一种火焰煨弯型钢的方法
【专利摘要】本发明公开了一种火焰煨弯型钢的方法，属于煨弯加工【技术领域】领域。其步骤为：施工准备，对型钢进行质量检测和算法定量；型钢划线，用型钢支撑装置支撑型钢和在型钢上划出型钢所需加热区域；火焰煨弯，在划好的型钢腹板加热区域内沿“之”字形路线煨弯，且根据型钢加热时的颜色来决定煨弯时间的长短；冷却检查，待型钢冷却后，检测煨弯后的型钢下底部与上述检测板上端的距离是否在3mm内，距离在3mm范围内即为合格；二次处理，当实际型钢弯曲弦高H1与理论型钢弯曲弦高H间的偏差较大时，采用气焊烤把进行调校。本发明解决了对型钢煨弯必须使用大型器械的问题，利用型钢自身重力和型钢的特性进行煨弯，对场地和器械要求不高，适用于多种施工环境。
【专利说明】一种火焰煨弯型钢的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煨弯加工【技术领域】，更具体地说，涉及一种火焰煨弯型钢的方法。
【背景技术】
[0002]在一些大型建筑工程中，需要使用弯曲型钢，弯曲型钢是一种重要的连接构件，其主要作用如下:一是结构力学作用，二是改变方向作用，弯曲型钢可以缓冲所在地的地层迁移、地震以及温度变化等外界环境附加在型钢上的拉力、压力和扭矩作用力，所以弯曲后型钢的性能直接影响工程质量和管线运输的可靠性、安全性和经济性，因此对型钢的弯曲加工技术就显得格外重要。而弯曲型钢的制作也有很多种，根据加工方式的不同，可分为冷弯曲和热煨弯曲，冷弯管是对成品型钢直接施力弯曲达到设计要求的弧度或角度；而热煨弯曲是采用合适的方法对型钢加热，继而进行弯曲变形，达到设计要求的弧度或角度，由于热加工过程可以有效的降低弯曲变形对型钢性能的影响，因而热煨弯曲更适合于较大弧度或角度弯曲型钢的制造，应用范围广泛。且型钢一般在工厂内通过整体加热后、采用机械施压来达到，需要专门的大型加热装置和大型压力机械，但在工程现场对型钢的弯曲采取此种方法，设备投资大，施工费用高。
[0003]如:中国专利号ZL201010588241.4，授权公告日为2013年I月23日，发明创造名称为:一种钢管中频煨弯方法，该发明属于水利水电工程领域，采用了专用的弯制胎架，两端支点支撑钢管，采用两台中频感应加热系统设备对钢管进行对称加热，中间用液压千斤顶机构对钢管施加压力，钢管内弧受热受压管壁钢材收缩变形，通过技术手段形成设计要求的悬链线型拱轴线。该方法在达到煨弯目的的同时又保护了钢管母材的性能，但是该方法使用了两套中频感应加热系统、液压千斤顶、红外温度测量仪等器械，对器械要求过高；且加热温度在800°C?900°C之间，管道管口也进行了加热，发生了形变，这就对后来的管道对接焊接带来了难度和施工隐患；该管道在加热的过程中依靠液压千斤顶提供外力使得管道形变，且这种煨弯方法对器械要求过高，在很多偏远的施工地区，器械难以得到保障，由于受力不均，难以获得目标管道弧度，既不美观也给施工带来不便，还需进一步改进完盡口 ο
【发明内容】
[0004]1.发明要解决的技术问题
[0005]本发明的目的在于克服关于“弯曲型钢”的现有技术中依赖大型、精密器械和煨弯精度的不足，提供了一种火焰煨弯型钢的方法，采用本发明的技术方案，能够在没有大型、精密器械的境况下对型钢进行高精度的煨弯。
[0006]2.技术方案
[0007]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
[0008]本发明的一种火焰煨弯型钢的方法，其特征在于，该方法先通过算法H = aX〔Sina+Sin(2a)+Sin(3a)+……+Sin(n_l) a〕+bXSin(na)对型钢进行分段划线，再使用气焊烤把对划线后的型钢进行加热，由于钢材热胀冷缩和重力的作用，冷却后的型钢产生一定量的形变，并且经过型钢支撑装置上检测板的检测是否合格后，再决定是否交付，对不合格的型钢进行二次处理。
