CN108393350A - 一种纵向异形断截面钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纵向异形断截面钢板及其生产方法，所述纵向异形断截面钢板包括经轧制连续成型且总长为L的渐变短一、等厚段一、中部突起段、等厚段二和渐变段二；所述渐变短一、等厚段一、中部突起段、等厚段二和渐变段二的下表面为一平面，上表面为连续且平滑过渡表面，其中等厚段一、等厚段二的上表面为平面，渐变段一、中部突起段和渐变段二的上表面为曲面。本发明采用特殊的结构形状，长度和厚度尺寸可选择范围大，适用性强，在实际工程应用时可减少延伸梁等结构用钢梁的加工量及焊接工作量，并可增加节点强度，提高连接可靠性；其生产过程简单，可控性强，成品板型合格率高，表面质量及机械性能均满足使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及纵向变厚度(LP)钢板生产技术领域，尤其涉及一种纵向异形断截面钢板及其生产方法。
背景技术
纵向变厚度(LP)钢板是指厚度沿轧制方向连续变化的具有特殊纵向形状的钢板，是在轧制过程中通过连续改变轧辊的开口度来改变钢板的纵向厚度。由于纵向变厚度钢板可根据承受载荷的情况来改变其厚度，因而可优化桥梁、船体、建筑等结构断面的设计，不仅可减少钢材用量、减少焊接次数，而且可通过连接处的等厚化改善操作性，如省略垫板和锥度加工等。
清华大学刘晓玲博士等撰写的论文“纵向变厚度(LP)钢板的工程应用和研究进展”，公开了国内外包括法国、日本、德国迪林根、捷克以及宝钢、河北钢铁、鞍钢等企业生产、设计LP钢板的主要类型，如下表所示：
但是，这些类型的LP钢板形状并不能完全满足实际工程的需要，而且现有LP钢板厚度变化范围小，限制了其使用范围。
申请号为CN200910175208.6的中国专利，公开了“一种用于轧制楔形钢板的厚度控制方法”，其轧制过程为前若干道次按照常规矩形钢板轧制技术轧制，末道次由TDC控制器控制轧机液压缸油柱高度变化，连续改变辊缝距离，实现钢板纵向厚度的连续变化，由于该方法是在轧制的末道次轧制出横向楔形钢板，也就是仅由一道次轧制来完成楔形钢板的轧制，必然导致其厚度变化范围较小，钢板板型较差的问题。
申请号为CN201310227028.4的中国专利，公开了“一种横向楔形轧制变厚度钢板的生产方法”，包括1)横向轧制：在横轧阶段末道次轧制时，按照钢板头部和尾部平均厚度设定值对钢板进行纵向变截面轧制；2)纵向轧制；首先，在纵轧阶段，按照横轧阶段产生的头尾纵向变厚度值进行横向等比例楔形轧制；然后，按照轧制规程分配采用影响函数方法确定辊缝调整量和弯辊力设定值，保证纵轧道次的横向厚度分布满足等比例楔形要求。由于该方法是在横向轧制的末道次设定辊缝参数轧制出横向楔形钢板，必然导致其厚度变化范围较小，钢板板型较差且无法在矫直机上进行矫正导致废板率增加。
申请号为CN200610046457.1的中国专利，公开了“一种变厚度钢板的连续轧制方法”，首先钢板头尾各留出一定的裕量，为轧出最小厚度，根据轧制力模型算出轧件预计算塑性曲线，然后结合轧机弹跳曲线确定轧辊的辊缝，然后在该辊缝下进行轧制；在头部轧制过程中计算轧出长度，直至轧出长度等于L；头部过渡阶段轧制完成后，继续进行变厚度轧制；根据变厚度轧制长度的变化，辊缝进行相应的调整；上述轧制过程持续进行，直至变厚度段轧出长度等于L，此时轧件的厚度已经过渡到最大厚度，之后进行尾部轧制，基于预计算塑性曲线与实际塑性曲线存在的偏差，在尾部轧制过程中，根据实际计算出口厚度的差别，通过调整辊缝的位置，消除尾部厚度偏差，直至尾部轧制完成。采用本发明方法能够以方便快捷的工艺连续轧制变厚度钢板。该方法采用分段式轧制，在实际批量生产中会导致生产效率低，控制稳定差的缺点。
发明内容
