CN105880294B - 全螺纹钢筋的孔型设计 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全螺纹钢筋的孔型设计，所述孔型包括成品前孔型和成品孔型，其中：所述成品前孔型由成品前孔型上槽底和成品前孔型下槽底包围而成，所述成品前孔型上槽底的两端均连接成品前非孔型包线，所述成品前孔型下槽底的两端均连接成品前非孔型包线；所述成品孔型由成品孔型上槽底和成品孔型下槽底包围而成，所述成品孔型上槽底的两端均连接成品非孔型包线；所述成品孔型下槽底的两端均连接成品非孔型包线。本发明提供的全螺纹钢筋的孔型设计，消除全螺纹钢筋的成品自由膨胀面的鼓线问题，达到高尺寸精度的要求。
Description
技术领域
本发明涉及全螺纹钢筋成品尺寸稳定控制领域，特别涉及一种全螺纹钢筋的孔型设计。
背景技术
全螺纹钢筋是在整根钢筋上轧有外螺纹的高尺寸精度的直条钢筋。该钢筋在任意截面处都可拧上带有内螺纹的连接器进行连接或拧上带螺纹的螺帽进行锚固。由于锚固简便，安全可靠，施工方便等优点被广泛应用于水利工程、铁路、桥梁及煤炭支护等行业。
全螺纹钢筋在生产过程中，宽展面处于自由状态，是金属流动的首要方向，轧制过程金属流量的任何波动都会使宽展面存在鼓线的风险。全螺纹钢筋在宽展面的鼓线会影响连接器或者螺帽的自由旋入，给施工带来较大困难。全螺纹钢筋的生产过程中的最后两个关键道次/阶段为成品前和成品两个阶段，这两个阶段对应孔型为成品前孔型和成品孔型。目前成品前孔型大都采用平底的箱型孔，成品采用小角度(低于15°)扩展角，同时为便于成品牙形的对正，采用较小的辊缝设计。这样的综合结果造成成品自由膨胀面的鼓线，对小规格全螺纹钢筋的影响更为明显。
例如，CN103042029A公开了一种Φ22mm带肋螺纹钢筋的切分轧制方法，属于轧钢生产工艺技术领域。技术方案是：将钢坯料加热，经粗轧机组进行轧制，切头后经中轧机组轧制，再切头后经精轧机组进行轧制，切倍尺后冷却成为产品；钢料经精轧机组进行一道平辊，一道箱型孔预成形、一道预切分、切分成两线，精轧机组的第六道次采用平辊，精轧机预成形钢料为矩形坯料，钢料的切分过程最终是靠轧机出口的切分导卫完成的，由切分导卫完成切分。但是CN103042029A公开的内容为带肋螺纹钢筋的轧制方法，其方法并不适用于全螺纹钢筋，因带肋螺纹钢筋有无纵肋(鼓线)均可，而全螺纹钢筋不能出现鼓线情况。
全螺纹钢筋的任意截面处均需满足连接要求，除对螺纹肋的基本要求外，对自由膨胀面的尺寸要求也很高，在实际生产中出现的自由膨胀面鼓线的情况，使得全螺纹钢筋成品不符合标准要求，造成资源损失，因此各生产企业都在摸索消除自由膨胀面鼓线的控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全螺纹钢筋的孔型设计，能够消除全螺纹钢筋的成品自由膨胀面的鼓线问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种全螺纹钢筋的孔型设计，所述孔型包括成品前孔型和成品孔型，其中：所述成品前孔型由成品前孔型上槽底和成品前孔型下槽底包围而成，所述成品前孔型上槽底的两端均连接成品前非孔型包线，所述成品前孔型下槽底的两端均连接成品前非孔型包线；所述成品孔型由成品孔型上槽底和成品孔型下槽底包围而成，所述成品孔型上槽底的两端均连接成品非孔型包线；所述成品孔型下槽底的两端均连接成品非孔型包线。
进一步地，在上述的全螺纹钢筋的孔型设计中，所述成品前孔型上槽底由第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧依次连接而成，所述第一圆弧和所述第三圆弧的圆心在所述成品前孔型的内部，所述第二圆弧的圆心在所述成品前孔型的外部。
进一步地，在上述的全螺纹钢筋的孔型设计中，所述成品前孔型下槽底由第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧依次连接而成，所述第一圆弧和所述第三圆弧的圆心在所述成品前孔型的内部，所述第二圆弧的圆心在所述成品前孔型的外部。
进一步地，在上述的全螺纹钢筋的孔型设计中，所述第二圆弧的半径大于所述第一圆弧和所述第三圆弧的半径。