[0009]作为本发明更进一步的改进，本发明的一种火焰煨弯型钢的方法包括如下几个步骤:
[0010]步骤一、施工准备
[0011]步骤一的施工准备包括型钢验收过程和型钢分段过程，所述的型钢验收过程是对未处理的型钢进行质量检测，即探伤检测型钢焊缝；所述的型钢分段过程通过以下算法执行:H = aX (Sina +Sin(2a )+Sin(3a )+......+Sin(n_l) a〕+bXSin(n a )，算法中 a 为型钢每次加热后弯曲角度，a为型钢的加热间距，n为型钢一侧的等距离加热点数，b为型钢未加热的末端长度，H为煨弯后型钢弯曲弦高，L为型钢的长度，其中:a、b、L和H为已知量，且有a = (L — 2b)/(2n — I)，根据工程所需的钢构件的参数确定总型钢弯曲弦高ΗΣ的值，即得出每根型钢弯曲弦高H的值，然后根据算法确定每根型钢的加热间距a和等距离加热点数η ；
[0012]步骤二、型钢划线
[0013]在步骤一完成施工准备之后进行型钢划线，该型钢划线包括支撑过程和划线过程，所述的支撑过程为:将型钢水平放置在型钢支撑装置上，其中:所述的型钢支撑装置包括第一支座、第二支座、检测板和检测板支架，上述的第一支座和第二支座分别位于第二型钢翼缘的两端下，上述的检测板支架设置于第一支座和第二支座之间，且检测板支架一端与第一支座相固连，另一端与第二支座相固连，该检测板支架上等间距设有多个卡板槽，上述的检测板数量为多个且有多种规格，检测板底部与卡板槽相匹配，该检测板的高度与其正上方型钢的第二型钢翼缘煨弯后下降高度相匹配，上述的检测板正上方型钢的第一型钢翼缘、第二型钢翼缘和型钢腹板煨弯后下降高度由步骤一中的算法得出；所述的划线过程是按照步骤一中算法确定的加热点数η及加热间距a划出型钢腹板的型钢腹板加热区域和第一型钢翼缘、第二型钢翼缘的型钢翼缘加热区域，该型钢腹板加热区域的形状为倒等腰三角形，该倒等腰三角形以加热基准直线为上底边，该型钢翼缘加热区域的形状为长方形。
[0014]步骤三、火焰煨弯
[0015]完成步骤二的型钢划线后即可对型钢进行火焰煨弯，火焰煨弯的过程如下:气焊烤把从加热基准直线的中点开始煨弯，每块型钢采用只相同规格的气焊烤把同时加热，每两个气焊烤把为一组，一组加热型钢腹板加热区域，一组加热型钢翼缘加热区域，每组气焊烤把均从中点开始依次同步向型钢两端进行加热，每组的两只气焊烤把均沿上述倒三角形和长方形，按“之”字形加热路线往复运行，在气焊烤把运动完单个加热区域后，两组气焊烤把再按照上述步骤对其他未加热的型钢腹板加热区域和型钢翼缘加热区域依次向型钢两端进行加热，直至划出的所有型钢腹板加热区域和型钢翼缘加热区域都经过加热处理；上述的4只气焊烤把的火焰大小、加热速度、加热范围保持一致，加热时温度控制在600°C?800°C之间，温度区间的控制具体表现为:通过肉眼观察，加热时型钢加热处表面出现樱红色表明温度达到了 600°C，继续加热，当型钢加热处表面向桔黄色转变时表明温度达到了800°C，此时应停止加热，向下移动，按“之”字形加热路线继续加热其他型钢腹板加热区域型钢翼缘加热区域部分；
[0016]步骤四、冷却检查
[0017]在火焰煨弯步骤结束后，对加热过的型钢进行放置冷却处理，直至室温后，加热前型钢中心线与冷却后型钢中心线之间的形变量分别与型钢上下两边沿的形变量相等，再对其型钢弯曲弦高Hl进行检查，检查步骤如下:检测煨弯后的型钢下底部与上述检测板上端的距离是否在3mm内，距离在3mm范围内即为合格；
[0018]步骤五、二次处理
