一种异型槽钢的轧制孔型系统.pdf

本发明公开了一种可以利用更小规格的轧机顺利地轧制出腿长/腰宽＝0.8－1.1之间的特殊断面的异型槽钢孔型系统。本发明采用直接切深的粗轧孔、按照窄－宽－窄规律布置的蝶式中轧孔以及经过优化轧机咬入条件的直腿成品孔组成，它对蝶式孔型系统圆弧段加以充分利用，并可使轧件迫伸到水平段，同时取消了直腿控制口，使轧件通过若干朝向依次交替的带控制口的蝶式孔轧制后直接进入一个直腿成品孔中轧制成型，这样可以充分改善轧机的变形条件，实现小轧机轧大材，提高了轧机能力以及技术经济指标，并带来孔型的高度较低，轧辊刻槽较浅，轧制负荷减小等积极效果。本发明能够生产出相对于现有标准断面的槽钢而言腿更薄长、腿内侧斜度更小、腰更厚的特殊断面的异型槽钢。

权利要求书
1、  一种异型槽钢的轧制孔型系统，它依次包括箱形孔(K13)、预切分孔(K12)、用以轧制钢坯的切深孔(K11)(K10)(K9)(K8)、蝶式中轧孔(K7)(K6)(K5)(K4)(K3)(K2)、直腿成品孔(K1)，蝶式孔由一个水平方向弯曲的腰部孔(1)和从腰部孔两端向下方延伸的两个对称腿部孔(2)组成，腿部孔(2)由上方的一段直线段和下方的一段弧形段组成，其特征在于：
(1)按道次顺序蝶式孔(K7)(K6)(K5)宽度逐渐增宽，在宽度达到最大时的蝶式孔(K5)之后的各道次蝶式孔(K4)(K3)(K2)和直腿成品孔(K1)的宽度逐渐缩小，且(K4)(K3)(K2)相邻道次蝶式孔之间的缩小量不超过20mm，最后一道次的蝶式孔(K2)和直腿成品孔(K1)之间的缩小量在25-30mm之间；
(2)、宽度最大处的蝶式孔(K5)的腿部孔(2)长度大于槽钢腿的设计长度，且该腿部孔(2)的弧形段的底端延伸出一段与轧辊轴线平行的水平段；
(3)、宽度最大处的蝶式孔(K5)后的各道次蝶式孔(K4)(K3)(K2)的腿部孔(2)直线段外壁的斜度为10-24％，而且满足tg-1(10-24％)+弧形段对应的圆心角＝35-65°条件；
(4)、宽度最大处的蝶式孔(K5)为开口式蝶式孔，而后的各道次蝶式孔(K4)(K3)(K2)为闭口式蝶式孔，相邻两道次的蝶式孔闭口朝向互为相反；
(5)、处于最后一道次的蝶式孔(K2)腿部孔(2)和腰部孔(1)的长度等于槽钢腿和腰的设计长度；
(6)、直腿成品孔(K1)无垂直压下量，其侧壁斜度位于5-7％之间。

2、  根据权利要求1所述的异型槽钢的轧制孔型系统，其特征在于：直腿成品孔(K1)为直腿槽式孔型，在其上轧辊的左右槽口处(3)各有一扩张段(4)，扩张段(4)与下轧辊之间的间隙比上一道次蝶式孔(K2)槽口处的上下轧辊之间的间隙大5-30mm，扩张段(4)轮廓与轧辊轴线夹角为20-45°。

3、  根据权利要求1或2所述的异型槽钢的轧制孔型系统，其特征在于：切深孔(K11)(K10)(K9)(K8)的斜度在8-20％之间。

4、  根据权利要求1或2所述的异型槽钢的轧制孔型系统，其特征在于：在宽度最大处的蝶式孔(K5)以及之前的各道次蝶式孔(K7)(K6)腿部孔(2)直线段外壁的斜度为30-60％，且tg-1(30-60％)+弧形段对应的圆心角＝80-90°。

5、  根据权利要求1或2所述的异型槽钢的轧制孔型系统，其特征在于：在宽度最大处的蝶式孔(K5)之后的各道次蝶式孔(K4)(K3)(K2)的平均延伸系数为1.13-1.19。

