一种不等壁厚热轧u肋钢的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种不等壁厚的热轧U肋钢，所述热轧U肋钢由底板(1)、镜像对称的两个臂板(2)、镜像对称的两个臂板端部(3)和镜像对称的两个臂板端部的焊接坡口面(4)组成；所述臂板(2)与所述底板(1)的夹角为45～85°；所述臂板(2)的外表面与所述底板(1)的外表面之间通过外圆弧(5)过渡，所述臂板(2)内表面与所述底板(1)内表面之间通过内圆弧(6)过渡；所述U肋钢两个臂板端部(3)外侧增厚高度范围内由下而上线性增厚，臂板端部厚度是U肋钢厚度的1.1～2倍，距顶端高度是U肋钢厚度的2～6倍。本实用新型提供的不等壁厚热轧U肋钢可大幅度降低桥梁或钢结构工程的制造成本，缩短桥梁或钢结构工程的制造周期。
【专利说明】一种不等壁厚热轧U肋钢
【技术领域】
[0001]本实用新型属于冶金【技术领域】，具体涉及一种不等壁厚热轧U肋钢，特别是一种桥梁加强用或钢结构工程用不等壁厚的热轧U肋钢。
【背景技术】
[0002]随着世界经济的发展和钢结构技术的进步，大型桥梁越来越多地采用钢结构制造，钢桥结构中为增强桥面的刚度和强度和减轻钢桥的总重量，在大型桥面板和/或桥底板采用了大量的U肋钢焊接结构，这些U肋钢均是采用等厚度的钢板冷加工成型工艺制造。
[0003]专利文献CN201010300295.6公开了一种U型肋加工工艺，包括如下步骤:板材预处理、拉条下料、矫平、板条叠装铣边、板条叠装螺栓孔加工、板条角叠装坡口铣削加工、折弯加工成U型肋。但是此加工工艺存在工序多、工艺复杂，钢板切割下料造成材料浪费、成材率低、能耗高和成本高等缺陷。
[0004]专利文献CN201310351925.6公开了一种有孔U形肋的加工方法，包括如下步骤:钢板预处理赶平，下料；码摞电焊固定后铣出长度方向边；多块板料同时钻孔，然后铣出宽度方向边；铣出板料坡口 ；U形肋压型。但是此加工工艺多而复杂，钢板切割成材率低，能耗高，成本高。
[0005]专利文献CN201220158794.0公开了一种U肋压制套模，该技术方案的压制套模，能够完全满足U肋的内侧半径设计要求的精度。此申请的套模也属于U肋冷加工所用模具的一种。
[0006]专利文献CN201310243155.3公开了一种双变角度等离子割炬一次切割U肋钢板坡口的方法，该方法在一台等离子数控切割机上，安装有两套等离子电源和可偏转角度的等离子割炬，其能同时切割出一块钢板上两边的焊接坡口。该技术方案属于U肋焊接坡口的加工方法。
[0007]专利文献CN200910303643.2公开了一种U形肋弯制加工方法，采用烘枪加热弯制和千斤顶施加外力弯制相结合的方式进行加工，能够把直线U肋加工成侧弯形U肋。该技术方案属于将成品U肋再进行侧弯加工的方法。
[0008]专利文献CN201310241885.X公开了一种采用专用夹持装置火工全屈服弯制桥梁U肋的方法，该方法将夹持装置按一定间距夹持U型肋，并将整根U型肋划分出几个加热弯曲截面，再使用千斤顶先对U型肋施加力使其预变形，火工烘枪对加热弯曲截面逐点加热，顺序冷却，使整根U型肋弯制成预定弧度，该方法属于一种U型肋的弯曲方法。
[0009]专利文献CN201210467772.7公开了一种U型加强肋及其制备方法。该申请使用热轧的方法生产U型加强肋，在不影响其界面模量的情况下，可以节约材料，并且其产品的抗疲劳性能优良。
