CN103216721B - 起重机械用不对称工字钢的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机械用不对称工字钢的生产方法。该工字钢包括腹板和位于所述腹板两侧的翼缘，所述两侧的翼缘厚度t1与t2相差5～10mm。其生产方法包括如下操作步骤：步骤一，利用可逆开坯机对坯料进行轧制，以轧制出进入万能轧机组所需的左右不对称轧件；步骤二，依次利用U1、U2、E1、U3、U4、E2、U5轧机对所述不对称轧件进行轧制以得到本发明工字钢。该工字钢在保证使用性能的情况下有效的降低了起重机用工字钢的断面面积和每米重量，降低起重机生产成本。另外，本发明的生产方法中使用的开坯机和万能轧机均采用两侧翼缘厚度不同但延伸率相同的孔型，可以防止轧件弯曲，保证产品的外形尺寸精度。

Description

起重机械用不对称工字钢的生产方法

技术领域

本发明属于机械制造和金属材料加工与成型技术领域，具体涉及一种起重机械用不对称工字钢的生产方法，该不对称工字钢在保证了使用性能的情况下有效的降低了断面面积，从而减少起重机梁的制造成本。

背景技术

工字钢是截面为工字形的长条钢材，广泛用于各种建筑结构、桥梁、车辆、支架、机械等。用于完成物质转移的起重机导轨一般是使用标准的工字钢，在生产电葫芦、单梁起重机等以工字钢做吊车导轨的起重机梁时，工字钢的一侧(顶部)做电葫芦的导轨并承担很大负重，另一侧(底部)则基本不承担负重，而是由两块钢板焊接在腹板上做承重大梁，不承重的一侧(底部)包围在大梁内，当前市场上的工字钢都是两侧翼缘厚度相同的对称型钢，对于不承担负重的一侧翼缘而言，具有与承重一侧的翼缘相同的厚度必然造成不必要的材料浪费，从而导致起重机生产成本的增加。

目前，国内生产工字钢都是两侧翼缘厚度相同的产品，如果采用生产两侧翼缘厚度相同的产品的方法生产翼缘厚度差达到4mm以上的产品，会因延伸不一致而产生很大的弯曲和尺寸超标而不能成为合格产品，热轧生产难度极大。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种起重机械用不对称工字钢的生产方法，本发明的方法可有效的生产两侧翼缘厚度有差别的工字钢合格产品，并且该产品在保证使用性能的情况下有效的降低起重机用工字钢的断面面积和每米重量，节约起重机生产过程中的钢材使用量，降低起重机生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种起重机械用不对称工字钢，包括腹板和位于所述腹板两侧的翼缘，其中：两侧翼缘厚度t1与t2相差5～10mm，示例性地可以相差5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm。

在上述起重机械用不对称工字钢中，作为一种优选实施方式，两侧翼缘厚度比(t1/t2)为1.4-2.0，示例性地可以为1.4、1.45、1.46、1.50、1.6、1.7、1.8、1.9，更优选为1.4-1.51。

在上述起重机械用不对称工字钢中，作为一种优选实施方式，所述两侧翼缘宽度b相等。相对于两侧翼缘厚度相同的工字钢，该实施方式的工字钢每米重量降低5～15％。

上述起重机械用不对称工字钢的生产方法，包括如下操作步骤：

步骤一，利用可逆开坯机对坯料进行轧制，以轧制出进入万能轧机组所需的左右不对称轧件；

步骤二，依次利用U1、U2、E1、U3、U4、E2、U5轧机采用两侧压下量不同但延伸率相同的不对称孔型对所述不对称轧件进行轧制以得到所述起重机械用不对称工字钢。

本发明的不对称工字钢与普通对称工字钢的轧制工艺的不同之处在于轧制普通工字钢时万能轧机的两侧翼缘的压下量和延伸率基本一致，而轧制本产品仅延伸率基本一致，两侧压下量均不相同，从而轧制出两侧翼缘厚度不同的产品。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述坯料在进入可逆开坯机时的温度为1000～1150℃，示例性地可以为1050～1100℃、1080～1130℃、1135～1145℃。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述可逆开坯机的轧制道次为7～11道次。可逆开坯机BD走图2所示的箱型孔1、第一和第二不对称切深孔2和3(2和3孔型相同，可以只过一个)、第三不对称切深孔4、不对称控制孔5，其中前两个孔的压下量比较大，根据不同钢种，需各轧一至三道次，第三不对称切深孔4需轧两道次，以降低轧制负荷，不对称控制孔5因属于控制孔，压下量较小，轧制负荷不大所以可以只轧一个道次。因此BD整体上需轧7～11道次。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，U1水平辊压下量为4～9mm，立辊对顶部侧压下量为10～15mm，立辊对底部侧的压下量为8～12mm；U2水平辊压下量为2～5mm，立辊对顶部侧压下量为7～12mm，立辊对底部侧的压下量为6～10mm；E1对翼缘宽度压下量为10～15mm；U3水平辊压下量为1.5～3.5mm，立辊对顶部侧压下量为5～9mm，立辊对底部侧的压下量为4～8mm；U4水平辊压下量为1.5～3mm，立辊对顶部侧压下量为4～7mm，立辊对底部侧的压下量为3～6mm；E2对翼缘宽度压下量为3～8mm；U5水平辊压下量为0～1mm，立辊对顶部侧压下量为1～2mm，立辊对底部侧的压下量为0～1.5mm。根据不同钢种具体设定压下量。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述可逆开坯机包括多个不对称孔型，各不对称孔型为两侧翼缘厚度不同但延伸率相同的不对称孔型。更优选地，所述不对称孔型包括不对称切深孔和不对称控制孔；比如所述可逆开坯机依次布置有一个箱型孔、三个不对称切深孔和一个不对称控制孔。