说明书一种异型槽钢的轧制孔型系统
技术领域
本发明属于轧制槽钢的技术领域，更具体地说是涉及到异型槽钢轧制孔型系统这一技术领域。
背景技术
马鞍山钢铁股份有限公司应奇瑞汽车有限公司的委托试制一种汽车用特殊断面槽钢，钢种相当于GBQ345，但槽钢的端面形状、尺寸与最接近的国内标准断面形状的槽钢也有很大的不同。见图2、图3，图2为奇瑞要求的槽钢断面形状，其腰宽h为79mm、腰厚d为11.0mm，腿长b74mm，平均腿厚t为5.35mm；图3为国内与图2形状最接近的标准槽钢的断面图，其腰宽h为80mm、腰厚d为5.0mm，腿长b43mm，平均腿厚t为8.0mm。比较图2和图3，二者存在以下不同：1、同规格的普通槽钢的b/h(腿长/腰宽)＝0.54，而奇瑞槽槽钢的b/h(腿长/腰宽)＝0.94，属于腿较长的一类槽钢。2、同规格的普通槽钢t/d(平均腿厚/腰厚)＝1.6，属于腰薄腿厚，而奇瑞槽钢t/d(平均腿厚/腰厚)＝0.48，属于腰厚腿薄的一类槽钢。3、普通槽钢腿内侧壁斜度φ为20％，而奇瑞槽钢斜度φ为5.7％，其内侧斜度较小。
传统轧制槽钢使用的是直腿槽式孔型系统，采用此系统用φ300mm的轧机就可以轧制图2所示的标准槽钢，但是按照同样孔型系统法轧制图1所示的槽钢仅从理论上计算最少要φ500mm的轧机才可以轧制。而且还存在着：轧辊刻槽深易断辊、变形条件不好、轧件轧制不均匀、切深孔易磨损等缺陷，从而使得轧件脱槽困难、易发生缠辊和顶卫板事故，因此影响轧机作业率和机时产量的提高，并且还带来能耗高、轧辊加工量大等缺陷。此外，φ500mm轧机比φ300mm的轧机投资和运行成本要大很多。
中国专利97112220.2公开了一种轧制槽钢的蝶型孔型系统，它包括两只粗轧平箱形孔、带弧底的立箱形孔、切深孔、四只弯腿蝶式中轧孔、直腿控制前孔、直腿成品前控制口和直腿成品孔，轧件经粗轧切深孔切深后再到弯腿蝶式中轧孔去轧制，弯腿蝶式中轧孔孔型依顺序为：上开口的闭口腿端蝶式孔、下开口的闭口腿端蝶式孔，两只开口腿端蝶式孔，这些蝶式孔的宽度按轧制道次的先后逐步扩大，最后轧件通过直腿弯腰大斜度槽式孔型的直腿控制前孔、直腿成品前控制口和直腿成品孔轧制成型。
但是这种孔型系统没有充分利用弯腿段的优势，在最后成品孔之前还设有两个直腿控制口，也就是说轧件在成品之前就必须成直腿，所以该孔型系统与直腿槽式孔系统相比它在孔型的宽度方向增加较大，而高度方向减小有限。所以该种孔型系统并不能顺利地轧制前述形状和尺寸的奇瑞槽钢。因为：1、该孔型系统是配合标准断面的槽钢而设计的，相比较腿长的槽钢，显得孔型高度依然较高，轧辊刻槽依然较深；2、该孔型系统轧制腰厚腿薄的这一类槽钢时，因腰过厚会给轧件矫直带来困难，而腿太薄易产生起波浪、拉薄等缺陷。3、槽钢退内侧壁斜度较小，轧制难度越大，而上述的专利技术方案是通过大斜度孔型轧制出内侧壁斜度较大的槽钢，用这样的孔型难以轧制内侧壁斜度较小的轧件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种槽钢轧制孔型系统，该系统可以利用更小规格的轧机顺利地轧制出腿长/腰宽＝0.8-1.1之间的特殊断面的异型槽钢。
本发明解决技术问题的方案是：一种异型槽钢的轧制孔型系统，它依次包括箱形孔、预切分孔、用以轧制钢坯的切深孔、蝶式中轧孔、直腿成品孔，蝶式孔由一个水平方向弯曲的腰部孔和从腰部孔两端向下方延伸的两个对称腿部孔组成，腿部孔由上方的一段直线段和下方的一段弧形段组成，其特征在于：
