一种工字钢及方柱扣卡板的生产工艺的制作方法

1.本发明属于金属加工领域，具体涉及一种工字钢及方柱扣卡板的生产工艺。


背景技术：

2.建筑模板紧固件是将模板固定从而在模板内部进行浇注，避免模板变形的装置，是建造时必不可少的构件。而方柱扣又名方圆扣，是对应固定方柱模板的专用定制型配套卡箍，外形由四个端部具有弯头的单片工字钢钢板组成，工字钢钢板一端设置为折弯结构，每个工型钢钢板上沿长度方向设有若干等距间隔的固定孔，楔形固定销穿过通孔和固定孔将限位套和卡板固定，形成安装拆卸方便的方柱模板紧固件，实现方柱模板的快速支模。
3.具有弯头的单片工型钢钢板为方柱扣卡板，四个方柱扣卡板端部的弯折结构互相限位固定，形成方柱扣。
4.传统的方柱扣的生产方法多采用钢胚原料，直接通过轧制冷却等形成卡板，四个卡板组成方柱扣，此种生产方式生产成本比较高。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种工字钢及方柱扣卡板的生产工艺。
6.为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
7.第一方面，提供一种工字钢的生产工艺，包括如下步骤：
8.步骤s1：将废旧钢轨进行加热，加热温度为800
‑
1300℃；
9.步骤s2：将加热后的废旧钢轨送入成型机构进行成型，初步形成工型钢段胚；
10.步骤s3：将成型后的规整段胚送入整形机构进行多次整形，形成工字钢。
11.根据本技术实施例提供的技术方案，在将废旧钢轨进行加热之前，先将废旧钢轨切割成长度为1.2
‑
1.5m的小段，形成废旧钢轨段胚；将切割后的废旧钢轨段胚进行加热。
12.根据本技术实施例提供的技术方案，步骤s1所述的将废旧钢轨进行加热，是将废旧钢轨送入窑炉进行加热。
13.根据本技术实施例提供的技术方案，所述窑炉加热方式采用天然气加热炉，天然气加热炉以管道天然气为燃料，天然气和空气经蓄热体预热后进入窑炉内；废旧钢轨从炉窑的炉尾不断推入并向前推进，加热完成的废旧送出炉外，再由出炉辊道送入成型工序。
14.根据本技术实施例提供的技术方案，所述步骤s2的成型机构的轧辊的轧孔孔型包括用于将废旧钢轨竖直通过的第一立轧孔型、用于将废旧钢轨水平通过的第一平轧孔型，用于将废旧钢轨竖直通过的第二立轧孔型和用于将废旧钢轨水平通过的第二平轧孔型；其中，所述第一立轧孔型包括第一上轧槽和第一下轧槽，二者开口相对设置，所述第一上轧槽开口宽度小于第一下轧槽的开口宽度，所述第一上轧槽用于和废旧钢轨的轨顶外端面配接，所述第一下轧槽用于和钢轨的轨底外端面配接；所述第一平轧孔型包括第二上轧槽和第二下轧槽，二者开口相对设置，第二上轧槽和所述第二下轧槽以二者开口空间的中心线
为对称轴对称设置，所述第二上轧槽用于和轨顶、轨腰、轨底的同侧的侧壁端面配接，所述第二下轧槽用于和轨顶、轨腰、轨底的另一面同侧的侧壁端配接；所述第二立轧孔型包括第三上轧槽和第三下轧槽，二者开口相对设置，所述第三上轧槽和第三下轧槽以二者开口空间的中心线为对称轴对称设置，所述第三上轧槽用于和废旧钢轨的轨顶外端面配接，所述第三下轧槽用于和钢轨的轨底外端面配接；所述第二平轧孔型括第四上轧槽和第四下轧槽，二者开口相对设置，第四上轧槽和所述第四下轧槽以二者开口空间的中心线为对称轴对称设置，所述第四上轧槽用于和轨顶、轨腰、轨底的同侧的侧壁端面配接，所述第四下轧槽用于和轨顶、轨腰、轨底的另一面同侧的侧壁端配接。