进一步地，在上述的全螺纹钢筋的孔型设计中，与所述成品前孔型上槽底的端部相切的切线及与所述成品前非孔型包线垂直的直线之间的夹角为成品前孔型扩展角。
进一步地，在上述的全螺纹钢筋的孔型设计中，所述成品前孔型扩展角的度数为32°～36°。
进一步地，在上述的全螺纹钢筋的孔型设计中，与所述成品孔型上槽底的端部相切的切线及与所述成品非孔型包线垂直的直线之间的夹角为成品孔型扩展角。
进一步地，在上述的全螺纹钢筋的孔型设计中，所述成品孔型扩展角的度数为18°～22°。
进一步地，在上述的全螺纹钢筋的孔型设计中，所述成品孔型的两端分别与成品非孔型包线的连接处均形成自由膨胀区，所述全螺纹钢筋对应所述自由膨胀区的位置为自由膨胀面，所述自由膨胀面向所述全螺纹钢筋的中心凹陷。
进一步地，在上述的全螺纹钢筋的孔型设计中，所述自由膨胀面为向所述全螺纹钢筋的中心凹陷的圆弧状。
分析可知，本发明公开一种全螺纹钢筋的孔型设计，该孔型设计打破常规螺纹成品孔型小扩展角及成品前孔型平底的设计，成品孔型采用较大的扩展角，成品前孔型采用组合弧底的孔型设计，二者组合完成对轧制料型的控制，消除全螺纹钢筋的成品自由膨胀面的鼓线问题，达到高尺寸精度的要求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1本发明一实施例的成品前孔型示意图；
图2本发明一实施例的成品孔型示意图；
图3本发明一实施例得到的全螺纹钢筋的实物端面示意图。
附图标记说明：1成品前孔型；11成品前孔型上槽底；115第一圆弧；116第二圆弧；117第三圆弧；12成品前孔型下槽底；13成品前非孔型包线；14成品前孔型扩展角；125第一圆弧；126第二圆弧；127第三圆弧；2成品孔型；21成品孔型上槽底；22成品孔型下槽底；23成品非孔型包线；24成品孔型扩展角；25自由膨胀区；3全螺纹钢筋(的实物端面)；31钢筋基圆；32螺纹肋；33自由膨胀面。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
图1本发明一实施例的成品前孔型示意图；图2本发明一实施例的成品孔型示意图，图2中外面的那个圆表达的是孔型所刻横肋(凹槽，轧制时成为螺纹)外沿轮廓；图3本发明一实施例得到的全螺纹钢筋的实物端面示意图。
如图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供了一种全螺纹钢筋的孔型设计，孔型包括成品前孔型1和成品孔型2，其中：成品前孔型1由成品前孔型上槽底11和成品前孔型下槽底12包围而成，成品前孔型上槽底11的两端均连接成品前非孔型包线13，成品前孔型下槽底12的两端均连接成品前非孔型包线13；成品前孔型上槽底11的左边的成品前非孔型包线13与成品前孔型下槽底12的左边的成品前非孔型包线13之间为成品前非孔型包线限制区域，同理，成品前孔型上槽底11的右边的成品前非孔型包线13与成品前孔型下槽底12的右边的成品前非孔型包线13之间也为成品前非孔型包线限制区域，即成品前孔型1的左边和右边均为成品前非孔型包线限制区域，成品前非孔型包线限制区域的上下两条成品前非孔型包线13平行。
成品孔型2由成品孔型上槽底21和成品孔型下槽底22包围而成，成品孔型上槽底21的两端均连接成品非孔型包线23；成品孔型下槽底22的两端均连接成品非孔型包线23。成品孔型上槽底21的左边的成品非孔型包线23与成品孔型下槽底22的左边的成品非孔型包线23之间为成品非孔型包线限制区域，同理，成品孔型上槽底21的右边的成品非孔型包线23与成品孔型下槽底22的右边的成品非孔型包线23之间也为成品非孔型包线限制区域，即成品孔型1的左边和右边均为成品非孔型包线限制区域，成品非孔型包线限制区域的上下两条成品非孔型包线23平行。
优选地，成品前孔型上槽底11由第一圆弧115、第二圆弧116和第三圆弧117依次连接而成，第一圆弧115和第三圆弧117的圆心在成品前孔型1的内部，第二圆弧116的圆心在成品前孔型1的外部；成品前孔型下槽底12由第一圆弧125、第二圆弧126和第三圆弧127依次连接而成，第一圆弧125和第三圆弧127的圆心在成品前孔型1的内部，为更有利于金属的均匀流动，最好将第一圆弧125和第三圆弧127的半径设置为相等；第二圆弧126的圆心在成品前孔型1的外部。成品前孔型上槽底11和成品前孔型下槽底12对称设置。
