本鋼冷軋廠重卷矯直機壓下調整及工藝優化研究

莊傳鐵

（本鋼冷軋廠，遼寧 本溪117021）

2004年9月，本鋼冷軋廠對重卷機組進行改造，在重卷線上飛剪前安裝一套五重式精矯機，通過反復彎曲來改善板帶的瓢曲和浪形缺陷，提高冷卷板形質量及產品級別。

1 輥式矯直機工作原理

如圖1所示，輥式矯直機是由上、下兩排相互交錯排列的矯正輥、機架和傳動裝置所組成。被矯鋼材通過上述排列的輥子，利用多次反復彎曲得到矯正。輥式矯直機是板帶材所用的主要矯直設備，重卷矯直機為輥式精矯機，遵循輥式矯直機的基本工作原理。矯直方案分為小變形量矯直方案和大變形量矯直方案［1］。

圖1 帶鋼經過輥式矯直機過程簡圖

2 重卷矯直機特點及工作原理

重卷矯直機主要設備參數為：輥徑：44.45mm；輥距：47.63mm；輥數：17；輥身長度：1 700mm；具有較明顯的輥徑小、輥距小、加工規格范圍大、矯直效果好、精度高等優點（相對于R1線矯直機的輥徑：50mm、輥距：55mm；可生產0.5～3.0mm厚帶鋼，而R1、R2線矯直機加工規格范圍分別為0.5～1.2mm和1.2～3.0mm）。

但在生產厚規格料時，工作輥輥身及表面承受壓力大；與R1線同樣的機組速度下，其工作輥相對轉速高。這樣就加大了工作輥的磨損速度，及在帶鋼表面產生輥印的頻率。這也是重卷矯直機換棍周期短的主要原因之一。

如圖2所示，重卷矯直機為十七輥精矯機（上八輥下九輥），為五重式，即上表面三重，下表面二重，調整方式為液壓調整。上工作輥與支持輥之間為九根中間輥，可以大大減輕帶鋼表面的支持輥油印和暗印缺陷。

圖2 重卷矯直機軸向視圖

如圖3所示，上、下支持輥均為七列，上支持輥水平固定在機架上，下支持輥輥架的入、出口側均裝有傳感器和液壓缸。根據來料材質、厚度及板形情況，可方便、準確調整入、出口壓下量。每個液壓缸可單獨調整，可以針對來料不同部位的板形缺陷進行單獨調整。這樣可從整體及局部上更大程度的改善板形缺陷。

圖3 重卷矯直機機組中心線方向視圖

重卷矯直機中間輥軸承可在一定范圍內橫向移動，這樣在矯直帶鋼時可消除中間輥與軸承間產生不利的橫向作用力。避免了該作用力對帶鋼矯直效果及軸承使用壽命帶來的不利影響。

3 對不同來料分類研究

項目組主要通過對不同材質、厚度、寬度、板形的來料矯直參數進行分類跟蹤調整，大量收集原始數據并進行綜合分析，從而找出最佳矯正參數。

3.1 按材質分類

普碳鋼（st12、st13、SPCC）、深沖鋼（st14、st15及st15以上級別鋼）、特殊鋼種（BGD等）。

課后交流，同事總結說：“楊老師，你的這堂課，有朗讀、靜思、討論、爭鳴、共識、多元評價，充滿學科特點、人文元素且智慧啟迪。你說的話少，卻又畫龍點睛。滿堂課沒有花樣，卻有氛圍。讓人感覺意猶未盡，聽了還想聽。”

3.1.1 普碳鋼：st12、st13、SPCC等。料塑性、硬度均適中，并且生產量比較大。其矯直參數的標定具有典型的代表性。對于普碳鋼矯直板形時，矯直機入口可投入較大壓下量。即采用大變形量矯直方案缺陷，可有效地改善板形。結合不同板形缺陷可以單獨調整下支持輥，對帶鋼局部缺陷進行矯直。