[0010]目前，U肋钢制造工艺普遍采用等厚度的钢板矫平一钢板火焰切割(或等离子切割/或激光切割)下料——铣边火焰切割——加工焊接坡口——两端部加工铆固孔——冷弯成型——矫直的方法进行制备。该U肋钢加工方法浪费材料约3.5-8%，并且存在等离子切割或激光切割成本高、铣边及坡口加工浪费材料又增加成本、冷弯方法制造U肋钢材料消耗高、综合能耗高、加工流程长和生产成本高等缺陷；且由于钢板较薄，一般为6-8mm钢板，腿部坡口焊接处易出现质量问题造成返工；且U肋钢底部冷弯处有材料冷加工硬化和厚度减薄问题存在，冷加工弯处由于有较大应力存在会造成应力腐蚀，使U肋钢产生波浪弯变形。
实用新型内容
[0011]为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种不等壁厚热轧U肋钢。
[0012]本实用新型提供的不等壁厚的热轧U肋钢由底板1、镜像对称的两个臂板2、镜像对称的两个臂板端部3和镜像对称的两个臂板端部的焊接坡口面4组成；所述臂板2与所述底板I的夹角为45?85° ;所述臂板2的外表面与所述底板I的外表面之间通过圆弧5过渡，所述臂板2内表面与所述底板I内表面之间通过圆弧6过渡；所述U肋钢两个臂板端部3外侧增厚高度范围内由下而上线性增厚，臂板端部厚度是U肋钢厚度的1.1?2倍，距顶端高度是U肋钢厚度的2?6倍。
[0013]优选的，所述臂板2与所述底板I的夹角为50?80°。
[0014]优选的，所述外圆弧5与所述内圆弧6之间最大厚度是U肋钢厚度的1.1?2倍。
[0015]更优选的，所述外圆弧5与所述内圆弧6之间最大厚度是U肋钢厚度的1.1-1.4倍。
[0016]优选的，所述臂板端部厚度是U肋钢厚度的1.1?1.4倍，距顶端高度是U肋钢厚度的2?3倍。
[0017]优选的，所述U肋钢的焊接坡口面4与水平面的夹角为50?70°，更优选55?65。。
[0018]优选的，所述底板I的厚度是U肋钢厚度的1.2-2倍，所述外圆弧5与所述内圆弧6之间最大厚度是U肋钢厚度的1.1-2倍。该设计可以进一步增强了底板I的结构强度。
[0019]优选的，所述不等壁厚的热轧U肋钢的底板I整体是圆弧型，所述底板I的厚度沿臂板2至底板I中心圆弧方向逐渐增加，圆弧中心最大厚度处是U肋钢厚度的1.2-2倍。该设计进一步增强了底板I的结构稳定性和结构强度。如图3所示。
[0020]本实用新型还提供了一种不等壁厚热轧U肋钢的轧制工艺，依次包括加热、除鳞、粗轧、精轧、冷却、矫直和锯切工序。
[0021]优选的，所述粗轧工序的开轧温度为1150_1250°C，终轧温度为900-1050°C。
[0022]优选的，所述粗轧采用二辊可逆轧机轧制，所述二辊可逆轧机最大轧制力为15000kN，优选为6000?12000kN ;粗轧道次为3_11道次，更优选3_9道，粗轧将坯料壁厚轧制到10_40mm。
[0023]优选的，所述精轧采用万能连轧机组或二辊连轧机组进行连轧，所述的连轧为3机架往复连轧或3-11机架单向连轧；其中所述的3机架往复连轧道次为3-9道次，优选的为3-7道次。所述精轧的最大轧制力为15000kN，优选为6000?lOOOOkN。开轧温度为850-1000°C，终轧温度为750-900°C，所述精轧将坯料形状和尺寸轧制到成品或接近成品要求。
