CN109707987A - 新型断面托梁异型钢及其生产方法和生产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于热轧型钢技术领域，具体而言，本发明涉及一种新型断面托梁异型钢及其生产方法和生产装置。本发明的新型断面托梁异型钢包括腹板和球头，两个所述球头与所述腹板的两端相连，并位于所述腹板的不同侧面，所述球头的截面呈顶端圆滑的直角三角形结构，直角三角形的斜边与所述腹板圆滑过渡，所述新型断面托梁异型钢的截面轮廓呈中心对称结构。本发明同时提供了一种新型断面托梁异型钢生产方法和生产装置。本发明的新型断面托梁异型钢截面更加优化，重量更轻，是一种轻量化设计；本发明的生产方法和生产装置具有轧制过程稳定、能耗低、生产效率高、生产成本低、使用经济性高的特点。
Description
技术领域
本发明属于热轧型钢技术领域，具体而言，本发明涉及一种新型断面托梁异型钢及其生产方法和生产装置。
背景技术
异型钢是复杂和异形截面型钢的简称，属于型钢的一种。根据工艺的不同，可分为热轧异型钢、冷拔异型钢、冷弯异型钢、焊接异型钢等。通常异型钢特指热轧异型钢。热轧异型钢是区分于方钢、圆钢、扁钢和常见形状的热轧型钢。
异型钢(异形截面型钢)随着应用领域的不同，截面形状也不相同。异型钢一般应用在专业领域，如在仓储物流机械、工程机械等领域应用广泛，并且随着研究的深入及应用的扩展，正逐渐向其他行业延伸。
在异型钢的轧制中，目前仍然存在热轧次数多，生产效率低、金属利用率低的不足，生产成本高，使用经济性低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种新型断面托梁异型钢及其生产方法和生产装置，其技术方案如下：
一种新型断面托梁异型钢，其包括：腹板和球头，两个所述球头与所述腹板的两端相连，并位于所述腹板的不同侧面，所述球头的截面呈顶端圆滑的直角三角形结构，直角三角形的斜边与所述腹板圆滑过渡，所述新型断面托梁异型钢为热轧一体成型，且截面轮廓呈中心对称结构。
一种上述的新型断面托梁异型钢生产方法，用于生产所述新型断面托梁异型钢，包括以下步骤：步骤一：利用粗轧机轧制矩形坯料，将所述矩形坯料轧制为中心对称的雏形托梁异形钢轧件；步骤二：利用轧机组对所述雏形托梁异形钢轧件进行轧制，通过水平辊完成腹板和不包含直角边的球头的轧制，通过立棍完成所述球头的直角边的轧制，得到带边料的托梁异型钢；步骤三：通过成品机架对带边料的所述托梁异型钢进行整形，得到新型断面托梁异型钢。
如上述的新型断面托梁异型钢生产方法，进一步优选为：在步骤一中，所述粗轧机的开轧温度为1100℃-1250℃。
如上述的新型断面托梁异型钢生产方法，进一步优选为：在步骤一中，所述粗轧机的轧制道次为6-14道次。
如上述的新型断面托梁异型钢生产方法，进一步优选为：在步骤一中，所述矩形坯料为连铸钢坯。
如上述的新型断面托梁异型钢生产方法，进一步优选为：在步骤一中，所述粗轧机的孔型包括多个中心对称孔型。
如上述的新型断面托梁异型钢生产方法，进一步优选为：在步骤一中，多个所述中心对称孔型在轧制方向上依次包括箱型孔、切深孔和控制孔。
如上述的新型断面托梁异型钢生产方法，进一步优选为：在步骤二中，所述轧机组对所述雏形托梁异形钢轧件进行轧制时，分为所述球头的成型轧制、所述腹板的成型轧制和所述托梁异型钢的成型轧制。
如上述的新型断面托梁异型钢生产方法，进一步优选为：在步骤二中，所述球头的成型轧制、所述腹板的成型轧制均为多次，并交叉进行，所述托梁异型钢的成型轧制在最后进行。
如上述的新型断面托梁异型钢生产方法，进一步优选为：在步骤二中，多次所述球头的成型轧制中，在后轧制道次的孔型球头部分比在前轧制道次的孔型球头部分的深度大。
如上述的新型断面托梁异型钢生产方法，进一步优选为：在步骤二中，多次所述腹板的成型轧制中，在后轧制道次的孔型腹板部分比在前轧制道次的孔型腹板部分的深度小。
如上述的新型断面托梁异型钢生产方法，进一步优选为：在步骤二中，由多台所述万能轧机对所述轧件进行轧制，在后轧制道次的所述万能轧机的孔型圆角小于在前轧制道次的所述万能轧机的孔型圆角。
