，采用双介质冷却，能防止钢板内部出现气孔和裂纹，增加其强度，并且煨弯后进行热处理，能改善钢板的综合机械系能，提高其韧性，增加其使用寿命，降低成本。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种截面变径钢结构件的加工工艺，包括以下步骤：
(1)根据图纸在钢板上按照比例画出下料图形，将翼板和腹板采用气割方式整体下料；
(2)翼板采用火焰加热工艺，加热至980℃，保温时间根据来确定，其中H为钢材厚度，n为经验系数，取值为0.26，λ为材料对应温度下的导热系数，T为加热温度；采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯，煨弯角度根据设计要求确定；
(3)煨弯后的钢结构件放入水中淬火，冷却到480℃，然后再放入矿物油中以6℃/s的冷却速率冷至室温；
(4)将经所述淬火处理的钢结构件加热至720℃进行回火操作，并保温50min后冷却；
(5)将回火处理后的钢材冷却至室温后，加热至910℃，保温30min后，再采用喷水冷却，以9℃/s的冷却速率水冷至室温，即可制得变径钢结构件。
本实施例采用的截面变径钢结构件专用钢板，钢板的成分及质量百分比为：C：0.55％，Cr：1.27％，Mn：0.5％，Si：0.15％，Ni：0.09％，V：0.14％，B：0.15％，Ti：0.7％，W：0.056％，Al：0.05％，Cu：0.17％，Nb：0.33％，La：0.06％，Ce：0.03％，Pm：0.05％，Eu：0.03％，Dy：0.015％，余量为Fe和不可消除杂质；其中杂质含量控制在N≤0.006％、H≤0.002％、P：0.008％、S：0.002％。
实施例2
本实施例提供一种截面变径钢结构件的加工工艺，包括以下步骤：
(1)根据图纸在钢板上按照比例画出下料图形，将翼板和腹板采用气割方式整体下料；
(2)翼板采用火焰加热工艺，加热至1000℃，保温时间根据来确定，其中H为钢材厚度，n为经验系数，取值为0.30，λ为材料对应温度下的导热系数，T为加热温度；采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯，煨弯角度根据设计要求确定；
(3)煨弯后的钢结构件放入水中淬火，冷却到520℃，然后再放入矿物油中以8℃/s的冷却速率冷至室温；
(4)将经所述淬火处理的钢结构件加热至735℃进行回火操作，并保温40min后冷却；
(5)将回火处理后的钢材冷却至室温后，加热至925℃，保温25min后，再采用喷水冷却，以10℃/s的冷却速率水冷至室温，即可制得变径钢结构件。
本实施例采用的截面变径钢结构件专用钢板，钢板的成分及质量百分比为：C：0.72％，Cr：1.47％，Mn：0.58％，Si：0.16％，Ni：0.10％，V：0.15％，B：0.21％，Ti：0.8％，W：0.057％，Al：0.06％，Cu：0.18％，Nb：0.34％，La：0.07％，Ce：0.03％，Pm：0.06％，Eu：0.05％，Dy：0.019％，余量为Fe和不可消除杂质；其中杂质含量控制在N≤0.006％、H≤0.002％、P：0.007％、S：0.003％。
实施例3
本实施例提供一种截面变径钢结构件的加工工艺，包括以下步骤：
(1)根据图纸在钢板上按照比例画出下料图形，将翼板和腹板采用气割方式整体下料；
(2)翼板采用火焰加热工艺，加热至1080℃，保温时间根据来确定，其中H为钢材厚度，n为经验系数，取值为0.34，λ为材料对应温度下的导热系数，T为加热温度；采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯，煨弯角度根据设计要求确定；
(3)煨弯后的钢结构件放入水中淬火，冷却到560℃，然后再放入矿物油中以10℃/s的冷却速率冷至室温；
(4)将经所述淬火处理的钢结构件加热至755℃进行回火操作，并保温30min后冷却；
(5)将回火处理后的钢材冷却至室温后，加热至940℃，保温20min后，再采用喷水冷却，以9℃/s的冷却速率水冷至室温，即可制得变径钢结构件。
本实施例采用的截面变径钢结构件专用钢板，钢板的成分及质量百分比为：C：0.89％，Cr：1.89％，Mn：0.63％，Si：0.17％，Ni：0.11％，V：0.16％，B：0.25％，Ti：0.9％，W：0.058％，Al：0.07％，Cu：0.19％，Nb：0.35％，La：0.07％，Ce：0.04％，Pm：0.07％，Eu：0.06％，Dy：0.025％，余量为Fe和不可消除杂质；其中杂质含量控制在N≤0.006％、H≤0.002％、P：0.008％、S：0.004％。
三组实施例的具体检测结果见下表
经检测，三组实施例的各项性能指标均能满足钢结构的强度要求，符合国家相关标准规范，大大减轻了劳动强度，节约了成本，提高了经济效益；由于加工工艺的改进，减少了焊缝数量，同时还增强了结构强度，同时提高产品外观效果。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (7)
1.一种截面变径钢结构件的加工工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）根据图纸在钢板上按照比例画出下料图形，将翼板和腹板采用气割方式整体下料；
（2）翼板采用火焰加热工艺，加热至980~1080℃，保温时间根据来确定，其中H为钢材厚度，n为经验系数，根据温度变化取值范围为0.26-0.34，λ为材料对应温度下的导热系数，T为加热温度；采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯，煨弯角度根据设计要求确定；
（3）煨弯后的钢结构件放入水中淬火，冷却到480-560℃，然后再放入矿物油中以6~10℃/s的冷却速率冷至室温；
