CN101130956B - 冷弯钢板桩的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷弯钢板桩的生产工艺，提高了冷弯钢板桩锁口的加工精度。本发明的技术方案是：冷弯钢板桩的生产工艺，包括带钢坯料发生分步弯曲变形的成型步骤，在带钢坯料的分步弯曲变形过程中，先对冷弯钢板桩的锁口进行加工成型，再对冷弯钢板桩的底板和腹板进行加工成型，冷弯钢板桩的锁口的最终弯曲变形采用闭式孔型弯曲形成。闭式孔型中的定位限宽辊片能够限制带钢坯料在弯曲过程中的横向位移，从而可以提高冷弯钢板桩锁口的加工精度；先成型锁口再成型底板和腹板可以减少冷弯钢板桩在整个成型过程中所使用的辊片数量，从而节省成本。

Description

冷弯钢板桩的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种建材的生产工艺，尤其涉及冷弯钢板桩的生产工艺。

背景技术

钢板桩作为一种环保建材，其基本结构一是钢制板桩，二是两边系锁口结构，三是在地里或水中构成墙壁。由于它结构特殊，因而具有独特的优点：高强度、轻型、隔水性能好；耐久性强，可重复使用；环保效果显著，在施工中可大大减少取土量和混凝土的使用量，有效保护土地资源等。因此钢板桩的用途相当广泛，比如在永久性结构建筑上，可用于建设码头、船坞等；在临时性结构物上，可用于封山、断流等；在抗洪抢险上，可用于防洪、防塌方等。目前我国的钢板桩年消耗量仅为1万吨左右，绝大部分为大规格的热轧钢板桩，并只是用于建桥围堰、船坞建设等工程；但在仓储、水利工程、码头建设等行业，钢板桩的使用情况却不尽人意。随着国民经济的快速发展，我国水域改造及临江靠海地区的基础建设将为钢板桩的应用提供广阔的空间。

钢板桩根据其断面形状可主要分为U型、Z型、直线型三种，其中以U型钢板桩的使用最为普遍。目前厚度规格在12mm以上的钢板桩主要采用热轧法生产，而12mm以下的钢板桩主要采用冷弯法生产。2006年6月9日发表于“钢构之窗”网站上的《中国钢板桩市场现状及前景小探》一文提到，国内出现了以武汉汉口轧钢厂、广州钢管厂和南京万润为代表的冷弯钢板桩生产厂家，其生产的U型冷弯钢板桩主要应用在潜基坑中，因其成本较低，对热轧钢板桩具有较强的替代性。如图1，该U型钢板桩由底板、腹板、锁口3部分构成，其中锁口部分的形状为带钢坯料弯曲180°所形成的圆弧形。由于生产工艺等因素的影响，该U型冷弯钢板桩的锁口精度得不到控制，因此缺乏广泛推广应用的必要条件。该U型冷弯钢板桩的生产采用连续辊式冷弯机组，其工艺步骤为：

(1)开卷：将热轧板卷打开形成带钢坯料；

(2)矫平：将带钢坯料经过起矫平作用的通用孔型使其表面平整；

(3)对焊：用焊机将带钢坯料的头部与已进入成型孔型的带钢尾部焊接在一起，从而实现一次穿带之后的连续生产；

(4)成型：带钢坯料依次经过冷弯成型机组中由多个相对转动的辊片所组成的多组成型孔型，发生分步弯曲变形，形成最终的断面形状.