[0024]优选的，所述不等壁厚热轧U肋钢的制备方法还包括终轧过程。当如果精轧出的坯料形状、尺寸精度和表面质量已达到标准要求，则不需要终轧工序；如果精轧出的坯料形状、尺寸和表面质量尚未达到标准要求，则需要终轧工序，所述终轧工序采用I架万能轧机或二辊轧机。
[0025]本实用新型提供的不等壁厚热轧U肋钢，在完全满足现有冷弯U肋钢性能的基础上，进行了如下的改进:
[0026]1)U肋钢两腿端的外侧焊接坡口处加厚；
[0027]2)不等壁厚U肋钢两腿端的外侧加厚处直接轧制出焊接坡口，减少了切割坡口造成的材料浪费，并且两腿端焊接坡口部位的加厚提高了焊接质量，弥补了冷加工U肋在此处易出现焊接质量的问题；
[0028]3)不等壁厚U肋钢底部的两个弯处被加厚，弥补了冷加工U肋在此处被减薄的不足。
[0029]本实用新型提供的不等壁厚U肋钢可一次热轧成材，且成材率高，节约材料资源，降低能耗，生产效率高，生产成本低，可大幅度降低桥梁或钢结构工程的制造成本，缩短桥梁或钢结构工程的制造周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；
[0031]图2为本实用新型底板全部增厚实施例的结构示意图；
[0032]图3为本实用新型底板为圆弧型并全部增厚实施例的结构示意图；
[0033]附图标识:
[0034]1.底板，2.臂板，3.臂板端部，4.焊接坡口面，5.外圆弧，6.内圆弧，d.U肋钢厚度，dl.臂板端部厚度，d2.外圆弧与内圆弧之间最大厚度,h.端部增厚高度，α.焊接坡口面与水平面的夹角，臂板外表面与底板的夹角，R.外圆弧半径，r.内圆弧半径。
【具体实施方式】
[0035]下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，但不限于此。
[0036]实施例1:一种不等壁厚热轧U肋钢，由底板1、完全镜像对称的两个臂板2、完全镜像对称的两个臂板端部3、完全镜像对称的两个臂板端部的焊接坡口面4组成，其结构为U形,其结构如图1所不。臂板2与底板I的夹角Θ为50°。臂板2外表面与底板I外表面之间通过圆弧5过渡，臂板2内表面与底板I内表面之间通过圆弧6过渡。外圆弧5与内圆弧6之间最大厚度d2是U肋钢厚度d的1.1倍。U肋钢两个臂板端部3外侧增厚高度h范围内由下而上线性增厚，臂板端部厚度dl是U肋钢厚度d的1.1倍，距顶端高度h是U肋钢厚度d的3倍。U肋钢的焊接坡口面4与水平面的夹角α为55°。
[0037]U肋钢制造工艺如下:
[0038]坯料冷装或热装入炉，进行高压水除鳞，除完鳞的坯料用辊道送至粗轧机，开轧温度为1250°C，终轧温度为950°C，粗轧机为二辊可逆轧机，最大轧制力为8000kN，粗轧经过9道次将坯料壁厚轧制到20_。粗轧轧制完成后，粗轧坯经机后输送辊道送至精轧机组进行连轧，精轧采用三机架万能连轧机组往复轧制3道次。精轧的最大轧制力为12000kN，开轧温度为900°C，终轧温度为800°C。精轧将坯料形状和尺寸轧制到成品要求。成品轧件经辊道送往冷却装置进行冷却，冷却到额定矫直温度后送往矫直机进行矫直，矫直后的轧件进打定尺银切完成最后加工。
[0039]实施例2:—种不等壁厚热轧U肋钢，由底板1、完全镜像对称的两个臂板2、完全镜像对称的两个臂板端部3、完全镜像对称的两个臂板端部的焊接坡口面4组成，其结构为U形。臂板2与底板I的夹角Θ为80°。臂板2外表面与底板I外表面之间通过圆弧5过渡，臂板2内表面与底板I内表面之间通过圆弧6过渡。夕卜圆弧5与内圆弧6之间最大厚度d2是U肋钢厚度d的1.4倍。U肋钢两个臂板端部3外侧增厚高度h范围内由下而上线性增厚，臂板端部厚度dl是U肋钢厚度d的1.4倍，距顶端高度h是U肋钢厚度d的5倍。U肋钢的焊接坡口面4与水平面的夹角α为65°。
