无锡方矩管直接成方分类式组合模辊

方矩管是冷弯型钢的主要产品。由于冷弯方矩管品种繁多，规格细密，在通用型龙门式机组上生产方矩管时，需要配置很多种类成型模辊。从100mm×100mm到400mm×400mm成型区间，按GB6723国家标准，就有方管十类44种，矩形管十七类68种。要做齐这些规格品种，按传统方式需要几十套模辊。这不仅对于生产企业是个很大的负担，也是很大的浪费。由于方矩管成型在机组设备和冷弯工艺上有着共同性，模辊的组合化是生产标准化，系列化型材的必然选择。这几年国内机组上组合模辊发展很快，也出现了许多技术创新，大大降低了模辊投入成本，提高了机组效益。可是基本上是对原有模辊的局部改进，加了一些垫圈，组合方式缺乏科学性，结构大同小异，换辊时间长。
    无锡市洋利特钢管有限公司经多年研究实践，从我国现有生产企业实际状况出发，设计制造成功了分类式组合模辊。这种新型组合模辊，第一次从理论上提出了分类组合的全新概念，在结构上采用了分体式的独特结构。一套模辊分为成型辊，定尺辊，调整辊，固定辊。2002年以来，已在奥特钢管公司165机组，双鹰管业200机组，骏龙钢管公司200机组等数十台方矩管通用型冷弯机组上应用，一套模辊仅重十几吨，可生产多达几十种规格的方矩管，实现了换辊不卸轴，换辊停机时间缩短四分之三，大大提高了机组效能，降低了模辊成本50℅以上。
    我们认为，一套组合模辊，是一个系统工程，不能单一地认为只是辊片的搭配，而应从四个方面来设计：
1    弯曲方式合理  
    方矩管的成型弯曲,有许多种方式。在现有龙门式机组上生产方矩管，必须选择适合于现有设备的工艺。从成型质量，弯曲道次，高頻焊接，模辊组合四个方面考虑，我们选择了3-4-5-4-2的成型工艺，即小边实弯3道，侧边实弯4道，小边、侧边同步自由弯5道，精整定尺4道，土耳其头校正2道。在200机组，165机组上生产三年的实践证明是较为合理的，兼容了从100x100x2到200x200x8的方管和40x60x2到150x250x8的矩形管全部国标规格，保证了型材上下内角R一致性，管材平直度，高頻焊接等质量标准。弯曲方式是否合理，是组合模辊的工艺基础。
2    组合方式的科学性
    模辊组合是否合理,科学,主要标准并不仅仅是看这套模辊是否能以最少的数量吨重,来生产最多的规格品种。每台机组都受功率，轴长，轴径，成型底径等因素的制约，用大型机组来生产小规格型材，在成本上是不经济的；用小机组生产大规格型材，机组条件更不许可。所以，在机组条件下实行最佳组合，才是合理，科学的。根据多年来的生产实践，我们建议在机组上采用以下组合范围：
  100机组：方管从50x50x2到100x100x5   (mm) 矩形管从40x60x2 到80x160x5   (mm)
  150机组：方管从60x60x2.5到150x150x6 (mm) 矩形管从60x80x2.5到100x200x6   (mm)
  200机组: 方管从90x90x2.5到200x200x8 (mm) 矩形管从80x120x2.5到150x300x8 (mm)
  300机组: 方管从150x150x3到300x300x10 (mm) 矩形管从100x150x3到200x400x10 (mm)
  400机族: 方管从200x200x5到400x400x12 (mm) 矩形管从150x200x5到250x500x12 (mm)
  模辊在组合时,还要考虑到生产实际情况,比如：一是经常有非标准规格的型材,如:72x72x3方管,75x100x4矩管等,二是料厚的不规范,如2.75mm,3.8mm,7.8mm等,这就要求组合模辊必须在组合区间上的合理性和实用上的兼容性，这是组合模辊的应用基础。
3   模辊功能化
    一套成型模辊,由许多不同形状的辊片组成,由于所起作用和按装部位的不同,其大小,重量,外形,材质相差很大.所谓功能化,就是按模辊辊片的功能明确分类.我们在生产实践中将模辊分为四类:(1).成型辊.功能是负责受力弯曲,由合金工具钢制造,热处理后表面硬度HRC60左右,成型表面粗糙度Ra=1.6.(2).定尺辊.功能是负责调节因型材料厚不同而导致的中心距变化,由优质碳结钢制造,辊片厚度按7级精度设定公差.(3).调整辊.功能是负责调节因型材外形尺寸不同而导致的中心距变化,由优质碳结钢制造,辊片厚度按7级精度设定公差.(4).固定辊.功能是负责保证每一道次的装辊总长度,由普碳钢制造.以上所有辊片,都按类别用电脉冲刻字编号，这是模辊的组合基础。
