一种防高温构件变形起皱的边部冷却工艺及装置的制作方法

本发明涉及钢铁轧制技术领域，特别是涉及一种用于有效防止辊弯热成型过程中的高温构件边部变形起皱而进行边部局部冷却的生产工艺和装置。

背景技术：

在连续辊弯成型过程中，构件边缘折弯时金属拉伸伸长，应控制伸长量在材料的弹性极限延伸量范围内，否则构件边部将会由于发生塑性拉伸变形，在边部产生浪形起皱。材料弹性极限拉伸量的大小与其屈服应力有关，其值等于屈服应力与弹性模型的比值。在同一的机组变形条件下，如材料自身的屈服强度越高，那么材料的弹性延伸极限伸长量就越大，从而材料产生波浪起皱的可能性就越小。

相对常温下的冷弯构件，400℃-950℃温度区间内的构件在进行热弯时，由于其屈服强度下降约为相同材料冷态下屈服强度的2/3到3/4，导致高温下的材料弹性极限延伸量大幅下降，热弯时更容易形成边部起皱等缺陷。为有效防止边部缺陷的产生，需在制定热弯工艺设计时，通过减少折弯角度，增加变形道次来解决该问题，但此方式存在增加设备投资和生产成本较高的缺陷。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种防高温构件变形起皱的边部冷却工艺及装置，用于解决现有技术中热弯时容易造成边部变形起皱等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种防高温构件变形起皱的边部冷却工艺，包括：对辊弯成型过程中的高温构件进行边部冷却，以提高构件边部的弹性应变极限。

具体地，对在辊弯成型的前几个机架间设置喷水冷却装置，用于对辊弯变形的高温构件边部进行喷水冷却，以提高构件边部的弹性应变极限，从而达到有效防止边部热弯引起的边部变形起皱的目的。

在本发明的一些实施例中，高温构件具体可以为轧后余热或进行重新加热后的原料板带，经对中后送往连续热辊弯机组进行辊弯成型处理。

在本发明的一些实施例中，边部冷却时采用的冷却装置包括分别位于高温构件边部上方和下方的喷水冷却装置，所述喷水冷却装置包含多排多列喷嘴。

在空间结构组成上，冷却装置分为左右、内外共四套喷水冷却装置，每套装置又各包含多排多列喷嘴冷却装置。当高温构件的规格发生改变时，冷却装置也需相应做出调整改变，调整方式有如下两种方式：一种为整体更换方式，即整体更换冷却设备；另外一种为在线调整自适应方式，即在水平方向上调整移动喷嘴组使得喷组距构件边部保持合适喷射距离，在宽度方向上根据构件的边部尺寸调整喷嘴间距大小以适应上下模具及构件之间的有限空间要求，以适时调整喷嘴数量以适应喷射强度的要求。

设备组成方面，上述冷却装置由喷嘴、移动调整机构、控制阀组、供水管路等部分组成。

在本发明的一些实施例中，边部冷却速率控制在10℃/s-100℃/s，具体可以为10℃/s、20℃/s、30℃/s、40℃/s、50℃/s、60℃/s、70℃/s、80℃/s、90℃/s、100℃/s等。根据高温构件材料特性、成型角度、变形道次等因素确定相应的冷却速率。

在本发明的一些实施例中，边部冷却速率优选为10℃/s-80℃/s，更优选为10℃/s-60℃/s，更优选为10℃/s-40℃/s，更优选为10℃/s-30℃/s，更优选为10℃/s-20℃/s。

在本发明的一些实施例中，热辊弯成型后的高温构件具体为热弯槽钢、方矩管、圆管或其它特殊断面的开闭断面型钢产品。

在本发明的一些实施例中，高温构件的温度为400℃-950℃，优选为600℃-850℃。

本发明第二方面提供一种防高温构件变形起皱的边部冷却装置，包括依次连接的对中装置、热成型机组、热挤压装置、横移台架及焊接机组，热成型机组的前端机架间设有冷却装置，用于对高温构件边部进行冷却。

在本发明的一些实施例中，喷水冷却装置的喷嘴布置于钢板边部的上方和下方，热辊弯成型机组2对钢板进行热辊弯成型的同时，喷嘴对钢板的边部进行冷却，以提高构件边部的弹性应变极限，从而达到有效防止边部热弯引起的边部起皱的目的。

