萊鋼大H型鋼矯直工藝研究

摘 要：本文對(duì)萊鋼大H型鋼生產(chǎn)線矯直工藝進(jìn)行了研究，重點(diǎn)就矯直輥R角和裝配寬度對(duì)矯直質(zhì)量的影響進(jìn)行了分析，給出了各規(guī)格矯直輥裝配寬度的理論公式，為生產(chǎn)提供了理論指導(dǎo)，從而提高了矯直質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：H型鋼；矯直輥 ；R角；裝配寬度

0 前言

萊鋼型鋼廠大型H型鋼生產(chǎn)線CRS（Compact Roller Straightener）輥式矯直機(jī)是當(dāng)時(shí)世界最先進(jìn)的大型H型鋼矯直機(jī)，2005年7月份投入使用。與傳統(tǒng)的絲杠五輥壓上懸臂式九輥H型鋼矯直機(jī)相比，該矯直機(jī)采用雙牌坊支撐，四輥液壓壓下設(shè)計(jì)，具有很好的矯直效果（如圖1和圖2）及最小的殘余應(yīng)力，并且實(shí)現(xiàn)了快速換輥。

1 H型鋼矯直原理介紹

目前H型鋼的矯直形式主要有三種，分別是腹板矯直、翼緣矯直和翼緣腹板同時(shí)矯直。其中，最常見(jiàn)的矯直方式是腹板矯直。通過(guò)水平輥接觸H型鋼腹板，使腹板發(fā)生彎曲變形，從而帶動(dòng)翼緣發(fā)生彎曲變形的一種矯直方式。CRS2000/9H矯直機(jī)就是采用這種方式進(jìn)行矯直。

H型鋼的矯直原理（如圖3），原始曲率為0～±1/ro的軋件通過(guò)第一輥時(shí)，未受彎曲力矩作用，原始曲率無(wú)變化。當(dāng)軋件進(jìn)入第二輥時(shí)，軋件的最大原始曲率為±1/ro。第二輥的反彎曲率1/ρ2按照上凸曲率-1/ro得到矯直的原則選擇。經(jīng)第二輥矯直后，使-1/ro變?yōu)?，也使0～-1/ro間的曲率由于過(guò)分彎曲變?yōu)橄掳记剩?～+1/ro間的曲率仍然存在無(wú)變化，此時(shí)的殘余曲率范圍為0～+1/ro。當(dāng)軋件進(jìn)入第三輥時(shí)，軋件原始率為0～+1/ro。第三輥的反彎曲率1/ρ3（與1/ρ2大小相等，符號(hào)相反）是按照+1/ro的彎曲部分得到矯直原則選擇的。經(jīng)過(guò)第三輥彎曲后，+1/ro 變?yōu)?，并使0～+1/ro間的曲率由于過(guò)分彎曲變?yōu)樯贤骨剩藭r(shí)的殘余曲率范圍為0～-1/r3（1/r3<1/r0）

依次類推，以后各輥的反彎曲率均使前前一輥的最大殘余曲率得到矯直為原則選擇，即1/ρi<1/ri-1，使1/ri-1變?yōu)?，殘余曲率范圍為0～1/ri（1/ri<1/ri-1）。直至使1/r8變?yōu)?，最終殘余曲率為0～1/r9。當(dāng)n值足夠大時(shí)，1/r8≈0，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或用戶要求，就達(dá)到矯直的目的。

由此可見(jiàn)，矯直軋件的基本原則：欲使原始曲率為1/r0的軋件得到矯直（1/r=0），必須選擇適當(dāng)?shù)耐饬?，使反彎曲率在?shù)值上等于彈復(fù)曲率1/ρy（即1/ρy=1/ρ）。

在9輥矯直機(jī)上，1-6號(hào)輥塑性變形較大，從7號(hào)輥開(kāi)始，塑性減小，彈性增加。8號(hào)輥和6號(hào)輥之間的壓力有明顯的變化。在入口的幾個(gè)變形三角區(qū)，壓下量較大，變形半徑較小。隨著軋件的逐漸向后移動(dòng)，壓下量逐漸減小，變形半徑逐漸增大，直至變形半徑無(wú)窮大，軋件完成矯直。