[0040]U肋钢制造工艺如下:
[0041]坯料冷装或热装入炉，进行高压水除鳞，除完鳞的坯料用辊道送至粗轧机，开轧温度为1200°C，终轧温度为920°C，粗轧机为二辊可逆轧机，最大轧制力为9000kN，粗轧经过7道次将坯料壁厚轧制到30_。粗轧轧制完成后，粗轧坯经机后输送辊道送至精轧机组进行连轧，精轧采用三机架二辊连轧机组往复轧制5道次。精轧的最大轧制力为1000kN,开轧温度为870°C，终轧温度为770°C。精轧将坯料形状和尺寸轧制到成品要求。成品轧件经辊道送往冷却装置进行冷却，冷却到额定矫直温度后送往矫直机进行矫直，矫直后的轧件进打定尺银切完成最后加工。
[0042]实施例3:—种不等壁厚热轧U肋钢，由底板1、完全镜像对称的两个臂板2、完全镜像对称的两个臂板端部3、完全镜像对称的两个臂板端部的焊接坡口面4组成，其结构为U形。臂板2与底板I的夹角Θ为57°。臂板2外表面与底板I外表面之间通过圆弧5过渡，臂板2内表面与底板I内表面之间通过圆弧6过渡。夕卜圆弧5与内圆弧6之间最大厚度d2是U肋钢厚度d的1.2倍。U肋钢两个臂板端部3外侧增厚高度h范围内由下而上线性增厚，臂板端部厚度dl是U肋钢厚度d的1.2倍，距顶端高度h是U肋钢厚度d的3.5倍。U肋钢的焊接坡口面4与水平面的夹角α为60°。
[0043]U肋钢制造工艺如下:
[0044]坯料冷装或热装入炉，进行高压水除鳞，除完鳞的坯料用辊道送至粗轧机，开轧温度为1180°C，终轧温度为950°C，粗轧机为二辊可逆轧机，最大轧制力为12000kN，粗轧经过5道次将坯料壁厚轧制到40_。粗轧轧制完成后，粗轧坯经机后输送辊道送至精轧机组进行连轧，精轧采用三机架万能连轧机组往复轧制7道次。精轧的最大轧制力为8000kN，开轧温度为900°C，终轧温度为750°C。精轧将坯料形状和尺寸轧制到成品要求。成品轧件经辊道送往冷却装置进行冷却，冷却到额定矫直温度后送往矫直机进行矫直，矫直后的轧件进打定尺银切完成最后加工。
[0045]实施例4:一种不等壁厚热轧U肋钢，由底板1、完全镜像对称的两个臂板2、完全镜像对称的两个臂板端部3、完全镜像对称的两个臂板端部的焊接坡口面4组成，其结构为U形。臂板2与底板I的夹角Θ为57°。臂板2外表面与底板I外表面之间通过圆弧5过渡，臂板2内表面与底板I内表面之间通过圆弧6过渡。夕卜圆弧5与内圆弧6之间最大厚度d2是U肋钢厚度d的1.2倍。U肋钢两个臂板端部3外侧增厚高度h范围内由下而上线性增厚，臂板端部厚度dl是U肋钢厚度d的1.2倍，距顶端高度h是U肋钢厚度d的
3.5倍。U肋钢的焊接坡口面4与水平面的夹角α为60。。
[0046]U肋钢制造工艺如下:
[0047]坯料冷装或热装入炉，进行高压水除鳞，除完鳞的坯料用辊道送至粗轧机，开轧温度为1180°C，终轧温度为950°C，粗轧机为二辊可逆轧机，最大轧制力为12000kN，粗轧经过5道次将坯料壁厚轧制到40_。粗轧轧制完成后，粗轧坯经机后输送辊道送至精轧机组进行连轧，精轧采用三机架万能连轧机组往复轧制3道次。精轧的最大轧制力为8000kN，开轧温度为900°C，终轧温度为800°C。精轧将坯料形状和尺寸轧制到接近成品要求。终轧工序采用I架万能轧机对轧件进行加工并达到成品要求。轧件经辊道送往冷却装置进行冷却，冷却到额定矫直温度后送往矫直机进行矫直，矫直后的轧件进行定尺锯切完成最后加工。