[0019]检查完成后，合格的型钢即可交付使用，对不合格的型钢做如下二次处理:当实际型钢弯曲弦高Hl与理论型钢弯曲弦高H间的偏差较大时，采用气焊烤把进行调校，调校的首选位置选在偏差值最大点处，加热点数量及间距根据偏差值大小确定，其过程为:若实测型钢弯曲弦高Hl过小时，则在该超标点与原加热点之间增加加热点；若实测型钢弯曲弦高Hl过大时，在该超标点的正下方设加热点，选定加热点后重复上述步骤三的火焰煨弯，直至实际型钢弯曲弦高的值Hl与理论型钢弯曲弦高H的偏差在3mm内，调校过程中避免过烤情况出现，经调校后合格的型钢可以交付使用。
[0020]作为本发明更进一步的改进，上述步骤中的检测板的数量至少为8个，且检测板的高度从中间向两边递增，各检测板的上端点连接线为向下弯曲的弧线。
[0021]作为本发明更进一步的改进，上述步骤中的型钢末端长度b为500?800mm。
[0022]3.有益效果
[0023]采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果:
[0024](I)本发明的一种火焰煨弯型钢的方法，在钢材的热胀冷缩的特性和重力的双重作用下，无需施加外力和大型、精密器械即可达到对型钢进行煨弯的目的，简化了施工程序，节约了施工成本。
[0025](2)本发明的一种火焰煨弯型钢的方法，型钢分段过程通过以下算法执行:H =
aX〔Sin a +Sin(2 α ) +Sin(3 α ) +......+Sin(η-1) α〕+bXSin(η α )，根据该算法精确的得出型钢腹板加热区域和型钢翼缘加热区域的大小和数量，并且型钢支撑装置为煨管工序提供工具基础，通过煨弯型钢腹板加热区域、型钢翼缘加热区域和型钢支撑装置的共同作用，使得实际型钢弯曲弦高Hl与理论型钢弯曲弦高H的误差不超过3mm，且型钢支撑装置的使用无场地限制。
[0026](3)本发明的一种火焰煨弯型钢的方法，型钢腹板加热区域为三角形区域，且上宽下窄，钢翼缘加热区域为长方形，使得型钢的上部形变量大于下部的形变量，能够满足大型钢构件制作的标准。
[0027](4)本发明的一种火焰煨弯型钢的方法，所使用的器材简单轻便，能够满足多种施工环境下的使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明的一种火焰煨弯型钢的方法的煨弯示意图；
[0029]图2为本发明中型钢腹板加热区域烤把运行路线示意图；
[0030]图3为本发明中型钢翼缘加热区域示意图；
[0031]图4为本发明中型钢的侧视图。
[0032]示意图中的标号说明:
[0033]1、型钢；11、第一型钢翼缘；12、第二型钢翼缘；13、型钢腹板；2、型钢腹板加热区域；3、加热前型钢中心线；4、冷却后型钢中心线；5、加热基准直线；61、第一支座；62、第二支座；7、钢翼缘加热区域；8、检测板；9、检测板支架。
【具体实施方式】
[0034]为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
[0035]实施例1
[0036]如图1所示，本实施例的一种火焰煨弯型钢的方法，包括施工准备、型钢划线、火焰煨弯、冷却检查和二次处理这五个步骤，其具体施工过程如下:
[0037]步骤一、施工准备
