棒材矯直工藝技術(shù)探討

1、<p>　　棒材矯直工藝技術(shù)探討</p><p>　　摘要：本文主要針對棒材生產(chǎn)中的矯直機設(shè)備機器工作原理，工藝加以論述，分析了現(xiàn)代冶金企業(yè)中普遍適用幾種棒材矯直設(shè)備的工藝及特點，希望通過該技術(shù)的研究，能夠為現(xiàn)代棒材生產(chǎn)提供一些技術(shù)參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：棒材 矯直機 技術(shù)特點 </p><p><b>　　1、 前言 </b

2、></p><p>　　隨著對棒材出廠質(zhì)量要求的提高，特別是高合金鋼棒材的迅速發(fā)展，棒材矯直機在棒材后續(xù)精整線中的地位顯得尤為突出。對于棒材的矯直，現(xiàn)在主要分為簡單反彎矯直和旋轉(zhuǎn)反彎矯直。簡單反彎矯直是最早的矯直方法，根據(jù)原始彎曲程度的不同加以不同程度的反向彎曲，從而達到矯直的目的。旋轉(zhuǎn)反彎是依靠棒材在旋轉(zhuǎn)前進中所受塑性彎曲由小到大，再由大到小連續(xù)變化實現(xiàn)的。根據(jù)對應(yīng)的矯直原理，目前使用的棒材矯直設(shè)備主要有

3、壓力矯直機、（ 斜） 輥矯直、二（ 斜） 輥矯直機以及旋轉(zhuǎn)框架矯直機。 </p><p><b>　　2、 壓力矯直機 </b></p><p>　　壓力矯直機是將帶有原始彎曲的工件支撐在工作臺的兩個活動支點之間，用壓頭對準(zhǔn)最彎的地方進行反向壓彎的。當(dāng)壓彎量與彈復(fù)量相等時，壓頭撤回后工件的彎曲部位變直。如此進行，工件各彎曲部位得以矯直。由于憑經(jīng)驗設(shè)定的壓彎量很難準(zhǔn)確的

4、與工件的彈復(fù)量相等，所以要通過反復(fù)壓彎矯直。這就決定了壓力矯直機的矯直效率相對較低。但是由于原理簡單，設(shè)備實施矯直操作方便，大規(guī)格棒材矯直不會給設(shè)備帶來額外的技術(shù)難題，所以壓力矯直機一般應(yīng)用在矯直效率比較低的大棒材或超大直徑棒材的矯直中。同樣該設(shè)備還可以進行方坯、板坯的矯直，適用性較強。目前國內(nèi)各大特鋼企業(yè)新上的項目中，棒材直徑逐漸增大，同時生產(chǎn)鋼坯的截面形狀也日趨多樣化，這就要求壓力矯直機的矯直效率更高，適應(yīng)性更強。壓力矯直機主要分為

5、立式和臥式，而立式壓力矯直機又主要有龍門自走式和固定立式壓力矯直機，臥式壓力矯直機有 C 型框架開放式和封閉式壓力矯直機。不論是立式還是臥式的壓力矯直機均已經(jīng)裝備全自動在線檢測裝置，檢測來料的彎曲度，通過矯直數(shù)學(xué)模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)修正，使得壓力矯直機效率已經(jīng)得到很大的提高。 </p><p>　　3、 多（ 斜） 輥矯直機 </p><p>　　多（ 斜） 輥矯直機是利用上下多個傾斜的矯直

6、輥交錯布置并旋轉(zhuǎn)，使得棒材在矯直輥的摩擦帶動下旋轉(zhuǎn)前進，產(chǎn)生塑性彎曲變形從而達到全方位的矯直。棒材軸向纖維經(jīng)受較大的彈塑性變形以后，彈復(fù)能力逐漸趨于一致。各條纖維都經(jīng)過一次以上的由小到大，再由大到小的拉壓變形，即使由于原始彎曲狀態(tài)不同而受到的變形量存在差異，但只要變形都足夠大，則彈復(fù)能力將是接近的。這種變形反復(fù)次數(shù)越多，彈復(fù)能力越接近，矯直效果越好。 </p><p>　　經(jīng)研究，斜輥矯直機的矯直質(zhì)量與輥數(shù)沒有直