15.根据本技术实施例提供的技术方案，所述步骤s2的成型过程重复1～3次；即废旧钢轨依次通过1～3次第一立轧孔型、第一平轧孔型1～3次，而后通过第二立轧孔型、第二平轧孔型1～3次。
16.根据本技术实施例提供的技术方案，所述步骤s3的整形机构的轧辊的轧孔孔型包括第一精轧孔和第二精轧孔；其中，所述第一精轧孔为封闭式，其内部空间的横截面为工字型且所述内部空间分为轨顶轧制间、轨腰轧制间和轨底轧制间，所述轨顶轧制间、轨腰轧制间和轨底轧制间分别用于容纳工型钢段胚的轨顶、轨腰、轨底，所述第一精轧孔向轨底轧制间的方向倾斜；所述第二精轧孔为封闭式，其内部空间的横截面为工字型且所述内部空间页分为轨顶轧制间、轨腰轧制间和轨底轧制间，所述轨顶轧制间、轨腰轧制间和轨底轧制间分别用于容纳工型钢段胚的轨顶、轨腰、轨底，所述第一精轧孔向轨顶轧制间的方向倾斜。
17.根据本技术实施例提供的技术方案，所述步骤s4整形次数为8～16次；即废旧钢轨通过第一精轧孔5和第二经轧孔6的总次数为8～16次。
18.第二方面，提供一种方柱扣卡板的生产工艺，包括前文所述的工字钢的生产工艺步骤，在所述步骤s3之后还进行如下步骤：
19.步骤s4：将整形后的工字钢冷却；
20.步骤s5：将冷却后的工字钢进行二次切割，形成工字钢段胚；
21.步骤s6：将切割后的工字钢段胚再次加热，加热温度为900
‑
1000℃；
22.步骤s7：将二次加热后的工型钢弯折，形成方柱扣卡板。
23.根据本技术实施例提供的技术方案，所述步骤s4的冷却方式为送入冷床降温或者自热冷却或者先通过冷床降温至30
‑
40℃再进行5
‑
20分钟的自然冷却。
24.本发明具有如下有益效果：
25.本技术所述的生产工艺采用废旧钢轨为原料，并针对废旧钢轨的材料特性和形状特性，研制了一套生产工艺，先切割然后进行加热，最后通过成型机成型、整形机多次整形将废旧钢轨规整成工字钢，进而冷却降温，根据需要方柱扣型号切割成不同长度，二次加热后折弯成型，制成方柱扣卡板成品。由于本技术采用废旧钢轨为原料，与现有技术中采用钢胚为原料的高成本相比，本技术不仅降低了生产成本，还对废旧钢轨进行再循环利用，达到绿色环保目标，同时使用本工艺方法制成的方柱强度更强。本技术利用废旧钢轨和工字钢、工字钢和方柱扣卡板的形状相似性，并在此基础上进行加工，不仅消化了市场上大量存在的废旧钢轨，大大降低了生产成本，还具有很强的经济效益。
附图说明
26.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
27.图1为本技术所述的第一立轧孔型的截面结构示意图；
28.图2为本技术所述的第一平轧孔型的截面结构示意图；
29.图3为本技术所述的第二立轧孔型的截面结构示意图；
30.图4为本技术所述的第二平轧孔型的截面结构示意图；
31.图5为本技术所述的第一精轧孔的截面结构示意图；
32.图6为本技术所述的第二精轧孔的截面结构示意图；
33.图7为本技术所述的三个型号第一精轧孔的截面结构示意图；
34.图8为本技术所述的两个型号第二精轧孔的截面结构示意图；。
35.附图标记说明：
36.1、第一立轧孔型；
37.11、第一上轧槽；12、第一下轧槽；13、弧形边；
38.2、第一平轧孔型；
39.21、第二上轧槽；22、第二下轧槽；
40.3、第二立轧孔型；
41.31、第三上轧槽；32、第三下轧槽；33、第一弧形边；34、第二弧形边；
42.4、第二平轧孔型；41、第四上轧槽；42、第四下轧槽；
43.5、第一精轧孔；6、第二精轧孔；
44.7、轨顶轧制部；8、轨腰轧制部；9、轨底轧制部；
45.101、轨顶轧制间；102、轨腰轧制间；103、轨底轧制间。
具体实施方式
46.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
47.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
48.实施例一
49.一种工字钢的生产工艺，包括如下步骤：
50.步骤s1：将废旧钢轨进行加热，加热温度为800
‑
1300℃；
51.步骤s2：将加热后的废旧钢轨送入成型机构进行成型，初步形成工型钢段胚；
52.步骤s3：将成型后的规整段胚送入整形机构进行多次整形，形成工字钢。
53.具体地，本技术利用废旧钢轨为原料，不仅消化了市场上庞大数量的废旧钢轨，循环利用环保节能，而且大大降低了生产成本。本技术主要利用废旧钢轨和工字钢形状相似特性，主要通过成型和整形两道工序，先将废旧钢轨的轨顶和轨底变形，后再多次整形使得废旧钢轨的尺寸平度趋近于工字钢。采用本技术所述的方法生产的工字钢，一是成本降低，二是生产的工字钢产品质量轻、硬度高。
54.具体地，800℃以上的温度可以将废旧钢轨烧热，1000℃以上的温度可以将废旧钢轨烧红，温度越高，后面成型和整形工序更容易，但是加热温度过高则浪费远离没有必要，一般选择1140
‑
1270℃即可，优选1190℃或者1240℃。
55.进一步的，在将废旧钢轨进行加热之前，先将废旧钢轨切割成长度为1.2
‑
1.5m的小段，形成废旧钢轨段胚；将切割后的废旧钢轨段胚进行加热。
56.具体地，废旧钢轨原料运输进厂存储在原料库，采用等离子切割机将废旧钢轨切割成1.2
‑
1.5m的小段，形成废旧钢轨段胚，该段长度方便后续工序的加工。
57.进一步的，步骤s1所述的将废旧钢轨进行加热，是将废旧钢轨送入窑炉进行加热。
58.具体地，进入窑炉，可以采用叉车将废旧钢轨段胚送入窑炉。将废旧钢轨切割成废旧钢轨段胚，也方便了叉车和送入窑炉的工作。
59.进一步的，所述窑炉加热方式采用天然气加热炉，天然气加热炉以管道天然气为燃料，天然气和空气经蓄热体预热后进入窑炉内；废旧钢轨从炉窑的炉尾不断推入并向前推进，加热完成的废旧送出炉外，再由出炉辊道送入成型工序。
60.具体地，天然气点火燃烧，利用燃烧产生的火焰对废旧轨道进行加热。同时控制炉内的燃烧温度在800
‑
1300℃范围内，此温度可以燃烧过程中no
x
的生成，同时燃烧原料产生的成本也比较低。
61.其中，废旧钢轨是通过推钢机推入窑炉炉尾，通过出钢机逐根送出炉外，再由出炉辊道送入成型工序。方便快捷。
62.进一步的，所述步骤s2的成型机构的轧辊的轧孔孔型包括用于将废旧钢轨竖直通过的第一立轧孔型1、用于将废旧钢轨水平通过的第一平轧孔型2，用于将废旧钢轨竖直通过的第二立轧孔型3和用于将废旧钢轨水平通过的第二平轧孔型4；其中，
63.所述第一立轧孔型1包括第一上轧槽11和第一下轧槽12，二者开口相对设置，所述第一上轧槽11开口宽度小于第一下轧槽12的开口宽度，所述第一上轧槽11用于和废旧钢轨的轨顶外端面配接，所述第一下轧槽12用于和钢轨的轨底外端面配接；