一种新型断面托梁异型钢生产装置，其包括：粗轧机，所述粗轧机用于将矩形坯料轧制为中心对称的雏形托梁异形钢轧件；轧机组，所述轧机组与所述粗轧机相匹配，用于将所述雏形托梁异形钢轧件轧制为新型断面托梁异型钢。
如上述的新型断面托梁异型钢生产装置，进一步优选为：所述粗轧机的孔型包括多个中心对称孔型。
如上述的新型断面托梁异型钢生产装置，进一步优选为：多个所述中心对称孔型在轧制方向上依次包括箱型孔、切深孔和控制孔；所述箱型孔用于对所述矩形坯料进行缩料；所述切深孔用于将经过所述箱型孔的所述矩形坯料切分成型；所述控制孔用于控制所述矩形坯料的成型形状。
如上述的新型断面托梁异型钢生产装置，进一步优选为：所述轧机组包括万能轧机和轧边机，所述万能轧机、所述轧边机用于所述新型断面托梁异型钢的球头轧制、腹板轧制和成型轧制。
如上述的新型断面托梁异型钢生产装置，进一步优选为：多台所述万能轧机用于促进所述新型断面托梁异型钢的球头成型和所述新型断面托梁异型钢的成型轧制；多台所述轧边机用于控制腹板的厚度变化。
如上述的新型断面托梁异型钢生产装置，进一步优选为：用于球头轧制的所述万能轧机为多台，多台所述万能轧机的孔型的球头部分深度依次递增。
如上述的新型断面托梁异型钢生产装置，进一步优选为：用于腹板轧制的所述万能轧机为多台，多台所述万能轧机的孔型的腹板部分深度依次递减。
如上述的新型断面托梁异型钢生产装置，进一步优选为：用于成型轧制的所述万能轧机为一台，一台所述万能轧机的孔型的圆角分别小于用于腹板轧制的多台所述万能轧机的圆角、用于球头轧制的多台所述万能轧机的圆角。
分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
1、本发明提供的新型断面托梁异型钢的侧向截面模量大，抗侧弯能力强，在侧向上可用于承重梁的设计，相比传统的梁结构，截面更加优化，重量更轻，是一种轻量化设计，可作为一种新型的钢梁设计。
2、本发明提供的生产方法根据新型断面托梁异型钢中心对称的特点，孔型设计中粗轧阶段和精轧的开始阶段均采用中心对称孔型，轧制过程稳定、生产效率高、能耗低、资源节约；采用矩形坯料，孔型道次少，能够实现设备共用，以节约资源、减少投资、提高轧机利用率和产品产量；通过热轧一次成型，生产效率和金属利用率高，生产成本低、使用经济性高。
3、本发明提供的生产装置由粗轧机与多台万能轧机配合轧制新型断面托梁异型钢，孔型道次数少，产品产量高，通过热轧一次成型，生产效率和金属利用率高，生产成本低，使用经济性高。
附图说明
图1为本发明的新型断面托梁异型钢的截面示意图。
图2为本发明的粗轧机的孔型结构示意图。
图3为本发明的万能轧机的孔型结构示意图一。
图4为本发明的轧边机的孔型结构示意图。
图5为本发明的万能轧机的孔型结构示意图二。
图6为本发明的实施例的新型断面托梁异型钢的截面示意图。
图中：1-球头；2-腹板；3-控制孔；4-切深孔；5-箱型孔；6-球头部分；7-腹板部分。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示，本发明提供了一种新型断面托梁异型钢，包括腹板2和球头1，两个球头1与腹板2的两端相连，并位于腹板2的不同侧面，球头1的截面呈顶端圆滑的直角三角形结构，直角三角形的斜边与腹板2圆滑过渡，新型断面托梁异型钢为热轧一体成型，且截面轮廓呈中心对称结构。
本发明的新型断面托梁异型钢，侧向截面模量大，抗侧弯能力强，在侧向上可用于承重梁的设计，相比传统的梁结构，截面更加优化，重量更轻，是一种轻量化设计，可作为一种新型的钢梁设计。
如图1至图5所示，本发明同时提供了新型断面托梁异型钢生产方法，包括以下步骤：
步骤一：利用粗轧机轧制矩形坯料，将矩形坯料轧制为中心对称的雏形托梁异形钢轧件。