[0038]步骤一的施工准备包括型钢I验收过程和型钢I分段过程，所述的型钢I验收过程是对未处理的型钢I进行质量检测，即探伤检测型钢I焊缝；所述的型钢I分段过程通过以下算法执行:H = aX〔Sin a +Sin (2 α) +Sin (3 α) +......+Sin (η-1) α〕+bX Sin (η α ),算法中α为型钢I每次加热后弯曲角度，a为型钢I的加热间距，η为型钢I 一侧的等距离加热点数，b为型钢I未加热的末端长度，长度为500?800mm(具体在本实施例为650mm)，H为煨弯后型钢I弯曲弦高，L为型钢I的长度，其中:α、b、L和H为已知量，且有a = L —2b/2n - 1，根据工程所需的钢构件的参数确定总型钢弯曲弦高化的值，即得出每根型钢弯曲弦高H的值，然后根据算法确定每根型钢I的加热间距a和等距离加热点数η ；
[0039]本实施例中的型钢I验收过程包括对型钢I的规格和质量进行检验，型钢I均有焊缝，对焊缝处要加强审核标准，排除因管材自身的原因而导致大型钢构件的制作达不到预定标准的因素；型钢I分段的算法:H = aX (Sina+Sin(2a)+Sin(3a)+……+Sin(η-1)a〕+bXSin (η a )，这个算法可以通过很多软件实施，既方便又快捷，例如EXCEL表格软件坐寸ο
[0040]步骤二、型钢划线
[0041]在步骤一完成施工准备之后进行型钢I (如图4所示)划线，该型钢I划线包括支撑过程和划线过程，所述的支撑过程为:将型钢I水平放置在型钢I支撑装置上，其中:所述的型钢I支撑装置包括第一支座61、第二支座62、检测板8和检测板支架9，上述的第一支座61和第二支座62分别位于第二型钢翼缘12的两端下，上述的检测板支架9设置于第一支座61和第二支座62之间,且检测板支架9 一端与第一支座61相固连,另一端与第二支座62相固连，该检测板支架9上等间距设有多个卡板槽，上述的检测板8数量为多个且有多种规格，检测板8底部与卡板槽相匹配，该检测板8的高度与其正上方型钢I的第二型钢翼缘12煨弯后下降高度相匹配，上述的检测板8正上方型钢I的第一型钢翼缘11、第二型钢翼缘12和型钢腹板13煨弯后下降高度由步骤一中的算法得出；所述的划线过程是按照步骤一中算法确定的加热点数η及加热间距a划出型钢腹板13的型钢腹板加热区域2 (如图2所示)和第一型钢翼缘11、第二型钢翼缘12的型钢翼缘加热区域7(如图3所示)，该型钢腹板加热区域2的形状为倒等腰三角形，该倒等腰三角形以加热基准直线5为上底边，该型钢翼缘加热区域7的形状为长方形，值得说明的是，根据实际情况的需要可以适时地调整第二型钢翼缘12的型钢翼缘加热区域7的数量和大小，通过算法确定的划线和步骤三的煨弯能够十分有效的达到所需弯曲目标，不仅攻克了了必须使用大型器械的技术性难关，既提高了煨弯精度，又节约了工程成本。
[0042]步骤三、火焰煨弯
[0043]完成步骤二的型钢I划线后即可对型钢I进行火焰煨弯，火焰煨弯的过程如下:气焊烤把从加热基准直线5的中点开始煨弯，每块型钢I采用4只相同规格的气焊烤把同时加热，每两个气焊烤把为一组，一组加热型钢腹板加热区域2，一组加热型钢翼缘加热区域7，每组气焊烤把均从中点开始依次同步向型钢两端进行加热，每组的两只气焊烤把均沿上述倒三角形和长方形，按“之”字形加热路线往复运行，在气焊烤把运动完单个加热区域后，两组气焊烤把再按照上述步骤对其他未加热的型钢腹板加热区域2和型钢翼缘加热区域7依次向型钢两端进行加热，直至划出的所有型钢腹板加热区域2和型钢翼缘加热区域7都经过加热处理；上述的4只气焊烤把的火焰大小、加热速度、加热范围保持一致，加热时温度控制在600°C?800°C之间，温度区间的控制具体表现为:通过肉眼观察，加热时型钢I加热处表面出现樱红色表明温度达到了 600°C，继续加热，当型钢I加热处表面向桔黄色转变时表明温度达到了 800°C，此时应停止加热，向下移动，按“之”字形加热路线继续加热其他型钢腹板加热区域2和型钢翼缘加热区域7部分；本实施例中每根型钢I采用4只相同规格的气焊烤把同时加热，既保证了施工效率又避免了同个地区在有加热时差的情况下型钢发生的畸形现象；加热时温度控制在600°C?800°C之间有如下原因:一、型钢I在600°C?800°C才能达到冷却后产生步骤一中算法所需要的形变量；二、在600°C和800°C这两个温度时，型钢I的颜色变化较为明显，便于肉眼判断，加热时更容易操作。
