专利名称:金属成形方法
本发明涉及金属成形方法，特别是关于制作结构型钢的方法。
常用的制作结构型钢的方法是通过在一对轧辊之间的热轧，或通过一系列的轧辊对进行热轧，或者至少在精轧道次是采用热轧。象轧制梁钢这样的型钢，即工字钢以及槽钢和角钢，一般都采用上述热轧方法生产。如果需要更复杂的型钢，通常采用通过专用模具挤压的方法。为此，象这种复杂的型材通常都用铝制作，因为铝是一种比较软并且易于延展的金属，它很容易挤压成形。但是也正因为此，铝不是一种好的结构材料，它的强度只有钢的几分之一。
本发明的目的是提供一种金属成形的方法，采用这种方法可以生产比较复杂的结构型钢。
根据本发明的一方面，金属成形方法包括在万能轧机机架中热轧细长型材的工序，这种万能轧机机架有两对轧辊，其中第一对轧辊被做成用于加工型材的腹板部分，第二对轧辊与该第一对轧辊成一个角度安装，该第二对轧辊的间距和它相对于该第一对轧辊的安装位置使精轧型钢的反向排列的翼缘在与腹板平行的平面形成侧翼缘对，该侧翼缘对在第一对轧辊的端部和第二对轧辊的相应侧面之间轧制，当只用一对轧辊时，不能用于精整表面。本方法可包括弯曲轧制型钢腹板的进一步加工工序，从而生产出形状为角构件的型钢，这种角构件型钢的一对侧翼缘相对于另一对侧翼缘成一个角度排列，这一角度可以是但不必一定是直角。根据腹板的厚度，这进一步弯曲的工序可以在型钢仍然热时进行，也可以在冷却时进行，例如在现场进行。如果上述进一步加工在型钢中形成封闭的或者是几乎封闭的空腔，则其接缝处可以采用连续焊接或者临时间隔点焊焊接。
根据本发明的另一方面，提出具有两对轧辊的万能轧机机架，其中第一对轧辊与第二对轧辊成直角设置，该第一对轧辊被做成用来加工热轧型钢产品的腹板部分，并且确定产品的主翼缘部分的总宽度，该第二对轧辊的间距和它相对于该第一对轧辊的可以安装的位置使精轧型钢的反向排列的主翼缘部分在与型钢的腹板平行的平面内形成侧翼缘对，当只用一对轧辊时，不能加工出精整表面。该第二对轧辊可以经过加工成型，以便生产出主翼缘部分上有两对以上侧翼缘即副翼缘的产品。
本轧机机架可以带有进一步加工的装置，靠这种装置可以在轧制产品仍然热时对其腹板进行弯曲，从而生产形状为角构件的精轧产品，这种产品至少具有两对向不同方向凸出的侧翼缘即副翼缘，例如，成直角方向伸出的。
为了使本发明能被充分理解并且易于实施，下面参照附图举例说明上述发明。以下是有关附图。
图1是实施本发明方法的轧制作业的说明图。
图2是本方法中可能的进一步加工工序的说明图。
图3是与图1类似的视图，它表示了另外一种型钢的轧制。
图4和图5是与图2类似的视图，它们表示了本发明方法中对图3的半成型钢进行可能的进一步加工的可供选择的两种方法。
图6是与图1类似的视图，它表示了另一种型钢的轧制。
图7和图8是与图2类似的视图，它们表示了本发明方法中对图6中的半成型钢进行可能的进一步加工的可供选择的两种方法。
图9和图10是与图2类似的又一种视图，它们表示了另外型钢的轧制。
图11是局部剖视图，它表示了利用本发明方法生产的结构型钢是如何连接在一起的。
图12是图11中12-12线处的断面图。
图13至16是在说明可能的进一步改进型时将要涉及的视图。
