矫直机在冷轧精整中的应用

唐 波

（攀枝花钢钒有限公司冷轧厂精成作业区，四川 攀枝花617000）

1 引言

攀钢钒冷轧厂精整线配备辊式矫直机和拉伸弯曲矫直机对来料进行板形矫直，两台辊式矫直机运行近20年，拉伸弯曲矫直机满负荷运行2年多，板形矫直效果各有侧重，在精整线生产中发挥了不可替代的作用。

2 矫直效果分析

2．1 矫直机配置

剪切线采用辊式连续矫直方式：1#横切线配置FIMI公司的23辊6重式矫直机，矫直厚度为0．25mm～1．0mm。2#横切线为国产17辊4重式矫直机，矫直厚度为0．8mm～2．5mm。

重卷线采用国产拉伸弯曲矫直机：两弯一矫结构，干式拉伸矫直工作方式，矫直范围0．5mm～2．0mm。

2．2 矫直效果

辊式矫直机利用上下交替布置的工作辊对带钢产生递减的弯曲（弹塑性变形）使带钢原始曲率逐渐减小趋于零，对于图1所示板形采用改变工作辊部分区域的挠度实现。由于带钢材质硬度高、板厚呈凸度分布等原因，来料板形极为复杂，在保证C形、L形单纯弯曲得到良好矫直后，还对图1所示复杂板形进行改善或消除，调整比较复杂。总体效能上，1#横切线矫直机从结构形式到制造、控制精度均优于2#横切，对图1类似板形能得到良好矫直，而2#横切则会有至少一种板形缺陷残留。

图1

拉伸弯曲矫直机是使带钢在一定高张力和弯曲辊的弯曲作用下，带钢断面产生弹塑性延伸变形实现板形修正。［1］张力和弯曲辊切入量适当时，能获得很好的矫直效果，调整极为简单。

两种类型矫直机均为连续矫直方式，必然有过度矫直或未矫情况，而拉矫在薄规格（0．7mm以下）矫直上效果明显优于辊矫。但在局部大边浪等类似板形下，辊矫因辊身有能挠度调节的优势，改善效果和可调节度超过拉矫。两种类型矫直机差异性还表现在对不同钢种适应性上，辊矫对钢种变化而采取的调整变化要求明显少于拉矫，适当调整工作辊压下量即可完成，拉矫至少需改变弯曲辊切入量和张力等因素。对于拉矫在镰刀弯、瓢曲等复杂三元状弯曲缺陷上的调整优势，辊矫在采用6重式结构、两侧差别调节及工作辊抛物线调整功能后，差距减小。

3 如何提高矫直效果

3．1 辊式矫直机

影响辊矫效果的最大因素是辊距和辊数。辊距是决定带钢足以产生弹塑性弯曲变形的关键所在［2］，辊数是弯曲的次数，由设备负荷和加工应力要求决定。这些一旦成型是无法更改的，所以下面抛开这方面因素，从操作和设备维护上提高矫直效果。

3．1．1 倾斜量大小与设备负荷的博弈

大倾斜量调整能使带钢在进入矫直机后迅速得到矫直，对于严重边浪尤其明显。但在大倾斜量情况下，从矫直机电流增高一半左右的结果可以看出负荷猛增，同时由于入口工作辊尤其是第3根工作辊受力过大［2］，工作辊、支撑辊均会出现温度增高，在带钢表面会出现部分支撑辊辊痕。因此，把倾斜量设定为1．6mm－2mm的较小值，只在薄规格或边浪严重时设定为较大值（2．5mm－3．1mm）能平衡板形和负荷的矛盾，是矫直机发挥长期稳定效果的保障。

3．1．2 降低矫直速度

矫直速度即机组的生产速度是长期运行中被忽略的因素。在生产率要求下，机组长期处于高速度运行，矫直机在不同的速度会表现出不同的矫直效果，低速度矫直效果优于高速度。

3．1．3 增加带钢弯曲次数

实际生产中，带钢被弯曲的次数在不同倾斜量和压下量作用下不尽相同。如图2所示为带钢在23辊辊矫中实际弯曲次数和程度，可看出一般调整中弯曲次数较少，入口弯曲程度大。在倾斜量不变的情况下，增加工作辊压下量即可增加弯曲次数，同时降低支承辊调节量，可在矫直机小负荷下取得良好效果。

