CN111468534B - 一种高强轻型h型钢及其热轧成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强轻型H型钢，包括腹板和翼板，腹板高度为146mm，腹板厚度为3.3mm，翼板宽度为95mm，翼板厚度为4.0mm；该H型钢热轧成型工艺为：将加热后的方形钢坯经过高压水除鳞，由两架三辊横列式轧机开坯粗轧后进行切头处理，再经万能粗轧机组往复轧制4‑6道次，最后经万能精轧机组往复轧制1‑2道次，轧件经冷床空冷后定尺锯切得到成品；本发明可以使轧制后H型钢在具有与标准H型钢具有相同高度H和宽度B的情况下，具有较小的腹板厚度和翼板厚度，并且能够保证其强度；在轧制过程中，开坯粗轧的道次明显减小，缩短了轧制时间，轧件温降小，保证了产品质量，同时加快了轧制生产速度，提高生产效率。

Description

一种高强轻型H型钢及其热轧成型工艺

技术领域

本发明涉及一种高强轻型H型钢及其热轧成型工艺，属于型钢生产技术领域。

背景技术

H型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，因其断面与英文字母“H”相同而得名。

H型钢作为一种新型建筑用钢，H型钢截面形状经济合理，力学性能好，轧制时截面上各点延伸较均匀、内应力小，与普通工字钢比较，具有截面模数大、重量轻、节省金属的优点，可使建筑结构减轻30-40％；又因其腿内外侧平行，腿端是直角，拼装组合成构件，可节约焊接、铆接工作量达25％。常用于要求承截能力大，截面稳定性好的大型建筑(如厂房、高层建筑等)，以及桥梁、船舶、起重运输机械、设备基础、支架、基础桩等，也用于大型、高空作业的施工平台建设。

目前H型钢国内外均无H146*95*3.3*4.0（W6*6.2）超薄H型钢产品，此H型钢在进行生产时一般采用轧制或者焊接，现有的轧制出来的H型钢一般为标准尺寸，其腹板和翼板的厚度尺寸也是标准值，相对较厚，在有些钢结构中造成材料的浪费，并且现有的H型钢进行轧制时，开坯道次多，一方面，轧制时间长，造成轧件温降大，从而造成产品质量的下降，另一方面，降低了轧制生产速度，生产效率低。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强轻型H型钢及其热轧成型工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高强轻型H型钢，包括腹板和设置在腹板两侧的翼板，所述H型钢的高度H为143-149mm，宽度B为91-99mm，腹板厚度为2.9-3.7mm，翼板厚度为3.3～4.7mm。

进一步地，所述H型钢的高度H为146mm，宽度B为95mm，腹板厚度为3.3mm，翼板厚度为4.0mm。

一种高强轻型H型钢热轧成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：所述高强轻型H型钢采用方形钢坯轧制，将加热后的方形钢坯经过高压水除鳞，由两架三辊横列式轧机开坯粗轧后进行切头处理，再经万能粗轧机组往复轧制4-6道次，最后经万能精轧机组往复轧制1-2道次，轧件经冷床空冷后定尺锯切得到成品。

进一步地，钢坯加热段的温度为980~1220℃；均热段的温度为1220~1310℃。

进一步地，所述高压水除鳞是用除鳞机向加热钢坯喷高压水除鳞，高压水压为22-25Mpa，高压除鳞时，钢坯运行速度为0.9-0.97 m/s。

进一步地，开坯粗轧包括R1粗轧和R2粗轧；R1粗轧是将钢坯送入第一架三辊横列式轧机上利用弯边斜轧法往复轧制3-5道次；R2粗轧是将R1粗轧后的坯料送入第二架三辊横列式轧机上利用弯边斜轧法往复轧制2-3道次。

进一步地，轧件经万能粗轧机组往复轧制5道次。

进一步地，轧件经万能精轧机组往复轧制1道次。

进一步地， 轧件冷却方式为强制冷却+自然空冷，所述强制冷却为水雾喷淋强化冷却，轧制完成后的轧件首先经过水雾喷淋进行强制冷却至300～500℃；强制冷却结束后进行自然空冷至80℃以下；强制冷却的喷雾压力为0.9-1.6 MPa。

进一步地，开坯粗轧的开轧温度为1220-1240℃；终轧温度为960-975℃。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明所述的H型钢的腹板厚度和翼板厚度较现有标准中的厚度小，同时由于在腹板和翼板上设置腹板凸肋和翼板凸肋，可以提高H型钢的强度，同时还可以减小重量；

通过以上轧制工艺，可以使轧制后H型钢在具有较小的腹板厚度和翼板厚度，并且同时能够轧制出腹板凸肋和翼板凸肋，以能够再降低H型钢重量的情况下保证其强度；

在轧制过程中，开坯粗轧的道次明显减小，缩短了轧制时间，轧件温降小，保证了产品质量，同时加快了轧制生产速度，提高生产效率；

轧件冷却时先快速冷却再自然空冷，并且快速冷却时，对厚度较大的位置进行喷淋，可以优化轧件的内部组织结构，提高轧件强度。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明H型钢的结构示意图；

