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简单介绍冷弯型钢知识

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制造冷弯型钢的材料

冷弯型钢是以碳钢为主,还有耐候钢,低合金高强度钢,不锈钢。现主要介绍碳钢造的冷弯型钢。


通常用于制造冷弯型钢的碳钢为Q235A-B。该钢号是1988年修订国家标准以后修改的钢号,与国际标准接轨。Q代表钢的屈服强度,235代表屈服强度值,A-B代表等级;A级是最基本的也是最低要求;B、C、D级逐步提高要求;同组钢号还有Q195、Q215。该组钢号与日本钢号SS400、德国钢号ST37-2相近,属同一等级的钢种,如无特殊要求可相五通用。

低合金高强度结构钢也可用于制造冷弯型钢,其代表钢号为Q345A-B,其屈服强度度度)F低于345N/mm2 (Mpa)相当于钢号16Mn,现标准号为GB/T 1591-1994,与日本钢号SM490A、德国钢号ST52-3属同一等级钢号,化学成分和力学性能的指标相近,如无特殊要求可通用。但国内某些钢厂生产的16Mn由于冶炼工艺上的不足,裂纹倾向性较大,冷弯时角部易产生裂纹。

高耐候钢也可用于制造冷弯型钢。现行标准的代号为GB/T 4171-84,该钢种含有少量铜和磷,具有良好的耐大气腐蚀能力。为了改善加工性能及耐候性能加入少量的稀土铼、钒、钛、铌等微量元素。目前已大量用于制造铁路客货车辆、海运集装箱等产品。该标准中的09CuPCrNi-A、09CuPCrNi-B是钢中除有少量铜磷外,另加入少量镍、铬元素;耐大气腐蚀能力大为提高,而且力学性能和冷加工的性能也大为改善。

耐海水腐蚀钢,可用于制造海上石油平台的上层结构。宝钢研制的钢号为MarilogG41A和S50A,可以制造冷弯型钢。

耐火钢应用始于2001年以后,“9 . 11”事件以后钢结构的耐火性能提到日程上,各大钢厂纷纷研制耐火钢。冷弯型钢也要采用耐火钢。武钢已研制成功耐火钢,其牌号WGJ510C2,在火灾发生时可保持强度一定时间,为营救受灾人员争取宝贵时间。钢结构建筑上应用耐火耐候性能的冷弯型钢是比较好的选择。

冷弯型钢的特点


冷弯型钢是一种可以多变形的高效经济钢材,最主要的优点是节省材料,据国外资料冷弯型钢与热轧型钢相比可节约材料30%~50%。

①冷弯型钢由于生产工艺方法与热轧型钢不同,可制造更薄更宽的型钢,从截面特性上看钢材用在更需要的地方。如:一个20号轻钢槽钢腹板厚5.2mm,翼缘厚9mm,而冷弯槽钢可生产3mm厚度的冷弯槽钢,还可减薄到2mm以下,所以冷弯型钢可生产更薄的型钢。

同样20号轻型槽钢其翼缘宽76-80mm,而冷弯槽钢可大于80mm,可达到或超过200mm,所以冷弯型钢可生产更宽的型钢。冷弯型钢可增加内外卷边,热轧型钢是不可生产内卷边的。卷边起到稳定截面,增加抗弯和抗扭能功的作用。圆、方、矩形等中空截面的型钢,热轧更难以生产,冷弯则可生产,冷弯型钢还可以满足结构上的要求轧制出异形截面,如卷帘门型钢、空腹钢窗型钢、彩板轧成的钢窗型钢、L形檩条型钢、钢门框和钢门等。

②冷弯型钢是冷成型,钢材在冷加工变形过程中提高钢屈服强度。经测试在方矩形管中一般可提高10%~15%,有的可提高20%,在结构设计中应充分利用,在建筑领域中利用冷加工提高屈服强度的实例还很多,如檩条经张拉后使用,不但长度增加应力也增加,冷拔低碳钢丝,冷轧带筋钢筋,冷轧扭钢筋都是利用冷加工提高屈服强度而提高设计的许用应力。但是冷弯型钢形状和尺寸变化大小,屈服强度提高的程度也不相同,美国轻钢设计规范中就利用这一因素。