2 矯直輥對(duì)矯直質(zhì)量的影響分析

2.1矯直輥R角對(duì)矯直質(zhì)量的影響

當(dāng)矯直輥R角較小時(shí)，矯直輥片與腹板貼合點(diǎn)與翼緣之間的距離增加（如圖4（1）），矯直輥水平段與H型鋼的R角腹板切點(diǎn)之間的水平段間距距離為7.3mm，即矯直輥與H型鋼腹板貼合段偏小，相對(duì)懸臂量過(guò)大。這樣在矯直輥在工作過(guò)程中，由于垂直方向和軸向上的壓力較大，所矯型鋼的腹板在受壓力的同時(shí)另一側(cè)沒(méi)有相應(yīng)的壓力，（如圖4（2）），就會(huì)造成H型鋼腹板的塌陷。減少了腹板彎曲帶動(dòng)翼緣彎曲的效率，增加了腹板靠近R處出現(xiàn)彎曲的空間，易出現(xiàn)R角塌陷。

2.2矯直輥裝配寬度對(duì)矯直質(zhì)量的影響

矯直輥裝配寬度（如圖5），由L=UFBH/1.007-2計(jì)算而來(lái)，其中UFBH為UF軋輥的BH值，1.007為熱縮系數(shù)，當(dāng)這些參數(shù)選擇不合適時(shí)，會(huì)出現(xiàn)矯直輥裝配寬度較大或者較小的情況；

當(dāng)矯直輥裝配寬度較大時(shí)，矯直輥與軋件之間間隙小，矯直壓力較正常寬度時(shí)小，易產(chǎn)生X型腿（即翼緣外擴(kuò)），軋件擴(kuò)腰量大；

當(dāng)矯直輥裝配寬度較小時(shí)，矯直輥與軋件之間間隙大，矯直壓力較正常寬度時(shí)大，易出現(xiàn)R角壓痕，形成內(nèi)并，軋件擴(kuò)腰量小。

3 矯直輥工藝優(yōu)化

針對(duì)矯直輥軋矯直質(zhì)量的影響，有針對(duì)性地進(jìn)行了工藝優(yōu)化改進(jìn)。

3.1 矯直輥R角的優(yōu)化

將矯直輥R角優(yōu)化為比軋件R角大3mm（如圖6）。通過(guò)該設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步改善矯直輥R角和軋件R角在矯直時(shí)的嚙合情況，矯直輥R角既不過(guò)分?jǐn)D壓軋件，又減少了矯直時(shí)的懸臂量。進(jìn)一步減少了矯直輥片與腹板貼合點(diǎn)與翼緣之間的距離，單側(cè)減少量達(dá)到了4.2mm，大大增加了腹板彎曲帶動(dòng)翼緣彎曲的效率，減少了腹板靠近R處出現(xiàn)彎曲的空間，R角塌陷缺陷徹底解決。

3.2 矯直輥裝配寬度

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)算熱縮系數(shù)。

通過(guò)尺寸測(cè)量計(jì)算法計(jì)算軋件矯前腹板寬度，矯前腹板寬度=軋件高度（H）-翼緣厚度（t1+t2）（如圖7）

通過(guò)測(cè)量結(jié)論如下：

H600以下規(guī)格熱縮系數(shù)為：1.006～1.01；H600-H700規(guī)格熱縮系數(shù)為：1.006～1.007；H600-H1000規(guī)格熱縮系數(shù)為：1.004～1.005。

隨即在H600×300等規(guī)格進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。H600×300規(guī)格矯直輥的裝配寬度修改表見(jiàn)表1.

根據(jù)表1的計(jì)算，在H600×300規(guī)格進(jìn)行矯直輥寬度加大1.1的一輪次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)行較小的軸向調(diào)整就可以起到調(diào)整翼緣斜度、側(cè)彎的效果，R角塌陷有所減輕實(shí)驗(yàn)效果較好。

由于矯直輥寬度加大，矯直輥對(duì)H型鋼腹板的的矯直力更靠近了翼緣側(cè)，加大了腹板彎曲帶動(dòng)翼緣彎曲的變形力，矯直時(shí)出現(xiàn)了下彎和矯直力增大的問(wèn)題。因此，在矯直時(shí)的矯直壓力需要進(jìn)行調(diào)整，在原有矯直壓力的基礎(chǔ)上，矯直壓力要降低1-2mm。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)矯直輥工藝及裝配參數(shù)進(jìn)行逐一研究，明確了矯直輥工藝參數(shù)對(duì)矯直質(zhì)量的影響，提出了解決方案，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，有效的解決了矯直缺陷，解決了長(zhǎng)期以來(lái)困擾大H型鋼生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量的一大難題，提高了大H型鋼產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔甫.矯直機(jī)械與矯直原理[M].北京，冶金工業(yè)出版社，2002

作者簡(jiǎn)介：

徐成軍（1984.9- ），男，2008年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)。工程師，主要從事軋鋼工藝技術(shù)工作.