参照图1，其中表示的轧制作业是在称做万能轧机的机架中进行的。这种轧机装有两对轧辊10、10和12、12，轧辊对10、10可绕水平轴旋转，12、12可绕垂直轴旋转。如图所示，轧辊10、10被做成用来加工精轧型钢中性层处的腹板14，轧辊12、12的间距和它们对于轧辊10、10的安装位置使型钢的反向排列的翼缘16、16形成与型钢的中性层等距排列的侧翼缘对18、18。如图所示，侧翼缘18、18是在轧辊10、10的端部和相应轧辊12、12的侧面之间被轧制的。
可以看出，精轧型材是一种比较复杂的型材，一般采用挤压方法用铝来制作。但是，如果采用上述轧制作业，当然可以用黑色金属甚至用不锈钢来生产这种型材。在用作结构钢制作时，这种型钢将特别有用，因为在相隔的侧翼缘对18、18之间的轧槽20可以用来容纳玻璃和壁板的边缘。
图2中表示了本发明方法中可能的进一步加工。即把轧制型钢弯曲成实线所表示的形状。如果型钢的腹板比较厚，这进一步的加工当然要在轧制型钢仍是热的时候进行;但是，如果腹板比较薄，则宜于在冷却状态下进行，或可在使用这种型钢的现场就地进行。经过这进一步的加工后，生产出了形状为角构件的结构型钢，在图2所表示的这一实例中，玻璃或壁板可以互成直角伸展。从图示实例中还可以看出，通体弯成直角的轧制型钢在型钢中形成了一个几乎完全封闭的空腔22(如果需要，这个空腔实际上很容易完全封闭，而不留存如图所示的窄间隙。空腔的封闭可以靠对该轧制型钢进行更大的弯曲，或者附加一金属或塑料封条，当然也可以通过焊接来封闭这一空腔)。在使用中，可以利用型钢中的这一空腔，例如，用于容纳电线。当然，空腔的接缝可以采用连续焊接或者临时间隔点焊的方法焊接。
参照图3，可以看出轧制型钢不必对称于中性层;在图3所示的实例中，对轧辊10、10进行了这样的改变，轧制型钢的腹板14的一侧与侧翼缘18成一直线。但是，与在第一实例中一样，可以看出，侧翼缘18、18仍是在轧辊10、10的端部和相应的轧辊12、12的侧面之间轧制。图4中表示了型钢成形中可能的进一步加工，仍是把轧制型钢弯曲成图中实线所示的形状，使结构型钢成形为角构件。这一进一步的加工也使型钢中形成了一个空腔22，这种型钢在使用时，其中的空腔可以容纳电线。图5中表示了图3中的轧制型钢成形的另一种可供选择的可能的进一步加工。这一工序是将轧制型钢向相反的方向弯曲成图中实线所示的形状，不过，在这种情形下，轧制型钢中当然不会有中央空腔了。
图6中表示了生产形状更为复杂一些的型钢的轧制作业，虽然生产这种型钢的轧制作业与上文提及的基本相同，即，使用两对轧辊10、10和12、12。但是此处有一主要变化，即如图中所示的轧辊12、12的轮廓，因此精轧产品的翼缘厚度不等。如图7和图8所示，图6中的这种轧制产品可以被接着加工形成与图4和图5中所示的型钢类似的精轧产品，但可以看到，翼缘部分的厚度不等为在其上钻孔和攻丝以插入螺栓、螺钉或杆棒提供了方便。
当然，在基本的结构型钢上还可以有许多其它变化，这些变异的型钢可以通过本发明的轧制作业来生产。例如，图9中表示了一种轧制型钢，其腹板14偏离侧翼缘18。图10中表示了一种进一步变化的型钢，这种型钢的深度大大增加，并且有三对反向排列的侧翼缘即副翼缘18、18。当然这种型钢的侧翼缘对也是在第一对轧辊的端部和第二对(此第二对或可为一对以上)轧辊的相应侧面之间轧制的。图中虽未表示出，但是所有这些变化的轧制型钢当然也可以在其仍然热时进一步加工，将其腹板14通体弯曲成直角，或者其它所需要的一定角度(当然，如果这种型钢的腹板比较薄，也可以在其冷却时进行同样的加工)。
