CN114309057A - 一种异型钢的冷轧加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种异型钢的加工方法，具体说是异型钢的冷轧加工方法。它依次经过选材、设计工艺、设计轧辊的冷轧孔型，再将母材头部轧尖后依次经过冷轧孔后得到尺寸以及表面质量满足成品要求的异型钢。采用该方法制备异型钢能耗低，符合环保要求，材料损耗小，制作成本低，特点是灵活机动可小批量、多品种生产，可避免许多不确定因素，操作过程简单，对于环境影响极少。
Description
技术领域
本发明涉及一种异型钢的加工方法，具体说是采用冷轧为加工工艺的异型钢的冷轧加工方法。
背景技术
目前，传统的异型钢生产方法是用热轧圆钢或者方坯两次加热，再通过热轧方式获得能够满足冷拉要求的母材雏形，然后经过冷拉（甚至经过多道次周而复始的拉拔）获得尺寸精度和表面状态都满足成品需求的冷拉异型钢。然而，传统的生产方法需要对母材进行加热，能耗高，不符合环保要求。而且，热轧材料表面粗糙，后续冷拉过程为了保证产品表面粗糙度尽量小，必须增加拉拔道次以消除热轧表面缺陷。对于部分冷拉无法消除比较严重的热轧表面缺陷则必须在拉拔之前进行人工打磨，材料损耗大，且还需增加拉拔道次。同时，热轧的轧辊都是根据产品一一对应，专料专用，针对一个产品的一套轧辊制作成本高、周期长，所以不能满足小批量、多品种的生产，特别是在小样试制的时候，根本无法满足。另外，受热轧的条件限制，轧制的形状、尺寸等往往不能达到设计要求，给后续的生产带来很多不确定的因素。再有，如果在试轧的时候发现孔型要修正的话，更要浪费很多时间。再有，传统的生产方法在热轧后还需要经过冷拉方式才可以获得尺寸精度和表面状态满足成品需求的型钢，整个冷拉过程往往不能一次成型，要经过多次拉拔才能达到理想状态，而每拉拔一次之前为了消除材料的加工硬化必须进行再结晶退火处理，退火好的材料为了拉拔顺利进行又必须对于材料表面进行酸洗或者抛丸处理（去除退火造成的表面氧化皮），再作材料表面磷皂化处理或者淋拉拔油等润滑处理，再经过拉拔模具拉拔成型，整个过程比较繁琐，生产效率较低，且酸洗或者抛丸以及磷皂化处理等会对环境产生污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种异型钢的冷轧加工方法，采用该方法制备异型钢能耗低，符合环保要求，材料损耗小，制作成本低，特点是灵活机动可小批量、多品种生产，可避免许多不确定因素，操作过程简单，对于环境影响极少。
为解决上述问题，提供以下技术方案：
本发明的异型钢的冷轧加工方法的特点是包括如下步骤：
第一步，选材
以成品异型钢的几何尺寸中最大的对角线尺寸A为依据，根据金属塑性变形原理以及金属材料在压力加工变形过程中向阻力最小方向流动的特点，计算并选取出直径为B的热轧圆钢作为母材，其中，B大于等于A。
第二步，设计和制备冷轧孔
根据成品异型钢的形状和尺寸要求，按照轧钢工艺学理论设计出一系列相应的冷轧孔型，并通过上、下冷轧辊合并形成相应的完整闭合的冷轧孔。
第三步，预加工
将母材的头部轧尖并且保证相应的头部长度，以便母材在冷轧过程中，其头部能够依次顺利的通过进口导卫、冷轧孔和出口导卫，确保所轧制材料不绕辊以及整个轧制过程顺利进行。
第四步，冷轧
将母材头部朝前依次经过一系列相应的冷轧孔，使母材被冷轧压延和宽展渐变即得到尺寸以及表面质量满足成品要求的异型钢。
其中，所述冷轧孔包括初轧孔和定型孔，所述初轧孔用于将热轧圆钢经过冷轧初步变形为正方形的冷轧坯料，所述定型孔用于将初轧后的冷轧坯料冷轧成异型钢。
