B型鋼及冷彎制造工藝

        作者:李廣達(dá) 王德志 李炬澎 黃龍嬌    
        時間:2013-07-29 10:49:50 [收藏]
        :B型鋼專利產(chǎn)品(專利號200620091217.9 ),除鋼結(jié)構(gòu)大量應(yīng)用外,在機(jī)械制造、石油化工、節(jié)能住宅、門窗家具、裝飾裝潢、電纜橋架、廣告牌匾、公路建設(shè)、汽車制造、集裝箱、鐵道車輛、橋梁、鋼板樁、輸電鐵塔、貨架、
            關(guān)鍵詞:B 型鋼 及

            要:B型鋼專利產(chǎn)品(專利號200620091217.9 ),除鋼結(jié)構(gòu)大量應(yīng)用外,在機(jī)械制造、石油化工、節(jié)能住宅、門窗家具、裝飾裝潢、電纜橋架、廣告牌匾、公路建設(shè)、汽車制造、集裝箱、鐵道車輛、橋梁、鋼板樁、輸電鐵塔、貨架、電梯導(dǎo)軌、龍骨、蔬菜大棚、農(nóng)業(yè)機(jī)械、倉儲、家具及防火設(shè)備等行業(yè)有著更廣泛的應(yīng)用。利用B型鋼低成本開發(fā)節(jié)能住宅建筑市場,產(chǎn)品有國家法律保護(hù)和專利技術(shù)屏蔽,具有極強(qiáng)的核心競爭力,分房地產(chǎn)行業(yè)的利潤,得政府節(jié)能住宅獎勵基金,掙鋼材市場差價,賺鋼企銷售返利,一舉三得。B型鋼環(huán)保、節(jié)能、超輕、耐蝕、萬能、經(jīng)濟(jì),顯現(xiàn)百億的市場前景。

          關(guān)鍵詞:B型鋼專利;鋼材深加工;冷彎型鋼;節(jié)能建筑;

          1 B型鋼技術(shù)經(jīng)濟(jì)背景

          圍繞國家戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè),節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車,提出的新需求,B型鋼把鋼鐵板材高強(qiáng)材料、輕量技術(shù)、基礎(chǔ)工藝三者之間的有機(jī)結(jié)合,形成與上下游配套產(chǎn)業(yè)鏈,組成產(chǎn)品系列。

          中國是全球最大的粗鋼生產(chǎn)國和最大的鋼鐵消費市場,2010年中國粗鋼產(chǎn)量6.3億噸,占全44.3%,為鋼鐵制品的發(fā)展提供了豐富的資源,也為鋼材的生產(chǎn)銷售帶來了壓力,這是發(fā)展冷彎型鋼的大好機(jī)遇?,F(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,必將帶動冷彎型鋼的快速發(fā)展。由于冷彎材料環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點,品種越來越多,檔次越來越高,應(yīng)用越來越廣泛,已經(jīng)列為國家十二五重點發(fā)展規(guī)劃,歐洲各國的冷彎型鋼每年以5-10%的速度增長,已經(jīng)為我們提供了成功的經(jīng)驗。我國寶鋼、鞍鋼、本鋼巨資興建百萬噸高強(qiáng)度板帶鋼生產(chǎn)線,為B型鋼生產(chǎn)提供了更加適合的原材料。


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          圖1 B型鋼圖片(B型鋼及冷彎制造工藝)


          近兩年市場上單一鋼材的流通商絕大部分都盈利不佳,所以轉(zhuǎn)型是大勢所趨。已經(jīng)出現(xiàn)了兩種趨向:一部分貿(mào)易商轉(zhuǎn)戰(zhàn)資本市場,用鋼材貿(mào)易這個“殼”套出大筆資金后,投向房地產(chǎn)、期貨、股票市場等領(lǐng)域;一部分貿(mào)易商開始選擇做好、做細(xì)增值服務(wù)、延伸產(chǎn)業(yè)鏈來促進(jìn)盈利,促進(jìn)鋼鐵業(yè)與下游產(chǎn)業(yè)的融合。

          B型鋼以材料高強(qiáng)化引導(dǎo)鋼鐵企業(yè)扁平材技術(shù)進(jìn)步和品種開發(fā);

