冷彎型鋼

冷彎型鋼是以熱軋或冷軋帶鋼為坯料經彎曲成型製成的各種截面形狀尺寸的型鋼。冷彎型鋼具有以下特點：1．截面經濟合理，節省材料。冷彎型鋼的截面形狀可以根據需要設計，結構合理，單位重量的截面係數高於熱軋型鋼。在同樣負荷下，可減輕構件重量，節約材料。冷彎型鋼用於建築結構可比熱軋型鋼節約金屬38-50%，用於農業機械和車輛可節約金屬15-60%。方便施工，降低綜合費用。2．品種繁多，可以生產用一般熱軋方法難以生產的壁厚均勻、截面形狀複雜的各種型材和各種不同材質的冷彎型鋼。3．產品表面光潔，外觀好，尺寸精確，而且長度也可以根據需要靈活調整，全部按定尺或倍尺供應，提高材料的利用率。4．生產中還可與沖孔等工序相配合，以滿足不同的需要。

冷彎型鋼品種繁多，從截面形狀分，有開口的、半閉口和閉口的，主要產品有冷彎槽鋼、角鋼、Z型鋼、冷彎波形鋼板、方管、矩形管，電焊異型鋼管、捲簾門等。通常生產的冷彎型鋼，厚度在6mm以下，寬度在500mm以下。中國常用規格有等邊角鋼（肢長25～75毫米）、內卷邊角鋼（肢長40～75毫米）、槽鋼（高25～250毫米）、內卷邊槽鋼（高60

～250毫米）、卷邊Z形鋼（高100～180毫米）等400多個規格、品種。產品廣泛用於礦山、建築、農業機械、交通運輸、橋樑、石油化工、輕工、電子等工業。

冷彎型鋼是製作輕型鋼結構的主要材料，採用鋼板或鋼帶冷彎成型製成。它的壁厚不僅可以製得很薄，而且大大簡化了生產工藝，提高生產效率。可以生產用一般熱軋方法難以生產的壁厚均勻但截面形狀複雜的各種型材和不同材質的冷彎型鋼。冷彎型鋼除用於各種建築結構外，還廣泛用於車輛製造，農業機械製造等方面。冷彎型鋼品種很多，按截面分開口，半閉口，閉口。按形狀有冷彎槽鋼、角鋼、Z型鋼、方管、矩形管、異型管，捲簾門等。根據GB6725-92規定，冷彎型鋼採用普通碳素結構負、優質碳素結構鋼，低合金結構鋼鋼板或鋼帶冷彎製成。冷彎型鋼是屬於經濟斷面鋼材，也是高效節能材料，是一種具有強大生命力的新型鋼材品種，它廣泛應用於國明經濟的各個領域，其用途大約可以分為公路護欄板、鋼結構、汽車、集裝箱、鋼模板和腳手架、鐵道車輛、船舶和橋樑、鋼板樁、輸電鐵塔、其他等等10大類。

在冷彎空心方矩型鋼生產中，目前有兩種不同的生產成形工藝。一種是先成圓再變方或矩形；另一種是直接成方或矩形。目前，在方矩形鋼管成型領域，直接成方、成矩的技術國際最先進的成型技術。直接成方或矩形的工藝比先成圓再變方或矩形的工藝要先進。先成圓再變方或矩形工藝對鋼帶或卷板材質損壞大；而直接成方、成矩的工藝，在成型過程中基本不會對材質造成破壞，能很好的保持原材料的機械性能和物理性能，保證了產品的優良。據了解山東泰安的一家大型鋼管廠就是採用直接成方、成矩的技術，成型效果非常好。近年來我國冷彎型鋼市場需求日趨增多，應用範圍不斷擴大，市場前景十分廣闊。目前急需開發不鏽鋼、鍍鋅板、高強度和超高強度低合金材質的冷彎型鋼以及超厚、超薄系列的高難度複雜斷面冷彎型鋼產品。

我國冷彎型鋼生產起始於20世紀50-60年代，生產廠家集中於鞍山、上海、重慶等個別地區，主要服務於農機業。20世紀80年代，是第一次發展高潮，生產廠家擴大到華東、華北、東北等地區，服務範圍也擴大到貨車、客車、建築門窗、公路護欄、

貨架、電器等行業，但都限於中小型機組，品種規格較少，約2000種；材質均為普碳鋼，全部冷彎型鋼產量約佔鋼材總量的1-1.5%，與世界各國相比差距很大。國外冷彎型鋼品種規格一般為8000-10000種，材質多元化，合金化鋼種佔50-70%，冷彎型鋼產量占鋼材總產量的比例一般為5%。因此，我國冷彎型鋼發展的空間很大。由於我國鋼鐵工業的迅速發展，特別是板帶比不斷提高，已達到41.46%，為冷彎型鋼的發展提供了充足的原料，板帶材量的增大，也必然推動深加工行業的發展。在其應用領域，冷彎型鋼的優點越來越被用戶認識，它屬於經濟斷面高效鋼材，可節約金屬15-30%，投資少，生產靈活，能滿足用戶的各種要求，在個性化市場發展中更顯出它獨特的優越性。廣泛採用冷彎型鋼取代熱軋型材和其他品種，已成為不可阻擋的趨勢。

