CN1022807C - 型钢轧制法及轧制设备 - Google Patents

Abstract

一种在热态下通过在一通用轧机组中进行的回行式轧制来轧制平行翼缘型钢的方法。轧机组包括一第一通用轧机、一轧边机和一第二通用轧机。型钢的腹板高度是在第二通用轧机的最后一个轧制道次中精轧到一最后预定尺寸的，或则在进行回行式轧制前在第一通用轧机的一个第一轧制道次中通过缩轧腹板高度将内部腹板长度精轧到最后预定尺寸。

Description

本发明涉及用以轧制平行翼缘型钢如H形梁和槽钢的方法和设备，这种H形梁和槽钢用于民用工程和建筑工业。

具有平行翼缘的H形梁和槽钢的普通轧机生产线如图3所示包括三台不同类型的轧机，即一台二辊式开坯轧机（以下称为BD机），一个通用粗轧机组，此机组包括一台通用粗轧机（以下称为UI机）和一台二辊式轧边机（以下称为E机），以及一台通用精轧机（以下称为UF机），此BD机、UI机+E机和UF机即按此顺序串列布置成一生产线。包括UI机和E机的粗轧机组最好与UF机相隔一个距离设置，因为回行式串连轧制是在粗轧机组上进行的。

图4a和4b依次为UI机和UF轧制情况的剖面简图。

一般如图4a所示，UI机用以通过回行式轧制来轧制工件40。因此，各水平轧辊42的相对两侧面受有明显的磨损。例如在轧制一个批量为1500吨的轧材时，水平轧辊42的宽度通常由于磨损而减小1.5-2.0mm。这就意味着轧辊宽度在经过两次上述批量的轧制后约磨损4mm。而腹板高度的容差为±2mm，因此，使用这样一个磨损的轧辊就不能满足容差要求。

因此，在一水平轧辊42各侧面的斜度（θ）为零度时，在水平轧辊的一个表面在轧制中明显磨损时就不可能将水平轧辊加工修复到一给定宽度，一套轧辊所能制造的轧件数量就极为有限，从而使轧辊的库存费用大为增加。

为避免这种缺点，使UI机的水平轧辊42具有倾斜的侧面如图4a所示。通常，轧辊42的侧面倾斜一个3-5度的角度。在采用一水平轧辊进行轧制时，水平轧辊的宽度朝着辊轴逐渐增大，也就是水平轧辊具有梯形截面。这是因为一水平轧辊42的中心部位通常易于在轧制过程中受到严重磨损。

因此，即使在轧制后对轧辊进行加工，水平轧辊的宽度也应使其不小于一规定值。

如图4b所示，由于在包括H形型钢在内的最后型钢产品中腹板和翼缘之间的角度为90度，具有倾斜侧面的水平轧辊42所轧制的工件44还须通过具有带直边（θ＝0）水平轧辊46的UF机进行单程轧制，此UF机位于后方而远离UI机如图3所示。由于回行式串连轧制是在粗轧机组上进行的，故UF机应远离粗轧机组设置。这就不可避免地加大了轧制车间的厂房长度。

因此，按图3所示的一般轧制方法，必须将BD机、UI机+E机和UF串列布置成一生产线而将UF机远离粗轧机组设置，这样，轧制车间就会长达数百米。因此，轧制车间的厂房费用和全部轧辊的费用就难免很高。

为在相同长度的轧制车间内使平行翼缘型钢的轧制较图3所示一般方法更为有效，曾提出过如图5所示的轧机布置。在这种布置中，将一普通的UI机改为UI和U2两台轧机而得出一包括一BD机、一UI机+E机+U2机（通用粗轧机组）和一UF机的轧机布置。但，这种轧机的布置既不能提高轧制效率，也不能缩短轧制车间的厂房。

此外，为既采用如图3所示相同数量的轧机，又缩短轧制车间的厂房并取得更有效的轧制，曾提出过一种包括BD机、UI机、E机和UF机的回行式串连轧制的布置如图6所示。这可见之于52701/1988号日本专利。在这种轧机布置中UI机的水平轧辊具有倾斜3度以上的侧面以利补偿轧辊的磨损。

