我国冷弯型钢生产的特点及发展
第35卷 第9期 2000年9月
钢 铁
I RON AND ST EEL
V o l . 35,N o. 9 Sep tem ber 2000
・综合论述・
我国冷弯型钢生产的特点及发展
姜复生 袁晓光
(摘 要 介绍了冷弯型钢产品的特点, 。关键词 冷弯型钢 特点 现状 发展α
FUTURE OF THE PROD UCT I ON
FOR M ED SHAPES IN CH INA
J I AN G Fu sheng YU AN X iaoguang
(W uhan Iron and Steel D esign and R esearch In stitu te )
ABSTRACT T he featu res of ro ll fo rm ed shap es are in troduced . T he cu rren t statu s of p roducti on and techn ique of ro ll fo rm ed shap es in Ch ina is p resen ted and the fu tu re is analyzed .
KEY WORD S ro ll fo rm ed shap e , sp ecific , cu rren t statu s , developm en t
1 前言
(3) 使用原料为长的冷、热轧带钢卷, 其加工的
冷弯型钢作为一种经济断面型材, 已经得到认同。冷弯型钢正在各行各业发挥着重要的作用。
我国冷弯型钢的生产已有40余年的历史, 至今产量稳步增长, 设备生产能力不断扩大, 品种日益增多, 潜在市场能力较大, 今后我国冷弯型钢生产必将会有一个新的发展。2 冷弯型钢的特点
冷弯型钢一般是以热轧或冷轧带钢作原料, 在常温状态下, 经过拉拔、冲压、折弯或辊式弯曲成型机组加工, 弯曲成各种断面形状的型材。本文所讲的冷弯型钢均指采用连续辊式弯曲成型机组加工成型的产品。
冷弯型钢产品具有以下一些特点:
(1) 可以生产用一般热轧方法难以生产的厚度薄、断面形状复杂的型材;
(2) 由于使用冷、热轧带钢卷为原料, 在多对成型辊中弯曲成型, 所以冷弯型钢的产品表面光洁, 产品断面尺寸精度高;
α
产品长度可以根据用户的需要灵活调整;
(4) 产品断面形状可按用户需要设计, 结构合理, 单位重量的断面性能(断面系数) 较热轧型钢优越, 用于制造结构钢材可以节约钢材10%～40%;
(5) 用于建筑, 可以减轻建筑物的自重, 缩小基础, 加工方便, 施工周期短, 综合基建费用低;
(6) 适用于耐震、防火结构; (7) 用于制造汽车、拖拉机、拖车、机车车辆、农机具及起重运输机械等的构件, 可以有效地减轻设备自重, 降低生产成本, 节省动力消耗, 并能提高运输及机械工作效率;
(8) 冷弯型钢产品的材质是多样化的, 不仅可以生产一般碳素钢、低合金高强度钢、不锈钢, 而且可以生产各种镀层板(如镀锌、镀锡、镀铝等) 、涂层板(各种有机塑料涂层) 等材质的冷弯型钢, 以及多种有色金属(如铜、铝、钛等) 的冷弯型材, 适应了多方面的需要。辊式冷弯型钢成型生产线较生产同类产品的轧机设备简单, 设备重量轻, 占地面积小, 相
联系人:姜复生, 高级工程师(教授级) , 武汉(430080) 武汉钢铁设计研究总院退休办转
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对投资少, 生产操作易于掌握, 生产人员少, 效率高, 减少了环境污染, 改善了劳动条件。3 我国冷弯型钢技术发展的现状
311 冷弯型钢的产量与品种数量有了很大的提高
我国冷弯型钢的年生产量, 由80年代初的1万余t , 至今已增加到约50万t 以上(不包括圆管) , 占全国钢材产量的016%左右。冷弯型钢的生产厂也由当时冶金行业的5家, 发展到建筑、汽车、机电、交通运输、轻工、家用电器等行业, 也包括大量的乡镇企业和个体经营的企业, 合计约有200个冷弯型钢生产厂, 遍布全国绝大多数省、市、自治区。
