冷弯型钢四辊轧制技术_马越峰

图1
二辊式与四辊式成型之比较
( 2) 四辊轧制可以减小辊面与带钢接触部分 的速度差 , 从而减少辊面磨损和对带钢表面可能 产生的划痕, 保证产品的表面质量。 ( 3) 四辊结构形式提供了轧辊组合的灵活性, 为轧辊孔型共用体系的设计提供空间。这种灵活 的轧辊组合配置提供的另一大优点是使生产厂家 能够根据用户的要求, 在不增加轧辊投入的前提 下, 控制高频焊缝在矩形管宽面或高面的位置, 这对一些有特殊后加工要求的用户十分有利。 ( 4) 四辊轧制在深断面产品的成型时 , 可以 减少变形的附加摩擦 , 降低能耗。 3 冷弯四辊轧制技术的应用 从设备角度来说 , 目前国内外能制造四辊插 入式机架的厂家有不少, 但能够充分发挥四辊机 架优势的厂家不多, 问题的关键在于轧辊孔型设 计与设备的结合与配套。在冷弯生产线上, 成型 机组主要由以下部分组成 : 粗成型 ( breakdown) 、 精成型 ( finpass) 、焊接部分 ( HF welding) 、整形 部分 ( sizing & shaping) 。四辊轧制技术主要用于 后三个部分。 3 1 精成型部分 四辊轧制在精成型阶段, 方变方与圆变方工 艺示意见图 2。 圆变方 工艺无法实现孔型的 共用, 一般一个规格一套轧辊; 方变方 工艺 可以做到下辊和侧辊完全共用 , 上辊分档共用。
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上
海
金
属 产品的加工硬化倾向小。
第 25 卷
表 1 80~ 100 系列方矩形管典型产品规格
80 方系列 80 90 100 110 120 80 70 60 50 40 85 方系列 85 85 90 80 100 70 110 60 120 50 130 40 90 方系列 90 90 100 80 110 70 120 60 130 50 140 40 95 方系列 95 100 110 120 130 140 150 注 : 表中单位均为毫米 ( mm) 95 90 80 70 60 50 40 100 方系列 100 110 120 130 140 150 160 100 90 80 70 60 50 40
Key Words
Cold Formed Section, Roll Forming, Surface Quality, Roll Const itute 但随着冷弯型钢使用范围的不断扩大, 许多冷弯 型钢已直接用于产品的外表面 , 因此对表面质量 要求很高 , 如果冷弯型钢表面出现缺陷 , 就不能 满足用户的需要, 特别是对于以冷轧钢板为原料 的或以涂镀层钢卷为原料的冷弯型钢, 对表面的 要求更高。而传统的冷弯生产技术还无法彻底的 消除产品表面的辊痕擦伤。 ( 2) 轧辊的共用性: 冷弯型钢机组的一套轧 辊少则几万元 , 多则上百万元 , 随着冷弯型钢向 多品种、小批量的方向发展, 轧辊模具在生产制 造费用中所占的比例越来越大 , 如何提高轧辊的 共用性是生产企业必须重视的问题。在现有的有 关冷弯方矩型管的国家标准和国外标准中, 产品 的规格组距一般为 20~ 50mm, 而实际生产和用 户的需求中, 产品的规格组距达到了 5mm 甚至 2 5mm。以本所冷弯方矩型管产品系列为例: 从 80 方到 100 方就有 30 个规格 , 见表 1。 上述规格中, 有些产品的批量很少 , 但对用 户非常重要, 甚至与一些批量较大的常规产品配
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100
收稿日期: 2002 - 09 - 11 修改稿收到日期: 2002 - 10 - 21
formed sections, which could improve the working property and surface quality, and configure the diver sified rolls constitution, therefore, to reduce the production cost
第 25卷
第1 期
2 0 0 3 年 1 月
上 海 金 属 SHANGHAI METALS
Vol 25, No 1 Jan , 2 0 0 3
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冷弯型钢四辊轧制技术
马越峰
( 上海钢铁工艺技术研究所 , 上海 200050)
摘要
四辊轧制成型是冷弯型钢生产中的一种新的成型工艺 , 能显著地改善产品的
加工性能和表面质量 , 并能灵活地配置轧辊组合 , 降低生产成本。 关键词 冷弯型钢 辊弯成型 表面质量 轧辊组合
FOUR ROLLS FORMING PROCESS FOR COLD FORMED SECTIONS
Ma Yuefeng ( Shanghai Institute of Iron and Steel Technology)
Abstract
Four rolls forming process was a new technique used in the production of cold
