2050横剪机组板材矫直生产工艺优化方案初探

1、2050横剪机组板材矫直生产工艺优化方案初探（陈祚启）2050横剪机组投产至今已有4年，运行效果却不甚理想（这里主要探讨工艺方面的问题），一主要表现在以下几个方面：成品率低。实际统计数据表明，该机台成品率不到45。生产辅助时间过长。现场跟踪的结果表明，生产辅助时间平均每班3.5小时，有时候甚至一个班（8小时）的时间都在做生产调试。板材矫直能力达不到客户要求。表现在矫后板材中浪、翘边过大等缺陷。二原因分析：1.来料方面：1.1生产的来料多为3系、5系列中厚料，卷材中部凸度过大，表现为中浪，1.2上述种牌号的合金自身的屈服强度高，不容易矫平。2.机器设备方面：2.1该机组矫直部分的自动化程度低。工

2、艺参数的调节方式基本靠工人经验掌握，很难做到精准。如对上工作辊整体的调平水平，就是仅靠肉眼观察掌握。2.2该机组矫直部分下工作辊支撑辊等不可调节，没有设计弯矩措施来增强局部变形来弥补纵向纤维的长短不平，来达到消除波浪的目的。如果下工作辊调节成凹形（上工作辊可保持不变），对消除中浪有重要作用，但是现有设备无此设计。2.3压下量、开口度用标牌上的指针指向格数（而不是用显示器显示多少毫米）多少来表征，操作不易观察，调节的精确度难保证。类似的情况还有9个上支撑辊调节大小数据的显示。其中，第9辊数据显示屏缺失。此外，这9个上支撑辊压下量参数显示方式是位移式，非相对值，单位也不是毫米，给数据分析和现场指导

3、生产带来不便。2.4以前没有粗矫直辊投入使用。2.5料卷进入矫直机前小部分没有展平辊装置，导路不太顺畅，使得料卷进入有些困难，来料波浪大时，拱起，于操作十分不利。2.6其他原因导致废品增多，如矫直机后至飞剪的导路过长。3操作手方面：3.1对23辊矫直机的矫直原理很难说做到了正确理解，和灵活运用，主操相对较好。3.2每卷料生产完后总结操作经验方面需加强。翻阅一些操作手的记录本很少发现有价值的经验记录，有的操作手上半根本不带笔记本，不做记录，当然主操做得相对较好。3.3操作手的操作方法和方式亟待调整和完善。三矫直原理概述2050横剪矫直机组现有下工作辊12个，上工作辊11个，加上下支撑辊和上支撑辊

4、，称为23辊四重式矫直机，该辊系的结构特点是：板带材进入矫平机后，矫直力通过工作辊传到支承辊上，理论上分析支承辊承担全部矫直力，在矫直过程中，矫直力通过支承辊压在工作辊上，再作用到板带表面上。板带材矫平的实质：我们知道，板、带材不良板形的实质是组成带材的纵向纤维沿横向存在不均匀延伸。故板、带矫平的目的就在于使其中短纤维产生塑性延伸，直至与长纤维等长，从而消除诸纤维间的长度差别和不均匀内应力。辊式矫直机矫直原理：轧件连续通过交错排列且转动着的辊子，在压下装置的作用下，得到多次反复反向的弯曲，如果辊子的压下量调整适当，可使具有不同原始曲率的板件迅速变为只有均一的曲率，逐渐将板件矫平。金属材料在明显

5、的塑性弯曲条件下，弹复能力几乎是相同的，因此，不管其各处的原始曲率如何不一样，在较大的弯曲之后，几乎可以得到各处均一的曲率。不过金属刚性越大，压弯后的残余曲率的均一性越差。而且这种差值将随着反弯次数的增加而减小。矫直的目的不单是轧材各处的残留曲率趋向一致，而且还要求各处的残留曲率都趋近于零。这就是要求材料不仅应受到多次反弯，还要有反弯量的逐渐减小，一直到等于纯弹性反弯为止。四板材矫平需要探讨的几个问题：1来料的半形必须在可以矫直的范围内。关注的工艺数据有来料的屈服极限、中凸度、平直度、板形类型、波高、波长等等。2探讨最优化的矫直工艺参数。各种不同牌号、规格的来料对应合理的压下量、开口度、9个上