图11至图14中表示了将图6、7和图8中所描绘的型钢用于建造温室的方法(当然也尽可用这种方法建造简单低廉的住宅单元)。图11是类似于图8的通过一根型钢产品的垂直截面(只是其中腹板通体弯曲的角度没有那么大)，这根型钢产品构成了建筑物的侧壁和斜面屋顶之间的过渡段。空腹式屋顶翼梁24由类似的型钢产品构成，其配合端靠剪切和镗铣加工。可以看到，上文提到的这根型钢产品是和另一种型钢26，以及装配在这两种型钢之间的小块体28共同配合使用的，因此，如图所示翼缘最宽处在外侧。一段轻金属或者塑料板30每隔一段距离通过螺栓紧固在这根经过轧制和成形的型钢产品上，构成一段檐沟。
图12是与图11极为相似的视图，只是图12中在建筑物的侧壁和斜面屋顶之间形成过渡段的型钢是类似于图7中的产品(但是图12中的这种轧制型钢的腹板通体弯曲的角度没有图7中那样大)。空腹式翼梁24仍是由类似的型钢构成，其配合端靠剪切和镗铣加工。图中所示的型钢26敷设在混凝土基础100上，构成基础型钢，空心侧壁支柱25的上端和下端靠剪切和镗铣进行适当加工。
图13中表示了使用中的类似于图7的一段型钢产品的水平截面，该型钢用于构成壁角(与图7中不同的只是此处型钢的腹板变形加工并未在该段产品中形成封闭空腔)。如图所示，壁角型钢的一侧装有双层的玻璃的构件32，另一侧装有单层的装有玻璃的构件34。每侧的玻璃构件都镶嵌在橡胶或软塑料衬垫材料34中，并且用夹固条36固紧，夹固条36由螺栓38固定在适当位置。图中表示了塑料条40镶卡在适当位置，封闭了进入空腔22的开口。(虽然上文提到构件32和34是玻璃构件，但是其中一些构件可能是普通壁板构件。如果这种建筑物是低廉的住宅单元，至少构件32和34中的一部分会是隔热板)。
当然，如果图11至图13中所表示的建筑物是暖房或温室，则构成侧壁的玻璃构件32和34应当延伸到与侧壁的总高相等。不过，垂直排列组合在支柱对之间的玻璃板可以稍微小一些。如图14所示，在这种情况下，在支柱上每隔一定距离钻孔，以便将螺栓40穿入横梁42端部经过钻孔和攻丝的孔洞中，横梁42由类似的型钢产品制成，其端部经过剪切和镗铣加工。
采用本发明的轧制方法生产的型钢当然也能够用来装配成比暖房或温室大得多的建筑物的框架结构，例如建造低廉住宅单元的多层结构。这种框架结构可以通过类似于图11至图14中所表示的连接方法来建造。在立柱腹板的适当高度上可以钻孔，以便用螺栓固定楼板，支承横梁。
当然，采用本发明的方法，使通常靠热轧生产的型钢再进一步增加至少一种尺寸，可以生产出不同的其它型钢。例如，图15中表示出了另外一种可能的型钢，它与图3中所示相似，但是具有另外一对主翼缘部分，如图15中的截面所示，这对主翼缘是靠顶部轧辊的形状加工成形的。图16中表示了这种比较复杂的型钢用于建筑物建造中的一例。
图17和图18中表示了另一种可用本发明的方法生产的型钢，图17中所示的型钢的外表面为波纹形(可以认为是由主翼缘部分16、16上的侧翼缘对形成的，图18中所示的型钢，在沿主翼缘部分16、16的边缘有形成了侧翼缘的细长沟槽。不过主要部分的外表面上当然不必一定要加工出细长沟槽或翼缘。作用在主翼缘部分的外表面上的轧辊可以对主翼缘外表面起到模型作用;例如，可以产生滚花作用。这些作用，靠传统的轧制是不可能获得的。
