热轧平行腿槽钢及其生产方法
技术领域
本发明属于金属材料生产
技术领域
，具体地说，本发明涉及一种热轧平行腿槽钢及其生产方法。背景技术
目前，箱型柱通常采用四块钢板组立后焊接而成，在四条棱边上存在四条焊缝。如采用两根热轧平行腿槽钢，以腿端对接焊接，箱型柱的焊缝数量可以减少到两条，不仅受力复杂的棱边无通条焊缝，而且棱边内部有圆角，从服役安全性、制造经济性等方面将有巨大优势。
依据箱型柱的尺寸需求，各边长应不低于300mm，厚度不低于20mm。而国内外标准及当前市场上，热轧槽钢产品以腿内侧壁有一定斜度的斜腿槽钢为主，沿腿长方向的厚度是变化的(腿端最薄)；现有的腿内侧无斜度的平行腿槽钢，对于要高超过300mm的规格，其腰高与腿长之比超过3:1，且腰厚和腿厚均不超过20mm，现有的槽钢产品无法用于制造箱型柱。
热轧槽钢轧制方法根据孔型特点分为两类。其一，是采用蝶式孔、斜轧孔和直轧控的两辊轧法，如槽钢的腿长超过80mm，轧件与轧辊接触面增大导致轧制压力增大，同时因孔型切槽过深影响轧辊强度，轧制过程中断辊风险大幅增加，如腿内侧没有斜度(平行腿)，出孔脱槽难度增大，极易发生缠辊事故。其二，是采用开口孔的万能轧法，虽然能够解决平行腿槽钢出孔脱槽难度大的问题，但是由立辊辊面和水平辊侧面组成的成品及成品前孔型为开口孔，腿长方向为自由宽展，对腿长尺寸的控制能力有限，且对腿端外形没有控制作用。而用于制造箱型柱的热轧槽钢对于腿长和腿端均有特殊要求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种热轧平行腿槽钢，目的是满足箱型柱的制造要求。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：热轧平行腿槽钢，包括腰板和两个平行腿，所述腰板的高度为300mm～1000mm。
所述平行腿的长度为150mm～500mm。
所述两个平行腿的长度之差不高于15mm。
所述腰板的厚度不低于20mm。
所述平行腿的厚度不低于20mm。
所述平行腿的端面为与平行腿的长度方向相垂直的平面。
所述平行腿的端面与所述腰板的高度之间的夹角大于0°。
所述平行腿的端部设置第一端面和第二端面，第一端面和第二端面呈V形分布，第一端面与所述腰板的高度之间的夹角大于0°，第二端面与所述腰板的高度之间的夹角大于0°。
本发明还提供了一种热轧平行腿槽钢的生产方法，包括步骤：冶炼、连铸、坯料加热、开坯轧制和万能轧制。
所述万能轧制步骤中，依次利用UR/E/UF轧机或UR/E/UR/UF轧机对所述轧件进行轧制。
本发明的热轧平行腿槽钢，规格覆盖范围广，能够满足较为广泛的箱型柱制造要求。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是第一种热轧平行腿槽钢的结构示意图；
图2是第二种热轧平行腿槽钢的结构示意图；
图3是第三种热轧平行腿槽钢的结构示意图；
图4是UF轧辊刻槽示意图；
图5是E轧辊刻槽示意图；
图中标记为：1、腰板；2、平行腿；3、第一端面；4、第二端面；5、第一腿部轧辊；6、第二腿部轧辊；7、第一顶部轧辊；8、第一底部轧辊；9、第二顶部轧辊；10、第二底部轧辊。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”和“第二”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。
如图1至图3所示，本发明提供了一种热轧平行腿槽钢，包括腰板和两个平行腿，腰板和两个平行腿为通过热轧形成一体式结构。两个平行腿的长度方向相平行，两个平行腿分别与腰板的两端固定连接，平行腿的长度方向与腰板的高度方向相垂直，腰板的高度H为300mm～1000mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值的范围是1.0～2.0。腰板的高度H为两个平行腿的外侧面之间的距离，两个平行腿的外侧面相平行。
具体地说，将腰板的高度H设置为300mm～1000mm，如腰高H值低于300mm，不满足制造箱型柱的基本条件。如腰高H值高于1000mm，按照腰高于腿长之比的控制范围，腿长B值将超过500mm，需要采用超高型坯料，目前在技术方面不具备可行性。如腰高于腿长之比H/B值高于2.0，则不满足制造箱型柱的基本条件。
如图1至图3所示，平行腿的长度B为150mm～500mm，两个平行腿的长度之差不高于15mm。如腿长B值低于150mm，不满足制造箱型柱的基本条件。如腿长B值高于500mm，理由同上，在技术方面具备可行性。如两侧腿长B值之差高于15mm，则腿端无法直接对焊，需要通过加工以消除腿长之差的缺陷，损害了产品在制造箱型柱方面的经济性和便捷性。
如图1至图3所示，腰板的厚度tw不低于20mm，腰板的厚度方向与平行腿的长度方向相平行。如腰厚tw值低于20mm，不满足制造箱型柱的基本条件。
如图1至图3所示，平行腿的厚度tf不低于20mm，平行腿的厚度方向与腰板的高度方向相平行。如腿厚tf值低于20mm，不满足制造箱型柱的基本条件。