(1)、按道次顺序蝶式孔宽度逐渐增宽，在宽度达到最大时的蝶式孔之后的各道次蝶式孔和直腿成品孔的宽度逐渐缩小，且相邻道次蝶式孔之间的缩小量不超过20mm，最后一道次的蝶式孔和直腿成品孔之间的缩小量在25-30mm之间；
(2)、宽度最大处的蝶式孔的腿部孔长度大于槽钢腿的设计长度，且该腿部孔的弧形段的底端延伸出一段与轧辊轴线平行的水平段；
(3)、宽度最大处的蝶式孔后的各道次蝶式孔的腿部孔直线段外壁的斜度为10-24％，而且满足tg-1(10-24％)+弧形段对应的圆心角＝35-65°条件；
(4)、宽度最大处的蝶式孔为开口式蝶式孔，而后的各道次蝶式孔为闭口式蝶式孔，相邻两道次地蝶式孔闭口朝向互为相反；
(5)、处于最后一道次的蝶式孔腿部孔和腰部孔的长度等于槽钢腿和腰的设计长度；
(6)、直腿成品孔无垂直压下量，其侧壁斜度位于5-7％之间。
以上技术方案中，蝶式孔的宽度是指该道次下的蝶式孔在轧辊轴向方向上所能轧制轧件的最大有效宽度。开口蝶式孔是指该孔型无闭口，闭口又称锁口或控制口，一般设置在槽口处；闭口蝶式孔是指该孔型槽口处设有闭口，现有技术中闭口根据朝向的不同又被分为上开口和下开口两类，本发明在宽度最大处的蝶式孔后的各道次蝶式孔的闭口的朝向是依次交替的。本发明中所称斜度的基准面为铅垂线。
直腿成品孔为直腿槽式孔型，在其上轧辊的左右槽口处各有一扩张段，扩张段与下轧辊之间的间隙比上一道次蝶式孔槽口处的上下轧辊之间的间隙大5-30mm，扩张段轮廓与轧辊轴线夹角为20-45°，这样可以起到方便轧件进孔的作用。
切深孔的斜度在8-20％之间，以便开坯时能轧出足够长的槽钢腿。
在宽度最大处的蝶式孔以及之前的各道次蝶式孔的孔型可以按照现有技术进行设计，最好腿部孔直线段外壁的斜度为30-60％，而且满足tg-1(30-60％)+弧形段对应的圆心角＝80-90°条件，以充分利用圆弧段轧制足够长度的槽钢腿。
在宽度最大处的蝶式孔以及之前的各道次蝶式孔的平均延伸系数为1.20-1.50，在宽度最大处的蝶式孔之后的各道次蝶式孔的平均延伸系数为1.13-1.19。
本发明的积极效果在于：1、本发明采用直接切深的粗轧孔、按照窄-宽-窄规律布置的蝶式中轧孔以及经过优化轧机咬入条件的直腿成品孔，可以充分改善轧机的变形条件，实现小轧机轧大材，提高了轧机能力以及技术经济指标。2、本发明克服了现有技术中的蝶式孔没有充分利用腿部弯曲段的优势，对蝶式孔型系统圆弧段加以充分利用，并可使轧件迫伸到水平段，使腿部的增长和完展更为有利，利用此法可生产出腿长/腰宽＝0.8-1.1之间的特殊断面的异型槽钢，并带来孔型的高度较低，轧辊刻槽较浅，轧制负荷减小等积极效果。3、本发明取消了直腿控制口，使轧件通过若干朝向依次交替的带控制口的蝶式孔轧制后直接进入一个直腿成品孔中轧制成型，这样可以较好地矫直槽钢的腰部，并且能控制好槽钢腿部宽度和斜度，从而能够生产出相对于现有标准断面的槽钢而言腿更薄长、腿内侧斜度更小、腰更厚的特殊断面的异型槽钢。
附图说明
图1为本发明一种优选的异型槽钢的轧制孔型系统；
图2为奇瑞槽钢断面图；
图3为国内与图2形状最接近的标准槽钢的断面图。
具体实施方式
在φ300mm×4的横列式轧机上，选用钢种为GBQ345、120×120mm的方坯，采用二火成材。
如图1所示孔型系统设计为：
