河南鋼達貿(mào)易有限公司,舞鋼高強板Q460E-Z35的詳細(xì)描述
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Q460托起"鳥巢"鋼鐵脊梁
國內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)首次使用 Q460托起"鳥巢"鋼鐵脊梁
說起“Q460”鋼材,大多數(shù)人可能都不了解。但就是這種不為人知的鋼材,成為北京奧運會主體育場“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)的主要用材。為“鳥巢”量身定做的Q460,在國內(nèi)從未生產(chǎn),更沒有應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)上。我國科研人員經(jīng)過攻關(guān),終于研制出Q460來?! ?008年奧運會主體育場“鳥巢”結(jié)構(gòu)設(shè)計奇特新穎,而這次搭建它鋼結(jié)構(gòu)的Q460也有很多獨到之處:這是國內(nèi)在建筑結(jié)構(gòu)上首次使用Q460規(guī)格的鋼材;而這次使用的鋼板厚度達到110毫米,是以前絕無僅有的,在國家標(biāo)準(zhǔn)中,Q460的最大厚度也只是100毫米…… 那么,Q460到底是一種怎樣的鋼材?為什么以前國內(nèi)建筑沒有使用過?在種類繁多的鋼材中,“鳥巢”為什么單單選中它作鋼結(jié)構(gòu)的材料?它的科研過程又怎樣的?帶著諸多問題,記者來到為“鳥巢”研發(fā)生產(chǎn)Q460的河南舞陽鋼鐵公司一探究竟?! ?
什么是Q460 舞陽鋼鐵公司位于河南省舞鋼市,前臨水庫,背靠大山,風(fēng)景宜人。如果事前不了解的話,很難把大名鼎鼎的“鳥巢”的建筑結(jié)構(gòu)用鋼和這樣一個山清水秀的地方聯(lián)系在一起。
舞陽鋼鐵公司科技部主任工程師韋明介紹說,在建筑用鋼方面,舞陽鋼鐵廠在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位,起草過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。奧運工程的建設(shè)者希望能實現(xiàn)用鋼國產(chǎn)化,舞鋼也希望通過奧運用鋼來提高產(chǎn)品的檔次和質(zhì)量等級,所以雙方都有攜手的意愿,并最終達成了這次合作。 舞鋼科技部的李玉謙工程師解釋說,Q460是一種低合金高強度鋼。Q代表鋼材的強度,460代表460兆帕,兆是10的6次方,帕是壓強單位帕斯卡。Q460就是鋼材受力強度達到460兆帕?xí)r才會發(fā)生塑性變形,也就是當(dāng)外力泄掉后,鋼材只能保持受力的形狀而無法回復(fù)原形,這個強度要比一般鋼材大。
這次“鳥巢”使用的Q460厚達110毫米,以前在國內(nèi)從來沒有過,生產(chǎn)難度很大。以前我國在工程機械方面使用Q460的比較多,比如制造挖掘機等,而在建筑結(jié)構(gòu)用鋼上還沒有使用過Q460這個級別的鋼材。這是因為,在設(shè)計時主要考慮到強度比較低的鋼材延伸率高,能像彈簧一樣在受到強大外力比如地震時,通過變形吸收地震的能量、防止斷裂,更有利于提高抗震性能。
既然如此,那么 “鳥巢”為何青睞Q460 任何事情都有兩面性?!±钣裰t說,鋼材在要求強度大的同時,用低合金冶煉也很重要,這主要是考慮鋼材的可焊性。高合金的鋼材雖然強度大,但可焊性差,并且在低溫下對壓力的承受力不如低合金鋼材。 “鳥巢”的跨度很大,如果使用低強度的鋼材,將使鋼材的斷面增大,在受力比較復(fù)雜的情況下,會帶來一系列的問題。比如,110毫米厚的高強度鋼材,如果換成低強度鋼材,厚度至少要達到220毫米,而鋼板越厚,焊接越難。而且,鋼材在焊接的部位很容易出現(xiàn)問題,尤其是斷面增大之后,在焊接過程中容易產(chǎn)生缺陷。
除了焊接不便,低強度鋼材體積和負(fù)重大是另外一個不足之處。韋明介紹說,鋼材出廠后并不是直接使用到建筑上,而是要焊成方形柱或矩形柱來使用,如果用低強度的鋼,需要把柱子焊的很大,大尺寸的鋼結(jié)構(gòu)不利于加工制作,如果用高強度鋼,柱子就可以焊得很小,重量和占地面積都要小,更加方便加工制作。鑒于這些情況,“鳥巢”的建設(shè)者們最終選擇了高強度的Q460。那么以前只在機械結(jié)構(gòu)上使用過的Q460,能否承擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)的重任? 韋明說,建筑結(jié)構(gòu)用鋼和工程機械用鋼不盡相同。建筑結(jié)構(gòu)用鋼應(yīng)該具有幾個特點:首先它要具有良好的抗震性;另外還要求具有防止鋼材焊接后一層層裂開的性能;還有就是好的抗低溫性能,因為鋼材在低溫情況下會變脆,溫度越低、鋼材越碎,越容易斷裂,具有很好的抗低溫性的鋼材就不容易發(fā)生脆化;因為“鳥巢”的鋼結(jié)構(gòu)最后要進行焊接,所以還要求鋼材具有良好的可焊性?! 〖热籕460增添了這些功能,而且鋼材厚度和使用范圍都是前所未有的,人們不禁想了解這專為“鳥巢”定制的鋼材的研發(fā)過程?!?
