CN109775560A - 一种新型断面异型钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型断面异型钢及其生产方法，该断面异型钢包括腹板、翼缘和拐角，其中，在所述腹板的左右两端分别设置有一个所述翼缘，每个所述翼缘的上下两端分别设置有一个所述拐角；所述腹板、两个所述翼缘和四个所述拐角一体成型。所述腹板的横向中心线为A‑A，所述腹板的竖向中心线为B‑B，所述拐角的一端与所述翼缘连接，所述拐角的另一端向远离所述B‑B的方向上延伸。本发明的技术方案提高了生产效率及金属利用率，降低了生产成本，提高了使用的经济性，本发明是对工字钢进行强化后得到的断面异型钢，抗侧弯能力强，相比传统的截面的工字钢，截面更加优化，承载能力更强。

Description

一种新型断面异型钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及热轧型钢技术领域，特别涉及一种新型断面异型钢及其生产方法。

背景技术

传统工字钢具有非常广泛的应用，但是在某些专业领域，传统的工字钢由于截面模量小或者承载能力弱已不能满足要求。

异型钢(异形截面型钢)一般应用在专业领域，且随着应用领域的不同，截面形状也不相同。

异型钢在仓储物流机械、工程机械、矿山机械等领域广泛应用，并且随着研究的深入及应用的扩展，正逐渐其他行业延伸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型断面异型钢及其生产方法。该断面异型钢由普通截面工字钢基础上发展来的，通过在工字钢的翼缘处加上拐角来对工字钢进行强化，抗侧弯能力强，相比传统的截面的工字钢，截面更加优化，承载能力更强。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型断面异型钢，包括腹板、翼缘和拐角，其中，在所述腹板的左右两端分别设置有一个所述翼缘，每个所述翼缘的上下两端分别设置有一个所述拐角；所述腹板、两个所述翼缘和四个所述拐角一体成型。

进一步地，在上述断面异型钢中，所述腹板的横向中心线为A-A，所述腹板的竖向中心线为B-B，所述拐角的一端与所述翼缘连接，所述拐角的另一端向远离所述B-B的方向上延伸。

进一步地，在上述断面异型钢中，所述翼缘与腹板未接触且位于所述A-A上方的侧面为上侧面，所述翼缘与腹板未接触且位于所述A-A下方的侧面为下侧面，所述翼缘接触所述腹板的侧面为内侧面，所述翼缘远离所述B-B的侧面为外侧面，所述拐角远离所述A-A的表面为外表面，所述拐角靠近所述A-A的表面为内表面，所述拐角的另一端的表面为端面；所述翼缘的横向中心线与所述A-A共线；两个所述翼缘以所述B-B为轴左右对称；所述内侧面与所述腹板的表面之间形成夹角α，所述α为钝角；优选地，所述上侧面和所述下侧面均与所述A-A平行设置；所述外侧面与所述A-A垂直设置。

进一步地，在上述断面异型钢中，位于所述A-A上方的所述拐角的所述外表面与所述上侧面共面，位于所述A-A下方的所述拐角的所述外表面与所述下侧面共面；所述内表面与所述外侧面之间形成夹角β，所述β为钝角；所述端面与所述外侧面平行；优选地，在同一所述翼缘上的两个所述拐角以所述A-A为轴上下对称；在不同所述翼缘上且位于所述A-A同一侧的两个所述拐角以所述B-B为轴左右对称。

进一步地，在上述断面异型钢中，所述内侧面通过第一倒圆角与所述腹板的表面连接；所述上侧面和所述下侧面均通过第二倒圆角与所述内侧面过渡连接；所述外表面通过第三倒圆角与所述端面过渡连接；所述端面通过第四倒圆角与所述内表面过渡连接；所述内表面通过第五倒圆角与所述外侧面过渡连接。

进一步地，在上述断面异型钢中，所述拐角的一端的厚度大于所述拐角的另一端的厚度。

另一方面，提供了一种上述断面异型钢的生产方法，所述断面异型钢由坯料轧制而成，所述生产方法包括如下步骤：

1)将坯料加热至1100～1250℃；

2)利用设置有多个孔型的开坯机对步骤1)中加热后的坯料进行粗轧，经多道次轧制后得到轧件；

3)利用多架万能轧机和多架轧边机对步骤2)中得到的轧件进行精轧得到所述断面异型钢。

进一步地，在上述生产方法中，所述坯料为矩形结构；在所述步骤2)中，粗轧的轧制道次为9～14道次。

进一步地，在上述生产方法中，在所述步骤2)中，所述开坯机沿轧制方向依次布置有K1、K2、K3、K4、K5、K6六个孔型，其中K1、K3、K5均为纵向开口切分孔，所述纵向开口切分孔用于所述翼缘和拐角的加工成型，K2、K4、K6均为横向开口切分孔，所述横向开口切分口用于所述腹板的宽展及减薄。

