专利名称：轧制型钢的方法和生产型钢的设备的制作方法
毛坯可以用中间万能轧机轧制成型材，以使其翼缘向两侧开口，然后可用型钢轧制中的万能精轧机的垂直轧辊沿水平与垂直方向轧制成宽翼缘工字钢。本发明涉及一种用于轧制型钢的方法及其设备，其中采用具有箱式孔型的立辊轧机进行轧边并可快速移换这些孔型。
按照惯例，大的宽翼缘工字钢通常都是通过采用一开坯轧机粗轧用于轧制工字梁的异形坯、初轧方坯或由连续铸造生产的板坯等，然后在万能轧机等中进行中间轧制或精轧而生产出来。图1示出了最典型的型钢轧机的平面布置图。它包括一开坯轧机BD、一中间万能轧机UR、一立辊轧机E和一万能精轧机UF，其中开坯轧机包括带槽的水平轧辊1和2，它们共同形成一对垂直副；中间万能轧机装有水平的轧辊3和4以及垂直的轧辊5和6，它们要如此布置，以便分别在垂直和水平方向上彼此相对；立辊轧机装有水平轧辊7和8，它们共同形成一垂直副；万能精轧机装有水平轧辊9和10以及垂直轧辊11和12，它们要如此布置，以便分别在垂直和水平方向上彼此相对。如图1的中间和下部所示，在用型钢轧机轧制和生产预定的型钢时，在开坯轧机BD上进行多个可逆的轧制道次，在中间万能轧机UR和立辊轧机E上进行多个可逆的轧制道次，而在万能精轧机UF上进行唯一的一个轧制道次。
图2示出了在日本未经审查的专利公报(Kokai)No.52-88565中提出的并使图1中的传统型钢轧机的布局紧凑的型钢轧机，其万能精轧机UF装在立辊轧机E的附近。这种轧机的轧制道次程序示于图2的下部。换句话说，在开坯轧机上用多个道次进行了可逆轧制后，在中间万能轧机UR和立辊轧机E上用多个道次进行可逆轧制，然后，在万能精轧机UF上进行一个道次的轧制。
图3示出了在日本未经审查的专利公报(Ko.kai)No.63-52701中提出的型钢轧机。按照此现有技术，中间万能轧机UR、立辊轧机E和万能精轧机UF彼此相邻地设置，并通过使毛坯在多个轧制道次中通过这些轧机而生产宽翼缘工字钢。在图中，参考标号14代表一加热炉。
在图1所示的现有技术的轧机例子中，中间万能轧机UR的上、下水平轧辊3和4具有用图4(a)中的实线表示的形状，而且作为欲被轧制的材料的宽翼缘工字钢的翼缘向两侧开口。(以后，把将宽翼缘工字钢轧制成这种形状的轧制都称为“X形轧制”)。水平轧辊3(以及水平轧辊4)在使用过程中如图4(b)中的虚线所示的那样被磨损，但是在磨削后，轧辊3可保证一预定的宽度b并可用于具有同样尺寸的宽缘工字钢的被轧制材料15。
另一方面，如图5(a)所示，万能精轧机UF的上、下水平轧辊9与10的宽度b1在径向上有一预定的形状，以便与宽缘工字钢的最终产品匹配，而作为被轧制材料的宽缘工字钢则通过采用上、下水平轧辊9和10以及右、左垂直轧辊11和12被轧制成H形(以后，将把宽缘工字钢轧制成这种形状的轧制称为“H形轧制”)。但是，如图5(b)所示，在预定时间的使用过程中，此宽度b1改变成宽度b2，即使经过磨削和整修，因此，不能保证预定的辊宽b1。这样，将这种辊子用于在下面的轧制操作中轧制产品尺寸较小的产品。换句话说，留下这样的问题，即万能精轧机的轧辊消耗高于中间万能轧机UR的轧辊消耗。
下面，在图2所示的日本未经审查的专利公报(Kokai)No.52-88565中所描述的轧机中，将万能精轧机UF设置得更靠近立辊轧机E，这样使其可以装在一个更狭小的空间中，但是轧制成形基本上与图1所示的现有技术相同。不过，万能精轧机UF的轧辊单位消耗较差，因而运行成本较高。出于这一原因，万能精轧机UF只在最后的一个道次中用于轧制。