（4）将经所述淬火处理的钢结构件加热至720~755℃进行回火操作，并保温30-50min后冷却；
（5）将回火处理后的钢材冷却至室温后，加热至910~940℃，保温20~30min后，再采用喷水冷却，以9~10℃/s的冷却速率水冷至室温，即可制得变径钢结构件；
所述钢板的成分及质量百分比为：C：0.55~0.89%，Cr：1.27~1.89%，Mn：0.55~0.63%，Si：0.15~0.17%，Ni：0.09~0.11%，V：0.14~0.16%，B：0.15~0.25%，Ti：0.7~0.9%，W：0.056~0.058%，Al：0.05~0.07%，Cu：0.17~0.19%，Nb：0.33~0.35%，La：0.06~0.07%，Ce：0.03~0.04%，Pm：0.05~0.07%，Eu：0.03~0.06%，Dy：0.015~0.025%，余量为Fe和不可消除杂质；其中杂质含量控制在N≤0.006%、H≤0.002%、P：0.006~0.008%、S：0.002~0.004%。
2.根据权利要求1所述的截面变径钢结构件的加工工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）根据图纸在钢板上按照比例画出下料图形，将翼板和腹板采用气割方式整体下料；
（2）翼板采用火焰加热工艺，加热至980℃，保温时间根据来确定，其中H为钢材厚度，n为经验系数，取值为0.26，λ为材料对应温度下的导热系数，T为加热温度；采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯，煨弯角度根据设计要求确定；
（3）煨弯后的钢结构件放入水中淬火，冷却到480℃，然后再放入矿物油中以6℃/s的冷却速率冷至室温；
（4）将经所述淬火处理的钢结构件加热至720℃进行回火操作，并保温50min后冷却；
（5）将回火处理后的钢材冷却至室温后，加热至910℃，保温30min后，再采用喷水冷却，以9℃/s的冷却速率水冷至室温，即可制得变径钢结构件。
3.根据权利要求1所述的截面变径钢结构件的加工工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）根据图纸在钢板上按照比例画出下料图形，将翼板和腹板采用气割方式整体下料；
（2）翼板采用火焰加热工艺，加热至1000℃，保温时间根据来确定，其中H为钢材厚度，n为经验系数，取值为0.30，λ为材料对应温度下的导热系数，T为加热温度；采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯，煨弯角度根据设计要求确定；
（3）煨弯后的钢结构件放入水中淬火，冷却到520℃，然后再放入矿物油中以8℃/s的冷却速率冷至室温；
（4）将经所述淬火处理的钢结构件加热至735℃进行回火操作，并保温40min后冷却；
（5）将回火处理后的钢材冷却至室温后，加热至925℃，保温25min后，再采用喷水冷却，以10℃/s的冷却速率水冷至室温，即可制得变径钢结构件。
4.根据权利要求1所述的截面变径钢结构件的加工工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）根据图纸在钢板上按照比例画出下料图形，将翼板和腹板采用气割方式整体下料；
（2）翼板采用火焰加热工艺，加热至1080℃，保温时间根据来确定，其中H为钢材厚度，n为经验系数，取值为0.34，λ为材料对应温度下的导热系数，T为加热温度；采用热煨的工艺和外力的作用下将翼板进行煨弯，煨弯角度根据设计要求确定；
（3）煨弯后的钢结构件放入水中淬火，冷却到560℃，然后再放入矿物油中以10℃/s的冷却速率冷至室温；
（4）将经所述淬火处理的钢结构件加热至755℃进行回火操作，并保温30min后冷却；
（5）将回火处理后的钢材冷却至室温后，加热至940℃，保温20min后，再采用喷水冷却，以9℃/s的冷却速率水冷至室温，即可制得变径钢结构件。
5.根据权利要求1所述的截面变径钢结构件的加工工艺，其特征在于，钢板的成分及质量百分比为：C：0.55%，Cr：1.27%，Mn：0.5%，Si：0.15%，Ni：0.09%，V：0.14%，B：0.15%，Ti：0.7%，W：0.056%，Al：0.05%，Cu：0.17%，Nb：0.33%，La：0.06%，Ce：0.03%，Pm：0.05%，Eu：0.03%，Dy：0.015%，余量为Fe和不可消除杂质；其中杂质含量控制在N≤0.006%、H≤0.002%、P：0.008%、S：0.002%。
6.根据权利要求1所述的截面变径钢结构件的加工工艺，其特征在于，钢板的成分及质量百分比为：C：0.72%，Cr：1.47%，Mn：0.58%，Si：0.16%，Ni：0.10%，V：0.15%，B：0.21%，Ti：0.8%，W：0.057%，Al：0.06%，Cu：0.18%，Nb：0.34%，La：0.07%，Ce：0.03%，Pm：0.06%，Eu：0.05%，Dy：0.019%，余量为Fe和不可消除杂质；其中杂质含量控制在N≤0.006%、H≤0.002%、P：0.007%、S：0.003%。
7.根据权利要求1所述的截面变径钢结构件的加工工艺，其特征在于，钢板的成分及质量百分比为：C：0.89%，Cr：1.89%，Mn：0.63%，Si：0.17%，Ni：0.11%，V：0.16%，B：0.25%，Ti：0.9%，W：0.058%，Al：0.07%，Cu：0.19%，Nb：0.35%，La：0.07%，Ce：0.04%，Pm：0.07%，Eu：0.06%，Dy：0.025%，余量为Fe和不可消除杂质；其中杂质含量控制在N≤0.006%、H≤0.002%、P：0.008%、S：0.004%。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |