型钢剪切切分装置和切分方法及型钢生产方法与流程

本发明属于型钢制备技术领域，具体而言，本发明涉及一种型钢剪切切分装置和切分方法及型钢生产方法。

背景技术：

型钢是一种有一定截面形状和尺寸的长条型钢材，一般情况下，通过轧制方法一次成型。

通过轧制方法一次成型生产某些复杂断面的异型钢和某些简单断面型钢(如t型钢)时，工艺设计难度大，轧制过程稳定性差，易出现弯曲、翘扣头、扭转等影响轧制过程稳定的问题，造成生产难度大，产品成材率降低，影响生产效率，对工艺设计和现场生产都造成一定困难。

技术实现要素：

本发明提供了一种型钢剪切切分装置和切分方法及型钢生产方法，不仅能够解决现有技术中工艺设计难度大、产品开发周期长的技术问题，还能够解决现有技术中型钢加工能耗大、金属成材率低的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种型钢剪切切分装置和切分方法及型钢生产方法，其技术方案如下：

一种型钢剪切切分装置，所述剪切切分装置用于剪切切分待切分型钢，所述待切分型钢为两个或以上型钢通过连接部相连，所述型钢剪切切分装置包括：输入辊道、剪切轧辊和输出辊道；所述剪切轧辊位于所述输入辊道和所述输出辊道之间；所述输入辊道用于向所述剪切轧辊输入所述待切分型钢；所述剪切轧辊对所述连接部进行剪切切分得到两个或以上型钢；所述输出辊道用于输出所述型钢。

如上述的型钢剪切切分装置，进一步优选为：还包括中间辊道，所述中间辊道位于所述输入辊道和所述剪切轧辊之间，用于接收由所述输入辊道输入的所述待切分型钢、并输入给所述剪切轧辊。

如上述的型钢剪切切分装置，进一步优选为：还包括第一对正立辊组，所述第一对正立辊组包括两个第一对正立辊，两个所述第一对正立辊的轴线所在平面与所述输入辊道的长度方向垂直，所述第一对正立辊组位于所述输入辊道和所述中间辊道之间，用于将进入所述中间辊道的所述待切分型钢对正限位。

如上述的型钢剪切切分装置，进一步优选为：还包括第二对正立辊组，所述第二对正立辊组包括两个第二对正立辊，两个所述第二对正立辊的轴线所在平面与所述中间辊道的长度方向垂直，所述第二对正立辊组位于所述中间辊道和所述剪切轧辊之间，用于将进入所述剪切轧辊的所述待切分型钢对正限位。

如上述的型钢剪切切分装置，进一步优选为：所述输入辊道、所述中间辊道和所述输出辊道均连接有动力源，且所述输入辊道、所述中间辊道和所述输出辊道的传动比相匹配。

如上述的型钢剪切切分装置，进一步优选为：所述动力源为电机，所述动力源通过传动装置与所述输入辊道、所述中间辊道、所述输出辊道相连；所述传动装置为链传动装置、带传动装置、齿轮传动装置的一种或其组合。

如上述的型钢剪切切分装置，进一步优选为：所述第一对正立辊组与第一调节装置相连，所述第一调节装置用于调节两个所述第一对正立辊之间的距离；所述第二对正立辊组与第二调节装置相连，所述第二调节装置用于调节两个所述第二对正立辊之间的距离。

如上述的型钢剪切切分装置，进一步优选为：所述第一对正立辊组连接有第一动力装置，所述第一动力装置用于带动两个所述第一对正立辊转动；所述第二对正立辊组连接有第二动力装置，所述第二动力装置用于带动两个所述第二对正立辊转动。

如上述的型钢剪切切分装置，进一步优选为：所述剪切轧辊包括上轧辊和下轧辊，所述上轧辊和所述下轧辊相匹配，用于剪切切分所述待切分型钢；所述上轧辊和/或所述下轧辊包括辊轴和辊环，所述辊环可拆卸式装配在所述辊轴上。

如上述的型钢剪切切分装置，进一步优选为：所述辊环与所述辊轴过盈配合或通过花键连接。

一种型钢剪切切分方法，所述型钢剪切切分方法使用所述的型钢剪切切分装置实现，其包括以下步骤：

步骤一：将所述待切分型钢放入所述输入辊道；

步骤二：对所述待切分型钢进行对正操作；

步骤三：采用所述剪切轧辊剪切切分所述待切分型钢；

步骤四：采用所述输出辊道输出剪切切分后的型钢。

如上述的型钢剪切切分方法，进一步优选为：在所述步骤一前还包括调节步骤，所述调节步骤包括调节所述输入辊道、所述剪切轧辊、所述输出辊道之间的传动比。

一种型钢生产方法，其包括以下步骤：

步骤一：以开放式型钢为轧制目标，将多个所述轧制目标设计为相连并形成有具有开放式轮廓的目标组合体；

步骤二：根据所述目标组合体的外轮廓设计轧辊孔型，并将坯料轧制成所述待切分型钢；

步骤三：采用所述的型钢剪切切分装置或型钢剪切切分方法对所述待切分型钢进行剪切切分，得到所述型钢。

分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

本发明剪切切分后的型钢为开放式型钢，待切分型钢为两个或两个以上开放式型钢连接在一起形成的具有开放式轮廓的轧件。本发明通过输入辊道向剪切轧辊输送待切分型钢，并通过剪切轧辊将待切分型钢剪切为型钢后由输出辊道输出，解决了轧件切分的问题，能够让设计人员在设计上将开放式型钢在轧制时设计为两个或两个以上开放式型钢连接在一起的轧件结构，从而解决型钢工艺设计难度大、轧制过程稳定性差、生产难度大、产品成材率低等问题，具有工艺设计难度小、产品开发周期短、加工能耗小、资源利用率高的特点。

附图说明

图1为本发明的型钢剪切切分装置连接示意图。

图2为本发明一实施例的剪切轧辊的工作部位示意图。

图3为本发明又一实施例的剪切轧辊的工作部位示意图。

图4为本发明一实施例的型钢的端面示意图。

图5为本发明一实施例的待切分型钢的截面图。

图6为本发明又一实施例的型钢的端面示意图。

图7为本发明的上轧辊或下轧辊的径向截面图。

图8为本发明一实施例的上轧辊的轴向截面图。

图9为本发明的第一对正立辊组与第一调节装置的连接示意图。

图中：1-输入辊道；2-第一对正立辊组；3-中间辊道；4-第二对正立辊组；5-下轧辊；6-上轧辊；7-输出辊道；8-剪切刃；9-型钢；10-待切分型钢；11-连接部；12-辊环；13-辊轴；14-区域段；15-第一调节装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参照图1至图9，其中，图1为本发明的型钢剪切切分装置连接示意图；图2为本发明一实施例的剪切轧辊的工作部位示意图；图3为本发明又一实施例的剪切轧辊的工作部位示意图；图4为本发明一实施例的型钢的端面示意图；图5为本发明一实施例的待切分型钢的截面图；图6为本发明又一实施例的型钢的端面示意图；图7为本发明的上轧辊或下轧辊的径向截面图；图8为本发明一实施例的上轧辊的轴向截面图；图9为本发明的第一对正立辊组与第一调节装置的连接示意图。

如图1、图4、图5和图6所示，本发明提供了一种型钢剪切切分装置，剪切切分装置用于剪切切分待切分型钢10，待切分型钢10为两个或以上型钢通过连接部11相连，型钢剪切切分装置主要包括：输入辊道1、剪切轧辊和输出辊道7；剪切轧辊位于输入辊道1和输出辊道7之间；输入辊道1用于向剪切轧辊输入待切分型钢10；剪切轧辊对连接部11进行剪切切分得到两个或以上型钢9；输出辊道7用于输出型钢9。

具体而言，本发明剪切切分后的型钢9为开放式型钢(即型钢不包含封闭型腔和/或内折弯结构，开放式型钢例如t型钢)，如图5和图6所示，待切分型钢10为两个或两个以上开放式型钢连接在一起形成的具有开放式轮廓的轧件。本发明通过输入辊道1向剪切轧辊输送待切分型钢10，并通过剪切轧辊将待切分型钢10剪切为型钢9后由输出辊道7输出，解决了轧件切分的问题，能够让设计人员在设计上将开放式型钢在轧制时设计为两个或两个以上开放式型钢连接在一起的轧件结构，从而解决型钢工艺设计难度大、轧制过程稳定性差(易出现弯曲、翘扣头、扭转)、生产难度大、产品成材率低等问题，具有工艺设计难度小、产品开发周期短、加工能耗小、资源利用率高的特点。

为了适应对不同规格的型钢的输送，使本发明能够输送不同长度的型钢，如图1所示，本发明还包括中间辊道3，中间辊道3位于输入辊道1和剪切轧辊之间，用于接收由输入辊道1输入的待切分型钢10、并输入给剪切轧辊。本发明通过在输入辊道1和剪切轧辊之间设置中间辊道3，能够适应不同长度的型钢的输送，具有适用范围广的特点。

为了便于调节待切分型钢10在输送时的位置，减小待切分型钢10在进入剪切轧辊时的调节工作量，如图1所示，本发明还包括第一对正立辊组2，第一对正立辊组2包括两个第一对正立辊，两个第一对正立辊的轴线所在平面与输入辊道1的长度方向垂直，第一对正立辊组2位于输入辊道1和中间辊道3之间，用于将进入中间辊道3的待切分型钢10对正限位。本发明通过在输入辊道1和中间辊道3之间设置第一对正立辊组2，能够对待切分型钢10进行对正，保证待切分型钢10的平直度，即使得待切分型钢10的长度方向与中间辊道3的长度方向保持平行，从而避免待切分型钢10在输送过程中发生偏移中间辊道3输送方向甚至掉落的隐患，还能够减小待切分型钢10在进入剪切轧辊时的调节工作量，具有安全可靠，节省人力的特点。

为了便于对待切分型钢10进行精确剪切切分，配合第一对正立辊组2共同对待切分型钢10进行对正限位，补偿仅采用第一对正立辊组2进行对正限位时可能存在偏头、切斜等的不足，如图1所示，本发明还包括第二对正立辊组4，第二对正立辊组4包括两个第二对正立辊，两个第二对正立辊的轴线所在平面与中间辊道3的长度方向垂直，第二对正立辊组4位于中间辊道3和剪切轧辊之间，用于将进入剪切轧辊的待切分型钢10对正限位。位于中间辊道3同侧的第一对正立辊的轴线和第二对正立辊的轴线所在平面与输入辊道1上辊轴(输入辊道1包括多个辊轴，辊轴的轴线方向与输入辊道1的长度方向垂直)的轴线垂直；两个第一对正立辊的轴线所在平面与输入辊道1的长度方向垂直、两个第二对正立辊的轴线所在平面与输入辊道1的长度方向垂直。本发明通过设置第二对正立辊组4，第一对正立辊组2和第二对正立辊组4共同对待切分型钢10进行对正限位，能够保证待切分型钢10的平直度，即使得待切分型钢10与剪切轧辊的孔型相对应，保证剪切轧辊对待切分型钢10进行精确剪切切分，具有切分精度高的特点。

为了便于对待切分型钢10和型钢9的输送，如图1、图4、图5和图6所示，本发明的输入辊道1、中间辊道3和输出辊道7均连接有动力源，且输入辊道1、中间辊道3和输出辊道7的传动比相匹配。具体的，输出辊道7的输送速度不小于中间辊道3的输送速度、中间辊道3的输送速度不小于输入辊道1的输送速度。作为优选，动力源为电机，动力源通过传动装置与输入辊道1、中间辊道3、输出辊道7相连；传动装置为链传动装置、带传动装置、齿轮传动装置的一种或其组合。进一步优选，输入辊道1、中间辊道3、输出辊道7各自分别对应一个电机和一个传动装置，传动装置优选为链传动装置，不仅能够适应载荷的不平衡，还能够具有稳定的输送速度，避免打滑造成的传动失效，能够在恶劣的工况下稳定运行，便于对待切分型钢10和型钢9进行输送。

为了便于对不同规格的型钢进行对正，如图1、图5、图6和图9所示，本发明的第一对正立辊组2与第一调节装置15相连，第一调节装置15用于调节两个第一对正立辊之间的距离；具体的，第一调节装置15包括与第一对正立辊组2相连的液压缸，液压缸与第一对正立辊的轴承座相连，通过伸缩带动第一对正立辊改变位置，从而改变两个第一对正立辊之间的距离。第二对正立辊组4与第二调节装置相连，第二调节装置用于调节两个第二对正立辊之间的距离，具体的，第二调节装置包括与第二对正立辊组4相连的液压缸，液压缸与第二对正立辊的轴承座相连，通过伸缩带动第二对正立辊改变位置，从而改变两个第二对正立辊之间的距离。第一对正立辊组2的两个第一对正立辊之间的间距可调、第二对正立辊组4的两个第二对正立辊之间的间距可调，从而能够适应不同宽度的待切分型钢10，提高本发明的适用范围。第一对正立辊组2和/或第二对正立辊组4可以设有动力，在外接动力的驱动下旋转；也可以不设动力，被动地对待切分型钢10进行对正。作为优选，第一对正立辊组2连接有第一动力装置，第一动力装置用于带动两个第一对正立辊转动；第二对正立辊组4连接有第二动力装置，第二动力装置用于带动两个第二对正立辊转动。进一步的，第一动力装置和/或第二动力装置包括电机和同步带，采用电机和皮带传动的方式带动第一对正立辊组2和/或第二对正立辊组4转动，具有抗过载能力强的特点。第一对正立辊组2和第二对正立辊组4在对正待切分型钢10时采用主动转动的方式对正，能够在待切分型钢10与第一对正立辊组2和/或第二对正立辊组4接触时将待切分型钢10导入两个第一对正立辊或两个第二对正立辊之间，便于对待切分型钢10进行对正。

为了节约剪切轧辊的更换成本并缩短剪切轧辊的更换周期，如图1至图7所示，本发明的剪切轧辊包括上轧辊6和下轧辊5，上轧辊6和/或下轧辊5连接有电机，在电机带动下转动，优选的，上轧辊6或下轧辊5中的一个连接有电机，另一个不连接外界动力。上轧辊6和下轧辊5相匹配，用于剪切切分待切分型钢10；上轧辊6和/或下轧辊5包括辊轴13和辊环12，辊环12可拆卸式装配在辊轴13上。作为优选，辊环12与辊轴13过盈配合或通过花键连接。剪切轧辊在工作时各处工作面的使用寿命不同，本发明通过将上轧辊6和/或下轧辊5设计为可拆卸式结构，能够对上轧辊6和/或下轧辊5进行快速更换，更换时只需更换辊环12即可，从而能够节约剪切轧辊的更换成本、缩短剪切轧辊的更换周期。

为了进一步节约成本，如图2、图3、图7和图8所示，本发明的辊环12包括多个区域段14，每个区域段14上设有至多一个孔型。作为优选，设有剪切刃8(孔型)的区域段14的体积小于设有其他孔型或不设孔型的区域段14的体积，从而能够进一步节约生产成本。

如图1至图9所示，本发明同时提供了一种型钢剪切切分方法，型钢剪切切分方法使用上述型钢剪切切分装置实现，其包括以下步骤：

步骤一：将待切分型钢10放入输入辊道1。

采用机器(叉车、机械手等)搬运或人工搬运的方法将待切分型钢10抬上输入辊道1，使得待切分型钢10靠近中间辊道3的端部位于两个第一对正立辊之间。在将待切分型钢10放入输入辊道1时尽量让待切分型钢10的长度方向与输入辊道1的输送方向保持一致(此处尽量保持一致是指肉眼观测两个方向大致平行即可，采用角度数值去约束时允许有±20°的偏差)。

步骤二：对待切分型钢10进行对正操作。

待切分型钢10依次经过第一对正立辊组2和第二对正立辊组4，由第一对正立辊组2和第二对正立辊组4共同进行对正限位，经过第二对正立辊组4后，待切分型钢10与剪切轧辊相匹配，即待切分型钢10的连接部11与剪切轧辊的剪切刃8相对应，其中，剪切刃可根据平面度要求在使用过程中进行打磨。连接部11的厚度小于与连接部11连接处的型钢的厚度，以便于对待切分型钢10进行剪切切分，优选的，连接部11的厚度不大于10mm，宽度为10mm至20mm，不仅利于剪切时定位，还能够不浪费材料，便于待切分型钢10的剪切切分。

