CN1812855A - 矫直热型材的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拉直型材(5)的方法。在热轧成形区冷却的过程中，型材出现大量变形。由于这个原因，型材不是在热状态下矫直，而是首先在冷却时矫直。首先，根据本发明的方法可在型材温度＞70℃时拉直热型材，冷却时一旦拉直型材能保持其形状。为此目的，在矫直操作时将矫直力直接应用到翼缘(5b，5c)。其结果是在腹板(5a)和腹板根部的初始应力状态保持不变，且避免不利的内应力。

Description

矫直热型材的方法

本发明涉及一种借助于矫直工具矫直型材、特别是双T或U形梁的方法，所述型材包括腹板和至少一个翼缘(flange)。

在经过热轧后，型材(profiled section)的钢在冷却时经常容易变形和/或扭曲。为了从理想型材形状消除产生的偏差以及将理想的平直度传递给梁，型材在被热轧和冷却后被矫直。由于变形发生在冷却的过程中，因此在型材仍然热的时候，对其进行矫直至今仍不能令人满意。尽管在矫直热型材的操作过程中可以获得满足适当标准的结果，但是在最终冷却后，型材部分地回复为弯曲的形状，这不符合标准。

因此，在现有技术中型材需要冷却到低温(比较，如DE2456782和US5060498)。为了此目的，型材在冷床或冷却坑中冷却。不利的是，这样引起时间延误，在某些情况下其导致暂时的生产停工。

如果现有技术中型材在较高的温度下矫直，为了在腹板中产生压缩应力，型材被有差别地冷却或加热(比较DE3501522C1；DE3638816C1)。在矫直操作后，腹板的温度更接近于翼缘的温度，目的是为了降低纵向的拉应力。但是，这些方法由于需要在型材产生精确的温度梯度而耗时耗能量。另外，由于最终冷却时腹板收缩，可以产生型材的变形，而这再次意味已经冷却到室温的横杆不能满足相关标准的需要。因此，这些方法同样不能令人满意。

本发明的目的是提供一种改进的方法，该方法能在热状态下可以矫直型材。

该目的通过主要的权利要求的主题获得。有利的实施例在从属权利要求中给出。

本发明的矫直方法是基于这样的基本概念，即在＞70℃的型材温度下矫直型材，特别是用矫直力直接引进型材的翼缘的方式。这避免了型材的内应力，另外导致型材在冷却时变形。

矫直力从上面或下面优先引入到翼缘的窄边，也就是在型材具有垂直定向翼缘的情况下。然而根据本发明，矫直力不是必须只从一个方向和只在一个位置上引入。在本发明的范围内，如通过梳状辊子的方法，矫直力可以既被引入到翼缘的侧部“主面”又被引入到翼缘的窄边，并且也可以仅被引入到侧部“主面”。

本发明是基于发现热矫直型材的形状变化是由仍旧热的型材的不同热量含量引起的，该热矫直型材的形状变化是在现有技术中冷却后被观察到的。在腹板到翼缘(腹板根部)的过渡区有高度的质量集中，其具有低表面区域，其冷却速度低于邻接的质量。因此，这个区域的温度高于型材的残余部分。在进一步冷却过程中的变形作用改变温度并可以产生依赖于温度的应力分布。在传统的矫直中，矫直盘在腹板根部区域覆盖腹板，矫直盘将由于矫直圆盘的靠近而预先确定的交替弯曲操作强加在腹板上，这些弯曲操作的往复移动传递给翼缘并最终用减少的靠近设置产生所期望的矫直型材。

在热矫直中，腹板根部区域的较高温度意味着材料的特殊流动应力，其在热矫直操作(使用传统的矫直技术)的改进方法中考虑。传统的矫直产生内应力分布，其与型材开始阶段的内应力分布不同。内应力峰值特别发生在腹板根部区域处于流动应力区域或以上的水平。

如果在热状态下用传统的矫直方法矫直型材，总会产生一定程度上的内应力。随后的冷却改变应力分布和应力大小，这导致被矫直的型材的扭曲，这在现有技术中可以了解和观察到。

为了在较高温度下生产平直的成型部分，并且即使在冷却后仍保持这种平直的成型部分，根据本发明的指导，在矫直操作中，将矫直力引入到翼缘，不会产生任何对产品性能以及腹板与翼缘之间的过渡区域和腹板本身的型材平直度有不利影响的内应力。相反，力引入翼缘中使腹板和腹板根部保留没有问题的应力状态，翼缘内的内应力状态仅有微小程度的改变。因此，不可能在冷却的型材有不利的与冷却有关的应力状态的改变。

