ホットロール構造鋼: プロパティ, 用途, 専門家の推奨事項

建設に取り組んでいる場合, 機械, またはインフラストラクチャプロジェクト - 強度, 手頃な価格, そして簡単な製造問題 - ホットロール構造鋼 あなたが理解する必要がある基本的な資料です. この鋼は、高温で転がることによって作られています, 大規模なプロジェクトに最適なユニークな特徴を与える. しかし、他の鋼と比較してどのように機能しますか? このガイドは、その重要なプロパティを分解します, 実世界の使用, そして、あなたがスマートなプロジェクトの決定を下すのに役立つ実用的な洞察.

1. ホットローリング構造鋼の材料特性

ホットロールスチールのパフォーマンスは、製造プロセスと慎重にバランスの取れた組成から来ています. ヘビーデューティアプリケーションの最大の選択肢となる特性を探りましょう.

1.1 化学組成

The 化学組成 ホットロールされた構造鋼のグレードごとに異なります (例えば。, A36, S275), ただし、通常は含まれます:

要素	コンテンツ範囲 (%)	重要な関数
炭素 (c)	0.15 - 0.30	過剰なbrittle性なしにコア強度を提供します
マンガン (Mn)	0.50 - 1.60	延性と溶接性を向上させます
シリコン (そして)	0.10 - 0.50	ローリング中の耐熱性を改善します
硫黄 (s)	≤ 0.050	弱点を避けるために最小化されます (例えば。, ひび割れ)
リン (p)	≤ 0.040	冷たい脆性を防ぐために制御されます
クロム (cr)	0.01 - 0.30	軽度の耐摩耗性のために低い量で追加されました (合金グレードで高い)
ニッケル (で)	0.01 - 0.20	タフネスを高めます (高強度グレードでより一般的です)
モリブデン (MO)	0.01 - 0.10	硬化性が向上します (特殊な成績で使用されます)
バナジウム (v)	0.01 - 0.05	より良い強度のために穀物構造を改良します (プレミアムグレード)
他の合金要素	トレース (例えば。, 銅)	コアプロパティに大きな影響はありません

1.2 物理的特性

これら 物理的特性 多様な環境でホットロールスチールを作業しやすく、安定させる:

密度: 7.85 g/cm³ (ほとんどの構造鋼と一致しています)
融点: 1450 - 1510°C (高温製造に十分な高さ)
熱伝導率: 45 - 50 w/(M・k) 20°Cで (溶接中の熱分布にも適しています)
比熱容量: 460 - 480 J/(kg・k)
熱膨張係数: 13.0 - 13.5 ×10⁻⁶/°C (20 - 100°C, 構造物の反りを避けるのに十分低い)

1.3 機械的特性

ホットロールスチールのバランスと柔軟性のバランス, 負荷をかける部品に理想的にします:

抗張力: 370 - 550 MPA (グレードによって異なります; A36 = 400 -550 MPa, S275 = 370–510 MPa)
降伏強度: ≥ 235 MPA (A36 =≥250MPa, S275 =≥275MPa - 構造的安全性のために批判的)
伸長: ≥ 15% (壊れずに曲げるのに十分な柔軟性, 例えば。, ビームの形成)
硬度: 110 - 160 HB (ブリネルスケール, 簡単に機械加工するのに十分な柔らかい)
耐衝撃性: ≥ 27 j 0°Cで (軽度の衝撃を処理します, 建物の風の荷重のように)
疲労抵抗: 180 - 250 MPA (繰り返される光負荷の下の部品に適しています, 例えば。, 橋の手すり)
延性: 高い (カットすることができます, 溶接, または、角度やiビームなどの形状に曲がります)

1.4 その他のプロパティ

耐食性: 適度 (屋外で使用するための塗料や亜鉛めっきなどのコーティングが必要です; 湿った状態での耐熱鋼は錆びます)
溶接性: 素晴らしい (薄いセクションには予熱する必要はありません, オンサイト時間を節約します)
加工性: 良い (柔らかい表面を掘削することができます, 製粉, または、標準ツールでカットします)
磁気特性: 強磁性 (超音波テスターなどの磁気検査ツールで動作します)
表面仕上げ: 粗い (ホットローリングの特徴; マイナーな欠陥を隠す「うろこ状」テクスチャがあります)
寸法精度: 適度 (厚さの±0.5 mmの公差 - ほとんどの構造用途に十分なもの)

2. ホットローリング構造鋼のアプリケーション

ホットロールスチールの強度の組み合わせ, 手頃な価格, そして、作業性により、業界全体で遍在しています. ここに最も一般的な用途があります, 実世界の例があります:

