高強(qiáng)鋼筋集中加工適應(yīng)性新裝備的開發(fā)

肖 飛/XIAO Fei

(中國建筑科學(xué)研究院 建筑機(jī)械化研究分院 ，河北 廊坊 065000)

使用&管理 Use & Management

高強(qiáng)鋼筋集中加工適應(yīng)性新裝備的開發(fā)

肖 飛/XIAO Fei

(中國建筑科學(xué)研究院 建筑機(jī)械化研究分院 ，河北 廊坊 065000)

[摘 要]結(jié)合高強(qiáng)鋼筋技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢和推廣應(yīng)用中存在的問題，重點(diǎn)闡述幾種高強(qiáng)鋼筋集中加工適應(yīng)性新裝備的工藝原理、主要性能參數(shù)和突出特點(diǎn)，為我國高強(qiáng)鋼筋集中加工行業(yè)發(fā)展提供一定的技術(shù)支持。

[關(guān)鍵詞]彎箍機(jī)；雙筋鋼筋籠；成型機(jī)；縮徑滾軋；直螺紋生產(chǎn)線

隨著我國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，目前建筑鋼筋用量已達(dá)2億噸，其中400MPa及以上等級(jí)的高強(qiáng)鋼筋約占60%，用400MPa級(jí)及以上的高強(qiáng)鋼筋替代335MPa級(jí)螺紋鋼筋，不僅強(qiáng)度高而且綜合性能優(yōu)，使用高強(qiáng)鋼筋能夠明顯降低鋼筋用量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，鋼筋強(qiáng)度越高，鋼筋加工和連接難度越大，高強(qiáng)鋼筋集中加工是解決高強(qiáng)鋼筋工程施工的有效途徑。而高強(qiáng)鋼筋集中加工配送在我國尚處于起步階段，高強(qiáng)鋼筋集中加工自動(dòng)高效工藝技術(shù)與發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比差距也比較大。為鞏固和提高高強(qiáng)鋼筋推廣應(yīng)用成果，促進(jìn)高強(qiáng)鋼筋集中加工配送產(chǎn)業(yè)發(fā)展，保障建筑工程質(zhì)量，我們通過引進(jìn)消化吸收和自主創(chuàng)新等形式研發(fā)成功的適應(yīng)性新型裝備技術(shù)能夠?yàn)槲覈邚?qiáng)鋼筋集中加工行業(yè)發(fā)展提供一定的技術(shù)支持。

1 GGJ13型彎箍機(jī)

該設(shè)備主要由橫豎兩組平行輥式矯直系統(tǒng)、防扭槽送進(jìn)系統(tǒng)、雙向彎曲系統(tǒng)、便于拆裝切斷系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)和操作系統(tǒng)組成，配備兩套炮架鼠籠臥式放線架，如圖1所示。其工藝原理是：鋼筋原材經(jīng)過鼠籠進(jìn)行初始去應(yīng)力和去氧化皮后進(jìn)入矯直系統(tǒng)自動(dòng)矯直處理，矯直后的鋼筋通過防扭槽送進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)長度定尺、通過彎曲系統(tǒng)自動(dòng)角度彎曲、通過自動(dòng)切斷系統(tǒng)自動(dòng)切斷，實(shí)現(xiàn)鋼筋自動(dòng)送料，自動(dòng)校直，自動(dòng)彎曲成型，自動(dòng)切斷多種工藝一體化，從而完成多種尺寸多種規(guī)格箍筋制作。

圖1 GGJ13型彎箍機(jī)

1.1 主要性能參數(shù)

鋼筋直徑范圍（mm) ?5～?13

雙筋最大直徑（mm) ?10

雙向彎曲角度（°) ±180

彎曲速度（°/s) 1200

送進(jìn)速度（m/min) ≤110

長度偏差（mm) ±1

角度偏差（°) ±1

最小箍筋邊長（mm) 50

適應(yīng)鋼筋強(qiáng)度級(jí)別（MPa) ≤500

外形尺寸（mm) 3616×1440×2170

1.2 主要特點(diǎn)