所述初轧孔含有第一初轧孔和第二初轧孔，第一初轧孔为菱形孔，第二初轧孔为正方形孔。
所述定型孔的数量不少于两个，第一个为初步定型孔，最后一个为成品定型孔。
所述初轧孔和定型孔均由同一组上、下冷轧辊合并形成，初轧孔和定型孔沿上、下冷轧辊的轴向依次布置，所述成品定型孔位于所有冷轧孔的中间位置。
还包括第五步，矫直：将冷轧后的异型钢进行矫直和切头尾即得到成品异型钢。
采取以上方案，具有以下优点：
由于本发明的异型钢的冷轧加工方法依次经过选材、设计工艺、设计轧辊的冷轧孔型，再将母材头部轧尖后依次经过冷轧孔后得到尺寸以及表面质量满足成品要求的异型钢。这种加工方式利用轧辊冷轧出异型钢，加工过程中无需加热，从而大大减少了能源的消耗，符合环保要求。而且，冷轧材料的表面质量好，无需通过增加生产工序或人工打磨的方式提升表面质量，需要加工的道次相对较少，且减少了材料的损耗。同时，利用上、下两个冷轧辊即可合并形成所需的冷轧孔，冷轧辊的造价低廉且可以重复利用，成本较低，可用于小批量、多品种的生产，也能满足试制样品的需求。另外，母材无需二次热轧，从而避免热轧带来的多种不确定的因素。再有，由于采用上、下两个冷轧辊即可满足孔型要求，冷轧辊拆卸和安装简易，用机加工方法孔型修正方便。另外，由于冷轧的表面光洁，冷轧属于强制压力加工变形过程，整个加工过程一般无需多次结晶退火处理，也无需对于材料表面进行酸洗或者抛丸磷皂化处理，大大简化了加工过程，提高了生产效率，也避免了传统冷拉行业对于酸洗或者抛丸以及必不可少的磷皂化处理的依赖，大大降低了环境污染。
附图说明
图1是本发明的异型钢的冷轧加工方法的实施例中工字钢的结构示意图；
图2是本发明的异型钢的冷轧加工方法的实施例中母材的结构示意图；
图3是本发明的异型钢的冷轧加工方法的实施例中的冷轧孔结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
采用本发明的异型钢的冷轧加工方法制备如图1所示工字钢的步骤如下：
第一步，选材
如图1所示，该工字钢9的几何尺寸中最大的对角线尺寸A约为43.5mm，以该尺寸A为依据，结合金属塑型变形原理以及金属材料在压力加工变形过程中向阻力最小方向流动的特点，计算并选取出直径为B=45mm的热轧圆钢作为母材11较为合适，如图2所示。
第二步，设计和制备冷轧孔
根据成品异型钢的形状和尺寸要求，按照轧钢工艺学理论设计出一系列相应的冷轧孔型，并通过上冷轧辊1和下冷轧辊2合并形成相应的完整闭合的冷轧孔。所述冷轧孔包括初轧孔和定型孔，所述初轧孔用于将热轧圆钢经过冷轧初步变形为正方形的冷轧坯料，所述定型孔用于将初轧后的冷轧坯料冷轧成异型钢。
所述冷轧孔包括初轧孔和定型孔，所述初轧孔用于将热轧圆钢冷轧初步变形为正方形的冷轧坯料，所述定型孔用于将初轧后的冷轧坯料再逐步冷轧成异型钢。
所述初轧孔含有第一初轧孔3和第二初轧孔4，第一初轧孔3为菱形孔，第二初轧孔4为正方形孔。本实施例中，所述定型孔的数量为三个，第一个为初步定型孔5，第二个为中间定型孔7，第三个为成品定型孔8。所述初轧孔和定型孔均由同一组上、下冷轧辊合并形成，初轧孔和定型孔沿上、下冷轧辊的轴向依次布置，所述成品定型孔位于所有冷轧孔的中间位置。因为成品定型孔的尺寸要求与待加工的异型钢尺寸相同，将其设置在轧辊的中间位置，是为了保证成品定型孔四周对应的上、下轧辊位置处的压力相对均匀，减小误差，确保轧制精度满足要求。本实施例中所述成品定型孔位于初步定型孔和中间定型孔之间，如图3所示。
第三步，预加工