进一步地，在上述生产方法中，在所述步骤3)中，万能连轧机组包括U1、U2、U3三架万能轧机和E1、E2两架轧边机，沿轧制方向布置顺序依次为U1、E1、U2、E2、U3。

分析可知，本发明公开一种新型断面异型钢及其生产方法，该断面异型钢是对传统工字钢的改进，在传统工字钢的基础上增加四个拐角，拐角起到加强筋的作用，使截面模量增大。在应用中，相比传统的工字钢，该断面异型钢的承载能力更强，结构更加稳定。该断面异型钢主要用做吊装机构的导轨(或称吊轨)，进行人员或货物的运输。

本发明的技术方案提高了生产效率及金属利用率，降低了生产成本，提高了使用的经济性，本发明是对工字钢进行强化后得到的断面异型钢，抗侧弯能力强，相比传统的截面的工字钢，截面更加优化，承载能力更强。

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为本发明一实施例的竖向截面示意图。

图2为本发明一实施例的又一竖向截面示意图。

图3为本发明一实施例粗轧阶段的开坯机的纵向开口切分孔示意图。

图4为本发明一实施例粗轧阶段的开坯机的横向开口切分孔示意图。

图5为本发明一实施例精轧阶段的万能轧机的孔型示意图。

图6为本发明一实施例精轧阶段的轧边机的孔型示意图。

图7为本发明一实施例成品阶段的万能轧机的孔型示意图。

图8为本发明一实施例的应用示意图。

附图标记说明：1腹板；2翼缘；21上侧面；22下侧面；23内侧面；24外侧面；3拐角；31外表面；32内表面；33端面；4第一倒圆角；5第二倒圆角；6第三倒圆角；7第四倒圆角；8第五倒圆角；9导轮；10承载装置；11导轨(断面异型钢)；

A-A腹板的横向中心线；B-B腹板的竖向中心线；

α内侧面与腹板的表面之间形成夹角；

β内表面与外侧面之间形成夹角。

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。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

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”、“设置”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。

如图1至图2所示，根据本发明的实施例，提供了一种新型断面异型钢。包括腹板1、翼缘2和拐角3，其中，在腹板1的左右两端分别设置有一个翼缘2，每个翼缘2的上下两端分别设置有一个拐角3，腹板1、两个翼缘2和四个拐角3通过热轧一体成型，提高生产效率及金属利用率，避免了工艺的复杂性，降低了生产成本。

进一步地，拐角3的一端与翼缘2连接，拐角3的另一端向远离B-B的方向上延伸。断面异型钢上设置的拐角3起到加强筋的作用，使断面异型钢的截面模量增大。在应用中，相比传统的工字钢，该断面异型钢的承载能力更强，结构更加稳定。

进一步地，翼缘的上侧面21位于A-A上方且与腹板1未接触，翼缘的下侧面22位于A-A下方且与腹板1未接触，翼缘的下侧面22与翼缘的上侧面21相对；翼缘的内侧面23与腹板1接触，翼缘的外侧面24远离B-B，翼缘的外侧面24与翼缘的内侧面23相对。拐角的外表面31远离A-A，拐角的内表面32靠近A-A，拐角3的另一端的表面为端面33，翼缘2的横向中心线与A-A共线，两个翼缘2以B-B为轴左右对称，内侧面23与腹板1的表面之间形成夹角α，α为钝角，上侧面21和下侧面22均与A-A平行设置，外侧面24与A-A垂直设置。

进一步地，位于A-A上方的拐角3的外表面31与上侧面21共面，位于A-A下方的拐角3的外表面31与下侧面22共面，内表面32与外侧面24之间形成夹角β，β为钝角，端面33与外侧面24平行。优选地，在同一翼缘2上的两个拐角3以A-A为轴上下对称，在不同翼缘2上且位于A-A同一侧的两个拐角3以B-B为轴左右对称。

进一步地，内侧面23通过第一倒圆角4与腹板1的表面连接，上侧面21和下侧面22均通过第二倒圆角5与内侧面23过渡连接，外表面31通过第三倒圆角6与端面33过渡连接，端面33通过第四倒圆角7与内表面32过渡连接，内表面32通过第五倒圆角8与外侧面24过渡连接。