上述起重机械用不对称工字钢的生产线，包括可逆开坯机和万能连轧机组，其中所述可逆开坯机包括多个不对称孔型，各个不对称孔型均为两侧翼缘厚度不同但延伸率相同的不对称孔型，所述万能连轧轧机组中各万能轧机的孔型是采用压下量不同但是延伸率相同的孔型。这样的不对称孔型可以防止轧件弯曲，保证产品的外形尺寸精度。

在上述生产线中，作为一种优选实施方式，所述可逆开坯机还包括箱型孔型，该箱形孔型可以将坯料轧制成符合尺寸规格的对称坯。

在上述生产线中，作为一种优选实施方式，所述不对称孔型包括不对称切深孔和不对称控制孔。不对称切深孔和不对称控制孔主要是将不对称变形最大的在可逆式开坯机中实现，为进入万能连轧机组提供所需的坯料。更优选地，所述可逆开坯机依次布置有一个箱型孔、三个不对称切深孔和一个不对称控制孔。

在上述生产线中，作为一种优选实施方式，所述万能连轧机组包括U1、U2、U3、U4、U5五架万能轧机和E1、E2两架轧边机，布置顺序依次为U1、U2、E1、U3、U4、E2、U5。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的工字钢在保证使用性能的情况下有效的降低了起重机用工字钢的断面面积和每米重量，节约了起重机生产过程中的钢材使用量，降低起重机生产成本。另外，本发明的生产线中使用的开坯机和万能轧机均采用轧件翼缘厚度不同但延伸率相同的不对称孔型，可以防止轧件弯曲，保证产品的外形尺寸精度并满足用户使用要求。

附图说明

图1是本发明不对称工字钢的断面图；

图2是本发明的优选实施方式的开坯机配辊图；

图3是本发明的优选实施方式的万能轧机孔型示意图。

其中，附图标记说明如下：h-腹板高度；b-翼缘宽度；d-腹板厚度；t1-顶部翼缘平均厚度；t2-底部翼缘平均厚度；r-内圆弧半径；r1-翼缘端部圆弧半径；1-箱型孔；2-第一不对称切深孔；3-第二不对称切深孔；4-第三不对称切深孔；5-控制孔

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例用于阐述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。

图1是本发明提供的起重机械用不对称工字钢的断面图，其包括腹板和两侧翼缘，其中：两侧翼缘厚度相差5～10mm，即顶部翼缘平均厚度t1-底部翼缘平均厚度t2＝5～10mm；所述两侧翼缘宽度b相等；而且t1/t2的范围在1.4-2.0之间，更优选t1/t2的范围在1.4-1.51之间，太小重量降低的少，太大难以生产。本发明的工字钢是对普通热轧工字钢(GB/T706-1988)的改造，在保证使用性能的情况下有效的降低了起重机的生产成本。

图2是本发明一个优选实施方式的开坯机配辊图，其布置有5个孔型，依次为箱型孔1、第一不对称切深孔2、第二不对称切深孔3、第三不对称切深孔4、控制孔5。箱型孔1用于将坯料轧制成符合尺寸规格的对称坯；第一不对称切深孔2、第二不对称切深孔3、第三不对称切深孔4以及不对称控制孔5均采用两侧翼缘厚度不同但延伸率相同的左右不对称孔型(即孔型左右两侧厚度不同但延伸率相同的不对称孔型)。第一不对称切深孔2和第二不对称切深孔3孔型相同，不对称切深孔的两侧轧出轧件的厚度不同，但延伸率相同，不对称控制孔进一步对来自不对称切深孔的轧件形状进行控制。当然为了将不对称变形最大的在可逆式开坯机中实现也可以设置多个箱型孔，比如2-4个，还可以再多设置几个不对称切深孔，比如共设置不对称切深孔4-7个，控制孔也以再多设置几个，比如共设置控制孔2-4个。

