CN1119840A - 一种圆头条钢的制造方法及用该方法制造的圆头条钢 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一个向制造圆头条钢的方法，和用该方法制造的圆头条钢。该圆头条钢制造的步骤为：单独轧制圆头部分(2)；单独轧制平的板条部分(3)；然后将圆头部分(2)焊接到平的板条部分(3)上。圆头部分(2)被轧制成无凸缘形状，以便使得薄板条部分(3)能被焊接到圆头部分的纵向延伸的边缘区(8、9)，其中薄板条部分(3)的尺寸进行适当地选择，使圆头条钢(1)具有所需的抗弯曲强度，该无凸缘形状也使得焊接过程中所产生的热量能够传递到圆头部分。上述的纵向延伸边缘区包括有斜面(8、9)，上述斜面(8、9)分别为以后的焊接过程，构成了纵向延伸的支承和接触区，和连接准备。

Description

一种圆头条钢的制造方法及用 该方法制造的圆头条钢
本发明涉及一种制造圆头条钢的方法，和用该方法制造的圆头条钢。
圆头条钢由一轧制的单一工件部分组成，该单一工件部分包括一个平的薄板条或平板，和一个与薄板条相倾斜的圆形头部。由于它们为圆形，圆头条钢适于在大的壳体或表层金属薄板结构中用作加强物，在用于壳体或薄板结构情况下，其表面加工过程要求容易实现并且有好的附着性。因此，圆头条钢在船身中，尤其是在双体船中经常用作加强物，在双体船中，其外壳之间的空间作为压载水舱，盐水可被泵入或泵出该压载水舱中。因此，在表面加工时，容易实现和具有好的附着性是很重要的。
圆头条钢被水平地沿壳体的内表面焊接，并与相关部件和条钢的薄板条一起构成第一个基本承载部分。圆形条钢的圆头部分与所述的条钢的薄板条部分一起，构成第二个基本承载部分。
作用在圆头条钢上的力主要是拉力和压力，其中圆头条钢的力或载荷的分布，从圆头部分、平的条带部分和船的壳体部分所构成的重心向外增加。
作用在船壳体的这些力随着离水面的距离线性增加，其中作用在圆头条钢上的力变得较大，在壳体的下面安装有圆头条钢。
因此，为了支持这些力，在船的底部需要有具有非常高的抗弯曲阻力的加强物，由于圆头条钢在其圆头高度和薄板条厚度之间具有最佳的关系，特别是由于精确地选择圆头部分与平的板条部分之间的惯性矩比，可以得到所需要的抗弯曲阻力。
虽然与壳体的金属平板部分构成了圆头条钢的第二端部不同，但被焊接到船壳体上的圆头条钢的抗弯曲强度还是以同样的方式计算，当采用上述方式计算时，这部分的惯性矩必须考虑。
目前，圆头条钢是以一系列标准尺寸单一地进行制造，其中它的变型是按照圆头条钢的总宽度、平板厚度、圆头高度的组合顺序而构成的，这意味着许多不同变型的圆头条钢必须包括在生产计划中。这不仅增加了制造者的成本，而且也增加了买方的费用，因为需要保存大量的各种类型的毛坯，而且由于在这些变型产品的生产过程中，由于不同类型的轧制，需要高的制造成本。
因此，现在不可能对所需要的各种尺寸的整体结构的圆头条钢进行经济地轧制。今天的轧制工厂也不可能轧制用于支持大船壳体最底部分的作用力所需尺寸，即通常为450mm至650mm尺寸范围的圆头条钢，其原因是，当从初始毛坯到最后尺寸及形状轧制圆头条钢时，生产者受到所给定的缩小程度和孔型的限制，也是由于为了制造条钢的圆头部分，限制使用一个轧制型面孔型。
可以认为用普通的平面条钢适于延伸现有的圆头条钢。虽然上述办法在一些情况下是可能的，但是发现，在大数情况下所制成的圆头条钢不具备所需要的机械强度，因为圆头高度与薄板条宽度之比，或者特别是上述部分的惯性矩之间的比不是最佳。