7、接關(guān)系，更沒有決定性關(guān)系。輥數(shù)的多少直接取決于輥系的布置方式。而輥系布置對矯直機的功能，矯直質(zhì)量以及棒材的尺寸和形狀精度有決定性的作用。根據(jù)實際生產(chǎn)中的輥系布置方式來看，2 - 2 - 2 - 1 式七斜輥矯直機的應(yīng)用效果比較好。其中最為典型的應(yīng)該是裝備有復(fù)合輥系的七輥棒材矯直機，將二輥矯直機的原理移植到七輥矯直機中，使凸凹輥型的原理在大傾角（ 27O- 32O） 的情況下得以應(yīng)用，構(gòu)成準(zhǔn)雙曲線結(jié)合深淺凹形曲線的復(fù)合輥系，在矯直原理上充

8、分融合了多輥矯直機和二輥矯直機的優(yōu)點，使中間深淺凹形矯直輥不僅對棒材在輥距范圍內(nèi)矯直，同時在中間輥輥長范圍內(nèi)對其進行雙重復(fù)合矯直，在輥數(shù)不增加的情況下，提高了反彎次數(shù)，減少反彎節(jié)距，從而解決了頭尾彎曲、提高了矯直精度，并達到了良好的矯直效果。 </p><p>　　4、 二（ 斜） 輥矯直機 </p><p>　　二（ 斜） 輥矯直機可以簡稱為二輥矯直機。其工作原理在斜輥矯直理論中獨具特點

9、。它對工件的矯直作用不是依靠各輥之間的交錯壓彎使工件產(chǎn)生塑性變形，而是依靠一對輥縫內(nèi)部彎曲曲率的變化而達到的，與多（ 斜） 輥矯直有很大不同。它的矯直質(zhì)量不取決于輥數(shù)，也不取決于輥子布置，而是取決于輥型。輥型必須保證棒材在兩輥之間獲得矯直所需要的反彎曲率。要達到矯直目的，還要保證棒材在接觸區(qū)內(nèi)獲得一定的轉(zhuǎn)數(shù)。這種矯直機的矯直效果是全程性的，因此對“鵝頭彎”的矯直效果比其他方法要好。同時，由于輥型不同，二輥矯直機還可以提高棒材的表面光潔度

10、，實現(xiàn)銀亮材的矯直。但是由于在 ￠60mm 以上的棒材中，無論是軋制還是冷卻的過程中，都很少出現(xiàn)“鵝頭彎”，所以二輥矯直機在小規(guī)格的棒材矯直中效果特別明顯，并且在銀亮材矯直上是無可替代的。 </p><p>　　可見擴大等曲率塑性區(qū)是保證矯直質(zhì)量，提高矯直速度的關(guān)鍵。擴大等曲率塑性區(qū)的方法主要靠正確設(shè)計輥型，其次靠增加輥子長度同時減小輥子斜角。輥子斜角越小，矯直速度越慢，故二輥矯直機的矯直速度都比較慢，一般在 3

11、0m/min 左右。由于矯直工藝決定，二輥矯直機存在天生缺陷： </p><p>　　1） 由于矯直輥的工作角度小，矯直速度較低，比多輥矯直機低 1/2 ～1/3。 </p><p>　　2） 對入料要求較高，一般二輥矯直機要求來料彎曲度在 5‰以內(nèi)。目前國內(nèi)大部分鋼廠生產(chǎn)的棒材，由于在軋制、剪切、緩冷和運輸?shù)拳h(huán)節(jié)中產(chǎn)生的彎曲較嚴重，尤其是緩冷過的鋼材，使得二輥矯直機的適用性大打折扣。 &