Q460是怎樣煉成的 為了給“鳥巢”提供“合身”的Q460,從2004年9月開始,舞鋼的科研人員開始了長達半年多的攻關(guān)之路,前后3次試制方獲成功。由于以前就有很好科研基礎(chǔ),所以李玉謙認(rèn)為,這次攻關(guān)比較順利?! ?004年9月,第一次試制開始進行。首次試制的結(jié)果是除了強度不盡如人意外,其他各項指標(biāo)全都合格?!?
如何提高強度,成了擺在科研人員面前的一道關(guān)?! 】蒲腥藛T通過改進工藝,在保證低碳當(dāng)量的基礎(chǔ)上,適當(dāng)?shù)脑黾恿宋⒑辖鹪氐暮?。良好的焊接性能要求鋼材碳?dāng)量低,而微合金元素的增加在增加鋼材強度的同時,也會增加鋼材的碳當(dāng)量。但好在增加的碳當(dāng)量很少,所以不會影響鋼材的可焊性?! 「倪M工藝后,2005年的3、4月間,科研人員進行了第二次試制。這次試制,強度和其他指標(biāo)達到了要求,但沖擊韌性實驗的結(jié)果卻不能令人滿意?! _擊韌性實驗是用一塊樣品鋼板,打開一個小缺口,放置在低溫的環(huán)境下,用擺錘撞擊鋼板,看它能夠吸收多少能量。做這個實驗的目的是試驗鋼材在低溫的環(huán)境能夠承受多大外力的打擊。如果鋼材在低溫的環(huán)境下沒有問題,高溫就更沒問題。這次實驗Q460,是在零下40攝氏度的環(huán)境下進行的沖擊韌性并不理想?! ?005年的5月份,第三次試制實驗開始,主攻方向是解決低溫沖擊韌性的問題。研究人員采取的辦法是改進工藝、細(xì)化晶粒。
晶粒是鋼材的組織或者成分,晶粒越細(xì),鋼材的韌性越好。細(xì)化的手段一個是降低軋制溫度,另一個是增加壓下量?! 〗档蛙堉茰囟葘?xì)化晶粒非常有益。比如,原先晶粒是一個球狀,經(jīng)過軋制,鋼板變長,晶粒也會隨之相應(yīng)變長并且表面積增大,在適宜的溫度條件下,晶粒表面會再結(jié)晶,形成許多新的晶粒,這樣就將晶粒細(xì)化了?! 《黾訅合铝靠梢允咕Я_M一步細(xì)化。壓下量就是將鋼坯壓薄時壓下的尺寸,比如鋼坯開始的厚度是100毫米,用機器將它壓到80毫米,那壓下量就是20毫米。通過增加壓下量這個參數(shù),在其他條件不變的情況下,可以使晶粒的表面積更大,這樣可以形成更多的結(jié)晶,使晶粒更加細(xì)化?! ⊥ㄟ^改進工藝,終于使Q460達到了“鳥巢”的使用要求。2005年7月,為“鳥巢”準(zhǔn)備的Q460開始批量生產(chǎn),為奧運工程服務(wù)?!‖F(xiàn)在,“鳥巢”已經(jīng)完成混凝土施工,開始進行鋼結(jié)構(gòu)施工。它使用的幾百噸自主創(chuàng)新、具有知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)Q460鋼材,將為它撐起驕傲的鐵骨鋼筋。當(dāng)2008年北京奧運會(北京奧運會新聞,北京奧運會說吧)舉辦時,“鳥巢”向全世界展示的不僅是寶貴的奧運建筑遺產(chǎn),還有中國人民的創(chuàng)新成果。
公司目前擁有HEC-G4m*14m數(shù)控切割機2臺、HEC-G6m*14m數(shù)控切機2臺、600噸液壓機1臺、熱處理爐1臺、KH-500焊機20臺,可以根據(jù)用戶指定的產(chǎn)品進行各種規(guī)格、不同幾何形狀的鋼材切割件加工。現(xiàn)可提供切割工件直線度每m=0.5mm,垂直度每100m厚=3mm,外形尺寸=1mm,規(guī)格精確,質(zhì)量穩(wěn)定可靠,可直接按技術(shù)尺寸安裝使用,從而減少加工工序和加工成本。
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