(5)精整：带钢坯料成型为最终断面之后，再经过1～3道与最终断面孔型一致的孔型进行整形，以保证残余应力释放后产品断面各处尺寸的精度；

(6)矫直：带钢板坯料经过精整之后，再经过2道以上的起矫直作用的通用孔型，以避免或消除带钢坯料纵向弯曲或横向弯曲；

(7)锯切：将带钢坯料切割成一定长度的U型冷弯钢板桩成品。

其中，在步骤(4)成型时所使用的冷弯成型机组是由多台机架依次组成，每台机架上均设置有一组由多个相对转动的辊片所组成的成型孔型，带钢坯料每经过一台机架即发生一个道次的弯曲变形。目前，成型孔型主要分为开式孔型和闭式孔型，开式孔型仅由多个相对转动的成型辊片所组成，带钢坯料通过开式孔型时成型辊片挤压带钢坯料使带钢坯料的受压部位弯曲变形；闭式孔型是在开式孔型的基础上增加了定位限宽辊片，定位限宽辊片与成型辊片共同围成一个封闭的区域，带钢坯料通过闭式孔型时成型辊片挤压带钢坯料使带钢坯料的受压部位弯曲变形，同时定位限宽辊片则限制带钢坯料在弯曲过程中的横向位移。由于现有生产冷弯钢板桩的冷弯成型机组中的每台机架上的成型孔型均采用开式孔型，而开式孔型的成型辊片无法限制带钢坯料的横向位移，尤其当带钢坯料弯曲角度超过90°时，带钢坯料通过开式孔型弯曲变形后的尺寸精度无法保证，而冷弯钢板桩锁口的弯曲角度为180°，因此也就难以控制带钢坯料弯曲后锁口的尺寸精度；同时，带钢坯料在进行180°弯曲时，锁口圆弧外边缘处的拉应变非常大，导致弯曲过程中极易开裂。

实用新型内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可保证冷弯钢板桩锁口尺寸精度的冷弯钢板桩的生产工艺。

解决上述技术问题所使用的技术方案是：冷弯钢板桩的生产工艺，包括带钢坯料发生分步弯曲变形的成型步骤，在带钢坯料的分步弯曲变形过程中，先对冷弯钢板桩的锁口进行加工成型，再对冷弯钢板桩的底板和腹板进行加工成型，冷弯钢板桩的锁口的最终弯曲变形采用闭式孔型弯曲形成。

作为上述技术方案的进一步改进，冷弯钢板桩的锁口的最终弯曲变形依次采用多组闭式孔型分多个道次弯曲形成。

作为上述技术方案的优选方案，在成型冷弯钢板桩锁口时，带钢坯料每道次的弯曲角度为2°～30°。

作为上述技术方案的优选方案，在成型冷弯钢板桩锁口时，带钢坯料每道次的弯曲角度为22.5°。

作为上述技术方案的进一步改进，在成型冷弯钢板桩锁口时，带钢坯料先依次经过多组开式孔型弯曲成90°，再依次经过多组闭式孔型弯曲成180°形成锁口。

作为上述技术方案的进一步改进，冷弯钢板桩依次通过多组开式孔型同时对底板和腹板进行加工成型。

本发明的有益效果是：由于本发明在成型冷弯钢板桩锁口的最终弯曲变形时使用了闭式孔型，由于闭式孔型中的定位限宽辊片能够限制带钢坯料在弯曲过程中的横向位移，从而减小了带钢坯料弯曲变形的不规则性，因此可以提高冷弯钢板桩锁口的加工精度；同时，带钢坯料在180°弯曲时，由于闭式孔型中定位限宽辊片的挤压作用而部分抵消了锁口圆弧外边缘处的内应力，使锁口圆弧外边缘处的拉应变减小，从而降低了锁口弯曲时的开裂率；由于成型冷弯钢板桩的底板和腹板所使用的辊片数量比成型冷弯钢板桩锁口使用的辊片数量更多，因此先对冷弯钢板桩的锁口进行加工成型，再对冷弯钢板桩的底板和腹板进行加工成型就可以减少冷弯钢板桩在整个成型过程中所使用的辊片数量，从而节省成本；由于冷弯钢板桩的的底板和腹板同时成型，因此可以减少底板和腹板的弯曲道次，从而提高了生产效率，降低生产成本。