将母材11的头部轧尖并且保证相应的头部长度，以便母材11在冷轧过程中，其头部能够依次顺利的通过进口导卫、冷轧孔和出口导卫，确保所轧制材料不绕辊以及整个轧制过程顺利进行。
第四步，冷轧
先将母材11头部朝前经过第一初轧孔3轧制成断面为菱形的坯料；再将菱形的坯料旋转90°，头部朝前经过第二初轧孔4轧制成断面为正方形的冷轧坯料。接着，将初轧后的冷轧坯料头部朝前经过初步定型孔5轧制成近似工字型的坯料。然后，将近似工字型的坯料头部朝前经过中间定型孔轧7制成形状进一步接近工字型的坯料。最后，将形状进一步接近工字型的坯料经过成品定型孔6即可轧制成表面质量满足成品要求且断面为工字形的异型钢。
第五步，矫直
将冷轧后的异型钢进行矫直和切头尾即得到成品工字钢9。
这种加工方式利用轧辊冷轧出异型钢，加工过程中基本无需加热，从而大大减少了能源的消耗，符合节能减排的要求。而且，冷轧材料的表面质量好，无需通过增加轧制道次或人工打磨的方式提升表面质量，需要加工的道次相对较少，且减小了材料的损耗。同时，利用上、下两个冷轧辊即可合并形成所需的冷轧孔，冷轧辊的造价低廉且可以重复利用，成本较低，可用于小批量、多品种的生产，也能满足试制样品的需求。另外，母材无需二次热轧，从而避免热轧带来的多种不确定的因素。再有，由于采用上、下两个冷轧辊即可满足孔型要求，孔型修正方便。另外，由于冷轧的表面质量较好，整个加工过程无需像冷拉那样多次结晶退火处理，也无需酸洗或者抛丸处理以及磷皂化处理，大大简化了加工过程，提高了生产效率，也避免了酸洗或者抛丸以及磷皂化处理造成的环境污染。再有，这种加工方式的孔型设计合理，工艺设计合理，通过多道次轧制成需要的异型钢，整个异型钢的加工过程简便合理。
Claims (6)
1.一种异型钢的冷轧加工方法，其特征在于包括如下步骤：
第一步，选材
以成品异型钢的几何尺寸中最大的对角线尺寸A为依据，根据金属塑性变形原理以及金属材料在压力加工变形过程中向阻力最小方向流动的特点，计算并选取出直径为B的热轧圆钢作为母材，其中，B大于等于A；
第二步，设计和制备冷轧孔
根据成品异型钢的形状和尺寸要求，按照轧钢工艺学理论设计出一系列相应的冷轧孔型，并通过上、下冷轧辊合并形成相应的完整闭合的冷轧孔；
第三步，预加工
将母材的头部轧尖并且保证相应的头部长度，以便母材在冷轧过程中，其头部能够依次顺利的通过进口导卫、冷轧孔和出口导卫，确保所轧制材料不绕辊以及整个轧制过程顺利进行；
第四步，冷轧
将母材头部朝前依次经过一系列相应的冷轧孔，使母材被冷轧压延和宽展渐变即得到尺寸以及表面质量满足成品要求的异型钢。
2.如权利要求1所述的异型钢的冷轧加工方法，其特征在于所述冷轧孔包括初轧孔和定型孔，所述初轧孔用于将热轧圆钢经过冷轧初步变形为正方形的冷轧坯料，所述定型孔用于将初轧后的冷轧坯料冷轧成异型钢。
3.如权利要求2所述的异型钢的冷轧加工方法，其特征在于所述初轧孔含有第一初轧孔和第二初轧孔，第一初轧孔为菱形孔，第二初轧孔为正方形孔。
4.如权利要求2所述的异型钢的冷轧加工方法，其特征在于所述定型孔的数量不少于两个，第一个为初步定型孔，最后一个为成品定型孔。
5.如权利要求4所述的异型钢的冷轧加工方法，其特征在于所述初轧孔和定型孔均由同一组上、下冷轧辊合并形成，初轧孔和定型孔沿上、下冷轧辊的轴向依次布置，所述成品定型孔位于所有冷轧孔的中间位置。
6.如权利要求1至4中任一项所述的异型钢的冷轧加工方法，其特征在于还包括第五步，矫直：将冷轧后的异型钢进行矫直和切头尾即得到成品异型钢。
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