如图1所示，平行腿的第一端面为与平行腿的长度方向相垂直的平面。第一端面为平行腿的长度方向上的第一端的端面，平行腿的长度方向上的第二端与腰板固定连接，第一端和第二端为平行腿的长度方向上的相对两端。
如图2所示，作为变形实施方案，平行腿的第一端面与腰板的高度之间的夹角α1大于0°，第一端面为斜平面，第一端面与平行腿的长度方向之间的夹角为90°-α1。第一端面为平行腿的长度方向上的第一端的端面，平行腿的长度方向上的第二端与腰板固定连接，第一端和第二端为平行腿的长度方向上的相对两端。
如图3所示，作为另一变形实施方案，平行腿的端部设置第一端面和第二端面，第一端面和第二端面呈V形分布，第一端面与所述腰板的高度之间的夹角α1大于0°，第二端面与腰板的高度之间的夹角α2大于0°，第一端面和第二端面均为斜平面，第一端面与平行腿的长度方向之间的夹角为90°-α1，第二端面与平行腿的长度方向之间的夹角为90°-α2。第一端面和第二端面位于平行腿的长度方向上的第一端，平行腿的第一端呈V形结构，平行腿的长度方向上的第二端与腰板固定连接，第一端和第二端为平行腿的长度方向上的相对两端。第一端面与平行腿的外侧面和第二端面连接，第二端面与平行腿的内侧面和第一端面连接，平行腿的外侧面和内侧面为平行腿的厚度方向上的相对两侧面。
如腰高于腿长之比H/B值低于1.0，腿长大于腰高，不具备热轧技术条件。
如腿端形状为带单面斜度的，或时带双面斜度的，其夹角α1值和α2值低于0°，无法获得后续制造箱型柱所需的坡口形状。
本发明还提供了一种热轧平行腿槽钢的生产方法，包括如下的步骤：转炉冶炼或电炉冶炼、矩形坯或板坯或异型坯连铸、坯料加热、开坯轧制、万能轧制和空冷。
本发明的热轧平行腿槽钢的生产方法还可以包括步骤：铁水预处理、吹氩精炼、炉外精炼和真空精炼。铁水预处理步骤是设置在转炉冶炼或电炉冶炼步骤之前，吹氩精炼步骤是设置在转炉冶炼或电炉冶炼步骤和炉外精炼步骤之间，炉外精炼步骤是设置在吹氩精炼步骤和真空精炼步骤之间，真空精炼步骤是设置在炉外精炼步骤和矩形坯或板坯或异型坯连铸步骤之间，铁水预处理、吹氩精炼、炉外精炼和真空精炼工序，可根据不同的产品性能和加工工艺要求选用，其余工序为本发明必须采用的工序。
本发明的热轧平行腿槽钢生产方法，需要采用矩形坯、板坯或异型坯，钢区坯料生产按现有的方法即可。
本发明的热轧平行腿槽钢生产方法，需要采用开坯轧制，其孔型设计和规程设计按现有的方法进行，确保获得万能轧制所需的中间坯尺寸即可。
本发明的热轧平行腿槽钢生产方法，需要采用万能轧制。在万能轧制步骤中，依次利用UR/E/UF轧机或UR/E/UR/UF轧机对轧件进行轧制，采用UR-E-UF或UR-E-UR-UF模式轧制。目前，仅通过两辊开坯轧制生产出热轧平行腿槽钢而不采用万能轧制，在技术方面不具备可行性，所以万能轧制时必要工序。
如开坯轧制步骤所获中间坯的腰板的厚度和平行腿的厚度已接近热轧平行腿槽钢的成品要求尺寸，在万能轧制步骤可以依次利用UR/E/UF轧机或UR/E/UR/UF轧机进行单道次轧制。平行腿的长度和腿端形状通过UF轧机的第一底部轧辊上的刻槽控制，即图2中所示RHGB区域刻槽，刻槽形状根据成品要求设计；UR轧机的轧辊和E轧机的轧辊无需刻槽。
如图2所示，第一顶部轧辊和第一底部轧辊为水平轧辊，分别布置在轧件的底部和顶部。第一腿部轧辊、第二腿部轧辊为立式轧辊，分别布置在轧件的两侧；水平轧辊用来轧制腰板，立式轧辊用来轧制平行腿，第一腿部轧辊、第二腿部轧辊、第一底部轧辊和第一顶部轧辊组成孔型。
如开坯轧制所获中间坯的腰板的厚度和平行腿的厚度远大于热轧平行腿槽钢的成品要求尺寸，在万能轧制步骤可以依次利用UR/E/UF轧机对轧件进行往复轧制，平行腿的长度和腿端形状通过E轧机的第二底部轧辊上的刻槽控制，即图3中所示GB区域刻槽，刻槽形状根据成品要求设计，第二顶部轧辊和第二底部轧辊为水平轧辊，分别布置在轧件的底部和顶部；其余轧辊无需刻槽。
作为变形实施方案，如开坯轧制所获中间坯的腰板的厚度和平行腿的厚度远大于热轧平行腿槽钢的成品要求尺寸，在万能轧制步骤中，先依次利用UR/E/UR轧机对轧件进行往复轧制后，再利用UF轧机对轧件进行单道次轧制。平行腿的长度和腿端形状通过E轧机的下水平辊上的刻槽控制，也可以通过UF轧机的下水平辊上的刻槽控制，如图2所示。
如不采用UF或E刻槽轧辊，两侧腿部金属自由宽展，平行腿的腿长B值、两平行腿腿长之差和腿端形状均不能有效控制，无法直接获得用于腿端对焊的热轧平行腿槽钢，还需要另外加工以消除缺陷，并选料对焊，损害了其在制造箱型柱方面的经济性和便捷性。
此外，如UF轧机仅单道次轧制时，在其下水平辊刻槽是较好的选择；如UF轧机参与往复轧制，在E轧机的下辊刻槽则是较好的选择。
上述热轧平行腿槽钢生产方法，能够适应采用矩形坯、板坯、异型坯的开坯轧制工艺，根据中间坯尺寸和轧制工序，在万能轧制阶段仅需在UF轧机的下水平辊或E轧机的下辊根据成品要求刻槽，其余工序不做大调整的情况下，稳定生产出大厚度长腿热轧平行腿槽钢。
实施例一
如表1所示，腰板的高度H为300mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为2.0，两个平行腿的长度之差为2mm，其中一个平行腿的长度B为150mm，另一个平行腿的长度B为152mm，腰板的厚度tw为20mm，平行腿的厚度tf为20mm，α1为30°。
实施例二
如表1所示，腰板的高度H为300mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为1.0，两个平行腿的长度之差为3mm，其中一个平行腿的长度B为300mm，另一个平行腿的长度B为297mm，腰板的厚度tw为30mm，平行腿的厚度tf为30mm，平行腿的第一端面为与平行腿的长度方向相垂直的平面。
实施例三
如表1所示，腰板的高度H为400mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为2.0，两个平行腿的长度之差为4mm，其中一个平行腿的长度B为200mm，另一个平行腿的长度B为204mm，腰板的厚度tw为25mm，平行腿的厚度tf为25mm，α1为45°。
实施例四
如表1所示，腰板的高度H为500mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为1.7，两个平行腿的长度之差为4mm，其中一个平行腿的长度B为300mm，另一个平行腿的长度B为304mm，腰板的厚度tw为30mm，平行腿的厚度tf为30mm，α1为45°。
实施例五
如表1所示，腰板的高度H为500mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为1.0，两个平行腿的长度之差为5mm，其中一个平行腿的长度B为500mm，另一个平行腿的长度B为495mm，腰板的厚度tw为60mm，平行腿的厚度tf为60mm，α1为45°，α2为45°。
实施例六
如表1所示，腰板的高度H为600mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为2.0，两个平行腿的长度之差为5mm，其中一个平行腿的长度B为300mm，另一个平行腿的长度B为305mm，腰板的厚度tw为40mm，平行腿的厚度tf为40mm，α1为50°。
实施例七
如表1所示，腰板的高度H为700mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为2.0，两个平行腿的长度之差为9mm，其中一个平行腿的长度B为350mm，另一个平行腿的长度B为359mm，腰板的厚度tw为50mm，平行腿的厚度tf为50mm，α1为50°。
实施例八
如表1所示，腰板的高度H为800mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为2.0，两个平行腿的长度之差为8mm，其中一个平行腿的长度B为400mm，另一个平行腿的长度B为408mm，腰板的厚度tw为50mm，平行腿的厚度tf为50mm，α1为45°。
实施例九
如表1所示，腰板的高度H为900mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为2.0，两个平行腿的长度之差为11mm，其中一个平行腿的长度B为450mm，另一个平行腿的长度B为461mm，腰板的厚度tw为80mm，平行腿的厚度tf为80mm，α1为70°，α2为70°。
实施例十
如表1所示，腰板的高度H为900mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为1.8，两个平行腿的长度之差为12mm，其中一个平行腿的长度B为500mm，另一个平行腿的长度B为512mm，腰板的厚度tw为60mm，平行腿的厚度tf为60mm，α1为50°，α2为50°。
实施例十一
如表1所示，腰板的高度H为1000mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为2.0，两个平行腿的长度之差为10mm，其中一个平行腿的长度B为500mm，另一个平行腿的长度B为510mm，腰板的厚度tw为60mm，平行腿的厚度tf为60mm，α1为60°，α2为60°。
实施例十二
如表1所示，腰板的高度H为1000mm，腰板的高度与平行腿的长度之比H/B值为2.0，两个平行腿的长度之差为14mm，其中一个平行腿的长度B为500mm，另一个平行腿的长度B为514mm，腰板的厚度tw为80mm，平行腿的厚度tf为80mm，α1为70°，α2为70°。
表1实施例
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
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