CN101954397A - Z型钢板桩的辊式连续冷弯成型制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Z型钢板桩的辊式连续冷弯成型制造方法，由冷弯机组连续滚压成形，锁口分布于中心轴两侧，且腹板是连续的，这极大地提高了截面模量和抗弯刚度，保证截面力学特性能够充分发挥；此制造工艺对控制冷弯Z型钢板桩的质量、在提高钢板桩锁口的配合精度和连接强度等方面都起到了很大程度上的作用。本发明是通过对冷弯Z型钢板桩的锁口预成型，再对Z型钢板桩的整体成型来达到控制产品尺寸，消除加工过程中产生的缺陷。
Description
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Z型钢板桩的辊式连续冷弯成型制造方法。
背景技术
众所周知，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。
作为一种特种形状的钢板桩，Z型钢板桩由于截面面积大，因而惯性矩大，可大大增加板桩墙的刚度，减小结构变形，提高沉桩功效，它以横截面呈类Z形而得名，它具有两个形状不同的锁口A、B及两个腰部C，如图1所示，钢板厚度可从6-16毫米不等。长期以来，这种钢板桩大多是采用热轧及焊接的方式制造的，热轧方式制造不仅耗能大，而且其长度受限，因此造成成本高。
为此，人们想到了利用连续冷弯的方法进行制造，但由于冷弯成形方法投入大，Z型钢板桩变形过程复杂，两边不对称，所以很难寻找到一个合理的连续变形方式来满足生产效率和产品质量的要求，又因此独特的性能深受市场的欢迎。
发明内容
本发明的目的是针对目前的Z钢板桩热轧成形耗能高，缺乏相应的合理的冷弯连续成形加工工艺的问题，发明一种变形合理、模具寿命长、生产效果高、成品质量高的Z型钢板桩的辊式连续冷弯成型制造方法。
本发明的技术方案是：
一种Z型钢板桩的辊式连续冷弯成型制造方法，它包括上料、辊式连续冷弯变形、整形和切断，所述的上料是指将与Z型钢板桩展开尺寸宽度相配的带钢送入辊式连续冷弯生产线的进料端，其特征是所述的辊式连续冷弯变形是指使进入辊式连续冷弯生产线的带钢依次经过以下16道连续冷挤压变形工序得到连续的毛坯料Z型钢板桩：
首先，使带钢进入“锁口30度变形成对辊模”中，将带钢的两边折弯成与水平线成30度形成30度锁口边后进入下道工序；折边的宽度与最终成型的Z型钢板桩对应边的锁口部分的水平段相配；两边锁口的折边方向相同；
其次，使两边已发生30度起角变化的带钢平滑进入“锁口60度变形成对辊模”中，使带钢的两边进一步折成与水平线成60度形成60度锁口边后进入下道工序；
第三，使两边已发生60度起角变化的带钢平滑进入“锁口85度变形成对辊模”中，使带钢的两边进一步对称折弯成与水平线成85度形成85度锁口边，并在折弯处形成圆角过度，过渡圆的半径应与最终成型钢板桩锁口对应位置处的过渡圆半径相配；
第四，使两边已发生85度起角变化的带钢平滑进入“锁口90度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成90度形成90度锁口边后进入下道工序；
第五，使两边已发生90度起角变化的带钢平滑进入“锁口115度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成115度形成115度锁口边后进入下道工序；
第六，使两边已发生115度起角变化的带钢平滑进入“锁口135度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成135度形成135度锁口边后进入下道工序；
第七，使两边已发生135度起角变化的带钢平滑进入“锁口155度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成155度形成155度锁口边后进入下道工序；
第八，使两边已发生155度起角变化的带钢平滑进入“锁口180度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成180度形成180度锁口边后进入下道工序；
第九，使两边已发生180度起角变化的带钢平滑进入“锁口205度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成205度形成205度锁口边后进入下道工序；
第十，使两边已发生205度起角变化的带钢平滑进入“锁口200度回弹变形成对辊模”中，使带钢平滑进入“10度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生10度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；
第十一，使两边腰部已发生10度起角变化的带钢平滑进入“18度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生18度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；
第十二，使两边腰部已发生18度起角变化的带钢平滑进入“28度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生28度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；