[0044]步骤四、冷却检查
[0045]在火焰煨弯步骤结束后，对加热过的型钢I进行放置冷却处理，直至室温后，加热前型钢中心线3与冷却后型钢中心线4之间的形变量分别与型钢I上下两边沿的形变量相等，再对其型钢I弯曲弦高Hl进行检查，检查步骤如下:检测煨弯后的型钢I下底部与上述检测板8上端的距离是否在3mm内，距离在3mm范围内即为合格；
[0046]步骤五、二次处理
[0047]检查完成后，合格的型钢I即可交付使用，对不合格的型钢I做如下二次处理:当实际型钢I弯曲弦高Hl与理论型钢I弯曲弦高H间的偏差较大时，采用气焊烤把进行调校，调校的首选位置选在偏差值最大点处，加热点数量及间距根据偏差值大小确定，其过程为:若实测型钢I弯曲弦高Hl过小时，则在该超标点与原加热点之间增加加热点；若实测型钢I弯曲弦高Hl过大时,在该超标点的正下方设加热点,选定加热点后重复上述步骤三的火焰煨弯，直至实际型钢I弯曲弦高的值Hl与理论型钢I弯曲弦高H的偏差在3mm内，调校过程中避免过烤情况出现，经调校后合格的型钢I可以交付使用。值得进一步说明的是本实施例中检测板8的分部间距若小于10cm，则不必考虑型钢I弯曲弦高Hl过大的情况，若实测型钢I弯曲弦高Hl过小,还应在该超标点与原加热点之间增加加热点进行二次加热处理，即重复步骤三的火焰煨弯。
[0048]以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种火焰煨弯型钢的方法，其特征在于，该方法先通过算法H = aX〔Sina +Sin(2a )+Sin(3a )+......+Sin(n-l) a〕+bXSin(na )对型钢(I)进行分段划线，再使用气焊烤把对划线后的型钢(I)进行加热，由于钢材热胀冷缩和重力的作用，冷却后的型钢(I)产生一定量的形变，并且经过型钢(I)支撑装置上检测板(8)的检测是否合格后，再决定是否交付，对不合格的型钢(I)进行二次处理。
2.根据权利要求1所述的一种火焰煨弯型钢的方法，其特征在于，包括如下几个步骤: 步骤一、施工准备步骤一的施工准备包括型钢(I)验收过程和型钢(I)分段过程，所述的型钢(I)验收过程是对未处理的型钢(I)进行质量检测，即探伤检测型钢(I)焊缝；所述的型钢(I)分段过程通过以下算法执行:H = aX〔Sin a +Sin(2 α ) +Sin(3α)+......+Sin(η-1) α〕+bXSin(na)，算法中α为型钢⑴每次加热后弯曲角度，a为型钢(I)的加热间距，η为型钢(I) 一侧的等距离加热点数，b为型钢(I)未加热的末端长度，H为煨弯后型钢(I)弯曲弦高，L为型钢⑴的长度，其中:a、b、L和H为已知量，且有a = (L — 2b) / (2n — I)，根据工程所需的钢构件的参数确定总型钢⑴弯曲弦高ΗΣ的值，即得出每根型钢⑴弯曲弦高H的值，然后根据算法确定每根型钢(I)的加热间距a和等距离加热点数η; 步骤二、型钢划线在步骤一完成施工准备之后进行型钢(I)划线，该型钢(I)划线包括支撑过程和划线过程，所述的支撑过程为:将型钢(I)水平放置在型钢(I)支撑装置上，其中:所述的型钢(I)支撑装置包括第一支座(61)、第二支座(62)、检测板(8)和检测板支架(9)，上述的第一支座￠1)和第二支座￠2)分别位于第二型钢翼缘(12)的两端下，上述的检测板支架(9)设置于第一支座(61)和第二支座(62)之间，且检测板支架(9) 