图中，1-腹板，2-翼板。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1一种高强轻型H型钢及其热轧成型工艺

如图1所示，本发明提供一种高强轻型H型钢，包括腹板1和设置在腹板两侧的翼板2，包括腹板和设置在腹板两侧的翼板；

所述H型钢的高度H为143-149mm，宽度B为91-99mm，腹板厚度为2.9-3.7mm，翼板厚度为3.3～4.7mm。

所述H型钢的高度H为143-149mm，优选为146mm；

宽度B为91-99mm，优选为95mm；

腹板厚度为2.9-3.7mm，优选为3.3mm；

翼板厚度为3.3～4.7mm mm；优选为4.0mm。

一种高强轻型H型钢热轧成型工艺，包括以下步骤：

S1 坯料选择

坯料材质选择碳素结构钢或者低合金钢；本实施例中坯料材质为Q235或Q345；坯料采用方形钢坯，坯料长度2400-3500mm，坯料的断面尺寸为150×150mm。

S2 坯料加热

将S1的钢坯放入加热炉内加热至1250-1320℃；所述加热炉装出料方式为端进侧出；

所述加热炉采用两段炉温加热制度，分别为加热段和均热段；所述加热段的炉温为980-1250℃，加热时间不小于34min；均热段的温度为1210-1320℃，加热时间不小于18min。

优选地，所述坯料断面尺寸为150×150mm时，加热段的温度为980~1220℃；均热段的温度为1220~1310℃。

S2 高压水除鳞

加热后的钢坯进行高压水除鳞，除鳞是除去钢坯表面的氧化铁皮，除鳞的方法是用除鳞机向钢坯喷高压水除鳞，除鳞水压不小于20Mpa，钢坯运行速度不大于1.0m/s。优选地，除鳞水压为22-25Mpa，钢坯运行速度为0.9-0.97 m/s。

S3 开坯粗轧

开坯粗轧的设备为两架三辊横列式轧机，开坯粗轧包括R1粗轧和R2粗轧。R1粗轧是将钢坯送入第一架三辊横列式轧机上利用弯边斜轧法往复轧制3-5道次；R2粗轧是将R1粗轧后的坯料送入第二架三辊横列式轧机上利用弯边斜轧法往复轧制2-3道次；优选地，R1粗轧往复轧制4道次，R2粗轧往复轧制2道次。

R1粗轧和R2粗轧的工艺参数为：

开轧温度不得低于1200℃，优选地，开轧温度为1220-1240℃。

终轧温度大于950℃，优选地，终轧温度为960-975℃。

轧件的咬入速度≤0.5 m/s；粗轧机出口速度≤2.0 m/s；

优选地，轧件咬入速度为0.4-0.45 m/s，粗轧机出口速度为1.6-1.8 m/s。

S4 切头

对于S3粗轧步骤中轧制中暴露出劈头等缺陷的轧件，进行切头，以保证在万能轧机的顺利咬入和轧制。轧件的切头长度以切掉轧件头部缺陷和过长的舌头为准。若钢温允许，可继续送轧，否则，剔除下线。

S5 万能粗轧

所用设备为万能粗轧机组。S4步骤中得到的轧件送入万能粗轧机组中往复轧制4-6道次，使H型钢预成型，同时预成型腹板凸肋和翼板凸肋；优选地，轧件经万能粗轧机组往复轧制5道次。

万能粗轧机组包括水平辊和立辊，万能粗轧机组中水平辊用于腹板1粗成型；万能粗轧机组中立辊用于翼板2粗成型。

S6 万能精轧

所用设备为万能精轧机组。将S5步骤得到的轧件送入万能精轧机组中往复轧制1-2道次，轧制成型H型钢，同时轧制成型腹板凸肋和翼板凸肋，完成H型钢轧制；优选地，轧件经万能精轧机组往复轧制1道次。

万能精轧机组包括水平辊和立辊，万能精轧机组中水平辊上用于腹板1精轧；万能精轧机组中立辊上用于翼板2精轧。

万能精轧的工艺参数：

开轧温度≥950℃，终轧温度≥800℃；优选地，开轧温度为960-985℃，终轧温度为810-825℃。

轧件的咬入速度≤1.0 m/s；粗轧机出口速度≤5.0 m/s；

优选地，轧件咬入速度为0.85-0.95 m/s，粗轧机出口速度为4.0-4.8 m/s。

S8 轧件冷却

所用设备为冷床，该冷床为链式冷床。

轧件冷却方式为强制冷却+自然空冷，所述强制冷却方式为水雾喷淋冷却，轧制完成后的轧件首先经过水雾喷淋进行强制冷却；强制冷却中,水雾喷淋位置为翼板外侧中间部位对应腹板位置、腹板与翼板连接过渡位置。