3．1．4 缩小支撑辊之间差值

实际调整中，支撑辊之间的差值很大，不利于矫直机长期运行和矫直。第一，不利于设备，某组支撑辊由于调节量过大而致使轴承、辊面损伤；其次，单一某组支撑辊受力后，在原有浪形消除后会出现新的浪形。

图2

3．1．5 机械维护

辊式矫直机机械维护有三项重点。其一，保持工作辊的平行度，虽能通过经验用支承辊调整做补偿，但复杂浪形不易改善；第二是工作辊与支撑辊之间的整体间距。此两项都是矫直机调整能否到位的关键。第三，工作辊重磨后直径排列，实际中不可能保证直径大小绝对一致，带钢在工作辊之间存在线速度差，差别虽小，但足以影响到矫直机的可调整性，板形不易调节。

3．2 拉伸弯曲矫直机

3．2．1 正确设定张力

不同钢种的屈服强度不同，单位张力和总张力就会不一样，为获得良好板形需要坚持随钢种、厚度、宽度变化设置张力的正确操作方法。

3．2．2 避免张力辊组粘油污

张力辊组表面阻尼系数对张力和延伸率影响较大，带钢表面有油污时延伸率会急剧增加，究其原因是带钢在张力辊表面打滑引起。要对有油污的带头、带尾部分切除干净，保证矫直机发挥作用。

3．2．3 弯曲辊切入适当

弯曲辊切入不恰当会产生新的浪形，实际生产中需综合考虑张力值和弯曲辊切入值以获得良好板形。

3．2．4 机械维护

拉伸弯曲矫直机重点维护内容是各个工作辊之间，包括张力辊组之间的平行度。原因是显而易见的，在大张力（最大18t）条件下产生塑形变形，若其一产生装配超差，就会使带钢向一边延伸。

3．2．5 定期标定延伸率

随着设备长期运行，张力辊表面阻尼会下降，应定期标定参数值。

4 提高矫直能力的设计需求

4．1 辊式矫直机

4．1．1 不给安装时留可调整余量

工作辊平行度、支承辊和工作辊之间的前后间距是影响板形调整的至关因素，因此工作辊辊座和支承辊辊座位置在设计时必须定位精准，不能在安装时留有任何可调节余量。

4．1．2 保证慢速调节

合理采用电机减速比和液压位移时间，减少每一次动作位移量（工作辊压下量、倾斜量和支承辊位置），稍许变动量便能引起矫直效果变化，否则会造成调节乱象。

4．1．3 检测数据精确

调节量要有精确反馈，是矫直机发挥效能和自身保护的关键。精确的零位校正和辊子修磨后的自动补偿也是控制系统必不可少的部分。

4．1．4 支承辊布置形式

在使工作辊局部产生挠度变形时，保证支承辊辊面仍能与工作辊辊面良好贴合。如支承辊位移使工作辊产生挠度变形时只能以其边部棱角处与工作辊辊面接触，造成支承辊和工作辊损伤，调节效果也受影响。

4．1．5 中间辊结构对调节有利

带有中间辊的辊式矫直机即6重式结构在改善板形能力上远优于4重式，且不会在带钢表面造成支承辊辊痕。

4．2 拉伸弯曲矫直机

4．2．1 不能省掉张力计

用于检测带钢在张力辊组中张力的张力计是延伸率闭环控制的重要环节，能实时跟踪反馈张力变化情况同时通知系统改变张力以保障延伸率稳定。延伸率的准确稳定性关系到板形调节好坏。

4．2．2 弯曲辊辊径选择

弯曲辊辊径常规配置应能保障机组一般情况下不同板厚生产的浪形调节需要，对于极限厚度规格可临时更换相应辊径弯曲辊。

4．2．3 板形监控装置

拉矫段处于高张力状态，不能观察到板形改善情况，应在拉矫段后小张力段设置监控装置，及时调整板形。

5 总结

精整矫直机装备水平决定冷轧成品最终成形状态。前工序板形控制投入成本远高于在精整装备上改良矫直机，可考虑用有限成本投入到精整矫直设备升级换代上，能取得最终产品品质升级的良好效果。

［1］周家林．材料成型设备［M］．武汉：武汉科技大学，2006．

［2］黄华清．轧钢机械［M］．北京：冶金工业出版社，1980．