在图3所示的日本未经审查的专利公报(Kokai)No.63-52701中，采用中间万能轧机UR、立辊轧机E和万能精轧机UF进行多次正向的与反向的轧制道次。因此，上述的万能精轧机UF的轧辊单位消耗并没有得到改善。因此，日本未经审查的专利公报(Kokai)No.63-52701的轧机提出了一种消极的对策，即将万能精轧机UF的面积压缩比调整成中间万能轧机的15％至55％。
另外，当重复X形轧制与H形轧制时，宽缘工字钢的翼缘重复地上下翻转，但是，如果宽缘工字钢的翼缘厚度在反向道次的初始阶段大到60～80mm，就会出现轧辊咬入轧件的错误，引起错轧，这样就会造成严重的问题，降低生产率。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种轧制方法和一种用于该轧制方法的设备，其中所述方法能通过改善轧辊的轧辊单位消耗提高尺寸精度，可以提高轧制的稳定性，并可用高的生产率生产型钢。本发明的要点在于下列方面。
(1)用于型钢的轧制方法，其特点为，采用一中间万能轧机、一快速移换立辊轧机和一万能精轧机可逆地轧制具有狗骨形并由单个或多个开坯轧机粗轧过的欲被轧制材料，所述的中间万能轧机用于进行X形轧制，立辊轧机具有多个有不同尺寸的箱式孔型并通过快速移换对应于每个道次程序的其中一个箱式孔型而进行轧边，而所述精轧机用于进行H形轧制，以加高两侧的翼缘。
(2)用于型钢的轧制方法，它通过采用一中间万能轧机、一立辊轧机和一万能精轧机至少几次地反向轧制具有狗骨形并由单个或多个开坯轧机粗轧过的欲被轧制材料，所述中间万能轧机用于进行X型轧制，所述立辊轧机用于轧边，而所述精轧机用于加高两侧的翼缘，其特征为，省去用于进行H形轧制的万能精轧机的至少一个轧制道次。
(3)按照第二项的轧制方法，它采用了一台快速移换立辊轧机作为轧边机，该轧机具有多个有不同尺寸的箱式孔型，并通过快速移换对应于每个道次程序的一个箱式孔型进行轧边。
(4)按照第2项或第3项的轧制方法，其中，在至少要进行几次的可逆轧制的初始阶段省去万能精轧机的轧制道次。
(5)按照第2项或第3项的轧制方法，其中，在至少要进行几次的可逆轧制过程中，间歇地省去万能精轧机的轧制道次。
(6)一种用于型钢的轧制设备，它用于轧制由单个或多个开坯轧机粗轧过的被轧制材料，该设备包括一中间万能轧机、一快速移换的立辊轧机、一万能精轧机，其中所述的中间万能轧机用于将被轧制材料轧制成X形，它在右、左两侧都装有算盘形垂直轧辊；所述立辊轧机包括一装有多种箱式孔型的轧边辊和快速移换装置，该轧边辊用于按照道次程序轧制被轧制材料的翼缘的边缘部分，而快速移换装置用于使轧边辊的箱式孔型相对于轧制线沿横向移动；所述万能精轧机用于将具有X形的被轧制材料轧制成H形，它在左、右两侧都装有真正的圆柱形垂直辊；中间万能轧机、快速移换的立辊轧机和万能精轧机彼此相邻地设置。
附图的简要说明图1是按照现有技术的例子的宽缘工字钢轧制方法的说明图。
图2是按照现有技术的例子的宽缘工字钢轧制方法的说明图。
图3是按照现有技术的例子的宽缘工字钢轧制方法的说明图。
图4(a)和4(b)是按照现有技术的例子轧制的中间万能轧机的说明图，图4(a)示出了轧制状态，图4(b)示出了磨损状态。
图5(a)和5(b)是按照现有技术的例子的万能精轧机轧制的说明图，图5(a)示出了轧制状态，图5(b)示出了磨损状态。
图6(a)、6(b)和6(c)是表示按照本发明第一实施例的轧机的示意说明图，图6(a)示出了其布置图，图6(b)示出了省去一次的道次程序，图6(c)示出了省去三次的道次程序。
