加工制造无缝方矩钢管

(一)间接成方工艺

  冷弯无缝方矩管的传统成形工艺是在常温下先将热轧钢卷板通过多架成形机组逐步轧成圆管，随后通过整形机组再将圆管轧成方管，被称作间接成方工艺， 传统辊弯成型工艺采用定弯点位置变弯曲弧度法完成管坯角部成型，适用于轧制中小规格产品。

  用这种工艺轧制“三高一超”方矩管，会暴露出其固有缺陷。有于该工艺弯曲过程中的轧辊作用力始终集中于一点，过分的应力集中往往在厚壁型材弯曲过程中出现显裂纹，严重时导致开裂。有这种缺陷的产品用于建筑钢结构后果严重。对日本阪神大地震中断裂方矩管立柱的研究表明，角部裂纹是引发方矩管断裂的主要原因。

  同时由于不同壁厚产品的成型弯曲弧度不同，轧辊通用性受到限制。工艺所的大规格冷弯方矩管采用了先进的 “直接成方”生产工艺，即在常温下将热轧钢卷板直接轧成方矩形。

  (二)旋转锯切技术

  工艺所大规格冷弯型钢方矩管生产线采用旋转锯切设备，保证了产品的定尺精度，精定尺精度为0-5mm，同时保持了大规格冷弯型钢产品端部平整，有效地解决了端部毛刺严重的问题。

  (三)弯曲孤度变弯点位置成型工艺

  工艺所采用了弯曲弧度变弯点位置成型工艺。这种工艺采用一个弯曲半径，各道次的弯曲受力点在弯曲部位逐渐变化，***终完成整个成型过程。由于施力点不断变化，方矩管成型自然平滑，有效解决了厚壁高强产品的角部裂纹问题。工艺所在前期预研中采用这种工艺对壁厚8mm以上产品作成型试验，效果良好。同时，固定的轧辊弯曲弧度为轧辊的通用性和在线快速换辊创造了条件，更换规格时的换辊时间可以从24小时至26小时缩短为2到3小时。

  (四)原料边部特殊处理技术

  厚壁方矩管的原料边部处理质量，是实现管坯良好成型的关键因素之一。国外较普遍采用铣边机作原料边部处理，以保证边部质量和符合工艺要求的几何形状。工艺所采用专用刨边机对原料作特殊边部处理，待原料进入成型机组后，在翅片成型孔通过加大挤压力，将边部处理到合适形状，确保焊接挤压力。这样的安排能在满足工艺要求的前提下，将设备投资降低到铣边机的1/15，运行成本也只是铣边机的1/5。

无缝方矩管断面设计原理

  无缝方管断面设计时要考虑两个主要因素：一个是断面的性;另一个是断面的经济性。为了断面，我们要求H型钢的腰厚与高度之比应不小于1/45。对作柱用的H型钢，是用扭转半径与其质量之比来表示其经济性。

  弹性理论用来计算静态结构，如仓库、房屋、桥梁等是可行的，但对运动构件如车轮等就不太适用，这时人们往往采用塑性理论。塑性理论的研究可追溯到1914年。1975年欧洲设计委员会制定丁一个塑性设计规范，它主要用于静载荷平面梁和受到弯曲应力的框架结构，其要求如下：对于高层建筑，还需要进行更细致的计算。

  塑性设计方法在动载荷情况下，通常是按许用应力不小于动载荷再乘以许用应力的系数的方法进行许用应力的计算。在一个轴受弯曲的情况下，可用公式a=W动/W许进行计算。用塑性方法代替弹性方法计算强度，可以提高构件的承载能力14%