具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明具体的实施方案为：如图1～图3所示，一种热轧X型钢，由圆坯、矩形坯或异形坯热轧成型，包括相互交叉后形成的4个支撑腿1，上部或下部的两个支撑腿1之间的夹角设置为30°～150°，在大型建筑应用中，常用的柱梁两侧通常有杆件等支撑件，通常需要螺栓或焊接连接，因此将两条腿之间的最小夹角设定不小于30°目的为了方便进行结构件的二次加工或安装，而且为了提高承载能力，两支撑腿1之间的夹角小于180°。且同一延伸方向的两个支撑腿1长度之和设置为300mm～1500mm，主要依据是目前X形型钢通常是由角钢或板材焊接而成，考虑一些大型建筑的梁柱一般要求板面宽度不小于300且厚度不小于15mm，因此限定热轧X型钢的同一延伸方向的两条腿长度之和不小于300mm；此外，针对目前国内的型钢轧机来说，坯料厚度和轧制能力限定了轧件的最大压下延伸，对于X型钢可采用单边斜轧的方法适当进行宽展方向的压下分配，考虑到针对较厚轧件压下较小，因此对于同一延伸方向单支撑腿1最大延伸不超过800mm(目前国内最大型钢轧制的宽展可达1000mm)，同一延伸方向两支撑腿1的最大延伸不超过1500mm。

具体地，其中的4个支撑腿1的厚度设置为15～80mm，由于国内最大的重型H型钢产线最大翼缘厚度在100mm左右，针对建筑结构用热轧X型钢的实际市场需要，限定其单个支撑腿1的最大厚度小于80mm。而且，4个支撑腿1之间的相交处设置有过渡圆角2，且4个支撑腿1的端部圆滑过渡，避免了在装配使用过程中由于应力集中或磕碰而产生的开裂，延长了其使用寿命。

如图4所示，上述热轧X型钢的热轧成型工艺，包括以下步骤：

1)坯料浇注成型：依次经过铁水预处理、转炉或电炉冶炼、吹氩精炼、炉外精炼、真空精炼后进行钢包浇注得到所需的坯料，其中的坯料可以是圆坯、矩形坯或异形坯；在铁水预处理的过程中，在铁水预处理的过程中，使用扒渣机对铁水进行扒渣处理，扒渣结束后喷吹氧气，降低铁水中的S含量，实现了铁水脱硫处理；吹氩精炼的过程是，向钢包中冶炼的钢水中持续吹氩，根据定氧结果中的氧含量喂铝线，控制出吹氩站Als含量，可保证吹氩阶段能较好去除钢水中的气体和杂质，保证钢水的纯净度，钢包进入精炼炉中，向钢包中持续通入氩气，通过加铝粒的方式调整Als含量，充分实现脱氧和微合金反应，保证后续连续浇注质量。

2)坯料加热、除磷：将坯料以设定的温度加热一段时间后，输送至高压水除磷机进行除磷，使除磷后坯料的温度不低于1150℃，保证坯料在开坯阶段轧制阶段获得相对较小变形抗力，有利于金属的变形流动。

3)开坯机轧制：将高压除磷后的坯料输送至开坯机，使坯料逐道变形形成X形，通过各道次的延伸分配，进行多道次轧制完成初步轧制，可保证在轧制过程中获得精轧过程所需的中间坯尺寸，当坯料为异形坯时，保证整个变形阶段总截面变形压缩比≥20％，当坯料为圆坯或矩形坯时，保证整个变形阶段总截面变形压缩比≥25％。

4)四辊往复精轧机轧制：初步轧制的坯料送至四辊往复精轧机轧制，根据所要加工的X型钢的形状和尺寸，调整水平辊轧机4和立辊轧机5之间的辊缝轴线。考虑到不同支撑腿1长和支撑腿1厚以及不同夹角的X型钢的生产控制，可以根据具体产品的结构特点对轧辊的外缘进行刻槽圆滑处理，即在水平辊轧机4或立辊轧机5的轧辊外缘设置圆滑凹槽3，圆滑凹槽3由两个圆角连接成一段过渡圆弧形成，圆滑凹槽3与所要轧制的X型钢的四个支撑腿1的端部相配合。对于上部两个支撑腿1之间的角度θ较大且下部的支撑腿1(L3或L4)长度较长的X型钢，为了限定短支撑腿1在轧制过程中延伸量较大，可以在立辊轧机5的上下辊进行凸角刻槽形成圆滑凹槽3，具体见图2所示；对于θ值较小(30°≤θ≤45°)的X形型钢，考虑到单支撑腿1压下金属流动的充沛性，考虑到成品的腿长控制，可以在水平辊轧机4的水平辊进行凸角刻槽形成圆滑凹槽3，具体见图3所示。轧辊刻槽根据实际产品尺寸要求和实际轧制工艺进行控制选择，不仅仅限定于以上两种刻槽选择方式，也可在水平辊和立辊上均设置圆滑凹槽3，来达到图1或图2的效果。

