CN220339906U - 一种热轧h型钢内应力双孔法检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热轧H型钢内应力双孔法检测装置，属于热轧H型钢生产技术领域，包括机架、钻头机构和热轧H型钢安装机构，所述钻头机构和所述热轧H型钢安装机构均固定安装在所述机架上，且所述钻头机构的钻头方向与所述热轧H型钢长度方向垂直，且所述钻头机构的钻头方向正对所述热轧H型钢安装机构。本实用新型的有益效果是：利用钻头机构与热轧H型钢安装机构配合，并将钻头调整到热轧H型钢的待钻孔位置，完成对热轧H型钢的双孔钻孔，并根据双孔裂纹及断裂裂纹识别出不达标的热轧H型钢。

Description

一种热轧H型钢内应力双孔法检测装置

技术领域

本实用新型涉及热轧H型钢生产技术领域，具体而言，涉及一种热轧H型钢内应力双孔法检测装置。

背景技术

热轧H型钢钢基体中存在的大型夹杂物分布不均且集中，夹杂物萌生裂纹源造成钢基体连续性能破坏，而且裂纹可以在低于屈服应力条件下传播。热轧H型钢在服役过程中，各种载荷所产生的屈服导致裂纹的进一步扩展到钢基体表层，出现r圆角裂纹发生或断裂，造成热轧H型钢强度失效，钢构坍塌。其中r圆角是热轧H型钢翼缘和腹板的交汇处，该处因钢材夹杂物及尖锐裂纹尖端应力集中等内部缺陷风险。目前尚未出现对热轧H型钢r圆角处应力进行检测的相关方法及设备，给整个热轧H型钢制作的钢构件服役带来了较大的安全隐患。

钻孔法测量最早是由JMathar在1934年提出的，后有Soete发展完善而形成系统理论，其基本原理是在具有残余应力的构件表面上钻一个小孔，使得孔的临近区域内由于部分应力释放而产生相应的位移和应变，采用黏贴应变片等方式测量这些位移和应变，最后通过换算可以得到钻孔深处的平均残余应力。其缺点是：(1)耗时时间长，检测人员工作繁琐，且不直观，不能满足生产车间现场就地快速检测内应力；(2)没有针对热轧H型钢产品应力集中的r圆角处进行检测。

有鉴于此，本发明人针对这一需求展开深入研究，遂有本案产生。

实用新型内容

为克服现有技术中没有针对对热轧H型钢r圆角处应力进行检测的相关方法及设备，给整个热轧H型钢制作的钢构件服役带来了较大的安全隐患的问题，本实用新型提供了一种热轧H型钢内应力双孔法检测，包括机架、钻头机构和热轧H型钢安装机构，所述钻头机构和所述热轧H型钢安装机构均固定安装在所述机架上，且所述钻头机构的钻头方向与所述热轧H型钢长度方向垂直，且所述钻头机构的钻头方向正对所述热轧H型钢安装机构。

利用钻头机构与热轧H型钢安装机构配合，并将钻头调整到热轧H型钢的待钻孔位置，完成对热轧H型钢的双孔钻孔，并根据双孔裂纹及断裂裂纹识别出不达标的热轧H型钢。

优选地，所述钻头机构包括钻头、用于控制钻头向其钻头长度方向给进的钻头给进组件和用于控制所述钻头左右移动的平移组件；

所述钻头给进组件固定安装在所述机架上，所述平移组件安装在所述钻头给进组件上表面并可在其上表面滑动，所述钻头固定安装在所述平移组件靠近所述热轧H型钢安装机构一侧。

优选地，所述钻头给进组件包括电动机、游动丝杆和钻床台座，所述电动机固定安装在所述机架下表面，所述游动丝杆一端固定安装在所述电动机活动端，另一端可旋转地安装在所述机架上；所述钻床台座螺纹连接在所述游动丝杆上并可随所述游动丝杆的转动沿其长度方向来回运动，所述钻床台座上部通过位于所述机架表面的滑动槽设置在所述机架上表面；所述平移组件安装在所述钻床台座上表面上。

优选地，所述平移组件包括钻床小台座、旋转手轮、平移传动结构和滑轨，所述滑轨固定安装在所述钻床台座上表面上并与所述游动丝杆长度方向垂直；所述钻床小台座滑动安装在所述滑轨上，所述旋转手轮设置在所述钻床小台座一侧，所述平移传动结构设置在所述旋转手轮输出端且位于所述钻床小台座内部。