截至目前，我國共有1000多條冷彎型鋼生產線，生產能力達到每年1500萬噸。新建和在建的ф200-ф660mm大型機組共有50套，集中分佈在華東、華北和東北地區。冷彎型鋼主要服務於公路建設、鋼結構、汽車製造、集裝箱、鐵道車輛、鋼模板與腳手架、橋樑、電器櫃、懸掛輸送機、電纜橋架、貨架、電梯導軌、龍骨鋼、蔬菜大棚、農業機械、穀物倉儲、傢具及防火設備等方面。冷彎型鋼協會對9個行業調查資料表明，當前需求量共計438.45萬噸/年，占鋼材總量的2.4%。

目前中國現有冷彎型鋼主要品種有：結構用冷彎方矩形管，客車用冷彎鋼，捲簾門及鋼窗用型鋼，低壓流體輸送用焊管，通用開口冷彎型鋼，建築用鋼結構冷彎型鋼，以及各種斷面的冷彎異型材，已在建築、機械、核電、汽車、鐵路、農機、化工、石油、製冷、食品、紡織、醫療、超市、集裝箱等工業和民用工業中廣泛應用，尤其是新興產業對冷彎型鋼的需求呈現“量廣面大”的態勢。目前中國生產的不鏽鋼、鍍鋅板、高強度和超高度低合金鋼材質的冷彎型鋼數量很少，需要進口；具有前沿性發展方向的冷彎型鋼產品和複雜斷面、超厚、超薄、系列的冷彎型鋼，潛在的市場都相當大，發展前景廣闊。現在這類冷彎型鋼國內還很少，不少產品至今仍是空白，有的只能依靠進口來彌補。如用於豪華型客車的鍍鋅冷彎型鋼年消費量至少在３０００噸以上，目前主要採用進口產品，且需求還在繼續上升。我國冷彎型鋼市場的潛力很大，前景廣闊，但重點應放在開發高新技術、高質量、高附加值的新型冷彎型鋼以及冷彎生產領域工藝技術的研究，新技術裝備的開發、研製或引進、消化工作，包括具有國際前沿技術水平的柔性冷彎機組等等，而切勿一哄而上，搞低水平的重複建設。

廣東作為輕工大省

及國內最發達區域，鋼材消費量很大，往往領導著國家鋼材消費的潮流，（H型鋼在廣東的應用較全國領先了3年）。冷彎型鋼的應用即是如此。冷彎型鋼在廣東省的主要銷售品種是C型槽、壓型鋼板、冷彎矩形鋼管、圓管，它消費量大，僅樂從鋼材市場年流通量就達十幾萬噸。廣東冷彎型鋼的需求反映出型鋼規格小、數量大、應用範圍廣等特點，這些與其經濟結構息息相關；顯然，華北、東北卻顯示出規格多、規格批量流量不均衡（受重點工程的開工情況影響大）等特點，可以看出，廣東冷彎型鋼的發展形式，又將是北方、內地的發展嚮導，但同時北方及內地的重工業發展，客觀上存在需求廣東市場上並不常見的大型冷彎型鋼的必然性。

1、廣東地區冷彎型鋼年需求量①冷彎方鋼管、矩形管：規格20-300MM的，年需12-15萬噸，400MM及以上的，年7000-10000噸，目前多為焊接成型的。②冷彎C型鋼：由於生產技術要求不高，各種C型鋼生產線到處都有，全年數量無法計算；③焊接圓管：直徑20-300MM，約30-35萬噸，超過300的，主要是大型重點工程，估計每年有2萬噸左右。綜上所述，廣東地區冷彎型鋼需求量當在50萬噸以上。

2、廣東地區的大型冷彎型鋼廠商①廣州鋼管廠：年鋼管及冷彎型鋼生產能力10萬噸，②廣州粵海鋼管廠：年鋼管及冷彎型鋼生產能力6-7萬噸③廣州珠江鋼管廠：年鋼管及冷彎型鋼生產能力12萬噸④揭陽太豐橋鋼管廠：年鋼管及冷彎型鋼生產能力6-7萬噸⑤樂從正華鋼鐵貿易公司：年銷售1.5萬噸⑥樂從浩祥鋼鐵貿易公司：年銷售量2萬噸

3、廣東地區冷彎那型鋼的應用領域①鋼結構領域：廣東有大量的輕鋼廠房建設，單純從建築行業年消耗40萬噸H型鋼（其中熱軋20萬噸）來看，矩形鋼管、圓管、C型鋼等的消費量應超過此數量，但目前還未能達到此數目，市場仍在開發、成長之中。②其他領域：廣東地區的汽車行業（大型貨櫃車）、造船、集裝箱製作、電站、化工設備等項目較多，是使用冷彎型鋼的另外一個重要領域。

鐵道車輛

採用高強耐候鋼和擴大使用冷彎型鋼。根據國外資料，鐵道車輛採用的冷彎型鋼有67種，每節貨車用量4.7噸。占車廂重量的20%。而我國使用品種為18~20種，每節車廂用量1.2噸，占車廂重量的5.2%。各車輛廠應在設計中盡量擴大冷彎型鋼使用量，

