[发明专利]热轧梁的制造方法及其制造装置

说明书

本发明涉及热轧金属梁的制造方法及其制造装置，特别是这种热轧梁具有翼缘和联接翼缘的腹板且其中腹板具有的预定的第二厚度小于翼缘所具有的预定的第一厚度并在腹板上作出开口。

通常热轧金属梁是用钢材制造的，但也可以采用其它金属。这种梁用于承载负荷并具有多种形式。在大多数情况下，它们具有一对彼此隔开的翼缘并由腹板将它们连结在一起。通常这种梁的截面为工字形或C字形和一些更复杂的形状。这种梁可以用于各种建筑结构、载重汽车、道路及桥梁结构。许多这种应用中都希望所制得的梁具有最大的强度并减小其所用金属量。例如在建筑物中使用许多的梁，这样就可以减低建筑物的总重量。

特别地，一种称作“堞腹”梁的金属梁具有许多这类优点，其通过由热轧实腹工字梁形成。然后沿工字梁的腹板中部切成大体上弯折形状，切成两半的梁再在曲折部的顶尖处彼此对焊起来。这些曲折部在相接的顶尖之间成形开口，例如在美国专利4894898中所述的(发明人P.A.Walker)。

所制成的堞腹梁的腹板部的高度比其原生梁有显著的增加，但翼缘部分没有变化。

这种梁的承载能力比原生实工字梁有所增加而不需再附加任何金属，所以与实工字梁相比在重量上没有增加。

堞腹梁的优点还在于提供了穿过其梁腹板的开口，这样就可以实现梁本身的辅助工作。很明显在使用通常的实腹梁时没有这种可能。

但很明显地制造下述的梁的方法也是人们很想找到的，即具有通过腹板的开孔，又可免除费钱费时的切割与焊接操作，也不需要修整梁的端部。

如果可以热轧出一种梁，其翼缘为标准厚度，而腹板的厚度显著地薄于标准的或通常梁的腹板厚度，同时克服腹板变形的问题，凡可明显地降低这类梁的制造成本而不会相应地降低其性能。

在前文的概述中并参照堞腹梁的制法可以理解对于堞腹梁的需求仅是对热轧梁的需求的一小部分。当将这种改进梁与通常的梁相比较时，上述的优点意味着它可以占据市场的最大部分，这是非常可观的。同时它还意味着在这种梁的制造业中的一个重大的突破。

因此，本发明的目的是提供一种通过在腹板上开口且在无需修整梁端部的同时克服腹板变形地加工热轧梁的方法和设备，从而明显降低制造成本但不会降低其强度。

为了达到上述的目的，本发明提出了一个制造热轧梁的方法，该梁带有具有第一厚度的翼缘和在翼缘间延伸的腹板，该梁在热轧机上进行初步的热轧使其具有连续的翼缘的梁件并同样地在其间由腹板加以联结且上述翼缘具有预定的第一厚度而腹板具有小于上述第一厚度的预定的第二厚度。然后上述梁件被冷却。本发明还包括下述步骤，即再加热上述梁元件到500℃至1200℃这一范围之间并使其被加热的梁件通过一台金属成形压力机。上述压力机进行一些重复的动作在腹板上穿出一系列彼此具有间隔的开口并同时对腹板的保留部分进行热压成形的矫正变形，最后将上述梁件冷却。

本发明的进一步的有益特征包括环绕上述开口成形出唇边，这些唇边相对于所述腹板平面构成一个角度。

本发明的进一步特征还包括在梁被再次加热时所需的热量被集中在腹板上使其温度升高而使上述翼缘仍处于温度较低的状态。

本发明的进步的特征还包括邻近于上述腹板的开口处成形一些刻缺。    

本发明的进一步的特征还包括对开口内的腹板弃除部分在除去它们之前或过程中进行成形加工从弃除部分中得到副产品，然后再将腹板的弃除部分的余留部分如前所述地切去来得到开口。

本发明的进一步的特征还包括环绕所述开口的唇边被加以热锻以增加它们的厚度并在某些情况下也增加它们相对于腹板平面的角度。

换言之，本发明提出了一种制造一条整体金属梁的方法，所述金属梁由加热的金属工件热轧成一条具有翼缘和在所述翼缘之间延伸的腹板的整体梁，该翼缘具有第一厚度，而该腹板具有小于上述第一厚度的第二厚度，该方法包括下述步骤：

加热上述腹板至热成形温度；

使加热的腹板通过至少一组用于在上述腹板中成形开口的金属成形模具组，所述成形模具组包括用来对腹板加以整平的平面夹紧模部分；

在不对翼缘进行加工的条件下，重复地朝向腹板闭合上述至少一组模具组以在所述腹板内成形开口；

用所述夹紧模部分夹紧腹板以便环绕上述开口整平所述腹板；

其特征是，所述向腹板闭合上述模具组的步骤包括：在环绕开口的周围成形与腹板成一角度的唇边。

本发明还提出了一种用于制造具有翼缘和连接所述翼缘的腹板的一根整体金属梁的设备，该梁由加热的金属工件热轧制成，其特征在于，该设备包括：

用于加热所述腹板而基本上不加热翼缘的加热装置；