进一步地，拐角3的一端的厚度大于拐角3的另一端的厚度(如附图1所示，厚度是指外表面31到内表面32之间的距离)，外表面31到内表面32的距离沿着远离B-B的方向上逐渐变短，如此可以进一步提到断面异型钢的承载能力。

本发明还公开了一种新型断面异型钢的生产方法，该断面异型钢由坯料轧制而成，包括如下步骤：

1)将坯料加热至1100～1250℃；

2)利用设置有多个孔型的开坯机对步骤1)中加热后的坯料进行粗轧，经多道次轧制后得到轧件；

3)利用多架万能轧机和多架轧边机对步骤2)中得到的轧件进行精轧得到断面异型钢。

进一步地，坯料为矩形结构，在步骤2)中，粗轧的轧制道次为9～14道次(如9道次、10道次、11道次、12道次、13道次、14道次)。

进一步地，在步骤2)中，开坯机依次布置有K1、K2、K3、K4、K5、K6六个孔型，其中K1、K3、K5均为纵向开口切分孔，纵向开口切分孔用于加工翼缘2和拐角3，使两者成型，K2、K4、K6均为横向开口切分孔，横向开口切分孔用于腹板1的宽展以及减薄。优选地，开口切分孔均通过横向中心线上下对称、均通过竖向中心线左右对称。

进一步地，在步骤3)中，利用万能连轧机组对轧件进行精轧，万能连轧机组包括U1、U2、U3三架万能轧机和E1、E2两架轧边机，布置顺序依次为U1、E1、U2、E2、U3。轧件在万能轧机U1到万能轧机U2的精轧过程中，腹板1的厚度T1的尺寸逐渐变薄，腹板的长度L1的尺寸逐渐变大，轧件的外形逐渐接近成品尺寸。轧边机E1和轧边机E2用于对拐角3的外表面进行加工，断面异型钢在经过轧边机E1和轧边机E2的过程中，腹板1的厚度T1的尺寸逐渐减小。优选地，万能轧机U1、U2、U3和轧边机E1、E2的孔型均通过横向中心线上下对称、均通过竖向中心线左右对称。

本发明所公开的新型断面异型钢主要用于轨道运输的导轨，如图8所示，在导轨11的腹板1的两侧安装有导轮9，导轮9能够在导轨11上沿导轨11的长度方向上滚动，承载装置10通过导轮9悬挂在导轨11上，承载装置10用于进行人员或货物的运输。

实施例

该实施例的坯料的规格为160×160mm断面的连铸方坯(材质Q345)，包括如下步骤：

1)、将坯料加热至1100～1150℃；

2)、利用设置有6个孔型的开坯机对步骤1)中加热后的坯料进行粗轧，经8道次轧制后得到轧件；

开坯机依次布置有K1、K2、K3、K4、K5、K6六个孔型，开坯机均采用上下左右对称的开口切分孔，如图3所示，K1、K3、K5均为纵向开口切分孔，如图4所示，K2、K4、K6均为横向开口切分孔。纵向开口切分孔用于加工翼缘2和拐角3的成型；横向开口切分孔用于腹板1的宽展以及减薄，经过粗轧后所得到的轧件的腹板1厚度为16mm。

3)、利用3架万能轧机和2架轧边机对步骤2)中得到的轧件进行精轧得到断面异型钢。

万能连轧机组包括U1、U2、U3三架万能轧机和E1、E2两架轧边机，布置顺序依次为U1、E1、U2、E2、U3。U1和U2万能轧机的孔型结构如图5所示，U1和U2用于对翼缘2和拐角3进行加工，经U1和U2精轧的轧件腹板1的厚度分别为13mm和10mm。为了能控制翼缘2高度，设置两架轧边机E1和E2，E1和E2轧边机的孔型结构如图6所示。最后轧件进入万能轧机U3并生成新型断面异型钢，U3万能轧机的孔型结构如图7所示。

本实施例所得到的新型断面异型钢的产品尺寸参数为：

如图2所示，腹板1的厚度T1为9mm、长度L1为119mm，两个翼缘2的两个外侧面24之间的垂直距离L2为155mm，在不同翼缘2上且位于A-A的同一侧的两个拐角3的两个端面33之间的垂直距离L3为198mm，位于同一翼缘2的两个外表面31之间的垂直距离T3为69mm，在同一翼缘2上的两个拐角3的内表面32与翼缘2的外侧面24的连接处之间的距离T2为33mm。第一倒圆角4的半径为6mm，第二倒圆角5的半径为10mm，第三倒圆角6的半径为3mm，第四倒圆角7的半径为4mm，第五倒圆角8的半径为6mm。

