[其他]波紋腹板H型鋼梁的熱軋工藝

在審

• 申請號: 101986000006315
• 申請日: 1986-09-19
• 公開（公告）號: CN1005689B
• 公開（公告）日: 1989-11-08
• 發明（設計）人: 曹鴻德;才志華;張文志;趙文才
• 申請（專利權）人: 東北重型機械學院
• 代理公司: 機械工業部專利代理服務處
• 代理人: 鄂長林

波紋腹板Ｈ型鋼梁是一種新型經濟斷面型材。本發明涉及到波紋腹板Ｈ型鋼梁的熱軋工藝及產品，其主要特征為將熱軋直腹Ｈ型鋼梁的萬能精軋機座的水平輥換成了具有特定輥型曲線的成型輥，來料為直腹Ｈ型的熱軋坯經過該機座后，在適當的壓下制度下，一次成型為沿整個腹板橫向具有周期波紋的Ｈ型鋼－－波紋腹板Ｈ型鋼。由于橫向波紋大大地增加了腹板的抗彎剛度，從而使其壓屈強度提高１～２倍。與直腹Ｈ型鋼相比，本產品可節約金屬１０～１５％。

本發明屬于金屬的軋制技術領域

H型鋼梁的腹板主要起傳遞剪應力的作用，為了充分利用腹板材料以節約金屬，希望腹板越薄越好。然而，腹板內壓應力分量的存在極大地限制了腹板的薄壁化，這是因為普通直腹板的抗彎剛度很小，在外載荷的作用下，雖然應力還沒有達到屈服極限σs，但當腹板平面內的壓應力分量超過某個臨界值〈＆＆〉時，腹板就會出現大的側向位移而發生局部失穩，并很快導致梁的整體破壞。

用波紋腹板取代直腹板能有效地提高腹板的壓曲強度和承載能力。目前，世界上有些國家采用冷成型法在高頻焊接線上生產出了腹板中部具有波紋的H型鋼梁，并取得了很好的經濟效益。

本發明的目的是提供大批量生產優質波紋腹板H型鋼梁的熱軋工藝。

采用生產普通直腹H型鋼梁的熱連軋機組生產波腹H型鋼是本發明的主要特點之一，從而為大批量生產波紋腹板H型鋼創造了有利條件。為了軋出沿整個腹板縱向具有橫向周期波紋的H型鋼梁，需要把精軋機座的水平輥換為成型輥。成型輥的外形類似于圓柱直齒輪，在外圓柱表面上有若干個齒。工作時，齒頂將腹板壓入齒根中，并在每一瞬間，齒頂和齒根間都存在一個最小距離且始終保持不變，該距離就是波紋腹板成品的厚度。立輥的作用是給翼緣較小的壓下量，使翼緣表面光滑，從而消除由于腹板的變形所導致的翼緣表面微量的金屬堆積和拉薄現象。軋件經過粗軋和軋邊后，腹板仍然是平的，只在精軋道次一次成形為波腹H型鋼梁。為了防止出現較大的殘余應力和保證軋制過程的穩定，腹板的壓下量不宜太大;而當壓下量太小時，產品表面不光潔，影響其使用性能。合理的壓下量為：腹板的壓下量ε1＝5～10%，翼緣的壓下量ε2＝ε1+1～5%，軋制溫度為900～1200℃。

成型輥設計是本發明的另一主要特點。成形時，為使腹板與翼緣連接處的變形趨于均勻，要適當增大齒頂側面的倒角R1;為防止出現較大的應力集中，齒根側面也要有一個倒角R2。具體取值范圍是：R1＝（1.5～2.5）f，R2＝（0.5～1.2）f，f是波紋高度。

輥型曲線是影響產品質量的決定因素，也直接關系到本工藝的成敗。設計輥型曲線的原則是保證成型輥與腹板不發生干涉、成形過程穩定、腹板厚度均勻及表面光滑。否則，就會出現產品質量差甚至兩個軋輥卡住的現象，造成設備的損壞。本發明所提供的輥型曲線完全滿足上述要求。輥型（齒頂）曲線方程為

X（t）＝X1（t）cos2β+Y（t）sin2β+asinβ

Y（t）＝-X1（t）sin2β+Y1（t）cos2β+acosβ

X1、Y1是齒根曲線關于O1X1Y1座標系的已知參數方程;X、Y是齒根曲線關于O1X10Y10座標系的參數方程。t是參變量，C是腹板厚度，a是兩個軋輥的中心距。采用計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）工藝，可使成型輥的加工達到非常高的精度。

本發明附圖說明

圖1是本發明所采用的成形機座的工作狀態示意圖。

圖2是H型鋼梁（波腹和直腹）橫向受壓時外載荷與腹板側向位移之間的關系曲線。

圖3是用焊接法生產的腹板中部具有波紋的H型鋼梁。

圖4是熱軋全波紋腹板H型鋼梁。

圖5是沿腹板縱向切開后的斷面形狀。

圖6是本發明所用的成型輥輥環。