4   换辊方便简单
    由于龙门式辊压冷弯机组结构的限制,每次因改变生产规格而更换模辊,都是一件繁重复杂的工作,需要很长的时间和熟练的技师。能否做到快速简单的换辊，是企业适应市场快速，多样化的需要，也是组合模辊的重要内在价值。我们设计的分类式组合模辊，在两个方面实现了创新：一是采用了独特的开合式结构，使现有机组做到了不卸轴就能换辊；二是采用了分类编号，只要按图装卸，实现了“傻瓜化”操作，不需依赖技师的个人经验。
    方矩管是一个系列化的产品。尽管其外形尺寸和材料厚度有很大的差别，但是它们的冷弯成型工艺都是共同的，所用设备也是共用的。都要经过顺序实弯，同步自由弯，挤压焊接，精整定型，校直五个主要工序；都要使用平辊机架，万能机架，立辊，挤压辊架，土尔其头五类成型设备。模辊的科学组合，就是要将规范化的工艺与通用化的设备有机地结合起来。
    平辊组合 平辊负责实弯小边和侧边。考虑到矩形管成型以立式为好，所以焊接小边实弯三道，侧边实弯四道,共七道平辊。为保证同步自由弯曲时上下内角相等，其焊接小边的弯曲采用较小的辊角R，侧边弯曲采用较大的辊角R。平辊组合时，其定尺辊以实际所用料厚分级，调整辊以每档5mm--10mm分级。由于带料纵剪会使剪切边产生纵向弯曲，并且不能通过矫平机矫平，所以在平辊第一，二道要采取闭式辊型，以利导向和压平。
    立辊组合 立辊的作用是辅助自由弯曲。立辊弯曲角采用上下差角方式，以利于上下内角的一致。由于存在两个方向的弯曲，我们采取上下分体式组合，以分型面直径为基准确定大端尺寸。为快速更换，我们在立辊轴外加装特殊的滚针衬套结构，只需几分钟就能更换立辊规格。
    万能机架组合 万能机架共七道，其中用于自由弯曲三道，精整四道。自由弯曲万能机架的下辊组合与平辊相同，其上辊组合采用专门的定尺辊，定尺辊按自由弯曲开口分级组合，注意直径不可影响已成型的焊接小边。万能机架侧辊按成型高度组合，其高度必须保证全长接触。万能机架每道上弯角要大于下弯角。精整万能机架下辊按最大型材规格定长，不用换辊；上辊按型材规格分类组合，宽度应小于型材宽度2mm--5mm，并取较大的直径，可以减少侧辊组合。侧辊组合时保证与型材侧边全长接触。
    挤压辊组合   方矩管采用五辊挤压，底辊不更换。上辊受按装位置限制，一般不采用组合方式，而按型材焊接边宽度配备。侧边辊可采用搭配组合，应注意侧辊高度不可高于型材高度。
    土耳其头组合 土耳其头底辊采用固定式。上辊和侧辊组合方式同万能机架。
    不卸轴换辊
    快速而简单地换辊是组合模辊的重要特点。在龙门式机组条件下，要做到不用卸轴而更换模辊，是很困难的。迄今许多所谓的组合模辊，都只是做了一些垫片，隔圈，而且多数是应用于平辊的组合。辊重得到了一定程度的减轻，但是应用范围较小，而且换辊时间与原来一样，并不缩短。在生产150x150mm以上大型方矩管的机组上，每次换辊都需要卸轴，是一个极其繁重而需要技术性的工程。
  我们提出了分类式组合的概念以后，为模辊的结构创新提供了条件。我们在定尺辊和调整辊上采用了特别的开合式结构，做到了换辊不用卸轴。在200机组上换一次辊，只需要2-3小时，大大缩短了停机时间，减轻了劳动强度，减少了机组磨损。以前，生产企业经常遇到市场需要的多品种，小批量，时间急的生产难题，得到了较好解决。
    由于冷弯型钢成型时的非线性特征，迄今还是主要依赖实践经验的实用工艺，还不是一门严谨的学科。有关生产工艺技术都被作为技术秘密，在行业内几乎没有交流，国外同行对于我们封锁极严，模辊设计则是其中的核心技术。我国经过这几年的发展，冷弯型钢已成为钢材深加工的重要方面，成为年产值上千亿的重要产业。可是我们大多是低挡产品，低档设备，低水平重复，低档次竟争。如宝钢这样国家的支柱企业，也是主要靠引进设备。我想，只有勇于创新，冷弯型钢这个有着巨大应用前景的产业在中国才能有光明的未来。
无锡方矩管直接成方分类式组合模辊