CN101293262B - 钢板桩的连续辊式冷弯成型方法 - Google Patents

Abstract

一种钢板桩的连续辊式冷弯成型方法，包括上卷、连续冷弯变形和切断，其特征是所述的连续冷弯变形是指将上卷后的钢带喂入多道次的连续辊式冷弯成型机组生产线，将钢带通过多道次连续辊式弯曲成型，并在每道次机架上装有上下两根带有吻合模具的转动轴，上、下两根轴相向转动，一个为顺时针方向转动，一个为逆时针方向转动，这样展卷后的钢板在调整好的上下相吻合的转动模具的辊缝中依靠摩擦力前行，进入下一道次继续成型，在钢板进入每一道次成型时，通过吻合模具的作用，强迫钢板进行变形，每个道次完成设定的成型量，经过多道次最终完成钢板桩成型，轧制出合符要求的钢板桩产品。本发明具有节能环保、生产效率高，产品规格长度尺寸齐全的优点。

Description

钢板桩的连续辊式冷弯成型方法

技术领域

本发明涉及一种金属建材的生产方法，尤其是一种钢板桩的冷弯成型制造方法，具体地说是一种钢板桩的连接辊式冷弯成型方法。

背景技术

钢板桩于20世纪初在欧洲开始生产，并迅速在世界各地特别是发达工业化国家得到广泛应用。20世纪50年代，我国首次在铁路桥梁围堰施工中，由铁道部大桥局从原苏联引进使用。由于受廉价土地资源及人力资源的影响，加之国内生产基本处于空白状态，作为金属建材的钢板桩，在我国的应用与发展仍然十分缓慢。随着我国经济的快速发展，各类快捷、高效、环保的建筑工法得以认可并发展，20世纪末，我国的钢板桩应用工程已有一定的发展。由于它的特殊结构，因而具有独特的优点：高强度、轻型、隔水性能；好；耐久性强，使用寿命达到20-50年；可重复使用，一般可使用5-10次；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；具有较强的救灾抢险的功能，尤其是在防洪、塌方、塌陷、流沙的抢险救灾中，见效特别快；施工简单，工期缩短，建设费用较省。

利用钢板桩进行施工与其它方法施工相比有如下特点：

a、施工简单、无需准备大型施工设备；

b、能快速施工，可大幅度缩短工期；

c、在地基条件有变化时，只要改变钢板桩的截面和长度，即可得到相应的解决方案；

d、结构轻型，抗震能力强；

e、具有较大的适应变形的能力，能够采用弹性理论进行合理经济的设计。

正因为如此，钢板桩在国外尤其是欧洲、日本、美国等发达国家得到广泛应用。在我国近几年在围堰工程，船厂水工程、市政工程、人工岛、地下隧道防滲墙，挡土墙等工程中得到广泛应用。

但长期以来钢板桩均是采用热轧工艺进行制造，热轧工艺存在如下问题：

1、因热轧工艺所限，在钢板桩各个部位不可能做得很薄，从而使每米重量增大，用钢量大。

2、热轧过程中所需的生产设备庞大，品种规格很少，且每次定货必须要达到一定数量才能生产，生产周期长。

3、热轧钢板桩是将钢坯经过高温加热，然后轧制而成，因此能耗高，工艺复杂，在当今能源紧张的情况下，劣势更明显。

4、由于能耗高，加工工艺复杂，因此生产成本高，价格高。

5、由于受到钢坯尺寸及生产线的限制，通常最长只能生产12m～14m，超过此长度需要对接，不仅增加对接成本，而且影响其强度。

以上这些缺点均严重制约了这一优质产品在工农业生产中的应用，必须发明一种节材、节能，生产灵活，交货快捷，规格选择范围大的新的生产工艺，以满足大中小各类工程的建设需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有钢板桩均采用热轧工艺生产所存在的投资大、能耗高、长度受限的问题，发明一种钢板桩的连续辊式冷弯成型方法，以解决钢板桩的连续生产、节能、节材和长度可自由选择的要求。