          B型鋼以產(chǎn)品輕量化為技術(shù)開發(fā)重點,引導(dǎo)冷彎型鋼行業(yè)科技進(jìn)步和科技創(chuàng)新,帶動冷彎型鋼行業(yè)產(chǎn)品與產(chǎn)業(yè)升級;

          B型鋼以生產(chǎn)專業(yè)化、銷售超市化為導(dǎo)向,促進(jìn)冷彎型鋼企業(yè)實現(xiàn)良性競爭發(fā)展;

          B型鋼以大量、精密、高強(qiáng)冷彎型鋼產(chǎn)品推進(jìn)結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)應(yīng)用,為社會節(jié)約材料、節(jié)省資源、節(jié)能降耗做出了貢獻(xiàn)。

          2 B型鋼在鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅建筑領(lǐng)域市場潛力巨大

              目前我國建筑用鋼占整個用鋼量才3%5%左右,發(fā)達(dá)國家占到18%,甚至到25%。而在我國現(xiàn)有的住宅中,鋼結(jié)構(gòu)住宅所占比例還不到1%,與國際50%~60%鋼結(jié)構(gòu)住宅比例還相距甚遠(yuǎn),是鋼企的大市場。鋼結(jié)構(gòu)的自重輕,建筑可利用面積大,就是使用面積和建筑面積之比,鋼筋混凝土70%左右,鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到85%,鋼結(jié)構(gòu)可再生,可循環(huán),是綠色建筑,所以鋼結(jié)構(gòu)具有發(fā)展優(yōu)勢。

          據(jù)計算,鋼結(jié)構(gòu)住宅,每平方米建筑的鋼材使用量為100kg120kg左右,使用的各種建筑材料的碳排放量為480kg/m2,而混凝土結(jié)構(gòu)住宅的建筑材料碳排放為740.6 kg/m2。 在房屋使用過程中,由于其采用節(jié)能設(shè)計,房子的保溫節(jié)能效果好,鋼結(jié)構(gòu)的拆除需要較少的人力和動力,而且大量的材料可以循環(huán)利用。

          內(nèi)外市場競爭壓力劇增,直接占領(lǐng)終端市場,打造終生用戶,是競爭中取勝的有效方法之一,鋼結(jié)構(gòu)住宅有利于住宅產(chǎn)業(yè)化,國際社會推行碳關(guān)稅,都要求通過工業(yè)化生產(chǎn)的方式建造住宅降低能耗。如果房地產(chǎn)行業(yè)住宅產(chǎn)業(yè)化的比例達(dá)到10%,每年減少的污水排放將相當(dāng)于10個西湖水的總量,減少木材砍伐相當(dāng)于9000公頃森林,節(jié)約用電相當(dāng)于葛洲壩水電站一個月的發(fā)電量。

          目前,我國城鄉(xiāng)住宅竣工建筑面積每年都超過10m2。但是,這些巨大建設(shè)成就是以高能耗、高污染為代價取得的。建筑運行能耗約占我國全社會總能耗的30%左右。

          據(jù)權(quán)威部門測算,到2020年,如果城鎮(zhèn)住宅建筑全部達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),每年可節(jié)省335億噸標(biāo)準(zhǔn)煤:約相當(dāng)1998年到20025年新

          增電力裝機(jī)容量的總和;相當(dāng)于4 5個三峽大壩的發(fā)電量;相當(dāng)于國家每年可減少電力建設(shè)投資約1萬億元的能耗行業(yè)?,F(xiàn)在,我國正處于城鎮(zhèn)化階段,住宅需求旺盛,全國年新建住宅面積約20m2,如年竣工面積5%采用鋼結(jié)構(gòu)計算,我國城市每年鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑面積約1億平方米,相對于每年20m2的住宅面積只占很小一部分。我國存在農(nóng)村、城鎮(zhèn)住宅、別墅 0”鋼構(gòu),抗震、保溫性能差等問題亟待解決,鋼材市場潛力無限。

           

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          圖2 B型鋼在節(jié)能住宅領(lǐng)域應(yīng)用實物(B型鋼及冷彎制造工藝)


           

          住建部、鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會正在對于鋼結(jié)構(gòu)住宅的試點工程、科研項目和產(chǎn)業(yè)化項目的稅收、資金、項目審批等方面,建議國家給予扶持和傾斜政策。太陽能發(fā)電建筑一體化,國家財政一度電補(bǔ)助兩毛錢就是政策之一。

          3  B型鋼薄壁輕鋼系列標(biāo)準(zhǔn)、代表產(chǎn)品規(guī)格及專利概況

          B型鋼適用冷彎型鋼國家冶金標(biāo)準(zhǔn),包括:

          GB/T 6723-2008  通用冷彎開口型鋼尺寸、外形、重量及允許偏差;

          GB/T 6725-2008    冷彎型鋼;

          GB/T 6728-2002    結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼尺寸、外形、重量及允許偏差。

          B型鋼節(jié)能住宅金屬骨架構(gòu)件專利(200620091217.9)和節(jié)能墻體專利(201029000022.2),為鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能建筑,打造鋼材終生用戶,實現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化,推廣城市和鄉(xiāng)村鋼結(jié)

          構(gòu)住宅建設(shè)做了基礎(chǔ)性工作,為屋頂非晶硅太陽能電站建設(shè),提供骨架材料,助力住宅從社會能耗大戶轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電造能大戶。

           

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          圖3 B型鋼代表產(chǎn)品橫斷面圖(B型鋼及冷彎制造工藝)


          本實用新型說提出的B型鋼金屬成型構(gòu)件的兩端采用的是中空柱體和對接平面的結(jié)構(gòu),兩個中空柱體通過平面連接后可相互支持,以提高其承載能力和抗剪切能力,特別是在用其作砌筑建筑物柱或梁時,混凝土可灌注到中空柱體內(nèi),可與混凝土共同承載外力,所以,該種構(gòu)件可節(jié)省鋼材;另外,該種構(gòu)件很方便組合使用,增加其承載能力。

          4  B型鋼環(huán)保、節(jié)能、超輕、耐蝕、經(jīng)濟(jì)、萬能用途簡介

          B型鋼是因為構(gòu)件的橫切面的形狀,與大寫字母B相似而得名。是使用高屈服強(qiáng)度(500MPA以上)的鍍鋅、冷軋、彩涂、熱軋鋼帶,經(jīng)過輥壓冷彎成型。與H型鋼、C型鋼、Z型鋼不同的是,B型鋼更具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、超輕、萬能、耐蝕的特點。

          4.1

          B型鋼是使用高強(qiáng)度0.51.5毫米的冷軋、鍍鋅、彩涂、熱軋鋼帶(3毫米以上),運用專利技術(shù)輥壓而成形的金屬構(gòu)件,與向同重量的冷彎C型鋼相比,彎曲強(qiáng)度提高60%。與熱軋型鋼相比較,在相同截面面積的情況下,回轉(zhuǎn)半徑可增大5060%,截面慣性矩可增大0.53.0倍,因而能較合理地利用材料強(qiáng)度;與普通鋼結(jié)構(gòu)(即由傳統(tǒng)的工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼板制作的鋼結(jié)構(gòu))相比較,可節(jié)約鋼材30%50%左右。

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          圖4 B型鋼C型鋼力學(xué)檢測示意圖片(B型鋼及冷彎制造工藝)


          4.2節(jié)能

           B型鋼采用高屈服強(qiáng)度(500MPA以上),厚度為0.52.5mm的鍍鋅、冷軋、彩涂、熱軋鋼帶(3mm以上)輥壓冷彎成型。很多超輕鋼結(jié)構(gòu)建筑、樓盤外墻裝飾掛板、高速公路護(hù)欄、廣告牌骨架,因為沒有適合的型材,而使用熱軋或冷彎角鋼、槽鋼、方管,自重增加,防腐性能低,浪費鋼材和能源。

          一 B型鋼C型鋼力學(xué)檢驗對比表
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          4.3環(huán)保

          B型鋼及其配套部件可以優(yōu)越地替代C型鋼、Z型鋼、矩形鋼管、方木梁柱,在同等抗彎強(qiáng)度條件下,比木方還輕,無限長度優(yōu)勢更是木方無法比擬的,在與木方、水泥墻面、鋼材連接方面,比其他型材更加方便。廢舊B型鋼可再生循環(huán)使用,可節(jié)省大量木材,減少森林砍伐量。