采用这种轧机布置的轧制方法，如图6所示，回行式轧制是通过一包括UI机、E机和UF机的通用粗轧机组进行的，翼缘的斜度是变化的，例如，在轧件在各轧机中轧制时从3度变到零度，再从零度变到3度。这样，各翼缘在每个轧制道次中受到弯曲。使翼缘斜度在UF机中从3度变到零度是不成问题的。但，如图7所示在UF机70中从零度变为3度时，由于水平轧辊72的宽度大于轧件76腹板74的内部宽度，轧制时翼缘78的内表面就受到水平轧辊72侧面的扩张作用。图中还示出了垂直轧辊80。因此，在翼缘内表面上就很易产生轧制缺陷而使这种布置难以采用。

此外，即使UF机的水平轧辊具有直形侧边，由于采用UF机进行的轧制效率较低，很难取得高效轧制，这是由于在将与加在UI 机上的轧制负荷水平相同的负荷加在UF机上时，具有直形侧边的水平轧辊的磨损更为严重。

从以上所述可以看出，在采用如图3所示串连轧制时，与图5所示轧机布置相比，并不能缩短轧制车间的厂房长度或减少轧辊的数量。

在采用如图3所示轧机布置时也不能取得与图5所示轧机布置相同水平的轧制效率。

只要采用包括一UI机、一E机和一UF机的普通轧机布置，由于各轧机水平轧辊的斜度不同，在翼缘内表面上的轧制缺陷就不可能避免。

本发明的目的是提供一种轧制平行翼缘型钢的方法和设备，采用这种方法和设备可以防止翼缘内表面上的轧制缺陷，所采用的轧制生产线包括一BD机、一UI机+E机和一UF机，其轧制效率至少与采用一包括一BD机、一UI机+E机+U2机和一UF机的轧制生产线的轧制效率相当。

本发明目的可通过在UI机上的通用粗轧中或在UF机上的精轧中形成精密预定腹板高度的方法来达到，其中，还采用了宽度可变的水平轧辊。

4，958，509号美国专利公开了一种采用一种通用轧机减小腹板高度的方法，其中，水平轧辊分成两半而使轧辊宽度可变。按此方法，水平轧辊分成两段，用通用精轧机的垂直轧辊轧制翼缘的外表面 来缩减腹板的高度，此通用精轧机具有宽度可变的水平轧辊，使翼缘的内表面不致接触水平轧辊的侧表面。

采用本发明可以用密排轧机高效生产平行翼缘型钢，也可以用包括一第一通用轧机、一轧边机和一第二通用轧机的通用轧机组生产具有给定腹板高度的平行翼缘槽钢，这可以采用以下两种方法中的任一种。

（1）采用上述通用轧机组进行回行式轧制，腹板高度在回行式轧制后在第二通用轧机上的最后轧制道次中精轧到最后预定尺寸。

（2）在第一通用轧机上的第一个轧制道次中缩减腹板高度而将内部腹板长度精轧到最后预定尺寸，第一通用轧机的各水平轧辊具有固定宽度，再在通用轧机组中进行回行式轧制而改变腹板高度。

第一通用轧机可相当于普通轧机布置中的UI机而第二通用轧机可相当于其中的UF机。UI机、E机和UF机的水平轧辊都具有直形侧边，第一通用轧机和第二通用轧机就缩轧方面来说是在相同的轧制条件下进行轧制的。

因此，本发明提供一种轧制平行翼缘型钢的方法，其中，回行式轧制是在一包括一第一通用轧机、一轧边机和一第二通用轧机的通用轧机组内在热态下进行的，其特征是：第二通用轧机的水平轧辊是宽度可变式的，型钢的腹板高度是在第二通用轧机上的最后轧制道次中精轧到最后预定尺寸的。

此外，本发明提供一种轧制平行翼缘型钢的方法，其中，回行式 轧制是在一包括一第一通用轧机、一轧边机和一第二通用轧机的通用轧机组上在热态下进行的，其特征是：第一通用轧机的水平轧辊是宽度可变式的，内部腹板长度是在进行回行式轧制之前在第一通用轧机上的第一轧制道次中通过缩轧腹板高度精轧到最后预定尺寸的。