充分發揮冷彎型鋼輕型、薄壁、高效的特點。

輸電鐵塔

著重研究用冷彎型鋼代替傳統的熱軋角鋼，提高鐵塔綜合性能，降低成本。在高壓長距輸電鐵塔中，高強耐腐結構鋼管當前已在大連、廣州、無錫、上海等地試用，不久將召開推廣應用會。通訊鐵塔採用冷彎型鋼製造的三角形鐵塔結構也正在抓緊研製中。

鋼板樁

鋼板樁的應用，在國外很普遍，主要用於江河及海邊護堤、建築基礎和管溝施工。但我國既無產品標準，又無施工規範，無法應用冷彎型鋼，目前都用熱軋槽鋼、工字鋼代替。下一步將由用戶行業編製施工規範，填補我國鋼板樁市場的空白。機械製造冷彎型鋼在機械製造行業中還有很大的市場潛力，特別是汽車製造業，但在我國已開發的品種不多，如：車廂板、客車龍骨、汽車門窗、傳動軸、排氣管、減震器、貨車大梁等，還有保險杠、轎車上各種彎管，都還未採用冷彎型鋼。

鋼結構

鋼結構是冷彎型鋼最大的用戶，其應用範圍是建築的承重骨架，圍護板件和屋架檁條、單體構件等，如：桁架、鋼架、牆架、支撐平台、樓梯、龍骨、門窗等。冷彎型鋼在國外建築業中應用非常廣泛，因為它是一種輕型薄壁鋼材，具有重量輕、強度高等優異性能，也是國家大力推廣的高效經濟的新型材料。在發達國家，鋼結構建築用冷彎型鋼占冷彎型鋼總量的50%~70%，冷彎型鋼在房.屋鋼結構中主要應用於三個方面：做骨架的柱材、單體構件和圍護板件。

●骨架的柱材

承重結構鋼管是鋼結構的最佳柱材，其品種有圓管：φ21.3-610mm，t=1.2-1.6mm，標準規格82個。方管：20×20-500×500mm，t=1.2-16mm，標準規格101個。矩形管：30×20-600×400mm，t=1.5-16mm，標準規格170個。根據國標，柱材規格共353個。2002年用鋼量35萬噸，2005年將達到84萬噸。

●單體構件，檁條、屋架等開口冷彎型鋼

槽鋼（含內卷邊槽鋼、外卷邊槽鋼、不等邊槽鋼）規格為20×10-400×50mm，t=1.5-6mm，標準規格88個。角鋼（含不等邊角鋼、內卷邊角鋼）規格為20×20-150×75mm，t=1.2-6mm，標準規格45個。工字鋼（含內卷邊、不對稱工字鋼）規格是80×40-250×75，t=2-5mm，標準規格23個。根據國標，冷彎型鋼用於鋼結構的開口型鋼共173個規格。2002年用鋼量44萬噸，2005年將達到105萬噸。

●圍護板件：壓形板、夾心板、複合板、瓦棱板、弧形板等

寬度B=400-1000mm（非標寬度達1250mm），t=0.5-23mm，高度H=12-75mm（非標高度達145mm），標準規格129個。2002年用鋼量18萬噸，2005年將達到42萬噸。用於鋼結構的冷彎型鋼總量：2002年97萬噸，2005年231萬噸，佔全部冷彎型鋼總量的32%。

我國冷彎型鋼歷史上曾受到板帶材產量低的制約，因原料短缺發展緩慢，隨著近年來我國鋼鐵工業的大發展，板帶產量也大幅度提高，這對深加工，特別對冷彎型鋼將是一次極好的機遇，隨著我國鋼鐵工業以及鋼結構等相關行業的加速發展，對冷彎型鋼的需求也越來越大，我國冷彎型鋼正面臨著一場新的發展高潮。

冷彎型鋼是屬於經濟斷面鋼材，也是高效節能材料，是一種具有強大生命力的新型鋼材品種，它廣泛應用於國民經濟的各個領域，其用

途大約可以分為公路護欄板、鋼結構、汽車、集裝箱、鋼模板和腳手架、鐵道車輛、船舶和橋樑、鋼板樁、輸電鐵塔、其他等10大類。經過大量的信息採集和調查分析，丁國良預測，目前的國內冷彎型鋼需求約為597.2萬噸，到“十一五”期間則將增長為845萬噸。其中其中公路護欄板目前需求約為35萬噸，“十一五”期間將繼續發展，增長為38萬噸；鋼結構用鋼需求則將由目前的200萬噸，增長為250萬噸；汽車用鋼需求量也將繼續放大，將由目前的70萬噸增長為100萬噸；集裝箱用鋼需求將由目前的150萬噸增長為200萬噸；鋼模板和腳手架由於市場已經基本飽和，需求難以放大，仍將繼續保持110萬噸；由於火車提速等原因，鐵道汽車用鋼的需求量也將放大，由目前的8萬噸，將增長到12萬噸；船舶橋樑用鋼需求將由13萬噸增長到15萬噸，鋼板樁我國目前市場尚未開發完全，目前國內僅一萬噸的產量，並且基本都用於出口。鋼板樁是一種新型節約型鋼材，有其獨特的優點，在國外大量運用於水利、土建上，在我國尚屬空白，亟待開發。“十一五”將重點開發鋼板樁市場，預測鋼板樁需求量將達到50萬噸；輸電鐵塔用鋼目前國內僅2000噸，大部分輸電鐵塔尚在使用熱軋角鋼型材，而冷彎型鋼則因具有經濟、防腐、形狀多樣等多項優點，替代熱軋角鋼建造輸電鐵塔已經成為必然趨勢。“十一五”期間，這部分冷彎型鋼需求也將達到50萬噸。此外還有農業機械、蔬菜大棚、貨架等其他用途，目前國內需求約為10萬噸，“十一五”期間將達到20萬噸。當前冷彎型鋼市場需求量只佔目前國內鋼產量的2%，“十一五”期間將達到3.4%。