           

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          圖5 B型鋼替代H型鋼、C型鋼、Z型鋼的實物圖片(B型鋼及冷彎制造工藝)


          4.4經(jīng) 濟(jì)

           B型鋼單體或?qū)ΨQ組合使用,可替代其它型鋼做梁柱使用,用途廣泛,節(jié)省鋼材20%。B型鋼同等強(qiáng)度條件下,比其他金屬型材單體輕,運輸和安裝輕便,工作人員用手工就可以搬運,省去吊裝設(shè)備??晒?jié)省建安、運輸費用接近30%。

           

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          圖6 B型鋼在裝飾裝潢行業(yè)替代槽鋼、角鋼實物圖片(B型鋼及冷彎制造工藝)


          4.5萬能

           B型鋼可以改變型號或改變公稱長度尺寸替代方木和其他型材,截面經(jīng)濟(jì)合理,節(jié)省材料,品種繁多,產(chǎn)品表面光潔,外觀好,尺寸精確,生產(chǎn)中還可與沖孔等工序相配合,以滿足不同的需要。用B型鋼可做出重量更輕的超輕鋼結(jié)構(gòu)、公路護(hù)欄板、電纜橋架、包裝托盤托架。

           

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          圖7 B型鋼做檁、桁、椽、檐、梁、柱的實物圖片(B型鋼及冷彎制造工藝)


          4.6耐蝕

           B型鋼還可用鍍鋅、鍍鋁、彩涂鋼帶輥壓冷彎成型,防銹性能高,可達(dá)到100年不腐蝕。

          5 B型鋼薄壁輕鋼成型工藝流程

          5.1工藝流程

          開卷----校平----成型----在線焊接----鋸切----出料

          5.2冷彎工藝孔型

          8B型鋼冷彎工藝孔型示意26道次

             

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               圖8 B型鋼冷彎工藝孔型示意


          5.3生產(chǎn)線設(shè)備示意圖

          設(shè)備組成:開卷機(jī)、校平機(jī)、成型機(jī)、焊接裝置、鋸切機(jī)、出料架、電器控制系統(tǒng)

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          圖9 B型鋼冷彎設(shè)備示意圖片


          5.4生產(chǎn)線主要技術(shù)參數(shù)

          1)適用板材:Q345-600MPA;

          2)適用板厚:0.8-1.5mm;

          3)過料寬度:500mm;

          4)卷料內(nèi)徑:Φ610 mm;

          5)線速度:35m/min.

          6 B型鋼成型設(shè)備組成

          6.1開卷機(jī)

          用于支撐鋼卷和鋼卷展開。采用懸臂結(jié)構(gòu),絲桿螺旋撐緊。結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,無動力開卷。適應(yīng)范圍及技術(shù)參數(shù):

          料卷內(nèi)徑為φ610mm;料卷外徑為φ2000mm;適應(yīng)寬度為500mm;承載重量為≤10T。

          6.2

          功能及結(jié)構(gòu):將板料校平。夾送輥可自由升降,方便調(diào)整校平間隙。5輥校平,絲桿調(diào)節(jié)。適應(yīng)范圍及技術(shù)參數(shù):板料厚度為0.81.5mm,進(jìn)料寬度為500mm。

          6.3成型機(jī)

          1)功能及結(jié)構(gòu)說明為采用獨立機(jī)架(鑄鋼/球鐵),底座采用焊接結(jié)構(gòu),經(jīng)過去應(yīng)力處理,設(shè)入口導(dǎo)料裝置,優(yōu)碳鋼輥軸,保證制件精度。軋機(jī)具有可換性,做到易調(diào)整、易操作。

          2)主機(jī)傳動模式為主電機(jī)→減速機(jī)→ 齒輪機(jī)扭矩分配→萬向接頭→牌坊上下軋輥軸。

          3)大軸直徑為約Ф60mm,電機(jī)功率:約22KW。

          4)成型軋輥材質(zhì)為GCr15(滾珠鋼)。

          5)成型道次為26道次。

          6.4焊機(jī)結(jié)構(gòu)