本发明的技术方案是：

一种钢板桩的连续辊式冷弯成型方法，包括上卷、连续冷弯变形和切断，其中上卷是指根据钢板桩的展开尺寸将盘装钢带切割至所需宽度后置于生产线的进料端；所述的切断是指根据所需长度将连续冷弯变形后的钢板桩切断得到成品，其特征是所述的连续冷弯变形是指将上卷后的钢带喂入多道次的连续辊式冷弯成型机组生产线，将钢带通过多道次连续辊式弯曲成型，并在每道次机架上装有上下两根带有吻合模具的转动轴，上、下两根轴相向转动，一个为顺时针方向转动，一个为逆时针方向转动，这样展卷后的钢带在调整好的上下相吻合的转动模具的辊缝中依靠摩擦力前行，进入下一道次继续成型，在钢板进入每一道次成型时，通过吻合模具的作用，强迫钢板进行变形，每个道次完成设定的成型量，经过多道次最终完成钢板桩成型，轧制出合符要求的钢板桩产品；所述的连续冷弯变形共有十四道工序，它们是：

第一道工序，水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3的预辊压成形工序；

第二道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3经过辊压模的第一次修改，使水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3之间的夹角发生变化；

第三道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3经过辊压模的第二次修改，使转角边2和尾弯边3之间的夹角发生变化；

第四道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3经过辊压模的第三次修改，使水平连接弯边1和转角边2之间的夹角发生变化；

第五道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3经过辊压模的第四次修改，使水平连接弯边1和转角边2之间的夹角进一步发生变化，完成水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3的修正成形；

第六道工序，将与修正成形后的水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3相连的上翘过渡边4进行辊压成形；

第七道工序，使上翘过渡边4与水平连接弯边1的夹角发生变化；

第八道工序，再次修正上翘过渡边4与水平连接弯边1的夹角；

第九道工序，修正上翘过渡边4与斜边5之间的夹角；

第十道工序，将上翘过渡边4再次校平；

第十一道工序，斜边5的小角度预辊压成形；

第十二道工序，将上道工序预辊压成形的钢板桩斜边5进行第2次的连续辊压成形，改变斜边5与槽底6的夹角；

第十三道工序，将上道工序预辊压成形的钢板桩斜边5进行第3次的连续辊压成形，进一步改变斜边5与槽底6的夹角；

第十四道工序，将上道工序预辊压成形的钢板桩斜边5进行第4次的连续辊压成形，改变斜边5与槽底6的夹角同时使水平连接弯边1呈水平状态，即得到无限长的截面带有尾弯边的钢板桩半成品，再经过切断即得成品。

具体实施时可根据钢板的厚度和宽度对上述工序进行适当的增减。

本发明的有益效果：

本发明最大的特点是克服了国内外技术上的偏见，通过多次辊轧变形实现了钢板桩圈边的成形，首先利用冷轧生产线生产出了目前只能依靠热轧才能成形的钢板桩，节能降耗效果显著，同时还具有以下特点。

1、本发明以卷板为原材料，每米重量轻，强度高，在相同效果的前提下，本发明的用钢量与热轧相比能节省钢材30～35％，具有极大的经济效益和社会效益。

2、本发明的产品规格尺寸调整灵活，生产组织方便，特别适合大小工程，品种规格可在一定范围内任意调整，交货快捷灵活。

3、本发明是在常温状态下进行生产加工，能耗低，符合节能减排的国际化趋势。

4、由于能源消耗低且生产效率高，因此生产成本低，单价比常规热轧要低20％，具有很强的市场竞争力。

5、本发明的最终成形的成品的长度可以任意确定，如运输条件允许可足够长，适用于各种工程，尤其是深水工程，长度要求很长时不需对接，可省去热轧产品的对接工艺，适合于现场施工的需要，并可缩短施工周期。

6、本发明由于能实现连接生产，因此效率高，产品质量稳定。

7、本发明由于采用连接冷弯变形，对材质影响较小，无需热处理即可直接使用，而热轧工艺由于温度的升高和冷却均会对材质产生严重的影响，必须进行严格的控制。

8、本发明的应用领域广，它可用于以下各种情况：

用于水力工程--港口中的1.码头墙；2.船坞、船厂的建造；3.墩桩，(码头)系船柱；4.雷达测距器；5.下沉的铁路，地下水的保留；6.隧道。

用于水路工程中的1.水路的维护；2.护墙；3.巩固路基、堤岸；4.停泊设备；5.防止冲刷。

用于水利工程建筑物中的1.(河流的)船闸，水闸；2.堰，堤坝；3.桥基；4.(公路、铁路等的)涵洞，地下电缆道；5.安全门；6.防洪堤；7.桥住，码头8.人口和出口。

用于挡水工程中的1.抽水机，泵；2.下水道作业；3.防洪；4.防止塌陷，防止塌方；5.保护堤岸。

用于运输路线的建筑物----公路和铁路中的1.维护墙，挡土墙；2.隔离噪音墙；3.桥基；4.斜坡，坡路。

用于民用工程中的1.地基的挖掘；2.路基；3.沟渠；4.地下停车场；5.建房。

用于污染的控制-填方，被污染的地方，围栏中的1.竖直的密封的围篱；2.为置换土壤而挖掘；3.水槽围场；4.顶端的斜坡保护。

此外还可用隔离噪音墙的建造等等。

总之，本发明与传统的热轧钢板桩相比具有明显的节材、节能效果，生产灵活，交货快捷，规格选择范围大，适合于大中小各类工程，具有巨大的经济效益和社会效益，生产效率高。

附图说明

图1是本发明的钢板桩的横截面的结构示意图。

图中：1为水平连接弯边、2为转角边、3为尾弯边、5为斜边、6为槽底边。

图2是本发明实施例的钢板经第1道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图3是本发明实施例的钢板经第2道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图4是本发明实施例的钢板经第3道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图5是本发明实施例的钢板经第4道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图6是本发明实施例的钢板经第5道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图7是本发明实施例的钢板经第6道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图8是本发明实施例的钢板经第7道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图9是本发明实施例的钢板经第8道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图10是本发明实施例的钢板经第9道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图11是本发明实施例的钢板经第10道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图12是本发明实施例的钢板经第11道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图13是本发明实施例的钢板经第12道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图14是本发明实施例的钢板经第13道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

图15是本发明实施例的钢板经第14道次变形后的状态及所使用上下模的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-15所示。

如图1所示，一种钢板桩主要由水平连接弯边1、转角边2、尾弯边3、斜边5和槽底边6组成，其中水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3与斜边5相连并对称位于槽底边6的两边。下边均以一侧的辊式连接冷弯成形为例加以说明。

一种钢板桩的连续辊式冷弯成型方法，它包括以下步聚：

1、上卷：指根据钢板桩的展开尺寸将盘装钢板切割至所需宽度后置于生产线的进料端；

2、辊式连续冷弯变形：即将上卷后的钢带喂入多道次的连续辊式冷弯成型机组生产线上，将钢带通过图2-图15的共14道次连续辊式弯曲成型，在此过程中在每道次机架上均安装上下两根带有吻合模具的转动轴，上、下两根辊轴由带齿轮箱的电机带动相向转动，一个为顺时针方向转动，一个为逆时针方向转动，展卷后的钢板在调整好的上下相吻合的转动模具的辊缝中依靠摩擦力前行，进入下一道次继续成型，在钢板进入每一道次成型时，通过吻合模具的作用，强迫钢板进行变形，每个道次完成设定的成型量，经过多道次最终完成钢板桩成型，轧制出合符要求的钢板桩产品。本实施例共经过14道工序完成平板的辊压成形，它们分别是：

第一道工序，水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3的预辊压成形工序，如图2所示；

第二道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3经过辊压模的第一次修改，使水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3之间的夹角发生变化，如图3所示；

第三道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3经过辊压模的第二次修改，使转角边2和尾弯边3之间的夹角发生变化，如图4所示；

第四道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3经过辊压模的第三次修改，使水平连接弯边1和转角边2之间的夹角发生变化，如图5所示；

第五道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3经过辊压模的第四次修改，使水平连接弯边1和转角边2之间的夹角进一步发生变化，完成水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3的修正成形，如图6所示；

第六道工序，将与修正成形后的水平连接弯边1、转角边2和尾弯边3相连的上翘过渡边4进行辊压成形，如图7所示；

第七道工序，使上翘过渡边4与水平连接弯边的夹角发生变化，如图8；

第八道工序，再次修正上翘过渡边4与水平连接弯边的夹角，如图9所示；

第九道工序，修正上翘过渡边4与斜边5之间的夹角，如图10所示；

第十道工序，将上翘过渡边4再次校平，如图11所示，如图钢板的厚度较小，具体实施时第九道和第十道工序可以合并；

第十一道工序，斜边5的小角度预辊压成形，如图12所示；

第十二道工序，将上道工序预辊压成形的钢板桩斜边5进行第2次的连续辊压成形，改变斜边5与槽底6的夹角，如图13所示；

第十三道工序，将上道工序预辊压成形的钢板桩斜边5进行第3次的连续辊压成形，进一步改变斜边5与槽底6的夹角，如图14所示；

第十四道工序，将上道工序预辊压成形的钢板桩斜边5进行第4次的连续辊压成形，改变斜边5与槽底6的夹角同时使水平连接弯边1呈水平状态，如图15所示，即得到无限长的截面如图1所示的钢板桩半成品。

根据钢板的厚度第十一道工序至第十四道工序可进行合并，甚至仅用一道工序代替。

3、切断：将上述连续辊压折弯变形所得到的半成品钢板桩根据所需长度进行切断得到成品，具体切断时可采用与生产线上的钢板桩同步移动的锯床进行锯断，也可采用使生产线间歇式动作的方式进行切断，即当需要进行切断时使整个生产线暂停动作，切断结束后生产线再按规定动作得到下一长度的钢板桩，再暂停后等待切断结束，下一循环开始。

具体实施时可根据钢板的厚度和宽度对上述工序进行适当的增减。

图2～图15中仅列出了部分上辊的结构示意图，对于熟知冷弯滚辊成形的人员而言，完全可以根据图中各步成形状态图设计出相关的上、下辊的结构，故不再详细描述。

本发明所描述的生产过程中使用的生产线是基于钢板水平进入生产线、最终成形产品的槽底6在下的结构进行的，具体实施时还可使钢板垂直进入生产线或成形过程中槽底6在上的方式进行，而这些均被认为是本发明的等效替换。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (1)

1.一种钢板桩的连续辊式冷弯成型方法，包括上卷、连续冷弯变形和切断，其中上卷是指根据钢板桩的展开尺寸将盘装钢带切割至所需宽度后置于生产线的进料端；所述的切断是指根据所需长度将连续冷弯变形后的钢板桩切断得到成品，其特征是所述的连续冷弯变形是指将上卷后的钢带喂入多道次的连续辊式冷弯成型机组生产线，将钢带通过多道次连续辊式弯曲成型，并在每道次机架上装有上下两根带有吻合模具的转动轴，上、下两根轴相向转动，一个为顺时针方向转动，一个为逆时针方向转动，这样展卷后的钢带在调整好的上下相吻合的转动模具的辊缝中依靠摩擦力前行，进入下一道次继续成型，在钢板进入每一道次成型时，通过吻合模具的作用，强迫钢板进行变形，每个道次完成设定的成型量，经过多道次最终完成钢板桩成型，轧制出合符要求的钢板桩产品；所述的连续冷弯变形共有十四道工序，它们是：

第一道工序，水平连接弯边(1)、转角边(2)和尾弯边(3)的预辊压成形工序；

第二道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边(1)、转角边(2)和尾弯边(3)经过辊压模的第一次修改，使水平连接弯边(1)、转角边(2)和尾弯边(3)之间的夹角发生变化；

第三道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边(1)、转角边(2)和尾弯边(3)经过辊压模的第二次修改，使转角边(2)和尾弯边(3)之间的夹角发生变化；

第四道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边(1)、转角边(2)和尾弯边(3)经过辊压模的第三次修改，使水平连接弯边(1)和转角边(2)之间的夹角发生变化；

第五道工序，将所述预辊压成形的水平连接弯边(1)、转角边(2)和尾弯边(3)经过辊压模的第四次修改，使水平连接弯边(1)和转角边(2)之间的夹角进一步发生变化，完成水平连接弯边(1)、转角边(2)和尾弯边(3)的修正成形；

第六道工序，将与修正成形后的水平连接弯边(1)、转角边(2)和尾弯边(3)相连的上翘过渡边(4)进行辊压成形；

第七道工序，使上翘过渡边(4)与水平连接弯边(1)的夹角发生变化；

第八道工序，再次修正上翘过渡边(4)与水平连接弯边(1)的夹角；

第九道工序，修正上翘过渡边(4)与斜边(5)之间的夹角；

第十道工序，将上翘过渡边(4)再次校平；

第十一道工序，斜边(5)的小角度预辊压成形；

第十二道工序，将上道工序预辊压成形的钢板桩斜边(5)进行第2次的连续辊压成形，改变斜边(5)与槽底(6)的夹角；

第十三道工序，将上道工序预辊压成形的钢板桩斜边(5)进行第3次的连续辊压成形，进一步改变斜边(5)与槽底(6)的夹角；

第十四道工序，将上道工序预辊压成形的钢板桩斜边(5)进行第4次的连续辊压成形，改变斜边(5)与槽底(6)的夹角同时使水平连接弯边(1)呈水平状态，即得到无限长的截面带有尾弯边的钢板桩半成品，再经过切断即得成品。

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