附图说明

图1为U型冷弯钢板桩的结构示意图。

图2为带钢坯料道次1的弯曲示意图。

图3为带钢坯料道次2的弯曲示意图。

图4为带钢坯料道次3的弯曲示意图。

图5为带钢坯料道次4的弯曲示意图。

图6为带钢坯料道次5的弯曲示意图。

图7为带钢坯料道次6的弯曲示意图。

图8为带钢坯料道次7的弯曲示意图。

图9为带钢坯料道次8的弯曲示意图。

图10为带钢坯料道次9的弯曲示意图。

图11为成型冷弯钢板桩底板和腹板时的弯曲示意图。

图中标记为：锁口1，腹板2，底板3，带钢坯料4，底板上成型辊片5a，底板下成型辊片5b，腹板上成型辊片6a，腹板下成型辊片6b，锁口上成型辊片7a，锁口下成型辊片7b，锁口左成型辊片7c，锁口上成型辊片8a，锁口下成型辊片8b，锁口左定位限宽辊片9a，锁口右定位限宽辊片9b，锁口上成型辊片10a，锁口左成型辊片10b，锁口下定位限宽辊片11a，锁口右定位限宽辊片11b。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图10，本发明的冷弯钢板桩的生产工艺，包括带钢坯料4发生分步弯曲变形的成型步骤，在带钢坯料4的分步弯曲变形过程中，冷弯钢板桩的锁口1的最终弯曲变形采用闭式孔型弯曲形成。

如图3～图10，为了保证锁口1加工精度，同时降低成型冷弯钢板桩锁口1时带钢坯料4的开裂率，冷弯钢板桩的锁口1的最终弯曲变形依次采用多组闭式孔型分多个道次弯曲形成。

由于带钢坯料4每道次的弯曲角度与带钢坯料的材质、厚度等因素有关，总体上以带钢坯料4不产生纵向塑性变形为限，因此带钢坯料4每道次的弯曲角度一般设定在2°～30°。而为了在保证带钢坯料4不产生纵向塑性变形的基础上尽量加大带钢坯料4每道次的弯曲角度，进而减少带钢坯料4弯曲成型的道次数量，在成型冷弯钢板桩锁口1时，带钢坯料4每道次的弯曲角度为22.5°。如图3～图10所示，带钢坯料4从道次2开始弯曲变形，每道次在前面各道次总共已弯曲的角度上弯曲22.5°(道次2总的弯曲角度为22.5°，道次3总的弯曲角度为45°，道次4总的弯曲角度为67.5°，道次5总的弯曲角度为90°，道次6总的弯曲角度为112.5°，道次7总的弯曲角度为135°，道次8总的弯曲角度为157.5°，道次9总的弯曲角度为180°)，即每道次的弯曲角度均为22.5°，共分8个道次弯曲形成弯曲角为180°的锁口1。

由于开式孔型的成型辊片无法限制带钢坯料4的横向位移，尤其当带钢坯料4弯曲角度超过90°时，带钢坯料4通过开式孔型弯曲变形后的尺寸精度无法保证，因此在成型冷弯钢板桩锁口1时，带钢坯料4先依次经过多组开式孔型弯曲成90°，再依次经过多组闭式孔型弯曲成180°形成锁口1，从而最大限度的减少成型锁口1所使用的闭式孔型的数量，以节省成本。

由于成型冷弯钢板桩的底板3和腹板2所使用的辊片数量比成型冷弯钢板桩锁口1使用的辊片数量更多，因此先对冷弯钢板桩的锁口1进行加工成型，再对冷弯钢板桩的底板3和腹板2进行加工成型就可以减少冷弯钢板桩在整个成型过程中所使用的辊片数量，从而节省成本。

为了减少冷弯钢板桩的底板3和腹板2的成型道次，冷弯钢板桩依次通过多组开式孔型同时对底板3和腹板2进行加工成型。图11所示为一组同时成型冷弯钢板桩底板3和腹板2的开式孔型，该组开式孔型由多个上下相对转动的辊片所组成，其中底板上成型辊片5a和底板下成型辊片5b用于成型冷弯钢板桩的底板3，而腹板上成型辊片6a腹板下成型辊片6b用于成型冷弯钢板桩的腹板2。