优选地，所述热轧H型钢安装机构包括液压夹紧钳、用于控制所述热轧H型钢以其长度方向为轴旋转的型钢旋转组件、用于控制所述热轧H型钢沿其长度方向升降的型钢升降组件；

所述型钢旋转组件包括型钢容置套筒，所述液压夹紧钳固定安装在所述型钢容置套筒内，所述型钢旋转组件设置在所述型钢容置套筒内且可驱动所述型钢容置套筒以其中心轴为轴作旋转运动，所述型钢升降组件设置在所述型钢容置套筒外且可驱动所述型钢容置套筒沿其长度方向作升降运动。

优选地，所述型钢旋转组件包括旋转液压驱动马达、旋转齿轮和型钢容置套筒，所述旋转液压驱动马达固定安装在所述型钢升降组件上，所述旋转齿轮固定安装在所述旋转液压驱动马达输出端，所述型钢容置套筒内壁上形成有内齿轮，所述旋转齿轮与所述型钢容置套筒内壁上内齿轮啮合。

优选地，所述型钢升降组件包括升降液压驱动马达和主动升降齿轮，所述升降液压驱动马达固定安装在所述机架上，所述主动升降齿轮中心固定安装在所述升降液压驱动马达输出端，所述型钢容置套筒外壁上形成有外齿条，所述主动升降齿轮与所述型钢容置套筒外壁上外齿条啮合。

优选地，所述型钢容置套筒外壁附近设置有与所述型钢容置套筒中心轴平行的齿轮安装轴，所述主动升降齿轮中心可旋转地安装在所述齿轮安装轴上。

优选地，所述型钢容置套筒外壁附近设置有齿轮安装轴，所述齿轮安装轴上可旋转地安装有被动升降齿轮，所述被动升降齿轮位于所述型钢容置套筒远离所述主动升降齿轮一侧且与所述型钢容置套筒外壁上外齿条啮合。

优选地，所述钻头为双钻头结构，两个钻头中心轴的间距为15mm，两个钻头的直径为5mm。

在双孔打孔作业时，在不同温度条件下，分别对热轧H型钢r圆角处进行横向双孔打孔和/或纵向双孔打孔，观察两孔间裂纹及断裂情况；

根据两孔间裂纹及断裂情况来评价热轧H型钢的等级。

通过双孔法对热轧H型钢应力集中的R圆角处释放应力，造成双孔间钢基体裂纹及断裂裂纹发生，并根据两孔间裂纹及断裂情况来评价热轧H型钢的等级，识别出不达标的热轧H型钢，从而提高了整个热轧H型钢制作的钢构件的安全服役性能。

有益效果：

采用本实用新型技术方案产生的有益效果如下：

(1)利用钻头机构与热轧H型钢安装机构配合，并将钻头调整到热轧H型钢的待钻孔位置，完成对热轧H型钢的双孔钻孔，并根据双孔裂纹及断裂裂纹识别出不达标的热轧H型钢。

(2)通过双孔法对热轧H型钢应力集中的R圆角处释放应力，造成双孔间钢基体裂纹及断裂裂纹发生，并根据两孔间裂纹及断裂情况来评价热轧H型钢的等级，识别出不达标的热轧H型钢，从而提高了整个热轧H型钢制作的钢构件的安全服役性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明较佳之热轧H型钢内应力双孔法检测方法；

图2是本发明较佳之热轧H型钢纵向双孔打孔截面图；

图3是本发明较佳之热轧H型钢横向双孔打孔截面图；

图4是本发明较佳之两孔间裂纹及断裂情况对应等级D1和D2结构示意图；

图5是本发明较佳之两孔间裂纹及断裂情况对应等级D3、D4和D5结构示意图；

图6是本发明较佳之热轧H型钢内应力双孔法检测装置侧视结构示意图；

图7是本发明较佳之热轧H型钢内应力双孔法检测装置俯视结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例中的热轧H型钢内应力双孔法检测方法及装置，采用打双孔的方法，把过程倒过来，提前对热轧H型钢应力集中的R圆角处释放应力，造成双孔间钢基体裂纹及断裂裂纹发生，甚至贯穿双孔，以此检测应力最为集中的r圆角夹杂物集中快速预评估问题以及检测热轧H型钢内应力是否存在问题。具体技术方案如下：