64.所述第一平轧孔型2包括第二上轧槽21和第二下轧槽22，二者开口相对设置，第二上轧槽21和所述第二下轧槽22以二者开口空间的中心线为对称轴对称设置，所述第二上轧槽21用于和轨顶、轨腰、轨底的同侧的侧壁端面配接，所述第二下轧槽22用于和轨顶、轨腰、轨底的另一面同侧的侧壁端配接；
65.所述第二立轧孔型3包括第三上轧槽31和第三下轧槽32，二者开口相对设置，所述第三上轧槽31和第三下轧槽32以二者开口空间的中心线为对称轴对称设置，所述第三上轧槽31用于和废旧钢轨的轨顶外端面配接，所述第三下轧槽32用于和钢轨的轨底外端面配接；
66.所述第二平轧孔型4包括第四上轧槽41和第四下轧槽42，二者开口相对设置，第四上轧槽41和所述第四下轧槽42以二者开口空间的中心线为对称轴对称设置，所述第四上轧槽41用于和轨顶、轨腰、轨底的同侧的侧壁端面配接，所述第四下轧槽42用于和轨顶、轨腰、轨底的另一面同侧的侧壁端配接。
67.具体地，如图1所示，所述第一上轧槽11和第一下轧槽12开口相对，形成的开口空间用于废旧钢轨竖直通过，即对废旧钢轨进行立轧，所述第一上轧槽11开口宽度小于第一下轧槽12的开口宽度，与轨顶小于轨底的形状相适应，进而使得废旧钢轨通过所述第一立
轧孔型的轧制后，对轨顶、轨底进行初次变形。
68.需要特别说明的是，所述第一上轧槽11和第一下轧槽12的开口口径向远离开口空间中心方向逐渐变小，使得轧槽侧壁具有倾斜度，使得废旧钢轨轧制过程中的变形更加均匀。
69.具体地，如图2所示，所述第二上轧槽21和第二下轧槽22开口相对，形成的开口空间用于废旧钢轨水平通过，即对废旧钢轨进行平轧；所述第二上轧槽21和第二下轧槽22对称设置，适应废旧钢轨的形状，使得废旧钢轨经过第二平轧孔型2的轧制后，对轨顶、轨腰和轨底进行变形规整。
70.需要特别说明的是，所述第二上轧槽21和第二下轧槽22的开口口径向远离开口空间中心方向逐渐变小，使得轧槽侧壁具有倾斜度，使得废旧钢轨轧制过程中的变形更加均匀。
71.具体地，如图3所示，所述第三上轧槽31和第三下轧槽32开口相对，形成的开口空间用于废旧钢轨竖直通过，即再次对废旧钢轨进行立轧，二者对称设置且开口宽度相同，与轨顶和轨底的形状相适应，进而再次对变形后的废旧钢轨再次变形。
72.需要特别说明的是，所述第三上轧槽31和第三下轧槽32的开口口径向远离开口空间中心方向逐渐变小，使得轧槽侧壁具有倾斜度，使得废旧钢轨轧制过程中的变形更加均匀。
73.具体地，如图4所示，所述第四上轧槽41和第四下轧槽42开口相对，形成的开口空间用于废旧钢轨水平通过，即对废旧钢轨进行平轧；所述第四上轧槽41和第四下轧槽42对称设置，适应废旧钢轨的形状，使得废旧钢轨经过第二平轧孔型4的轧制后，对轨顶、轨腰和轨底进行变形规整。
74.需要特别说明的是，所述第四上轧槽41和第四下轧槽42的开口口径向远离开口空间中心方向逐渐变小，使得轧槽侧壁具有倾斜度，使得废旧钢轨轧制过程中的变形更加均匀。
75.具体地，本技术所述的成型机构为用于将废旧钢轨轨顶和轨道进行变形的初轧机。所述成型机构采用冷却水进行冷却，冷却水冷却成型机构后进入浊水池处理后再次作为新的冷却水进行循环使用，再次降低了生产成本。所述浊水池的冷却水采用皮带式浮游回收机处理后循环使用，定期补充新水，无废水排放。冷却水的循环使用，节约成本同时保护环境。