该步骤为粗轧阶段的步骤，在利用粗轧机轧制矩形坯料时，矩形坯料选用连铸钢坯，粗轧机的开轧温度为1100℃-1250℃。粗轧机的孔型包括多个中心对称孔型，其中，多个中心对称孔型在轧制方向上依次包括箱型孔5、切深孔4和控制孔3，连铸钢坯依次经过箱型孔5、切深孔4和控制孔3，矩形坯料在每个中心对称孔型经过多道次轧制。箱型孔5用于缩料，减小矩形坯料的宽度；切深孔4用于将坯料切分成型，初步将腹板2轧制成型，并开始生成球头1；控制孔3用于控制成型形状(控制球头1的成型高度和球头1与腹板2相接处圆角的成型)，从而生成轧机组轧制所需的雏形托梁异形钢轧件，即生成轧机组轧制所需的料形。在粗轧机轧制矩形坯料时，粗轧机的轧制道次为6-14道次。
步骤二：利用轧机组对雏形托梁异形钢轧件进行轧制，通过水平辊完成腹板2和不包含直角边的球头1的轧制，通过立辊完成球头1的直角边的轧制，得到带边料的托梁异型钢。
该步骤为精轧阶段的步骤，在步骤二中，对步骤一轧制成的中心对称的雏形托梁异形钢轧件进行精轧时，轧机组包括的万能轧机和轧边机参与轧制，万能轧机和轧边机各为一台或各为多台。雏形托梁异形钢轧件的每个轧制道次均由相应万能轧机或轧边机参与轧制。多台万能轧机用于促进新型断面托梁异型钢的球头1成型和新型断面托梁异型钢的成型轧制；多台轧边机用于控制腹板2的厚度变化。在对轧件进行轧制时，每个轧制道次偏重的轧制位置不同，具体可分为球头1的成型轧制、腹板2的成型轧制和托梁异型钢的成型轧制。球头1的成型轧制、腹板2的成型轧制均为多个道次，均由一台万能轧机或一台轧边机轧制，球头1的成型轧制、腹板2的成型轧制交叉进行，托梁异型钢的成型轧制在最后进行。
为了控制球头1的成型，多次球头1的成型轧制中，在后轧制道次的孔型球头部分6比在前轧制道次的孔型球头部分6的深度大，从而逐渐形成球头1，优点在于逐步控制坯料的塑性变形。
为了控制腹板2的宽展，多次腹板2的成型轧制中，在后轧制道次的孔型腹板部分7比在前轧制道次的孔型腹板部分7的深度小，优点在于逐步控制坯料的塑性变形。
为了减小轧制时形成的内应力，在后轧制道次的孔型圆角小于在前轧制道次的孔型圆角，优点在于逐步控制坯料的塑性变形。
步骤三：通过成品机架对带边料的梁异型钢进行整形，得到新型断面托梁异型钢。
步骤三中对步骤二轧制成型的带边料的托梁异型钢进行整形，从而经过一次热轧成型得到新型断面托梁异型钢。
本发明的生产方法包括粗轧机粗轧和轧机组精轧轧制工艺，根据新型断面托梁异型钢中心对称的特点，孔型设计中粗轧阶段和精轧的开始阶段均采用中心对称孔型，粗轧阶段生成精轧所需的轧件，精轧阶段对雏形托梁异形钢轧件进行轧制，生成成品。本发明轧制过程稳定、生产效率高、能耗低、资源节约。
本发明采用矩形坯料，孔型道次少，多个产品规格可共用轧辊，在轧制时，可通过调节轧辊的间距完成不同成品的轧制，也可以在一个轧辊上车削出多个产品的孔型，从而由一个轧辊通过不同的孔型轧制不同的产品，能够实现设备共用，以节约资源、减少投资、提高轧机利用率和产品产量。本发明的新型断面托梁异型钢通过热轧一次成型，生产效率和金属利用率高，生产成本低、使用经济性高。
如图1至图5所示，本发明还提供了一种新型断面托梁异型钢生产装置，主要包括：粗轧机和轧机组，粗轧机用于将矩形坯料轧制为中心对称的雏形托梁异形钢轧件；轧机组与粗轧机相匹配，用于将雏形托梁异形钢轧件轧制为新型断面托梁异型钢。
如图2所示，本发明的粗轧机的孔型包括多个中心对称孔型。多个中心对称孔型在轧制方向上依次包括箱型孔5、切深孔4和控制孔3；箱型孔5用于对矩形坯料进行缩料；切深孔4用于将经过箱型孔5的矩形坯料切分成型；控制孔3用于控制矩形坯料的成型形状。
如图1至图5所示，本发明的轧机组包括万能轧机和轧边机，用于新型断面托梁异型钢的球头轧制、腹板轧制和成型轧制。进一步地，偏重球头1轧制的万能轧机为多台，多台万能轧机的孔型的球头部分6的深度依次递增；偏重腹板2轧制的轧边机为多台，多台轧边机的孔型的腹板部分7的深度依次递减；用于成型轧制的万能轧机为一台，一台万能轧机的孔型的圆角分别小于其他多台万能轧机、多台轧边机的圆角。
本发明由粗轧机与多台万能轧机、多台轧边机配合轧制新型断面托梁异型钢，孔型道次数少，产品产量高，通过热轧一次成型，生产效率和金属利用率高，生产成本低，使用经济性高。
