一种直线型冷弯钢板桩的辊式连续冷弯成型方法与流程

本发明涉及一种直线型冷弯钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，属于金属压力加工技术领域。

背景技术：

钢板桩作为一种环保建材，于20世纪初在欧洲开始生产，并迅速在世界各地特别是工业发达的地区得到广泛应用，但是由于我国的实际条件，冷弯钢板桩在我国的发展比较缓慢，直到20世纪末才有一定的发展，据调查在我国具有设计、生产钢板桩的企业并不多，而且市场反应良好。

钢板桩的结构特殊，其基本结构：一是钢制板桩，二是两边系锁口结构，三是在地下或水中能形成墙壁结构。由于它结构特殊，因而具有独特的优点：质量轻、强度高、隔水挡土性能好；耐久性强，一般可持续使用20～50年；具有重复使用性，一般可达5～10次；环保效果显著，在工程施工中可以大大减少取土量和混凝土使用量，有效保护土地资源。广泛应用与临时性或永久性结构建筑上，可用于建设码头、船坞等。还可以用于封山、断流等，在抗洪抢险、防震救灾、塌方泥石流治理中见效显著，施工简单、建设周期短，费用省。

在我国12mm以上厚度的钢板桩基本为热轧钢板桩，12mm以下的只能用冷弯方式生产。由于冷弯钢板桩生产的特殊性，同样规格的钢板桩冷弯生产比热轧节省材料约15%～30%，能耗更低，具有巨大的经济效益和社会效益。市场价格具有竞争优势，而且质量轻使用方便，设计生产灵活。随着我国现代化建设的推进，钢板桩尤其是冷弯钢板桩的应用空间将会十分广泛。

技术实现要素：

针对目前冷弯钢板桩和普通钢板桩在成型过程中缺乏相应合理的冷弯成型加工工艺而导致空弯道次多、成型精度低、锁水效果不佳的问题，本发明提供一种轻型钢板桩（CPR~X）的辊式连续冷弯成型方法，是一种变形合理、模具寿命长、生产效率高、成品质量好的直线型钢板桩（CPR~X）的连续辊式弯曲成型的生产工艺。

本发明的技术方案是：通过直线型钢板桩腿部的反弯来实现钢板桩锁口部位的实弯，进而来实现钢板桩的成型以及精度控制，依次包括上料、辊式连续冷弯成型、精整、切断和包装，其特征在于，辊式连续冷弯成型步骤包括：

（1）钢板桩成型的坯料为带钢，分别对钢板桩的槽型（带钢中部）、腿部（带钢腰部）和锁口部位（带钢边部）都进行了弯曲：首先使槽型部位向下弯曲，使之与水平线呈6~14°，其次腿部向下弯曲，使之与水平线呈18~26°，最后使锁口部位向上弯曲至与水平线呈18~26°。

（2）将步骤（1）得到的变形带钢进一步弯曲：分别对槽型、腿部、锁口部位进行弯曲，槽型部位向下弯曲至与水平线呈22.6°~30.6°，腿部向下弯曲至与水平线呈40°~48°，锁口部位向上弯曲至与水平线呈40°~48°；第二道次钢板桩的槽型就完成成型了，在以下的道次中，槽型部位不再进行弯曲，在槽型处加轴套。

（3）将步骤（2）得到的变形带钢进一步弯曲：分别弯曲腿部和锁口部位，腿部向下弯曲至与水平线呈62°~70°，锁口部位向上弯曲至与水平线呈62°~70°。

（4）将步骤（3）得到的变形带钢进一步弯曲：弯曲腿部和锁口部位：腿部向下弯曲至与水平线呈86°~94°，锁口部位向上弯曲至与水平线呈86°~94°。

（5）将步骤（4）得到的变形带钢进一步弯曲：将腿部下反弯回去，此时腿部的弯曲分为腿部上的弯曲和腿部下的弯曲，腿部上向下弯曲至与水平线呈78.4°~86.4°，腿部下相对于腿部向上弯曲20°，即：腿部下向上弯曲至与水平线呈58.4°~66.4°，自然地锁口就与水平线也呈58.4°~66.4°，锁口本身形状保持不变，此时的锁口部位是自由端，不受轧辊约束。

（6）将步骤（5）变形的带钢进一步弯曲，以下步骤包括此步骤不再弯曲腿部上，只弯曲腿部下：腿部下相对于腿部弯曲44.4°，即腿部下向上弯曲至与水平线呈34°~42°，自然地锁口与水平线也呈34°~42°。

