一种超耐候钢薄壁大圆弧方管的制造方法与流程

本发明涉及冷弯钢管制造，具体而言，涉及一种超耐候钢薄壁大圆弧方管的制造方法。

背景技术：

1、冷弯方管常规生产工艺为：纵剪分条-切边-轧机上料-钢带头尾间的剪切对焊-活套存储-冷弯初成型-高频焊接-冷弯精成型-飞锯锯切-打包入库；其常规生产材质焊接性能优良，均能按照常规方式进行高频焊接；且材质强度不高(抗拉强度<600mpa)，宽厚比不大(<20)，冷弯成型较易；冷弯钢管圆弧值常规是1.5～3.5倍壁厚，如超出这个范围，成型精度将难以达到。

2、超耐候钢薄壁大断面大圆弧方管因其材质的特殊性，即耐候特性，相关元素化学成分占比较大，使得其较难进行冷弯高频焊接；此外因其壁厚薄(<4.0mm)，强度高(抗拉强度>750mpa)，宽厚比较大(>30)，圆弧值较大(>6倍壁厚)，冷弯成型难度较大，成品精度较难控制，采用常规生产工艺精度较低，达不到客户使用要求。

3、有鉴于此，本发明人针对这一需求展开深入研究，遂有本案产生。

技术实现思路

1、针对现有技术中冷弯方管的生产工艺用于制备超耐候钢薄壁大圆弧钢管存在成型精度较低，达不到客户使用要求的问题，本发明提供了一种超耐候钢薄壁大圆弧方管的制造方法，提高了钢管的成型质量和成材率。具体技术方案如下：

2、一种超耐候钢薄壁大圆弧方管的制造方法，依次包括纵剪分条、冷弯初成型、高频焊接、冷弯精成型和飞锯锯切，且所述冷弯初成型采用下山成型法，其成型过程中底线逐渐降低。

3、传统冷弯方管成型工艺采取底线水平一致方式；超耐候钢薄壁大断面大圆弧方管因壁厚薄、展宽大，会导致成型过程中边部与中部延伸率不一致形成的边部浪形，会影响最终成品外形尺寸精度及高频焊接质量。这里，为了尽量避免冷弯初成型过程中的边缘变形，采用底线由高到底的“边缘最小变形下山成型法”方式，减少了半成品钢带坯中间与边部因延伸不一致而造成的边部浪形严重的问题。

4、优选地，所述冷弯初成型过程中，采用10架次的粗成型，成型过程中底线逐渐降低，这里根据计算确定每架次的下山值，再根据下山值对每架次底线标高进行调整，第n次成型时底线高度与底线最终高度的高度差为第n架次底线标高增加量，即：

5、第1架次底线标高增加量h10＝1.0-1.5倍方管外边长；

6、第2架次底线标高增加量h9＝0.8-1.2倍方管外边长；

7、第3架次底线标高增加量h8＝0.7-1.1倍方管外边长；

8、第4架次底线标高增加量h7＝0.6-1.0倍方管外边长；

9、第5架次底线标高增加量h6＝0.5-0.9倍方管外边长；

10、第6架次底线标高增加量h5＝0.4-0.8倍方管外边长；

11、第7架次底线标高增加量h4＝0.3-0.7倍方管外边长；

12、第8架次底线标高增加量h3＝0.2-0.6倍方管外边长；

13、第9架次底线标高增加量h2＝0.2-0.5倍方管外边长；

14、第10架次底线标高增加量h1＝0.1-0.4倍方管外边长；

15、且所述方管的壁厚为1.5-3.5mm，每架次底线标高增加量的取值与方管的壁厚呈正比。

16、传统冷弯方管焊接工艺采取高频焊接工艺，通过高频焊接的两种效应(集肤效应、临近效应)，使钢管在不需任何外界辅助物情况下达到焊接合格目的；超耐候钢薄壁大断面大圆弧方管因其材质理化性能的特殊性，如较高强度及不适合焊接元素化学成分偏高等原因，导致高频焊接较难达到焊接合格要求；需要借助外界辅助物参与焊接，并制定合适的高频焊接控制流程才能达到焊接质量合格目的。这里对高频焊接的环境进行控制，在高频焊接过程中，采用惰性气体为保护气体，控制惰性气体的流量以确保高频焊接时钢管焊缝处与空气隔绝，有效避免了因氧气进入形成氧化物影响焊接质量问题。

17、优选地，所述高频焊接过程中，将惰性气体存储罐内的惰性气体沿惰性气体管输送至钢管焊缝处，且所述惰性气体管上设置有流量调节阀，控制流量为20-30l/min，惰性气体为氩气。

