型鋼矯直常見(jiàn)缺陷及處理方法

王俊北，澎 奎

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司，安徽 馬鞍山243000）

H型鋼是一種截面面積分配更加優(yōu)化、強(qiáng)重比更加合理的經(jīng)濟(jì)斷面高效型材，其截面模數(shù)、慣性矩及相應(yīng)的強(qiáng)度均明顯優(yōu)于同樣單重的普通工字鋼[1]，廣泛應(yīng)用于各種民用、工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)、大型橋梁、重型設(shè)備等方面。

矯直作為精整工序的重要一環(huán)，決定著產(chǎn)品的曲直和精度，對(duì)于H型鋼的工程應(yīng)用至關(guān)重要。然而，H型鋼的矯直是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，矯直過(guò)程中型材彎曲部分承受一定正向和反向彎曲或拉伸，利用鋼材彈塑性特性，使其內(nèi)部縱向纖維或縱向截面以及橫向纖維或橫向截面逐漸變得平直[2]，從而實(shí)現(xiàn)型鋼矯直。本文就H型鋼矯直過(guò)程中常見(jiàn)缺陷進(jìn)行分析，并提供對(duì)應(yīng)處理方法，從而減少矯直缺陷，提高矯直質(zhì)量。

1 輥式矯直機(jī)矯直原理

型鋼矯直的主要作用是消除其內(nèi)部殘余應(yīng)力，并糾正其拱翹（上下彎曲）、側(cè)彎、扭轉(zhuǎn)等常見(jiàn)缺陷。生產(chǎn)中型鋼的矯直多采用輥式矯直機(jī)，其矯直原理是軋件經(jīng)冷床冷卻進(jìn)入輥式矯直機(jī)后，在交錯(cuò)安裝的上下矯直輥外力作用下，彎曲部位產(chǎn)生反彎曲，隨之發(fā)生塑性變形，軋件離開(kāi)矯直機(jī)后，鋼材彈性回復(fù)后趨于平直[3]。

1.1 小變形矯直方案

輥式矯直機(jī)的小變形矯直方案是利用各個(gè)矯直輥壓下量都能夠單獨(dú)調(diào)整實(shí)現(xiàn)矯直的一種方案，各個(gè)單獨(dú)矯直輥的反彎曲率能夠消除前一矯直輥產(chǎn)生的最大殘余曲率，從而實(shí)現(xiàn)最終矯直[4]。小變形矯直方案矯直過(guò)程比較緩慢，但具有能量消耗小、軋件受到的總變形曲率較小的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 大變形矯直方案

大變形矯直方案是通過(guò)矯直輥對(duì)型鋼進(jìn)行數(shù)次劇烈的反彎作用消除軋件原始曲率的不均勻性，使軋件內(nèi)部形成單一曲率，然后利用矯直機(jī)后續(xù)矯直輥按照矯直單一曲率方法對(duì)型鋼進(jìn)行快速矯直。該方案具有利用較少數(shù)量矯直輥即可實(shí)現(xiàn)快速矯直的優(yōu)點(diǎn)[5]，但大彎曲變形會(huì)造成軋件內(nèi)部殘余應(yīng)力增大，從而增加矯直過(guò)程能耗。

2 矯直常見(jiàn)缺陷及處理方法

圖1 為常見(jiàn)的十輥懸臂式矯直機(jī)。型鋼矯直過(guò)程中受軋機(jī)軋制張力、冷床冷卻時(shí)間及矯直輥壓下量等因素影響，常出現(xiàn)有上下彎曲（拱翹）、左右彎曲、矯裂、扭轉(zhuǎn)與翼緣斜度超差等缺陷。

圖1 十輥懸臂式矯直機(jī)

2.1 上下彎曲

型鋼的上下彎曲通常也稱之為拱翹，具體包括上彎、下彎、S彎及頭部彎曲四種形式，產(chǎn)生此類缺陷的原因有：軋機(jī)軋制時(shí)采用下壓力軋制，軋件下表面延伸率大于上表面延伸率，造成上彎缺陷，反之，造成下彎缺陷，見(jiàn)下頁(yè)圖2；軋件頭部在冷床冷卻時(shí)，其冷卻速度較快，首先收縮上彎，其上表面冷卻水積聚，進(jìn)一步加快上表面冷卻速度，進(jìn)一步造成整支軋件產(chǎn)生上彎缺陷；矯直時(shí)，各矯直輥壓下量的分配不合理。