（7）将步骤（6）变形的带钢进一步弯曲，只弯曲腿下部：腿部下相对于腿部弯曲64.4°，即：腿部下向上弯曲至与水平线呈14°~22°，自然地锁口与水平线也呈18°~22°。

（8）将步骤（7）变形的带钢进一步弯曲，本道次弯曲锁口上方直线段和腿下部：腿部下相对于腿部弯曲82.4°，即：腿部下向上弯曲至与水平线呈-4°~4°（“-”指的当弯曲至与水平线重合再继续弯曲时，弯曲后的角度记为负值），此处锁口端口向下弯曲至与水平线呈-1~-9°，即锁口端口处向下弯曲至与水平线呈1~9°。至此钢板桩（CPR~X）完成成型过程。

本发明所述的所述的带钢宽度与钢板桩（CRP~X）的展开尺寸宽度相配，带钢的长度不限，可完成连续成型。

本发明所有道次中，由于直线型钢板桩属于对称冷弯型材，因此所有道次弯曲角度和弯曲部位描述的都是直线型钢板桩向上下弯曲的形式。

本发明所述道次数的确定，可以在考虑实际的设备条件，生产条件的情况下，只要产品不产生裂纹，能生产出合格的产品，可以适当的进行调整来减少道次数。

和现有技术相比，本发明的有益效果是：

带钢进入成型机组后，第一道次为反向弯曲孔型，然后其余道次在此基础上进行变形和反弯，（第一道次到第四道次是通过腿部下的反弯来实现直线型钢板桩锁口部位的实弯）以减小带钢的内应力和回弹对精度的影响，还能保证带钢在成型过程中的稳定性，进一步提高成型精度。该冷弯钢板桩的生产工艺可广泛应用于多种冷弯钢板桩的生产中，尤其是对结构为U型和锁口呈U形的冷弯钢板桩的加工。

附图说明

图1是本发明的钢板桩的结构示意图。

图2是带钢坯料第一道次的弯曲成型示意图。

图3是带钢坯料第二道次的弯曲成型示意图。

图4是带钢坯料第三道次的弯曲成型示意图。

图5是带钢坯料第四道次的弯曲成型示意图。

图6是带钢坯料第五道次的弯曲成型示意图。

图7是带钢坯料第六道次的弯曲成型示意图。

图8是带钢坯料第七道次的弯曲成型示意图。

图9是带钢坯料第八道次的弯曲成型示意图。

图10是带钢成型的辊花图示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1

一种直线型冷弯钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，具体包括以下步骤：

（1）上料

①纵剪带钢：根据工艺计算的宽度即钢板桩成品的展开宽度，在纵剪机组上将带钢坯料剪成所需的规格。

②开卷矫平：将纵剪后的带钢放至冷弯成型机组的开卷机上打开，并通过矫平机使带钢矫平。

③剪切对焊：将出矫平机的带钢头部剪去，并与之前通过的带钢在焊接机处头尾对焊，以保证生产的连续性。

④活套储料：为了保证生产的连续性，生产时为了避免出现先各机组的时间差，因此要储存一定的带钢。

（2）辊式连续冷弯成型，具体包括以下道次，如图2~10所示：

第一道次：带钢进入冷弯成型组的第一机架，分别对钢板桩的槽型（带钢中部）、腿部（带钢腰部）和锁口部位（带钢边部）都进行了弯曲：首先使槽型部位向下弯曲，使之与水平线呈6°，其次腿部沿向下弯曲，使之与水平线呈18°，最后使锁口部位向上弯曲至与水平线呈18°。

第二道次：使经过第一道次变形的带钢进入第二个机架，在第一道次的基础上继续弯曲变形，在该道次同样是对槽型，腿部，锁口部位进行弯曲：分别对槽型、腿部、锁口部位进行弯曲，槽型部位向下弯曲至与水平线呈22.6°，腿部向下弯曲至与水平线呈40°，锁口部位向上弯曲至与水平线呈40°；第二道次钢板桩的槽型就完成成型了，在以下的道次中，槽型部位不再进行弯曲，在槽型处加轴套。

第三道次：使经过第二道次变形的带钢进入第三个机架，在第二道次的基础上继续弯曲变形，分别弯曲腿部和锁口部位，腿部向下弯曲至与水平线呈62°，锁口部位向上弯曲至与水平线呈62°。