与在单一工件中轧制复杂部分或大尺寸部分相关的问题，对技术人员是已知的，并已公开在例如美国专利US-2263272中，虽然在该专利中涉及到超标准尺寸的工形梁的制造，但是通过轧制T形部分和具有适当尺寸的薄板条的该部分，使问题得到解决。然而，这种制造方法具有许多缺点，例如，薄板条与T形部分向外伸出的轴部分的厚度有关，而且这种从属关系不能提供必要的协调作用。而且，由于通过局部加热过程将轴部分和薄板部分焊接在一起，并且热量只能在一定程度上被传出，因此在将它们焊接在一起的过程中，经过该部分有燃烧的危险。该美国专利发明说明书则无助于上述圆头条钢相关问题的解决。
目前，结构工程师涉及到使用L形型钢用于支持作用在大船壳体最底部上的力，即L形型钢的尺寸通常为450mm至650mm。虽然这些L形型钢与圆头条钢相比较具有较大的强度和较高的重量比，但是由于它们的形状，使L形型钢的表面加工不容易实现，当该型钢表面加工时，其尖角很难实现好的支持。
本发明的目的在于通过提供一种这样结构的产品来解决上述问题，以使在现有的轧制工厂中借助一般的方法可以制造各种所希望尺寸的圆头条钢，并以比现时公知技术低的生产成本制造圆头条钢。
根据本发明，圆头条钢的构件即圆头部分和薄板条部分分别制造(轧制)，然后纵向地焊接在一起，以形成圆头条钢。
更准确地说，圆头部分和薄板条部分以不同尺寸的标准系列进行制造，然后存放在仓库中，从那里按照一般的方法，根据买主的要求或实际生产计划选取圆头部分和薄板条部分，以此提供最好的圆头条钢用于预定的目的，也就是选取圆头条钢构件的圆头高度、薄板条的宽度和厚度，使其获得最佳的机械强度。由于圆头部分被轧制成一种无凸缘的形状，即具有一种缺少上述凸出部分的横截面形状，根据该凸出部分，按照公知的现有技术将圆头部分焊接到薄板条部分，不同部分的凸缘厚度之间不存在从属关系，因此允许许多不同类型的圆头条钢，从一些现有的可以构成该圆头条钢的不同尺寸或类型的圆头部分和薄板条部分获得。在贮存时，这些薄板条或平板通常也可以用作其他类型的轧制和焊接产品如I形梁，L形梁的构件。
本发明的上述和其它目的以及其优点，可以从以下说明书及其附图中明显表现出。附图中：
图1为一种焊接圆头条钢的透视图；
图2为一圆头部分的端视图；
图3为一种焊接圆头条钢的端视图；
图3A为图3所示焊接部分的剖面图。
图1中标号1所示为一种圆头条钢，其包括有圆头部分2和一个与其牢固地焊接在一起的平板或薄板条部分3。
根据本发明，图2所示的圆头部分2的形状为：将矩形的一个角较大地斜切并将拐角处基本上制成圆角。该圆头的高度等于其侧边5的长度，该侧边5由两条相离最远的、与侧边5垂直的、且相互平行的侧边4和6确定，侧边4大大长于侧边6，并且其中显著的斜面形成了侧边7，侧边7向侧边4倾斜延伸并与斜面8相连接，斜面8平行于侧边5延伸并终止在与侧边4成一斜角的斜面9上。上述斜面的平行斜面8构成一纵向延伸的支承和接触区，而斜面9为薄板条部分3的焊接准备部分。如图3、3A所示，薄板条部分3通过一个或多个焊缝10、11被焊接到圆头部分2上。每条焊缝沿位于薄板条部分3和圆头部分2之间的纵向延伸的接触区的各自的边缘延伸。
根据特殊用户的要求或根据实际生产计划，为了预定的目的，从圆头条钢构件中选择合适的圆头高度、薄板条的宽度和厚度，以便使最后成型的圆头条钢具有最佳的机械强度性能。根据下述方法制造圆头条钢，其步骤为：
-单独轧制圆头部分2；
-单独轧制平的条带或薄板条部分3；和