步骤三：采用剪切轧辊剪切切分待切分型钢10；

待切分型钢10经过剪切轧辊时，待切分型钢10的连接部11被剪切刃8切断；整根待切分型钢10经过剪切轧辊时后被分为多个型钢9，并落入输出辊道7。

步骤四：采用输出辊道7输出剪切切分后的型钢9。

输出辊道7将多个型钢9输送给下一工序，剪切切分完成。

进一步的，本发明在步骤一前还包括调节步骤，调节步骤包括调节输入辊道1、剪切轧辊、输出辊道7之间的传动比(此处的传动比是指输送待切分型钢10或型钢9时输送速度的比值)。作为优选，调节步骤还包括对第一对正立辊组2的调节和对第二对正立辊组4的调节，即通过调节使得位于中间辊道3同侧的第一对正立辊的轴线和第二对正立辊的轴线所在平面与输入辊道1上辊轴的轴线垂直；两个第一对正立辊的轴线所在平面与输入辊道1的长度方向垂直、两个第二对正立辊的轴线所在平面与输入辊道1的长度方向垂直；第一对正立辊组2和第二对正立辊组4同步调节，保证调整量相同。本发明针对不同规格的待切分型钢10设计不同的输送速率，并调节输入辊道1、剪切轧辊、输出辊道7之间的传动比和第一对正立辊组2、第二对正立辊组4的宽度，能够适应对不同待切分型钢10的剪切切分，并避免待切分型钢10或型钢9在输送时被磕碰、剪切时被切坏。

本发明还提供了一种型钢生产方法，其包括以下步骤：

步骤一：以开放式型钢为轧制目标，将多个轧制目标设计为相连并形成有具有开放式轮廓的目标组合体。

在步骤一中，目标组合体可以为多种形状，例如c型、h型。

步骤二：根据目标组合体的外轮廓设计轧辊孔型，并将坯料轧制成待切分型钢10。

此时，由于目标组合体是多个型钢9连接在一起的，因而能够避免单个型钢轧制时工艺设计难度大、轧制过程稳定性差的问题。目标组合体为对称结构，在设计轧辊孔型时采用常规的孔型设计方法即可，能够降低设计难度。

步骤三：采用上述型钢剪切切分装置或型钢剪切切分方法对待切分型钢10进行剪切切分，得到型钢9。

采用本发明提供的型钢剪切切分方法，使用本发明提供的型钢剪切切分装置对待切分型钢10进行剪切切分，能够对待切分型钢10进行精确剪切切分，一次得到多个型钢9，从而提高生产效率和材料利用率。

实施例

如图1至图9所示，某规格的t型钢生产分为轧制和剪切切分两个阶段。如图3所示，型钢9整体呈t型结构，t型横梁的长度为140mm，上表面为平面、下表面设有斜度，上表面距离下表面最小距离为17.5mm、最大距离为25.4mm。t型纵梁与t型横梁相接端设有向内的收缩，另一端宽度为36mm，t型纵梁底端距离t型横梁上表面的距离为129mm(t型梁长度为103.6mm)。如图4所示，轧制阶段轧制出的产品为待切分型钢10，采用轧制工艺依次成型。待切分型钢10由两个t型钢(型钢9)组成，中间设计12mm宽度、5mm厚度的连接部11，用于被剪切切分。待切分型钢10的整体外形为h型的对称结构，工艺设计简单、生产过程稳定，同时，可以与相近规格的h型钢共用轧辊，节省生产成本。

在剪切切分阶段，待切分型钢10依次经过输入辊道1、第一对正立辊组2、中间辊道3、第二对正立辊组4后进入剪切轧辊，剪切轧辊的剪切刃8剪断待切分型钢10的连接部11，待切分型钢10被分为多个型钢9。多个型钢9被输出辊道7输送给下一工序进行处理(例如输送给磨削工序，将连接部11的断口磨平)。在此阶段，设置第一对正立辊组2和第二对正立辊组4对待切分型钢10进行对正处理，经过第一对正立辊组2和第二对正立辊组4时，待切分型钢10的h型的两外侧壁与两个第一对正立辊、两个第二对正立辊接触，一方面能够保证待切分型钢10的平直度，另一方面能够对待切分型钢10进行对正限位，保证剪切轧辊的剪切刃8对准待切分型钢10的连接部11。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。