CN111255096A - 一种复合钢槽、预埋槽道及预埋槽道生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合钢槽、预埋槽道及预埋槽道生产方法，所述复合钢槽由芯部金属及表面层金属复合而成，且表面层金属将芯部金属全部包裹在其中；表面层金属与芯部金属为冶金结合。所述预埋槽道包括复合钢槽、复合锚杆及端面非金属保护层；所述复合锚杆为圆柱形锚杆或工字形锚杆，由锚杆芯部金属及锚杆表面层金属复合而成；复合钢槽的断面处、工字形锚杆的断面处设端面非金属保护层。本发明能够在确保满足预埋槽道防腐使用年限要求的前提下，最大限度的降低建筑工程成本，确保建筑安全。
Description
技术领域
本发明涉及型材生产技术领域，尤其涉及一种复合钢槽、预埋槽道及预埋槽道生产方法。
背景技术
预埋槽道技术是指在管片等水泥制品的预制过程中将钢槽预埋在混凝土表面,后期机电安装时通过T型螺栓将电缆、管线、设备等固定在盾构管片上,能大大减少对结构的破坏,节省安全时间。预埋槽道技术最初在核电工程中应用较多，后来逐渐在建筑幕墙、高速铁路隧道、桥梁、市政隧道与电力隧道、轨道交通等领域中使用。
预埋槽道由一根经热轧成型工艺生产的C型槽钢(又称槽道钢或钢槽)和布置在槽钢背面的锚杆组成，GB/T37613-2019《预埋槽道型钢》中，将槽道钢分为平齿型槽道钢和燕尾齿型槽道钢，将锚杆分为圆柱形锚杆及工字型锚杆；通常情况下，钢槽和锚杆的材质为普碳钢、低合金钢。使用时，将预埋槽道浇筑在混凝土内，钢槽背部位于混凝土表面，然后将与之匹配的T型螺栓插入钢槽内，通过T型螺栓让钢槽承受载荷和防止松动。
预埋槽道不仅可以承受较大的载荷，还可抗松动，便于安装和调节，所以近年来得到了广泛应用。根据土建设计要求，预埋槽道的使用年限通常要求是100年，而现有的普碳钢、低合金钢材质的金属构件仅通过表面防腐技术无法保证达到该使用年限，因此存在安全隐患。采用不锈钢材质的构件可以达到使用年限，但其成本太高，往往会超出工程预算，因此无法广泛应用。
发明内容
本发明提供了一种复合钢槽、预埋槽道及预埋槽道生产方法，能够在确保满足预埋槽道防腐使用年限要求的前提下，最大限度的降低建筑工程成本，确保建筑安全。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种复合钢槽，包括由槽腰、槽腿及腿部弯钩组成的钢槽；所述复合钢槽由芯部金属及表面层金属复合而成，且表面层金属将芯部金属全部包裹在其中；表面层金属与芯部金属为冶金结合。
所述槽腰及槽腿处，表面层金属的单边厚度为所在部位总厚度的5％～20％；所述腿部弯钩处，表面层金属的单边厚度为所在部位总厚度的3％～15％。
所述腿部弯钩的内表面为平面或燕尾面；所述平面或燕尾面设齿牙或不设齿牙；齿牙沿复合钢槽纵向连续起伏、等间距设置，平面/燕尾面、齿牙与复合钢槽的本体一体成型。
所述表面层金属为双相不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢或钛合金。
所述芯部金属为普碳钢、低合金钢或优质碳素结构钢。
所述复合钢槽的横截面形状为矩形、V形、U形或M形，所述复合钢槽沿纵向呈直线形或弧线形。
一种预埋槽道，包括钢槽及锚杆，多个锚杆沿纵向均匀固定在钢槽的槽腰外侧；所述钢槽是复合钢槽，所述锚杆为复合锚杆；所述预埋槽道还包括端面非金属保护层；所述复合锚杆为圆柱形锚杆或工字形锚杆，由锚杆芯部金属及锚杆表面层金属复合而成；复合钢槽的断面处、工字形锚杆的断面处设端面非金属保护层。