如图1所示，一种热轧H型钢内应力双孔法检测方法，

步骤S101，在不同温度条件下，分别对热轧H型钢r圆角处进行横向双孔打孔和/或纵向双孔打孔；

步骤S102，观察两孔间裂纹及断裂情况；

步骤S103，根据两孔间裂纹及断裂情况来评价热轧H型钢的等级。

通过双孔法对热轧H型钢应力集中的R圆角处释放应力，造成双孔间钢基体裂纹及断裂裂纹发生，并根据两孔间裂纹及断裂情况来评价热轧H型钢的等级，识别出不达标的热轧H型钢，从而提高了整个热轧H型钢制作的钢构件的安全服役性能。

作为一种优选的实施方式，在20℃、0℃、-20℃、-40℃温度下分别对热轧H型钢r圆角处进行横向双孔打孔和/或纵向双孔打孔，观察两孔间裂纹及断裂情况。

作为一种优选的实施方式，所述横向双孔打孔是指双孔中心的连线所在直线与热轧H型钢轧制方向垂直；

纵向双孔打孔是指双孔中心的连线所在直线与热轧H型钢轧制方向平行；

如图2和3所示，分别为纵向双孔打孔和横向双孔打孔的截面图，其中r圆角100是热轧H型钢翼缘110和腹板120的交汇处。横向双孔打孔和纵向双孔的打孔方向与所述热轧H型钢腹板所在平面的夹角为30～60°，形成孔130。

作为一种优选的实施方式，横向双孔打孔和纵向双孔打孔中，双孔中间间距为15mm，双孔的孔径为5mm。

作为一种优选的实施方式，根据两孔间裂纹的较长裂纹平均长度Lm、裂纹数量N和最长裂纹长度Ln来评价热轧H型钢的等级；

其中较长裂纹平均长度Lm指裂纹长度排行靠前的一部分裂纹的平均长度。

作为一种优选的实施方式，如图4和5所示，当两孔间无裂纹时，所述热轧H型钢的等级为D1；

当两孔间有裂纹且裂纹数量N小于20，较长裂纹平均长度Lm小于R，且两孔间裂纹的最大长度Ln小于(L-2R)/4时，所述热轧H型钢的等级为D2；

当两孔间有裂纹且裂纹数量N小于20，较长裂纹平均长度Lm满足R≤Lm≤2R，且两孔间裂纹的最大长度Ln小于(L-2R)/2时，所述热轧H型钢的等级为D3；

当两孔间有裂纹且裂纹数量N小于20，较长裂纹平均长度Lm小于R，且两孔间裂纹的最大长度Ln满足(L-2R)/4≤Ln≤(L-2R)/2时，所述热轧H型钢的等级为D3；

当两孔间有裂纹且裂纹数量N小于20，较长裂纹平均长度Lm小于R，且两孔间裂纹的最大长度Ln大于(L-2R)/2时，所述热轧H型钢的等级为D4；

当两孔间有裂纹且裂纹数量N小于20，较长裂纹平均长度Lm满足R≤Lm≤2R，且两孔间裂纹的最大长度Ln不小于(L-2R)/2时，所述热轧H型钢的等级为D4；

当两孔间裂纹数量N不小于20时，所述热轧H型钢的等级为D5；

当两孔间有裂纹且裂纹数量N小于20，较长裂纹平均长度Lm大于2R，且两孔间裂纹的最大长度不小于(L-2R)/2时，所述热轧H型钢的等级为D5；

当两孔间有裂纹相连时，所述热轧H型钢的等级为D5；

其中较长裂纹平均长度Lm指裂纹长度排行靠前的不大于裂纹数量一半的最多数量裂纹的平均长度；

其中L为双孔中间间距，R为双孔的孔半径。

作为一种优选的实施方式，其中热轧H型钢的等级为D1和D2表示热轧H型钢为合格品，D3表示热轧H型钢为不合格品，D4和D5表示热轧H型钢为废品。

如图6和7所示，本实施方式还提供了一种热轧H型钢内应力双孔法检测装置，采用上述热轧H型钢内应力双孔法检测方法，包括机架1、钻头机构2和热轧H型钢安装机构3，所述钻头机构2和所述热轧H型钢安装机构3均固定安装在所述机架1上，且所述钻头机构2的钻头方向与所述热轧H型钢101长度方向垂直，且所述钻头机构2的钻头方向正对所述热轧H型钢安装机构3。

