針對大型型鋼矯直壓下的研究

王若然　單志祥　王菁

摘 要 通過對大型型鋼矯直機(jī)壓下量的計(jì)算，研究分析大型型鋼矯直方案及壓下規(guī)程。運(yùn)用大變形矯直方案與小變形矯直方案的分析對比，得出了小變形矯直方案具有矯直軋件時(shí)消耗能量小以及作用軋件的總變形曲率較小的優(yōu)點(diǎn)；大變形矯直方案具有使用較少的矯直輥卻可達(dá)到較好矯直效果的特點(diǎn)。綜合兩種矯直方案的優(yōu)點(diǎn)，制定出最佳的矯直規(guī)程。

關(guān)鍵詞 型鋼矯直機(jī)；壓下量；矯直規(guī)程；變形方案

中圖分類號：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0116-01

型鋼作為一種生產(chǎn)使用高效的經(jīng)濟(jì)材料，因?yàn)槠渚哂薪孛媪W(xué)性能好、截面的幾何形狀分布合理、產(chǎn)品質(zhì)量好以及生產(chǎn)效率較高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于造船和港口建設(shè)、地下支護(hù)工程、橋梁建設(shè)、高層建筑、工業(yè)建筑、工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)件、地下鐵路礦山巷道建設(shè)等行業(yè)中，成為了生產(chǎn)建設(shè)中大力推廣使用的新型環(huán)保節(jié)能綠色材料。為了滿足生產(chǎn)建設(shè)的需要，型材必須達(dá)到一定的平直狀態(tài)，以滿足各行各業(yè)對其生產(chǎn)質(zhì)量的需求，這就要求型材內(nèi)部的縱向纖維或縱向截面以及橫向纖維或橫向截面變得平直，實(shí)現(xiàn)這一功能的工藝過程被稱為型鋼矯直。

本文通過對針對H型鋼400×300～600×300、工字鋼40#～63#、槽鋼32#～40#、角鋼20#～25#等大型型鋼進(jìn)行分析，研究矯直質(zhì)量的高低與矯直機(jī)各個(gè)輥?zhàn)訅合铝恐g所存在的關(guān)系。根據(jù)型材的原始狀態(tài)情況、不同的產(chǎn)品規(guī)格以及材料屬性的不同來制定相應(yīng)的壓下規(guī)程，以使得矯直輥的壓下量能夠與節(jié)距達(dá)到理想配合效果，從而提高產(chǎn)品的矯直質(zhì)量。

根據(jù)定義的輥?zhàn)訅合铝康谋磉_(dá)關(guān)系式Δi=A0-Ai，研究確定矯直機(jī)的矯直方案及壓下規(guī)程。

下面將通過相對曲率C來進(jìn)行簡化計(jì)算，即用各曲率比值彈復(fù)曲率極限值進(jìn)行表示：

C0=相對原始曲率

Cp—相對彎曲曲率 Cr—相對彈復(fù)曲率

Cγ—相對殘余曲率 其中，

1 小變形矯直方案分析

所謂小變形矯直方案就是矯直機(jī)輥系的每個(gè)矯直輥的壓下量都能夠單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整的一種矯直方案。選擇各個(gè)單獨(dú)矯直輥的反彎曲率的原則是能夠達(dá)到消除在前一矯直輥上產(chǎn)生的最大殘余曲率并最終實(shí)現(xiàn)矯直的目的。小變形矯直法的壓彎量須采用計(jì)算方法來確定，其每次采用的壓彎量為最小允許值，其消除殘留曲率差的過程是緩慢的。型材矯直時(shí)壓彎量計(jì)算若以小變形矯直方案實(shí)施，操作相對容易，最終計(jì)算的數(shù)值比較精確，但是對于如何確定和調(diào)整壓彎量就比較困難。原因是各個(gè)矯直輥間的剛度存在差別，同時(shí)輥系的剛度也存在互相干擾現(xiàn)象，而且調(diào)整相對困難，調(diào)定不準(zhǔn)確就會出現(xiàn)矯直效果不良的情形，此外小變形矯直方案對于矯直側(cè)彎和扭曲型材時(shí)存在矯直效果不良現(xiàn)象。此種矯直方案具有矯直軋件時(shí)消耗能量小以及作用軋件的總變形曲率較小的優(yōu)點(diǎn)。

采用此種變形矯直方案矯直過程中，軋件的彈塑性彎矩為：

M=

由于

因此

當(dāng)Zs>時(shí)

從上述表達(dá)式中得出，塑性深度Zs值影響著彈塑性彎矩值的大小，而彎曲曲率的大小決定著Zs值，根據(jù)矯直軋件纖維的相對變形量ε得出：

彈復(fù)曲率表示為： 為使原始曲率

由上述各式推導(dǎo)出一次矯直時(shí)的相對彎曲曲率方程為：

2 大變形矯直方案分析

所謂大變形矯直方案就是通過前幾個(gè)矯直輥對被矯型材進(jìn)行幾次強(qiáng)烈的反彎作用以消除軋件原始曲率的不均勻性使得軋件內(nèi)部形成單值曲率，這樣即可依據(jù)矯直單值曲率的方法進(jìn)行矯直。大變形矯直方案具有使用較少的矯直輥卻可達(dá)到較好矯直效果的特點(diǎn)，大變形矯直方案也不可以將軋件的彎曲變形過多地增大，過多增大彎曲變形會使軋件的內(nèi)部殘余應(yīng)力增大的同時(shí)還會增加矯直機(jī)的能耗，對最終的產(chǎn)品使用壽命和產(chǎn)品的矯直質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。