6、支撑辊的各个压下量。这些内容还包括以下部分（讨论这个问题是其他工艺参数不变）：2.1压下量上升或者下降对板材矫直的影响；2.2开口度增大或减小对板材矫直的影响；2.39个上支撑辊中，单个辊（其余8个上支撑辊位置不变）压下或者上升时对板材矫直的影响；2.49个上支撑辊调节方式和先后顺序及压下或上升大小对板材矫直的影响，这个问题表现为：2.4.1先调两头，后调中间（目前采用的就是此方法，操作手对5和6辊的比较感兴趣）2.4.2先调中间，后调两头2.4.3沿机列正常运行方向（或者反方向）3影响矫直机组现有的调节共有12个因素，从数学角度可以知道，工艺参数的排列组合之多。如果不按照一定的科学合理的方式

7、去探讨不同合金，不同规格，不同板型的板材的矫直工艺参数设定原则，那么想随机的得到合理的调节方式以实现矫平板材的目的，其难度可想而知。4调节的一些原则：4.1适当增大上支撑辊第2辊的压下量而使其相对反弯曲率加大时，前面几个辊子可以迅速使板材获得同向均一的残余曲率，后面几个辊子的主要作用是逐渐减小趋于均匀的残余曲率。4.2对于中厚料，选择大压下量控制板型，是一个很可取的方法，但是，这有个限度，超过限度导致的过大的反弯曲率对矫直质量没有好处，选择合适的反弯曲率，不仅可以有效的矫直来料，还可以降低设备负荷。4.3根据原理，上支撑辊中间部分辊的压下量应成一定的线性递减关系，才能把来料矫直。五辊式矫直机矫

8、直板形的调节手段1斜度调整（即开口度调节）。上工作辊装人一个可竖直调整的机架中，人口侧和出口侧工作辊在竖直方向上可独立调整，这种改变上下工作辊间的相对位置（下工作辊固定）的调整方式叫做斜度调整。斜度调整后沿着带材纵向材料的弯曲半径由小到大。斜度调整可以纵向矫直带材如下垂、上翘缺陷。2支撑调节（即压下量调节）。就是对支撑辊单组或多组进行位置垂直调节，使工作辊弯曲半径沿轴向发生改变，使带材横向弯曲半径不一致，变形不一致，弯曲半径小，则变形程度大。支撑调节可矫直边部波浪、中间波浪等多种板形缺陷。支撑调节要使工作辊以一均衡并成比例的弯曲率支撑，相邻两组支撑间的垂直位置不能相差太大，否则容易导致工作辊断

9、裂。3压下量的理论计算：有关研究人员从理论和实践两方面得出结论：对于倾斜辊列矫直机，按第三辊和第n-2辊为起止点调整压下量和倾角，比按第二辊和第n-1辊调整所得到的矫直效果好。对于理想弹塑性板材各矫直辊的压下量可以按下面的式子计算:f=2Kf(mm)yifij式子中1(1821K-+fi仁1121C.C3.zizi1C2Jf被矫直板材弹性极限弯曲时的扰度jMt2j(mm)48EJM板材纯弹性弯曲时的弹性极限弯曲力矩M=a(Nmm)j6sE被矫直板材的弹性模量，MPaJ被矫直板材的横截面惯性矩，mm4t矫直辊辊距，mmb-被矫直板材的宽度，mmh-被矫直板材的厚度，mma-被矫直板材的屈服强度M

10、PasC=C+CzioipiC理想弹塑性板带材，其经过第i辊时具有相对原始曲率oiC理想弹塑性板带材，其经过第i辊时具有相对反弯曲率piC第i辊下的相对总弯曲曲率ziC=1.5ti2C2ziC第i辊的相对弹复曲率ti11tiptipt厂第i辊下的弹复曲率半径p纯弹性变形时弹性极限弯曲半径j遗憾的是，对于此公式，我到现在还没有完全弄清楚，又由于其他一些因数，我现在还不能把压下量通过计算出来。六棍式矫直工艺操作要点1工作前要检查设备及运输、润滑、清洁等情况，矫直辊上不准有金属屑和其他脏物。如发现板片粘铝及其他脏物时，必须用清辊器将辊子清理干净。如矫直辊有问题时，应及时修理。2将矫直机的上辊调整一定