另外，本发明提供一种轧制平行翼缘型钢的设备，此设备包括一第一通用轧机、一轧边机和一第二通用轧机，各轧机作串列布置，其特征是：第一通用轧机、轧边机和第二通用轧机构成一通用轧机组，回行式轧制在此机组上进行，第一和第二通用轧机中任一轧机带有宽度可变的水平轧辊时，另一轧机就带有固定宽度的水平轧辊。

轧边机最好也带有宽度可变的水平轧辊。

作为本发明方法的优选实施例，第一通用轧机和第二通用轧机就缩轧方面来说是在相同的轧制条件下进行轧制的。

在另一优选实施例中，第一和第二通用轧机的水平轧辊斜度为0-2度，最好为0-0.5度。在斜度超过2度、通常超过0.5度时，型钢的翼缘在冷却后就很难使其平整。

第一通用轧机、轧边机和第二通用轧机的全部轧辊最好具有相同的斜度，此斜度为0-2度，最好为零度。

图1a为本发明轧制平行翼缘型钢用设备的简图。

图1b示出在回行式轧制中的轧制道次数。

图1c为UI机、E机和UF机的结构简图。

图2a为本发明另一设备和简图。

图2b示出在回行式轧制中的轧制道次数。

图2c为UI机、E机和UF机的结构简图。

图3示出现有技术的一种轧机布置。

图4a示出普通UI机的轧制情况。

图4b示出普通UF机的轧制情况。

图5示出一种普通有效的轧机布置。

图6为包括一UI机、一E机和一UF机的轧制设备的简图，图中各机作串列布置。

图7示出在普通轧制过程中在UF机和UI机上进行回行式轧制时产生轧制缺陷的情况。

图8a和8b分别是H形梁和槽钢的侧视图。

如图8a和8b所示，H形梁和槽钢的形状都带有两个平行的翼缘10，两个翼缘由一个与其作成一体的腹板12连接。在图8a所示的H形梁的情况下，腹板12连接于翼缘10的中部，在图8b所示的槽钢的情况下，腹板12连接于各翼缘10的一端。翼缘10两外端之间的长度称为翼缘长度Lo，两翼缘10的外边缘之间的距离称为腹板高度Ho。从腹板12的内表面到翼缘端部的距离称为翼缘内部长度So，并且两翼缘10的内表面之间的距离称为翼缘内部宽度Wo，即内部腹板宽度。JIS（日本工业标准）主要包括33种不同的标准尺寸的H形梁，其腹板高度在100-900mm的范围内。在腹板高度上 相互之间顺序的尺寸差为25-100mm。

图1a示出本发明生产平行翼缘型钢轧机布置一例。图1b示出进行回行式轧制的道次数。图1c示出一第一通用轧机、一轧边机和一第二通用轧机、也即以下依次称为UI机、E机和UF机的结构剖面。

如图1a所示，本发明的轧制设备包括一UI机、一E机和一UF机，彼此相互靠近而构成一通用轧机组，在此机组上进行回行式轧制，从而缩短轧制车间的厂房长度。

如图1c所示，UI机的水平轧辊可以是一普通的宽度固定式轧辊而E机和UF机的水平轧辊可以是二段式轧辊，其中，各水平轧辊在轧辊的宽向上分成两段，不用拆卸就可改变轧辊的宽度。

为改变水平轧辊的宽度，如17997/1990号日本专利（此专利相当于645，502号美国专利）所述，两段式辊套连接在一带有一滑键的心轴上，在使各辊套定位后，也就是在转动心轴而调定水平轧辊的宽度后，将辊套用一防松螺母固定就位，防松螺母是旋装在一连接套筒上的，此连接套筒通过一离合器与心轴连接。

水平轧辊的宽度也可按4，958，509号美国专利所述方法进行调整。

在采用如图1a和1c所示轧机布置生产尺寸为H500×200×10/16的H形梁时，UI机和UF机水平轧辊的宽度调整为500-14×2＝468mm，这相当于普通方法中最后轧制产品腹板的内部长度。

但在本发明中，可以在如图1b中空白圆圈所示最后轧制道次中将腹板高度缩减10mm（最大），UI机的水平轧辊宽度就可以是468+10＝478mm。在进行轧制而使轧辊宽度在最后轧制批次中达到468mm之前，通过对轧辊的加工，水平轧辊又可重复使用。也就是，如每轧制批次后的加工量为2mm，则一通用轧机的水平轧辊可以使用6次。在本发明中，由于水平轧辊侧面的磨损与宽度固定的普通水平轧辊相比明显减少，就不必在水平轧辊上设倾斜的侧面，即侧面的斜度为0-2度，最好为0-0.5度。

