高钢制钢棒材矫直设备的应用

高钢制钢棒材矫直设备的应用

1棒材的矫直随着我国棒材料产量大素的提高，尤其是钢钢棒的快速发展，自行车间直机在棒材料的后续过程中的地位尤为突出。对于棒材的矫直,现在主要分为简单反弯矫直和旋转反弯矫直。简单反弯矫直是最早的矫直方法,根据原始弯曲程度的不同加以不同程度的反向弯曲,从而达到矫直的目的。旋转反弯是依靠棒材在旋转前进中所受塑性弯曲由小到大,再由大到小连续变化实现的。根据对应的矫直原理,目前使用的棒材矫直设备主要有压力矫直机、多(斜)辊矫直、二(斜)辊矫直机以及旋转框架矫直机。2矫直压弯,坚持压力矫直机是将带有原始弯曲的工件支撑在工作台的两个活动支点之间,用压头对准最弯的地方进行反向压弯的。当压弯量与弹复量相等时,压头撤回后工件的弯曲部位变直。如此进行,工件各弯曲部位得以矫直。由于凭经验设定的压弯量很难准确的与工件的弹复量相等,所以要通过反复压弯矫直。这就决定了压力矫直机的矫直效率相对较低。但是由于原理简单,设备实施矫直操作方便,大规格棒材矫直不会给设备带来额外的技术难题,所以压力矫直机一般应用在矫直效率比较低的大棒材或超大直径棒材的矫直中。同样该设备还可以进行方坯、板坯的矫直,适用性较强。目前国内各大特钢企业新上的项目中,棒材直径逐渐增大,同时生产钢坯的截面形状也日趋多样化,这就要求压力矫直机的矫直效率更高,适应性更强。压力矫直机主要分为立式和卧式,而立式压力矫直机又主要有龙门自走式和固定立式压力矫直机,卧式压力矫直机有C型框架开放式和封闭式压力矫直机。不论是立式还是卧式的压力矫直机均已经装备全自动在线检测装置,检测来料的弯曲度,通过矫直数学模型和人工神经网络修正,使得压力矫直机效率已经得到很大的提高。3辊系布置方式多(斜)辊矫直机是利用上下多个倾斜的矫直辊交错布置并旋转,使得棒材在矫直辊的摩擦带动下旋转前进,产生塑性弯曲变形从而达到全方位的矫直。(如图1所示)棒材轴向纤维经受较大的弹塑性变形以后,弹复能力逐渐趋于一致。各条纤维都经过一次以上的由小到大,再由大到小的拉压变形,即使由于原始弯曲状态不同而受到的变形量存在差异,但只要变形都足够大,则弹复能力将是接近的。这种变形反复次数越多,弹复能力越接近,矫直效果越好。经研究,斜辊矫直机的矫直质量与辊数没有直接关系,更没有决定性关系。辊数的多少直接取决于辊系的布置方式。而辊系布置对矫直机的功能,矫直质量以及棒材的尺寸和形状精度有决定性的作用。根据实际生产中的辊系布置方式来看,2-2-2-1式七斜辊矫直机的应用效果比较好。其中最为典型的应该是装备有复合辊系的七辊棒材矫直机,将二辊矫直机的原理移植到七辊矫直机中,使凸凹辊型的原理在大倾角(27O-32O)的情况下得以应用,构成准双曲线结合深浅凹形曲线的复合辊系,在矫直原理上充分融合了多辊矫直机和二辊矫直机的优点,使中间深浅凹形矫直辊不仅对棒材在辊距范围内矫直,同时在中间辊辊长范围内对其进行双重复合矫直,在辊数不增加的情况下,提高了反弯次数,减少反弯节距,从而解决了头尾弯曲、提高了矫直精度,并达到了良好的矫直效果。经过优化设计的矫直辊系可满足全部规格棒材的矫直要求,有效的降低了换辊劳动强度。同时运用了液压恒压动态矫直技术,矫直过程中矫直辊动态压紧旋转前进,在提供足够矫直力矩的同时,由于增加了棒材的反弯变形区域而极大的提高了矫直效果。由于棒材是旋转反弯,从而使棒材各个方向的弯曲都达到了良好的矫直效果。动态压紧下的工作原理又可降低对棒材原始尺寸公差的要求,并降低了对孔型调整精度的要求,使孔型调整更加方便。同时矫直速度快,棒材咬入容易,对棒材的弯曲度和椭圆度要求放宽。通过多家使用单位的实际测试,该种装备复合辊系的七辊矫直机的矫直精度已经达到0.5‰以内,矫直速度一般也在30-90m/min。由于多(斜)辊矫直机的矫直状态为开放式的,所以整个矫直过程在操作人员的视线范围内,便于操作人员在发生紧急状态时能在第一时间作出反应,避免意外的发生。同时,方便矫直辊的维护和更换,降低劳动强度。4辊矫直机的矫直效果二(斜)辊矫直机可以简称为二辊矫直机。其工作原理在斜辊矫直理论中独具特点。它对工件的矫直作用不是依靠各辊之间的交错压弯使工件产生塑性变形,而是依靠一对辊缝内部弯曲曲率的变化而达到的,与多(斜)辊矫直有很大不同。它的矫直质量不取决于辊数,也不取决于辊子布置,而是取决于辊型。辊型必须保证棒材在两辊之间获得矫直所需要的反弯曲率。要达到矫直目的,还要保证棒材在接触区内获得一定的转数。这种矫直机的矫直效果是全程性的,因此对“鹅头弯”的矫直效果比其他方法要好。同时,由于辊型不同,二辊矫直机还可以提高棒材的表面光洁度,实现银亮材的矫直。但是由于在￠60mm以上的棒材中,无论是轧制还是冷却的过程中,都很少出现“鹅头弯”,所以二辊矫直机在小规格的棒材矫直中效果特别明显,并且在银亮材矫直上是无可替代的。二辊矫直示意图如图2所示,当辊子倾角为α(即矫直辊轴线与矫直中心的夹角),棒材直径为D时,螺旋前进的导程为t=πDtgα,则等曲率塑性区长度S=KπDtgα(K=1～3)由此确定的辊子倾斜角α=arctg(S/KπD)由此限定的矫直速度v=(πDgNg/60)sinα式中Dg——辊子平均直径;Ng——辊子转速。可见扩大等曲率塑性区是保证矫直质量,提高矫直速度的关键。扩大等曲率塑性区的方法主要靠正确设计辊型,其次靠增加辊子长度同时减小辊子斜角。辊子斜角越小,矫直速度越慢,故二辊矫直机的矫直速度都比较慢,一般在30m/min左右。由于矫直工艺决定,二辊矫直机存在天生缺陷:1)由于矫直辊的工作角度小,矫直速度较低,比多辊矫直机低1/2～1/3。2)对入料要求较高,一般二辊矫直机要求来料弯曲度在5‰以内。目前国内大部分钢厂生产的棒材,由于在轧制、剪切、缓冷和运输等环节中产生的弯曲较严重,尤其是缓冷过的钢材,使得二辊矫直机的适用性大打折扣。3)由于矫直辊对棒材的包角小,为了使孔型对中棒材,必须采用导板,使得导板消耗大,且容易划伤棒材表面。平均半个月就需要更换导板,增加劳动强度,降低了矫直效率,增加了设备维护费用。这也是目前二辊矫直机生产厂家亟需解决的问题。4)实用性较小,只适用矫直实心棒材和D/S≤15厚壁管,矫直D/S=4~12的厚壁管效果最佳。据笔者了解,国内的二辊矫直机大多都是采用进口,其价格是国内同规格设备的3~4倍,由于未能很好地解决以上不足,该类设备利用率极低,造成资源的极大浪费。5棒材旋转前进运动旋转框架矫直机的矫直原理类似与多(斜)辊矫直机,只是将棒材的旋转前进运动分解为棒材的直线运动和矫直辊的旋转。矫直辊全部安装在一个框架上,矫直辊跟随框架做旋转运动,棒材无需旋转即