CN101168224A - 冷弯型钢的加热成型方法及其生产的冷弯型钢 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷弯型钢的加热成型方法及其生产的冷弯型钢，具有可提高焊接质量的优点。该冷弯型钢的加热成型方法，其特征是包括下述步骤：①采用普通孔型的冷弯成型机组生产出圆直角型钢坯料；②用加热装置对成型后的圆直角型钢坯料进行在线加热，使圆直角型钢的圆角处坯料形成奥氏体组织；③将圆直角型钢坯料进行镦压形成尖直角型钢。通过采用加热装置对传统的圆直角型钢坯料进行在线加热后，使圆角处坯料转化为奥氏体组织，其加热温度视各种钢材的奥氏体转变温度而定，这样就可使得对变形部位以及危险部位进行加热软化、改善变形部位以及危险部位的塑性及流动性，使其在镦压孔型中容易变形且不易产生裂纹，大大减小了机组的整体负荷。

Description

冷弯型钢的加热成型方法及其生产的冷弯型钢

技术领域

本发明涉及一种钢材的加工方法及其生产的钢材，尤其是涉及一种冷弯型钢的加热成型方法及其生产的冷弯型钢。

背景技术

目前，我国国民经济持续快速发展，冷弯型钢市场需求日趋增多，应用范围不断扩大，市场前景十分广阔。在其应用领域，冷弯型钢的优点越来越被用户认识，它属于经济断面高效钢材，与同类热轧型材相比较可节约金属15～30％，而且投资少，生产灵活，能满足用户的各种要求，在个性化市场发展中更显出它独特的优越性，广泛采用冷弯型钢取代热轧型材和其他品种，已成为不可阻挡的趋势。与国外相比，目前我国急需开发不锈钢、镀锌板、高强度和超高强度低合金材质的冷弯型钢以及超厚、超薄、尖直角系列的高难度复杂断面冷弯型钢产品，其中，高精度尖直角、高强度难成型冷弯型钢的开发工作尤为紧迫。

然而，常规冷弯工艺在生产高精度尖直角、高强度难成型冷弯型钢产品时，遇到了难以克服的困难。例如，在开发冷弯铁路货车中梁时，采用传统的冷弯型钢生产工艺，对4.0mm以上的厚板，内圆角半径不会低于板厚，通常相对弯曲半径都在1.25以上，如此对于生产铁路货车中梁用的板厚为10mm或12mm的坯料来讲，外圆角半径将在22mm以上，由于坯料在冷状态下塑性流动性能有限，若此时强行生产外圆角半径低于22mm的冷弯中梁，将会导致产品开裂率及机组负荷急剧上升，这是非常高昂的代价；而车辆厂在焊接横梁时，要求保证中梁的最大焊接圆角低于8个mm才能确保焊缝质量，显然传统的冷弯工艺能力根本无法达到用户的要求。如武钢集团汉口轧钢厂在其2004年7月28日公开的发明专利“用于铁路车辆制造的冷弯中梁”(专利公开号：CN1515365A)和2005年8月17日公开的实用新型专利“用于铁路车辆制造的冷弯中梁”(专利授权公开号：CN2717559Y)”中涉及到一种利用传统的单纯冷弯方式生产大外圆角半径铁路货车中梁的工艺，应用后反应出的问题主要有：外圆角半径R过大、刚度不够、弯角上时有难以检测的微小裂纹、打磨后中梁出现扭曲，等等，影响了其广泛推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高焊接质量的冷弯型钢的加热成型方法及其生产的冷弯型钢。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：冷弯型钢的加热成型方法，其特征是包括下述步骤：①采用普通孔型的冷弯成型机组生产出圆直角型钢坯料；②用加热装置对成型后的圆直角型钢坯料进行在线加热，使圆直角型钢的圆角处坯料形成奥氏体组织；③将圆直角型钢坯料进行镦压形成尖直角型钢。通过采用加热装置对传统的圆直角型钢坯料进行在线加热后，使圆角处坯料转化为奥氏体组织，这样就可使得对变形部位以及危险部位进行加热软化、改善变形部位以及危险部位的塑性及流动性，使得在镦压中容易变形且不易产生裂纹，大大减小了机组的整体负荷。

进一步的是，在成型为尖直角型钢后，进行热处理、精整、矫直、锯切而成型为成品。

进一步的是，用加热装置对成型后的圆直角型钢坯料进行在线加热时是对圆直角型钢坯料的圆角处进行局部加热。

进一步的是，包括形成整体式结构的底板、腹板与帽沿，底板与腹板之间形成的外圆角半径≤8mm。

进一步的是，腹板与帽沿之间形成的外圆角半径≤8mm。

本发明的有益效果是：通过采用加热装置对传统的圆直角型钢坯料进行在线加热后，使圆角处坯料转化为奥氏体组织，这样就可使得对变形部位以及危险部位进行加热软化、改善变形部位以及危险部位的塑性及流动性，使得在镦压中容易变形且不易产生裂纹，大大减小了机组的整体负荷；采用加热装置加热后生产的冷弯型钢，其圆角处镦压为直角，外圆角半径≤8mm，可大大提高该冷弯型钢焊接在车辆横梁上的质量。

