【礦業(yè)實務(wù)】顧士東 教材精講班課件 09-第一篇-第2章-2.2-金屬材料

2.2金屬材料2.2金屬材料每年分值1-2分，兩目內(nèi)容。2.2.1建筑鋼材的性能及使用要求1.鋼材的特點及工作性能:明確力學(xué)性能、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度及可焊性的基本含義。2.建筑鋼材及其類型：了解3.常用鋼材加工方法及技術(shù)要求：考頻高2.2金屬材料2.2.2金屬材料制品的類型及其應(yīng)用1.錨索結(jié)構(gòu)用材：了解2.提升和懸吊鋼絲繩：考頻高2.2.1建筑鋼材的性能及使用要求2.2.1建筑鋼材的性能及使用要求知識點一、建筑鋼材及其類型鋼是含碳量在0.04%～2.3%之間的鐵碳合金。為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%根據(jù)外形，可分為型材、板材、管材、金屬制品4大類。型材包括重軌（每米質(zhì)量大于30kg的鋼軌）、輕軌（普通軌，每米質(zhì)量小于或等于30kg的鋼軌）、型鋼（方鋼、圓鋼、扁鋼、工字鋼、槽鋼等）、線材、冷彎型鋼等。工程中常用的鋼材主要包括型鋼、鋼筋（建筑鋼）和其他用途鋼3類。2.2.1建筑鋼材的性能及使用要求1）常用建筑鋼材（1）線材：不包括各種鋼絲。（2）型鋼：分為大、中、小型。常用的鋼筋列入小型型鋼。（3）角鋼、工字鋼、H型鋼和槽鋼可以用作獨立的受力構(gòu)件或形成組合構(gòu)件使用。如工字鋼不宜單獨作為軸心受壓或雙向彎曲構(gòu)件，槽鋼是單對稱結(jié)構(gòu)，受軸心壓或受彎時容易扭曲，H型鋼的兩個主軸方向的慣性矩近乎相等，構(gòu)件受力合理。2.2.1建筑鋼材的性能及使用要求2）礦山專用鋼材常用的還有礦用工字鋼、礦用特殊型鋼（U型鋼）、輕軌等。礦用工字鋼是專門設(shè)計的翼緣寬、小高度、厚腹板的工字鋼，它的幾何特性既適于作梁，也適于作柱腿。U型鋼可以制作具有可縮性的支架，豎向抗彎能力與橫向抗彎能力強(qiáng)，橫向穩(wěn)定性較好。輕便鋼軌是專為井下1～3t礦車運輸提供的，也可在巷道支護(hù)中用于制作輕型支架，但承載性能較差。2.2.1建筑鋼材的性能及使用要求知識點二

鋼材的特點及工作性能鋼材的主要優(yōu)點：六個；

強(qiáng)度、可焊性等

鋼材的缺點：（1）耐腐蝕性差；（2）耐熱但不耐火；（3）保溫效果差；（4）易產(chǎn)生扭曲；（5）特有的冷橋問題。鋼材的主要工作性能有：1）力學(xué)性能：（1）強(qiáng)度，一般多以抗拉強(qiáng)度作為判別鋼材強(qiáng)度高低的指標(biāo)。（2）塑性，（3）硬度，（4）冷彎性能：判別鋼材塑性變形能力和冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。2）沖擊韌性：表示鋼材的抗沖擊性能，

2.2.1建筑鋼材的性能及使用要求3）耐疲勞性能：在交變荷載反復(fù)作用下，在遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度時發(fā)生突然破壞。4）可焊性：鋼材的可焊性受碳含量和合金含量的影響。碳含量在0.12%～0.20%范圍內(nèi)的碳素鋼，可焊性最好。5）耐腐蝕性:防止鋼材腐蝕的主要辦法是采用防腐涂料，也可用專門的耐腐蝕鋼材2.2.1建筑鋼材的性能及使用要求知識點三

常用鋼材加工方法及技術(shù)要求加工包括鋼材的冷加工強(qiáng)化、時效強(qiáng)化、熱處理和焊接等1）冷加工強(qiáng)化:提高其屈服強(qiáng)度，降低了塑性和韌性。2）時效強(qiáng)化:屈服強(qiáng)度和強(qiáng)度極限逐漸提高，塑性和韌性逐漸降低的現(xiàn)象。3）鋼材熱處理：方法有退火、正火、淬火和回火。4）鋼筋的連接：連接方法有焊接、機(jī)械連接和綁扎連接。鋼筋連接時，宜選用機(jī)械連接接頭，并優(yōu)先采用直螺紋接頭。2.2.1建筑鋼材的性能及使用要求5）鋼筋代換（1）當(dāng)鋼筋的品種、級別或規(guī)格需要變更時，應(yīng)辦理設(shè)計變更文件。代換鋼筋，應(yīng)征得設(shè)計單位同意。（2）鋼筋代換可參照的原則有：當(dāng)構(gòu)件受強(qiáng)度控制時，鋼筋可按強(qiáng)度相等的原則進(jìn)行代換（等強(qiáng)度代換）；當(dāng)構(gòu)件按最小配筋率配筋時，鋼筋可按面積相等的原則進(jìn)行代換（等面積代換）。有抗震要求的框架結(jié)構(gòu)，不宜以強(qiáng)度較高的鋼筋代換原設(shè)計中的鋼筋。習(xí)題演練礦山專用鋼材中，豎向抗彎能力與橫向抗彎能力強(qiáng)，橫向穩(wěn)定性較好，可以制作具有可縮性的支架的是（）。A.礦用工字鋼B.礦用U型鋼C.輕軌D.重軌答案：B解析:U型鋼可以制作具有可縮性的支架，豎向抗彎能力與橫向抗彎能力強(qiáng)，橫向穩(wěn)定性較好。2.2.2