          采用滾焊機(jī)實現(xiàn)在線跟蹤自動滾點焊,并滿足定寬的焊接位置要求。焊機(jī)各動作采用PLC控制。焊接控制箱能實現(xiàn)焊接電流、焊接速度等工藝參數(shù)鎖定,并與全線電控系統(tǒng)聯(lián)鎖控制。焊接牢固、可靠,焊點處無明顯壓痕、虛焊及燒損現(xiàn)象。焊接后搭邊貼合效果好。相關(guān)參數(shù):點焊間距為80±5mm;焊速為≥6 /分鐘。

          6.5鋸切機(jī)

          該機(jī)為跟蹤鋸切,靠氣動壓緊板料,隨板鋸切,氣動復(fù)位。具有切削速度快,切削效率高等特點。切斷斷口變形量小,有毛刺。

          6.6出料架

          功能及結(jié)構(gòu):由型鋼焊接、鍍鉻托輥裝配,

          起到成品托料作用。

          相關(guān)技術(shù)參數(shù):共兩段,每段6m。

          6.7電器控制系統(tǒng)功能及配置

          整線采用PLC控制,人機(jī)界面顯示,制件

          長度數(shù)字設(shè)定,制件長度可調(diào)整。硬件配置有配電柜操縱臺、配有測長裝置;操作方式有手動/自動兩種。

          7 B型鋼冷彎成型設(shè)備工藝要求

          B型鋼金屬型材成型機(jī),是一種電氣及械、液壓傳動為一體的自動化設(shè)備。整個底架由125mm×125mm的輕型焊接H型鋼材,和28毫米厚臺板焊接而成,基準(zhǔn)板也焊接在底架上,焊好后進(jìn)行時效處理以后,方可進(jìn)行加工。

          7.1系統(tǒng)工作原理

          成型切斷機(jī)的成型部分采用變頻器加遙控控制,具有無極調(diào)速和無線控制正反轉(zhuǎn)起停的優(yōu)點,操作非常方便。切斷部分由長度檢測編碼器、定位開關(guān)、PLC、伺服和觸摸屏等組成進(jìn)行控制;切斷部由分編碼器采樣,PLC根據(jù)觸摸屏設(shè)定的參數(shù),對編碼器采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,指令伺服與成型機(jī)同步運行,進(jìn)行定長同步切割,從而完成成型工藝循環(huán)。

          7.2制作技術(shù)參數(shù)

          電機(jī)功率為22kw,變頻器22kw,電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)960r/min,可裝滾輪對數(shù)32對,電壓380V,中心高度1280mm左右,滾輪最大轉(zhuǎn)數(shù),max 16r/min,外形尺寸14000mm×1200mm×1700mm,軸的有效使用長度L2=500mm,軸能承受最大轉(zhuǎn)矩548.6n.m,相領(lǐng)軸間距L1=410mm,輸出轉(zhuǎn)矩276N.M,上下滾輪軸平行度0.08mm(任意方向)。滾輪安裝基準(zhǔn)直線度0.10mm,滾輪軸跳動0.04mm,滾輪架工作臺平面度0.10mm

          8 B型鋼需要解決的問題

          8.1帶涂層標(biāo)準(zhǔn)少

          目前標(biāo)準(zhǔn)基本為不帶涂層。帶涂層冷彎型鋼產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)幾乎沒有。

          8.2沒有資金政策扶持

          國家只要求開發(fā)冷彎型鋼產(chǎn)品、新型高強(qiáng)材料應(yīng)用、結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)推廣、運載工具節(jié)能降耗、新型高效鋼材開發(fā)、鋼鐵板材深加工技術(shù)創(chuàng)新,卻沒有為冷彎型鋼企業(yè)提供節(jié)能減排、研發(fā)創(chuàng)新等提供資金政策扶持。

          8.3專利新產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化速度慢

          冷彎型鋼行業(yè)的企業(yè)一般都比較小,難于單獨支持開展基礎(chǔ)研究及產(chǎn)品、技術(shù)、裝備的前期開發(fā)。國家財政應(yīng)聯(lián)合金融機(jī)構(gòu),建立財政扶持基金和風(fēng)險投資基金,迅速將新成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品優(yōu)勢。

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