[0048]实施例5:—种不等壁厚热轧U肋钢，由底板1、完全镜像对称的两个臂板2、完全镜像对称的两个臂板端部3、完全镜像对称的两个臂板端部的焊接坡口面4组成，其结构为U形。臂板2与底板I的夹角Θ为78°。臂板2外表面与底板I外表面之间通过圆弧5过渡，臂板2内表面与底板I内表面之间通过圆弧6过渡。外圆弧5与内圆弧6之间最大厚度d2是U肋钢厚度d的1.3倍。U肋钢两个臂板端部3外侧增厚高度h范围内由下而上线性增厚，臂板端部厚度dl是U肋钢厚度d的1.2倍，距顶端高度h是U肋钢厚度d的4倍。U肋钢的焊接坡口面4与水平面的夹角α为61°。
[0049]U肋钢制造工艺如下:
[0050]坯料冷装或热装入炉，进行高压水除鳞，除完鳞的坯料用辊道送至粗轧机，开轧温度为1240°C，终轧温度为1000°C，粗轧机为二辊可逆轧机，最大轧制力为12000kN，粗轧经过9道次将坯料壁厚轧制到10_。粗轧轧制完成后，粗轧坯经机后输送辊道送至精轧机组进行连轧，精轧采用3机架单向万能连轧机组。精轧的最大轧制力为1000kN,开轧温度为950°C，终轧温度为900°C。精轧将坯料形状和尺寸轧制到接近成品要求。终轧工序采用I架万能轧机对轧件进行加工并达到成品要求。轧件经辊道送往冷却装置进行冷却，冷却到额定矫直温度后送往矫直机进行矫直，矫直后的轧件进行定尺锯切完成最后加工。
[0051]实施例6:—种不等壁厚热轧U肋钢，由底板1、完全镜像对称的两个臂板2、完全镜像对称的两个臂板端部3、完全镜像对称的两个臂板端部的焊接坡口面4组成，其结构为U形。臂板2与底板I的夹角Θ为74°。臂板2外表面与底板I外表面之间通过圆弧5过渡，臂板2内表面与底板I内表面之间通过圆弧6过渡。夕卜圆弧5与内圆弧6之间最大厚度d2是U肋钢厚度d的1.1倍。U肋钢两个臂板端部3外侧增厚高度h范围内由下而上线性增厚，臂板端部厚度dl是U肋钢厚度d的1.4倍，距顶端高度h是U肋钢厚度d的
4.5倍。U肋钢的焊接坡口面4与水平面的夹角α为58°。
[0052]U肋钢制造工艺如下:
[0053]坯料冷装或热装入炉，进行高压水除鳞，除完鳞的坯料用辊道送至粗轧机，开轧温度为1190°C，终轧温度为1030°C，粗轧机为二辊可逆轧机，最大轧制力为1000kN,粗轧经过7道次将坯料壁厚轧制到22mm。粗轧轧制完成后，粗轧坯经机后输送辊道送至精轧机组进行连轧，精轧采用8机架单向二辊连轧机组。精轧的最大轧制力为8000kN，开轧温度为980°C，终轧温度为800°C。精轧将坯料形状和尺寸轧制到接近成品要求。终轧工序采用I架万能轧机对轧件进行加工并达到成品要求。轧件经辊道送往冷却装置进行冷却，冷却到额定矫直温度后送往矫直机进行矫直，矫直后的轧件进行定尺锯切完成最后加工。
[0054]实施例7:—种不等壁厚热轧U肋钢，由底板1、完全镜像对称的两个臂板2、完全镜像对称的两个臂板端部3、完全镜像对称的两个臂板端部的焊接坡口面4组成，其结构为U形。臂板2与底板I的夹角Θ为76°。臂板2外表面与底板I外表面之间通过圆弧5过渡，臂板2内表面与底板I内表面之间通过圆弧6过渡。外圆弧5与内圆弧6之间最大厚度d2是U肋钢厚度d的1.4倍。U肋钢两个臂板端部3外侧增厚高度h范围内由下而上线性增厚，臂板端部厚度dl是U肋钢厚度d的1.3倍，距顶端高度h是U肋钢厚度d的5倍。U肋钢的焊接坡口面4与水平面的夹角α为55°。