③冷弯型钢可生产许多有表面防护层的型材,如镀锌、镀铝锌、镀锡、涂塑等材料,解决防锈问题,彩色涂层钢板轧成波纹钢板是做屋面和墙面的理想材料。宝钢生产的以镀锌板为基板再涂树脂材料的彩板,可保证20年寿命。澳大利亚BHP公司利用铝锌合金镀层板为基板的彩板可保证寿命更长。攀钢、宝钢等钢企也研制成功镀铝锌合金的彩板。

④冷弯型钢可以与各种深加工的工艺连接,如冲孔、焊接、涂漆等,为零件的工厂化生产创造条件。新西兰汉斯工厂制造的檩条件专用机组可生产槽钢,内卷边槽钢(C形型钢)、Z形型钢、卷边Z形型钢,不用更换轧辊即可生产各种规格尺寸冷弯型钢并附有冲孔设备,切断设备,直接生产零件。

综上所述,宏观综合经济效益比较,冷弯型钢优于热轧型钢,如用于建筑结构则重量减轻,基础的投入减少,降低造价,缩短工期。

目前国内外冷弯型钢生产发展现状


冷弯型钢生产设备不仅在冶金行业中,而且在各行业中均有各自的冷弯机组,产量是以件或米统计。所以难以取得准确的数据。据不完全统计(不包括焊接钢管),我国冷弯型,总产量大约在120万吨,约占全国钢材产量的1.2%,而美国、日本、俄罗斯等工业发展国家,其冷弯型钢的产量约占其钢材总产量的3%一5%。如果我国冷弯型钢产量达到钢材总产量的3%,需达到300万吨。相比较差距很大,主要是我国钢结构建筑起步较晚发展缓, 日本的冷弯型钢50%以上是用于建筑领域。另外我国过去钢材少,限制了钢结构的应用发展,现在我国钢产量为世界第一位。2002年钢卷板产量达3500万吨,今后5年内可达到5000万吨,为扩大冷弯型钢生产提供了可靠的原料保证条件。

世界上冷弯型钢生产的大国主要是美国、日本、俄罗莫斯。仅美国已有18000余条生产线,年产冷弯型钢350余万吨(20世纪80年代数据),日本也有东芝钢管、九一钢管、本制管制造株式会社等大型企业,以生产方矩形管和普通开口型钢为主,最大的方矩管可达400mm X 400mmX 6mm,圆管最大达直径660mmX 19mm,小型企业以高质量复杂截面小批量,多种高附加值的产品为主,俄罗斯由于过去计划经济影响仅钢铁联合企业有冷弯型钢专业生产厂,重点开发铁路客货车氧辆冷弯型钢,客货汽车用冷弯型钢。

国外冷弯型钢品种达10000种以上各个领域均可使用,我国经常生产的品种不过400-500种,在专用品种上还有很大的差距。

冷弯型钢发展的历史已有100多年,但快速发展在近50年。在20世纪初俄罗斯的工厂已用弯折方法制造冷弯型钢。由于板带产量少而贵,冷弯型钢生产几乎没有什么发展,20世纪初美国生产了第一台辊式冷弯机组。从此冷弯型钢进人工业化生产的阶段,到20纪60年代有了快速发展。

我国在解放前上海的一些弄堂小厂用拉拔方法生产一些冷弯型钢,主要用于装璜。20世纪50年代中期第一汽车厂有自备机组生产汽车专用的封窗和车身冷弯型钢,上钢十厂建设了我国冶金行业的第一台小型冷弯机组,由于钢带质量不好,所产的冷弯型钢不能满足不久就停产,20世纪60年代中期为改变我国援外工程中“肥梁胖柱大屋顶”的落后面貌,冶金部在北京、天津、重庆、上海布点生产冷弯型钢。曾为我国第二汽车制造厂全部用冷弯型钢,建设20余万平方米的厂房。但由于带钢供应不足,价格偏高,没有得到推广。20世纪80年代初,改革开放的春风吹醒了中华大地,国外的设备、汽车进入中国,看到国外的汽车、设备都用上了冷弯型钢,美观又轻巧,人们纷纷向冶金行业提出要求,为冷弯型钢的发展打开了广阔空间。而建筑领域还稍晚一些,首先在大型体育馆中少量使用冷弯型钢,如上海体育馆、上海游泳馆;20世纪90年代又在上海东方明珠电视塔的钢结构球体、宝钢三期工程中均大量使用冷弯型钢。目前正在向住宅钢结构建筑中发展和应用。

张家港兆丰冷拔型钢有限公司