在图1a-1c所示的实施例中，UF机的水平轧辊为宽度可变式的。在从第一轧制道次到最后轧制道次之前的一个道次中各水平轧辊的宽度都调整到与UI机水平轧辊的宽度相同而将最后轧制道次上的宽度变为468mm以制成具有预定尺寸H500×200×10/16的H形梁。

图1a和1c所示E机的轧边辊最好也为宽度可变式的。重要的是将轧边辊的宽度调整到与UI机水平轧辊宽度相同的宽度以免翼缘弯曲，在翼缘和轧辊侧面之间存在空间时就会产生这种弯曲现象。但在每个轧制批次中都更换轧边辊以便将其宽度调整到与轧制工件的内部腹板宽度相符就会明显地提高费用，因为这会提高轧边辊的库存费用和提高保存轧辊所需空间。因此，最好采用宽度可变的轧边辊。

本发明可有效地生产无轧制缺陷的H形梁，因为在通用轧制机 组上进行的回行式轧制就UI机和UF机的缩轧方面来说从第一轧制道次到最后轧制道次之前的一个轧制道次是在相同的轧制条件下进行的，翼缘内表面的斜度也保持不变，通常为零度。在UF机的最后轧制道次中，水平轧辊的宽度就调整到相当于内部腹板宽度的预定长度上，这样就可取得腹板高度相当于预定长度的最后产品。

在另一实施例中，内部腹板的长度是在进行回行式轧制之前在第一通用轧机上的第一轧制道次中通过对腹板高度的缩轧将其精轧到最后预定尺寸的。在这种情况下，第一通用轧机的水平轧辊是宽度可变式的。

此外，最好将工件腹板的高度或内部腹板的长度依次在回行式轧制的最后轧制道次或第一轧制道次中改变到预定值，而UI机、E机和UF机的水平轧辊侧面斜度彼此相同。

在另一实施例中，UI机和UF机在缩轧方面可在相同的轧制条件下进行轧制。

在以上说明中，UI机具有宽度固定的水平轧辊，UF机具有宽度可变的水平轧辊。但在一轧机布置中使UI机采用宽度可变的水平轧辊而使UF机采用宽度固定的水平轧辊，这也属于本发明的范围。

以下就本发明生产具有给定外部腹板高度的槽钢的轧制方法进行说明。

在这种情况下也可对UF机采用宽度可变的水平轧辊并在第二通用轧机上通过精轧取得最后预定尺寸。但，本发明将结合另一实施 例进行说明，在此实施例中，如图2a-2c所示，UI机的水平轧辊为宽度可变式的而UF机的水平轧辊为宽度固定式的。

在轧制具有腹板厚度在50mm以上的型钢时，在最后轧制道次中作用在具有宽度可变的水平轧辊上的轧制负荷明显增大，有时轧制负荷会超过通用轧机的负荷上限而无法进行轧制。因此，为降低作用在宽度可变的水平轧辊上的轧制负荷，如图2a-2c所示，在UI机上采用宽度可变的水平轧辊而在UF机上采用宽度固定的水平轧辊。将UI机的水平轧辊宽度调整到相当于内部腹板高度或长度而将UF机的水平轧辊宽度设定为相当于在一轧制批次中各内部腹板宽度中的最小尺寸。此外，将从BD机传送过来的轧制工件的内部腹板宽度调定在相当于在一轧制批次中各尺寸中的最大尺寸。

如图2c所示，在通过通用轧机组的第一轧制道次中，腹板厚度通过UI机的水平轧辊进行轧制而腹板高度则通过垂直轧辊缩以使工件的内部腹板长度与最后预定尺寸相同。然后在包括UI机、E机和UF机的通用轧机组中进行回行式轧制以缩减翼缘和腹板的厚度。