金屬材料制品的類型及其應(yīng)用2.2.2金屬材料制品的類型及其應(yīng)用知識點一、錨索結(jié)構(gòu)用材礦業(yè)工程常用金屬材料制品主要是鋼索和鋼絲繩，鋼索主要用于各類巖土錨固工程，鋼絲繩常用作礦井提升和懸吊工作等。錨索結(jié)構(gòu)一般由內(nèi)錨頭、錨索體和外錨頭三部分共同組成。2.2.2金屬材料制品的類型及其應(yīng)用內(nèi)錨頭又稱錨固段或錨根，是錨索錨固在巖體內(nèi)提供預(yù)應(yīng)力的根基，按其結(jié)構(gòu)形式分為機(jī)械式和膠結(jié)式兩大類，膠結(jié)式又分為砂漿膠結(jié)和樹脂膠結(jié)兩類。錨索體，是連結(jié)內(nèi)外錨頭的構(gòu)件，也是張拉力的承受者，通過對錨索體的張拉來提供預(yù)應(yīng)力，錨索體由高強(qiáng)度鋼筋、鋼絞線或螺紋鋼筋構(gòu)成。鋼絞線由熱處理的優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)冷拔制成鋼絲然后絞合構(gòu)成，鋼筋的單根直徑相對粗，抗腐蝕能力強(qiáng)，但強(qiáng)度相對低。2.2.2金屬材料制品的類型及其應(yīng)用知識點二、提升和懸吊鋼絲繩1）按鋼絲機(jī)械特性分有特級、I級和Ⅱ級鋼絲繩。特級的鋼絲繩韌性最好，用于提升人員。2）按鋼絲斷面分有圓形、異形鋼絲繩。3）按內(nèi)芯材料分為纖維芯和鋼芯兩種。4）按鋼絲繩斷面形狀分有圓形、扁形鋼絲繩。扁形鋼絲繩不扭轉(zhuǎn)打結(jié)，作為摩擦輪提升的尾繩。2.2.2金屬材料制品的類型及其應(yīng)用5）按旋捻方向分為順捻、交互捻、混合捻。交互捻的剛性大，不易發(fā)散，多用于起重及需要摘掛鉤的斜井提升。習(xí)題演練鋼筋代換時，當(dāng)構(gòu)件按照最小配筋率配筋時，鋼筋可按（）原則進(jìn)行代換。A.強(qiáng)度相等

B.面積相等C.拉力相等

D.體積相等答案：B解析:鋼筋代換可參照的原則有：當(dāng)構(gòu)件受強(qiáng)度控制時，鋼筋可按強(qiáng)度相等的原則進(jìn)行代換（等強(qiáng)度代換）；當(dāng)構(gòu)件按最小配筋率配筋時，鋼筋可按面積相等的原則進(jìn)行代換（等面積代換）。2.2

金屬材料小結(jié)2.2金屬材料小結(jié)1.礦山專用鋼材常用的還有礦用工字鋼、礦用特殊型鋼（U型鋼）、輕軌等。礦用工字鋼是專門設(shè)計的翼緣寬、小高度、厚腹板的工字鋼，它的幾何特性既適于作梁，也適于作柱腿。U型鋼可以制作具有可縮性的支架，豎向抗彎能力與橫向抗彎能力強(qiáng)，橫向穩(wěn)定性較好。輕便鋼軌是專為井下1～3t礦車運輸提供的，也可在巷道支護(hù)中用于制作輕型支架，但承載性能較差。2.2金屬材料小結(jié)2.鋼筋代換（1）當(dāng)鋼筋的品種、級別或規(guī)格需要變更時，應(yīng)辦理設(shè)計變更文件。代換鋼筋，應(yīng)征得設(shè)計單位同意。（2）鋼筋代換可參照的原則有：當(dāng)構(gòu)件受強(qiáng)度控制時，鋼筋可按強(qiáng)度相等的原則進(jìn)行代換（等強(qiáng)度代換）；當(dāng)構(gòu)件按最小配筋率配筋時，鋼筋可按面積相等的原則進(jìn)行代換（等面積代換）。有抗震要求的框架結(jié)構(gòu)，不宜以強(qiáng)度較高的鋼筋代換原設(shè)計中的鋼筋。2.2金屬材料小結(jié)3.提升和懸吊鋼絲繩1）按鋼絲機(jī)械特性分有特級、I級和Ⅱ級鋼