初步轧制的坯料在设定的开坯温度范围内进行多道次轧制后得到产品所需的形状，此过程中需要确保开坯轧制段温度高于奥氏体完全再结晶温度，可获得较细小的原始奥氏体晶粒。该过程主要是在往返阶段确保轧制大变形实现原始晶粒细化。当坯料为异形坯时，保证整个变形阶段总截面变形压缩比≥30％，当坯料为圆坯或矩形坯时，保证整个变形阶段总截面变形压缩比≥35％。

5)空冷：轧制后的成品在冷床上空冷至室温，使冷却过程中实现铁素体和珠光体的转变，获得良好的力学性能。

当坯料为异形坯时，经过开坯机轧制后，外形尺寸与最终的成品尺寸差别不大，在四辊精轧机往复轧制后的尺寸精度可以满足要求，无需做进一步的处理；当坯料为圆坯或矩形坯时，经过开坯机轧制后，外形尺寸与最终的成品尺寸差别较大，可以在四辊精轧机往复轧制后增加单道次精轧轧制，可实现最终精准尺寸的控制。

实施例1

如图1所示，本实施例为生产两支撑腿1长度L1、L2或L3、L4相同，4个支撑腿1的厚度T1、T2、T3、T4相同的热轧X形型钢，此热轧X形型钢的规格为XS500*300*20*20，表示L1、L2＝500mm，L3、L4＝300mm，T1、T2、T3、T4＝20mm，θ＝30°，R1＝R2＝20。且使用异形坯轧制成型。

上述热轧X形型钢的热轧生产工艺步骤为：

铁水预处理：铁水预处理工序时间≤30分钟；目测扒渣亮面≥70％；扒渣结束后进行喷吹，出站[S]≤0.015％.

转炉冶炼：铁水用量为75～85吨；炼钢参考工序时间25～35分钟；终点压枪大于20秒，出钢时间大于1分钟。

吹氩(合金微调)：吹氩站时间≤10分钟；定氧，喂铝线，根据定氧结果，喂铝线，控制出站Als含量在0.005％～0.025％范围。

LF精炼：LF造渣时间≤25分钟；采用大氩流量吹通同时控制氩流量；通过加铝粒的方式调整Als含量在0.010％～0.020％范围。

钢包浇注：采用全程保护浇铸；每炉连浇时敞开浇注时间不得大于30秒；中间包采用氩气微正压保护，中包工作液面深度≥500mm。中间包采用水口和塞棒的形式；结晶器采用外装式浸入式水口塞棒自动控制。

坯料加热、除磷：将异形坯750×450×120mm(该异形坯为近终形H形钢坯，其截面长度为750mm，宽度为450mm，翼缘厚度为120mm)在加热炉内加热，加热温度为1180℃～1220℃，加热时间为90min～120min，再进行高压水除鳞，除鳞须保证干净，除鳞压力≥10MPa，确保加热炉出炉坯料送开坯机轧制前，除鳞后钢坯温度不低于1150℃。

开坯机轧制：将高压除磷后的坯料输送至开坯机，开轧温度1100℃～1140℃，终轧温度不低于1020℃，确保开坯机轧制段温度高于奥氏体完全再结晶温度，整个BD轧制阶段共轧制5个道次，开坯阶段主要是将异形坯上下两支撑腿轧制变形为X形状，整个变形阶段总截面变形压缩比为42％。

四辊往复精轧机轧制：调整水平辊轧机4和立辊轧机5之间的辊缝轴线为30°，开轧温度950℃～1050℃，轧制7个道次，终轧温度不高于960℃，该过程主要是在往返阶段确保轧制大变形实现晶粒细化，整个变形阶段总截面变形压缩比为66％。

上述开坯轧制阶段和四辊精轧阶段的轧制参数如表1所示。

表1实施例1的轧制参数

其中，

通过表1可以看出，在开坯轧制阶段，随着多道次轧制的进行，原始异型坯的翼缘变形成X型相邻的两支撑腿。同时，考虑到四辊精轧阶段的尺寸，开坯阶段的充分考虑到后续的变形压下，通过调整轧制孔型，设置上支撑腿孔型厚度大于下支撑腿孔型厚度，使其在开坯轧制过程中对下支撑腿进行压缩墩粗变形，在开坯最后一个道次，实现异形坯的上下两支撑腿“拉长”变形，开坯轧制的孔型如图5所示；在四辊精轧阶段，随着多道次轧制的进行，截面变形压缩比逐渐减小，而其中水平辊轧机4和立辊轧机5之间的辊缝轴线不变，保证产品两个支撑腿之间的夹角为30°，通过上下两个水平辊的凹槽孔型，使金属限定流动，实现成品的支撑腿延伸变形，四辊往复精轧机的孔型如图2和图3所示。每个道次之间沿辊缝轴线进行压下，保证两个支撑腿的厚度逐渐变小，最终实现成品规格厚度。在开坯轧制阶段使异形坯初步形成X形状，在四辊精轧阶段使坯料经过大的变形后实现晶粒细化，可提高成品的性能。