[0055]U肋钢制造工艺如下:
[0056]坯料冷装或热装入炉，进行高压水除鳞，除完鳞的坯料用辊道送至粗轧机，开轧温度为1160°C，终轧温度为1050°C，粗轧机为二辊可逆轧机，最大轧制力为IlOOOkN,粗轧经过5道次将坯料壁厚轧制到37mm。粗轧轧制完成后，粗轧坯经机后输送辊道送至精轧机组进行连轧，精轧采用11机架单向万能连轧机组。精轧的最大轧制力为9000kN，开轧温度为1000°C，终轧温度为750°C。精轧将坯料形状和尺寸轧制到成品要求。成品轧件经辊道送往冷却装置进行冷却，冷却到额定矫直温度后送往矫直机进行矫直，矫直后的轧件进行定尺银切完成最后加工。
[0057]实施例8:如图2所示，一种不等壁厚热轧U肋钢，所述底板I的厚度是U肋钢厚度的1.2-2倍，所述外圆弧5与所述内圆弧6之间最大厚度是U肋钢厚度的1.1-2倍。该设计可以进一步增强了底板I的结构强度。
[0058]实施例9:如图3所示,一种不等壁厚热轧U肋钢,所述底板I整体是圆弧型,所述底板I的厚度沿臂板2至底板I中心圆弧方向逐渐增加，圆弧中心最大厚度处是U肋钢厚度的1.2-2倍。该设计进一步增强了底板I的结构稳定性和结构强度。
【权利要求】
1.一种不等壁厚热轧U肋钢，其特征在于，所述热轧U肋钢由底板(I)、镜像对称的两个臂板(2)、镜像对称的两个臂板端部(3)和镜像对称的两个臂板端部的焊接坡口面(4)组成；所述臂板(2)与所述底板(I)的夹角为45?85° ;所述臂板(2)的外表面与所述底板(I)的外表面之间通过外圆弧(5)过渡，所述臂板(2)内表面与所述底板⑴内表面之间通过内圆弧(6)过渡；所述U肋钢两个臂板端部(3)外侧增厚高度范围内由下而上线性增厚，臂板端部厚度是U肋钢厚度的1.1?2倍，距顶端高度是U肋钢厚度的2?6倍。
2.根据权利要求1所述的热轧U肋钢，其特征在于，所述臂板(2)与所述底板(I)的夹角为50?80°。
3.根据权利要求1所述的热轧U肋钢，其特征在于，所述外圆弧(5)与所述内圆弧(6)之间最大厚度是U肋钢厚度的1.1?2倍。
4.根据权利要求1或3所述的热轧U肋钢，其特征在于，所述外圆弧(5)与所述内圆弧(6)之间最大厚度是U肋钢厚度的1.1-1.4倍。
5.根据权利要求1所述的热轧U肋钢，其特征在于，所述臂板端部厚度是U肋钢厚度的1.1?1.4倍，距顶端高度是U肋钢厚度的2?3倍。
6.根据权利要求1所述的热轧U肋钢，其特征在于，所述U肋钢的焊接坡口面(4)与水平面的夹角为50?70°。
7.根据权利要求1或6所述的热轧U肋钢，其特征在于，所述U肋钢的焊接坡口面(4)与水平面的夹角为55?65°。
8.根据权利要求1所述的热轧U肋钢，其特征在于，所述底板(I)的厚度是U肋钢厚度的1.2-2倍，所述外圆弧(5)与所述内圆弧(6)之间最大厚度是U肋钢厚度的1.1-2倍。
9.根据权利要求1所述的热轧U肋钢，其特征在于，所述底板(I)整体是圆弧型，所述底板(I)的厚度沿臂板(2)至底板(I)中心圆弧方向逐渐增加，圆弧中心最大厚度处是U肋钢厚度的1.2-2倍。
【文档编号】E04C3/06GK203938959SQ201420274989
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】韩蕾蕾, 霍喜伟, 董杰 申请人:山东钢铁股份有限公司