套使用, 这使冷弯生产企业在产品开发中陷于两 难境地。因此, 从技术上提高轧辊的通用性 , 降 低模具成本的要求非常迫切。 2 冷弯四辊轧制技术 冷弯四辊轧制技术作为辊弯成型工艺中的一 种共性技术, 从工艺、设备等多方面入手, 能够 较为系统地解决冷弯方矩型管生产中 圆变方 、 方变方 工艺中存在的上述技术问题。 由于传统的成型机一般为二辊式, 由上下两 个水平轧辊对带钢施加变形, 理论上设定原料带 钢在机组中的成型速 度与轧辊的底 径线速度一 致, 虽然实际情况略有不同, 但在轧辊上, 除与 成型速度保持一致的一点外, 其他部位的线速度 与成型速度存在着大小不等的线速度差 , 造成相 对运动。这种机构上的先天不足, 造成产品的表 面辊痕擦伤, 严重影响了产品表面质量的提高。 另外 , 二辊式轧辊, 缺少组合的灵活性 , 轧辊的 共用性受到限制。 带插入式 立辊的成型机又 称为四辊 式成型 [ 2] 机, 是国外流行的比较先进的成型机组 。该机 组与四辊轧辊设计工艺相结合 , 形成了冷弯四辊 轧制技术 , 解决了传统二辊式生产技术中的有关 产品表面质量、轧辊共用性等方面的问题。其优 势主要体现在以下几方面 : ( 1) 该类型轧机在成型垂直面上有一对平辊 和一对立辊同时施加变形 , 这样可以改善坯料的 变形条件 , 四辊 成型与 二辊的 比较见 图 1。以 圆变方 整形为例 , 二辊式整形方式不利于方 矩型管角部的形成, 必须在孔型设计中给以相当 的延伸量才能完成, 这在厚壁管的成型中表现特 别明显, 大的延伸量使最终产品产生较大的加工 硬化, 产品的力学性能较之原料有明显的下降。 而四辊式整形利于角部的形成 , 延伸预留量小,
系, 以 10mm 为 组距基 本能够 覆盖所 有规 格尺 寸。在孔型设 计中, 与以往 两辊式设计 不同的 是: 孔型圆周在考虑轧制延伸的基础上 , 适量放 大各道弧线长度, 以实现不同规格的共用。图 4 所示 , 即为保持水平辊不变, 改变立辊的大小以 适应不同 规格产品生产。表 2 为 30~ 100mm 水 平辊与立辊的搭配所能生产的产品规格。 100mm 方管四辊轧制 , 整形中孔型变化过程 见图 5。
30 30 30 40 30 50 30 60 30 70 30 80 30 90 30 100 30 整 形 50 立 60 辊 规 70 格 / 80
mm
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40 40 50 40 60 40 70 40 80 40 90 40 100 40 50 50 60 50 70 50 80 50 90 50 100 50 60 60 70 60 80 60 90 60 100 60 70 70 80 70 90 70 100 70 80 80 90 80 100 80 90 90 100 90 100 100
图3 3 3
三辊式和五辊式挤压辊示意图
整形部分 这是四辊技术的主要应用部分 , 也能够最大 图 5 100 方管四辊整形孔型配置示意 4 结 语 可以看出 , 四辊技术设备投入不高 , 又能显 著的改善产品质量、降低制造成本 , 特别适用于 广大冷弯型钢中小企业的设备技术升级和改造。 图4 整形轧辊共用示意图 应该说该项技术仍在实践中不断完善发展, 以本 所 P 形管的研制为例 , 借助使用方向可以调节的 斜插式轧辊, 顺利解决了 五边型法 的成型问 题, 这种斜插式轧辊就是上下左右四辊插入式的 发展。技术创新无止境, 通过科技人员的共同努
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限度的体现出四辊技术的优势。工艺设计的总体 思路是根据方矩型管宽高尺寸 , 配置四辊整形体
表 2 整形轧辊共用体系示例表
整形水平辊规格/ mm 30 40 50 60 70 80 90
力, 冷弯四辊轧制技术必将在冷弯生产中发挥更 大的作用。 参 考 文 献
[ 1] 王先 进 , 石京 , 涂厚道 . 国内 外冷弯 技术 的 发展 与趋 势 . 冷弯型钢十年发展成果及展望 ( 论文集 ) . [ 2] 王大齐 , 姜复生 . 冷弯 型钢的质 量与进 展 . 冷弯 型钢十 年 发展成果及展望 ( 论文集 ) .
图 2 方变方与圆变方工艺 Finpass 示意图
第1期
马越峰 : 冷弯型钢四辊轧制技术
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此部分轧辊孔型可以参照二辊式孔型, 四辊辊缝 以 0 5 倍壁厚为宜, 为避免过量调整引起的辊痕 擦伤 , 轧辊尖角倒圆。 3 2 焊接部分 主要有三种结构形式 , 一种类似于精成型中 的四辊配置, 另两种均为四辊式的变化 , 分别为 三辊式和五辊式 , 见图 3, 以改善焊接质量。
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[ 1]
轧辊孔型的变形并通过高频焊接成为圆形, 然后 经过冷弯整形成为最后形状; 后者是将原料带钢 经过数道轧辊孔型的变形并通过高频焊接直接成 为接近最终形状的方矩型管, 之后略加整形达到 最后形状。以上两种工艺方法各有特色 , 在生产 厂家中得到广泛应用 , 但目前存在的技术问题主 要有二方面: ( 1) 表面质量 : 虽然国家标准 GB/ T6728 中 规定 , 冷弯型 钢表面允许存在 轻微的擦 伤、划 痕、凹痕和深度不超过厚度偏差的其他小缺陷,

1 前 言 冷弯型钢是用经过纵剪的热轧或冷轧成卷带 钢, 在常温条件下, 经过一组纵向排列的轧辊, 逐步变形 , 达到适合使用要求的形状, 这种工艺 方法又称为辊弯成型法。在冷弯型钢的众多产品 中, 冷弯方矩型管占有相当比例, 广泛用于建筑 钢结构、汽车制造、机械制造等多种领域 。 和 冷弯方矩形管的主要成型工艺有 圆变方 方变方 两种, 前者是将原料带钢经过数道