空冷：轧后上冷床空冷并冷却至室温，上冷床温度为550℃～680℃，保证冷却过程中实现铁素体和珠光体的转变，获得良好力学性能。

通过对以上XS500*300*20*20规格的热轧X型钢长支撑腿沿轧制方向取样，室温拉伸屈服强度可达392MPa～488MPa，抗拉强度可达512MPa～622MPa，冷弯D＝3T₃(冷弯直径为3倍支撑腿的厚度T₃)合格。

实施例2

如图1所示，本实施例为生产L1、L3或L2、L4两支撑腿1长度和厚度不同的热轧X形型钢，此热轧X形型钢的规格为XD900*450*35*50，表示L1、L2＝900mm，L3、L4＝450mm，T1、T2＝35mm，T3、T4＝50mm，θ＝90°，R1＝25，R2＝30。且使用矩形坯轧制成型。

上述热轧X形型钢的热轧生产工艺步骤为：

铁水预处理：铁水预处理工序时间≤30分钟；目测扒渣亮面≥70％；扒渣结束后进行喷吹，出站[S]≤0.015％.

转炉冶炼：铁水用量为55～65吨；炼钢参考工序时间25～35分钟；终点压枪大于20秒，出钢时间大于1分钟。

吹氩(合金微调)：吹氩站时间≤10分钟；定氧，喂铝线，根据定氧结果，喂铝线，控制出站Als含量在0.005％～0.020％。

LF精炼：LF造渣时间≤25分钟；采用大氩流量吹通同时控制氩流量；通过加铝粒的方式调整Als成分到0.010％～0.020％。

钢包浇注：采用全程保护浇铸，中间包采用水口+塞棒形式。

坯料加热：将矩形坯600×450mm在加热炉内加热，加热温度为1180℃～1240℃，加热时间为100min～150min，再进行高压水除鳞，除鳞须保证干净，除鳞压力≥10MPa，确保加热炉出炉坯料送开坯机轧制前，除鳞后钢坯温度不低于1150℃。

开坯机轧制：将高压除磷后的坯料输送至开坯机，开轧温度为1100℃～1150℃，终轧温度不低于1050℃，确保开坯机轧制段温度高于奥氏体完全再结晶温度，整个开坯轧制阶段共轧制7个道次，整个变形阶段总截面变形压缩比为28％。

四辊往复精轧机轧制：调整水平辊轧机4或立辊轧机5之间的辊缝轴线为90°，开轧温度980℃～1050℃，轧制9个道次，终轧温度不高于980℃，该过程主要是在往返阶段确保轧制大变形实现晶粒细化，整个变形阶段总截面变形压缩比为45％。

单机架精轧：开轧温度不低于920℃～960℃，该道次主要是保证产品的外形尺寸，对最终产品规格的支撑腿1长和R角进行精准控制。

上述开坯轧制阶段、四辊精轧阶段和单机架精轧阶段的轧制参数如表2所示。

表2实施例2的轧制参数

通过表1可以看出，在开坯轧制阶段，随着多道次轧制的进行，利用上下开坯机将坯料轧制成上下支撑腿相互垂直的X形(90°)，通过开坯大压下，轧制成两条腿长不一的中间坯，开坯机的孔型如图6所示；在四辊精轧阶段，随着多道次轧制的进行，利用水平辊轧机4和立辊轧机5之间的辊缝轴线不变(90°)，通过上下水平的孔型控制最终产品的较短支撑腿长度(L3/L4)，左右两个立辊轧制控制较长支撑腿的延伸宽度，从而控制成品的支撑腿长度(L1/L2)，四辊往复精轧机的孔型如图7所示。在单机架精轧阶段，通过单道次的尺寸外形及圆角参数设定，对最终尺寸进行精轧成型，单机架精轧机的孔型如图8所示。在开坯轧制阶段使圆坯或矩形坯初步形成X形状(90°)，在四辊精轧阶段使坯料经过大的变形后实现晶粒细化，可提高成品的性能。

空冷：轧后上冷床空冷并冷却至室温，上冷床温度为600℃～700℃，保证冷却过程中实现铁素体和珠光体的转变，获得良好力学性能。

通过对以上XD900*450*35*50规格的热轧X型钢长支撑腿沿轧制方向取样，室温拉伸屈服强度可达344MPa～427MPa，抗拉强度可达471MPa～585MPa，冷弯D＝3T₃(冷弯直径为3倍支撑腿厚度T₃)合格。

综上，本发明依据大型建筑结构常用的X形柱梁构件应用和实际轧制工艺设计，对X型钢的外形尺寸进行限定，满足了实际市场需要和工程装配要求，将不同类型的坯形通过开坯和四辊往复精轧一次成形，结构稳定，荷载承受力较强，可广泛应用于大型的建筑结构领域。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。