一种变截面U型钢的控轧控冷与冷弯综合成型方法技术

本发明专利技术公开了一种变截面U型钢的控轧控冷与冷弯综合成型方法，主要包括以下步骤：1)纵剪钢带通过夹送装置进入成型机架，实现U型钢件的冷弯初变形；2)进入加热区域，实现控制加热；3)进入控轧变形区，同步实现控轧变截面和冷弯精成型；4)进入控制冷却区，实现材料组织性能；5)进入精整定型区，确保精准形位公差。再用除锈清洗液清洗后保存，快速去除钢表面的锈，不损伤金属结构的表面。本发明专利技术实现了设定位置的局部截面变形和冷弯成型同时完成，按照材料进行区别对待，根据其材质和组织性能设计加热制度、轧制制度和冷却制度。主要包括控轧控冷的低合金高强钢，如桥梁结构钢，建筑结构钢，钢材组织如铁素体珠光体钢和双相钢。

Controlled rolling, controlled cooling and cold bending integrated forming method of variable section U steel

The invention discloses a U type variable cross-section steel TMCP and comprehensive cold-formed molding method mainly comprises the following steps: 1) longitudinal shearing strip through the pinch device into the forming frame, realize the deformation of cold-formed U steel pieces of the first; 2) into the heating area, to achieve control of heating; 3) into control the rolling deformation zone, synchronization of controlled rolling and cold bending forming precision of variable cross section; 4) to control the cooling zone, the properties of the material; 5) to enter the finishing setting, ensure accurate tolerances. And then remove the rust cleaning liquid after cleaning, rapid removal of rust on the steel surface, does not damage the surface of the metal structure. According to the material and the structure performance, the heating system, the rolling system and the cooling system are designed according to the material and the structure performance. It mainly includes controlled rolling and controlled cooling of low alloy high strength steel, such as bridge structural steel, structural steel, steel structure, such as ferrite pearlite steel and dual phase steel.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢结构成型
，具体是涉及一种变截面U型钢的控轧控冷与冷弯综合成型方法。
技术介绍
钢结构施工中，如桥梁正交异性桥面板主要由桥面板、横梁和U型钢构成；如建筑主体框架结构，由钢板、方形、U型及H型钢组成；如冷弯U型钢板桩通过冷弯过程中局部热轧成弯钩形状，改变了传统冷弯成型的弯钩形状，满足工程施工避水要求，替代热轧钢板桩。目前桥梁采用的U型钢主要分为等截面U型钢和变截面U型钢，等截面U型钢在近年来国内外出现不少关于疲劳病害的报道，造成钢桥面板的疲劳寿命远小于桥梁主体要求的设计使用年限。经验表明，上述的等截面U型钢中，钢箱梁顶板与U型钢焊缝处的裂缝数量多、危害大、修复困难，产生这种疲劳裂缝的原因：一是由于U型钢为闭口结构，U型钢只能从外侧单面施焊，普遍采用75～85％的部分熔透焊，留下15～25％的未熔合部分，大约1～2mm，这1～2mm的未熔合部分本身形成一个天然的初始裂纹，成为疲劳裂缝源，在车轮荷载反复作用下，导致顶板与U型钢焊缝处容易疲劳开裂；二是U型钢的顶板焊缝部分与U型钢非焊接部位相比其截面厚度减少1～2mm，截面积减小，造成连接处有一定偏心，该处偏心会导致附加弯矩形成应力集中，从而诱发裂缝。疲劳裂缝产生以后，将降低桥面板刚度并直接导致桥面铺装损坏，反过来铺装损坏也加剧桥面板的裂缝发展，加剧疲劳寿命的减少，国内很多钢箱梁桥面铺装经常维修就是这个问题。变截面U型钢增大了与桥面板的焊接面积，焊缝牢固可靠，提高了桥梁整体结构的稳定性。建筑主体框架结构的钢板和变截面U型钢的焊接焊缝增加焊接纵深，提高焊缝刚度；U型钢底边局部增加厚度，提高了钢结构刚度。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种变截面U型钢的控轧控冷与冷弯综合成型方法，实现了设定位置的局部截面变形和冷弯成型同时完成，按照材料进行区别对待，根据其材质和组织性能设计加热制度、轧制制度和冷却制度。主要包括控轧控冷的低合金高强钢，如桥梁结构钢，建筑结构钢,钢材组织如铁素体珠光体钢或双相钢。本专利技术的技术方案是：一种变截面U型钢的控轧控冷与冷弯综合成型方法，主要包括以下步骤：1)纵剪钢带进入成型机架，所述钢厚度范围为4～16mm，实现钢件的冷弯初变形；2)进入加热区域，实现控制加热，加热方式为超音频感应加热、可燃气体加热或者中频感应加热，加热宽度为20～200mm，加热长度为20～500mm；3)进入控轧变形区，控制轧制定点改变断面形状，包括边部厚度增加或减薄和形状改变、断面上设计位置局部厚度和形状改变，控轧变截面和冷弯精成型是同机架完成或交叉机架完成，同步实现控轧变截面和冷弯精成型；4)进入控制冷却区，冷却方式采用水冷、雾冷或空气冷却，实现材料组织性能；5)进入精整定型区，包括采用孔型矫直、过弯加反弯精整定径成型，确保精准形位公差，保证成品尺寸稳定。实现了设定位置的局部截面变形和冷弯成型同时完成，并且是按照材料进行区别对待，根据其材质和组织性能设计加热制度、轧制制度和冷却制度。主要包括控轧控冷的低合金高强钢，如桥梁结构钢，建筑结构钢，钢材的组织如铁素体珠光体钢或双相钢。进一步地，所述的一种变截面U型钢的控轧控冷与冷弯综合成型方法，主要包括以下步骤：1)纵剪钢带通过夹送装置进入成型机架，所述钢厚度范围为4-16mm，在常温状态下,经过一组纵向排列的轧辊，对纵剪钢带两侧进行弯折，使板料两边产生弯折角，并且，按板料的运动方向在后的装辊装置令弯折角逐渐增大，直至设定角度(30-50°)，使初步成型U型，实现钢件的冷弯初变形；2)进入加热区域，实现控制加热，加热方式为超音频感应加热、可燃气体加热或者中频感应加热，加热温度在300～1050℃范围，在加热区域与轧制模具之间安装保温装置，加热宽度为20～200mm，加热长度为20～500mm，加热制度根据卷板和冷弯产品材质性能要求制定，卷板采用中频感应加热方式，冷弯产品采用超音频感应加热方式；3)进入控轧变形区，实施控制轧制制度，控制轧制温度，压下量，变形制度，温轧或热轧实现边部形状变化，控制轧制定点改变断面形状，包括边部厚度增加或减薄和形状改变、断面上设计位置局部厚度和形状改变，同步实现控轧变截面和冷弯精成型(弯曲到设计角度60-90°)；4)进入控制冷却区，冷却方式采用水冷、雾冷或空气冷却，冷却速度为10℃/s～100℃/s，实现材料组织性能；5)进入精整定型区，精整定型区为精整定径区域，用平辊和侧辊组成的定径精整机，包括采用孔型矫直、过弯加反弯精整定径成型，定径量依据U型钢各处弯曲半径和壁厚的不同，在0.3～0.45mm范围内定径精整，公差可以控制在±0.25mm以内，确保精准形位公差，满足使用精度要求。进一步地，将最终制造出的变截面U型钢用除锈清洗液清洗后保存。更进一步地，所述除锈清洗液按质量百分比计，主要是由以下成分制备而成：碳酸镍1-2％、硝酸锰1-2％、氯化亚锡1-3％、柠檬酸5-8％、甲基溶纤剂1-1.5、丁基溶纤剂1-1.5％、硫二甘醇0.3-0.5％、聚甘油0.2-0.6％、聚乙二醇2-6％、缓蚀剂0.05-0.12％、螯合剂0.01-0.03％、乳化剂0.2-0.3％、余量为蒸馏水。更进一步地，所述缓蚀剂为巯基苯并噻唑。更进一步地，所述螯合剂为乙二胺四乙酸三钠或乙二胺四乙酸四钠。更进一步地，所述乳化剂为烷氧化环己烷二甲醇。更进一步地，所述除锈清洗液的ph值为6.5-7.5，这样不会损伤金属结构的表面，当除锈的金属结构和环境友好、速度快的除锈上形成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：第一，本专利技术实现了U型钢冷弯初变形、局部形状改变、冷弯精成、变形区域控制冷却、精整定径的有机结合，实现了设定位置的冷弯过程的局部截面变形和冷弯成型的在线完成。第二，本专利技术实现了冷弯过程钢材在线控制加热控制轧制控制冷却，实现材料组织性能的可控。第三，本专利技术制备成的变截面U行钢用特制的除锈清洗剂清洗后保存，不仅可以快速去除钢表面的锈，而且不会损伤金属结构的表面，对环境也无害。附图说明图1是轧制和冷弯模具示意图；图2是冷弯模具示意图；图3是实施例1桥梁变截面U型钢产品图；图4是实施例2建筑钢结构变截面U型钢产品图。其中，1-轧制和冷弯模具，2-冷弯模具，3-桥梁变截面U型钢，4-建筑钢结构变截面U型钢。具体实施方式实施例1桥梁变截面U型钢产品的控轧控冷与冷弯综合成型方法，主要包括以下步骤：1)纵剪钢带通过夹送装置进入成型机架，所述钢厚度范围为8mm，在常温状态下,经过一组纵向排列的轧辊，对纵剪钢带两侧进行弯折，使板料两边产生弯折角，并且，按板料的运动方向在后的装辊装置令弯折角逐渐增大，直至40°，使初步成型U型，实现钢件的冷弯初变形；2)进入加热区域，实现控制加热，加热方式为超音频感应加热，加热温度在300℃范围，在加热区域与轧制模具之间安装保温装置，加热宽度为50mm，加热长度为200mm；3)进入控轧变形区，实施控制轧制制度，控制轧制温度，压下量，变形制度，温轧或热轧实现边部形状变化，控制轧制定点改变断面形状，包括边部厚度增加或减薄和形状改变、断面上设计位置局部厚度和形状改变，同步实现控轧变截面和冷弯精成型，弯折角达到72°；4)进入控制冷却区，冷却方式采用水冷、雾冷或空气冷却，冷却速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变截面U型钢的控轧控冷与冷弯综合成型方法，其特征在于，主要包括以下步骤：1)纵剪钢带进入成型机架，所述钢厚度范围为4～16mm，实现钢件的冷弯初变形；2)进入加热区域，实现控制加热，加热方式为超音频感应加热、可燃气体加热或者中频感应加热，加热宽度为20～200mm，加热长度为20～500mm；3)进入控轧变形区，控制轧制定点改变断面形状，包括边部厚度增加或减薄和形状改变、断面上设计位置局部厚度和形状改变，控轧变截面和冷弯精成型是同机架完成或交叉机架完成，同步实现控轧变截面和冷弯精成型；4)进入控制冷却区，冷却方式采用水冷、雾冷或空气冷却，实现材料组织性能；5)进入精整定型区，包括采用孔型矫直、过弯加反弯精整定径成型，确保精准形位公差，保证成品尺寸稳定。

【技术特征摘要】
1.一种变截面U型钢的控轧控冷与冷弯综合成型方法，其特征在于，主要包括以下步骤：1)纵剪钢带进入成型机架，所述钢厚度范围为4～16mm，实现钢件的冷弯初变形；2)进入加热区域，实现控制加热，加热方式为超音频感应加热、可燃气体加热或者中频感应加热，加热宽度为20～200mm，加热长度为20～500mm；3)进入控轧变形区，控制轧制定点改变断面形状，包括边部厚度增加或减薄和形状改变、断面上设计位置局部厚度和形状改变，控轧变截面和冷弯精成型是同机架完成或交叉机架完成，同步实现控轧变截面和冷弯精成型；4)进入控制冷却区，冷却方式采用水冷、雾冷或空气冷却，实现材料组织性能；5)进入精整定型区，包括采用孔型矫直、过弯加反弯精整定径成型，确保精准形位公差，保证成品尺寸稳定。2.如权利要求1所述的一种变截面U型钢的控轧控冷与冷弯综合成型方法，其特征在于，主要包括以下步骤：1)纵剪钢带通过夹送装置进入成型机架，所述钢厚度范围为4-16mm，在常温状态下,经过一组纵向排列的轧辊，对纵剪钢带两侧进行弯折，使板料两边产生弯折角，并且，按板料的运动方向在后的装辊装置令弯折角逐渐增大，弯曲到设定角度(30-50°)，使初步成型U型，实现钢件的冷弯初变形；2)进入加热区域，实现控制加热，加热方式为超音频感应加热、可燃气体加热或者中频感应加热，加热温度在300～1050℃范围，在加热区域与轧制模具之间安装保温装置，加热宽度为20～200mm，加热长度为20～500mm；3)进入控轧变形区，实施控制轧制制度，控制轧制温度，压下量，变形制度，温轧或热轧实现边部形状变化，控制轧制定点改变断面形状，包括边部厚度增加或减薄和形状改变、断面上设计位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈传玉，邹国顺，王泰来，刘中成，周勇，贾泽民，朱传运，韩强，雷刚，马勇，
申请(专利权)人：济钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37