还可以做其它各种改进，而且，采用本发明的方法生产的热轧结构型钢可以有许多其它用途。在本方法中对上文所涉及的任何轧制型钢的可能的进一步加工，即弯曲轧制型钢，生产出形为角构件的型钢，可以采用各种方式进行，而且，对于熟悉这一技术领域：
的人来说，不会有什么问题。例如，在型钢仍然热时在另外的轧道中进行弯曲，或者使轧制产品通过类似于挤型模的模具进行弯曲，但此处的加工仅仅是弯曲型钢的腹板，而不对型钢进行压制。
权利要求
1、一种金属成形方法，这种方法包括在万能轧机机架中热轧细长型钢的工序，该万能轧机机架有两对轧辊，即第一对轧辊安装成绕平行轴旋转，第二对轧辊各自安装成绕与上述第一对轧辊的旋转轴相同的垂直平面内的轴旋转，但与该第一对轧辊的旋转轴成一相当大的角度，这样的金属加工方法的特征是该第二对轧辊的间距和它相对于该第一对轧辊的安装位置应当这样，即，使精轧型钢的反向排列的翼缘形成与腹板平行或者大致平行的侧翼缘对，该侧翼缘对在该第一对轧辊的端部和相应轧辊的侧面之间轧制，当仅用一对轧辊时，不能用于精整表面。
2、根据权利要求
1所述的方法，其进一步的特征是包括弯曲轧制型钢的进一步的加工，从而生产出形状为角构件的型钢，这种角构件型钢中的一对侧翼缘对相对于另一对成一个角度排列。
3、根据权利要求
2所述的方法，其进一步的特征是所涉及的进一步加工在型钢中形成一个封闭的或几乎封闭的空腔，这种方法包括采用连续焊接或者临时间隔点焊焊接接缝的再进一步的加工。
4、一万能轧机机架，具有两对轧辊，即第一对轧辊安装成绕平行轴旋转，第二对轧辊各自安装成绕与上述第一对轧辊的旋转轴相同的垂直平面内的轴旋转，但与该第一对轧辊的旋转轴成一相当大的角度，这样的轧机机架的特征是该第一对轧辊被做成用于加工热轧结构型钢产品的腹板部分并且确定产品的主翼缘部分的总宽度，该第二对轧辊的间距和它相对于该第一对轧辊可以安装的位置使精轧型钢的反向排列的主翼缘部分在与型钢的腹板平行或者大致平行的平面内形成侧翼缘对，当仅用一对轧辊时，不能加工出精整表面。
5、根据权利要求
4所述的万能轧机机架，其进一步的特征是该第二对轧辊经过加工成形以便生产出主翼缘部分上有两对以上侧翼缘即副翼缘的产品。
6、根据权利要求
5所述的万能轧机机架，其进一步的特征是它带有进一步加工的装置，靠这种装置可以在轧制产品仍然热时对其腹板进行弯曲，从而生产出形状为角构件的精轧产品，这种精轧产品至少具有两对向不同方向凸出的侧翼缘即副翼缘。
专利摘要
一种加工金属以生产结构型钢的方法，这种方法包括在万能轧机机架中热轧细长型钢的工序，该万能轧机机架有与第二对轧辊成直角安装的第一对轧辊。为了使精轧产品的反向排列的翼缘能带有与型钢的腹板部分平行的侧翼缘，第二对轧辊相对于该第一对轧辊安装在这样的位置，即，使产品的侧翼缘在第一对轧辊的端部和第二对轧辊的相应侧面之间轧制。
文档编号B21B1/12GK85102861SQ85102861
公开日1986年10月15日 申请日期1985年4月17日
发明者亚历山大·伊恩·威尔逊 申请人:亚历山大·伊恩·威尔逊导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan