作业 自动保存的.docx

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作业自动保存的

金属工艺学大作业：

《工业厂房钢吊车梁的加工工艺过程》

姓名：

田国建

班级：

冶金一班

学号：

0945562124

指导老师：

张小立

目录

一、1.材料的化学成分表2.力学性能………………………1~3

二、1材料在Fe-C平衡相图中的位置…………………………3

2.描述在缓慢冷却条件下，该成分材料的结晶过程和室温组织

………………………………………………………………4

三、加工工艺过程：

1.从冶炼出来的钢水进行连续铸造（熔炼、浇铸温度、连续铸造、铸坯）………………………………………………4~9

2.由铸坯热轧成板材（铸坯加热、粗轧、精轧至所需板厚）

……………………………………………………………9~12

3.板材进行焊接加工后成为钢梁（板材剪裁、翼缘版和腹板（拼接）、点焊固定、工字梁焊接、加筋板焊接）………12~16

一、材料的化学成分表、力学性能

1、Q345是一种钢材的材质。

它是低合金钢（C<0.2%），广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等。

Q345A：

C≤0.20，Mn≤1.7，Si≤0.55，P≤0.045，S≤0.045，V0.02~0.15；

Q345B：

C≤0.20，Mn≤1.7，Si≤0.55，P≤0.040，S≤0.040，V0.02~0.15；

Q345C：

C≤0.20，Mn≤1.7，Si≤0.55，P≤0.035，S≤0.035，V0.02~0.15，Al≥0.015；

Q345D：

C≤0.20，Mn≤1.7，Si≤0.55，P≤0.030，S≤0.030，V0.02~0.15，Al≥0.015；

Q345E：

C≤0.20，Mn≤1.7，Si≤0.55，P≤0.025，S≤0.025，V0.02~0.15，Al≥0.015；

2、Q345综合力学性能良好，低温性能亦可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，热轧或正火状态使用，可用于-40℃以上寒冷地区的各种结构，结构性能如下表：

力学性能

塑形指标

屈服极限σs/MPa

抗拉强度σb/MPa

伸长率δ5/%

345

470～630

21～22

二、该成分材料在Fe-C平衡相图中的位置：

缓慢冷却条件下，该成分材料的结晶过程和室温组织：

Q345的含碳量小于B点成分的钢，以Ⅰ线处的碳含量为例说明该成分材料的结晶过程。

当合金Ⅰ冷却到1点以后，开始从钢液中结晶出高温铁素体，直到2点全部结晶成高温铁素体。

合金继续冷却，到达3点之前，将发生同素异晶转变，由δ--Fe→γ--Fe。

当温度下降到3点时，将全部转换为奥氏体。

合金Ⅰ继续冷却，到达GS线上的4点之前，将不发生组织变化。

冷却到4点温度时，将由奥氏体中逐渐析出铁素体γ--Fe→α--Fe。

由于铁素体的含碳量很低，致使剩余奥氏体的含碳量沿着GS线增加。

当温度下降到5点时，剩余奥氏体发生共析反应转变成珠光体，而已析出的铁素体不再反生变化。

5点以下其组织不变。

因此，Q345的室温组织由铁素体和珠光体组成。

三、加工工艺过程:

1.从冶炼出来的钢水进行连续铸造（熔炼、浇铸温度、连续铸造、铸坯）:

A．熔炼过程：

转炉炼钢法这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。

把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。

在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。

因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。

转炉炼钢是在转炉里进行。

转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。

开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。

这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化（FeO,SiO2,MnO,）生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。

几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。

炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。

最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。

磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。

当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。

这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。

整个过程只需15分钟左右。

如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。

钢铁的冶炼是在熔化的状态下，对其由在成分含量进行提纯和调整的过程。

通过对炉内钢水进行控制温度、排除杂质、调整成分等过程的操作，使之达到冶炼所需要的范围。

在达到这个范围时，方可出钢进行浇注.钢水浇注中，冷却凝固的过程，也是影响钢铁产品内在质量的重要环节，浇注时，冷却速度直接决定了钢铁材料的内在纯净程度。

钢水的凝固过程也是杂质再次上浮排除的过程。

如果凝固时间短，钢水中杂质得不到充分上浮而滞留在钢基体中，必然会降低钢材内在质量而影响性能。

杂质含量过多则会聚集在钢铁材料的晶界处，可明显降低钢材的强度和韧性。

因此，排除钢水中的杂质是冶炼和浇注过程的重要步骤之一。

调整成分是通过冶炼中的操作，使钢水中的合金元素达到标准要求的范围，保证钢材力学性能的主要步骤。

B．浇铸温度：

一般情况下，浇铸温度越高，合金的流动性越好，易获得形状完整、轮廓清晰的铸件。

但浇铸温度越高，合金的液态收缩越大，易出现缩孔和缩松。

为保证铸件质量，应在保证合金流动性的前提下，尽可能地降低浇铸温度。

所谓“高温出炉，低温浇铸”，指的是，合金液出炉后，放置一段时间，等温度降低到一定温度，再进行浇铸。

碳素铸钢的浇铸温度一般是1610℃。

C.连续铸造：

将熔融的钢水不断浇入一个或几个用强制水冷带有“活底”的铜模内，钢水很快与铜模凝结在一起，待钢水凝固成一定厚度的坯壳后，就从铜模的下端拉出“活底”，这样已凝固成一定厚度的铸坯就会连续地从水冷结晶器内被拉出来，在二次冷却去继续喷水冷却。