利用钻头机构与热轧H型钢安装机构配合，并将钻头调整到热轧H型钢的待钻孔位置，完成对热轧H型钢的双孔钻孔，并根据双孔裂纹及断裂裂纹识别出不达标的热轧H型钢。

钻头机构2包括钻头21、用于控制钻头21向其钻头长度方向给进的钻头给进组件22和用于控制所述钻头21左右移动的平移组件23；

钻头给进组件22固定安装在所述机架1上，所述平移组件23安装在所述钻头给进组件22上表面并可在其上表面滑动，所述钻头21固定安装在所述平移组件23靠近所述热轧H型钢安装机构3一侧。

钻头给进组件22包括电动机221、游动丝杆222和钻床台座223，所述电动机221固定安装在所述机架1下表面，所述游动丝杆222一端固定安装在所述电动机221活动端，另一端可旋转地安装在所述机架1上；所述钻床台座223螺纹连接在所述游动丝杆222上并可随所述游动丝杆222的转动沿其长度方向来回运动，所述钻床台座223上部通过位于所述机架1表面的滑动槽11设置在所述机架1上表面；所述平移组件23安装在所述钻床台座223上表面上。

平移组件23包括钻床小台座231、旋转手轮232、平移传动结构(图中未示出)和滑轨233，所述滑轨233固定安装在所述钻床台座223上表面上并与所述游动丝杆222长度方向垂直；所述钻床小台座231滑动安装在所述滑轨233上，所述旋转手轮232设置在所述钻床小台座231一侧，所述平移传动结构设置在所述旋转手轮232输出端且位于所述钻床小台座231内部。其中平移传动结构随着旋转手轮232的旋转，带动钻床小台座231沿滑轨233来回运动，由于现有技术中有非常多可以实现该功能的结构，这里不在赘述。

热轧H型钢安装机构3包括液压夹紧钳31、用于控制所述热轧H型钢101以其长度方向为轴旋转的型钢旋转组件32、用于控制所述热轧H型钢101沿其长度方向升降的型钢升降组件33；

型钢旋转组件32包括型钢容置套筒323，所述液压夹紧钳31固定安装在所述型钢容置套筒323内，所述型钢旋转组件32设置在所述型钢容置套筒323内且可驱动所述型钢容置套筒323以其中心轴为轴作旋转运动，所述型钢升降组件33设置在所述型钢容置套筒323外且可驱动所述型钢容置套筒323沿其长度方向作升降运动。

型钢旋转组件32包括旋转液压驱动马达(图中未示出)、旋转齿轮322和型钢容置套筒323，所述旋转液压驱动马达固定安装在所述型钢升降组件33上，所述旋转齿轮322固定安装在所述旋转液压驱动马达输出端，所述型钢容置套筒323内壁上形成有内齿轮324，所述旋转齿轮322与所述型钢容置套筒323内壁上内齿轮324啮合。

型钢升降组件33包括升降液压驱动马达331和主动升降齿轮(图中未示出)，所述升降液压驱动马达331固定安装在所述机架1上，所述主动升降齿轮中心固定安装在所述升降液压驱动马达331输出端，所述型钢容置套筒323外壁上形成有外齿条325，所述主动升降齿轮与所述型钢容置套筒323外壁上外齿条325啮合。

型钢容置套筒323外壁附近设置有与所述型钢容置套筒323中心轴平行的齿轮安装轴332，所述主动升降齿轮中心可旋转地安装在所述齿轮安装轴332上。

型钢容置套筒323外壁附近设置有齿轮安装轴332，所述齿轮安装轴332上可旋转地安装有被动升降齿轮333，所述被动升降齿轮333位于所述型钢容置套筒323远离所述主动升降齿轮一侧且与所述型钢容置套筒323外壁上外齿条啮合。

钻头21为双钻头结构，两个钻头中心轴的间距为15mm，两个钻头的直径为5mm。

利用热轧H型钢内应力检测打孔设备和冷冻机，可以实现不同温度下的试样横向双孔检测和纵向双孔检测，从而实现对不同温度(该钢种韧脆转化温度)下的热轧H型钢产品内应力的检测。采用双孔试验方法检测不同温度下的热轧H型钢产品内应力，并通过观察双孔间的裂纹及断裂裂纹，判断产品内应力的存在大小及有无，方便快捷及低成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热轧H型钢内应力双孔法检测，其特征在于，包括机架、钻头机构和热轧H型钢安装机构，所述钻头机构和所述热轧H型钢安装机构均固定安装在所述机架上，且所述钻头机构的钻头方向与所述热轧H型钢长度方向垂直，且所述钻头机构的钻头方向正对所述热轧H型钢安装机构。

