大規格十輥棒材矯直機的改進

孟光振，王仕杰，馬強，劉磊，張志娜

大規格十輥棒材矯直機的改進

孟光振1，王仕杰2，馬強2，劉磊2，張志娜2

(1．山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司特鋼事業部，山東萊蕪271104; 2．中國重型機械研究院股份公司，陜西西安710032)

大規格十輥棒材矯直機較七輥矯直機在矯直精度上有了很大的提升，但是如果控制不好，矯后棒材頭部會有不同程度的啃傷，個別會出現棒材表面劃傷等問題。本文針對大規格十輥棒材矯直機的結構及特點，采用液壓同步快開技術、升降托輥及彈性導衛等措施，提高了棒材表面質量，取得了良好的效果。

精整;矯直;頭部啃傷;表面劃傷;液壓快開

0 前言

伴隨著國內汽車行業及船舶行業的強勢發展，大直徑圓斷面棒材在市場上的需求也在持續增長，同時對成品棒材的直線度及表面質量有了更高的要求。萊蕪鋼鐵股份有限公司特鋼事業部抓住機遇淘汰落后產能，對特鋼產品進行技術升級改造，后續配套年產40萬t鋼材的精整線。整線工藝流程:上料-矯直-拋丸-倒棱-漏磁探傷-超聲波探傷-修磨-分揀收集-打捆-承重-掛牌-入庫。

傳統精整線矯直環節均配置七輥棒材矯直機，隨著棒材最終直線度要求的提高，該精整線配置的高精度矯直機組采用中國重型機械研究院股份公司的新型十輥棒材矯直機組，它通過全新的矯直輥型設計方法，多次反彎的矯直過程，很好的融合了兩輥矯直機和七輥矯直機的優點，大大提高了一次矯直精度，為后部工序奠定了基礎，提高了整線的產品質量，滿足了市場上對于高端棒材的要求。

1 十輥棒材矯直機設備組成

新型十輥棒材矯直機輥系排列如圖1所示，采用2－2－2－2－2的上五下五對輥布置，上下同速同驅保證大彎曲棒材的順利咬入，第二、四對輥為被動式的深淺凹形提高矯直精度，其他全部為主動的準雙曲線復合輥系。深淺凹形輥型的利用在輥數不增加的情況下，提高反彎次數，減少反彎節距，從而為解決頭尾彎曲、為提高矯直精度提供了可靠保證。

圖12 －2－2－2－2十輥矯直輥系布置形式Fig.1The 2－2－2－2－2 ten roll straightening roll arrangement

主要技術參數如下:

矯直棒材直徑Φ90～Φ220 mm矯直棒材長度4～12 m

最大棒材屈服極限1100 MPa最大來料彎曲度20 mm/m矯直速度10～45 m/min

矯后棒材直線度通長≤1 mm/m

升降調整精度±0.1 mm

十輥矯直機主體設備主要包括入口彈性導衛機構、主機本體、后臺出料導衛、電控系統及液壓系統。

1.1 入口彈性導衛機構(圖2)

圖2 彈性導衛機構Fig.2Elastic guide institutions

該彈性導衛機構通過彈簧和拉桿將導衛座和底座連接起來，導衛塊安裝在導衛座上，如圖2所示。導衛塊采用硬度相對較小的鑄鋼材料，從而較好的保護棒材表面。導衛塊采用系列更換方式進行開口度的調整，以適應不同規格棒材的正確導入。當棒材尾部甩動時，該套彈簧柔性導衛裝置隨著棒材尾部而柔性擺動，防止棒材的劃傷及導衛板的過度磨損。

1.2 主機本體

矯直機主機本體由上、下橫梁組件、主傳動系統、矯直輥體等主要部分組成，如圖3所示。

圖3 十輥矯直機Fig.310-roll bar straightener

上橫梁組件由上橫梁、壓下系統、角度調整機構組成。上橫梁為焊接結構件。壓下系統機械部分由行星擺線減速器、聯軸器、壓下絲桿等組成。壓下絲桿通過復合螺母來消除絲桿與壓下螺母之間的間隙。五個上輥的壓下機構可聯動或單動，壓下調節過程是在非矯直狀態下完成。壓下系統液壓部分主要由液壓缸體、活塞、缸底及油路等組成。正常工作時，主油腔通入高壓油，使壓下油缸處于其行程下限位置，此時缸底與活塞之間形成20 mm厚的液壓墊，液壓缸中的壓油保持為一常數，當被矯棒材尺寸超差或彎曲度過大引起矯直力過大或輥縫過大時，液壓缸內油壓發生變化，液壓控制系統將根據此變化調整液壓墊的厚度，使輥縫隨之變化，從而起到保護作用并使矯直照常進行。

下橫梁組件由下橫梁、下輥托盤機構、下輥角度調整機構等組成，下橫梁為焊接結構件，下輥托盤機構安裝在下橫梁內部，托盤上部安裝下矯直輥，托盤內部設有液壓缸。調整角度時液壓缸推動托盤升起，角度調整機構帶動托盤及輥體旋轉，調整角度完畢后液壓缸鎖緊。其中第2和4輥設有電動壓上機構。壓上動作是在非矯直狀態下完成的。下輥第1輥、第3輥和第5輥角度調整機構同上輥角度調整機構。第2和第4輥角度調整機構為手動調整。