UF机的水平轧辊宽度小于UI机水平轧辊的宽度。

在一优选的实施例中，在前半数的轧制道次中不进行翼缘厚度的缩轧，但进行腹板厚度的缩轧，在后半数的轧制道次中，虽然UF机的水平轧辊和垂直轧辊接触工件，但并不进行明显的缩轧。因此，具有给定外部腹板长度或高度的槽钢可通过回行式轧制进行生产。

为在内部腹板长度随工件尺寸而改变的同一轧制批次中生产不同尺寸的槽钢，最好使E机的轧边辊宽度随工件尺寸改变，并使用轧辊宽度可变的E机。

在此实施例中，最好也在回行式轧制的第一轧制道次或最后轧制道次中改变工件的腹板高度。在这种情况下，最好也使UI机、E机和UF机的水平轧辊侧面斜度彼此相同。

以下将通过几个工作实例对本发明进行说明。

例一：

在此实例中，尺寸为H500×200×10/16的H形梁是在图1a-1c所示本发明的轧机生产线上进行轧制的。

在普通的方法中，H形梁是在图3所示包括一BD机、一UI机+E机和一UF机的轧机生产线上进行生产的。在此普通的方法中，一连铸扁坯（300mm厚×700mm宽）是通过BD机上的15个轧制道次、粗轧机组上的11个轧制道次和UF机上的1个轧制道次进行轧制的。通过各轧机的道次数取决于使在各轧机中轧制所需的总时间相等因而取得最大的轧制效率。

表1示出在上述普通方法中包括UI机、E机和UF机的粗轧机组上的轧制道次进程。在此实例中，来自BD机的梁坯具有60mm的腹板厚度。

与此相比，对具有相同尺寸的连铸扁坯按本发明的方法进行了轧制。

如将上述轧制道次进程用于本发明的轧制方法，在BD机上应进行15个轧制道次，在包括UI机+E机+UF机的轧机组上应进行7个轧制道次。可以看出，BD机成为取得有效轧制的薄弱环节。

因此，在本发明的轧制方法中，将由BD机供应的梁坯厚度从普通方法中的60mm增大到80mm，而将通过BD机的轧制道次数也从15减少到11，将原来由4个轧制道次完成的缩轧量也由包括UI机+E机+UF机的通用轧机组上的7个轧制道次来完成。此实例的轧制道次进程示于表2。

在此实例中，腹板高度在第二通用轧机即UF机上的最后轧制道次中精轧到最后预定尺寸。

因此，从表2中可以看出，H形型钢是通过BD机的11个轧制道次、包括UI机、E机和UF机的通用轧机组的7个轧制道次轧制成的。轧制效率提高了40%，也就是轧制道次数从27降到17。

在普通方法中，UI机水平轧辊的寿命相当于两个轧制批次的3，000吨、尺寸为H500×200的H形梁。这表明水平轧辊侧面的磨损使轧辊宽度明显减小。

但在本发明中，由于具有宽度可变的水平轧辊的UF机最大可使腹板高度缩减10mm，UF机的轧制量可达6个批次，也就是可轧制9，000吨型钢。这表明过去需3套具有给定系列尺寸的轧辊，按本发明只需2套轧辊，其中一套为备用轧辊，约减少了30%的轧辊。

例二

在此实例中，尺寸为600×300×20、600×300×30和600×300×40（mm）的槽钢在图2a-2c所示轧机生产线上进行了轧制。

由BD机提供的梁坯尺寸为50mm（腹板厚）×60mm（翼缘厚）。梁坯的内部腹板长度与最大者即U600×300×20的长度相同，通用轧机的水平轧辊宽度调整到与最小者即U600×300×40的宽度相同。

对内部腹板长度最大、尺寸为U600×300×20的槽钢进行了轧制。内部腹板长度在BD机的最后轧制道次中取得。腹板厚度和翼缘厚度主要通过UI机缩轧。在UF机上仅缩轧腹板厚度。

这种情况下的轧制道次进程示于表3。

另一方面，在制造具有最大内部腹板长度、尺寸为U600×300×40的槽钢时，内部腹板长度在UI机的第一轧制道次中取得，然后通过UI机和UF机缩轧腹板厚度和翼缘厚度。