强制冷却的工艺参数为：

喷雾压力为0.9-1.6 MPa，冷却速度为55-70℃/s，冷却初始温度为810-825℃，冷却结束温度为300～500℃，强制冷却结束后进行自然空冷至80℃以下。

S8 矫直

采用悬臂式矫直机对轧件进行长尺辊式矫直，矫直过程采取低速咬入，高速矫直和抛出。

矫直速度为1.7m/s，

矫直辊直径：Ф560~610mm 辊数：9，包括四个上辊和五个下辊；

S9 定尺锯切

将S8所得轧件在固定冷锯上进行锯切。

冷锯锯片规格为Ф1200×8mm ；轴孔直径100mm；

进锯行程：1200mm 进锯速度：5~200mm/s 退锯速度：285 mm/s

S11 检查、包装、入库

对定尺锯切完成后的轧件进行检查，按标准检查产品的断面形状尺寸、表面质量、长度，发现断面形状尺寸不合、弯曲、扭转、结疤、短尺等缺陷要及时做出标识。作出标识的轧件剔除整改，合格产品码垛并贴好标签；

对检查合格的产品进行打捆包装，然后入库。

本发明所述的H型钢的腹板厚度和翼板厚度较现有标准中的厚度小，同时由于在腹板和翼板上设置腹板凸肋和翼板凸肋，可以提高H型钢的强度，同时还可以减小重量。

通过以上轧制工艺，可以使轧制后H型钢在具有较小的腹板厚度和翼板厚度，并且同时能够轧制出腹板凸肋和翼板凸肋，以能够再降低H型钢重量的情况下保证其强度；

在轧制过程中，开坯粗轧的道次明显减小，缩短了轧制时间，轧件温降小，保证了产品质量，同时加快了轧制生产速度，提高生产效率；

轧件冷却时先快速冷却再自然空冷，并且快速冷却时，对厚度较大的位置进行喷淋，可以优化轧件的内部组织结构，提高轧件强度。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高强轻型H型钢热轧成型工艺，其特征在于：所述H型钢包括腹板和设置在腹板两侧的翼板，所述H型钢的高度H为143-149mm，宽度B为91-99mm，腹板厚度为2.9-3.7mm，翼板厚度为3.3～4.7mm；

所述工艺包括以下步骤：所述高强轻型H型钢采用方形钢坯轧制，将加热后的方形钢坯经过高压水除鳞，由两架三辊横列式轧机开坯粗轧后进行切头处理，再经万能粗轧机组往复轧制4-6道次，最后经万能精轧机组往复轧制1-2道次，轧制成型H型钢，轧件经冷床空冷后定尺锯切得到成品；

钢坯加热段的温度为980~1220℃；均热段的温度为1220~1310℃；

所述高压水除鳞是用除鳞机向加热钢坯喷高压水除鳞，高压水压为22-25Mpa，高压除鳞时，钢坯运行速度为0.9-0.97 m/s；

万能粗轧机组包括水平辊和立辊，万能粗轧机组中水平辊用于腹板粗成型；万能粗轧机组中立辊用于翼板粗成型；

万能精轧机组包括水平辊和立辊，万能精轧机组中水平辊上用于腹板精轧；万能精轧机组中立辊用于翼板精轧；

万能精轧的工艺参数：

开轧温度为960-985℃，终轧温度为810-825℃；

轧件的咬入速度≤1.0 m/s；粗轧机出口速度≤5.0 m/s；

经万能精轧机组轧制得到的轧件自然空冷前先进行强制冷却，轧件冷却方式为强制冷却+自然空冷，所述强制冷却为水雾喷淋强化冷却，轧制完成后的轧件首先经过水雾喷淋进行强制冷却至300～500℃；强制冷却结束后进行自然空冷至80℃以下；强制冷却的喷雾压力为0.9-1.6 Mpa；

强制冷却中,水雾喷淋位置为翼板外侧中间部位对应腹板位置、腹板与翼板连接过渡位置。

2.如权利要求1所述的一种高强轻型H型钢热轧成型工艺，其特征在于： 开坯粗轧包括R1粗轧和R2粗轧；R1粗轧是将钢坯送入第一架三辊横列式轧机上利用弯边斜轧法往复轧制3-5道次；R2粗轧是将R1粗轧后的坯料送入第二架三辊横列式轧机上利用弯边斜轧法往复轧制2-3道次。

3.如权利要求1所述的一种高强轻型H型钢热轧成型工艺，其特征在于：轧件经万能粗轧机组往复轧制5道次。

4.如权利要求1所述的一种高强轻型H型钢热轧成型工艺，其特征在于：轧件经万能精轧机组往复轧制1道次。

5.如权利要求1所述的一种高强轻型H型钢热轧成型工艺，其特征在于：开坯粗轧的开轧温度为1220-1240℃；终轧温度为960-975℃。

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