冷弯型钢的品种, 口型钢, 一般结构用型钢、板型钢、, 如:、槽钢、乙型钢等) 由小到大, 从薄到厚, 规格齐全, 其坯料展开尺寸范围:宽度7～1100mm 、厚度015～1217
矩形管为例, 其断面尺mm ; 结构用闭口型钢以方、
寸范围:方形15mm ×15mm ～280mm ×280mm 。矩形10mm ×20mm ～200mm ×360mm , 壁厚为015～1217mm ; 宽幅的波纹板型钢的坯料展开尺寸范围:宽度最大可达1550mm , 厚度为013～3mm 。据估计, 目前国内生产的冷弯型钢的品种、规格约有2000余个。
制造冷弯型钢用的坯料, 由原来的单一普通碳素钢, 发展到优质碳素结构钢、低合金结构钢、高耐候性结构钢、不锈钢、涂镀层板带(镀锌板、有机涂层板等) , 以及一些有色金属材料(如铜、铝合金等) 。312 技术装备的能力与水平
我国冷弯型钢生产发展的初期(50年代末) , 冶金行业内只有4套机组, 80年代初约有10套机组, 且多是一些中小型机组。如今国内已拥有各类大中小型冷弯型钢及宽幅波纹板成型机组, 基本规格配套, 还有一些带有多种辅助工序(如冲孔、压痕、冲切等工序) 复合功能的成型机组, 总数达300套以上, 设备的综合年生产能力超过了300万t 。
随着产品需求范围的扩大, 冷弯型钢机组为适应多品种及复杂断面产品的加工要求, 在设备配套中机架数量的设置、成型机架的结构型式、辅助设备配套、产品切断方式以及产品切断长度精度的控制等方面, 都有了很大的改进和提高。如:生产不锈钢及彩板门窗料的冷弯型钢机组, 水平辊机架的数量已达32架; 不少冷弯型钢机组开始采用带有插入式
立辊的四辊式成型机架, 改善了成型时的变形条件, 提高了产品质量; 产品切断除了采用通常的飞锯外, 也逐步采用飞剪切断, 使型材切口无毛剌、变形小, 保证了产品端面的质量; 不少机组的切断设备采用了数控装置, 使产品切断长度偏差达到±3mm 。近年来, 一些企业从国外引进了多种规格型式的20余套冷弯型钢机组, 8%, 20%。, 填补, 其技术代表了当。如:武钢汉口轧钢厂引进的1217冷弯型钢机组, 不仅具有较高的生产效率, 而且也是目前国内冷弯型钢产品规格最大的机组, 增加了大型异型冷弯型钢(如冷弯钢板桩) 产品的生产能力; 宝钢冷轧厂引进的冷弯波纹板型钢机组, 产品规格范围最大(坯料展开宽度900～1550
厚度013～3mm ) , 成型速度最高(约9114mm 、
随m m in ) , 机组设备配套最为完善(包括预热装置、
动飞剪、自动堆垛装置等) ; 陕西方菱冷弯型钢股份有限公司引进的具有多工序的复合功能冷弯型钢机组, 带有计算机控制的精密送料装置、冲孔切槽装置, 成品切断用高速冲剪(最高55次 m in ) , 切断长度精度可达±01762mm , 机组可以直接生产出构件产品。这些设备的引进, 不仅增加了冷弯型钢的生产能力, 也对我国冷弯型钢生产技术的不断提高起到了促进作用。
313 冷弯型钢产品市场更加广泛
近20年来, 我国的冷弯型钢用户, 由原来仅限于一般农用拖车和普通结构件等小范围内使用, 如今已逐步扩展到建筑结构、汽车、机车车辆、起重机械、轻工机械、电气、家电、家具、装饰、集装箱、交通设施、电梯等行业。
(1) 建筑行业是使用冷弯型钢的大户。在国外, 以日本为例, 冷弯型钢产品的一半以上是用于建筑行业。近年来国内的建筑行业应用冷弯型钢产品也日益增多, 如一些冶金、汽车制造业的厂房多采用冷弯型钢结构, 厂房的最大跨度达30m , 内设吊车的最大起重量为30t , 厂房均为双跨或三联跨, 建筑面积115～2万m 2。轻型钢结构厂房, 具有施工周期
2
短、用钢量低(70～80kg 工程综合造价低等特m ) 、点, 其优势已逐渐为广大用户认同。
轻型钢结构建筑还包括码头和保税区仓库, 棉花和粮食仓库, 农产品、建材、家具等各类交易市场, 体育场馆、展览厅、活动房屋及高层建筑等。据有关
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方面介绍, 全国一年大约有近300万m 2轻型钢结构建筑竣工。