这种情况的轧制道次进程示于表4。

表1

轧制道次    腹板厚度    翼缘厚度    腹板高度

60    103

1    50    93

2    40    77

3    34    64

4    28    54

5    24    46

6    21    38

7    18    31

8    15.4    26

9    13.4    23

10    11.7    19.6

11    10.2    16.8

UF    10.0    16.0    500

水平轧辊宽度：UI＝463mm

Claims (23)

1、一种轧制平行翼缘型钢的方法，其中，在一包括一第一通用轧机、一轧边机和一第二通用轧机的通用轧机组上在热态下进行回行式轧制，其特点是：第二通用轧机的水平轧辊为宽度可变式轧辊，型钢的腹板高度在第二通用轧机的最后一个轧制道次中精轧到最后预定尺寸。

2、按权利要求1所述轧制型钢的方法，其中，型钢内部腹板长度在第二通用轧机上的最后一个轧制道次中通过缩轧型钢腹板的高度取得。

3、按权利要求1所述轧制型钢的方法，其中，轧边机为宽度可变式。

4、按权利要求1所述轧制型钢的方法，其中，第一和第二通用轧机的水平轧辊斜度为0-2度。

5、按权利要求1所述轧制型钢的方法，其中，两个通用轧机在缩轧方面都在相同的轧制条件下进行轧制。

6、按权利要求1所述轧制型钢的方法，其中，回行式轧制是在将第一和第二通用轧机和轧边机的水平轧辊宽度调到彼此相同的情况下进行的。

7、按权利要求1所述的轧制型钢的方法，其中，在第一通用轧机、轧边机和第二通用轧机中水平轧辊侧面的斜度以及轧边辊的斜度相同。

8、按权利要求1所述轧制型钢的方法，其中，平行翼缘型钢为H形梁。

9、按权利要求1所述轧制型钢的方法，其中，平行翼缘型钢为槽钢。

10、一种轧制平行翼缘型钢的方法，其中，回行轧制是在包括一第一通用轧机、一轧边机和一第二通用轧机上在热态下进行的，其特征是：内部腹板长度是在进行回行式轧制前在第一通用轧机上一个第一轧制道次中通过缩轧腹板的高度精轧到最后预定尺寸的。

11、按权利要求10所述轧制型钢的方法，其中，每个通用轧机都是在缩轧方面在相同的轧制条件下进行轧制的。

12、按权利要求10所述轧制型钢的方法，其中，第二通用轧机为宽度可变式。

13、按权利要求10所述轧制型钢的方法，其中，第二通用轧机和轧边机为宽度可变式。

14、按权利要求10所述轧制型钢的方法，其中，回行式轧制是在轧边辊的宽度调到与第一通用轧机的水平轧辊宽度相同的情况下进行的。

15、按权利要求10所述轧制型钢的方法，其中，第一和第二通用轧机的水平轧辊斜度为0-2度。

16、按权利要求10所述轧制型钢的方法，其中，在第一通用轧机、轧边机和第二通用轧机上水平轧辊的侧面斜度和轧边辊的斜度是相同的。

17、按权利要求10所述轧制型钢的方法，其中，平行翼缘型钢为H形梁。

18、按权利要求10所述轧制型钢的方法，其中，平行翼缘型钢为槽钢。

19、一种轧制平行翼缘型钢的设备，此设备包括一第一通用轧机、一轧边机和一第二通用轧机，各机串列布置，其特征是：第一通用轧机、轧边机和第二通用轧机构成一通用轧机组，在此机组上进行回行式轧制，第一和第二通用轧机中任一轧机具有宽度可变的水平轧辊时，另一轧机就具有宽度固定的水平轧辊，第一和第二通用轧机的水平轧辊斜度为0-2度。

20、按权利要求19所述轧制平行翼缘型钢的设备，其中，轧边机为宽度可变式。

21、按权利要求19所述轧制平行翼缘型钢的设备，其中，在第一通用轧机、轧边机和第二通用轧机中，水平轧辊的侧面斜度和轧边辊的斜面是相同的。

22、按权利要求19所述轧制平行翼缘型钢的设备，其中，第一通用轧机具有宽度可变的水平轧辊，第二通用轧机具有宽度固定的水平轧辊。

23、按权利要求19所述轧制平行翼缘型钢的设备，其中，第一通用轧机具有宽度固定的水平轧辊，第二通用轧机具有宽度可变的水平轧辊。

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