粗轧：箱形孔K13，预切分孔K12，切深孔K11、K10、K9、K8、各切深孔的侧壁斜度设计在18-20％之间，上述切深孔等孔型分布在第一轧机上，第一轧机上各孔的压下量比其它轧机的压下量都大，平均延伸系数可设定为1.3左右，各道次压下量尽量平均，这样可减少后面道次的压下量，以降低道次电流和轧机弹跳过大的问题，并且为开坯时轧出足够量的腿长。
中轧：中轧孔K7、K6、K5、K4、K3、K2均为蝶式孔，中轧孔K7、K6、K5分布在同一轧机上并且宽度逐渐增大，至K5处的蝶式孔宽度为最大，该轧机中各道次平均延伸系数设定为1.25左右，K7、K6、K5腿部孔直线段外壁的斜度为35-40％之间，而且该斜度所反映的正切角与圆弧段对应的圆心角α之和在83-86°之间，蝶式孔K5之后的蝶式孔K4、K3、K2分布在同一轧机上并且宽度逐渐缩小，该轧机的平均延伸系数为1.15左右。K7为上开口的闭口式蝶式孔，K6为下开口的闭口式蝶式孔，K5为开口式蝶式孔，K4为下开口的闭口式蝶式孔，K3为上开口的闭口式蝶式孔，K2为下开口的闭口式蝶式孔。
如图2所示，蝶式孔K5由一个水平方向弯曲的腰部孔1和从腰部孔两端向下方延伸的两个对称腿部孔2组成，腿部孔包括以下三个部分：位于上方的一段直线段L、位于下方的由圆心角α所对应的一段圆弧段以及圆弧段的末端延伸出的一段与轧辊轴线平行的水平段L’，直线段L、圆弧段和水平段L’长度之和大于74mm。
如图3所示，K4、K3、K2由一个水平方向弯曲的腰部孔1和从腰部孔两端向下方延伸的两个对称腿部孔2组成，腿部孔包括位于上方的一段直线段L和位于下方的由圆心角α所对应的一段圆弧段两个部分。K4、K3、K2各道次蝶式孔的腿部孔直线段外壁的斜度为17±3％，而且该斜度所反映的正切角与圆弧段对应的圆心角α之和在45°左右，K4的宽度为145mm，K3的宽度为125mm，K2的宽度为110mm，能较好地解决了轧件宽出窄进的问题，避免生产中出现咬不进轧件或轧件撕裂的现象。而K2的蝶式孔腿部孔和腰部孔的长度分别是74mm和79mm，各闭口设置在槽口处3。
直腿成品孔为K1设置在一台轧机上且对轧件无垂直压下量，其侧壁斜度为5.5％。直腿成品孔K1为直腿槽式孔型，宽度为80mm。在其上轧辊的左右槽口处各有一扩张段4，扩张段4为上轧辊与辊缝处5之间铣去的一个倒角，扩张段与下轧辊之间的间隙比K2的槽口处的上下轧辊之间的间隙大15-30mm，扩张段轮廓直线与轧辊轴线夹角为35°，这种设计优化了轧机咬入条件，便于轧件顺利进入直腿成品孔内。
在上述具体实施方式中，K5开口轧制能使轧件充分宽展，得到符合长度要求的腿长；在K5之后的K4、K3、K2通过设置朝向交替的闭口控制轧制槽钢腿部的宽度，并均匀腿长避免起皱；在孔型系统设计时，取消现有技术中的直腿控制口，代之以经过合理设计K4、K3、K2蝶式孔来加以控制，成品前孔K2尺寸设计到位，腰部呈弯曲状态，最后成品孔K1不给压下量，仅将腰部热弯展平，因此可以克服腿薄且长的轧制难题；由于轧件腰部较厚，因此直腿成型孔腰部斜度过大会造成矫直困难，若腰部斜度过小会使腿部不易脱槽，而将成品孔斜度控制在5-7％之内，可以较好地解决后腰矫直以及槽钢腿部斜度控制的问题。
经本实施方式的试验，已经成功轧制出腰宽h为79mm、腰厚d为11.5mm，腿长b74mm，平均腿厚t为5.35mm；腿部斜度为5.3％的槽钢。