76.在本技术任一实施例中，所述第一上轧槽11槽体中部具有向开口空间中心方向弯曲的弧形边13；所述第三上轧槽31槽体中部具有向开口空间中心方向弯曲的第一弧形边33；所述第三下轧槽32的槽体中部均设有向开口空间中心方向弯曲第二弧形边34。
77.具体地，如图1和图3所示，弧形边13加大废旧钢轨轨顶部分的压力，使得废旧钢轨保持聚拢状态不随意扩散的同时，使得废旧钢轨的轨顶尽快变形。在轧制过程中对废旧钢轨挤压在槽体中部的压力最大，第一弧形边33和第二弧形边34就是增大此部分的挤压力，使得废旧钢轨材中心部分承受更大的挤压力，废旧钢轨料胚保持聚拢状态，不随意扩散。
78.需要说明的是，第一平轧孔型2与第二平轧孔型4形状相似，第四平轧孔型4的尺寸等于或者小于所述第一平轧孔型2，在本技术一实施例中，所述第二上轧槽21、所述第二下轧槽22、所述第四上轧槽41以及所述第四下轧槽42的槽体均包括轨顶轧制部7、轨腰轧制部
8和轨底轧制部9，轨顶轧制部7、轨腰轧制部8和轨底轧制部9一体成型；轨顶轧制部7与轨腰轧制部8的连接面为向开口空间方向倾斜的倾斜面，轨底轧制部9与轨腰轧制部8的连接面为向开口空间方向倾斜的倾斜面。
79.具体地，如图2或者图4所示，轨顶轧制部7与轨腰轧制部8的倾斜面使得对应上轧槽和下轧槽开口空间直径从轨顶轧制部7至轨腰轧制部8逐渐变小，使得轧制过程中轨顶和轨腰的变形更加均匀；所轨底轧制部9与轨腰轧制部8的倾斜面使得对应上轧槽和下轧槽开口空间直径从轨底轧制部9至轨腰轧制部8逐渐变小，轧制过程中料胚均匀分散至各处，使得轧制过程中轨底和轨腰处的变形更加均匀。
80.具体地，第一平轧孔型2与第二平轧孔型4共同作用，可以使得废旧钢轨轨顶轨底的变形更加匀称均匀。
81.优选的，所述步骤s2的成型过程重复1～3次，即废旧钢轨依次通过1～3次第一立轧孔型1、第一平轧孔型21～3次，而后通过第二立轧孔型3、第二平轧孔型41～3次。
82.具体地，重复次数越多轧制效果越好，但是更多次也是可以但是没有必要，浪费工时。
83.进一步的，所述步骤s3的整形机构的轧辊的轧孔孔型包括第一精轧孔5和第二精轧孔6；其中，
84.所述第一精轧孔5为封闭式，其内部空间的横截面为工字型且所述内部空间分为轨顶轧制间101、轨腰轧制间102和轨底轧制间103，所述轨顶轧制间101、轨腰轧制间102和轨底轧制间103分别用于容纳工型钢段胚的轨顶、轨腰、轨底，所述第一精轧孔5向轨底轧制间103的方向倾斜；
85.所述第二精轧孔6为封闭式，其内部空间的横截面为工字型且所述内部空间页分为轨顶轧制间101、轨腰轧制间102和轨底轧制间103，所述轨顶轧制间101、轨腰轧制间102和轨底轧制间103分别用于容纳工型钢段胚的轨顶、轨腰、轨底，所述第一精轧孔5向轨顶轧制间101的方向倾斜。
86.具体地，本技术所述的整形机构为用于将废旧钢轨进行整体变形尺寸大小不断趋近于工字钢的精轧机。
87.具体地，如图5和图6所示，第一精轧孔5和第二精轧孔6用于让初步成型的工型钢段胚倾斜通过，使得料胚两端收料更加均匀。
88.优选的，所述步骤s4整形次数为8～16次，即废旧钢轨通过第一精轧孔5和第二精轧孔6的总次数为8～16次。
