專利名稱：矯直熱型材的方法
技術領域：
本發明涉及一種借助于矯直工具矯直型材、特別是雙T或U形梁的方法，所述型材包括腹板和至少一個翼緣(flange)。
在經過熱軋后，型材(profiled section)的鋼在冷卻時經常容易變形和/或扭曲。為了從理想型材形狀消除產生的偏差以及將理想的平直度傳遞給梁，型材在被熱軋和冷卻后被矯直。由于變形發生在冷卻的過程中，因此在型材仍然熱的時候，對其進行矯直至今仍不能令人滿意。盡管在矯直熱型材的操作過程中可以獲得滿足適當標準的結果，但是在最終冷卻后，型材部分地回復為彎曲的形狀，這不符合標準。
因此，在現有技術中型材需要冷卻到低溫(比較，如DE2456782和US5060498)。為了此目的，型材在冷床或冷卻坑中冷卻。不利的是，這樣引起時間延誤，在某些情況下其導致暫時的生產停工。
如果現有技術中型材在較高的溫度下矯直，為了在腹板中產生壓縮應力，型材被有差別地冷卻或加熱(比較DE3501522C1；DE3638816C1)。在矯直操作后，腹板的溫度更接近于翼緣的溫度，目的是為了降低縱向的拉應力。但是，這些方法由于需要在型材產生精確的溫度梯度而耗時耗能量。另外，由于最終冷卻時腹板收縮，可以產生型材的變形，而這再次意味已經冷卻到室溫的橫桿不能滿足相關標準的需要。因此，這些方法同樣不能令人滿意。
本發明的目的是提供一種改進的方法，該方法能在熱狀態下可以矯直型材。
該目的通過主要的權利要求的主題獲得。有利的實施例在從屬權利要求中給出。
本發明的矯直方法是基于這樣的基本概念，即在＞70℃的型材溫度下矯直型材，特別是用矯直力直接引進型材的翼緣的方式。這避免了型材的內應力，另外導致型材在冷卻時變形。
矯直力從上面或下面優先引入到翼緣的窄邊，也就是在型材具有垂直定向翼緣的情況下。然而根據本發明，矯直力不是必須只從一個方向和只在一個位置上引入。在本發明的范圍內，如通過梳狀輥子的方法，矯直力可以既被引入到翼緣的側部“主面”又被引入到翼緣的窄邊，并且也可以僅被引入到側部“主面”。
本發明是基于發現熱矯直型材的形狀變化是由仍舊熱的型材的不同熱量含量引起的，該熱矯直型材的形狀變化是在現有技術中冷卻后被觀察到的。在腹板到翼緣(腹板根部)的過渡區有高度的質量集中，其具有低表面區域，其冷卻速度低于鄰接的質量。因此，這個區域的溫度高于型材的殘余部分。在進一步冷卻過程中的變形作用改變溫度并可以產生依賴于溫度的應力分布。在傳統的矯直中，矯直盤在腹板根部區域覆蓋腹板，矯直盤將由于矯直圓盤的靠近而預先確定的交替彎曲操作強加在腹板上，這些彎曲操作的往復移動傳遞給翼緣并最終用減少的靠近設置產生所期望的矯直型材。
在熱矯直中，腹板根部區域的較高溫度意味著材料的特殊流動應力，其在熱矯直操作(使用傳統的矯直技術)的改進方法中考慮。傳統的矯直產生內應力分布，其與型材開始階段的內應力分布不同。內應力峰值特別發生在腹板根部區域處于流動應力區域或以上的水平。
如果在熱狀態下用傳統的矯直方法矯直型材，總會產生一定程度上的內應力。隨后的冷卻改變應力分布和應力大小，這導致被矯直的型材的扭曲，這在現有技術中可以了解和觀察到。
為了在較高溫度下生產平直的成型部分，并且即使在冷卻后仍保持這種平直的成型部分，根據本發明的指導，在矯直操作中，將矯直力引入到翼緣，不會產生任何對產品性能以及腹板與翼緣之間的過渡區域和腹板本身的型材平直度有不利影響的內應力。相反，力引入翼緣中使腹板和腹板根部保留沒有問題的應力狀態，翼緣內的內應力狀態僅有微小程度的改變。因此，不可能在冷卻的型材有不利的與冷卻有關的應力狀態的改變。
根據本發明的方法，當型材在熱軋過程后仍處于熱狀態時，有利于實現型材的進一步加工。這致使節約了大量時間并避免了生產的間斷。進而，可以用較小的力加工仍然熱的鋼材，這意味著可以采用這種方法節約能源。
根據本發明的方法，用來矯直具有腹板和至少一個翼緣的型材。這類型材特別包括T型梁、雙T型梁、U型截面和L形型材零部件，所有類型型材的翼緣優選與腹板成90°，盡管其它定向也很容易實現。
在型材溫度超過70℃，特別優選大于100℃的溫度，矯直型材。但根據本發明的方法可以在更高溫度下進行矯直，例如甚至大約200℃和更高。也有各種可能的方法來確定和限定型材的溫度。因此，該術語可在廣義范圍內來理解。術語型材溫度，例如，可包括腹板根部表面溫度和腹板根部內的溫度。進而，它也包含腹板和梁邊緣的表面溫度和/或型材部件內的溫度。進而，型材溫度也可以通過混合許多這些型材部件的溫度來限定。例如，型材溫度可以定義為測量整個型材的溫度曲線或測量部分型材部件的溫度。通常用來確定型材溫度的方法是，如，溫度掃描。在這種情況下，用可移動布置的溫度測量裝置來記錄梁邊緣、腹板根部、腹板的溫度，然后測量其他腹板根部和其他梁邊緣上的溫度。測量到的溫度曲線用來決定型材的溫度；可以對腹板根部的溫度給出更大的加權。因此，根據本發明這類溫度掃描的結果也可以理解為代表了型材的溫度。
根據本發明方法的有利改進，矯直力通過矯直工具的側面引入到翼緣上，該矯直工具與其作用在其上的翼緣表面成一定角度。這類裝置，如在DE19525513A1有所描述，其披露的關于實施本發明方法的裝置的全部內容，和將矯直力引入翼緣的方法的描述，結合到本申請中。
作為示例，矯直工具，特別是矯直盤，其至少部分上是截頭圓錐形狀并通過它們的圓錐側表面將矯直力傳遞給翼緣。矯直工具可放置在被矯直的材料的上面和/或下面。
活動側面的傾斜角的角度優選與側面和矯直工具作用的表面之間的摩擦角屬同一數量級；可由下式得出μR-圓盤/型材＝tanρ并保證翼緣邊緣壓縮最小。如果正確量出側翼的摩擦角，在翼緣上產生橫向應力，抵消作用在接觸面中的摩擦剪切應力，因此阻止了翼緣邊緣的壓縮。傾斜角優選為5°。
優選地使遠離驅動器的矯直盤的表面線交叉點遠離驅動器，而靠近驅動器的矯直盤的交叉點靠近驅動器。
為避免翼緣相對于矯直位置水平彎曲，作為矯直力的作用，矯直圓盤優選具有翼緣支承表面，其位于翼緣的腹板側和/或遠離腹板的翼緣側。因此，設計成矯直盤的矯直工具優選具有U型或T型軸向截面。在每種情況下翼緣支承面交替地接合在翼緣的外部和內部。
使用一對矯直軋輥而無需改變矯直盤時，為確保翼緣或不同尺寸的分支部分同時被矯直，可以使用具有梳狀軸向截面的矯直盤。
在這種情況下，這類的矯直盤包含有，優選在一個單片里的單獨的圓盤，圓盤間放置有活動的側表面，根據本發明，該活動側表面相對于水平方向傾斜并且其側表面在矯直部分的一側或兩側支撐翼緣或腹板。
不是所有的矯直工具都需提供有活動的側表面。例如，可以僅在入口側的矯直工具設置相對于矯直軸以一定角度延伸的活動側表面。在極端情況下，在各種情況下在需矯直的材料上面或下面鄰近處放置一個適當配置的矯直工具或工具對就足夠了。也可以將這種方式配置的矯直工具只放置在出口區域矯直的材料下面。
當矯直熱型材時，在本發明的方法中使用的側面的或傾斜的表面可以達到極高的矯直精度。特別是，它們避免產生翼緣壓縮和翼緣邊緣區域的向外凸出，并保護了源于成型部分熱軋的未矯直型材的有利的內應力狀態。
本發明參照以下圖例進行詳細說明，其中
圖1概略描述一優選使用于本發明的方法中的矯直裝置，其具有一對上部矯直盤，特別是在軸縱向剖面，圖2所示為兩個矯直盤的局部放大圖，圖3所示為具有外部翼緣引導件的矯直裝置，圖4所示為兩個矯直盤的局部放大圖，圖5所示為具有不同橫梁尺寸用于翼緣支承矯直的矯直輥的軸縱向剖面，圖6所示為圖5中矯直輥的局部，圖7所示為在軸縱向截面具有圓柱形中央部分的矯直套筒，圖8所示為圖7中的矯直套筒的局部放大圖，圖9所示為一圓柱形矯直套筒。
矯直裝置包括驅動器1，它的各個單獨部件沒有更詳細地說明，且在其上連接有軸2，在其上有兩個矯直盤3、4布置在雙T型梁5的上方。后者具有腹板5a和兩個翼緣5b、5c。在軸向上，矯直盤3、4有T形的橫截面，并包含外形為圓盤的部件6，其在各種情況下都作用在兩個翼緣的內側，但不與翼緣的腹板相接觸，且結合到截頭圓錐的肩部7中。截頭圓錐的肩部7的小直徑表面8在各種情況下都指向外且它們的側表面以力鎖合的方式(nonpositive)與翼緣邊緣接合。側面或表面線9相對于翼緣窄邊的表面或者相對于水平方向或間隔套10成角度ρ延伸。間隔套10用來確定矯直盤與需要矯直的梁的型材高度(翼緣間距)之間的距離。因此，在表面線9和翼緣的窄側面之間產生夾角ρ。截頭圓錐肩部的高度Z使得翼緣的窄側被支撐在它們整個的高度上。
圖3、4所示的圓盤11、12按圖1、2所示的基本相同的方式放置和構造；但是它們是在外側支撐翼緣，并具有圓錐形的肩部表面7，其大直徑表面13朝向內側或彼此相對。這樣，在各種情況下側表面或表面線9與梁翼緣的水平側或窄側產生與圖1、2所示的矯直盤3、4的情形一樣的夾角。
圖5、6所示的矯直輥15、16包括多個翼緣支承的單獨盤17、18、19、20，其優選整體地彼此連接在一起，在它們各自之間具有截頭圓錐的過渡部21、22、23。這樣，在圓盤16到20之間制造了槽24、25、26用于容納不同尺寸梁的翼緣。截頭圓錐過渡部21、22、23的表面線，依次與翼緣的相對窄邊一起，形成了本發明前面解釋過的夾角ρ。
適于實施根據本發明的熱矯直方法的矯直裝置不需要完全配備有角度的矯直工具(矯直圓盤或矯直套筒)；相反，這些工具放置在彎曲幅度最大的區域就足夠了，即放在入口側上，沒有根據本發明的矯直工具也會導致最大的壓縮或偏差。另一方面，如果用大間距(兩個相鄰矯直軸之間的距離)并且因此較低的矯直力矯直時，從翼緣到翼緣延伸的圓柱形矯直套筒28可以布置在要矯直的材料下面，就能夠將所有的上部矯直工具設計為盤或多盤輥。
圖7至9進一步說明了可以使用根據本發明的方法的裝置的變型。各種情況下相同的部件都用相同的參考標記表示。
所示裝置可以將力直接引入到型材的翼緣中，這使得在70℃以上溫度，也可以矯直熱型材。
權利要求
1.一種借助矯直工具矯直型材的方法，該型材包括腹板和至少一個翼緣，其中矯直力被直接引入翼緣中，其特征在于，型材在其溫度＞70℃的熱狀態下被矯直。
2.一種制造符合相應標準的型材的方法，其特征在于-用熱軋制造所需型材的形狀，-型材在其溫度＞70℃時由矯直工具矯直，-矯直工具將矯直力直接引入到翼緣的窄側。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，型材在其溫度超過100℃時被矯直。
4.如權利要求1-3中的一項或多項所述的方法，其特征在于，矯直力是通過相對于矯直工具作用其上的翼緣表面成一定角度延伸的矯直工具的側表面施加。
5.如權利要求1-4中的一項或多項所述的方法，其特征在于，矯直力被引入翼緣的窄側。
6.如權利要求1-5中任意一項所述的方法，其特征在于，型材在熱軋之后在熱狀態被矯直，而沒有進一步的加熱步驟。
7.矯直型材的裝置的應用，所述型材包括腹板和至少一個翼緣，該裝置具有矯直工具，矯直工具將矯直力直接引入型材的翼緣中，用于在型材溫度＞70℃時矯直型材。
8.如權利要求7所述的應用，其中矯直工具設置在被矯直的材料之上。
9.如權利要求7或8所述的應用，其特征在于，矯直工具的活動側表面相對于矯直工具作用在其上的翼緣表面成一定角度延伸。
10.如權利要求9所述的應用，其特征在于，活動側表面的傾斜角ρ為矯直工具和矯直工具作用在其上的翼緣面之間的摩擦角的數量級。
全文摘要
本發明涉及一種拉直型材(5)的方法。在熱軋成形區冷卻的過程中，型材出現大量變形。由于這個原因，型材不是在熱狀態下矯直，而是首先在冷卻時矯直。首先，根據本發明的方法可在型材溫度＞70℃時拉直熱型材，冷卻時一旦拉直型材能保持其形狀。為此目的，在矯直操作時將矯直力直接應用到翼緣(5b，5c)。其結果是在腹板(5a)和腹板根部的初始應力狀態保持不變，且避免不利的內應力。
文檔編號C21D9/04GK1812855SQ200480018430
公開日2006年8月2日 申請日期2004年6月29日 優先權日2003年6月30日
發明者A·馬格 申請人:Bfivdeh-應用研究院有限公司