淺談中厚板矯直機原理及參數(shù)計算

陳晶晶

（一重集團大連設(shè)計研究院有限公司，遼寧 大連116600）

目前，軋材品種規(guī)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(jié)構(gòu)的研究工作的快速發(fā)展及矯直技術(shù)水平的不斷提高。矯直不同品種規(guī)格的軋材，采用不同結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格的矯直機。所以矯直機的結(jié)構(gòu)形式繁多，矯直方式也不相同。

根據(jù)其結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)矯直機。

1 中厚板矯直原理簡介

在中厚板生產(chǎn)中，多數(shù)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(zhì)、規(guī)格和尺寸的不同，需要的反彎次數(shù)也不同，因而輥式矯直機的輥數(shù)也有很大差別。通常，中厚板矯直機輥數(shù)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(chǎn)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(shù)的確定

輥式矯直機基本參數(shù)包括輥徑D、輥距t、輥數(shù)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(shù)的正確選擇對軋件的矯正質(zhì)量、設(shè)備的結(jié)構(gòu)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(yīng)該考慮滿足最小軋件的矯正質(zhì)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(yīng)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(guān)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(guān)，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(jù)慣用的規(guī)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(shù)的計算

本節(jié)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(xù)梁，這些集中載荷就是各個輥對軋件的壓力。它們在數(shù)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(shù)，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(shè)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(zhuǎn)動不斷前進并反復(fù)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(shù)，f=0.0002;μ 為輥子軸承的摩擦系數(shù)，μ=0.005；d 為輥子軸承處直徑；η 為傳動效率，η=0.8；

假設(shè)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(jié)語

近年來，由于控軋控冷與直接淬火等新技術(shù)的應(yīng)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(chǎn)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(jīng)矯直后鋼板平直度好，殘余應(yīng)力小且分布均勻，表面質(zhì)量好且無壓痕；而且操作安全可靠，作業(yè)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(jù)矯直鋼板厚度、寬度、平直度狀況及溫度來設(shè)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(shù)的發(fā)展.鋼鐵技術(shù),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.