調(diào)整方法：確保矯直輥主變形區(qū)上2號(hào)輥有足夠壓下量，能夠達(dá)到型鋼塑性變形要求，消除原有變形，使整支型材達(dá)到統(tǒng)一變形趨勢(shì)；根據(jù)型鋼彎曲情況，對(duì)上4號(hào)輥、上5號(hào)輥壓下量進(jìn)行適度調(diào)整。具體地，型鋼矯后上翹時(shí)，減少上4號(hào)輥壓下量，增加上5號(hào)輥壓下量；反之，增加上4號(hào)輥壓下量，減少上5號(hào)輥壓下量。

圖2 型鋼上下彎曲缺陷

2.2 左右彎曲

型鋼的左右彎曲即側(cè)彎見(jiàn)圖3，其形成原因主要有三個(gè)方面：型鋼軋制過(guò)程中，軋機(jī)兩側(cè)壓下量不同，壓下量大的一側(cè)延伸率大，延伸快，向壓下量小的一側(cè)彎曲；型鋼在冷床冷卻時(shí)，翼緣兩側(cè)冷卻不均勻，冷卻速度慢一側(cè)向冷卻速度快一側(cè)彎曲；型鋼矯后側(cè)彎，與上1號(hào)輥、下1號(hào)輥軸向調(diào)整不到位有關(guān)。

圖3 型鋼左右彎曲缺陷

調(diào)整方法：型鋼軋制過(guò)程中，控制軋機(jī)兩側(cè)壓下量，確保型鋼出成品機(jī)架后保持平直；盡可能保證型鋼翼緣兩側(cè)在冷床上冷卻均勻，保持兩側(cè)冷卻速度一致；型鋼側(cè)彎時(shí)，將矯直機(jī)上1號(hào)輥、下1號(hào)輥軸向向彎曲的相反方向調(diào)整，使鋼向反向彎曲，減小彎曲劇烈程度。

2.3 矯裂

矯裂缺陷是型鋼矯直過(guò)程中最嚴(yán)重的問(wèn)題，直接影響使用。矯直過(guò)程中造成矯裂的主要原因有：軋機(jī)軋制過(guò)程中，型材腹板與翼緣的延伸二者不平衡；型鋼在冷床上的冷卻不合理；矯直過(guò)程中型材受到的矯直壓力過(guò)大。

解決措施：合理設(shè)定軋機(jī)輥縫，使腹板、翼緣延伸率相匹配，避免腹板因延伸過(guò)快，出現(xiàn)中間厚兩邊薄現(xiàn)象；合理控制矯直壓力，同時(shí)科學(xué)設(shè)定矯直輥R角大小，增大R角與軋件的接觸面積，提高軋件抗剪切能力；使軋件在冷床上盡可能按照“I”型方式冷卻，減小軋件內(nèi)部殘余應(yīng)力。

2.4 扭轉(zhuǎn)

H型鋼扭轉(zhuǎn)是指其斷面沿某一軸線發(fā)生旋轉(zhuǎn)[4]，造成型鋼一側(cè)翼緣端部不能平齊放置。造成型鋼扭轉(zhuǎn)的原因有：型鋼出成品機(jī)架時(shí)，其出口衛(wèi)板的高度調(diào)整不合理；矯直機(jī)各矯直輥軸向相差太大，在過(guò)程中受到力偶作用，從而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。

解決措施：合理調(diào)整成品機(jī)架出口衛(wèi)板高度，避免軋件受到衛(wèi)板對(duì)力偶的作用；調(diào)整矯直輥各軸向錯(cuò)位，加大矯直壓力[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

在型鋼實(shí)際矯直工作中，有時(shí)往往伴隨有多種缺陷存在，對(duì)矯直機(jī)壓下量和軸向調(diào)整時(shí)要統(tǒng)一兼顧。同時(shí)，矯直過(guò)程中要保持與軋鋼操作臺(tái)的溝通，根據(jù)冷床來(lái)料情況，實(shí)時(shí)對(duì)矯直機(jī)進(jìn)行調(diào)整，才能保證矯直質(zhì)量。