近年來，用戶對冷彎型鋼的認識已經大大提高，冷彎型鋼斷面形狀可以很複雜，生產設備及工藝則比較簡單，一次性投資小，上馬快，組織生產靈活，長度、寬度、厚度任意選擇，；不首批量限制；產品表面光滑，尺寸精度高；相同斷面形狀尺寸性能相同，可節約金屬15-50%，雖然單價高於熱軋型材，但工程造價仍低於常用材料，這些特長決定他生命力強的特點，冷彎型鋼必然會受到國名經濟各行業、各部門的歡迎。原來採用熱軋型鋼的大市場，逐步被冷彎型鋼所取代，將是不可抗拒的發展趨勢。

我國冷彎型鋼行業的發展，也同時存在著諸如體制問題尚未解決、市場競爭中競爭多、合作少帶來的負效應、市場開發力度不夠、技術裝備落後，機組不配套等各方面的問題，這些都制約了我國冷彎型鋼行業的健康發展。如何抓住這次機遇，使冷彎型鋼行業更健康，更有效的發展，是一個值得深思的問題，要從五個方面著手規劃，一是要根據我國國情大力開拓冷彎型鋼的市場；二是制定一套完整、先進的冷彎型鋼標準體系；三要提高裝備技術裝備水平；四要提高技術管理水平；五是要引導我國冷彎型鋼發展的布局合理化。

熱軋型鋼是一火一次成材，而冷彎型鋼是二次或三次成材，生產成本比熱軋型材大，雖然強度相對較高，可節省鋼材，但售價較貴，因此在國外使用冷彎型鋼的部位，目前國內還大量使用相對安全性能較差的熱軋型鋼或木材。目前，價格因素是限制我國冷彎型鋼發展的重要原因之一。冷彎型鋼的優勢是生產熱軋生產不了薄規格，外觀要求美觀的薄壁複雜斷面

專用型材。某些場合使用冷彎型鋼，如汽車、拖拉機、鐵路車輛等，需自重輕的場所。我國現有冷彎型鋼機組應根據自身存在的問題，逐步進行配套改造，結合實際情況，吸收國內外先進技術與裝備，開發新產品、新工藝、提高裝備水平，在投資不多的情況下，能夠不斷擴大產品品種，提高產品質量。老企業充分利用自身生產經驗豐富，生產小批量、多品種規格產品，充分利用已具有多套模具的優勢，(若鄉鎮企業增加新品種需新增模具，追加投資，相對增加成本)，提高管理水平的同時提高在市場競爭中的競爭力，在保證產品質量的前提下，盡量降低成本，達到優質優價，更好發揮老廠潛能。

同時我國在冷彎型鋼發展過程中應加大以下工作力度：1.開口冷彎型鋼國家標準已制訂，但斷面形狀需補充修改，在出版設計圖中給予修訂；2.壓形板雖有國家標準，但已不能使用，需要重新修訂；3.在承重樑柱材料中，熱軋H型鋼適合於做梁，方矩管適合於做柱。根據國外調查資料顯示，H型鋼與方矩管的比例為1：1，而我國一直沿用熱軋H型鋼為主，產量近200萬噸。而方矩管製造規格小，箱型梁製造工藝落後，方矩管數量遠低於熱軋H型鋼，是極不合理的現象。應集中開發大型方矩管研究以滿足市場需求，根據國情研究的結論是：350×350mm，t=8-16mm方管以下宜採用一次成型直縫焊管生產，350×350-800×800mm，t=8-20mm方管宜採用雙焊縫對焊工藝，既擴大產品規格又可焊接加強筋（內隔板），800×800-1000×1000mm，t=20-40mm宜採用折彎工藝，這是最佳生產方式。有關雙焊縫對焊大型方矩管的技術設備及工藝，在學習國外基礎上，已經成熟。第一條生產線即將在國內建成。深信經過一、二年努力，鋼結構所用的柱材會得到全面的滿足。

冷彎型鋼是一種經濟高效鋼材，在工程建築領域發揮著重大的作用。目前，國外建築業用冷彎型鋼約佔冷彎型鋼總量的25%~30%。按此推算，我國建築業用冷彎型鋼應達到30萬噸，加上彩塗板和鋼管，我國建築業用冷彎型鋼大約需要80萬噸，這充分顯示了建築用冷彎型鋼大有可為。