所述锚杆表面层金属为双相不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢或钛合金；所述锚杆芯部金属为普碳钢、低合金钢或优质碳素结构钢。
所述复合锚杆通过焊接或铆接固定在复合钢槽的槽腰外侧，复合锚杆的间距为50～300mm；所述端面非金属保护层的材质为环氧富锌漆、环氧树脂或塑料，厚度为0.01～2mm；端面非金属保护层通过物理粘贴与复合钢槽、工字形锚杆的对应表面连接。
一种所述预埋槽道的生产方法，包括如下步骤：
1)将横截面形状为方形或圆形的芯部金属坯料放置在辊道上，送入抛刷机中进行四面烘烤抛刷，去除表面铁皮、杂物、油污，烘烤温度10～450℃；芯部金属坯料的横截面积为600～20000mm2；
2)将抛刷后的芯部金属坯料通过辊道送入辊压成型机的压合装置中，与经辊压成型机进行横切、移送、压型后的表面层金属板组合在一起，制成组合坯；组合过程沿方形芯部金属坯料的对角方向或圆形金属坯料的半径方向进行；表面层金属板的厚度为3～15mm，为对应部位芯部坯料边长或半径的4％～16％，表面层金属板的宽度为500～2000mm；复合时的表面层金属板形状与芯部金属坯料的形状相同，表面层金属板的横截面边长＝(芯部金属坯料横截面周长/2)-(2～15)mm；
3)由压合装置对组合坯进行高压压合，制成压合坯；压合压力为1～12Mpa；所述压合装置由上压头、下压头和液压装置组成，其中上压头、下压头的形状与芯部金属坯料的形状相匹配；
4)在高压状态下,采用抽真空、氩弧焊，沿长度方向将上部表面层金属板、芯部金属坯料及下部表面层金属板三者焊接在一起；然后在两端将上部表面层金属板、芯部金属坯料与下部表面层金属板焊接在一起，制成复合坯；通过推出机构将复合坯推出并收集；
5)将复合坯推入加热炉进行加热，加热温度1020～1150℃；
6)将加热后的复合坯通过辊道送入热轧机进行轧制，热轧3～13道制成双金属复合中间坯；
7)通过辊道将双金属复合中间坯顺序送入滚齿机进行滚齿、送入热弯机进行成型，制成复合钢槽；滚齿道次1～2道次，热弯道次5～9道次；
8)将复合钢槽按设定长度切断或弯弧，在复合钢槽的槽腰背部固定复合锚杆，然后用端面非金属保护层对复合钢槽、工字型锚杆的断面处进行封闭，制成预埋槽道成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明采用复合材料制造钢槽及预埋槽道，在保证防腐使用年限的前提下，节省不锈钢等贵重金属材料，大大降低工程成本，既保持了不锈钢的抗腐蚀性能和普通钢的高强度性能，又降低了材料成本，提高建筑结构的安全性；
2)将表面层金属板和芯部金属坯料经烘烤抛刷、组合、高压压合、焊接、加热、热轧、滚弯成型等工序复合在一起，再对钢槽和锚杆进行焊接或铆接，实现在线连续生产，提高了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
图1a-图1f是本发明所述复合钢槽的结构示意图。
图2是本发明所述预埋槽道的结构示意图一。
图3是本发明所述预埋槽道的结构示意图二。
图4是图2中的A-A视图或图3中的B-B视图。
图中：1.复合钢槽 11.槽腰 12.槽腿 13.腿部弯钩 14.燕尾面 15.齿牙 1-1.芯部金属 1-2.表面层金属 2.复合锚杆 2-1.锚杆芯部金属 2-2.锚杆表面层金属 3.端面非金属保护层
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1a-图1f所示，本发明所述一种复合钢槽1，包括由槽腰11、槽腿12及腿部弯钩13组成的钢槽；所述复合钢槽由芯部金属1-1及表面层金属1-2复合而成，且表面层金属1-2将芯部金属1-1全部包裹在其中；表面层金属1-2与芯部金属1-1为冶金结合。
所述槽腰11及槽腿12处，表面层金属1-2的单边厚度为所在部位总厚度的5％～20％；所述腿部弯钩13处，表面层金属1-2的单边厚度为所在部位总厚度的3％～15％。
所述腿部弯钩13的内表面为平面(如图1b、图1f所示)或燕尾面14(如图1a、图1c、图1d、图1e所示)；所述平面或燕尾面14设齿牙15(如图1b、图1c、图1e、图1f所示)或不设齿牙(如图1a、图1d所示)；齿牙15沿复合钢槽1纵向连续起伏、等间距设置，平面/燕尾面14、齿牙15与复合钢槽的本体一体成型。
所述表面层金属1-2为双相不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢或钛合金。
所述芯部金属1-1为普碳钢、低合金钢或优质碳素结构钢。
所述复合钢槽的横截面形状为矩形(如图1a-图1c所示)、V形(如图1d-图1f所示)、U形或M形，所述复合钢槽沿纵向呈直线形或弧线形。
一种预埋槽道，包括钢槽及锚杆，多个锚杆沿纵向均匀固定在钢槽的槽腰外侧(如图2、图3所示)；所述钢槽是复合钢槽1，所述锚杆为复合锚杆2；所述预埋槽道还包括端面非金属保护层3；所述复合锚杆为圆柱形锚杆或工字形锚杆，由锚杆芯部金属2-1及锚杆表面层金属2-2复合而成；复合钢槽1的断面处、工字形锚杆的断面处设端面非金属保护层3。
所述锚杆表面层金属2-2为双相不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢或钛合金；所述锚杆芯部金属2-1为普碳钢、低合金钢或优质碳素结构钢。
所述复合锚杆2通过焊接或铆接固定在复合钢槽1的槽腰11外侧(如图4所示)，复合锚杆2的间距为50～300mm；所述端面非金属保护层3的材质为环氧富锌漆、环氧树脂或塑料，厚度为0.01～2mm；端面非金属保护层3通过物理粘贴与复合钢槽1、工字形锚杆的对应表面连接。
一种所述预埋槽道的生产方法，包括如下步骤：
1)将横截面形状为方形或圆形的芯部金属坯料放置在辊道上，送入抛刷机中进行四面烘烤抛刷，去除表面铁皮、杂物、油污，烘烤温度10～450℃；芯部金属坯料的横截面积为600～20000mm2；
2)将抛刷后的芯部金属坯料通过辊道送入辊压成型机的压合装置中，与经辊压成型机进行横切、移送、压型后的表面层金属板组合在一起，制成组合坯；组合过程沿方形芯部金属坯料的对角方向或圆形金属坯料的半径方向进行；表面层金属板的厚度为3～15mm，为对应部位芯部坯料边长或半径的4％～16％，表面层金属板的宽度为500～2000mm；复合时的表面层金属板形状与芯部金属坯料的形状相同，表面层金属板的横截面边长＝(芯部金属坯料横截面周长/2)-(2～15)mm；
3)由压合装置对组合坯进行高压压合，制成压合坯；压合压力为1～12Mpa；所述压合装置由上压头、下压头和液压装置组成，其中上压头、下压头的形状与芯部金属坯料的形状相匹配；
4)在高压状态下,采用抽真空、氩弧焊，沿长度方向将上部表面层金属板、芯部金属坯料及下部表面层金属板三者焊接在一起；然后在两端将上部表面层金属板、芯部金属坯料与下部表面层金属板焊接在一起，制成复合坯；通过推出机构将复合坯推出并收集；
5)将复合坯推入加热炉进行加热，加热温度1020～1150℃；
6)将加热后的复合坯通过辊道送入热轧机进行轧制，热轧3～13道制成双金属复合中间坯；
7)通过辊道将双金属复合中间坯顺序送入滚齿机进行滚齿、送入热弯机进行成型，制成复合钢槽；滚齿道次1～2道次，热弯道次5～9道次；
8)将复合钢槽1按设定长度切断(如图2所示)或弯弧(如图3所示)，在复合钢槽1的槽腰11背部固定复合锚杆2，然后用端面非金属保护层3对复合钢槽1、工字型锚杆的断面处进行封闭，制成预埋槽道成品。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中，复合钢槽是采用不锈钢与碳钢复合的燕尾型钢槽，复合钢槽的横截面为矩形,宽度为30mm，高度为20mm，表面层金属为316L不锈钢，槽腰和槽腿处316L不锈钢层的单边厚度是0.3mm，占所在截面总厚度(3mm)的10％，槽腿弯钩外表面处的316L不锈钢层的厚度为0.3mm，占所在截面总厚度(5.6mm)的5.4％，槽腿弯钩内表面处316L不锈钢层的厚度为0.26mm，占所在截面总厚度(5.6mm)的4.6％。；芯部金属为Q355钢，槽腰和槽腿处的Q355钢层厚度为2.4mm，占所在截面总厚度(3mm)的80％。
本实施例中，316L不锈钢层将Q355钢全部包裹在其中，两者之间为冶金结合界面。该界面是经过抛刷、组合、中温高压压合、缝合、加热、热轧、滚弯成型工艺实现的，其结合处抗拉强度达到480Mpa以上。
【实施例2】
本实施例中，预埋槽道包括复合钢槽和复合锚杆，复合钢槽的表面层金属为304不锈钢，芯部金属为Q355碳钢，复合钢槽是横截面为矩形的燕尾型钢槽,宽度为52mm，高度为34mm，长度为1000mm，弯曲半径为6640mm。
复合锚杆的锚杆表面层金属为304不锈钢，锚杆芯部金属为Q355碳钢，高度为125mm，腿宽为40mm，长度为40mm。
复合钢槽和复合锚杆的两端断面处均涂覆环氧富锌漆。
本实施例中，由于预埋槽道的全部外表面都被不锈钢层及环氧富锌层覆盖，因此可达到中性盐雾试验2400小时不生锈(相当于100年使用寿命)，并且Q355钢的价格比不锈钢低70％左右，因此本实施例所述预埋槽道，在保证防腐使用年限的同时，大幅降低了材料成本。
【实施例3】
本实施例中，【实施例1】所述复合钢槽的生产过程如下：
1、用吊车将150mm厚×150mm宽×1200mm长的芯部金属Q355B连铸方坯放在运输辊道上，运送到抛刷机中进行四面抛刷，去除表面的铁皮、杂物、油污，抛刷温度为20℃，抛刷机由四个抛铣片同时对横截面进行抛刷。
2、将抛刷后的连铸方坯用辊道在线送入辊压成型机的压合装置中，与经辊压成型机横切、移送、压型后的6mm厚×150mm宽×1200mm长的表面层金属316L不锈钢板沿连铸方坯对角方向组合在一起，制成组合坯。
3、由压合装置的上压头、下压头对组合坯进行高压压合，制成压合坯，压合压力为1～12Mpa。
4、在高压状态下,沿复合钢槽的长度方向将上部的不锈钢板、下部的不锈钢板及芯部的连铸方坯焊接在一起，制成复合坯。然后用推出机构将复合坯推出并收集。
5、将复合坯推入加热炉进行加热，加热温度1090℃。
6、将加热后的复合坯用辊道送入
热轧机进行轧制，热轧道次为7道次，制成截面尺寸为70mm×22mm的复合中间坯。
7、通过辊道将复合中间坯顺序送入滚齿机进行滚齿、送入热弯机进行成型，滚齿道次为1道次，热弯道次为7道次，制成截面尺寸为30mm×20mm的复合钢槽。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复合钢槽，包括由槽腰、槽腿及腿部弯钩组成的钢槽；其特征在于，所述复合钢槽由芯部金属及表面层金属复合而成，且表面层金属将芯部金属全部包裹在其中；表面层金属与芯部金属为冶金结合。
2.根据权利要求1所述的一种复合钢槽，其特征在于，所述槽腰及槽腿处，表面层金属的单边厚度为所在部位总厚度的5％～20％；所述腿部弯钩处，表面层金属的单边厚度为所在部位总厚度的3％～15％。