該設(shè)備主要用于將盤卷螺紋鋼筋或者光圓鋼筋加工成各種形狀箍筋制品。從盤卷鋼筋開卷到矯直、彎曲、切斷等工序全部在計(jì)算機(jī)控制下完成，具有自動(dòng)化程度高、加工速度快、加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定性好、成材率高、操作簡便等特點(diǎn)，既適合于工廠專業(yè)化加工使用，又適合于工地現(xiàn)場加工，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種鋼筋自動(dòng)化加工設(shè)備。突出特點(diǎn)是：①剪切刀片采用分體式設(shè)計(jì)，拆裝方便，使用成本低；②牽引輪設(shè)計(jì)成防扭槽結(jié)構(gòu)，能有效防止鋼筋送進(jìn)過程中的扭轉(zhuǎn)，提高成品質(zhì)量；③可以用于500MPa級(jí)螺紋原材的箍筋加工，為高強(qiáng)鋼筋的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐；④具備遠(yuǎn)程下單以及二維碼輸入功能，有效避免了人工輸入錯(cuò)誤造成返工浪費(fèi)；⑤彎曲中心軸采用銷軸固定式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，更換彎曲中心軸簡單方便，而且加工圓環(huán)或圓弧時(shí)不需更換彎曲工具，有效提高了加工效率。

2 雙筋鋼筋籠成型機(jī)

圖2 雙筋鋼筋籠成型機(jī)

大直徑雙筋鋼筋籠自動(dòng)成型機(jī)主要由主筋上料裝置、主筋分料承料裝置、箍筋承料裝置、固定旋轉(zhuǎn)盤支撐裝置、移動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤支撐裝置、成型籠支撐系統(tǒng)、CO2保護(hù)焊接系統(tǒng)、操作系統(tǒng)組成，如圖2所示。其工藝原理是：將鋼筋籠的雙主筋穿過固定旋轉(zhuǎn)盤過線孔，在移動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤過線孔中固定，箍筋端頭先在鋼筋籠主筋上人工焊接2至3圈后自動(dòng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤，移動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的同時(shí)向后移動(dòng)，帶動(dòng)鋼筋籠主筋在縱向和圓周兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，從而拖動(dòng)箍筋原材在主筋上纏繞，繞筋和主筋接觸處通過CO2保護(hù)焊焊接定位牢固形成旋轉(zhuǎn)雙箍筋，移動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤在規(guī)定的長度范圍內(nèi)連續(xù)帶動(dòng)雙箍筋原材旋轉(zhuǎn)并同步縱向移動(dòng)雙主筋從而形成雙筋鋼筋籠。

2.1 主要性能參數(shù)

成型機(jī)可實(shí)現(xiàn)直徑最大到2 500mm、鋼筋籠長度最大到27 000mm、雙主筋、雙箍筋鋼筋籠自動(dòng)化加工制作。自動(dòng)成型機(jī)主要性能參數(shù)：

主筋鋼筋規(guī)格（mm） ?12～?40(雙筋)

箍筋鋼筋規(guī)格（mm） ?6～?16(雙筋)

適用鋼筋級(jí)別（MPa) ≤500

鋼筋籠直徑范圍(mm) 200～2500

鋼筋籠最大長度(mm) 27000

外形尺寸(mm) 28000×8400×3800

整機(jī)重量(t) ～26

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

雙筋鋼筋籠成型機(jī)的特點(diǎn)是：①自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了主筋自動(dòng)上料，勞動(dòng)強(qiáng)度有效降低的同時(shí)也減少了鋼筋上料對(duì)專門吊裝設(shè)備的依賴性，生產(chǎn)效率有效提高；②可拆卸式支撐參數(shù)環(huán)設(shè)計(jì)方便了主筋固定和導(dǎo)向裝置的設(shè)置，主筋位置準(zhǔn)確，輕便靈活。調(diào)整鋼筋籠加工規(guī)格以及單雙主筋轉(zhuǎn)換時(shí)只需更換對(duì)應(yīng)參數(shù)環(huán)，無需人工費(fèi)時(shí)費(fèi)力重新均布過線套，使用成本低；③箍筋矯直機(jī)構(gòu)由五組矯直輪組成，通過調(diào)整矯直輪的數(shù)量就能實(shí)現(xiàn)單箍筋和雙箍筋的矯直，單雙筋較直轉(zhuǎn)換調(diào)整方便快捷；④設(shè)備分為喂料、成型和下料3個(gè)模塊設(shè)計(jì)，使得整機(jī)拆解、運(yùn)輸、安裝簡便快捷，大大方便了樁基施工過程中鋼筋籠成型機(jī)在工地間的頻繁周轉(zhuǎn)運(yùn)輸使用。