89.具体地，整形机构经过整形机的多次轧制整形，将规整段胚形成工型钢。次数过少工型钢规格不够，次数过多则没有必要。
90.具体地，所述第一精轧孔5的按照厚度逐渐变薄，长度逐渐变长的顺序分为1～3个型号，工型钢段胚依次经过厚度逐渐变薄，长度逐渐变长多个型号的第一精轧孔5。整体逐渐变形，变化是逐渐发生的，形变更加均匀。
91.如图7所示，第一精轧孔5分为第一型号第一精轧孔51，第二型号第一精轧孔52，第三型号第一精轧孔53，第一型号第一精轧孔51至第三型号第一精轧孔53厚度逐渐变薄，长度逐渐变长。
92.此处，厚度指的是轨腰轧制部的两个内壁之间的距离，长度指的是轨顶轧制部内
端壁与轨底轧制部内端壁之间的距离。宽度指的是轨顶轧制部上下内壁之间的距离或者轨底轧制部上下内壁之间的距离。
93.具体地，所述第二精轧孔6的按照厚度逐渐变薄，长度逐渐变长的顺序分为1～3个型号，工型钢段胚依次经过厚度逐渐变薄，长度逐渐变长多个型号的第二精轧孔6。整体逐渐变形，变化是逐渐发生的，形变更加均匀。
94.如图8所示，第二精轧孔6分为第一型号第二精轧孔61，第二型号第二精轧孔62，第一型号第二精轧孔61至第二型号第二精轧孔62厚度逐渐变薄，长度逐渐变长.
95.此处，厚度指的是轨腰轧制部的两个内壁之间的距离，长度指的是轨顶轧制部内端壁与轨底轧制部内端壁之间的距离。宽度指的是轨顶轧制部上下内壁之间的距离或者轨底轧制部上下内壁之间的距离。
96.第一精轧孔5和第二精轧孔6的型号可以相同，也可以不同。并可以理解的是，工型钢段胚需要按照顺序经过或者长度逐渐边长、或者厚度逐渐变薄的孔，保证整体逐渐变形，变形过程是均匀的。
97.实施例二
98.一种方柱扣卡板的生产工艺，包括前文所述的工字钢的生产工艺步骤，在所述步骤s3之后还进行如下步骤：
99.步骤s4：将整形后的工字钢冷却；
100.步骤s5：将冷却后的工字钢进行二次切割，形成工字钢段胚；
101.步骤s6：将切割后的工字钢段胚再次加热，加热温度为900
‑
1000℃；
102.步骤s7：将二次加热后的工型钢弯折，形成方柱扣卡板。
103.具体地，经过本技术所述的工字钢的生产工艺后，将生成出的产品即工字钢然后进行冷却，进行二次切割，二次切割的长度根据需要方柱扣的产品尺寸而定，然后将二次加热后的工字钢弯折成型，形成方柱扣卡板。二次加热温度不用第一次加热温度那么高，900
‑
1000℃即可，950度左右最佳，弯折后形成方柱扣卡板，四个方柱扣卡板两两配接形成方柱扣，用于对方形的建筑模板进行固定。由于本技术所述的方柱扣卡板是采用废旧钢轨为原料加工而成，相对应现有的采用钢胚为原料加工的方式相比，产品成本更低，采用此方式生产的方柱扣卡板结实耐用，满足产品的要求，力学性能也非常优越。
104.进一步的，所述步骤s4的冷却方式为送入冷床降温或者自热冷却或者先通过冷床降温至30
‑
40℃再进行5
‑
20分钟的自然冷却。
105.具体地，采用自然冷却即可达到想要的冷却效果，但是采用冷床降温可以延长降温时间，减少因降温速度过快，避免硬度过高。
106.采用本技术所述的生产工艺可以生产的工字钢或者方柱扣卡板的型号为5#
‑
10#，厚度为5
‑
10cm，生产出的工字钢与现有的直接采用钢胚原料生产的方柱扣强度更强且成本大大降低。
107.以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。