高层立体化仓库是国内近年发展的新型仓储设施, 它也是以冷弯型钢产品为主制作的结构, 所用各类型钢多要求带有排孔, 便于组装或搁架间距的调整。国内已有厂家生产, 今后还有不断扩大的趋势, 且此类仓储设施适宜于工厂化生产。此外, 还有各类商业使用的货架、工业用楼梯、走台及立体停车场等, 与其也有相似之处, 用量也在逐步增多。
(2) 汽车制造业要求品种多, 产品精度高。我国在50年代制造第一台解放牌汽车时, 冷弯型钢为原料的构件(风窗框) , 造行业的迅速发展, 及质量, 汽车制造中, 钢的数量最大, 、墙板、底板、车体框架、底部大梁及车门窗框等。小型客车及轿车的冷弯型钢需要量不大, 但其用于制作门窗框件、各种导轨、构件及装饰件等, 断面复杂、尺寸精度高。使用的材料除了优质碳素钢之外, 还有镀锌板、不锈钢等, 还有要求高强度钢的冷弯型钢。国内除了部分大型汽车制造厂对自用量较大的冷弯型钢产品, 由本厂设置的冷弯型钢机组生产供应外, 多数汽车制造厂所需各类冷弯型钢产品皆由专业冷弯型钢厂提供。部分专业冷弯型钢厂还可以提供用冷弯型钢经过深加工的汽车装配用的部件或总成件。由于中外合资汽车制造厂的增多, 其所需的冷弯型钢品种也在不断增加, 而供应渠道也逐渐由国外转向国内, 国内也有一批冷弯型钢机组装备完善、成型技术水平较高的厂家, 开始为其提供所需产品, 这也加快了汽车制造业的国产化进程。
(3) 集装箱制造用冷弯型钢产品的市场潜力较大。随着集装箱的现代运输方式的发展, 国内集装箱的制造厂家(含中外合资企业) 日益增多, 集装箱生产量急剧扩大。集装箱制造中, 使用了大量的冷弯型钢, 需要的冷弯型钢主要品种包括有:等边和非等边的槽钢、角钢、方矩形管及宽幅的波纹板型钢等。集装箱制造用的各类冷弯型钢, 多为由国外进口或进口卷板在国内加工成型材。近年来, 武钢、宝钢等企业开发生产出集装箱用卷板品种后, 一些集装箱制造的大厂所需要的冷弯型钢也逐步转由国内供应, 这有利于降低集装箱的制造成本。由于集装箱制造用的冷弯型钢数量较大, 一般每只标准箱平均使用冷弯型钢约015t , 如果以年产50万只标准箱计算,
每年需要各种规格的冷弯型钢可达25万t 左右, 这也是一个比较大的消费市场。国内多数中型冷弯型钢机组都基本具备生产上述各类产品的条件, 一些厂家也已开始为集装箱厂家提供相关产品。
(4) 高速公路护拦型钢用量增长较快。近年来国内公路交通运输发展迅速, 高速公路的建设也在加快进程。作为高速公路建设配套设施之一的中央, 其中包括:(支柱用) 等。护, 38～48t :路侧用20～46t 。目20余家, 其中一些冷弯型钢机组生产线上配置有预冲孔装置, 提高了机组生产效率, 产品质量也得到了保证。
(5) 机车车辆制造需要优质的大型冷弯型钢。在铁路车辆制造中, 以货车使用冷弯型钢的数量最大, 目前供给的多数是立柱、端墙横带、边沿梁、侧顶板等结构用型材, 其材质要求为耐大气腐蚀钢, 以提高车辆的使用寿命。为适应车辆制造加工的需要, 边沿梁用矩形管的一个角部要求为尖角, 虽然该型材的成型难度较大, 但已由有关的生产厂家研制成功后常年供货。此外, 国内制造的地铁用车厢, 也使用了波纹板型钢等冷弯型钢产品。在机车车辆制造中大量采用冷弯型钢, 不仅可以简化制造工艺, 节省钢材, 而且可以降低车辆自重和制造成本, 使用户得到了较好的经济效益。近来, 国内有部分车辆已经开始采用不锈钢材质的冷弯型钢制作部件, 这不但可以延长车辆的使用寿命, 而且减少维修工作, 也是今后发展的趋势, 国外已有不少这方面的成熟经验。
(6) 除了上述一些典型用户外, 我国冷弯型钢的应用, 已经逐步普及到各行各业。如农机车辆、机具制造是应用冷弯型钢较早的行业之一, 农机具采用冷弯型钢制作部件, 可以节省钢材、有效地减轻设备自重, 提高了农机具的工作效率; 建筑门窗是应用空腹异型冷弯型钢的较早的大用户之一, 发展至今已经有了多种系列用彩涂板及不锈钢板制作的冷弯型钢门窗料, 其具有密封性能好、美观、寿命长等特点; 复合卷帘门用冷弯型钢, 是新型防火门制作的首选材料; 建筑业装修用的各种龙骨、装饰条等也使用了大量的冷弯型钢, 所需型钢断面的品种规格多, 所用的材料包括镀锌板、彩涂板、不锈钢及铝合金等; 电气工业中, 诸如各类开关柜和电控拒的框架、电缆支架、安全摩电道、铁塔构件等也逐渐用冷弯型钢代替了部分热轧型钢; 新型家具制造中, 从主要构件到
