淺談中厚板矯直機原理及參數計算

陳晶晶

（一重集團大連設計研究院有限公司，遼寧 大連116600）

目前，軋材品種規格的多樣化和對其精度要求的提高，促進了矯直理論和矯直機結構的研究工作的快速發展及矯直技術水平的不斷提高。矯直不同品種規格的軋材，采用不同結構形式和規格的矯直機。所以矯直機的結構形式繁多，矯直方式也不相同。

根據其結構和工作原理，矯直機的基本形式可分為壓力矯直機，平行輥矯直機，斜輥矯直機，拉伸矯直機，拉彎矯直機和扭轉矯直機。

1 中厚板矯直原理簡介

在中厚板生產中，多數被矯鋼板上的原始曲率的大小與方向均是隨機的 (在02±Cr0max 之間變化)，即屬于具有多值原始曲率軋件的矯直問題。采用的一般矯直原則是:對軋件進行多次彈塑性反彎以消除其原始曲率的不均勻度，并逐漸將其矯平，達到矯直目的。目前，板材尤其是中厚板主要是采用輥式矯直機進行矯直，可分為冷矯和熱矯兩種。中厚板由于其材質、規格和尺寸的不同，需要的反彎次數也不同，因而輥式矯直機的輥數也有很大差別。通常，中厚板矯直機輥數多為5-13 個，其中5-7 輥的多用于厚板矯直。按照每個矯直輥使鋼板產生的變形程度和最終消除殘余曲率的方法，可分為小變形矯直方案、大變形矯直方案以及整體傾斜方案。

2 輥式矯直機基本參數的確定

輥式矯直機基本參數包括輥徑D、輥距t、輥數n、輥身長度L 和矯正速度V。其中最主要的是D 和t。矯直機基本參數的正確選擇對軋件的矯正質量、設備的結構尺寸和功率消耗等都有重要的影響。

2.1 輥距t

確定輥距時，應該考慮滿足最小軋件的矯正質量要求，又要考慮滿足矯正最大斷面軋件時矯正輥的強度要求。為此，應分別計算最大允許輥距和最小允許輥距。最后確定tmax

由公式：

其中：σs=162Mpa E=206Gpa

選取：t=300mm

2.2 輥徑D

對于鋼板，輥距t 與輥徑D 有以下關系:

取D=0.95t

所以D=285mm

2.3 輥身長度L

輥身長度L 與軋件最大寬度有關，通常：

由于矯直輥是光輥，板帶材矯直時容易跑偏，為此輥端的余量必須加大，根據慣用的規定：

當bmax<=1000mm 時，a=50~200mm；

當bmax>1000mm 時，a=200~350mm；

取bmax=3980mm，a=270mm

故L=3980+270=4250mm

3 矯直機力能參數的計算

本節對矯直機的矯直力、矯直力矩和主電機功率做了計算。

3.1 矯直力的計算

(1)作用在矯直輥上的壓力可按照軋件彎曲時所需的力矩來計算。此時，將軋件看成是受很多集中載荷的連續梁，這些集中載荷就是各個輥對軋件的壓力。它們在數值上等于軋件對輥子的壓力，即矯直力。

軋件的彈性彎曲力矩為

∵塑性力矩MS與彈性力矩的比值是

∴MS=MWe 其中e 為斷面的形狀系數，對于矩形軋件e=1.5

∴MS=386.856×1.5=580.284kN

軋件的矯直力：

今假設各輥子處在軋件斷面的彎矩分配為：

上工作輥矯直力之和為P上=P2+P4+P6+P8+P10=58028.4

下工作輥矯直力之和為P下=P1+P3+P5+P7+P9+P11=57061.26

3.2 矯直力矩的計算

在輥式矯直機上，軋件是隨著矯正輥的轉動不斷前進并反復彎曲的。因此，矯正輥上的扭矩MK可以按照功能相等的原理來確定。

3.3 主電機功率的計算

輥式矯直機的電動機功率為：

其中，f 為輥子與軋件的滾動摩擦系數，f=0.0002;μ 為輥子軸承的摩擦系數，μ=0.005；d 為輥子軸承處直徑；η 為傳動效率，η=0.8；

假設當矯正板厚為50mm 時，矯直速度為0.5m/s

所以，兩臺電機總功率為349.2 ×2 =698.4kw

結語

近年來，由于控軋控冷與直接淬火等新技術的應用，軋后板溫降低、板形變壞，屈服強度增大板厚范圍加寬和用戶對鋼板加工自動化程度的提高，對生產的鋼板的平直度的要求更加嚴格，因此，新建的熱矯直機都要求剛度大、自動化程度高，經矯直后鋼板平直度好，殘余應力小且分布均勻，表面質量好且無壓痕；而且操作安全可靠，作業率高，換輥方便且快速；一道次矯直，矯直速度快，矯直時間短；普遍采用計算機模型控制，可根據矯直鋼板厚度、寬度、平直度狀況及溫度來設定輥縫;以及要求投資省等。

[1]于世果,李宏圖.國外厚板軋機及軋制技術的發展.鋼鐵技術,2000,(5):11-12.

[2]周存龍,王國棟,劉相華等.輥式矯直機矯直輥的彎輥模型. 東北大學學報(自然科學版),2005,26(5):460-462.