附图说明

图1是本发明的冷弯型钢的结构简图。

图2是本发明的圆直角型钢坯料的结构简图。

图3是本发明的冷弯型钢与横梁的焊接示意图

图4～图20是本发明的冷弯型钢的成型辊花图。

图中标记为，底板1、腹板2、帽沿3、横梁4。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本发明的冷弯型钢的加热成型方法，其特征是包括下述步骤：①采用普通孔型的冷弯成型机组生产出圆直角型钢坯料；②用加热装置对成型后的圆直角型钢坯料进行在线加热，使圆直角型钢的圆角处坯料形成奥氏体组织；③将圆直角型钢坯料进行镦压形成尖直角型钢。通过采用加热装置对传统的圆直角型钢坯料进行在线加热后，使圆角处坯料转化为奥氏体组织，其中圆角处坯料可以部分转化为奥氏体组织，以便于后续工序的镦压即可，而最好全部转化为奥氏体组织，以减小镦压负荷。其加热温度视各种钢材的奥氏体转变温度而定，这样就可使得对变形部位以及危险部位进行加热软化、改善变形部位以及危险部位的塑性及流动性，使得在镦压中容易变形且不易产生裂纹，大大减小了机组的整体负荷。

为了能进一步提高冷弯型钢的内部组织形态与力学性能，在成型为尖直角型钢后，进行热处理、精整、矫直、锯切而成型为成品。其中热处理可以采用水冷、油冷或固溶处理等方式实现。

对圆直角型钢坯料可采用整体或局部加热的方式，而为了能减小在加热成型中的成本，用加热装置对成型后的圆直角型钢坯料进行在线加热时是对圆直角型钢坯料的圆角处进行局部加热。在进行镦压的时候，在圆直角型钢的各圆角处是要变形的区域，同时也是在镦压中容易发生裂纹的危险区域，故只需要对各圆角处进行加热即可，可大大减小在加热成型中的成本。

采用上述实施方式中的方法制造的冷弯型钢，包括形成整体式结构的底板1、腹板2与帽沿3，底板1与腹板2之间形成的外圆角半径≤8mm。外圆角半径≤8mm就可满足与横梁4的焊接要求，大大提高该冷弯型钢焊接在车辆横梁4上的质量。因为腹板2与帽沿3之间形成的外圆角半径不会与横梁4进行焊接，腹板2与帽沿3之间形成的外圆角半径可以是大于8mm也可以是≤8mm，而最好是≤8mm，以利于在安装转向架、底盘、加固板等时进行焊接。

实施例：

本发明所涉及到的冷弯铁路货车尖直角中梁的断面形状呈“帽”型，由底板1、腹板2、帽沿3等三部分构成，为整体式结构，其特征在于：底板3两端的两个外圆角半径不超过8mm，腹板2与帽沿3之间的外圆角半径也不超过8mm。

首先在辊式连续冷弯机组上采用普通孔型及同时成型法生产出圆直角“帽”型中梁，紧接着利用在线加热装置对圆弧部位及其附近区域进行加热至该部位材料具有良好的塑性流动性，接着坯料进入特殊设计的起镦压作用的孔型，使圆直角部位经镦压而形成尖直角，最后通过精整、矫直、锯切等工序而得到成品。

底板长350mm、腹板高310mm、厚度为10mm的尖直角铁路货车中梁(如附图1所示)的冷弯成型工艺流程为：

坯料→开卷→矫平→对焊→成型→精整→矫直→锯切→入库。

成型阶段是本工艺的关键部分，下面结合附图4～图20对本生产工艺的成型部分作详细说明：

1)、由热轧钢卷剪切成的宽度为设计宽度的钢带(坯料)，依次通过冷弯成型机组的孔型(对应的辊花图号为4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20)，成型为外圆角半径为22mm的普通的圆直角冷弯中梁，弯曲角度分别为0°、7°、14°、21°、28°、35°、41°、47°、53°、59°、64°、69°、73.5°、78°、82°、86°、90°。

2)、利用在线加热装置对上一道工序形成的圆直角冷弯中梁的圆弧部位及其附近区域进行加热，以保证被加热部位材料的微观组织能在设计时间内转化为奥氏体组织，此时材料塑性很好，易于变形，即加工成型性好。

3)、利用在线加热装置对上一道工序形成的圆直角冷弯中梁的圆弧部位及其附近区域进行加热至该部位材料具有良好的塑性流动性后，接着坯料进入特殊设计的起镦压作用的孔型，腹板2的高度被镦压到设计高度310mm，圆角及其附近的材料向尖直角孔型的空隙处流动，使外圆直角部位经镦压而形成尖直角，最后通过热处理、精整、矫直、锯切等工序而得到成品。

Claims (5)

1.冷弯型钢的加热成型方法，其特征是包括下述步骤：①采用普通孔型的冷弯成型机组生产出圆直角型钢坯料；②用加热装置对成型后的圆直角型钢坯料进行在线加热，使圆直角型钢的圆角处坯料形成奥氏体组织；③将圆直角型钢坯料进行镦压形成尖直角型钢。

2.如权利要求1所述的冷弯型钢的加热成型方法，其特征是：在成型为尖直角型钢后，进行热处理、精整、矫直、锯切而成型为成品。

3.根据权利要求1或2所述的冷弯型钢的加热成型方法，其特征是：用加热装置对成型后的圆直角型钢坯料进行在线加热时是对圆直角型钢坯料的圆角处进行局部加热。

4.采用权利要求1的冷弯型钢的加热成型方法生产的冷弯型钢，其特征是：包括形成整体式结构的底板(1)、腹板(2)与帽沿(3)，底板(1)与腹板(2)之间形成的外圆角半径≤8mm。

5.如权利要求4所述的冷弯型钢，其特征是：腹板(2)与帽沿(3)之间形成的外圆角半径≤8mm。

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