根据本发明的方法，当型材在热轧过程后仍处于热状态时，有利于实现型材的进一步加工。这致使节约了大量时间并避免了生产的间断。进而，可以用较小的力加工仍然热的钢材，这意味着可以采用这种方法节约能源。

根据本发明的方法，用来矫直具有腹板和至少一个翼缘的型材。这类型材特别包括T型梁、双T型梁、U型截面和L形型材零部件，所有类型型材的翼缘优选与腹板成90°，尽管其它定向也很容易实现。

在型材温度超过70℃，特别优选大于100℃的温度，矫直型材。但根据本发明的方法可以在更高温度下进行矫直，例如甚至大约200℃和更高。也有各种可能的方法来确定和限定型材的温度。因此，该术语可在广义范围内来理解。术语型材温度，例如，可包括腹板根部表面温度和腹板根部内的温度。进而，它也包含腹板和梁边缘的表面温度和/或型材部件内的温度。进而，型材温度也可以通过混合许多这些型材部件的温度来限定。例如，型材温度可以定义为测量整个型材的温度曲线或测量部分型材部件的温度。通常用来确定型材温度的方法是，如，温度扫描。在这种情况下，用可移动布置的温度测量装置来记录梁边缘、腹板根部、腹板的温度，然后测量其他腹板根部和其他梁边缘上的温度。测量到的温度曲线用来决定型材的温度；可以对腹板根部的温度给出更大的加权。因此，根据本发明这类温度扫描的结果也可以理解为代表了型材的温度。

根据本发明方法的有利改进，矫直力通过矫直工具的侧面引入到翼缘上，该矫直工具与其作用在其上的翼缘表面成一定角度。这类装置，如在DE19525513A1有所描述，其披露的关于实施本发明方法的装置的全部内容，和将矫直力引入翼缘的方法的描述，结合到本申请中。

作为示例，矫直工具，特别是矫直盘，其至少部分上是截头圆锥形状并通过它们的圆锥侧表面将矫直力传递给翼缘。矫直工具可放置在被矫直的材料的上面和/或下面。

活动侧面的倾斜角的角度优选与侧面和矫直工具作用的表面之间的摩擦角属同一数量级；可由下式得出：

μ_R-圆盘/型材＝tanρ

并保证翼缘边缘压缩最小。如果正确量出侧翼的摩擦角，在翼缘上产生横向应力，抵消作用在接触面中的摩擦剪切应力，因此阻止了翼缘边缘的压缩。倾斜角优选为5°。

优选地使远离驱动器的矫直盘的表面线交叉点远离驱动器，而靠近驱动器的矫直盘的交叉点靠近驱动器。

为避免翼缘相对于矫直位置水平弯曲，作为矫直力的作用，矫直圆盘优选具有翼缘支承表面，其位于翼缘的腹板侧和/或远离腹板的翼缘侧。因此，设计成矫直盘的矫直工具优选具有U型或T型轴向截面。在每种情况下翼缘支承面交替地接合在翼缘的外部和内部。

使用一对矫直轧辊而无需改变矫直盘时，为确保翼缘或不同尺寸的分支部分同时被矫直，可以使用具有梳状轴向截面的矫直盘。

在这种情况下，这类的矫直盘包含有，优选在一个单片里的单独的圆盘，圆盘间放置有活动的侧表面，根据本发明，该活动侧表面相对于水平方向倾斜并且其侧表面在矫直部分的一侧或两侧支撑翼缘或腹板。

不是所有的矫直工具都需提供有活动的侧表面。例如，可以仅在入口侧的矫直工具设置相对于矫直轴以一定角度延伸的活动侧表面。在极端情况下，在各种情况下在需矫直的材料上面或下面邻近处放置一个适当配置的矫直工具或工具对就足够了。也可以将这种方式配置的矫直工具只放置在出口区域矫直的材料下面。

当矫直热型材时，在本发明的方法中使用的侧面的或倾斜的表面可以达到极高的矫直精度。特别是，它们避免产生翼缘压缩和翼缘边缘区域的向外凸出，并保护了源于成型部分热轧的未矫直型材的有利的内应力状态。