冷彎型鋼可生產各種複雜的斷面，與熱軋型鋼相比，具有斷面形狀合理、重量輕、強度高的優點，同時又在冷彎加工中提高了強度，比一般熱軋型鋼的構件節約鋼材10%~50%，其產品質量好、表面光潔、尺寸精度高、型材定尺靈活，生產中能源消耗少、成材率高、金屬損耗少。在建築工程中，採用冷彎型鋼能提高綜合經濟效益，減輕建築物重量，提高構件工廠化程度，方便施工、縮短施工工期。

目前，冷彎型主要應用在下列3個領域內：一是輕鋼工業建築（大多是單層，個別為2~3層）的主要構件，如屋面板、牆板、樓面板、梁、柱、檁條（屋面、牆面）、支撐及門窗框等，一般用鋼量為40千克/平方米左右，按年竣工面積500萬平方米計算，需用鋼材20萬噸，其中冷彎型鋼15萬噸；二是低層鋼結構住宅（一般為3層以下），這是一項量大面廣的建築，如按全國年竣工的住宅面積15億平方米的1%計算，需用鋼材60萬噸，其中冷彎型鋼用量爭取達到15萬噸是有可能的；三是建築領域和市政建設需要的冷彎型鋼，如道路隔離欄桿、廣告支架、立體車庫、超市、農貿市場及各種臨時建築等。

目前，我國鋼結構發展對鋼材的需求按5%~8%速度增加，2005年鋼結構加工量預計達到1400萬噸，預計到2010年將達到1800萬噸（占鋼筋混凝土結構用鋼量10%）左右，2020年將達到2700萬噸（占鋼筋混凝土結構用鋼量15%）左右。同時，我國火

力電廠的建設還會加快，主廠房和鍋爐鋼架用鋼量會增加（包括核電廠廠房用鋼、風力發電用鋼等）；交通工程中的橋樑會有所增加，鐵路橋樑一般採用鋼結構，高速公路中的護欄、收費站、交通標誌的鋼結構用量也不少；市政建設中採用鋼結構的量會增加，如地鐵和輕軌工程、城市立交橋、高架橋、環保工程、城市公共設施及臨時房屋等均越來越多地採用鋼結構；鋼結構住宅將增加，國家提供建設節能省地住宅，有關鋼結構住宅的試點工程、設計規範及配套技術、材料基本具備。目前，我國僅有幾百萬平方米的鋼結構住宅，發達國家鋼結構住宅比例已達到40%~50%。若我國每年6億平方米的城鎮住宅建設有10%採用鋼結構，按多層、高層建築平均每平方米使用60千克鋼材計，用鋼量將達到每年360萬噸。這些都將給冷彎型鋼的發展提供一個廣闊空間。

要擴大冷彎型鋼的使用量，冷彎型鋼企業就要努力提高產品質量，減低成本，改進服務，特別要解決建築產品規格多、批量少的問題，增加大規格的方、矩管，做好新產品的試點推廣工作，並要深入到鋼結構住宅樣板工程；合理選用冷彎型鋼及焊接、連接材料；在設計中充分考慮風、雪荷載，並驗算施工時受力情況，選擇合理的連接方法；研發適合冷彎型鋼用的防火及防腐材料和施工措施，提高其耐久性能，並根據冷彎型鋼產品的特點，在建築施工中創造各類施工方法，不斷提高工程質量、縮短工期；同時也要組織國內外技術交流、新產品聯合攻關、工程試點等，編製技術規程、規範及產品標準，開展企業人員培訓，組織協調企業價格自律和發展規劃。

1、鐵路敞車上冷彎型鋼使用情況

鐵路敞車上到目前共開發並應用三種冷彎型鋼。在1985年開發了兩種，分別為端牆橫帶帶和帽型鋼側柱，在1993年開發了尖角矩形管上側梁，材質為耐候鋼09CuPTiRE-A，屈服強度為295MPa。以上三種冷彎型鋼自開發應用以來，經多年使用驗證，產品質量一直比較穩定，特別是尖角矩形管的開發，保證了上側梁角部與側板的連接焊縫質量。

2、鐵路棚車上冷彎型鋼使用情況

鐵路棚車上冷彎型鋼開發應用較敞車要晚，在沒汁新型P64A大容積棚車時，於1994年同期開發了車頂側梁與冷彎波紋門板，在1997年開發了左門右框和右門左框。為了適應鐵路貨車重載的要求，齊車集團公司在2001年下半年又開發研製了新型的P64G型減輕自重棚車。該公司同時還開發了四種冷彎型鋼，分別為冷彎變Z型車頂側梁、矩形空心型鋼上側梁、上邊框和U型冷彎型鋼側柱，其材質為高耐候結構鋼09CuPCrNi-A，屈服強度為345MPa。

3、冷彎型鋼所用材料情況

冷彎型鋼能夠滿足車輛設計者的合理的設計結構;可以代替較厚重的熱軋型鋼。但是由於採用的較複雜斷面以及厚度有所減薄，帶來了腐蝕和強度、剛度等問題。以P64G型棚車上側梁為例，用新型冷彎型鋼代替了原先的等邊角鋼，為了增加其剛度，就要求設計出一種類似於汽車上用的上邊框形狀，這種形狀最大的缺點是易於存水和污物，增加了表面的腐蝕速度。因此，冷彎型鋼所用材料要具有一定的耐腐蝕性。