实施例：
如图1至图6所示，本发明的矩形坯料使用材质为Q345的连铸钢坯，该连铸钢坯截面为方形，截面长为435mm，宽为120mm，矩形坯料在粗轧前经加热炉加热至1100℃-1250℃。
加热后的矩形坯料由粗轧机(开坯机)进行开坯轧制，矩形坯料在粗轧机上依次经过箱型孔5轧制、切深孔4轧制和控制孔3轧制，轧制9道次后得到精轧时轧机组所需的中心对称雏形托梁异形钢轧件，具体的，在箱型孔5轧制2道次，在切深孔4轧制5道次，在控制孔3轧制2道次。
在精轧成型时，参与轧制的万能轧机和轧边机共为六台，按参与轧制的顺序由前到后依次命名为第一轧机、第二轧机、第三轧机、第四轧机、第五轧机和第六轧机。第一轧机、第三轧机的孔型示意图如图3所示(第三轧机孔型的球头部分6比第一轧机孔型的球头部分6的深度大)，目的在于促进球头1的成型；第二轧机、第四轧机的孔型示意图如图4所示(第四轧机孔型的腹板部分7比第二轧机孔型的腹板部分7的深度小)，目的在于控制腹板2的厚度变化；第五轧机的孔型如图5所示，此时轧辊较前几道轧制道次的压下量小，用于最终成型；第六轧机的孔型与新型断面托梁异型钢的截面贴合。如图6所示，轧制成型的新型断面托梁异型钢截面参数如下：b为360mm、t为9mm、h为34mm、r1为7mm、r2为7mm、r3为3mm、a为30°。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (10)
1.一种新型断面托梁异型钢，其特征在于，包括：
腹板和球头，两个所述球头与所述腹板的两端相连，并位于所述腹板的不同侧面，所述球头的截面呈顶端圆滑的直角三角形结构，直角三角形的斜边与所述腹板圆滑过渡，所述新型断面托梁异型钢为热轧一体成型，且截面轮廓呈中心对称结构。
2.一种新型断面托梁异型钢生产方法，所述新型断面托梁异型钢为权利要求1所述的新型断面托梁异型钢，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：利用粗轧机轧制矩形坯料，将所述矩形坯料轧制为中心对称的雏形托梁异形钢轧件；
步骤二：利用轧机组对所述雏形托梁异形钢轧件进行轧制，通过水平辊完成腹板和不包含直角边的球头的轧制，通过立棍完成所述球头的直角边的轧制，得到带边料的托梁异型钢；
步骤三：通过成品机架对带边料的所述托梁异型钢进行整形，得到新型断面托梁异型钢。
3.根据权利要求2所述的新型断面托梁异型钢生产方法，其特征在于：
在步骤一中，所述粗轧机的开轧温度为1100℃-1250℃。
4.根据权利要求2所述的新型断面托梁异型钢生产方法，其特征在于：
在步骤一中，所述粗轧机的轧制道次为6-14道次。
5.根据权利要求2所述的新型断面托梁异型钢生产方法，其特征在于：
在步骤一中，所述矩形坯料为连铸钢坯。
6.根据权利要求2所述的新型断面托梁异型钢生产方法，其特征在于：
在步骤一中，所述粗轧机的孔型包括多个中心对称孔型。
7.根据权利要求6所述的新型断面托梁异型钢生产方法，其特征在于：
在步骤一中，多个所述中心对称孔型在轧制方向上依次包括箱型孔、切深孔和控制孔。
8.根据权利要求2所述的新型断面托梁异型钢生产方法，其特征在于：
在步骤二中，所述轧机组对所述雏形托梁异形钢轧件进行轧制时，分为所述球头的成型轧制、所述腹板的成型轧制和所述托梁异型钢的成型轧制。
9.根据权利要求8所述的新型断面托梁异型钢生产方法，其特征在于：
在步骤二中，所述球头的成型轧制、所述腹板的成型轧制均为多次，并交叉进行，所述托梁异型钢的成型轧制在最后进行。
10.一种新型断面托梁异型钢生产装置，其特征在于，包括：
粗轧机，所述粗轧机用于将矩形坯料轧制为中心对称的雏形托梁异形钢轧件；
轧机组，所述轧机组与所述粗轧机相匹配，用于将所述雏形托梁异形钢轧件轧制为新型断面托梁异型钢；
其中，所述新型断面托梁异型钢为权利要求1所述的新型断面托梁异型钢。
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