3.1.2 深沖鋼：st14、st15及st15以上級別鋼。鋼板的材質較軟，塑性好（較普碳鋼）。生產中可適當增加矯直機入口壓下量，板形改善較明顯。但隨著壓下量的增大，帶鋼內部將產生殘余應力，材料性能有所改變；同時帶鋼表面與矯直機工作輥間接觸應力增加，工作輥磨損速度及輥印的出現頻率增加。因此在矯直深沖鋼時，在板形允許的前提下，采用小壓下量、小變形量矯正方案。

3.1.3 特殊鋼：BGD等。鋼板的材質較脆硬、塑性差。矯直時應給予較小的壓下量，板形改善效果不如普通料。

3.2 按厚度分

薄規格（≥0.5mm～1.2mm）、常規規格（≥1.2mm～2.0mm）、厚規格（≥2.0mm～3.0mm）。

3.2.1 薄規格（≥0.5mm～1.2mm）。薄規格帶鋼產品的板形要求及控制難度均較高。通過2005年1—10月對薄規格產品跟蹤統計顯示，我廠薄規格產品板形缺陷比例為：浪形10.5%、瓢曲3.0%、隆起5%。因此，在生產其他缺陷產品時，矯直參數設定應主要針對浪形進行局部板形缺陷矯正調整。對于其他缺陷產品的矯直應采用常規矯直。

3.2.2 常規規格（≥1.2mm～2.0mm）。帶鋼生產中，一般選用常規規格，生產量較大的產品作為典型產品。生產廠對于典型產品的質量、性能控制也是最完善的。從我廠2005年1—10月產品缺陷分析中可以看出：常規規格板形缺陷中，浪形6.5%、瓢曲4.5%、隆起4%，板形缺陷分布比較均勻，且缺陷量低于薄、厚規格產品。因此，對常規規格產品矯直時主要采用常規矯直，特殊情況特殊對待。

3.2.3 厚規格（＞2.0mm～3.0mm）。厚規格帶鋼隨著厚度的增加，在矯直過程中反彎力增大，對矯直機的矯直能力提出更高的要求。在矯直帶鋼時由于矯直力較大，使得工作輥軸承支持力較大，軸承瓦座會在較大壓力下摩擦產生大量熱量，溫度快速升高導致油膜變薄，易出現軸承瓦座研死等故障。我廠2005年1—10月重卷線產品缺陷分析顯示：浪形：5%，瓢曲：9.5%，隆起：4.5%。板形缺陷中瓢曲為主要缺陷。在矯直參數設定時應主要針對瓢曲進行設定，其他缺陷按常規矯直法矯正。

薄規格料表面質量要求嚴于中、厚規格，并在對薄規格料矯正時，矯直壓力較小，對輥面的磨損較小。因此，排產時應遵循先薄后厚的原則。

3.3 按寬度分：窄規格料（≤1 150mm）：927mm、1 000mm

寬規格料（＞1 150mm）：1 250mm、1 320mm。

3.3.1 窄料（≤1 150mm）：927mm、1 000mm。圖4為寬1 000mm的鋼板通過矯直機出口時的狀態，鋼板邊緣剛好通過第3、5列支持輥部位而沒有達到第2、6列支持輥部位。在對其局部板形缺陷矯直時主要調整3、4、5列支持輥，1、2、6、7列支持輥可做輔助調整，以保證工作輥在各相鄰支撐輥間受力平緩過渡。在鋼板通過矯直機時，矯直機工作輥面與鋼板邊部接觸的部位會出現接觸應力突變。這一部位的輥面易被磨損。如繼續生產寬規格料，就會出現“規格輥印”。因此，排產時應遵循先寬后窄的原則。

圖4 1 000mm板通過矯直機出口時的狀態圖

3.3.2 寬料（＞1 150mm）：1 250mm、1 320mm。圖5為寬1 250mm的鋼板通過矯直機時的狀態。鋼板邊緣剛好通過第2、6列支持輥部位，也沒有達到第1、7列支持輥部位。在對鋼板進行局部板形缺陷矯直時應對第2、3、4、5、6列支持輥進行調整，第1、7列支持輥可做輔助調整。

圖5 1 250mm板通過矯直機時的狀態

其他寬度規格鋼板按以上方法視具體情況而定。

3.4 按板形分：浪形、瓢曲、隆起

3.4.1 浪形一般認為，浪形缺陷的出現來源于板寬方向上各縱向纖維的延伸不均［2］。延伸較大的部分被迫受壓，而延伸較小者則被迫受拉。拉伸作用不會引起板形問題；但是當壓縮應力超過一定臨界值時，該部分板材便會出現類似受壓桿件喪失穩定那樣的問題。表現為在壓縮力的作用下該部分板材將產生不同形式的屈曲。如果受壓纖維處在帶鋼中部，則易形成的中浪；若受壓纖維處在帶鋼邊部，則易形成的邊浪（單邊或雙邊浪）。

重卷矯直機橫向7列下支持輥均可單獨調節。針對中浪，應采用如下方法進行局部矯直：如圖所示：將位于中部（浪形所在位置）的第4列支持輥壓下量調小，增加第1、7列端部支持輥壓下量。其他支持輥壓下量調整應保持如圖6所示的平滑過渡曲線，以避免相鄰兩輥間壓下量突變對工作輥帶來的損傷。這樣在重卷機組張力作用下，在帶鋼寬度方向上，位于兩端部的縱向纖維有一定延伸，而位于中部的纖維則不產生延伸。這樣位于中間位置的浪形將得到改善。同樣的方法，適用于邊浪、肋浪及隆起等缺陷的局部矯正。

圖6 針對中浪的液壓缸壓力調節圖

3.4.2 瓢曲。不同于浪形缺陷，瓢曲缺陷在帶鋼寬度方向上無明顯的局部板形缺陷分布特征，則在寬度方向的浪彎缺陷沒有局部的調整手段。因此，對于瓢曲缺陷的矯直，無法采用局部缺陷矯直法進行矯直。只能采用常規大變形量矯直法，矯平帶鋼長度方向的板形缺陷，而寬度方向不均勻分布的板形缺陷是輥式矯直機所無法改善的。

圖7 帶鋼經過矯直機矯直過程簡圖

如圖7所示，帶鋼在經過第二排工作輥時被給予較大的反彎力，產生反彎曲率（遠大于來料的最大原始曲率）；經過第3排工作輥時被給予次大的反彎力；依次遞減。使帶鋼在經過前4～5排工作輥后，長度方向上曲率完成統一。保持出口工作輥開口度與帶鋼厚度相同，這樣在后續工作輥反彎力作用下較好的完成對帶鋼長度方向曲率的改善。直到出口時帶鋼長度方向曲率接近于零，即完成對瓢曲帶鋼的矯直。

3.4.3 隆起（凸棱）。對隆起料矯直時可采用與對浪形料矯直相同的方法——局部矯直法。這樣可改善厚度缺陷在卷取過程中累積形成的“板形缺陷”，但也不能從根本上解決隆起問題。由于重卷機組成品卷也要在張力下進行卷取，矯直后的帶鋼在卷取過程中仍會有輕微隆起出現。但由于成品卷較小，因此殘余隆起缺陷要大大輕于來料。

4 結語

通過分析重卷新矯直機設備結構及工藝特點，根據不同材質、厚度、寬度、板形的來料，對新矯直參數進行有針對性的跟蹤調整。優化了矯直參數，充分發揮了新矯直機設備潛能。為公司創造了經濟效益。

［1］劉寶珩.軋鋼機械設備［M］.北京：冶金工業出版社，1990.

［2］王延溥.金屬塑性加工學［M］.北京：冶金工業出版社，1994.