带有液芯的铸坯，一边走一边凝固，直到完全凝固。

待铸坯凝固后，用氧气切割机或剪切机把铸坯切成长为5000mm,宽为400mm,厚度为15mm的钢坯。

2.由铸坯热轧成板材（铸坯加热、粗轧、精轧至所需板厚）

A.铸坯加热：

厚板坯压制成薄产品，需要把板坯加热到1200度的高温。

这时使用的设备就是加热炉

B.除鳞在加热炉上长时间加热板坯时，产品表面会产生氧化铁皮。

在有氧化铁皮的状态下制作产品时，会降低产品的品质，所以必须用除鳞机上的高压水除去表面的氧化铁皮。

C.粗轧：

粗轧是把钢坯的厚度轧压成适合于细轧过程厚度的过程这里根据工艺要求将板坯轧制成厚度约为30mm的中间坯，中间坯经过F1~F7四锟精轧机组，制成厚度为10mm的成品带钢，作为上下翼板

D.精轧过程是把经过粗轧后的板坯，按照顾客的要求厚度连续轧延的过程,根据工艺要求，再分别轧制出厚度为6mm的筋板和8mm的腹板。

E.热平整过程是把经过轧机的产品表面铺展地更加均匀的过程。

经过轧制过程的产品中，偶尔会出现表面不平整的产品。

表面不平整会降低产品的品质，所以需要把产品的表面平坦化。

板坯通过热平整机的温度约为550∼800℃。

F.超声检测

测量产品厚度，宽度，长度的自动测量设备。

将产品内部的瑕疵，Crack（裂痕）等，用超声波检测的过程。

3、板材进行焊接加工后成为钢梁（板材剪裁、翼缘版和腹板（拼接）、点焊固定、工字梁焊接、加筋板焊接）。

A.切割要求如下：

上下翼缘板切:

板厚10mm，为了避免在跨中1/3处存在安装焊缝，三段长分别为1250mm、2500mm（中间段）、1250mm,板宽为400mm;设备：

Q11-6.3X2000钳：

去毛刺，矫平，修磨表面，打件号。

腹板切:

板厚8mm,板长5000mm,考虑到翼缘与腹板连接处垫2mm间隙垫，故板宽为376mm焊后平焊道，矫正变形;设备：

Q11-6.3X2000钳：

去毛刺，修磨焊缝，整形,打件号。

筋板:

筋板共5对，10块，厚度为6mm

B.翼缘版和腹板（拼接）先把腹板平放在胎模上（见下图1、2），然后，分别把翼缘竖放在靠模架上，先用夹具固定好一块翼缘板，再从另一块翼缘板的水平方向，增加从外向里的推力，直至翼腹板紧密贴紧为止.最后用90度尺测其二板组合垂直度，当符合标准即用电焊定位（见图3）。

一般装配顺序从中心向二面组装或由一端向另一端组装，这种装配顺序是为了减少其装配产生内应力。

并增加其工艺撑杆，来防止其角变形产生（见图4）。

C.焊接

焊缝分级:

一级焊缝①吊车梁的腹板及翼缘板的拼接焊缝。

②吊C梁的腹板与上下翼缘板的连接焊缝③吊车梁的支座加劲板与上翼缘板、腹板以及加劲座垫板的角焊缝，加劲板垫板与下翼缘板的角焊缝.二级焊缝：

①制动板与辅助桁架上弦杆的角焊缝；上翼缘板和柱侧连接板的焊缝②吊车梁支座部位有关的连接焊缝。

③吊车梁中间加劲板的角焊缝。

④桁架的节点板焊缝及支座焊缝。

⑤吊车梁上翼缘板与轨道垫板的角焊缝。

三级焊缝：

未列入一、二级焊缝的其它焊缝。

焊缝质量检验标准:

①、吊车梁腹板与上翼缘板的T型接头采用100%的超声波探伤，外观按一级焊缝要求检。

②、吊车梁腹板及上下翼板对接缝采用5%的射线探伤，100%的超声波探伤，外观按一级焊缝要求检。

③、其余不要求焊透的一、二级焊缝不进行射线及超声波探伤，外观按一、二级焊缝要求检。

以上需要探伤的焊缝等级，按GB50205规定执行。

点焊固定:

上下翼缘板拼接，其焊缝（A缝）焊接图如下:

吊车梁的焊接顺序：

焊吊车梁腹板与下翼缘板的连接角焊缝焊腹板与上翼缘板的组合焊缝焊纵向加劲肋与下翼缘板之间的横向加劲板、支座加劲板的角焊缝焊加劲板垫板与下翼缘板的连接角焊缝焊纵向加劲肋与上翼板之间的横向加劲板、支座加劲板的角焊缝焊纵向加劲肋的角焊缝焊轨道垫板与上翼缘板的连接角焊缝

说明：

1吊车梁腹板与上下翼缘板的焊缝采用埋弧自动焊。

一级焊缝。

2横向加劲板的角焊缝用手工电弧焊，按从中间向两端的焊接次序、立向上施焊，纵向加劲肋与上翼缘板之间的加劲板上的角焊缝应采用小电流焊接。

3轨道垫板与上翼缘板的角焊缝用手工电弧焊，二级焊缝。

用小电流、大焊接速度，从中间向两端分段退步焊接。

焊接顺序示意图：

（序号①、②、③、④在组装成工字梁后完成焊接，其他按从小到大的序号顺序施焊）

通过以上工艺流程,最终得到下图的工业厂房钢吊车梁：