普通三辊轧机轧制H型钢的工艺方法 所属技术领域
本发明涉及一种用普通的三辊轧机(或二辊轧机)轧制H型钢的工艺方法，属于金属压力加工技术领域。
背景技术
H型钢又叫平行翼缘工字钢，其断面形状类似英文字母“H”，故称为H型钢。H型钢是一种截面面积的分配更加优化、强重比较大的高效型材，其断面系数较大，抗弯能力强，节约金属，属经济断面型钢。
H型钢的生产需用万能轧机，工艺复杂、设备投资大，且设备复杂庞大。万能轧机生产H型钢对人员的技术素质要求非常高，操作维护困难，经常出现腹板偏心、腹板波纹等缺陷等。因此，对于中小型钢铁企业来说，建设一条H型钢生产线是非常困难的。
【发明内容】
为了克服上述困难，简化H型钢的生产设备和工艺，避免用万能轧机生产H型钢可能产生的腹板偏心、腹板波纹等缺陷的发生，降低中小型钢铁企业生产H型钢的门槛，本发明提供一种用普通的三辊轧机(或二辊轧机)轧制H型钢地工艺方法。
本发明的机理：在三辊轧机或二辊轧机上，采用一般的工字钢孔型系统轧出工字形中间坯料，它与H型钢的主要区别是腿内侧具有斜度。轧辊对工字形轧件腿部的垂直压下属于高轧件轧制，在自由宽展的情况下会形成单鼓形，在发明所采用的轧边控制孔中，利用轧槽内外侧壁对该单鼓形的形成实施限制宽展，金属就会向腿跟方向流动，从而实现控制腿高和均整腿厚的目的。轧件在平行直腿斜轧孔型中的轧制中，相互平行的开口槽内外侧壁给腿部厚度方向一定的压下量，从而控制腿厚，并改善腿内侧表面质量，闭口槽只对腿端进行轻微的垂直加工，控制腿长并保证腿端的表面质量，腿跟处留有足够的侧隙以保证轧件顺利脱槽。
轧制工艺方案的基本构成：以方坯、矩形坯或异形坯为原料，经加热后，采用生产普通工字钢的方法，在普通三辊轧机或二辊轧机上轧出近似工字钢的中间坯料，然后进入轧边控制孔中，控制腿高并均整腿厚，最后进入两个开口方向相反的平行直腿斜轧孔型中，在开口槽中加工内外侧壁并使其平行，闭口槽中加工腿端，保证腿端良好的形状，从而得到最终的H型钢产品。
本发明所述的用普通的三辊轧机(或二辊轧机)轧制H型钢的工艺方法，其孔型系统的构成为：在K4孔(孔型的编号按照逆轧制方向编排)及其之前的切深孔和延伸孔，采用生产工字钢常用的孔型系统；K3~K1孔采用本发明提供的一种特殊的孔型系统，称为平行翼缘孔型系统，其中K3孔具有万能轧制法中的轧边孔的轧边作用和限制镦粗过程中单鼓形的过度宽展的双重作用，称为轧边控制孔；K2、K1孔为平行直腿斜轧孔型。
采用在三辊轧机或二辊轧机上生产工字钢的方法轧制出近似工字钢成品的中间坯料(见图1)，腿外侧壁AB平直，腿内侧壁CD斜度尽可能小。
采用一个轧边控制孔型，(如图1示)，其主要作用是给腿端一定的垂直压下量Δh，对腿端进行镦粗，改变金属的梯形分布(EFGH)为近似矩形分布(EIJH)，同时利用闭口孔型的侧壁限制镦粗过程中的宽展。该孔型的构成要点是，闭口槽的槽底宽度与来料轧件的腿跟宽度相同或略小，孔型深度根据成品孔和成品孔的开口腿宽展量及闭口腿垂直压下量确定。为了便于轧件的顺利咬入，将闭口腿设计成喇叭口状。(详见图2)
采用一个准成品孔(即成品前孔)和一个成品孔，(如图1示)，这两个孔型均采用平行直腿斜轧孔型，孔型倾斜角α取值范围4~26°，构成开口腿的两个侧壁相平行(KL∥MN)，对开口腿的内外两侧面进行加工，得到内外侧壁平行的腿部，其腿端为自由宽展；构成闭口腿的内侧壁腿跟处与轧件留有间隙，且不可以出现负斜度。该部分孔型只用于对腿端进行垂直加工。闭口腿腿端清角，其厚度KP与腿跟厚度相同。闭口腿的垂直压下量一般不超过3mm，开口腿的侧压量一般不超过1.0mm，在保证腿腰延伸比在1.02~1.06之间的前提下确定出腰部压下量。