3 鋼筋縮徑滾軋直螺紋生產(chǎn)線

圖3 鋼筋縮徑滾軋直螺紋生產(chǎn)線

該生產(chǎn)線主要由承料裝置、鋼筋端頭平切裝置、鋼筋橫縱向輸送系統(tǒng)、分料系統(tǒng)、鋼筋端頭強(qiáng)化整形系統(tǒng)、鋼筋端頭螺紋加工系統(tǒng)、集料系統(tǒng)、操作系統(tǒng)組成，如圖3所示。其工藝原理是：鋼筋端頭自動(dòng)平切處理后通過強(qiáng)化整形系統(tǒng)將鋼筋端頭待連接部分的橫肋和縱肋采用拔模倒推強(qiáng)化處理，使鋼筋滾絲前的柱體直徑達(dá)到同一尺寸，再通過鋼筋端頭螺紋加工系統(tǒng)進(jìn)行螺紋自動(dòng)滾軋成型，根據(jù)鋼材冷作硬化的原理，鋼筋上滾軋出的直螺紋強(qiáng)度大幅度提高，從而使直螺紋接頭的抗拉強(qiáng)度高于鋼筋母材的抗拉強(qiáng)度，然后利用連接套筒進(jìn)行連接，使鋼筋絲頭與連接套筒連成一體，從而實(shí)現(xiàn)了等強(qiáng)度連接的目的，鋼筋端頭平切處理到螺紋自動(dòng)滾軋成型全過程自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)。

3.1 主要性能參數(shù)

該生產(chǎn)線可實(shí)現(xiàn)500MPa級(jí)鋼筋端頭螺紋的自動(dòng)化滾軋成型。生產(chǎn)線主要性能參數(shù)：

鋼筋規(guī)格范圍（mm） ?20～?50

鋼筋強(qiáng)度級(jí)別（MPa) ≤500

端頭螺紋螺距（mm) 2.5、3.0

8小時(shí)產(chǎn)量（t) ～200

外形尺寸（mm) 29000×8000×2600

3.2 技術(shù)特點(diǎn)

縮頸滾壓直螺紋加工生產(chǎn)線的特點(diǎn)：①生產(chǎn)的端頭螺紋質(zhì)量可靠。接頭性能達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ107-2010《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》中最高等級(jí)——Ⅰ級(jí)接頭性能要求；②螺紋加工能夠?qū)崿F(xiàn)鋼筋自動(dòng)套裁、定尺、切斷、分料、喂料、夾持、滾軋和分揀集料，與傳統(tǒng)單機(jī)加工螺紋方法相比提高效率近4倍；③螺紋牙型好、圓柱度精度高，連接質(zhì)量穩(wěn)定可靠；④可實(shí)現(xiàn)加長螺紋接頭等強(qiáng)度連接，適用于成組不可回轉(zhuǎn)鋼筋連接施工；⑤應(yīng)用范圍廣,適用于直徑12～50mm HRB400MPa級(jí)和HRB500MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋在任意方向同、異徑的連接；⑥螺紋加工可提前工廠化制作，配送到工地現(xiàn)場裝配作業(yè)，施工速度快；⑦螺紋加工設(shè)備及連接機(jī)具無明火作業(yè)，全天候施工，無焊接內(nèi)力，環(huán)保節(jié)能。

4 結(jié) 語

高強(qiáng)鋼筋集中加工適應(yīng)性新裝備生產(chǎn)成型鋼筋時(shí)具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、節(jié)材節(jié)地、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是綠色施工的關(guān)鍵支撐技術(shù)。因此，開發(fā)和推廣應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋集中加工適應(yīng)性新裝備對(duì)提高建筑工程質(zhì)量，降低工程綜合成本，推動(dòng)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化具有重要意義。

（編輯 吳學(xué)松）

Development of high strength steel concentrated processing adaptability of new equipment

［基金項(xiàng)目］國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAJ03B06)

［中圖分類號(hào)］TU64+9

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1001-1366(2015)06-0048-03

［收稿日期］2015-05-15