图7是快速移换立辊轧机的轧辊的说明图。
图8(a)至8(f)是轧边的说明图，图8(a)表示轧制状态，图8(b)表示金属流动，图8(c)表示轧制状态，图8(d)表示金属流动，图8(e)表示孔型的角度α，图8(f)表示孔型的角度β。
图9(a)至9(c)是宽缘工字钢的轧制形式的说明图，图9(a)表示X形轧制，图9(b)表示QE形轧制，图9(c)表示H形轧制。
现在参考
实施本发明的方式。
图6是按照本发明的一个实施例的轧机的示意说明图，图7是快速移换立辊轧机的轧边辊的说明图，图8是轧边的说明图，而图9是宽缘工字钢的轧制模式的说明图。
如图6所示，按照本发明一个实施例的轧机包括一在后继阶段延续开坯轧机BD的中间万能轧机UR，一快速移换立辊轧机QE和一万能精轧机UF，这些轧机均彼此相邻地设置。
由于这些开坯轧机BD、中间万能轧机UR和万能精轧机UF具有与图1至5所示的现有技术相同的基本结构，因此略去对其的详细说明。
如图7所示，在位于中间万能轧机UR和万能精轧机UF之间的中间位置上设置的快速移换立辊轧机QE在其上、下轧边辊16上装有用于轧制宽缘工字钢的中间轧制产品17至19的箱式孔型(caliber)A至C，而这些中间轧制产品的翼缘20至22则分别嵌在孔型A至C中。每个孔型A至C在其深度h1至h3逐步改变的同时，其宽度t1至t3不断地变小，以致经过粗轧的中间轧制产品17至19逐步地接近作为最终产品的宽缘工字钢的翼缘尺寸。在快速移换立辊轧机QE上设置装有一诸如液压缸等的往复驱动源的快速移换装置，以便此快速移换立辊轧机QE能在短时间内将其箱式孔型A至C中的任何一个移至轧制线L的中间。
下面将说明采用此轧机的轧制方法的一个例子。
如图6所示，具有正方形截面形状并在加热炉14中加热至1250～1300℃的被轧制材料13由开坯轧机BD可逆地轧制总共7至13次，以生产被粗轧的中间轧制产品。此中间轧制产品由中间万能轧机UR、快速移换立辊轧机QE和万能精轧机UF根据道次程序可逆地轧制。在第一或第二轧制工序(在此实施例中为一次)中，中间轧制产品通过采用中间万能轧机UR和快速移换立辊轧机QE被轧制，而剩下的轧制则通过采用中间万能轧机UR、快速移换立辊轧机QE和万能精轧机UF的可逆轧制进行。
当在上述轧制工序中的可逆轧制的次数为五时，则例如第一和第二道次可由快速移换立辊轧机QE中的箱式孔型A进行，第三和第四道次可通过操作快速移换立辊轧机QE的快速移换装置由箱式孔型B进行，而最后的第五道次则通过进一步操作快速移换装置由箱式孔型C进行。
如上所述，与传统的轧制方法相比，通过采用快速移换立辊轧机QE，此实施例可改善轧辊的单位消耗、提高尺寸精度与轧制稳定性。
在按照图6(c)所示的另一实施例的型钢轧制方法中，在采用中间万能轧机UR、快速移换立辊轧机QE和万能精轧机UF的可逆轧制中，每隔一次或两次(在此实施例中为每次)就省去H形轧制。
如图6(b)和6(c)所示，当在至少进行若干次的可逆轧制中省去H形轧制时，可以减少发生轧辊咬入轧件的错误(错轧)的可能性，并可以保证轧制的稳定性。
特别是，当宽缘工字钢的翼缘厚度在轧制的初始阶段大至60～80mm时，在钢材通过各轧机一直到万能精轧机UF时，极可能发生轧辊咬入轧件的错误(错轧)。由于在此实施例中省去第一个H形轧制操作，因此可以减少轧制错误的可能性。
下面，说明单位消耗的改善。
由于轧制而引起的轧辊的磨损状态可以如图4(b)和5(b)所示概括地分为部分P、部分Q和部分R，其中所述的部分P与被轧制材料的翼缘端部接触；所述部分Q与被轧制材料的腹板的根部接触；所述部分R与被轧制材料的其它部分接触。其中，与被轧制材料的翼缘端部接触的部分P是最主要的部分，因此通过改善这一部分的磨损可以显著地改善轧辊的单位消耗。
