[发明专利]一种冷弯型钢弯曲设备与工艺控制方法

说明书

本发明公开了冷弯型钢弯曲技术领域的一种冷弯型钢弯曲设备与工艺控制方法，包括一个弯曲定辊和两个弯曲动辊，所述弯曲动辊相对弯曲定辊同步移动的弯曲装置，弯曲过程对弯曲件端部施加约束装置，针对弯曲圆型断面、矩形断面、U形断面的型钢时，采取不同辊面形状的内弧段弯曲辊，减小了弯曲后的反弹，既保证弯曲曲率满足设计要求，又减小端部张口趋势；通过对型钢端部施加外加约束装置，进一步确保了张口现象的去除，弯曲结束摘掉夹具，端部形状微张或正常；通过对弯曲辊直径、分布位置和运动轨迹的调整，弯曲件头尾未弯曲段长度显著减少，提高了弯曲件的形状尺寸精度，提高了原材料的利用率。

技术领域

本发明涉及异形断面型钢纵向弯曲成型技术领域，具体为一种冷弯型钢弯曲设备与工艺控制方法。

背景技术

随着我国经济快速发展，全国基础设施建设快速推进，建筑业钢材消耗量迅速增加。冷弯型钢作为常用建筑材料，市场需求量巨大，但现有的弯曲条件下，冷弯型钢生产过程中存在端部张口较大、尺寸精度较低、头尾未弯曲段长度较大等问题，基于此，本发明设计了一种冷弯型钢弯曲设备与工艺控制方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷弯型钢弯曲设备与工艺控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冷弯型钢弯曲设备，包括一个弯曲定辊和两个弯曲动辊，所述弯曲动辊相对弯曲定辊同步移动的弯曲装置，弯曲过程对弯曲件端部施加约束装置，针对弯曲圆型断面、矩形断面、U形断面的型钢时，采取不同辊面形状的内弧段弯曲辊，构建了弯曲动辊直径、动辊间距、动定辊距离与弯曲半径之间的控制模型，避免了弯曲件端部张口、弯后大幅度回弹、改善弯曲件头尾未弯曲段长度，从而提高了整体的弯曲精度和原材料的利用率。

优选的，内弧段弯曲辊采用弧形辊面；当弯曲矩形断面型钢时，内弧段弯曲辊采用方槽形辊面；当弯曲U形断面型钢时，内弧段弯曲辊采用“E”型辊面。

优选的，对轧件端部施加约束装置，约束装置如图1所示，通过对轧件端部施加约束装置，使得弯曲变形时轧件端部塑性变形得到控制，从而基本消除了弯曲件的端部张口。

优选的，所述带异形辊面的内弧段弯曲辊，如图2所示，加强了对轧件腿部的形变约束，使得型钢中间段在弯曲过程腿部高向摆动被严格约束，在环向内弧段发生明显的弯曲压缩塑性变形，减小了弯曲后的反弹，既保证弯曲曲率满足设计要求，又减小端部张口趋势。

优选的，所述控制弯曲辊直径、位置和运动轨迹，如图3所示，所述弯曲辊的工作直径为108～216mm，其数量设置为3，两辊的位置居于弯曲定辊中心线两侧保持等距可调，弯曲动辊可调中心距d₁₂＝168～276mm，两辊运动轨迹是保持固定中心距沿着平行于弯曲定辊中心线向弯曲定辊逐步靠近，增大了弯曲设备的有效变形范围，使得轧件头尾未弯曲段长度大幅减少，提高了材料利用率。

一种冷弯型钢弯曲工艺，所述弯曲动辊1、2与弯曲定辊3的旋转角速度关系如式(1)所示：

式中，ω₁₂为动辊1、2角速度，单位为rad·min^-1；ω₃为定辊3角速度，单位为rad·min^-1；D₁₂为动辊1、2直径，单位为mm；D₃为定辊3直径，单位为mm；R为弯曲半径，单位为mm；a为弯曲件的水平弯曲宽度，单位为mm。

优选的，所述弯曲件半径R与动定辊间距d、动辊直径D₁₂、弹性模量E、屈服极限R_p0.2之间关系的数学模型如式(2)所示：

式中，弹性模量E的单位为GPa，屈服极限R_p0.2单位为MPa。