优选地，成品前孔型上槽底11的第一圆弧115、第二圆弧116、第三圆弧117，上述各段圆弧之间是相切连接，成品前孔型下槽底12的第一圆弧125、第二圆弧、第三圆弧127，上述各段圆弧之间是相切连接。各段圆弧之间相切连接形成的料型平滑规整；如果相交连接会在连接处形成尖角，对料型造成不好的影响，易形成成品表面缺陷。
与成品前孔型上槽底11的端部相切的切线及与成品前非孔型包线13垂直的直线之间的夹角为成品前孔型扩展角14，即第一圆弧115与成品前非孔型包线13交点处的切线与竖直的直线之间的夹角为成品前孔型扩展角14。配合不同的成品前孔型上槽底11的弧度，成品前孔型扩展角14的度数可以在32°～36°之间浮动，例如，33°、34°、35°，最优选为35°。
与成品孔型上槽底21的端部相切的切线及与成品非孔型包线23垂直的直线之间的夹角为成品孔型扩展角24，即成品孔型上槽底21与成品非孔型包线23交点处的切线与竖直的直线之间的夹角为成品孔型扩展角24。成品孔型扩展角24的度数可以在18°～22°之间浮动，例如，19°、20°、21°，最优选为20°。
成品孔型2的两端分别与成品非孔型包线23的连接处均形成自由膨胀区25，即成品孔型2的左端与成品非孔型包线23的连接处形成一个自由膨胀区25，即成品孔型2的右端与成品非孔型包线23的连接处形成另一个自由膨胀区25。如图3所示，全螺纹钢筋3包括钢筋基圆31和螺纹肋32，全螺纹钢筋3对应成品孔型2的自由膨胀区25的位置为自由膨胀面33，自由膨胀面33向全螺纹钢筋3的中心凹陷，自由膨胀面33为向全螺纹钢筋3的中心凹陷的圆弧状。
打破了常规螺纹成品孔型小扩展角及成品前孔型的平底设计，本发明公开的全螺纹钢筋的孔型设计，成品孔型2采用较大的扩展角、成品前孔型1采用组合弧底的设计，二者组合完成对轧制料型的控制，消除全螺纹钢筋的成品自由膨胀面33(或称为自由宽展面)的鼓线问题，达到高尺寸精度的要求。
结合图1和图2，下面给出公称直径为25mm规格的孔型设计为例：
为消除全螺纹钢筋3的成品自由膨胀面33的鼓线问题，孔型设计的关键是，
1、为达到全螺纹钢筋3的成品自由膨胀面33适度凹陷的理想形状，根据金属流动的规律在成品前孔型1预设带凸弧度的槽底(见图1)，同时为达到成品肋的充满效果，成品前孔型上槽底11设置成双弧度即第一圆弧115和第三圆弧117、成品前孔型下槽底12设置成双弧度即第一圆弧125和第三圆弧127，双弧度的最优化组合以促使成品自由膨胀面33凹陷形状的形成；并采用35°的成品前孔型扩展角14，目的是为了让料型有一个饱满的规整形状，为成品孔型2作料型准备。
成品前孔型上槽底11的第一圆弧115和第三圆弧117、成品前孔型下槽底12的第一圆弧125和第三圆弧127的圆心在成品前孔型1的内部，成品前孔型上槽底11的第一圆弧115和第三圆弧117、成品前孔型下槽底12的第一圆弧125和第三圆弧127的半径均为11.7mm。
成品前孔型上槽底11的第二圆弧116、成品前孔型下槽底12的第二圆弧126的圆心在成品前孔型1的外部，成品前孔型上槽底11的第二圆弧116、成品前孔型下槽底12的第二圆弧的半径为19mm。
如上可见，第二圆弧116、126的半径大于第一圆弧115、125和第三圆弧117、127的半径，如此设置是因为成品前孔型1中的第二圆弧116、126对应于成品孔型2的自由膨胀区25区域，便于自由膨胀区25形成凹陷状，同时也是取得一定的高宽比的需要。
成品前孔型上槽底11的第一圆弧115和第三圆弧117的圆心位于成品前孔型1的水平中心线的下面，成品前孔型下槽底12的第一圆弧125和第三圆弧127的圆心位于成品前孔型1的水平中心线的上面。如此设置是为了控制成品前孔型1的高宽比，全螺纹成品前孔型1保持在0.55～0.60的高宽比为最佳，一是缩料需要，二是有利于提高成品螺纹肋32的充满度。
成品前孔型上槽底11的第一圆弧115和第三圆弧117对应的圆心角是70.74°，成品前孔型上槽底11的第二圆弧116对应的圆心角是31.48°；成品前孔型下槽底12的第一圆弧115和第三圆弧117对应的圆心角是70.74°，成品前孔型下槽底12的第二圆弧116对应的圆心角是31.48°。
