河南鋼達貿(mào)易有限公司，舞鋼高強板Q460E-Z35的詳細描述
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Q460托起"鳥巢"鋼鐵脊梁
國內建筑結構首次使用 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”鋼結構的主要用材。為“鳥巢”量身定做的Q460，在國內從未生產(chǎn)，更沒有應用在建筑結構上。我國科研人員經(jīng)過攻關，終于研制出Q460來。 2008年奧運會主體育場“鳥巢”結構設計奇特新穎，而這次搭建它鋼結構的Q460也有很多獨到之處：這是國內在建筑結構上首次使用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，在國家標準中，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構的材料？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”的建筑結構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，舞陽鋼鐵廠在國內處于領先地位,起草過行業(yè)標準和國家標準。奧運工程的建設者希望能實現(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460兆帕時才會發(fā)生塑性變形，也就是當外力泄掉后，鋼材只能保持受力的形狀而無法回復原形，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，而在建筑結構用鋼上還沒有使用過Q460這個級別的鋼材。這是因為，在設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。 李玉謙說，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，大尺寸的鋼結構不利于加工制作，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”的建設者們最終選擇了高強度的Q460。那么以前只在機械結構上使用過的Q460，能否承擔建筑結構的重任？ 韋明說，建筑結構用鋼和工程機械用鋼不盡相同。建筑結構用鋼應該具有幾個特點：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”的鋼結構最后要進行焊接，所以還要求鋼材具有良好的可焊性。 既然Q460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之路，前后3次試制方獲成功。由于以前就有很好科研基礎，所以李玉謙認為，這次攻關比較順利。 2004年9月，第一次試制開始進行。首次試制的結果是除了強度不盡如人意外，其他各項指標全都合格。
如何提高強度，成了擺在科研人員面前的一道關。 科研人員通過改進工藝，在保證低碳當量的基礎上，適當?shù)脑黾恿宋⒑辖鹪氐暮俊Ａ己玫暮附有阅芤箐摬奶籍斄康停⒑辖鹪氐脑黾釉谠黾愉摬膹姸鹊耐瑫r，也會增加鋼材的碳當量。但好在增加的碳當量很少，所以不會影響鋼材的可焊性。 改進工藝后，2005年的3、4月間，科研人員進行了第二次試制。這次試制，強度和其他指標達到了要求，但沖擊韌性實驗的結果卻不能令人滿意。 沖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。 2005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、細化晶粒。
晶粒是鋼材的組織或者成分，晶粒越細，鋼材的韌性越好。細化的手段一個是降低軋制溫度，另一個是增加壓下量。 降低軋制溫度對細化晶粒非常有益。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，晶粒表面會再結晶，形成許多新的晶粒，這樣就將晶粒細化了。 而增加壓下量可以使晶粒進一步細化。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晶，使晶粒更加細化。 通過改進工藝，終于使Q460達到了“鳥巢”的使用要求。2005年7月，為“鳥巢”準備的Q460開始批量生產(chǎn)，為奧運工程服務。 現(xiàn)在，“鳥巢”已經(jīng)完成混凝土施工，開始進行鋼結構施工。它使用的幾百噸自主創(chuàng)新、具有知識產(chǎn)權的國產(chǎn)Q460鋼材，將為它撐起驕傲的鐵骨鋼筋。當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，質量穩(wěn)定可靠，可直接按技術尺寸安裝使用，從而減少加工工序和加工成本。
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