1.3 出口導衛

出口導衛內部采用可旋轉保護套，具有引導棒材出料及保護的作用，限制棒材的甩動，將棒材與保護套之間的相對摩擦運動降低到最小，有效減小了棒材表面劃傷。內部鑲嵌可更換耐磨球鐵導套，便于磨損后的維修更換。

2 十輥矯直機的改進

2.1 液壓同步快開技術

由于棒材來料比較彎曲，隨著棒材咬入矯直機主機以后，棒材旋轉前進，彎曲的棒材尾部對矯直機的前臺甩尾打擊嚴重。矯直機的前臺送料輥道在棒材咬入主機以后自動降落，輥道降到到C型保護套以下，為了保護前臺輥道免受打擊，提高了輥道的使用壽命，便于檢測，在矯直機第一對輥縫處設置有對射開關，當檢測到棒材剛好進入矯直機第一對輥時，前臺輥道馬上下降。由于大規格較長來料咬入以后，整個棒材后部的重量過大，棒材咬入第一對輥后不能對整根棒材構成很好了夾持，致使棒材咬入第一對輥后，頭部傾斜向上撞擊到第二對輥的上輥，形成不同程度的頭部啃傷。

為了解決這個問題，提出了液壓同步快開技術。由于十輥矯直機的輥型采用的準雙曲線輥型，整個輥型深度較淺，一對矯直輥無法將整根大規格的棒材在頭部實現完全的包絡夾持，所以采用了兩對輥同時夾持入料。即棒材在進入矯直機主機以前，矯直機第一對輥和第二對輥的上輥通過液壓負荷缸反向給油打開，等到棒材隨前臺輥道送至第二對輥時，上面兩個矯直輥快速壓下，保證提供足夠的矯直力，然后進行矯直(如圖4)。棒材在兩對輥的包絡夾持下進行矯直，棒材始終沿著矯直中心線前進，成功避免了頭部啃傷。

圖4 棒材咬入示意圖Fig.4Bar biting schetch

2.2 出料升降托輥

為了提高矯直機的節奏，棒材矯直后經過后臺輸送輥道快速出料。所以后臺的輸送輥道一般采用垂直矯直中心線布置，而矯直輥一般與矯直中心線成30°左右的夾角。當矯后棒材沒有完全離開矯直機主機的時候，棒材旋轉前進，一旦棒材尾部接觸到后臺輸送輥道，表面即被劃傷。為了有效避免棒材表面劃傷，首先將后臺的輸送輥道的輥面高度比矯直機主機下輥面標高低30 mm左右，同時在后臺出料處增加一個升降托輥，用于對矯后棒材的托舉，防止棒材在離開矯直機主機前與后臺輸送輥道的接觸劃傷。

后臺出料升降托輥和后臺出口導衛的聯合作用，有效保護了矯后棒材，避免棒材表面矯直缺陷的產生。

3 現場使用情況

該設備自投產以來，設備運行狀態良好，已經累計矯直30萬t左右，矯直效果良好，大大超過了預期設計要求的1 mm/m直線度，整體達到0.8 mm/m的直線度，大大提升了棒材的成品質量。

部分矯直鋼種的現場矯直情況如表1、圖5所示。

表1 生產情況記錄表Tab.1The recorder table of the production

圖5 矯直前后產品對比Fig.5The product contrast of before-and-after straightening

整套設備使用2年來，基本保持全數字化自動調整，調整精度高，矯直效果良好，但是也給前后輔助設備提出了更高的要求。當彎曲度過大時，前臺散料設備很難將棒材均勻散開，需要人工干預，大大增加了操作者的勞動強度，也降低了矯直機主機的矯直效率。所以急需解決大彎曲棒材無人工干預散料機構的研發，從而提升整機的矯直效率。

4 結語

萊鋼公司特鋼事業部產品升級技術改造工程中的Φ90～Φ220 mm棒材連續精整生產線，工藝先進，布置合理，設備精良，為公司占據特鋼高端市場打下良好基礎。尤其是新增的高精度十輥棒材矯直機在整線中發揮了及其重要的作用，大大提高了產品的矯直質量，為后部工序的順利進行提供保障。該精整線的整體工藝布局和十輥矯直機的合理選型都將為其他鋼廠新上類似項目時提供參考。

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Improvement of the large scale ten-roll bar straightener

MENG Guang-zhen1，WANG Shi-jie2，MA Qiang2，LIU Lei2，ZHANG Zhi-na2
(1.Laiwu Iron＆Steel Group Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China; 2.China National Heavy Machinery Research Institute Co.，Ltd.，Xi’an 710032，China)

The large size ten-roll bar straightening machine has a very big promotion in the straightening accuracy than the seven-roll one，but when the operation is not appropriate，head injury would often occurred with different degree，the rod surface scratches and other issues would appear individually．This article introduced structure and the characteristics of the large size ten roll bar straightening machine，which applies the technique of synchronous hydraulic quick opening，lift roller and elasticity guide，which improves the quality of the rod surface，all of these has obtained the good effect．

finishing;straightening;head injury;surface scratch;hydraulic quick-opening

TG333

A

1001－196X(2017)01－0070－04

2016－04－01;

2016－06－20

孟光振(1985－)，男，工程師，山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司特鋼事業部，從事軋鋼設備的技術管理工作。