一般的な建設:
構造フレームワーク: 商業ビル用の鉄骨フレーム (例えば。, モール, オフィス). 米国を拠点とするビルダーは、10階建てのオフィスタワーのコアフレームにホットロール付きA36スチールを使用しました。 3 数週間早い.
ビームと列: 床と屋根をサポートするためのIビームとHコラム. ヨーロッパの建設会社は、倉庫の12メートルの長さのビームにHot Rolled S275スチールを使用しました, 5トンのパレットを安全に保持します.
機械工学:
機械部品: 産業コンプレッサーとポンプのフレーム. ドイツの工場では、エアコンプレッサーフレームにホットロールスチールを使用しています。延性により、機械からの振動を吸収できます。.
シャフトと車軸: 短い, 農業機械用の厚い車軸 (例えば。, トラクター).
自動車産業:
シャーシコンポーネント: 大型トラック用のフレームレール (例えば。, 18-ホイーラー). 米国. トラックメーカーは、シャーシにホットロールスチールを使用しています。 30+ トンロード.
サスペンションパーツ: リーフスプリングマウント (厳しい許容範囲を必要としない単純な形状).
造船:
船体構造: 貨物船の隔壁とフレーム. 韓国の造船所は、中規模の貨物船にホットロールスチールを使用しています。手頃な価格は船体の建設コストを削減します 15%.
鉄道産業:
鉄道線路: レールスリーパー (コンクリート強化ホットロールスチール) サポートを追跡します. インドの鉄道は、トラックブラケットにホットロールスチールを使用しています - 耐久性は持続します 20+ 年.
機関車成分: 燃料タンクフレーム (強度が必要な厚いセクション).
インフラプロジェクト:
橋: 高速道路の橋のサポートビーム. カナダ輸送局は、50メートルの高速道路橋にホットロールされたS355スチールを使用しました - (≥355MPa) ハンドル 1,000+ 毎日のトラック.
高速道路の構造: ガードレールの投稿と障壁の中央値 (敷地内で簡単にカットしてインストールできます).
産業機械:
フレームとサポート: 製造機器のベース (例えば。, 組立ライン). 中国の工場では、ロボット組み立てラインフレームにホットロールスチールを使用しています。.

3. ホットロール構造鋼の製造技術

ホットロールスチールは、生鋼を使用可能な形に形作る連続プロセスで作られています. これが段階的な内訳です:

3.1 ローリングプロセス

継続的なキャスト: 溶融鋼は水冷型に注がれて長く作成されます, 長方形の「ビレット」 (100–200 mm厚). このステップにより、均一な組成が保証されます.
ビレットの再加熱: ビレットは加熱されます 1100 - 炉内の1250°C (溶けるために鋼を溶かすために鋼を柔らかくします).
荒れ工場: 加熱されたビレットは大きなローラーに渡され、厚さを減らし、基本的な形を形成します (例えば。, プレート用のスラブ, 梁のための花).
仕上げ工場: 粗い形状が再び丸めて最終サイズに到達します (例えば。, 10mm厚のプレート, 200mm全体のiビーム). ローラーは、寸法と表面のテクスチャを改良するために圧力をかけます.

3.2 熱処理

熱処理は、ほとんどのホットロールスチールグレードではオプションですが、専門的なニーズに使用されます:

アニーリング: 加熱されています 800 - 850°C, ゆっくりと冷却. 硬度を低下させて、機械加工を容易にします (ギアハウジングのような複雑な部品に使用されます).
正規化: 加熱されています 850 - 900°C, 空冷. 強度と均一性を向上させます (橋の負荷梁に使用されます).
クエンチングと焼き戻し: 標準のホットローリングスチールでは珍しい (合金グレードでより一般的です). 鉄道線路のような摩耗しやすい部品の硬度を高めます.

3.3 製造方法

切断: 用途 プラズマ切断 (厚いプレートのために高速) または 酸素燃料切断 (基本的な形状のために手頃な価格). ホットロールスチールの柔らかい表面は、きれいなカットを保証します.
溶接技術: アーク溶接 (オンサイト構造に最も一般的です) そして レーザー溶接 (機械部品の精度). 厚さ15mm未満のセクションには予熱する必要はありません.
曲げと形成: プレスブレーキまたはローラーで行われます. ホットロールスチールの延性により、90度の角度に曲がることができます (例えば。, ブラケット用) 割れずに.