11、角度，使进口的上下辊间隙小于出口的上下辊间隙，而出口的间隙应等于板片的实际厚度或大于板片的实际厚度0.51.0mm。3矫直机的压下量应根据板片厚度调整，23辊矫直机工作辊及支承辊总的压下量极限不得超过一8.5mm（包括板片厚度），其中矫直机两边两组支撑辊最大压下量不得超过一2.0mm，其他各组支撑辊不得超过一3.0mm。在某些特殊情况时，矫直机的进口与出口压下量变化很大，要根据来料的波浪和合金的屈服强度实际确定。4板片进人矫直机时，要求板片不得有折角、折边，否则必须用木锤打平；板片上不允许有金属屑、硝石粉或其他脏物；在精平前板片表面不允许有明显的油迹；板片在进人矫直机时，一定要对准中心线，不许

12、歪斜。5在矫直过程中，如发现板片中部出现波浪时，可调整中间的支撑辊使之上升，上升的大小可由波浪大小来决定，波浪越大上升越多。如板片两侧出现波浪时，可将中间支撑辊压下，或者将两侧支撑辊上升，调整多少可以根据板面波浪大小来决定。6板片不允许互相重叠通过矫直机，不许同时矫直两张板片。7当发现板片有粘铝或印痕时，必须立即进行清辊。8如果发生板片缠辊或卡在工作辊与支撑辊之间时，不许强行通过，应立即停车，将辊抬起后，再向后退回板片，或找钳工处理。9当板片从矫直机退回时，必须将矫直机抬起后方可进行。10停止生产时，支撑辊一定要抬起，不允许给工作辊加压。七实验方案设计：1.实验目标：建立下表的各个牌号、各个规

13、格的合理的矫直工艺规程，使板型达到客户客户要求：牌号开口度整体上支撑辊各个辊的压下量规格（格）压下量987654321（格）2.首先调平上工作辊是第一个关键步骤，因为这个关系到以后对各个上支撑辊压下数据的分析判断，上工作辊调平整后才能以这个水平位置为基准，对上支撑辊调零（设定值为零），现在只是用人工肉眼方法判断调零的水平度，建议调平时，每次上工作辊上升到固定位置，以方便分析数据、判断问题，调平时用制作的水平仪之类的仪器进行测定。3尽管影响因数有11个之多，但是最重要的是整体压下量和开口度两个值，这两个值应该首先重点确定。根据原理和实践经验，各个不同规格的来料，开口度设定也会有不同的，但是规格相

14、差不大时，来料的开口度的设定值应该相差不大，应该可以找到基准直。鉴于现在过横剪（设计0.3到3.0实际生产0.5到3.75）的来料以厚料为主，（3台拉弯矫直机最大设计规格厚度为1.5，实际生产最大的厚度为1.27），以后建议1.5以下的料到拉弯矫直上生产，横剪生产1.5以上的料。以1.5到3.75为一个区间，设立分区间，依次由小到大的原则选定开口度值。如下表：分类区间A1.51.8B1.82.1C2.12.4D2.42.7E2.73.0F3.03.3G3.33.755以B类中，5052H322.0X1300mm（假如有这种规格的来料，换其他料一样）的来料为例，实际生产开口度调节一般在（38格）

15、，整体压下量一般在（115格）开口度整体压下量（格数）剪切后记录板型情况备注（格数）（波高、波长、翘边大小等）3格数由115格依次增大以最佳板型的那个试验，找4格数由115格依次增大到最佳的压下量和最佳整5格数由115格依次增大体压下量为止（现实试验凭6格数由115格依次增大操作手的经验肯定不需要7格数由115格依次增大那么多组试验），多做几组8格数由115格依次增大数据更能反映规律。9格数由115格依次增大6在找到最佳开口度（m）和最佳整体压下量（n）的前提下，调节个上支撑辊。6.1探求单个辊子单独压下或者上升时对板型的影响：辊子上升或者下降找到最佳板型剪切后记录板型情况。1上升（波高、波长

16、、翘边大小等）2下降上升3下降上升4下降上升5下降上升6下降上升7下降上升8下降上升9下降上升下降注意上升和下降的幅度尽可能一样，看板型变化趋势6.2探求先两边后中间压下或者上升时对板型的影响：辊子上升或者下降找到最佳板型剪切后记录板型情况（波高、波长、翘边大小等）9、8、7上升下降4、3、2、上升1下降6、5上升下降相邻辊子可以同时按下，但是幅度变化要逐渐递减6.2探求先两边后中间压下或者上升时对板型的影响：辊子上升或者下降找到最佳板型剪切后记录板型情况（波高、波长、翘边大小等）6、5上升下降9、8、7上升下降4、3、2、上升1下降相邻辊子可以同时按下，但是幅度变化要逐渐递减6.3探求各个辊子依次沿生产正