2.根据权利要求1所述的一种热轧H型钢内应力双孔法检测，其特征在于，所述钻头机构包括钻头、用于控制钻头向其钻头长度方向给进的钻头给进组件和用于控制所述钻头左右移动的平移组件；

所述钻头给进组件固定安装在所述机架上，所述平移组件安装在所述钻头给进组件上表面并可在其上表面滑动，所述钻头固定安装在所述平移组件靠近所述热轧H型钢安装机构一侧。

3.根据权利要求2所述的一种热轧H型钢内应力双孔法检测，其特征在于，所述钻头给进组件包括电动机、游动丝杆和钻床台座，所述电动机固定安装在所述机架下表面，所述游动丝杆一端固定安装在所述电动机活动端，另一端可旋转地安装在所述机架上；所述钻床台座螺纹连接在所述游动丝杆上并可随所述游动丝杆的转动沿其长度方向来回运动，所述钻床台座上部通过位于所述机架表面的滑动槽设置在所述机架上表面；所述平移组件安装在所述钻床台座上表面上。

4.根据权利要求3所述的一种热轧H型钢内应力双孔法检测，其特征在于，所述平移组件包括钻床小台座、旋转手轮、平移传动结构和滑轨，所述滑轨固定安装在所述钻床台座上表面上并与所述游动丝杆长度方向垂直；所述钻床小台座滑动安装在所述滑轨上，所述旋转手轮设置在所述钻床小台座一侧，所述平移传动结构设置在所述旋转手轮输出端且位于所述钻床小台座内部。

5.根据权利要求1所述的一种热轧H型钢内应力双孔法检测，其特征在于，所述热轧H型钢安装机构包括液压夹紧钳、用于控制所述热轧H型钢以其长度方向为轴旋转的型钢旋转组件、用于控制所述热轧H型钢沿其长度方向升降的型钢升降组件；

所述型钢旋转组件包括型钢容置套筒，所述液压夹紧钳固定安装在所述型钢容置套筒内，所述型钢旋转组件设置在所述型钢容置套筒内且可驱动所述型钢容置套筒以其中心轴为轴作旋转运动，所述型钢升降组件设置在所述型钢容置套筒外且可驱动所述型钢容置套筒沿其长度方向作升降运动。

6.根据权利要求5所述的一种热轧H型钢内应力双孔法检测，其特征在于，所述型钢旋转组件包括旋转液压驱动马达、旋转齿轮和型钢容置套筒，所述旋转液压驱动马达固定安装在所述型钢升降组件上，所述旋转齿轮固定安装在所述旋转液压驱动马达输出端，所述型钢容置套筒内壁上形成有内齿轮，所述旋转齿轮与所述型钢容置套筒内壁上内齿轮啮合。

7.根据权利要求6所述的一种热轧H型钢内应力双孔法检测，其特征在于，所述型钢升降组件包括升降液压驱动马达和主动升降齿轮，所述升降液压驱动马达固定安装在所述机架上，所述主动升降齿轮中心固定安装在所述升降液压驱动马达输出端，所述型钢容置套筒外壁上形成有外齿条，所述主动升降齿轮与所述型钢容置套筒外壁上外齿条啮合。

8.根据权利要求7所述的一种热轧H型钢内应力双孔法检测，其特征在于，所述型钢容置套筒外壁附近设置有与所述型钢容置套筒中心轴平行的齿轮安装轴，所述主动升降齿轮中心可旋转地安装在所述齿轮安装轴上。

9.根据权利要求8所述的一种热轧H型钢内应力双孔法检测，其特征在于，所述型钢容置套筒外壁附近设置有齿轮安装轴，所述齿轮安装轴上可旋转地安装有被动升降齿轮，所述被动升降齿轮位于所述型钢容置套筒远离所述主动升降齿轮一侧且与所述型钢容置套筒外壁上外齿条啮合。

10.根据权利要求2所述的一种热轧H型钢内应力双孔法检测，其特征在于，所述钻头为双钻头结构，两个钻头中心轴的间距为15mm，两个钻头的直径为5mm。