2、成品孔型2采用较大的20°成品孔型扩展角24(见图2)，有限的自由膨胀区25能尽可能吸收较多的金属冗余，致使多余的金属不至于凸出控制面而造成鼓线；
成品非孔型包线限制区域的上下两条成品非孔型包线23平行设置，且上下两条成品非孔型包线23之间的距离为2mm；
成品孔型上槽底21与成品非孔型包线23之间圆弧连接，连接圆弧的半径1.5mm，连接圆弧的设置可以消除此处的应力集中，优化冷加工性能。
以上提到的成品孔型扩展角24(20°)需与辊缝配合，完成对断面冗余金属的吸收，较小的辊缝值设计不利于与此参数配合发挥作用。
成品前孔型1和成品孔型2的结合作用消除了全螺纹钢筋3的自由膨胀面33鼓线的问题。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本孔型设计生产出的全螺纹钢筋3的成品自由膨胀面33会形成往中心凹陷的圆弧状，见图3中自由膨胀面33处，对金属流量波动的容忍度较大，在生产过程中成品和成品前可以不使用活套器进行调节，也能有效保证全螺纹钢筋3的端面尺寸符合标准要求，降低了轧制控制难度，减少了中间尺寸废品，提高实物成材率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种全螺纹钢筋的孔型，其特征在于，所述孔型包括成品前孔型和成品孔型，其中：
所述成品前孔型由成品前孔型上槽底和成品前孔型下槽底包围而成，所述成品前孔型上槽底的两端均连接成品前非孔型包线，所述成品前孔型下槽底的两端均连接成品前非孔型包线；
所述成品孔型由成品孔型上槽底和成品孔型下槽底包围而成，所述成品孔型上槽底的两端均连接成品非孔型包线；所述成品孔型下槽底的两端均连接成品非孔型包线；所述成品前孔型上槽底由第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧依次连接而成，所述第一圆弧和所述第三圆弧的圆心在所述成品前孔型的内部，所述第二圆弧的圆心在所述成品前孔型的外部；所述成品前孔型下槽底由第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧依次连接而成，所述第一圆弧和所述第三圆弧的圆心在所述成品前孔型的内部，所述第二圆弧的圆心在所述成品前孔型的外部；
所述成品前孔型上槽底的第一圆弧和第三圆弧的圆心位于所述成品前孔型的水平中心线的下面，所述成品前孔型下槽底的第一圆弧和第三圆弧的圆心位于所述成品前孔型的水平中心线的上面；所述成品前孔型的高宽比为0.55～0.60。
2.根据权利要求1所述的全螺纹钢筋的孔型，其特征在于，所述第二圆弧的半径大于所述第一圆弧和所述第三圆弧的半径。
3.根据权利要求1所述的全螺纹钢筋的孔型，其特征在于，与所述成品前孔型上槽底的端部相切的切线及与所述成品前非孔型包线垂直的直线之间的夹角为成品前孔型扩展角。
4.根据权利要求3所述的全螺纹钢筋的孔型，其特征在于，所述成品前孔型扩展角的度数为32°～36°。
5.根据权利要求1所述的全螺纹钢筋的孔型，其特征在于，与所述成品孔型上槽底的端部相切的切线及与所述成品非孔型包线垂直的直线之间的夹角为成品孔型扩展角。
6.根据权利要求5所述的全螺纹钢筋的孔型，其特征在于，所述成品孔型扩展角的度数为18°～22°。
7.根据权利要求1所述的全螺纹钢筋的孔型，其特征在于，所述成品孔型的两端分别与成品非孔型包线的连接处均形成自由膨胀区，所述全螺纹钢筋对应所述自由膨胀区的位置为自由膨胀面，所述自由膨胀面向所述全螺纹钢筋的中心凹陷。
8.根据权利要求7所述的全螺纹钢筋的孔型，其特征在于，所述自由膨胀面为向所述全螺纹钢筋的中心凹陷的圆弧状。
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- 2016-05-24 CN CN201610353058.3A patent/CN105880294B/zh active Active
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