18、传统冷弯方管精成型工艺采取上下平辊、左右侧立辊四辊结构进行精整；这种四辊结构无法放大圆弧值，此外，在调整尺寸精度方面较差，不能保证方管角度偏差、边长尺寸偏差、对角线偏差、圆弧只偏差等达到标准要求。而本技术则采用四辊结构与两辊包弧结构结合进行精整调整，先采用四辊结构进行边长尺寸、角度值的粗调，再采用两辊结构的包弧辊进行精调，可以保证圆弧值、尺寸精度、角度精度等达到标准要求。

19、具体地，在所述冷弯精成型过程中，采用6次冷弯精成型加工，且6次冷弯精成型时成型中心线水平一致；其中第6次冷弯精成型加工依次采用四凸辊结构、左右两凸辊结构、四直辊结构、上下两辊包弧结构、四直辊结构对经过5次冷弯精成型加工形成的方管进行冷弯精成型处理。

20、传统冷弯方管为减少上道次进入下道次时的划伤，成型模具设计都有释角，释角是一种释放角，就是冷弯成型时把模具边部成型角度适当增大几度，便于上一道次钢管坯进入本道次时不产生划伤；传统释角为与孔型相切的一个直线型角度；超耐候钢薄壁大断面大圆弧方管因薄壁高强度性能反弹量较大影响，如仍采用这种释角会导致上道次进入下道次时因角度不合适而产生划伤，而且采用直线型释角还会导致成型孔型尺寸精准性变差；超耐候钢薄壁大断面大圆弧方管生产工艺改变了释角为角度的方式，采用一种与孔型相连的渐开线弧型释角，可以使得半成品由上一道次进入下一道次时可以顺利通过这种弧形进入，既有效解决了划伤问题，同时也保证了孔型尺寸的精准性。

21、具体地，在冷弯初成型、以及冷弯精成型的上下两辊包弧成型过程中的成型模具中均采用渐开线弧型释角。

22、在纵剪分条环节，传统冷弯钢带纵剪剪切采用驱动咬入式，不需要张力，圆盘剪刀片材质硬度区间范围为hrc50～55，端头为直线型，无弧度；超耐候钢薄壁钢带因强度高、壁厚薄，如果采用传统工艺，会出现锯切不断、边缘毛刺大、有缺口等剪切缺陷；

23、这里，所述纵剪分条采用拉剪纵剪剪切工艺，使在开卷机与圆盘剪之间形成张力；刀片材质硬度为hrc60-65，厚度为35-45mm；刀片端头为弧形，其弧半径r为75-100mm，解决了薄壁超耐候钢因材质硬、强度高、壁厚薄导致的在纵剪剪切时边部产生的剪切毛刺过大，不平整、不光洁质量问题。

24、在飞锯锯切环节，传统冷弯方管飞锯锯切时，为保证锯切稳定性及锯切质量，采用了了上下左右平板式夹具，这种夹具可以保证锯切时稳定性，但由于锯切时因“锯切大小头”效应，会导致端头发生变形，影响尺寸精度。这里采用行程可控、夹紧力可控的箱式夹具，对锯切钢管端头按照一定压紧力进行上下夹紧，强行限制锯切时钢管的变形，可以保证钢管锯切后端头不发生变形，达到标准要求。

25、优选地，所述飞锯锯切时，利用行程可控、夹紧力可控的箱式夹具将方管的上下和左右夹紧。

26、优选地，所述箱式夹具包括上下夹紧组件和左右夹紧组件，

27、所述上下夹紧组件包括上夹具和下夹具，所述上夹具和所述下夹具为相对设置的u型，且中间形成有用于容纳方管的容置空间；当所述方管夹在所述上夹具和所述下夹具中间时，所述上夹具紧贴所述方管上表面及位于上部的两侧的侧壁上，所述下夹具紧贴所述方管下表面及位于下部的两侧的侧壁上；

28、所述左右夹紧组件包括左夹具和右夹具，所述左夹具和所述右夹具为相对设置的u型，且中间形成有用于容纳方管的容置空间；当所述方管夹在所述左夹具和所述右夹具中间时，所述左夹具紧贴所述方管左侧壁及位于左侧的上下表面上，所述右夹具紧贴所述方管右侧壁及位于右侧的上下表面上。

29、优选地，所述上夹具、所述下夹具、所述左夹具和所述右夹具上远离所述方管一侧分别设置有用于控制其靠近或远离所述方管的油缸。

30、有益效果：

31、采用本发明技术方案产生的有益效果如下：

32、(1)采用底线由高到底的“边缘最小变形下山成型法”方式，减少了半成品钢带坯中间与边部因延伸不一致而造成的边部浪形严重问题。

33、(2)在高频焊接过程中，采用惰性气体为保护气体，控制惰性气体的流量以确保高频焊接时钢管焊缝处与空气隔绝，有效避免了因氧气进入形成氧化物影响焊接质量问题。

34、(3)采用四辊结构与两辊包弧结构结合进行精整调整，先采用四辊结构进行边长尺寸、角度值的粗调，再采用两辊结构的包弧辊进行精调，可以保证圆弧值、尺寸精度、角度精度等达到标准要求。