帶鋼熱平整機組五輥矯直機的設計

摘要：帶鋼熱平整機組中，在平整機入口側、開卷機后，設有五輥矯直機用于帶鋼直頭并輔助改善帶鋼板型。文章介紹了帶鋼熱平整機組中五輥矯直機的結構組成及主要參數計算。

關鍵詞：五輥矯直機；熱平整機組；設計

1 概述

根據平行輥矯直理論中大變形矯直法，三次反彎就可以收到矯直效果。根據這個理論，最少輥數為五輥的矯直機就可以滿足矯直要求。帶鋼熱平整機組將熱軋鋼卷作為原料，通過精整工序改善熱軋帶鋼板型質量。在帶鋼熱平整機組頭部，即開卷機后與平整機前，設置一臺平行輥五輥矯直機，用于輔助平整機改善熱軋帶鋼板型。五輥矯直機具有結構簡單，使用靈活，但精度較差的特點。在開卷時，五輥矯直機能有效的改善帶鋼頭部狀況，便于穿帶；正常平整軋制時，適當調節矯直輥壓下量可以配合平整機改善板型并有效控制入口張力；停機時，五輥矯直機可以有效夾緊帶鋼，維持機組張力。

2 五輥矯直機的結構特點

五輥矯直機主要由以下幾部分組成：輥系、上輥升降系統、壓下量調整系統、機架、傳動系統、換輥裝置、輔助輥等。其結構有以下特點。

2.1 輥系

一般五輥矯直機采用上二下三的輥系布置，兩根上矯直輥可升降而三根下矯直輥為固定位置。全部五根矯直輥都帶驅動。考慮到帶鋼熱平整機組產品厚度較大，容易跑偏，矯直輥均采用凸輥形勢設計，并保證下輥始終在線。五輥矯直機不設置彎輥機構，上輥軸承座上均設計同步機構保證輥系升降同步。

2.2 上輥升降系統

上輥升降系統由液壓缸驅動兩根上輥分別獨立升降，以滿足不同壓下量調節要求和生產操作需要。同時設計鎖緊機構，保證壓下位置穩定。

壓下量調整系統：壓下量調整系統由齒輪電機驅動蝸輪蝸桿裝置以調節上輥擋塊位置并鎖死，并設有編碼器或位置傳感器以保證擋塊位置精確可控。上輥壓下時實際壓靠在擋塊上停止，從而滿足壓下量控制要求。壓下量調整一般在離線空載情況下調整，對于要求在線調節壓下量的，需選用大功率電機以滿足要求。

2.3 傳動系統

五輥矯直機的五根矯直輥采用統一速度傳動。電機、減速機、分速機、接軸等構成了傳動系統。電機傳動通過減速機降速，再通過分速機一輸入分為五個等速輸出傳遞到矯直輥上。對于有離線矯直要求的矯直機，在減速機與分速機之間設置離合器斷開傳動，將五根矯直輥均變為被動輥。

2.4 換輥裝置

換輥裝置由電機驅動換輥車，可將上下棍一同拉出機架，換輥后將新輥推入機架。換輥裝置中設置接軸托架，在換輥過程中支撐接軸，并設置輔助輥頭調整裝置以方便將新輥輥頭旋轉對正接軸。

2.5 輔助輥

考慮到熱平整機組為單向軋制，在五根矯直輥前設置一對帶傳動的主動夾送輥，方便穿帶送料。矯直輥后出口位置設計一根上壓輥，既滿足平整機防皺輥包角要求，又能使帶材始終壓在下矯直輥上，防止跑偏。

3 五輥矯直機主要參數設計

3.1 矯直輥的直徑

可按下面公式計算矯直輥直徑

DJ=■(1)

式中DJ-矯直輥直徑

Ｅ-帶材的彈性模量；Ｈ-帶材厚度

?滓S-帶材的屈服極限

CW-帶材的壓彎曲率比，其中ＣＷ＝■ (2)

ＡＷ-帶材的壓彎曲率

Ａt-帶材的彈性極限曲率，其中 (3)

對于熱平整帶材，截面為矩形，為保證矯直效果，一般取CW=3~4

對于多種產品規格，可選擇厚度最小、屈服極限最高的規格作為計算矯直輥直徑上限的依據。這樣得到直徑可以滿足更厚帶材的矯直要求。同時有必要根據傳動扭矩等校核矯直輥直徑能否滿足要求。

3.2 矯直輥的長度

為了防止帶材跑偏，可按下面公式計算矯直輥輥身長度

L=Bmax+a (4)

式中 L-矯直輥長度；Bmax-帶材最大寬度；a-設計余量，其中a=200~350mm(Bmax>1000mm)a=50~200mm(Bmax?燮1000mm)

3.3 矯直輥間距

對于精整機組，使用咬入條件確定矯直輥間距是不合適的，可按矯直條件確定

P=■(5)

式中P-矯直輥間距（兩上輥間或兩下輥間）

3.4矯直力矩

可按下面的公式計算

(6)

式中 M-矯直力矩

C0-最大原始曲率比，按大變形矯直原理， 可忽略不計

Mt-帶材彈性極限彎矩，其中Mt=■(7)

3.5 矯直力

可按下面的公式計算各輥的矯直力

F1=■ (8)F2=■(9)

F3=■(10)F4=■(11)

F5=■(12)

其中Fi-各輥上的矯直力， i=1，2，3，4，5

容易發現第三根輥上的受力是最大的，在進行受力校核時應選在第三根棍子作為對象。

3.6 矯直功率

通常以矯直過程中鋼板反復彎曲所消耗的變形能作為矯直功率計算，可按下面公式計算

W=■(13)

其中 W-矯直功率

v-矯直線速度

?濁-機械效率

TJ-塑形矯直轉矩TJ=■(14)

其中uJ-矯直能量比(15)

其中 ?孜-彈區比?孜=■ (16)

4 結束語

本文介紹了帶鋼熱平整機組中五輥矯直機的結構特點，并結合工藝要求與使用情況進行了分析，并給出了對于五輥矯直機主要結構性能參數設計的方法，為五輥矯直機的設計提供了一定參考。

參考文獻

[1]崔甫.矯直原理與矯直機械[M].冶金工業出版社，2002.

[2]姚養庫，浦文杰，程軍周，陳勇.精整機組中五輥矯直機設備參數的確定[J].四川冶金，2007.12:29-31.

作者簡介：左玉璞（1985-），男，天津人，一重集團大連設計研究院有限公司設計師。