本发明提供了一种纵向异形断截面钢板及其生产方法，所述纵向异形断截面钢板采用特有的结构形状，长度和厚度尺寸可选择范围大，适用性强，在实际工程应用时可减少延伸梁等结构用钢梁的加工量及焊接工作量，并可增加节点强度，提高连接可靠性；其生产过程简单，可控性强，成品板型合格率高，表面质量及机械性能均满足使用要求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种纵向异形断截面钢板，包括经轧制连续成型且总长为L的渐变段一、等厚段一、中部突起段、等厚段二和渐变段二；所述渐变段一、等厚段一、中部突起段、等厚段二和渐变段二的下表面为一平面，上表面为连续且平滑过渡表面，其中等厚段一、等厚段二的上表面为平面，渐变段一、中部突起段和渐变段二的上表面为曲面；等厚段一、等厚段二的长度分别为L01、L02,厚度均为H0,渐变段一的长度为L1，其厚度由H1向H0均匀过渡，H1＞H0；渐变段二的长度为L2，其厚度由H0向H2均匀过渡，H2＞H0；中部突起段的长度为L3，其中点高度为H3，两侧分别向H0均匀过渡，H3＞H0。
所述总长L＝2000～25000mm。
所述H0＝8～60mm。
所述H1/H2/H3＝40～150mm。
所述一种纵向异形断面钢板的生产方法，包括如下步骤：
1)钢坯加热工艺：钢坯加热温度范围控制在1120～1180℃，且上表面温度比下表面温度高20～30℃；
2)钢坯出炉后，经压力≥20MPa的高压水除鳞；
3)轧制工艺：开轧温度控制在1020～1080℃，终轧温度控制在980～1020℃；轧制总压下率≥40％，单道次压下率≥5％；；钢板轧制速度控制在3.5～5.0m/s；
轧制开始时，根据钢板的实际厚度调整数学模型的自学习系数；具体为：通过厚度测量仪测量钢板的实际厚度，再将所测量的实际厚度与理论厚度进行比较得到自学习系数，用自学习系数对轧机轧制力预设定模型中的零点进行修正；自学习系数的取值范围为：
钢板厚度为5＜t≤50mm时，自学习系数为0.15～0.25；
钢板厚度为50＜t≤120mm时，自学习系数为0.26～0.45；
钢板厚度t＞120mm时，自学习系数为0.6；
4)冷却工艺：冷却开始温度为920～980℃，返红温度为750～850℃；冷却速度为5～15℃/s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)纵向异形断面钢板采用特有的结构形状，长度和厚度尺寸可选择范围大，适用性强；
2)在实际工程应用时可减少延伸梁等结构用钢梁的加工量及焊接工作量，并可增加节点强度，提高连接可靠性；
3)纵向异形断面钢板的生产过程简单，可控性强，成品板型合格率高，表面质量及机械性能均满足使用要求。
附图说明
图1是本发明所述纵向异形断面钢板的结构示意图。
图中：1.渐变段一 2.等厚段一 3.中部突起段 4.等厚段二 5.渐变段二
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种纵向异形断截面钢板，包括经轧制连续成型且总长为L的渐变段一1、等厚段一2、中部突起段3、等厚段二4和渐变段二5；所述渐变段一1、等厚段一2、中部突起段3、等厚段二4和渐变段二5的下表面为一平面，上表面为连续且平滑过渡表面，其中等厚段一2、等厚段二4的上表面为平面，渐变段一1、中部突起段3和渐变段二5的上表面为曲面；等厚段一2、等厚段二4的长度分别为L01、L02,厚度均为H0,渐变段一1的长度为L1，其厚度由H1向H0均匀过渡，H1＞H0；渐变段二5的长度为L2，其厚度由H0向H2均匀过渡，H2＞H0；中部突起段3的长度为L3，其中点高度为H3，两侧分别向H0均匀过渡，H3＞H0。
所述总长L＝2000～25000mm。
所述H0＝8～60mm。
所述H1/H2/H3＝40～150mm。
所述一种纵向异形断面钢板的生产方法，包括如下步骤：
1)钢坯加热工艺：钢坯加热温度范围控制在1120～1180℃，且上表面温度比下表面温度高20～30℃；
2)钢坯出炉后，经压力≥20MPa的高压水除鳞；
3)轧制工艺：开轧温度控制在1020～1080℃，终轧温度控制在980～1020℃；轧制总压下率≥40％，单道次压下率≥5％；；钢板轧制速度控制在3.5～5.0m/s；
轧制开始时，根据钢板的实际厚度调整数学模型的自学习系数；具体为：通过厚度测量仪测量钢板的实际厚度，再将所测量的实际厚度与理论厚度进行比较得到自学习系数，用自学习系数对轧机轧制力预设定模型中的零点进行修正；自学习系数的取值范围为：