本发明参照以下图例进行详细说明，其中：

图1概略描述一优选使用于本发明的方法中的矫直装置，其具有一对上部矫直盘，特别是在轴纵向剖面，

图2所示为两个矫直盘的局部放大图，

图3所示为具有外部翼缘引导件的矫直装置，

图4所示为两个矫直盘的局部放大图，

图5所示为具有不同横梁尺寸用于翼缘支承矫直的矫直辊的轴纵向剖面，

图6所示为图5中矫直辊的局部，

图7所示为在轴纵向截面具有圆柱形中央部分的矫直套筒，

图8所示为图7中的矫直套筒的局部放大图，

图9所示为一圆柱形矫直套筒。

矫直装置包括驱动器1，它的各个单独部件没有更详细地说明，且在其上连接有轴2，在其上有两个矫直盘3、4布置在双T型梁5的上方。后者具有腹板5a和两个翼缘5b、5c。在轴向上，矫直盘3、4有T形的横截面，并包含外形为圆盘的部件6，其在各种情况下都作用在两个翼缘的内侧，但不与翼缘的腹板相接触，且结合到截头圆锥的肩部7中。截头圆锥的肩部7的小直径表面8在各种情况下都指向外且它们的侧表面以力锁合的方式(nonpositive)与翼缘边缘接合。侧面或表面线9相对于翼缘窄边的表面或者相对于水平方向或间隔套10成角度ρ延伸。间隔套10用来确定矫直盘与需要矫直的梁的型材高度(翼缘间距)之间的距离。因此，在表面线9和翼缘的窄侧面之间产生夹角ρ。截头圆锥肩部的高度Z使得翼缘的窄侧被支撑在它们整个的高度上。

图3、4所示的圆盘11、12按图1、2所示的基本相同的方式放置和构造；但是它们是在外侧支撑翼缘，并具有圆锥形的肩部表面7，其大直径表面13朝向内侧或彼此相对。这样，在各种情况下侧表面或表面线9与梁翼缘的水平侧或窄侧产生与图1、2所示的矫直盘3、4的情形一样的夹角。

图5、6所示的矫直辊15、16包括多个翼缘支承的单独盘17、18、19、20，其优选整体地彼此连接在一起，在它们各自之间具有截头圆锥的过渡部21、22、23。这样，在圆盘16到20之间制造了槽24、25、26用于容纳不同尺寸梁的翼缘。截头圆锥过渡部21、22、23的表面线，依次与翼缘的相对窄边一起，形成了本发明前面解释过的夹角ρ。

适于实施根据本发明的热矫直方法的矫直装置不需要完全配备有角度的矫直工具(矫直圆盘或矫直套筒)；相反，这些工具放置在弯曲幅度最大的区域就足够了，即放在入口侧上，没有根据本发明的矫直工具也会导致最大的压缩或偏差。另一方面，如果用大间距(两个相邻矫直轴之间的距离)并且因此较低的矫直力矫直时，从翼缘到翼缘延伸的圆柱形矫直套筒28可以布置在要矫直的材料下面，就能够将所有的上部矫直工具设计为盘或多盘辊。

图7至9进一步说明了可以使用根据本发明的方法的装置的变型。各种情况下相同的部件都用相同的参考标记表示。

所示装置可以将力直接引入到型材的翼缘中，这使得在70℃以上温度，也可以矫直热型材。

Claims (10)

1、一种借助矫直工具矫直型材的方法，该型材包括腹板和至少一个翼缘，其中矫直力被直接引入翼缘中，其特征在于，型材在其温度＞70℃的热状态下被矫直。

2、一种制造符合相应标准的型材的方法，其特征在于：

-用热轧制造所需型材的形状，

-型材在其温度＞70℃时由矫直工具矫直，

-矫直工具将矫直力直接引入到翼缘的窄侧。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，型材在其温度超过100℃时被矫直。

4、如权利要求1-3中的一项或多项所述的方法，其特征在于，矫直力是通过相对于矫直工具作用其上的翼缘表面成一定角度延伸的矫直工具的侧表面施加。

5、如权利要求1-4中的一项或多项所述的方法，其特征在于，矫直力被引入翼缘的窄侧。

6、如权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，型材在热轧之后在热状态被矫直，而没有进一步的加热步骤。

7、矫直型材的装置的应用，所述型材包括腹板和至少一个翼缘，该装置具有矫直工具，矫直工具将矫直力直接引入型材的翼缘中，用于在型材温度＞70℃时矫直型材。

8、如权利要求7所述的应用，其中矫直工具设置在被矫直的材料之上。

9、如权利要求7或8所述的应用，其特征在于，矫直工具的活动侧表面相对于矫直工具作用在其上的翼缘表面成一定角度延伸。

10、如权利要求9所述的应用，其特征在于，活动侧表面的倾斜角ρ为矫直工具和矫直工具作用在其上的翼缘面之间的摩擦角的数量级。

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