第四道次：使经过第三道次变形的带钢进入第四架机架，在第三道次的基础上继续弯曲变形，在该道次只弯曲腿部和锁口部位：腿部向下弯曲至与水平线呈90°，锁口部位弯曲至与水平线呈90°；在第一道第四步骤通过腿部的反弯完成了锁口部位的实弯，使锁口部位达到精确控制，精确成型。

第五道次：使经过第四道次变形的带钢进入五架机架，在第四道次的基础上将腿部反弯回去，在该道次主要是将腿部下反弯回去，即腿部下的弯曲（此时腿部的弯曲分为腿部上的弯曲和腿部下的弯曲）：腿部上向下弯曲至与水平线呈78.4°，腿部下相对于腿部向上弯曲20°，即：腿部下向上弯曲至与水平线呈58.4°，自然地锁口就与水平线也呈58.4°，锁口本身形状保持不变，此时的锁口部位是自由端，不受轧辊约束。

第六道次：使经过第五道次变形的带钢进入六架机架，在第五道次的基础上继续弯曲变形，在该道次只弯曲腿部下（至此腿部上已经弯曲成型，一下道次不再弯曲）：腿部下相对于腿部弯曲44.4°，即腿部下向上弯曲至与水平线呈34°，自然地锁口与水平线也呈34°。

第七道次：使经过第六道次变形的带钢进入七架机架，在第六道次的基础上继续弯曲变形，在该道只弯曲腿下部：腿部下相对于腿部弯曲64.4°，即：腿部下向上弯曲至与水平线呈14°，自然地锁口与水平线也呈20°。

第八道次：使经过第七道次变形的带钢进入八架机架，在第七道次的基础上继续弯曲变形，在该道弯曲锁口上方直线段和腿下部：腿部下向上弯曲至与水平线呈-4°，此处锁口端口向下弯曲至与水平线呈-1°，即锁口端口处向下弯曲至与水平线呈1°，至此钢板桩（CPR~X）完成成型过程。

（3）精整：将成型后的钢板桩通过精整机组，使之消除可能出现的翘曲等缺陷。

（4）定尺：将精整后的钢板桩根据要求切成所需尺寸。

（5）检验包装：把定尺切断后的钢板桩通过检验区，并把通过检验的合格产品进行包装，最后把包装后的产品放入成品仓库。

实施例2

本实施例所述直线型冷弯钢板桩的辊式连续冷弯成型方法与实施例1相同，不同在于：辊式连续冷弯成型，具体包括以下道次，如图2~10所示：

第一道次：带钢进入冷弯成型组的第一机架，分别对钢板桩的槽型（带钢中部）、腿部（带钢腰部）和锁口部位（带钢边部）都进行了弯曲：首先使槽型部位向下弯曲，使之与水平线呈10°，其次腿部沿向下弯曲，使之与水平线呈22°，最后使锁口部位向上弯曲至与水平线呈22°。

第二道次：使经过第一道次变形的带钢进入第二个机架，在第一道次的基础上继续弯曲变形，在该道次同样是对槽型，腿部，锁口部位进行弯曲：分别对槽型、腿部、锁口部位进行弯曲，槽型部位向下弯曲至与水平线呈26°，腿部向下弯曲至与水平线呈45°，锁口部位向上弯曲至与水平线呈45°；第二道次钢板桩的槽型就完成成型了，在以下的道次中，槽型部位不再进行弯曲，在槽型处加轴套。

第三道次：使经过第二道次变形的带钢进入第三个机架，在第二道次的基础上继续弯曲变形，分别弯曲腿部和锁口部位，腿部向下弯曲至与水平线呈66°，锁口部位向上弯曲至与水平线呈66°。

第四道次：使经过第三道次变形的带钢进入第四架机架，在第三道次的基础上继续弯曲变形，在该道次只弯曲腿部和锁口部位：腿部向下弯曲至与水平线呈86°，锁口部位弯曲至与水平线呈86°；在第一道第四步骤通过腿部的反弯完成了锁口部位的实弯，使锁口部位达到精确控制，精确成型。

第五道次：使经过第四道次变形的带钢进入五架机架，在第四道次的基础上将腿部反弯回去，在该道次主要是将腿部下反弯回去，即腿部下的弯曲（此时腿部的弯曲分为腿部上的弯曲和腿部下的弯曲）：腿部上向下弯曲至与水平线呈82°，腿部下相对于腿部向上弯曲20°，即：腿部下向上弯曲至与水平线呈62°，自然地锁口就与水平线也呈62°，锁口本身形状保持不变，此时的锁口部位是自由端，不受轧辊约束。