钢板厚度为5＜t≤50mm时，自学习系数为0.15～0.25；
钢板厚度为50＜t≤120mm时，自学习系数为0.26～0.45；
钢板厚度t＞120mm时，自学习系数为0.6；
4)冷却工艺：冷却开始温度为920～980℃，返红温度为750～850℃；冷却速度为5～15℃/s。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
采用5500mm中厚板轧机轧制钢种为Q235B的纵向异形断截面钢板，其纵向断截面形状如图1所示，具体尺寸为：
H0＝8mm，H1＝H2＝H3＝40mm，钢板总长L＝25000mm，其中L1＝L2＝3000mm,L3＝4000mm，L01＝L02＝7500mm。
本实施例中，一种纵向异形断面钢板的生产方法包括：
1)钢坯加热工艺：钢坯加热温度范围控制在1120～1150℃，且上表面温度比下表面温度高30℃；
2)钢坯出炉后，经压力≥20MPa的高压水除鳞；
3)轧制工艺：开轧温度控制在1040℃，终轧温度控制在1000℃；轧制总压下率40％，单道次压下率5％；钢板轧制速度控制在3.5m/s；
轧制开始时，通过厚度测量仪测量钢板的实际厚度，再将所测量的实际厚度与理论厚度进行比较得到自学习系数，用自学习系数对轧机轧制力预设定模型中的零点进行修正；自学习系数为0.15～0.25；
4)冷却工艺：冷却开始温度为940℃，返红温度为780℃；冷却速度为5℃/s。
按照上述生产工艺和技术参数生产的纵向变厚度钢板，板形合格率达到96.5％，性能合格率为99.2％，表面质量良好。
【实施例2】
采用5500mm中厚板轧机轧制钢种为Q345C的纵向异形断截面钢板，其纵向断截面形状如图1所示，具体尺寸为：
H0＝122mm，H1＝H2＝H3＝160mm，钢板总长L＝10000mm，其中L1＝L2＝2000mm,L3＝3000mm，L01＝L02＝1500mm。
本实施例中，一种纵向异形断面钢板的生产方法包括：
1)钢坯加热工艺：钢坯加热温度范围控制在1130～1160℃，且上表面温度比下表面温度高30℃；
2)钢坯出炉后，经压力≥20MPa的高压水除鳞；
3)轧制工艺：开轧温度控制在1050℃，终轧温度控制在1000℃；轧制总压下率42％，单道次压下率6％；钢板轧制速度控制在4m/s；
轧制开始时，通过厚度测量仪测量钢板的实际厚度，再将所测量的实际厚度与理论厚度进行比较得到自学习系数，用自学习系数对轧机轧制力预设定模型中的零点进行修正；自学习系数为0.6；
4)冷却工艺：冷却开始温度为930℃，返红温度为780℃；冷却速度为8℃/s。
按照上述生产工艺和技术参数生产的纵向变厚度钢板，板形合格率达到96.9％，性能合格率为99.4％，表面质量良好。
【实施例3】
采用5500mm中厚板轧机轧制钢种为AH32的纵向异形断截面钢板，其纵向断截面形状如图1所示，具体尺寸为：
H0＝54mm，H1＝H2＝84mm，H3＝50mm,钢板总长L＝20000mm,其中L1＝4000mm，L2＝3000mm,L3＝4000mm,L01＝4000mm，L02＝5000mm。
本实施例中，一种纵向异形断面钢板的生产方法包括：
1)钢坯加热工艺：钢坯加热温度范围控制在1150～1180℃，且上表面温度比下表面温度高30℃；
2)钢坯出炉后，经压力≥20MPa的高压水除鳞；
3)轧制工艺：开轧温度控制在1080℃，终轧温度控制在1020℃；轧制总压下率42％，单道次压下率6％；钢板轧制速度控制在4.5m/s；
轧制开始时，通过厚度测量仪测量钢板的实际厚度，再将所测量的实际厚度与理论厚度进行比较得到自学习系数，用自学习系数对轧机轧制力预设定模型中的零点进行修正；自学习系数为0.26～0.45；
4)冷却工艺：冷却开始温度为960℃，返红温度为820℃；冷却速度为12℃/s。
按照上述生产工艺和技术参数生产的纵向变厚度钢板，板形合格率达到97.3％，性能合格率为99.6％，表面质量良好。
【实施例4】
采用5500mm中厚板轧机轧制钢种为S355JR的纵向异形断截面钢板，其纵向断截面形状如图1所示，具体尺寸为：