從1987年開始，我國的鐵路貨車成批使用了耐候鋼，其材質多為09CuPTiRE。最初開發的敞車上用的三種冷彎型鋼都採用了這種銅磷系列的耐候鋼。科學試驗及運用試驗都說明：這種耐候鋼。耐腐蝕性一般相當於普通碳素鋼的2倍左右，在惡劣環境中相當於2-3倍。到2001年為止，鐵路主型貨車、敞棚車上都採用的是這種耐候鋼，隨著重載、提速的鐵路主要技術政策的制定，選用高耐候、高強度的結構鋼以降低車輛自重、提高整車性能問題顯得尤為突出和迫切。為了適應這一大方向，冷彎型鋼在選材上也要以此為出發點進行開發研製。結合鐵路客車在耐候鋼上的使用情況及未來鐵路用鋼的要求，耐腐蝕性和強度等級上應當在原有使用鋼材基礎上提高一個等級，這就是現在通用型減輕自重棚車上採用的材料——09CuPCrNi—A，其屈服強度為345Mpa，其耐腐蝕性相當於普通碳素鋼的2-3倍，在惡劣環境下相當於3倍以上。在剛度上，由於冷彎型鋼的斷面可由設計者自行設計，不像定型的熱軋型材那樣受到

局限。以P64G型棚車開發的四種冷彎型鋼為例，其截面彈性抗彎模量都接近或等於其替代的熱軋型鋼，而在結構設計上可具有較大的靈活性。

4、冷彎型鋼開發使用中存在的問題

我國鐵路貨車上應用冷彎型鋼雖然已有十多年的歷史，但與俄羅斯、美國等國家相比，在品種和數量上都相差很多，在冷彎型鋼的製造工藝和產品裝車使用上存在以下問題：一是冷彎型鋼作為成品存在較大的內應力。在冷彎型鋼加工前期，開卷、滾剪、閉卷再開卷、平板後進行冷彎，增加了內應力。在冷彎過程中，其加工方式屬於機械強制變形，成形后勢必存在很大的內應力。冷彎后雖然有校正工序，但也只是對型鋼外形尺寸予以精確，對消除內應力效果並不大。其成品存放一段時間后時效變形很明顯，這說明冷彎型鋼確實有很大的內應力存在。二是裝車前的處理使冷彎型鋼產生較大變形。由於冷彎型鋼交貨狀態下是沒有預塗底漆的，這就要求裝車前要進行拋丸除銹處理。在除銹、鈍化了冷彎型鋼表面的同時，也將其內應力進行了釋放，造成了彎曲和扭轉變形。對那些開口不對稱結構，變形尤為明顯。三是雖然我國研製的耐候鋼力學性能、抗腐蝕性及焊接性良好，但其衝壓性能不如普通碳素鋼。其製件在彎曲后回彈較大，因此在冷彎時應研究採用合理的工藝參數，以保證產品質量。四是應儘快完善新型冷彎型鋼的技術條件。鐵路貨車在應用冷彎型鋼時，應針對各種冷彎型鋼的加工製造、使用工況、變形特點等制定相應的技術標準，以適應生產、使用及檢驗。在現行鐵路貨車的檢驗標準上目前還沒有針對冷彎型鋼的規範。這在一定程度上阻礙了冷彎型鋼在鐵路貨車上應用及開發的進程。

冷彎型鋼在我國鐵路貨車上的應用才剛剛起步，從鐵路業發達的國外貨車發展方向來看，冷彎型鋼在我國貨車上的應用會越來越多。雖然目前確實存在不少問題，如生產工藝的急待提高、貨車上的應用如何定型以及如何制定相應的行業標準等。有關專家提出，作為冷彎型鋼製造廠與貨車生產廠應當緊密聯繫、加強交流、互相溝通，這樣才能更好地推動冷彎型鋼在貨車上的廣泛應用;也可以使鐵路貨車結構更合理地優化，使貨車產品的整機性能邁上一個新的台階。

我國冷彎型鋼在輸電鐵塔上的應用方向

我國每年要新建110kV級以上的輸電線路約17000公里，每年建設輸電鐵塔要耗用鋼材約45萬噸。隨著我國電力業的快速發展，大容量、長距離、高電壓的輸電線路越來越多，桿塔的荷載越來越大。同時由於我國土地資源緊缺以及環保要求提高，使得線路走廊、拆遷問題日趨嚴重，為縮小線路走廊、減少拆遷量和佔地和基礎土方開挖，多迴路同塔並架和大坡度的鐵塔將越來越多地被採用。隨著桿塔規模同大型化發展，組成鐵塔型材的規格也越來越大，使得目前常用的低強度熱軋角鋼已難以滿足使用要求，尋求新形式、新品種的型鋼材料已成為必然。