-将圆头部分2牢固地焊接到薄板条部分3上；其中为了容易进行焊接，圆头部分2被适当地轧制成一无凸缘形状，以便将经选择的适当尺寸的薄板条部分3焊接到圆头的纵向延伸边缘区域8和9上，该尺寸可以使圆头条钢获得所需要的抗弯曲强度，并使在焊接过程中所产生的热量传到圆头部分，其中所述的纵向延伸边缘区具有倾斜表面8和9，它的斜面8形成了一纵向延伸的支承和接触区以用于以后的焊接过程，而斜面9形成一个焊接准备表面。在焊接之前，部分2、3通过轧制的圆头部分2上的斜面8面对平板或薄板条部分3的纵向延伸的侧面放置，然后将上述部分纵向地焊接在一起。
从对上述实施例和所得到的圆头条钢1特性的研究中可以很清楚地了解其优点。
由于圆头部分被轧制成没有凸缘的形状，所以在不同部分凸缘厚度之间圆头条钢1不具有从属关系。这使得许多不同类型的圆头条钢可以从该圆头条钢的一些不同的圆头部件2和薄板条部件3中得到，使得圆头高度与薄板条宽度之间具有最佳关系的圆头条钢易于制造。由于该圆头条钢的结构，使得可以生产所有所需尺寸的圆头条钢，甚至超出现今标准尺寸的圆头条钢也能制造。
而且，如图2所示，被轧制出无凸缘形状的圆头部分2，将使得焊接电弧有利地指向圆头部分，而且在焊接过程中所产生的热量可以被引导到圆头部分，因此减小了通过条钢构件的燃烧危险，这是一个附加的优点。
很明显，经常承受最大载荷和压力的圆头部分2，可以用比用于制造薄板条部分3的材料强度高的材料制造。
然而，本发明并不限于上述和所示的实施例，它可以在权利要求所限定的发明构思范围内，进行变化和改进。

Claims (9)

1、一种用于制造圆头条钢方法，其特征是：
单独轧制圆头部分(2)；
单独轧制平板或薄板条部分(3)；
将圆头部分(2)牢固地焊接到薄板条部分(3)上。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征是将圆头部分(2)轧制成无凸缘形状，以使薄板条部分(3)被焊接到所述圆头部分的纵向延伸的边缘范围(8、9)，其中薄板条部分(3)的尺寸经过适当选择，以便获得具有所需抗弯曲强度的圆头条钢(1)。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征是将圆头部分(2)轧制成无凸缘形状，以便使焊接过程中所产生的热量可以传递到圆头部分。
4、根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征是圆头部分(2)的轧制方式使之形成第一斜面(8)，该斜面(8)在后续的焊接过程中用作纵向延伸的支承和接触区。
5、根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征是轧制圆头部分(2)使之具有一个第二斜面(9)，该斜面(9)为以后的焊接过程作连接准备。
6、一种圆头条钢，其特征在于它是由单独制造的圆头部分(2)和薄板条部分(3)，然后将它们焊接到一起而生产出来的。
7、根据权利要求6所述的圆头条钢，其特征在于圆头部分(2)具有一无凸缘形状。
8、一种圆头条钢，其特征在于圆头部分(2)包括有一纵向延伸的边缘区，该边缘区具有第一和第二斜面(8、9)。
9、根据权利要求6所述的圆头条钢，其特征在于圆头部分(2)是由比制造薄板条部分(3)的材料机械强度高的材料制成。
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