一端与第一支座(61)相固连，另一端与第二支座￠2)相固连，该检测板支架(9)上等间距设有多个卡板槽，上述的检测板⑶数量为多个且有多种规格，检测板⑶底部与卡板槽相匹配，该检测板⑶的高度与其正上方型钢(I)的第二型钢翼缘(12)煨弯后下降高度相匹配，上述的检测板(8)正上方型钢(I)的第一型钢翼缘(11)、第二型钢翼缘(12)和型钢腹板(13)煨弯后下降高度由步骤一中的算法得出；所述的划线过程是按照步骤一中算法确定的加热点数η及加热间距a划出型钢腹板(13)的型钢腹板加热区域(2)和第一型钢翼缘(11)、第二型钢翼缘(12)的型钢翼缘加热区域(7)，该型钢腹板加热区域(2)的形状为倒等腰三角形，该倒等腰三角形以加热基准直线(5)为上底边，该型钢翼缘加热区域(7)的形状为长方形； 步骤三、火焰煨弯 完成步骤二的型钢(I)划线后即可对型钢(I)进行火焰煨弯，火焰煨弯的过程如下:气焊烤把从加热基准直线(5)的中点开始煨弯，每块型钢(I)采用4只相同规格的气焊烤把同时加热，每两个气焊烤把为一组，一组加热型钢腹板加热区域(2)，一组加热型钢翼缘加热区域(7)，每组气焊烤把均从中点开始依次同步向型钢两端进行加热，每组的两只气焊烤把均沿上述倒三角形和长方形，按“之”字形加热路线往复运行，在气焊烤把运动完单个加热区域后，两组气焊烤把再按照上述步骤对其他未加热的型钢腹板加热区域(2)和型钢翼缘加热区域(7)依次向型钢两端进行加热，直至划出的所有型钢腹板加热区域(2)和型钢翼缘加热区域(7)都经过加热处理；上述的4只气焊烤把的火焰大小、加热速度、加热范围保持一致，加热时温度控制在600°C?800°C之间，温度区间的控制具体表现为:通过肉眼观察，加热时型钢(I)加热处表面出现樱红色表明温度达到了 600°c，继续加热，当型钢(I)加热处表面向桔黄色转变时表明温度达到了 800°C，此时应停止加热，向下移动，按“之”字形加热路线继续加热其他型钢腹板加热区域(2)和型钢翼缘加热区域(7)部分； 步骤四、冷却检查 在火焰煨弯步骤结束后，对加热过的型钢(I)进行放置冷却处理，直至室温后，加热前型钢中心线(3)与冷却后型钢中心线(4)之间的形变量分别与型钢(I)上下两边沿的形变量相等，再对其型钢(I)弯曲弦高Hl进行检查，检查步骤如下:检测煨弯后的型钢(I)下底部与上述检测板(8)上端的距离是否在3mm内，距离在3mm范围内即为合格； 步骤五、二次处理 检查完成后，合格的型钢(I)即可交付使用，对不合格的型钢(I)做如下二次处理:当实际型钢(I)弯曲弦高Hl与理论型钢(I)弯曲弦高H间的偏差较大时，采用气焊烤把进行调校，调校的首选位置选在偏差值最大点处，加热点数量及间距根据偏差值大小确定，其过程为:若实测型钢(I)弯曲弦高Hl过小时，则在该超标点与原加热点之间增加加热点；若实测型钢(I)弯曲弦高Hl过大时，在该超标点的正下方设加热点，选定加热点后重复上述步骤三的火焰煨弯，直至实际型钢(I)弯曲弦高的值Hl与理论型钢(I)弯曲弦高H的偏差在3_内，调校过程中避免过烤情况出现，经调校后合格的型钢(I)可以交付使用。
3.根据权利要求1所述的一种火焰煨弯型钢的方法，其特征在于:所述的检测板(8)的数量至少为8个，且检测板⑶的高度从中间向两边递增，各检测板⑶的上端点连接线为向下弯曲的弧线。
4.根据权利要求2或3所述的一种火焰煨弯型钢的方法，其特征在于:型钢(I)末端长度b为500?800mm。
【文档编号】B21D7/00GK104128400SQ201410367579
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】苏传才, 马运广 申请人:中国化学工程第三建设有限公司