隨著我國鋼鐵工業的發展和科學技術水平的不斷提高，我國高強度級別鋼材和其他形式的型鋼產品越來越多地湧現。冷彎薄壁型鋼以其重量輕、強度高、材料利用率高以及施工方便等優點，已被建築、交通、市政、工業和民用用品等行業廣泛使用。本文對輸電鐵塔中使用高強冷彎薄壁型鋼的可行性進行了一些探討，希望以此來推動冷彎薄壁型鋼產品在電力行業的使用。

1、輸電線路鐵塔的發展現狀

我國輸電線路鐵塔目前用材主要以熱軋角鋼型材為主，輔以少量鋼管，鋼材的品種以Q235和Q345兩種為主，鐵塔採用熱鍍鋅防腐，使用年限約為50年。隨著鋼鐵工業的不斷發展，鐵塔使用的鋼材在材質和類型上也有了一定的改進。具體表現為：高強度鋼材的使用。我國輸電鐵塔結構所用鋼材，與園外先進國家相比，品種單一、強度值偏低、可選擇餘地小。當桿塔荷載較大時，只能採用組合截面來彌補材料強度低的不足，增大了設計、加工的工作量和投資。美國《輸電鐵塔設計導則》中共推薦了10種材料標準供設計者選用，其高強鋼材的屈服強度達到448MPa。俄羅斯的《鋼結構設計規範》中所列鋼材的強度等級已達到578Mpa。近年來，隨著我國冶金工業的不斷發展，高強度鋼材的生產已經不再是難事，我國的高強度結構用鋼的質量提高較快且日漸穩定，供貨渠道日趨通暢，為輸電線路桿塔中採用高強度鋼材提供了可能。在75OkV輸電線路的前期科研項目中，國家電力公司電力建設研究所已經對高強鋼使用將要遇到的節點連接構造、構件設計參數取值、配套螺栓以及經濟效益情況進行了研究:認為目前從技術和使用上，高強鋼已完全具備了在鐵塔中使用的條件，並且高強鋼的使用可降低鐵塔重量10%-20%。但目前高強鋼大量使用的最大障礙是型鋼材料的供應。鐵塔需要的型鋼品種多，各規格成批的需求量不大，同時高強型鋼成形難、軋模成本高、軋輥調整困難，使鋼廠生產高強型鋼的積極性不高，供貨難以保證。

鋼管塔的使用。上世紀80年

代，國際上許多國家在開發特高壓輸電線路時，開始將鋼管型材應用到了鐵塔結構中，出現了以鋼管為塔體主材的鋼管塔。在日本，10OOkV的超高壓線路及高塔中幾乎全部使用了鋼管塔，他們對於鋼管桿的設計技術研究非常透徹。

借鑒國外經驗，國內在5OOkV雙迴路鐵塔和同塔四回鐵塔中也已使用鋼管型材，體現出了其良好性能和效益。其優點表現在:一是可以減小塔身風壓(構件體形係數，圓管比角鋼幾乎小一倍);二是在截面面積相等的情況下，圓管的迴轉半徑比角鋼大20%左右;三是提高了結構承載能力，一般來講，鋼管塔比角鋼塔用量降低10%-20%;同時還可減少桿件數量，縮短建塔周期，易於結構多樣化。但鋼管的使用也存在鋼管型材規格品種有限、外面質量不好、價格高等缺點，同時鋼管間連接的節點構造複雜，加工生產效率低。

冷彎薄壁型鋼的使用。冷彎薄壁型鋼的使用在國外已有幾十年的歷史。據了解，在輸電鐵塔中已應用冷彎薄壁型鋼的國家有義大利、美國、加拿大、英國、原蘇聯、墨西哥等。據國外資料統計，採用冷彎薄壁型鋼比傳統熱軋角鋼可節省鋼材10%-18%。美國《輸電鐵塔設計導則》中有針對等肢卷邊角鋼和除角鋼外其他型鋼的承載力計算的描述，這說明美國土木工程師協會早已注意到冷彎型鋼的構件在鐵塔上的應用。但在國內，冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔中的使用仍是空白。隨著桿塔結構的大型化發展，組成鐵塔的型材規格也越來越大，使得目前常用的低強度熱軋型鋼已難以滿足使用要求，且熱軋型鋼規格有限，貨源不充足。雖然通過採用組合截面和節點特殊處理可部分彌補型材的不足，但使得設計、加工的工作量和投資增大了許多，也使荷載傳遞方式複雜化，增加了不安全隱患。因此，在我國探求一種適合輸電鐵塔的新型鋼形式已顯得十分必要。

2、高強冷彎型鋼的優勢

近年來，隨著我國鋼結構應用技術的發展，冷彎薄壁型鋼等經濟型材發展很快，與傳統軋制型材相比，冷彎薄壁型鋼具有斷面材料分佈合理、迴轉半徑大、抗彎和抗扭性能好等特點。它不是像熱軋型鋼以增加材料面積來提高其承載力，而是通過變化型鋼斷面形狀達到提高承載力和節約鋼材的目的。經濟的截面特性。鐵塔中腹桿的工作狀態大多是大長細比的壓桿失穩，採用角鋼等型材，截面特性無明顯優勢，且可選擇的規格有限。冷彎型鋼可根據構件受力特點選擇合適截面形式，充分發揮其截面界面特性，使其更經濟合理。隨意的產品規格。一座10噸重的常規鐵塔，要用到不同規格的角鋼多達25種，要保證同時採購到規格品種如此眾多、批量不大的型材難度可想而知。因此，鐵塔加工經常出現塔材規格以大替小的代料，在鐵塔加工企業中因塔材代料造成5%的浪費是很正常的，多的可達10%。而冷彎薄壁型鋼的生產設備簡單，一套冷軋機可生產多種規格的型鋼，生產的批量、規格不受限制，這就為鐵塔用材的供貨來源提供了有力的保障。