综上所述，一种用普通的三辊轧机(或二辊轧机)轧制H型钢的工艺方法，其特征是以方坯、矩形坯或异形坯经加热后，用普通三辊轧机(或二辊轧机)上轧出近似工字钢的中间坯料，再进入平行翼缘孔型系统轧制，即先进入轧边控制孔中，控制腿高并均整腿厚，然后依次进入两个开口方向相反的平行直腿斜轧孔型中，在开口槽中加工内外侧壁并使其平行，闭口槽中加工腿端，赋予腿端合格的形状，从而得到最终的H型钢产品。
本发明所述平行翼缘孔型系统包括轧边控制孔(详见图2)和平行直腿斜轧孔(详见图3)：轧边控制孔其闭口槽的槽底宽度与来料轧件的腿跟宽度相同或略小，孔型深度可以提供足够的压下量，闭口腿设计成喇叭口状；平行直腿斜轧孔其孔型倾斜角α依据翼缘宽度、腰高等尺寸形状取值范围可以在4~26°，构成开口槽的两个侧壁相平行(KL∥MN)，构成闭口槽的内侧壁腿跟处与轧件留有间隙，且不可以出现负斜度，闭口腿腿端清角，其厚度KP与腿跟厚度相同或略小。闭口腿的垂直压下量一般不大于3mm，开口腿的侧压量一般不大于1.0mm，在保证腿腰延伸比在1.02~1.06之间的前提下确定腰部压下量。
本发明具有以下优点：
1、可以在普通的三辊轧机或二辊轧机上实施，设备利用率高，不需要专门的轧边道次。因为轧件在轧边控制孔及其他孔型的闭口槽中可以对腿尖加工修正，减少了设备投资，降低中小型钢铁企业生产H型钢的门槛。
2、采用本发明生产H型钢，各道次的轧件尺寸形状及变形关系主要是靠孔型来保证的，可调整的参数只有一个，即孔型的辊缝值。轧辊的轴向位置靠上下两轧辊辊环的相对位置来确定，位置非常稳定。操作和调整方便，简化了H型钢的生产设备和工艺，降低了对操作和调整人员的素质要求，可以有效避免用万能轧机生产H型钢可能产生的腹板偏心、腹板波纹等缺陷的发生。
3、减少了轧制道次，一般需要9~13道次即可出成品，提高了轧制节奏，降低了生产成本。
4、、成品孔的工作面均有比较大的斜度，磨损后经过重车，易于恢复原来的尺寸形状，从而保证不同轧制批号的H型钢腰高与腿厚的稳定性，提高了轧辊的使用寿命。
本发明所披露的H型钢的轧制工艺方法，主要用于中小型轧钢厂用普通三辊轧机或二辊轧机生产H型钢。使用本发明提供的方法，不必对现有设备进行任何改造，就可以在普通的三辊轧机或二辊轧机上实施。具有明显的经济效益。
【附图说明】
附图1是本发明的轧制工艺方法以及万能轧机轧制H型钢的工艺方法的流程示意图，附图2是本发明的轧边控制孔的局部放大示意图，附图3是本发明的平行直腿斜轧孔的局部放大示意图。
【具体实施方式】
实施例1、在Φ550×2+Φ500×1三辊横列式轧机上生产H150×75×5×7(属于窄边H型钢)，工艺方案如图1所示
轧机共有三架，辊身长度均为1500mm，每个轧辊上可配置四个孔型。
采用的钢坯为150×150的方坯，切深孔及延伸孔均采用弯边斜轧法，共轧制7道次，得到工字形中间坯料，然后进入轧边控制孔，得到腿部厚度基本均匀的轧件，进入开口方向相反的两个平行直腿斜轧孔型，得到符合标准的H150×75×5×7产品。
主要的孔型尺寸为：
轧边控制孔：腿端宽度为7mm，腿高37mm。
平行直腿斜轧孔：成品孔开口腿厚6.8mm，闭口腿高35mm，腿腰延伸比为1.06。成品前孔开口腿厚6.9mm，闭口腿高35.5mm，腿腰延伸比为1.05，孔型倾斜角α取值6°。
实施例2、
在Φ550×2+Φ500×1三辊横列式轧机上生产H100×100×6×8(属于宽边H型钢)，工艺方案如图1所示
轧机共有三架，辊身长度均为1500mm，每个轧辊上可配置四个孔型。
采用的钢坯为120×200的矩形坯，切深孔及延伸孔均采用弯边斜轧法，共轧制9道次，得到的工字形中间坯料，然后进入轧边控制孔，得到的腿部厚度基本均匀的轧件，进入开口方向相反的两个平行直腿斜轧孔型，得到符合标准的H100×100×6×8产品。
主要的孔型尺寸为：
轧边控制孔：腿端宽度8mm，腿高48mm。
平行直腿斜轧孔：成品孔开口腿厚7.8mm，闭口腿高47mm，腿腰延伸比为1.04。成品前孔开口腿厚7.9mm，闭口腿高47.5mm，腿腰延伸比为1.05。孔型倾斜角α取值5.5°。