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：

1)、本发明通过热轧一次成型，提高生产效率及金属利用率。

2)、本发明通过热轧一体成型，避免了工艺的复杂性(如果不采用热轧一次成型，设置加强筋，需要进行后续的焊接工艺)，进而降低了生产成本，提高了使用的经济性；

3)、本发明是对工字钢进行强化后得到的断面异型钢，抗侧弯能力强，相比传统的截面的工字钢，截面更加优化，承载能力更强。经试验，在A-A方向，即承载方向，该断面异型钢相比传统的截面的工字钢抗弯截面模量可提高32％。

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 (10)

1.一种新型断面异型钢，其特征在于，包括腹板、翼缘和拐角，其中，

在所述腹板的左右两端分别设置有一个所述翼缘，每个所述翼缘的上下两端分别设置有一个所述拐角；

所述腹板、两个所述翼缘和四个所述拐角一体成型。

2.根据权利要求1所述的断面异型钢，其特征在于，

所述腹板的横向中心线为A-A，所述腹板的竖向中心线为B-B，

所述拐角的一端与所述翼缘连接，所述拐角的另一端向远离所述B-B的方向上延伸。

3.根据权利要求2所述的断面异型钢，其特征在于，

所述翼缘与腹板未接触且位于所述A-A上方的侧面为上侧面，所述翼缘与腹板未接触且位于所述A-A下方的侧面为下侧面，所述翼缘接触所述腹板的侧面为内侧面，所述翼缘远离所述B-B的侧面为外侧面，所述拐角远离所述A-A的表面为外表面，所述拐角靠近所述A-A的表面为内表面，所述拐角的另一端的表面为端面；

所述翼缘的横向中心线与所述A-A共线；

两个所述翼缘以所述B-B为轴左右对称；

所述内侧面与所述腹板的表面之间形成夹角α，所述α为钝角；

优选地，所述上侧面和所述下侧面均与所述A-A平行设置；

所述外侧面与所述A-A垂直设置。

4.根据权利要求3所述的断面异型钢，其特征在于，

位于所述A-A上方的所述拐角的所述外表面与所述上侧面共面，位于所述A-A下方的所述拐角的所述外表面与所述下侧面共面；

所述内表面与所述外侧面之间形成夹角β，所述β为钝角；

所述端面与所述外侧面平行；

优选地，在同一所述翼缘上的两个所述拐角以所述A-A为轴上下对称；

在不同所述翼缘上且位于所述A-A同一侧的两个所述拐角以所述B-B为轴左右对称。

5.根据权利要求3所述的断面异型钢，其特征在于，

所述内侧面通过第一倒圆角与所述腹板的表面连接；

所述上侧面和所述下侧面均通过第二倒圆角与所述内侧面过渡连接；

所述外表面通过第三倒圆角与所述端面过渡连接；

所述端面通过第四倒圆角与所述内表面过渡连接；

所述内表面通过第五倒圆角与所述外侧面过渡连接。

6.根据权利要求2所述的断面异型钢，其特征在于，

所述拐角的一端的厚度大于所述拐角的另一端的厚度。

7.权利要求1至6中任一项所述的断面异型钢的生产方法，所述断面异型钢由坯料轧制而成，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤：

1)将坯料加热至1100～1250℃；

2)利用设置有多个孔型的开坯机对步骤1)中加热后的坯料进行粗轧，经多道次轧制后得到轧件；

3)利用多架万能轧机和多架轧边机对步骤2)中得到的轧件进行精轧得到所述断面异型钢。

8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，

所述坯料为矩形结构；

在所述步骤2)中，粗轧的轧制道次为9～14道次。

9.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，

在所述步骤2)中，所述开坯机沿轧制方向依次布置有K1、K2、K3、K4、K5、K6六个孔型，其中K1、K3、K5均为纵向开口切分孔，所述纵向开口切分孔用于所述翼缘和拐角的加工成型，K2、K4、K6均为横向开口切分孔，所述横向开口切分口用于所述腹板的宽展及减薄。

10.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，

在所述步骤3)中，万能连轧机组包括U1、U2、U3三架万能轧机和E1、E2两架轧边机，沿轧制方向布置顺序依次为U1、E1、U2、E2、U3。