可變的產品定尺。一座10噸重的鐵塔通常由近2000根構件組成，鐵塔各構件的長短不一。當前熱軋型鋼都是定尺產品，因此使用熱軋型鋼進行塔材下料時，經常出現材料余頭，這種由於材料定尺造成的材料損耗多達5%。而冷彎鋼產品可按用戶需要提供各種尺寸的型鋼，成材率高(達99%)，下腳余料少，可有效減少鐵塔加工中的材料損耗。多樣的形狀。冷彎薄壁型鋼截面形狀的多樣性，可以避免採用90度角鋼只能將鐵塔設計成方形或矩形以及塔身變坡引起連接構件不共面的弊病，它為設計者設計新型、合理鐵塔開創了靈活條件。如可建立三立柱鐵塔，鐵塔腹桿體系也可進行優化，可設

計出更合理的鐵塔腹桿布置，這為設計各種新型鐵塔體系，進一步減輕鐵塔重量、節約材料、減少構件數開創了新途徑。

高強度的型材。對於鐵塔採用的高強度材料型鋼，若採用冷彎型鋼產品，可有效避免熱軋型鋼供貨批量限制和軋制工藝困難等缺陷。防腐問題。由於輸電線路長期在野外運行，為保證鐵塔安全，輸電鐵塔通常採用熱鍍鋅防腐。冷彎薄壁型鋼由於截面形狀多變、型鋼壁薄不太適宜熱鍍鋅。目前，一些先進的防腐技術和工藝在不斷地出現，如採用耐候材料和新鍍層工藝，為冷彎薄璧型鋼的防腐提供了良好的解決措施。

高強耐候鋼的生產工藝已經日趨成熟，已廣泛用於鐵路系統。在輸電鐵塔上採用高強耐候冷彎型鋼材料，與製造鐵塔的傳統生產方式相比，雖材質的一次性投資略高，但由於去掉了防腐工序，其經濟效益和社會效益顯著，經粗步測算，每噸成本可下降20%左右。在上世紀80年代末期，有關科研單位就開始著手冷彎薄壁型鋼用於輸電鐵塔的可行性研究，但由於當時冷彎型鋼的價格較高和技術手段不夠完善，加上早期的鐵塔規模都較小，已有的熱軋型鋼完全就可滿足使用要求，項目未能立項。近年來。隨著我國鋼結構應用技術的發展，冷彎薄壁型鋼等經濟型材發展很快，這些經濟型材用量在逐年增加，加工成本在降低，加上其自身截面的優良性能，經濟效益更為顯著。這為冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔上的應用提供了可能性。

使用冷彎薄壁型鋼可有效地節約資源和能源。在輸電鐵塔上推廣使用高強耐候冷彎型鋼，不僅可減少鐵塔耗鋼，還能降低加工成本，避免環境污染。是一項有顯著經濟效益和環保意義的工作，所以應及時開展高強冷彎型鋼，尤其是高強耐候冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔上的應用研究。

3、在輸電鐵塔中採用冷彎薄壁型鋼應加強研究

隨著冷彎薄壁型鋼在工業、民用建築結構上的用途增加。設計理論日趨完善。目前，我國實施的是國家標準《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》、上海市頒布的《輕鋼結構設計規範》和中國工程建設標準化協會頒布的《門式鋼架輕型房屋鋼結構技術規程》，都為冷彎薄壁型鋼的應用提供了設計依據。目前，我國冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔尚未應用，更沒有相關的設計技術規定。鐵塔結構的計算模型是空間桁架結構，構件的設計是按拉杆和壓桿穩定計算，構件的邊界條件情況對構件承載能力產生很大影響，同時線路施工現場決定鐵塔組裝不能使用大型機械，應採用易於現場施工

的連接方式。輸電鐵塔受力和結構構造的特殊性決定了不可照搬輕鋼結構的設計方法，要想使冷彎薄壁型鋼在輸電鐵塔中廣泛使用，還需要在以下幾方面進行一些理論分析和試驗研究工作：

1.確定輸電鐵塔上冷彎薄壁型鋼構件承載力的計算方法和參數取值，包括在特定邊界約束條件下受壓構件穩定曲線的選取和使用、偏心構件承載力的計算方法、構件連接處強度和穩定的計算方法、風荷載在構件產生的荷載和振動響應的計算取值。2.冷彎薄壁型鋼塔形體系機構件斷面優化分析。3.確定合理的連接構造形式和桿件支撐形式。4.較大厚度冷彎型鋼的成形工藝。5.冷彎型鋼的防腐問題。6.高強耐候冷彎型鋼的力學性能和耐腐蝕指標。