在本发明的一些实施例中，所述高温构件具体为热弯槽钢、方矩管、圆管或其它特殊断面的开闭断面型钢产品。

本发明第三方面提供上述边部冷却装置在热弯槽钢、方矩管、圆管以及其它特殊断面的开闭断面型钢产品的热辊弯生产中的应用。

如上所述，本发明的一种防高温构件变形起皱的边部冷却工艺及装置，具有以下有益效果：为有效防止辊弯热成型中边波缺陷的产生，本发明提供了一种通过冷却构件边部，提高热弯构件边部的弹性极限延伸量，有效控制其边部延伸量仅发生在弹性变形极的范围内，本发明通过对热弯构件边部进行在线边部冷却，在有效防止热弯时构件边部起皱缺陷的同时，还可有效扩大道次容许折弯角，减少热弯成型道次，降低设备投资，降低了每吨钢的生产成本。

附图说明

图1显示为本发明实施例的喷水冷却装置示意图。

图2显示为本发明实施例的喷嘴排布结构示意图。

零件标号说明

1—对中装置

2—热成型机组

3—冷却装置

31—喷嘴

4—挤压机组

5—横移台架及焊接机组

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指绝对压力。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供了一种有效防止连续热辊弯成型过程中高温构件的边部起皱而进行局部冷却的生产工艺和装置，其发明的思路为：高温构件在连续热辊弯成型过程中，为控制成型过程中的构件边部起皱，在辊弯成型的前几个机架间设置有数套喷水冷却装置，用于对正进行辊弯变形的高温构件边部进行喷水冷却，以提高构件边部的弹性应变极限，从而达到有效防止边部热弯引起的边部起皱的目的。

热辊弯成型工艺可参照申请号为201810230359.6的发明专利申请“一种热态板/带的在线辊压热成型工艺及其应用”进行，具体是通过多对带孔槽的变形压辊对热态钢板或带钢连续变形，将钢板逐渐变成具有指定断面形状的型钢断面，沿成型方向，变形压辊的孔型由浅变深，孔型间的间距相应的由宽变窄，最末端的变形压辊具有最终的断面深度和宽度；钢板的断面随着变形压辊深度的加深而宽度变小，最后达到最终的断面形状。

冷却装置设置在辊弯成型的前几个相邻机架间，当构件进行热辊弯成型时，喷水装置对构件的边部进行在线水冷。从设备组成上来讲，每套冷却装置由喷嘴、移动调整装置、控制阀组、供水管路等部分组成；从空间结构来讲，冷却装置分为左右、内外共四套喷水冷却装置组成，每套装置又各包含多排多列喷嘴。

热辊弯过程的边部冷却工艺可以应用到碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金结构钢等钢种的热弯成型过程中。构件进入辊弯机组的温度在600℃-850℃的范围内，边部冷却装置的冷却速率控制在10℃/s-20℃/s的范围内。

当生产时高温构件的规格发生改变时，冷却装置也需相应做出调整改变，调整方式有如下两种：一种为整体更换型式，即整体更换冷却设备；另外一种为在线调整设备进行自适应型式，即在水平方向上调整移动喷嘴组使得喷组距构件边部保持合适喷射距离，在宽度方向上根据构件的边部尺寸调整喷嘴间距大小以适应上下模具及构件之间的有限空间要求，以适时调整喷嘴数量以适应喷射强度的要求。

图1所示为喷水冷却装置平面示意图，包括依次连接的对中装置1、热成型机组2、热挤压装置4、横移台架及焊接机组5，热成型机组2的前几个机架间设有冷却装置3，用于对高温构件边部进行冷却。需进行热辊弯处理的钢板，经对中装置1对中处理后，进入热辊弯成型机组2进行辊弯成型，成型过程中由设置在热成型机组前几个机架间的喷水冷却装置3对边部进行喷水冷却，成型后的构件经挤压、横移、焊接、定径、矫直处理后，收集入库。

如图2所示，喷水冷却装置3的喷嘴31布置于钢板边部的上方和下方，热辊弯成型机组2对钢板进行热辊弯成型的同时，喷嘴31对钢板的边部进行冷却，以提高构件边部的弹性应变极限，从而达到有效防止边部热弯引起的边部起皱的目的。

例如，对于钢种q345，通过19个道次成型尺寸为300mm*300mm方管的过程中，在开始辊弯变形温度为750℃，不施加以边部冷却的条件下，构件边部在辊弯变形过程中出现了明显的边部起皱现象；但在对其边部施以冷却后(冷却速率控制在10℃/s-20℃/s的范围内)，构件边部整齐，未出现边部变形起皱现象。

综上所述，本发明通过对热弯构件边部进行在线边部冷却，在有效防止热弯时构件边部起皱缺陷的同时，还有效扩大道次容许折弯角，减少了热弯成型道次，降低设备投资，降低了每吨钢的生产成本。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。