第六道次：使经过第五道次变形的带钢进入六架机架，在第五道次的基础上继续弯曲变形，在该道次只弯曲腿部下（至此腿部上已经弯曲成型，一下道次不再弯曲）：腿部下相对于腿部弯曲44.4°，即腿部下向上弯曲至与水平线呈38°，自然地锁口与水平线也呈38°。

第七道次：使经过第六道次变形的带钢进入七架机架，在第六道次的基础上继续弯曲变形，在该道只弯曲腿下部：腿部下相对于腿部弯曲64.4°，即：腿部下向上弯曲至与水平线呈18°，自然地锁口与水平线也呈18°。

第八道次：使经过第七道次变形的带钢进入八架机架，在第七道次的基础上继续弯曲变形，在该道弯曲锁口上方直线段和腿下部：腿部下向上弯曲至与水平线呈2°，此处锁口端口向下弯曲至与水平线呈-5°，即锁口端口处向下弯曲至与水平线呈5°，至此钢板桩（CPR~X）完成成型过程。

实施例3

本实施例所述直线型冷弯钢板桩的辊式连续冷弯成型方法与实施例1相同，不同在于：辊式连续冷弯成型，具体包括以下道次，如图2~10所示：

第一道次：带钢进入冷弯成型组的第一机架，分别对钢板桩的槽型（带钢中部）、腿部（带钢腰部）和锁口部位（带钢边部）都进行了弯曲：首先使槽型部位向下弯曲，使之与水平线呈14°，其次腿部沿向下弯曲，使之与水平线呈26°，最后使锁口部位向上弯曲至与水平线呈26°。

第二道次：使经过第一道次变形的带钢进入第二个机架，在第一道次的基础上继续弯曲变形，在该道次同样是对槽型，腿部，锁口部位进行弯曲：分别对槽型、腿部、锁口部位进行弯曲，槽型部位向下弯曲至与水平线呈30°，腿部向下弯曲至与水平线呈48°，锁口部位向上弯曲至与水平线呈48°；第二道次钢板桩的槽型就完成成型了，在以下的道次中，槽型部位不再进行弯曲，在槽型处加轴套。

第三道次：使经过第二道次变形的带钢进入第三个机架，在第二道次的基础上继续弯曲变形，分别弯曲腿部和锁口部位，腿部向下弯曲至与水平线呈70°，锁口部位向上弯曲至与水平线呈70°。

第四道次：使经过第三道次变形的带钢进入第四架机架，在第三道次的基础上继续弯曲变形，在该道次只弯曲腿部和锁口部位：腿部向下弯曲至与水平线呈94°，锁口部位弯曲至与水平线呈94°；在第一道第四步骤通过腿部的反弯完成了锁口部位的实弯，使锁口部位达到精确控制，精确成型。

第五道次：使经过第四道次变形的带钢进入五架机架，在第四道次的基础上将腿部反弯回去，在该道次主要是将腿部下反弯回去，即腿部下的弯曲（此时腿部的弯曲分为腿部上的弯曲和腿部下的弯曲）：腿部上向下弯曲至与水平线呈86.4°，腿部下相对于腿部向上弯曲20°，即：腿部下向上弯曲至与水平线呈66°，自然地锁口就与水平线也呈66°，锁口本身形状保持不变，此时的锁口部位是自由端，不受轧辊约束。

第六道次：使经过第五道次变形的带钢进入六架机架，在第五道次的基础上继续弯曲变形，在该道次只弯曲腿部下（至此腿部上已经弯曲成型，一下道次不再弯曲）：腿部下相对于腿部弯曲44.4°，即腿部下向上弯曲至与水平线呈42°，自然地锁口与水平线也呈42°。

第七道次：使经过第六道次变形的带钢进入七架机架，在第六道次的基础上继续弯曲变形，在该道只弯曲腿下部：腿部下相对于腿部弯曲64.4°，即：腿部下向上弯曲至与水平线呈22°，自然地锁口与水平线也呈22°。

第八道次：使经过第七道次变形的带钢进入八架机架，在第七道次的基础上继续弯曲变形，在该道弯曲锁口上方直线段和腿下部：腿部下向上弯曲至与水平线呈4°，此处锁口端口向下弯曲至与水平线呈9°，即锁口端口处向下弯曲至与水平线呈9°，至此钢板桩（CPR~X）完成成型过程。