3.根据权利要求1所述的一种复合钢槽，其特征在于，所述腿部弯钩的内表面为平面或燕尾面；所述平面或燕尾面设齿牙或不设齿牙；齿牙沿复合钢槽纵向连续起伏、等间距设置，平面/燕尾面、齿牙与复合钢槽的本体一体成型。
4.根据权利要求1所述的一种复合钢槽，其特征在于，所述表面层金属为双相不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢或钛合金。
5.根据权利要求1所述的一种复合钢槽，其特征在于，所述芯部金属为普碳钢、低合金钢或优质碳素结构钢。
6.根据权利要求1所述的一种复合钢槽，其特征在于，所述复合钢槽的横截面形状为矩形、V形、U形或M形，所述复合钢槽沿纵向呈直线形或弧线形。
7.一种预埋槽道，包括钢槽及锚杆，多个锚杆沿纵向均匀固定在钢槽的槽腰外侧；其特征在于，所述钢槽是权利要求1-6任意一种所述复合钢槽，所述锚杆为复合锚杆；所述预埋槽道还包括端面非金属保护层；所述复合锚杆为圆柱形锚杆或工字形锚杆，由锚杆芯部金属及锚杆表面层金属复合而成；复合钢槽的断面处、工字形锚杆的断面处设端面非金属保护层。
8.根据权利要求7所述的一种预埋槽道，其特征在于，所述锚杆表面层金属为双相不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢或钛合金；所述锚杆芯部金属为普碳钢、低合金钢或优质碳素结构钢。
9.根据权利要求7所述的一种预埋槽道，其特征在于，所述复合锚杆通过焊接或铆接固定在复合钢槽的槽腰外侧，复合锚杆的间距为50～300mm；所述端面非金属保护层的材质为环氧富锌漆、环氧树脂或塑料，厚度为0.01～2mm；端面非金属保护层通过物理粘贴与复合钢槽、工字形锚杆的对应表面连接。
10.如权利要求7-9任意一种所述预埋槽道的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将横截面形状为方形或圆形的芯部金属坯料放置在辊道上，送入抛刷机中进行四面烘烤抛刷，去除表面铁皮、杂物、油污，烘烤温度10～450℃；芯部金属坯料的横截面积为600～20000mm2；
2)将抛刷后的芯部金属坯料通过辊道送入辊压成型机的压合装置中，与经辊压成型机进行横切、移送、压型后的表面层金属板组合在一起，制成组合坯；组合过程沿方形芯部金属坯料的对角方向或圆形金属坯料的半径方向进行；表面层金属板的厚度为3～15mm，为对应部位芯部坯料边长或半径的4％～16％，表面层金属板的宽度为500～2000mm；复合时的表面层金属板形状与芯部金属坯料的形状相同，表面层金属板的横截面边长＝(芯部金属坯料横截面周长/2)-(2～15)mm；
3)由压合装置对组合坯进行高压压合，制成压合坯；压合压力为1～12Mpa；所述压合装置由上压头、下压头和液压装置组成，其中上压头、下压头的形状与芯部金属坯料的形状相匹配；
4)在高压状态下,采用抽真空、氩弧焊，沿长度方向将上部表面层金属板、芯部金属坯料及下部表面层金属板三者焊接在一起；然后在两端将上部表面层金属板、芯部金属坯料与下部表面层金属板焊接在一起，制成复合坯；通过推出机构将复合坯推出并收集；
5)将复合坯推入加热炉进行加热，加热温度1020～1150℃；
6)将加热后的复合坯通过辊道送入热轧机进行轧制，热轧3～13道制成双金属复合中间坯；
7)通过辊道将双金属复合中间坯顺序送入滚齿机进行滚齿、送入热弯机进行成型，制成复合钢槽；滚齿道次1～2道次，热弯道次5～9道次；
8)将复合钢槽按设定长度切断或弯弧，在复合钢槽的槽腰背部固定复合锚杆，然后用端面非金属保护层对复合钢槽、工字型锚杆的断面处进行封闭，制成预埋槽道成品。
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