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零部件, 多种冷弯型钢产品也得到了广泛采用; 家用电器中, 包括电视机、洗衣机及电冰箱等产品, 都有使用冷弯型钢制作的零部件; 在迅速发展的电梯制造业中, 无论是直梯或是扶梯, 都应用了大量的冷弯型钢制作构件, 在国内的一些外资电梯制造厂家使用的冷弯型钢产品, 也转向由国内供应; 由于大型冷弯型钢机组的投产, 已为悬臂液压起重机的制造提供了臂杆用厚壁大型方矩形空心冷弯型钢, 为其降低生产成本费用创造了有利条件。
314 冷弯型钢标准的基本体系已经形成
产品标准是工厂生产和用户使用产品的技术依据。完善的产品标准, 技术发展, 。
1960(, 1963年进行了修订, 但仍为“品种”, 故可以说当时还没有完整的正式标准。
现行的冷弯型钢产品的国家标准, 是于1986年制订, 1987年7月1日起实施。发布实施的有以下7个冷弯型钢的国家标准:
外形、GB 6723—86 通用冷弯开口型钢尺寸、重量及允许偏差;
GB 6724—86 冷弯波形钢板;
GB 6725—86 冷弯型钢技术条件;
外GB 6726—86 货运汽车用冷弯型钢尺寸、形、重量及允许偏差;
外GB 6727—86 客运汽车用冷弯型钢尺寸、
形、重量及允许偏差;
外GB 6728—86 结构用冷弯空心型钢尺寸、
形、重量及允许偏差;
GB 6729—86 卷帘门及钢窗用冷弯型钢尺寸、外形、重量及允许偏差。
上述标准的颁布, 奠定了我国冷弯型钢产品标准形成体系的初步基础, 为促进冷弯型钢生产的发展起到了积极的作用。但标准的综合水平与国外同类标准比较还有一些差距, 其品种规格的内容还不能反映当前的现状, 尚需不断完善。315 我国冷弯型钢生产的技术进步
新产品开发工作进展较快。经过几十年的生产实践, 国内各企业都十分重视冷弯型钢的产品开发工作, 对于用户需要的冷弯型钢产品, 基本上都能立足于国内供应, 并且也开始为在国内的外资企业提供了冷弯型钢产品, 还有部分产品出口。与此同时, 也逐步建立起一支辊型设计队伍, 这是实现生产多
品种、高质量冷弯型钢产品的重要基础工作。
引进技术与设备的消化吸收, 促进了我国冷弯型钢生产技术的提高。通过引进, 对国外的先进技术与设备有所了解, 在学习掌握国外设备特点的基础上, 研制出适合中国国情的冷弯型钢机组; 利用引进设备的技术优势, 开发具有独特工艺的新产品, 武钢汉口轧钢厂、长春冷弯型钢厂研制出尖角矩形管即是实例之一; , 。, 好的开端。近10余年来, 北京科技大学等高等院校及一些研究部门, 与有关企业联合进行了冷弯成型计算机辅助辊型设计的开发工作, 取得了一定的成果, 实现了部分产品可以利用CAD 系统, 完成变形图、装辊图与辊片图的设计工作; 北方工业大学引进了冷弯型钢辊型设计的CO PRA 软件, 并且在国内进行了推广, 也取得了较好的效果。这些都为今后全面实现冷弯型钢的计算机辅助辊型设计与优化工作奠定了基础。
4 我国冷弯型钢展望411 目前存在的主要问题
(1) 冷弯型钢的品种及数量不能适应市场需求。目前我国生产的冷弯型钢品种与数量, 与市场的需求还有差距, 不少用户所需要的产品还有待开发, 开拓市场还需要下大工夫, 在产品结构调整中, 冷弯型钢在全国钢材总产量中所占比例还应逐步提高。当前冷弯型钢年产量仅占钢材总产量的016%左右, 而先进工业国家的冷弯型钢产量一般占钢材总产量的115%～4%, 差距较大。
现有的一些技术设备难以适应多品种与高质量产品的生产需要。我国虽然引进了一批具有先进技术水平的冷弯型钢机组设备, 但是多数企业的不少机组设备水平较低, 配套不够完善, 难以适应多品种与高质量产品的生产要求。
