冷弯型钢车间设计(design of cold roll forming mill)

以热轧或冷轧带钢为原料，在常温状态下，经连续辊式弯曲成型机组加工，生产各种断面形状冷弯型钢的车间设计。冷弯型钢车间可以生产一般热轧方法难以生产的壁厚偏差小、断面形状复杂的薄壁型材。由于其断面结构合理，断面系数优于热轧材，用于结构件可以节省材料，加之断面尺寸精确、平直度好、表面光洁、外观好，因此广泛用于建筑、交通运输、汽车和车辆、农机具、通信、电气和家具等行业。一般各国冷弯型钢的年产量约为热轧材产量的2％～4％。车间设计的原则和方法见轧钢厂设计。

454简史冷弯型钢的发展是与建筑和汽车制造等行业的发展分不开的。世界上第一套辊式冷弯型钢成型机组于1910～1911年在美国建成。

中国的专业化冷弯型钢生产机组，于1955年建在汽车制造厂内。1958年在上海建成了一个冷弯型钢车间。80年代末以来，中国在广州和武汉设计建成两个大型冷弯型钢车间。

设计规模和产品方案冷弯型钢的产品规格，一般是以产品所使用坯料的展开宽度和厚度来划分。通常分为以下四类：小型冷弯型钢30～250mm×0．5～3mm中型冷弯型钢100～450mm×2～5mm大型冷弯型钢300～1200mm×4～16mm宽幅冷弯型钢。700～1600mm×0．3～6mm根据市场对冷弯型钢品种、规格和数量的需要以及原料供应、工厂建设条件等因素，冷弯型钢车间的设计规模，一般可以在以下四种范围内进行选择。

小型冷弯型钢车间0．5～2万t／a中型冷弯型钢车间1．5～4万t／a大型冷弯型钢车间3～15万t／a宽幅冷弯型钢车间2～10万t／a冷弯型钢按其断面形状可以分为开口型钢、空心型钢、异型型钢和宽幅型钢四类。各类冷弯型钢产品的断面形状和主要用途见表1。

冷弯型钢的产品质量和交货条件，要符合相应的产品标准，或执行生产厂家与用户签订的技术条件、技术协议。

根据产品的使用要求选用原料的材质和品种，其材质为普通碳素结构钢、低合金高强度钢、耐大气腐蚀钢和不锈钢。其坯料为经过酸洗或未经酸洗的热、冷轧带钢，以及各种彩色有机涂层、金属镀层(镀锌、镀铝)的带钢。

工艺流程基本生产工艺流程分开口型钢生产工艺流程和空心型钢生产工艺流程两种。根据产品类型进行选用。

图1为开口型钢(含普通和异型开口型钢、锁口空心型钢和宽幅型钢等)的生产工艺流程图。

图2为空心型钢(含纵向对缝是焊接的普通和异型空心型钢)的生产工艺流程图。

工艺设备选型在已确定车间生产规模、产品方案和工艺流程的前提下，还应结合工厂对设备技术装备水平的要求选择设备。冷弯型钢车间的设备主要有活套装置、成型机组、高频焊接装置和切断装置。

活套装置根据带钢坯料规格和机组装备水平，可分别选用笼式、地下小车式、立式或水平式螺旋活套装置。

成型机组由若干传动的水平辊成型机架和非传动的立辊机架组成。

(1)成型机架的结构型式。一般常用的水平辊成型机架的结构型式有二辊式和带插入立辊的四辊式两种，二辊式为传统的结构型式，而四辊式近年来才逐步得到广泛采用。四辊式机架可以适应各种断面型钢的生产，每道次中的坯料弯曲变形条件，较二辊式有明显改善，减少了变形中的附加摩擦，降低了辊片的磨损和变形能耗，尤其是在弯曲成异型、复杂的断面产品时，更显示出其优越性。

(2)成型机架数量。水平辊成型机架的数量通常是根据产品断面形状的复杂程度决定。成型一般简单断面的开口型钢和空心型钢，可以设置10～14个机架；成型较为复杂和异型断面的产品，需设置15～34个机架；成型宽幅冷弯型钢，其机架最多可达30个。立辊机架的数量根据产品成型的要求配置，最多时与水平辊机架数量相等。

(3)成型机架技术参数。水平辊成型机架的技术参数主要包括：辊轴直径、辊轴有效长度、辊片基本直径、上下辊轴间距和相邻两架水平辊机架的间距等。立辊机架的主要技术参数包括：辊间距和立辊直径等。平立辊机架的技术参数根据成型产品的规格进行确定。

(4)成型机组的速度。主要根据对生产能力的要求、成型产品的规格、配套设备(如活套装置和高频焊接装置等)的能力以及切断装置的允许切断次数等因素进行综合考虑。一般成型机组的速度为30～80m／min，现代化成型机组的成型速度最高可达250m／min。

部分冷弯型钢成型机组的主要技术参数如表2所示。

高频焊接装置空心型钢的纵向接缝宜采用高频焊接(感应焊或接触焊)。所用频率为250～450kHz，功率视产品规格及焊接速度确定。

切断装置一般开口型钢产品的定尺长度切断，可采用随动式飞剪，空心和特殊异型断面型钢产品，为保持端部形状不变形，多采用移动式飞锯。

车间组成和平面布置一般由原料库跨间、成品库跨间和冷弯机组跨间组成。车间可呈单跨间布置、平行双跨或多跨间布置，以及两跨或多跨间呈T形布置等。平行跨间布置的大型冷弯型钢车间平面布置见图3。

消耗指标由于各类冷弯型钢车间的产品品种不同，规模不一，主要指标亦有差别。一般生产车间每吨成品的主要消耗指标为：坯料，经纵剪的合格带钢卷为1．02～1．04t，供料为宽带钢，经车间自行剪切的为1．06t；电力30～80kw•h。