[发明专利]轧制具有翼缘和腹板的型钢的方法和轧机作业线

说明书

本发明涉及一种用于轧制生产具有翼缘和腹板的型钢的方法和轧机作业线。更具体一些，本发明涉及一种轧制方法，它用一万能轧机单独地和非常精确地生产工字钢或具有类似形状并具有不同腹板高度的型钢，该万能轧机包括其轴线相对于水平轧辊的轴线移向轧制方向的出料侧的垂直轧辊。本发明还涉及一种用于该轧制方法的轧机作业线。

具有翼缘和腹板的型钢如工字钢通常是通过下列步骤生产的：用开坯轧机粗轧，用万能轧机进行中间轧制，然后再进行精轧。由于此方法采用了在同一系列中具有同样辊身宽度的水平轧辊，工字钢的内侧宽度W_B将如图4(a)所示是恒定的。当翼缘厚度t_F不同时，腹板高度(外侧宽度)W随此厚度而改变，即使在同一系列中，腹板高度也会不同，只有一组尺寸的标称尺寸和腹板高度在各个标准中(JIS，ASTM，BS，DIN等)相符合。另一方面，当建筑结构的梁是通过将同一系列中几种尺寸的轧制工字钢互相连接在一起而形成时，在施工时就会出现不利的情况，这是因为当翼缘外表面中的一个通常是对齐时，在另一个表面上会产生其大小为翼缘厚度之差的两倍的偏差。在钢筋混凝土建筑结构的情况下，柱子或梁的尺寸受到结构框架的限制。因此，当采用传统的轧制工字钢时，混凝土覆面厚度要随尺寸而变，从设计方面来看，这也是不利的。因此，根据应用情况，例如是建筑物的柱与梁之间，梁与梁之间还是柱与柱之间等等的连接，在某些情况下，传统的轧制工字钢是不便于使用的。因此，迫切希望生产如图4(b)所示的在同一系列中具有恒定的腹板高度(外侧宽度)W的轧制工字钢。

在日本的经过审查的专利公报(KoKoKu)No.1-47241和未经审查的专利公报(Kokai)No.2-6001中公开了用于在同一轧制时间中调节工字钢腹板高度的方法。也就是说，这些参考文献公开了一种方法，即在用万能粗轧机轧制以后在精轧阶段减少经过中间轧制的材料的腹板的内侧宽度。这种轧制方法的特征为，设置一台万能精轧机，该轧机装有一对辊身宽度可变的上、下水平轧辊和一对左、右垂直轧辊，当经过中间轧制的材料穿过此万能轧机时，经过中间轧制的材料的与腹板对应的部分被万能精轧机的垂直轧辊沿横向轧制，从而调整经过中间轧制的材料的腹板高度。这种轧机是通过将传统的所谓“万能轧机”的一对上、下水平轧辊进行改造，以使辊身宽度可以改变而形成的，并且这种方法是一种实用的方法，它有可能用比较经济的设备投资调节工字钢的腹板高度。

但是，腹板部分有一较大的宽度W_B与厚度t_w之比(W_B/tw：长径比)。因此，当腹板沿横向的轧制压下量(腹板宽度压下量)加大时，腹板产生如图5(a)和5(b)所示的弯曲和翘曲，并且在腹板与翼缘之间的连接部分(圆角部分)附近可能不均匀地存在由于腹板宽度的减少而引起的多余金属。因此，会出现板厚的局部加大，并如图6所示那样，产生产品截面上的板厚不均匀性(板厚误差Δt＝t_wmax-t_wmin)。

在极端情况下，产生如图7所示的圆角部分的褶皱PL。此外，由于垂直轧辊对轧制材料的限制进而成为水平轧辊对轧制材料的限制，由水平轧辊将材料引导至正常位置的导向作用变弱，以致腹板的偏心(腹板偏心：|F₁-F₂|/2)将如图8所示那样由于与腹板的翘曲的叠加作用而恶化。由于近年来在工地上节约劳动力和自动化已取得很大进步，对作为建筑材料的轧制工字钢的尺寸精度的要求便越来越高，对腹板偏心特别要求有较高的精度。

通过仅仅采用导向装置，来改进将经过中间轧制的材料引导到万能精轧机的导向精度，以及通过在万能精轧机上调节翼缘的轧制压下量比，以将任一种装置用于总延伸量平衡，就可将上述成型问题改善到某个程度。但是，由于根据成型的基本基理，腹板宽度压下量实际上不能增加得过多，因此即使设置了辊身宽度可变的轧辊，也不能充分发挥这种轧辊的功能。因此，留下了这样一个问题，即不仅不能在多个系列中产生各种各样的腹板内侧宽度，而且即使在同一系列中，以及在具有大的翼缘厚度范围的系列中，也不能用同一轧辊组将腹板高度做成恒定的。