浅谈中厚板矫直机原理及参数计算

陈晶晶

（一重集团大连设计研究院有限公司，辽宁 大连116600）

目前，轧材品种规格的多样化和对其精度要求的提高，促进了矫直理论和矫直机结构的研究工作的快速发展及矫直技术水平的不断提高。矫直不同品种规格的轧材，采用不同结构形式和规格的矫直机。所以矫直机的结构形式繁多，矫直方式也不相同。

根据其结构和工作原理，矫直机的基本形式可分为压力矫直机，平行辊矫直机，斜辊矫直机，拉伸矫直机，拉弯矫直机和扭转矫直机。

1 中厚板矫直原理简介

在中厚板生产中，多数被矫钢板上的原始曲率的大小与方向均是随机的 (在02±Cr0max 之间变化)，即属于具有多值原始曲率轧件的矫直问题。采用的一般矫直原则是:对轧件进行多次弹塑性反弯以消除其原始曲率的不均匀度，并逐渐将其矫平，达到矫直目的。目前，板材尤其是中厚板主要是采用辊式矫直机进行矫直，可分为冷矫和热矫两种。中厚板由于其材质、规格和尺寸的不同，需要的反弯次数也不同，因而辊式矫直机的辊数也有很大差别。通常，中厚板矫直机辊数多为5-13 个，其中5-7 辊的多用于厚板矫直。按照每个矫直辊使钢板产生的变形程度和最终消除残余曲率的方法，可分为小变形矫直方案、大变形矫直方案以及整体倾斜方案。

2 辊式矫直机基本参数的确定

辊式矫直机基本参数包括辊径D、辊距t、辊数n、辊身长度L 和矫正速度V。其中最主要的是D 和t。矫直机基本参数的正确选择对轧件的矫正质量、设备的结构尺寸和功率消耗等都有重要的影响。

2.1 辊距t

确定辊距时，应该考虑满足最小轧件的矫正质量要求，又要考虑满足矫正最大断面轧件时矫正辊的强度要求。为此，应分别计算最大允许辊距和最小允许辊距。最后确定tmax

由公式：

其中：σs=162Mpa E=206Gpa

选取：t=300mm

2.2 辊径D

对于钢板，辊距t 与辊径D 有以下关系:

取D=0.95t

所以D=285mm

2.3 辊身长度L

辊身长度L 与轧件最大宽度有关，通常：

由于矫直辊是光辊，板带材矫直时容易跑偏，为此辊端的余量必须加大，根据惯用的规定：

当bmax<=1000mm 时，a=50~200mm；

当bmax>1000mm 时，a=200~350mm；

取bmax=3980mm，a=270mm

故L=3980+270=4250mm

3 矫直机力能参数的计算

本节对矫直机的矫直力、矫直力矩和主电机功率做了计算。

3.1 矫直力的计算

(1)作用在矫直辊上的压力可按照轧件弯曲时所需的力矩来计算。此时，将轧件看成是受很多集中载荷的连续梁，这些集中载荷就是各个辊对轧件的压力。它们在数值上等于轧件对辊子的压力，即矫直力。

轧件的弹性弯曲力矩为

∵塑性力矩MS与弹性力矩的比值是

∴MS=MWe 其中e 为断面的形状系数，对于矩形轧件e=1.5

∴MS=386.856×1.5=580.284kN

轧件的矫直力：

今假设各辊子处在轧件断面的弯矩分配为：

上工作辊矫直力之和为P上=P2+P4+P6+P8+P10=58028.4

下工作辊矫直力之和为P下=P1+P3+P5+P7+P9+P11=57061.26

3.2 矫直力矩的计算

在辊式矫直机上，轧件是随着矫正辊的转动不断前进并反复弯曲的。因此，矫正辊上的扭矩MK可以按照功能相等的原理来确定。

3.3 主电机功率的计算

辊式矫直机的电动机功率为：

其中，f 为辊子与轧件的滚动摩擦系数，f=0.0002;μ 为辊子轴承的摩擦系数，μ=0.005；d 为辊子轴承处直径；η 为传动效率，η=0.8；

假设当矫正板厚为50mm 时，矫直速度为0.5m/s

所以，两台电机总功率为349.2 ×2 =698.4kw

结语

近年来，由于控轧控冷与直接淬火等新技术的应用，轧后板温降低、板形变坏，屈服强度增大板厚范围加宽和用户对钢板加工自动化程度的提高，对生产的钢板的平直度的要求更加严格，因此，新建的热矫直机都要求刚度大、自动化程度高，经矫直后钢板平直度好，残余应力小且分布均匀，表面质量好且无压痕；而且操作安全可靠，作业率高，换辊方便且快速；一道次矫直，矫直速度快，矫直时间短；普遍采用计算机模型控制，可根据矫直钢板厚度、宽度、平直度状况及温度来设定辊缝;以及要求投资省等。

[1]于世果,李宏图.国外厚板轧机及轧制技术的发展.钢铁技术,2000,(5):11-12.

[2]周存龙,王国栋,刘相华等.辊式矫直机矫直辊的弯辊模型. 东北大学学报(自然科学版),2005,26(5):460-462.