12、lt;/p><p>　　3） 由于矯直輥對棒材的包角小，為了使孔型對中棒材，必須采用導(dǎo)板，使得導(dǎo)板消耗大，且容易劃傷棒材表面。平均半個月就需要更換導(dǎo)板，增加勞動強度，降低了 離散的 A、B、C 變量組合，按二分法進行尋優(yōu)即可。例如：當(dāng)振動頻率 f < f0時，無負滑動發(fā)生，故可能采用的頻率必然大于 f0。對于某一臺特定的連鑄機，只要是采用偏心輪傳動來實現(xiàn)正弦振動的結(jié)晶器振動裝置而言，振幅 h 的變化是幾個離散的

13、數(shù)值。特別是在某一個生產(chǎn)階段，偏心輪的偏心率是固定的，即： 振幅 h 是個定值。這樣一來，工藝變量只剩下拉坯速度 Vc 和振動頻率 f。顯然，對于任何一臺連鑄機而言，針對澆鑄不同的鋼種，均有一個與之對應(yīng)的適合于本廠生產(chǎn)的主澆拉速。于是，在這一生產(chǎn)過程中，拉坯速度 Vc 也成為一個定值。因此振動頻率 f 就成了此時決定結(jié)晶器振動工藝參數(shù)的唯一變量。通過改變振動頻率f，就可以改變結(jié)晶器振動的工藝參數(shù)和機械運動參數(shù)。因而通過變參數(shù) f，就可以

14、很方便地優(yōu)化出振動頻率 f。這個優(yōu)化后的振動頻率 f，既滿足工藝所要求的結(jié)晶器振動工藝參數(shù)，又能使決定結(jié)晶器振動裝置穩(wěn)定性和可靠性的機械運動參數(shù)―――最大振動加速度 am</p><p>　　5、 變參數(shù)法的應(yīng)用 </p><p>　　2008 年底，在六機六流 150 × 150mm 小方坯連鑄機上進行了提拉速試驗，對結(jié)晶器振動裝置而言，拉坯速度大于 3. 0m/min 之后，

15、振動裝置出現(xiàn)偏擺的頻率和程度都呈上升趨勢，影響了生產(chǎn)順行。通過采用變參數(shù)法，對振幅 h、振動頻率 f 、拉坯速度Vc 三者的各種組合進行篩選后，進行生產(chǎn)試驗。最后，獲得幾種可行的組合，在不同的流位上進行應(yīng)用，效果良好。而且經(jīng)過試驗，發(fā)現(xiàn)在不同流位的結(jié)晶器振動裝置對頻率響應(yīng)的結(jié)果是不一樣的。在不同流位的振動裝置，且在同鋼種、同拉速的條件下，其采用的參數(shù)可不一樣。表中所示測試數(shù)值雖然都能滿足 3. 5m/min 拉速要求，而且其偏擺量均小于

16、 0. 1mm。但是，從各流的實測結(jié)果來看，仍然可以對振動參數(shù)進行微調(diào)，以獲得更好的工藝效果和設(shè)備穩(wěn)定性。目前六機六流連鑄機生產(chǎn)普鋼的拉坯速度可以達到3. 5m / min，振動裝置運行穩(wěn)定。 </p><p><b>　　6、結(jié)語 </b></p><p>　　采用變參數(shù)法所優(yōu)化的結(jié)晶器振動工藝參數(shù)是否合適是通過生產(chǎn)試驗進行驗證的；采用變參數(shù)法所優(yōu)化的結(jié)晶器振動機械

17、參數(shù)可采用專門的結(jié)晶器振動測試儀進行測試，通過振動測試儀還可以很明顯地檢測出結(jié)晶器振動裝置的偏擺量、仿弧誤差、振幅偏差等數(shù)據(jù)，從而判定所優(yōu)化的參數(shù)是否合適。通過采用變參數(shù)法優(yōu)化結(jié)晶器振動的參數(shù)，使工藝與設(shè)備獲得了雙贏。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]羅振才主編. 煉鋼機械（ 修訂版） . 北京： 冶金工業(yè)出版社，1999