此处，将探讨轧辊在翼缘边缘部分P处的磨损机理。图8(c)和8(d)表示按照现有技术在轧边中的金属流动。换句话说，图8(d)中所示的金属24被上、下水平轧辊(轧边辊)7和8推挤，沿横向流动，然后如图8(d)所示流至翼缘20的边缘部分之外并形成多余的厚度23。这个突出的多余厚度23如图4(b)与5(b)所示，在与在下一道次的万能轧制中的翼缘边缘部分接触的水平轧辊上产生局部磨损。
为了解决这一问题，如果采用装备具有如图7所示的箱式孔型A至C的上、下轧边辊16的快速移换立辊轧机QE，则金属流动改变成图8(a)与8(b)中所示的流动，在翼缘30的外面形成薄的厚度23并减少突出的局部区域，从而还可以减少局部的表面压力。因此，可以显著地减少中间万能轧机UR和万能精轧机UF在快速移换立辊轧机QE的前后的轧辊磨损。
当水平轧辊的轧制压下大时，鼓凸就变大。因此，中间万能轧机UR与万能精轧机UF在水平的侧表面部分上的磨损就变得更大，于是更可能发生错轧。
下面将说明尺寸精度的改善，特别是作为宽缘工字钢的尺寸精度中的一个重要因素的腹板偏差的改进。为了防止腹板偏心，非常重要的是正确地形成在如图7所示的箱式孔型A至C中的尺寸h1，h2和h3。如图1所示，传统的轧制方法通过采用一对水平辊(轧边辊)7和8轧制翼缘端部表面。但是，包括宽缘工字钢的被轧制材料15的宽度h根据如图8(c)中所示的轧制道次变化。因此，如果用具有一种翼缘宽度/高度的轧边辊轧制材料15，腹板在中心的位置就要出现偏差。结果，翼缘宽度h在上下位置之间变得不同(参见图9(b))，从而产生腹板偏心，并使尺寸精度变低。
但是，根据此实施例，轧边是由具有对应于每个宽度的h1至h3的箱式孔型A至C进行的，因而可以明显地限制腹板偏心。
下面将说明轧制稳定性。在图3所示的日本未经审查的专利公报(Kokai)No.63-52701中所描述的轧制方法中，当从中间万能轧机UR至万能精轧机UF进行沿正向的轧制并从万能精轧机UF至中间万能轧机UR进行反向轧制时，如图9(a)和9(c)所示，作为被轧制材料的宽缘工字钢的翼缘的移动对每个道次都分别重复X形轧制和H形轧制的形式。在初始阶段的道次中，翼缘的厚度通常大至60～80mm。即使被轧制材料的温度为900～1000℃的高温，但当腹板被下一道次的机架挡住而使翼缘变形时，仍然可能发生轧辊咬入轧件的错误。为了防止这个问题，本实施例将快速移换立辊轧机QE的上、下轧边辊16的箱式孔型的角度θQ设定为在X形轧制中的翼缘角θX与H形轧制中的翼缘角θH之间的中间角，并通过使这些角之间的连接平滑而进行快速移换立辊轧机轧制QE(QE轧制)。在这种快速移换立辊轧机的情况下，按照道次程序在反向道次的早期阶段、中间阶段和后续阶段改变中间角。因此，可以改变箱式孔型A至C的角度，并可以平稳地进行轧制。
按照这些新技术，就有可能提高型钢轧制的生产效率、产品的尺寸精度和各种轧辊的基本单位，并降低成本，减小安装空间。
另外，联系到轧边辊16的箱式孔型的形状，如图8(e)所示，多余的厚度的突出距离可以通过将触及翼缘外线的侧壁部分16a设定为一朝被轧制材料倾斜的角(即，使图中的α更接近被轧制材料的翼缘的倾角)而减少。考虑到轧辊的易于整修和磨削、轧辊的强度、轧制时的通过能力等等，根据产品的种类和尺寸，如图8(f)所示，将侧壁部分16a设定为一个多少向与被轧制材料相对的一侧倾斜的角β，也可以得到这个效果。
