[发明专利]用于制造具有小棱角半径的热轧空心型材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于制造由钢构成的热轧空心型材的方法。此外本发明还涉及一种按照权利要求5所述的按所述方法制造的空心型材以及一种按照权利要求6所述的这样的空心型材的应用。在此特别涉及不同于圆形的空心型材，如例如按照标准EN 10210-2热制的空心型材。

背景技术

作为MSH型材已知的热轧空心型材可以不仅由冷制的纵向焊缝焊接的而且由热制的无缝的具有基本上圆形的原始横截面的管料制造。

在使用冷制的纵向焊缝焊接的管料时，首先由一个成型成开口管的钢带通常借助HFI焊接制造一个圆管，将该圆管在加热到成型温度以后在相应的型材轧机机架中热轧成一个空心型材。

在使用热制的无缝的管料时，将这些管料或是以相同的热度或是重新加热到轧制温度，并且紧接着利用相应的轧制成型为一个具有所要求的矩形的或正方形的横截面的空心型材。

按照制成的空心型材，基本上作为结构管材除钢结构建筑的传统应用领域外还日益用于工业建筑、运动场设施、桥梁建筑和机械制造、建筑机械制造、特种制造、载货汽车制造和农业机械制造以及钢结构和高层建筑。

按照环境保护和经济上的结构方式的越来越多的要求导致热轧的空心型材的发展，这些空心型材的特征在于关于所要求的平面转动惯量或阻力矩具有较小的重量或在相同的标称尺寸情况下具有较大的横截面(棱角长度×公称壁厚)并且与例如通过冷制由弯曲的薄钢板制造的空心型材相比具有明显更小的棱角半径或可见棱角。

由于空心型材的棱角半径实际上是不均匀的，所以在标准EN10210-2中没有规定外面的圆角半径而是规定圆角区域的长度，以下称之为可见棱角。

在空心型材中小的可见棱角的优点一方面是较大的平面转动惯量和较大的弯曲和扭转刚度，而另一方面在型材棱角区域内的连接中产生较小的焊接坡口继而产生更吸引人的外观，这在可见结构中是很重要的。

此外针对待连接的横截面产生较宽的接触面，借此提高承载能力。此外当可见棱角小于壁厚时，可以将一个力至少部分地直线地导入一个平行于所述力的型材壁中，这对于静态测量是有利的。

但热制的具有按标准EN 10210-2最大允许的可见棱角长度≤3.0×t(t＝壁厚)的空心型材对于全部的应用范围不再是足够的。

在这里列举例如用于高层楼房建筑的能够攀登的塔式旋臂起重机的应用范围。在这种起重机中，通过插入一些附加的塔元件，逐步地提高塔高度并继而提高起重机和吊钩高度并且因此适应继续施工进展。

各塔元件由正方形的或矩形的空心型材组成，其中各垂直延伸的塔元件角型材，所谓的“角杆(Eckstiele)”，通过一些居中设置在空心型材中的销相互连接。

为了加建塔元件，采用一个沿各垂直延伸的塔元件角型材的导向支架，其中由于销连接的空间原因，各导辊必须很接近型材棱角地滚动。在可见棱角过大时，各导辊过远地在空心型材中心滚动，从而不能再通过销连接各个塔元件。

对于具有较小的可见棱角的空心型材的其他的应用范围例如是将电葫芦-塔式旋臂起重机的起重臂的横梁为电葫芦滚轮保持一个较宽的支承面，或一般在受弯曲负荷的型材中，例如对于由DE 10 2007 031 142已知的由钢构成的用于高负荷的起重机轨道支承系统和由DE 10 2006 010 951已知的由钢构成的用于屋顶结构的支承系统。

对于按标准EN 10210-2的热制空心型材所允许的可见棱角长度C₁和C₂≤3.0×t的最大值对于上述应用范围明显地过大。为此按照标准EN 10210因此基本上规定一个1.5×t的值作为计算基础。

至少在轧制技术上仍未办到这样减小在由冷制的焊接的或热制的无缝制造的管料构成的空心型材中的可见棱角长度，以致这些空心型材可经济地用于所描述的应用范围。因此总是寻求一种在空心型材的可轧性、轧辊的磨损与可见棱角长度之间的折衷方案，但这仍未导致符合要求的成果。

因此对于这些应用至今优先采用例如由两个L型侧边焊接在一起的空心型材，它们具有≤1.0×t的很小可见棱角长度并由此明显处于用于热制的空心型材的标准预先规定之下。

但这些由各个型材焊接而成的空心型材具有由焊缝引起的不均匀的材料特性的缺点并且由于焊缝内应力引起提高的变形危险并且在制造中是很耗费的。

发明内容