第十三，使两边腰部已发生28度起角变化的带钢平滑进入“40度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生40度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；
第十四，使两边腰部已发生40度起角变化的带钢平滑进入“45度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生45度的变形后进入下一道工序中
第十五，使两边腰部已发生45度起角变化的带钢平滑进入“50度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生50度的变形后进入下一道工序中
第十六，使两边腰部已发生50度起角变化的带钢平滑进入“45度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生45度的变形后即可得到连续的Z型钢板桩。
所述的整形是指将上述连续冷弯变形得到的连续Z型钢板桩成型至第十三道次，再经过三道反弯变形，消除变形应力，得到符合要求的Z型钢板桩，所述的三道反弯变形是指：
第一道，使Z型钢板桩进入“第一锁口、腰部联合整形模具”中，使锁口保持200度，使腰部反变到45度；
第二道，使Z型钢板桩进入“第二锁口、腰部联合整形模具”中，使锁口反弯到205度，使腰部反变到50度；
第三道，使Z型钢板桩进入“第三锁口、腰部联合整形模具”中，使锁口回弹至200度，使腰部反变到45度；
所述的切断是指将经过整形后的Z型钢板桩直接或经过校直后送入切断设备按所需尺寸进行切断。
所述的带钢为宽度与Z型钢板桩展开尺寸宽度相配的钢卷盘或经加工后宽度与Z型钢板桩展开尺寸宽度相配的钢卷盘，通过焊接，带钢的长度可为无限长。
本发明的有益效果：
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15～30％，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40％，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、本发明采用连续同时变形角度的工艺，尺寸精度能相互控制，产品一致性好。
9、本发明与现有技术相比，成型道次减少，能有效的减少生产成本。
10、本发明的部分辊片可通用，降低辊模投资，得到更经济的性价
11、本发明的钢板桩能获得更高的惯性矩，从而增大了板桩墙的刚度，减小了结构变形。
12、本发明钢板桩的截面宽度大，提高了沉桩功效；
13、本发明通过合理分配变形角度，使得变形次数最少，变形力量均匀，尤其是各对辊的寿命趋于一致，不仅提高了生产效率，而且可延长设备的使用寿命，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明的Z型冷弯钢板桩结构截面示意图。
图2是本发明的Z型钢板桩制造过程中的各道次模具辊压后形成的辊花图。
图3是本发明施的Z型钢板桩的第1至4道次两侧锁口同时变形至90°时的工艺过程示意图。
图4是本发明的Z型钢板桩的第5至9道次两侧锁口同时变形至200°工艺示意图。
图5是本发明Z型钢板桩的第10至13道次两侧锁口与腰部同时变形成型过程示意图。
图6是本发明Z型钢板桩的第14至16道次三道整型工艺过程示意图。
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1-6所示。
一种Z型钢板桩，其横断面呈Z型结构，它设有两个锁口A、B和两个腰部C，如图1所示，它可采用图3-6所示的方法和连续辊轧模具连续冷弯成形。成形过程中钢板的连续变形过程如图2所示。各工序的对辊成形模具可参考图3-6加以设计，作为连续冷弯的关键是变形过程和方式、变形角度的选择，具体的制造过程包括：
1.纵剪带钢
在纵剪机组上将热轧卷板纵剪成工艺设计的宽度
2.开卷矫平
将纵剪后的热轧卷板通过冷弯成型机组上的开卷机上打开，通过矫平机矫平带钢。
3.剪切对焊
将带钢头部剪切后，用焊机将带钢坯料的头部与已经进入孔型的带钢尾部焊接在一起，从而实现一次性连续生产的条件。
4.冷弯成型
带钢经过成型机组由专门设计的多组辊片连续发生多角度变化，直至形成设计要求形状截面
5.整形：带钢坯料成型为最终截面之后，再经过1-3道与标准截面一致的精整孔型来精整截面，达到消除残余应力后的截面尺寸符合工艺要求。
6.矫直；已经精整后的钢板桩经过矫直孔型矫直后，消除了纵向弯曲或横向弯曲。
7.锯切：将钢板桩锯切成符合长度要求的产品。
8.检验打包
经过检验区域，经检验合格后放入打包区，打包后放入成品区。
其中的冷弯成形的主要工序有十六道，它们是：
首先，使带钢进入“锁口30度变形成对辊模”中，将带钢的两边折弯成与水平线成30度形成30度锁口边后进入下道工序；折边的宽度与最终成型的Z型钢板桩对应边的锁口部分的水平段相配；两边锁口的折边方向相同；如图3；
其次，使两边已发生30度起角变化的带钢平滑进入“锁口60度变形成对辊模”中，使带钢的两边进一步折成与水平线成60度形成60度锁口边后进入下道工序；如图3；
第三，使两边已发生60度起角变化的带钢平滑进入“锁口85度变形成对辊模”中，使带钢的两边进一步对称折弯成与水平线成85度形成85度锁口边，并在折弯处形成圆角过度，过渡圆的半径应与最终成型钢板桩锁口对应位置处的过渡圆半径相配；如图3；
第四，使两边已发生85度起角变化的带钢平滑进入“锁口90度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成90度形成90度锁口边后进入下道工序；如图3；
第五，使两边已发生90度起角变化的带钢平滑进入“锁口115度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成115度形成115度锁口边后进入下道工序；如图4；
第六，使两边已发生115度起角变化的带钢平滑进入“锁口135度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成135度形成135度锁口边后进入下道工序；如图4；
第七，使两边已发生135度起角变化的带钢平滑进入“锁口155度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成155度形成155度锁口边后进入下道工序；如图4；
第八，使两边已发生155度起角变化的带钢平滑进入“锁口180度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成180度形成180度锁口边后进入下道工序；如图4；
第九，使两边已发生180度起角变化的带钢平滑进入“锁口205度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成205度形成205度锁口边后进入下道工序；如图4；
第十，使两边已发生205度起角变化的带钢平滑进入“锁口200度回弹变形成对辊模”中，使带钢平滑进入“10度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生10度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；如图5；
第十一，使两边腰部已发生10度起角变化的带钢平滑进入“18度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生18度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；如图5；
第十二，使两边腰部已发生18度起角变化的带钢平滑进入“28度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生28度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；如图5；
第十三，使两边腰部已发生28度起角变化的带钢平滑进入“40度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生40度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；如图5；
第十四，使两边腰部已发生40度起角变化的带钢平滑进入“45度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生45度的变形后进入下一道工序中；如图6；
第十五，使两边腰部已发生45度起角变化的带钢平滑进入“50度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生50度的变形后进入下一道工序中；如图6；
第十六，使两边腰部已发生50度起角变化的带钢平滑进入“45度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生45度的变形后即可得到连续的Z型钢板桩；如图6。
所述的整形是指将上述连续冷弯变形得到的连续Z型钢板桩成型至第十三道次，再经过三道反弯变形，消除变形应力，得到符合要求的Z型钢板桩，所述的三道反弯变形是指：
第一道，使Z型钢板桩进入“第一锁口、腰部联合整形模具”中，使锁口保持200度，使腰部反变到45度；
第二道，使Z型钢板桩进入“第二锁口、腰部联合整形模具”中，使锁口反弯到205度，使腰部反变到50度；
第三道，使Z型钢板桩进入“第三锁口、腰部联合整形模具”中，使锁口回弹至200度，使腰部反变到45度；
所述的切断是指将经过整形后的Z型钢板桩直接或经过校直后送入切断设备按所需尺寸进行切断。
下面对照附图作进一步的说明：
如图3。
Z型钢板桩的第1至4道次两侧锁口同时变形，角度由30°→60°→85°→90°
如图4。
Z型钢板桩的第5至9道次两侧锁口同时变形，角度由115°→135°→155°→180°-205°
如图5。
Z型钢板桩的第10至13道次锁口变形至200°，腰部同时起角变形依次为10°→18°→28°→40°
如图6。
Z型钢板桩的三道整形工艺，即锁口反弯变形为：200°→205°→200°；腰部反弯变形为：45°→50°→45°(图形简化)
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 (2)
1.一种Z型钢板桩的辊式连续冷弯成型制造方法，它包括上料、辊式连续冷弯变形、整形和切断，所述的上料是指将与Z型钢板桩展开尺寸宽度相配的带钢送入辊式连续冷弯生产线的进料端，其特征是所述的辊式连续冷弯变形是指使进入辊式连续冷弯生产线的带钢依次经过以下16道连续冷挤压变形工序得到连续的Z型钢板桩：
首先，使带钢进入“锁口30度变形成对辊模”中，将带钢的两边折弯成与水平线成30度形成30度锁口边后进入下道工序；折边的宽度与最终成型的Z型钢板桩对应边的锁口部分的水平段相配；两边锁口的折边方向相同；
其次，使两边已发生30度起角变化的带钢平滑进入“锁口60度变形成对辊模”中，使带钢的两边进一步折成与水平线成60度形成60度锁口边后进入下道工序；
第三，使两边已发生60度起角变化的带钢平滑进入“锁口85度变形成对辊模”中，使带钢的两边进一步对称折弯成与水平线成85度形成85度锁口边，并在折弯处形成圆角过度，过渡圆的半径应与最终成型钢板桩锁口对应位置处的过渡圆半径相配；
第四，使两边已发生85度起角变化的带钢平滑进入“锁口90度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成90度形成90度锁口边后进入下道工序；
第五，使两边已发生90度起角变化的带钢平滑进入“锁口115度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成115度形成115度锁口边后进入下道工序；
第六，使两边已发生115度起角变化的带钢平滑进入“锁口135度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成135度形成135度锁口边后进入下道工序；
第七，使两边已发生135度起角变化的带钢平滑进入“锁口155度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成155度形成155度锁口边后进入下道工序；
第八，使两边已发生155度起角变化的带钢平滑进入“锁口180度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成180度形成180度锁口边后进入下道工序；
第九，使两边已发生180度起角变化的带钢平滑进入“锁口205度变形成对辊模”中，使带钢两边进一步对称折弯成与水平线成205度形成205度锁口边后进入下道工序；
第十，使两边已发生205度起角变化的带钢平滑进入“锁口200度回弹变形成对辊模”中，使带钢平滑进入“10度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生10度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；
第十一，使两边腰部已发生10度起角变化的带钢平滑进入“18度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生18度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；
第十二，使两边腰部已发生18度起角变化的带钢平滑进入“28度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生28度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；
第十三，使两边腰部已发生28度起角变化的带钢平滑进入“40度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生40度的变形后进入下一道工序中，同时保持锁口呈200度状态；
第十四，使两边腰部已发生40度起角变化的带钢平滑进入“45度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生45度的变形后进入下一道工序中
第十五，使两边腰部已发生45度起角变化的带钢平滑进入“50度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生50度的变形后进入下一道工序中
第十六，使两边腰部已发生50度起角变化的带钢平滑进入“45度腰部变形成对辊模”中，使腰部发生45度的变形后即可得到连续的Z型钢板桩。
所述的整形是指将上述连续冷弯变形得到的连续Z型钢板桩成型至第十三道次，再经过三道反弯变形，消除变形应力，得到符合要求的Z型钢板桩，所述的三道反弯变形是指：
第一道，使Z型钢板桩进入“第一锁口、腰部联合整形模具”中，使锁口保持200度，使腰部反变到45度；
第二道，使Z型钢板桩进入“第二锁口、腰部联合整形模具”中，使锁口反弯到205度，使腰部反变到50度；
第三道，使Z型钢板桩进入“第三锁口、腰部联合整形模具”中，使锁口回弹至200度，使腰部反变到45度；
所述的切断是指将经过整形后的Z型钢板桩直接或经过校直后送入切断设备按所需尺寸进行切断。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征是所述的带钢为宽度与Z型钢板桩展开尺寸宽度相配的钢卷盘或经加工后宽度与Z型钢板桩展开尺寸宽度相配的钢卷盘，通过焊接，带钢的长度可为无限长。
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Effective date of registration: 20150422 Granted publication date: 20110629 |
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Granted publication date: 20110629 Termination date: 20160531 |