(2) 冷弯型钢国家标准有待进一步修改与完善。1986年颁布的7个冷弯型钢国家标准, 至今已经实施10余年, 目前生产冷弯型钢的品种范围、生产技术和设备的条件以及用户的要求等方面, 较当时都有了很大的变化, 现行标准已不能完全满足需要, 限制了一些冷弯型钢的推广应用和产品质量的提高。
(3) 对冷弯型钢产品深加工的重视不够。国内
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绝大多数冷弯型钢生产企业只是销售型材产品, 而对其产品的深加工没有给予足够的重视。这样不仅不能适应和方便用户的直接使用, 而且还使用户感到冷弯型钢的价格高。这反映出企业生产的多是初级的冷弯型钢产品, 缺乏进一步深加工, 致使销售市场难以扩大, 限制了冷弯型钢生产的发展。特别是在今天的市场经济条件下, 普通的冷弯型钢产品的销售价格并不占有优势。
412 冷弯型钢生产技术展望
(1) 加强对冷弯型钢应用市场的开发。我国冷弯型钢应用市场具有极大的潜力, 钢产品得到非常广泛应用的情况来看, 条件。, 一些外资企业已, 产品逐步进入了国内市场, 这一方面说明国内有着良好的冷弯型钢市场, 另一方面也增强了大力开发冷弯型钢产品市场的紧迫感。结合市场经济的特点, 发挥行业协会的作用, 加强调研、信息交流与协调, 发挥行业的整体优势。在新建或改建冷弯型钢机组(厂) 时, 确定产品方向要有针对性, 发挥自己的特长, 开拓新的市场领域, 避免一拥而上带来的不良后果。
(2) 加速对旧有冷弯型钢机组设备的改造。目前虽有300余套冷弯型钢机组, 但是不少设备已经运行多年, 有些设备投产时就比较简陋, 不能满足高质量及多品种产品的生产需要。为适应市场需求, 对这些设备的技术改造势在必行。
(3) 消化吸收国外的先进技术, 制造出国内的高水平的冷弯型钢机组设备。以引进各具特点的各类冷弯型钢机组为范例, 结合我国情况, 制造出国内急需的新型冷弯型钢机组设备, 适应市场的需要, 为不断开发新型冷弯型钢产品创造良好的条件。
(4) 发展冷弯型钢的深度加工, 提高产品的附
加值。冷弯型钢是带钢的二次加工产品, 但是它距用户的使用, 中间还有不同的加工工序, 有些工序在冷弯成型的过程中, 可以衔接、综合进行, 这样不仅可以给用户提供直接可以使用的零部件产品或接近应用的半成品, 方便用户、降低生产成本, 同时也可以提高冷弯型钢产品的附加值, 增加了冷弯型钢生产厂的经济效益。
(5) , 积极推广计算, 国内外, 当然还需要不断的完善和。有了这些工作的密切结合, 才能提高我国冷弯成型理论研究的水平, 也有利于推动冷弯型钢的计算机辅助辊型设计工作的发展。在已有成果的基础上, 继续由有关高等院校、科研部门及企业联合协作, 为用户提供实用可靠的冷弯型钢计算机辅助辊型设计的软件, 使我国冷弯成型的辊型设计工作达到一个新的水平。
(6) 尽快将现有的冷弯型钢国家标准的修订工作纳入计划。为适应生产发展需要, 针对现行冷弯型钢的国家标准存在的问题, 进行相应的修订。并根据需要补充一些新的冷弯型钢产品国家标准, 使其真正发挥促进生产与应用的推动作用。5 结语
在新世纪开始之时, 我国钢铁工业在稳步发展过程中, 产品结构优化调整是一项十分重要的工作, 冷弯型钢虽然是一个小的品种, 但它为国民经济的发展, 也在发挥着积极的作用。冷弯型钢的作用, 不仅可以节约钢材用量, 而且作为一种深加工产品, 可以有效地提高产品的附加值, 会给企业带来明显的经济效益。为了推动我国冷弯型钢生产技术的不断进步, 需要从事冷弯型钢生产、科研的同行和广大用户共同努力, 密切协作, 为我国冷弯型钢事业的迅速发展作出新的成绩。
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参 考 文 献
1 李东晓1分布式监测诊断系统—理论、技术和实践:[博士学位论文]1武汉:华中理工大学, 199712 Stephen W ynkoop 1SQL Server 615开发使用手册1康 博译1北京:机械工业出版社, 1998, 471～47513 D avis Chapam 1V isual Basic 5W eb 开发人员指南1沈 刚译1北京:机械工业出版社, 1998, 201～2991