即使当采用构成传统的立辊轧机E的水平轧辊作为立辊轧机，以代替上述的快速移换立辊轧机QE时，也可以在用中间万能轧机UR、立辊轧机E和万能精轧机UF进行若干次的可逆轧制时，通过恰当地省去由万能精轧机UF进行的H形轧制而减少发生错轧的概率。
在按照本发明的型钢轧制方法中，在H形轧制中至少可以省去一个道次。因此，错轧的概率减少，并且可以减少万能轧机轧辊的局部磨损。
特别是，由于本发明采用了具有多个有不同尺寸的箱式孔型的快速移换立辊轧机，减少了鼓凸，并可以减少中间万能轧机和万能精轧机在快速移换立辊轧机前后的局部的轧辊磨损。
因此，本发明可以提高宽缘工字钢的尺寸精度并可以由于减少了错轧而进一步提高轧制稳定性。
此外，由于万能精轧机的H形轧制是在初始阶段进行的，当使厚的宽缘工字钢的翼缘进入万能精轧机时，可以减少错轧的发生，并可以进一步地提高轧制稳定性。与此同时，可以使轧机的布局紧凑，并可以提高生产率。
权利要求
1.一种用于型钢的轧制方法，其特征为，采用一中间万能轧机、一快速移换立辊轧机和一万能精轧机可逆地轧制具有狗骨形状并由单个或多个开坯轧机粗轧过的被轧制材料，所述的中间万能轧机用于进行X形轧制，所述立辊轧机具有多个有不同尺寸的箱式孔型并通过快速移换对应于每个道次程序的其中一个所述箱式孔型而进行轧边，所述万能精轧机用于进行H形轧制，以加高两侧的翼缘。
2.一种用于型钢的轧制方法，它采用一用于进行X形轧制的中间万能轧机、一用于进行轧边的立辊轧机和一用于加高两侧翼缘的万能精轧机至少几次地可逆轧制具有狗骨形状并由单个或多个开坯轧机粗轧过的被轧制材料，其特征为，省去用于进行所述H形轧制的所述万能精轧机的至少一个轧制道次。
3.按照权利要求2所述的轧制方法，它采用了一快速移换立辊轧机作为轧边机，该轧机具有多个有不同尺寸的箱式孔型，并通过快速移换对应于每个道次程序的所述箱式孔型中的一个而进行轧边。
4.按照权利要求2或3所述的轧制方法，其特征为，在至少要进行几次的所述可逆轧制的初始阶段省去所述万能精轧机的所述轧制道次。
5.按照权利要求2或3所述的轧制方法，其特征为，在至少要进行几次的所述可逆轧制过程中，间歇地省去所述万能精轧机的所述轧制道次。
6.一种型钢的轧制设备，用于轧制由单个或多个开坯轧机粗轧的被轧制材料，该设备包括一中间万能轧机，用于将所述被轧制材料轧制成X形，它在右、左两侧上都装有算盘形的垂直轧辊；一快速移换立辊轧机，包括一装有多种箱式孔型的轧边辊和快速移换装置，所述轧边辊用于按照道次程序轧制所述被轧制材料的翼缘的边缘部分，而所述快速移换装置用于允许所述轧边辊的所述箱式孔型相对于轧制线沿横向移动；一万能精轧机，用于将具有X形的所述被轧制材料轧制成H形，它在左、右两侧都装有真正的圆柱形垂直轧辊；以及所述中间万能轧机、所述快速移换立辊轧机和所述万能精轧机彼此相邻地设置。
全文摘要
一种用于轧制型钢的方法和设备,它可改善轧辊的单位消耗、尺寸精度和轧制的稳定性,而且有高的生产率。使由一台或多台开坯轧机(BD)或类似物粗轧的狗骨形欲被轧制的材料通过使用一进行X形轧制的中间万能轧机(UR)、一快速移换立辊轧机(QE)和一用于进行H形轧制由此在两侧形成翼缘的万能精轧机(UF)而被可逆地轧制。该立辊轧机具有多个尺寸不同的袋形孔模并使袋形孔模对应于道次程序以快速地移换,用以进行轧边。
文档编号B21B1/08GK1175914SQ96192048
公开日1998年3月11日 申请日期1996年12月19日 优先权日1995年12月21日
发明者日置猛, 志水末房, 保木本达也 申请人:新日本制铁株式会社