实施例1

图2～图10为成型冷弯钢板桩锁口1各道次的弯曲示意图。其中，带钢坯料4从图3(道次2)开始弯曲，每一道次的弯曲角度为22.5°，共分8个道次弯曲最终形成锁口1。图3～图5所示带钢坯料4每道次的弯曲采用的是现有的开式孔型，目的是将钢坯料4弯曲到90°；图6为带钢坯料4弯曲到90°时的弯曲示意图，此时开始采用闭式孔型对带钢坯料4进行弯曲，图6～图10所示带钢坯料4每道次的弯曲采用的是闭式孔型最终弯曲形成冷弯钢板桩的锁口1。

其中，带钢坯料4在0°～90°弯曲时，各道次的开式孔型均由多个相对转动的成型辊片所组成：图3、图4中的成型辊片均为设置在带钢坯料4的上下两侧的平辊成型辊片，而图5中的成型辊片除了设置在带钢坯料4上下两侧的平辊成型辊片外，还包括设置在带钢坯料4左右两侧的立辊成型辊片。图5中的平辊成型辊片包括锁口上成型辊片7a、锁口下成型辊片7b，而图5中的立辊成型辊片为锁口左成型辊片7c。

带钢坯料4在90°～180°弯曲时，各道次的闭式孔型均由多个相对转动的成型辊片和定位限宽辊片组成：图9、图10中的成型辊片和定位限宽辊片均为设置在的带钢坯料4的上下两侧的平辊成型辊片和平辊定位限宽辊片，以图10为例，图10中的平辊成型辊片和平辊定位限宽辊片包括锁口上成型辊片8a，锁口下成型辊片8b，锁口左定位限宽辊片9a，锁口右定位限宽辊片9b；图6～图8中的成型辊片和定位限宽辊片除了设置在带钢坯料4的上下两侧的平辊成型辊片和平辊定位限宽辊片以外，还包括设置在带钢坯料4左右两侧的立辊成型辊片和立辊定位限宽辊片。以图8为例，其中平辊成型辊片为锁口上成型辊片10a，立辊成型辊片为锁口左成型辊片10b，平辊定位限宽辊片为锁口下定位限宽辊片11a，立辊定位限宽辊片为锁口右定位限宽辊片11b。

Claims (6)

1.冷弯钢板桩的生产工艺，包括带钢坯料(4)发生分步弯曲变形的成型步骤，其特征是：在带钢坯料(4)的分步弯曲变形过程中，先对冷弯钢板桩的锁口(1)进行加工成型，再对冷弯钢板桩的底板(3)和腹板(2)进行加工成型，冷弯钢板桩的锁口(1)的最终弯曲变形采用闭式孔型弯曲形成。

2.如权利要求1所述的冷弯钢板桩的生产工艺，其特征是：冷弯钢板桩的锁口(1)的最终弯曲变形依次采用多组闭式孔型分多个道次弯曲形成。

3.如权利要求2所述的冷弯钢板桩的生产工艺，其特征是：在成型冷弯钢板桩锁口(1)时，带钢坯料(4)每道次的弯曲角度为2°～30°。

4.如权利要求3所述的冷弯钢板桩的生产工艺，其特征是：在成型冷弯钢板桩锁口(1)时，带钢坯料(4)每道次的弯曲角度为22.5°。

5.根据权利要求1～4中任意一项权利要求所述的冷弯钢板桩的生产工艺，其特征是：在成型冷弯钢板桩锁口(1)时，带钢坯料(4)先依次经过多组开式孔型弯曲成90°，再依次经过多组闭式孔型弯曲成180°形成锁口(1)。

6.根据权利要求1～4中任意一项权利要求所述的冷弯钢板桩的生产工艺，其特征是：冷弯钢板桩依次通过多组开式孔型同时对底板(3)和腹板(2)进行加工成型。

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