图3是本发明一个优选实施方式的万能轧机孔型示意图。万能轧机组中各轧机均采用两侧辊缝值和压下量不同但是延伸率相同的孔型。

下面以产品尺寸如表1所示的工字钢的生产为例对其生产线和生产方法进行说明。

表1 产品尺寸参数

项目

h

b

d

t1

t2

r

r1

截面面积

理论重量

尺寸

294mm

128mm

11mm

20mm

14mm

12mm

5.3mm

72.79cm2

57.14kg/m

生产线如下：包括可逆开坯机和万能连轧机组(连轧精轧机组热轧生产)，

该可逆开坯机依次布置有一个箱型孔、三个不对称切深孔和一个不对称控制孔，如图2所示。

该万能连轧机组包括U1、U2、U3、U4、U5五架万能轧机和E1、E2两架轧边机，布置顺序依次为U1、U2、E1、U3、U4、E2、U5。由于前4架万能轧机的压下量比较大，翼缘宽度增加较大，为了能控制翼缘宽度变化，每两架万能轧机后面跟一架E轧边机以控制翼缘宽度，U5压下量较小，翼缘宽度变化小，所以其后未设置加轧边机，七架轧机为全连轧，可有效提高了生产效率。万能轧机组中各轧机均采用两侧辊缝值和压下量不同但是延伸率相同的孔型(即万能轧机的两侧翼缘采用相同的轧制延伸率)，孔型如图3所示。

采用上述生产线生产表1所示工字钢的方法如下：

(1)将240mm×375mm断面的连铸方坯(材质Q345)经过加热炉加热至1100～1110℃；

(2)将加热后的连铸方坯送至开坯机中进行开坯轧制，开坯机轧制程序表见表2，连铸方坯经开坯机8道次轧制后得到万能精轧机组所需要的左右不对轧件；

表2 开坯机轧制程序表

(3)然后依次利用U1、U2、E1、U3、U4、E2、U5轧机对步骤(2)得到的不对称轧件进行轧制以得到所述起重机械用不对称工字钢，其中万能连轧机组轧制规程见表3。

表3 万能连轧机组轧制规程表(单位：mm)

相对于两侧翼缘厚度相同(即均为20mm)的工字钢，经上述方法生产的具有表1规格的工字钢，每米重量降低10％；该方法生产出的工字钢基本无不对称变形产生弯曲等产品缺陷，保证了产品的外形尺寸精度，其产品质量满足用户使用要求。另外，相比于通过焊接方式增加一侧翼缘厚度的方法，本发明的方法是直接热轧成型，比其焊接的安全性高，所能承载的重量大。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种起重机械用不对称工字钢的生产方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

步骤一，利用可逆开坯机对坯料进行轧制，以轧制出进入万能轧机组所需的左右不对称轧件；

步骤二，依次利用万能轧机U1、万能轧机U2、轧边机E1、万能轧机U3、万能轧机U4、轧边机E2、万能轧机U5采用两侧压下量不同但延伸率相同的不对称孔型对所述不对称轧件进行轧制以得到所述起重机械用不对称工字钢；

所述万能轧机U1水平辊压下量为4～9mm，立辊对顶部侧压下量为10～15mm，立辊对底部侧的压下量为8～12mm；所述万能轧机U2水平辊压下量为2～5mm，立辊对顶部侧压下量为7～12mm，立辊对底部侧的压下量为6～10mm；所述轧边机E1对翼缘宽度压下量为10～15mm；所述万能轧机U3水平辊压下量为1.5～3.5mm，立辊对顶部侧压下量为5～9mm，立辊对底部侧的压下量为4～8mm；所述万能轧机U4水平辊压下量为1.5～3mm，立辊对顶部侧压下量为4～7mm，立辊对底部侧的压下量为3～6mm；所述轧边机E2对翼缘宽度压下量为3～8mm；所述万能轧机U5水平辊压下量为0～1mm，立辊对顶部侧压下量为1～2mm，立辊对底部侧的压下量为0～1.5mm；

所述起重机械用不对称工字钢，包括腹板和位于所述腹板两侧的翼缘，所述两侧的翼缘厚度t1与t2相差5～10mm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两侧的翼缘宽度相等。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两侧的翼缘厚度比t1/t2为1.4-2.0。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述两侧的翼缘厚度比t1/t2为1.4-1.51。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述坯料在进入可逆开坯机时的温度为1000～1150℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可逆开坯机的轧制道次为7～11道次。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可逆开坯机包括多个不对称孔型，各不对称孔型为两侧翼缘厚度不同但延伸率相同的不对称孔型。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述不对称孔型包括不对称切深孔和不对称控制孔。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可逆开坯机依次布置有一个箱型孔、三个不对称切深孔和一个不对称控制孔。