3.4 品質管理

検査方法:
超音波検査: 内部欠陥をチェックします (例えば。, 穴) 厚いプレートで (ブリッジビームに使用されます).
磁気粒子検査: 表面亀裂を見つけます (例えば。, 建物用の溶接接合部).
寸法テスト: キャリパーまたはレーザースキャナーが厚さと幅を確認するグレードの基準を確認する.
認証基準: 会う必要があります ISO 683-1 (構造鋼) そして ASTM A36 (私たち. 標準) または で 10025 (欧州標準) 安全を確保するため.

4. ケーススタディ: ホットロールスチールが動作しています

4.1 工事: 10階建てのオフィスタワー (私たち。)

米国. 建設会社は、シカゴの10階建てのオフィスタワーにHot Rolled A36スチールを使用しました. チームはA36を選択しました 溶接性 (予熱は保存されていません 20 フロアあたりの時間) そして 手頃な価格 (30% コールドロールスチールよりも安い). 建設後のテストは、フレームが風速に耐えたことを示しました 120 km/h—地元の建築基準を測定します. プロジェクトは完了しました 3 数週間早い, 節約 $150,000 人件費.

4.2 インフラストラクチャー: 高速道路橋 (カナダ)

カナダ政府は、オンタリオ州の50メートルの高速道路橋にホットロールされたS355スチールを使用しました. S355 降伏強度 (≥355MPa) 大量のトラックの交通をサポートしました, そしてその延性乗組員が梁を曲げて橋の湾曲したデザインに合わせてください. 後 8 何年も使用, 検査では、疲労や腐食の兆候は見つかりませんでした (ペイントコーティングのおかげです) - ブリッジの予想寿命を拡大します 50 年.

5. 比較分析: ホットロールスチールと. その他の材料

ホットロールされた構造スチールは代替品までどのように積み重ねますか? 重要な要素を比較しましょう:

5.1 vs. 他の種類のスチール

特徴	ホットロール構造鋼 (A36)	コールドロールスチール	合金鋼 (EN19)
抗張力	400 - 550 MPA	450 - 600 MPA	620 - 780 MPA
表面仕上げ	粗い (うろこ状の)	スムーズ	変化します (ホット/コールドロール)
溶接性	素晴らしい	良い	良い (予熱が必要です)
料金 (トーンごと)	$600 - $800	$800 - $1,000	$1,000 - $1,200
寸法精度	適度 (±0.5 mm)	高い (±0.1 mm)	中程度の高さ

5.2 vs. 非金属材料

コンクリート: ホットロールスチールは張力が10倍強く、3倍軽量. しかし、コンクリートは財団の方が安くなります。, 建物は、そのベースにコンクリートを使用し、上部フレーミングに熱い巻き鋼を使用しています.
複合材料 (例えば。, 炭素繊維): 複合材料は軽量ですが、5倍高価です. ホットロールスチールは、予算に優しい方が適しています, 橋のような大規模なプロジェクト.

5.3 vs. その他の金属材料

アルミニウム合金: アルミニウムは軽量ですが、引張強度が低くなっています (200 - 300 MPA). ホットロールスチールは、梁やトラックフレームなどの負荷をかける部品に適しています.
ステンレス鋼: ステンレス鋼は腐食に抵抗しますが、さらに3倍かかります. ホットロールスチールは、屋内プロジェクトやコーティング付きの屋外での使用に適しています.

5.4 料金 & 環境への影響

コスト分析: ホットロールスチールは、最も安価な構造スチールオプションです. その 材料コスト コールドロールスチールよりも20〜30％低いです, そしてその 製造コスト 低いです (予熱はありません, 簡単な溶接). 保存されたホットロールスチールを使用した倉庫プロジェクト $50,000 vs. コールドロールスチール.
環境への影響: 100% リサイクル可能 (保存します 75% エネルギー対. 新しいスチールを作る). その生産は、コールドロールスチールよりも少ないエネルギーを使用します (室温のローリングステップはありません) そして、アルミニウムよりも環境に優しいです.

6. ホットロールされた構造鋼に関するYiguテクノロジーの見解

Yiguテクノロジーで, ほとんどの構造には、ホットロール構造鋼をお勧めします, インフラストラクチャー, および機械プロジェクト. その 優れた溶接性 そして 手頃な価格 大規模なビルドに理想的にしてください, その強度は、負荷を負担する部品の安全基準を満たしています. 私たちはしばしばそれを腐食防止コーティングと組み合わせて、屋外の寿命を延ばします 5+ 年. 緊密な許容範囲を必要とするクライアント向け (例えば。, 自動車部品), コールドロールスチールをお勧めしますが、 80% 構造的ニーズの, ホットロールスチールは最も費用対効果が高いです, 信頼できる選択.