H0＝20mm，H1＝30mm，H2＝35mm，H3＝40mm,钢板总长L＝15000mm，其中L1＝2500mm，L2＝3000mm,L3＝3000mm,L01＝3500mm，L02＝3000mm。
本实施例中，一种纵向异形断面钢板的生产方法包括：
1)钢坯加热工艺：钢坯加热温度范围控制在1150～1180℃，且上表面温度比下表面温度高30℃；
2)钢坯出炉后，经压力≥20MPa的高压水除鳞；
3)轧制工艺：开轧温度控制在1080℃，终轧温度控制在1020℃；轧制总压下率42％，单道次压下率7％；钢板轧制速度控制在5.0m/s；
轧制开始时，通过厚度测量仪测量钢板的实际厚度，再将所测量的实际厚度与理论厚度进行比较得到自学习系数，用自学习系数对轧机轧制力预设定模型中的零点进行修正；自学习系数为0.15～0.25；
4)冷却工艺：冷却开始温度为980℃，返红温度为850℃；冷却速度为15℃/s。
按照上述生产工艺和技术参数生产的纵向变厚度钢板，板形合格率达到96.6％，性能合格率为99.2％，表面质量良好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种纵向异形断截面钢板，其特征在于，包括经轧制连续成型且总长为L的渐变段一、等厚段一、中部突起段、等厚段二和渐变段二；所述渐变段一、等厚段一、中部突起段、等厚段二和渐变段二的下表面为一平面，上表面为连续且平滑过渡表面，其中等厚段一、等厚段二的上表面为平面，渐变段一、中部突起段和渐变段二的上表面为曲面；等厚段一、等厚段二的长度分别为L01、L02,厚度均为H0,渐变段一的长度为L1，其厚度由H1向H0均匀过渡，H1＞H0；渐变段二的长度为L2，其厚度由H0向H2均匀过渡，H2＞H0；中部突起段的长度为L3，其中点高度为H3，两侧分别向H0均匀过渡，H3＞H0。
2.根据权利要求1所述的一种纵向异形断截面钢板，其特征在于，所述总长L＝2000～25000mm。
3.根据权利要求1所述的一种纵向异形断截面钢板，其特征在于，所述H0＝8～60mm。
4.根据权利要求1所述的一种纵向异形断截面钢板，其特征在于，所述H1/H2/H3＝40～150mm。
5.如权利要求1所述一种纵向异形断面钢板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)钢坯加热工艺：钢坯加热温度范围控制在1120～1180℃，且上表面温度比下表面温度高20～30℃；
2)钢坯出炉后，经压力≥20MPa的高压水除鳞；
3)轧制工艺：开轧温度控制在1020～1080℃，终轧温度控制在980～1020℃；轧制总压下率≥40％，单道次压下率≥5％；；钢板轧制速度控制在3.5～5.0m/s；
轧制开始时，根据钢板的实际厚度调整数学模型的自学习系数；具体为：通过厚度测量仪测量钢板的实际厚度，再将所测量的实际厚度与理论厚度进行比较得到自学习系数，用自学习系数对轧机轧制力预设定模型中的零点进行修正；自学习系数的取值范围为：
钢板厚度为5＜t≤50mm时，自学习系数为0.15～0.25；
钢板厚度为50＜t≤120mm时，自学习系数为0.26～0.45；
钢板厚度t＞120mm时，自学习系数为0.6；
4)冷却工艺：冷却开始温度为920～980℃，返红温度为750～850℃；冷却速度为5～15℃/s。
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| CN111994026B (zh) * | 2020-07-17 | 2024-05-17 | 上海凌云工业科技有限公司凌云汽车技术分公司 | 改善结构强度和吸能效果的改性材料汽车防撞梁 |
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- 2017-02-08 CN CN201710068957.3A patent/CN108393350A/zh active Pending
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