3 變形方案的壓下規(guī)程分析

通過前文表述的關(guān)于小變形矯直方案和大變形矯直方案的系統(tǒng)分析，根據(jù)大變形壓下規(guī)程和小變形壓下規(guī)程的不同，計(jì)算得出表1小變形方案下的結(jié)果和表2大變形方案下的結(jié)果。

4 結(jié)論

通過上面兩表得出的數(shù)據(jù)并結(jié)合矯直理論分析得出，大變形矯直方案相較于小變形矯直方案具有明顯的矯直效果優(yōu)勢，但是大變形矯直方案在矯直過程中前六根矯直輥的矯直力和彎矩都顯著大于小變形矯直方案的相應(yīng)矯直輥的參數(shù)，故在綜合耗能方面也會大于小變形矯直方案。而且大型型鋼軋件的生產(chǎn)是采用大壓下量軋制而成的，無法預(yù)先確定軋件固有的原始曲率，因此選用大變形矯直方案進(jìn)行輥系的優(yōu)化矯直比較理想。

參考文獻(xiàn)

[1]周慧鋒.大型型鋼矯直機(jī)的矯直過程模擬及工藝參數(shù)優(yōu)化[D].燕山大學(xué)工學(xué)，2010.

[2]桂萬榮.軋鋼車間機(jī)械設(shè)備[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1980：191-192.

[3]陸巖.用于大型型鋼的也巨型矯直機(jī)[J].MBM，2000（4）.

[4]賁宏艷.H型鋼定輥距矯直的工藝方案及壓下規(guī)程[J].燕山大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（4）.

[5]賁宏艷.H型鋼變輥距矯直的研究[J].燕山大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，23（4）：370-372.

[6]王會剛，等.H型鋼矯直壓下?lián)隙鹊睦碚摻馕黾皦合逻^程數(shù)值模擬[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2007（3）.

作者簡介

王若然（1979-），男，碩士學(xué)歷，機(jī)械工程專業(yè)。endprint

摘 要 通過對大型型鋼矯直機(jī)壓下量的計(jì)算，研究分析大型型鋼矯直方案及壓下規(guī)程。運(yùn)用大變形矯直方案與小變形矯直方案的分析對比，得出了小變形矯直方案具有矯直軋件時(shí)消耗能量小以及作用軋件的總變形曲率較小的優(yōu)點(diǎn)；大變形矯直方案具有使用較少的矯直輥卻可達(dá)到較好矯直效果的特點(diǎn)。綜合兩種矯直方案的優(yōu)點(diǎn)，制定出最佳的矯直規(guī)程。

關(guān)鍵詞 型鋼矯直機(jī)；壓下量；矯直規(guī)程；變形方案

中圖分類號：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0116-01

型鋼作為一種生產(chǎn)使用高效的經(jīng)濟(jì)材料，因?yàn)槠渚哂薪孛媪W(xué)性能好、截面的幾何形狀分布合理、產(chǎn)品質(zhì)量好以及生產(chǎn)效率較高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于造船和港口建設(shè)、地下支護(hù)工程、橋梁建設(shè)、高層建筑、工業(yè)建筑、工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)件、地下鐵路礦山巷道建設(shè)等行業(yè)中，成為了生產(chǎn)建設(shè)中大力推廣使用的新型環(huán)保節(jié)能綠色材料。為了滿足生產(chǎn)建設(shè)的需要，型材必須達(dá)到一定的平直狀態(tài)，以滿足各行各業(yè)對其生產(chǎn)質(zhì)量的需求，這就要求型材內(nèi)部的縱向纖維或縱向截面以及橫向纖維或橫向截面變得平直，實(shí)現(xiàn)這一功能的工藝過程被稱為型鋼矯直。

本文通過對針對H型鋼400×300～600×300、工字鋼40#～63#、槽鋼32#～40#、角鋼20#～25#等大型型鋼進(jìn)行分析，研究矯直質(zhì)量的高低與矯直機(jī)各個(gè)輥?zhàn)訅合铝恐g所存在的關(guān)系。根據(jù)型材的原始狀態(tài)情況、不同的產(chǎn)品規(guī)格以及材料屬性的不同來制定相應(yīng)的壓下規(guī)程，以使得矯直輥的壓下量能夠與節(jié)距達(dá)到理想配合效果，從而提高產(chǎn)品的矯直質(zhì)量。

根據(jù)定義的輥?zhàn)訅合铝康谋磉_(dá)關(guān)系式Δi=A0-Ai，研究確定矯直機(jī)的矯直方案及壓下規(guī)程。

下面將通過相對曲率C來進(jìn)行簡化計(jì)算，即用各曲率比值彈復(fù)曲率極限值進(jìn)行表示：

C0=相對原始曲率

Cp—相對彎曲曲率 Cr—相對彈復(fù)曲率

Cγ—相對殘余曲率 其中，

1 小變形矯直方案分析

所謂小變形矯直方案就是矯直機(jī)輥系的每個(gè)矯直輥的壓下量都能夠單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整的一種矯直方案。選擇各個(gè)單獨(dú)矯直輥的反彎曲率的原則是能夠達(dá)到消除在前一矯直輥上產(chǎn)生的最大殘余曲率并最終實(shí)現(xiàn)矯直的目的。小變形矯直法的壓彎量須采用計(jì)算方法來確定，其每次采用的壓彎量為最小允許值，其消除殘留曲率差的過程是緩慢的。型材矯直時(shí)壓彎量計(jì)算若以小變形矯直方案實(shí)施，操作相對容易，最終計(jì)算的數(shù)值比較精確，但是對于如何確定和調(diào)整壓彎量就比較困難。原因是各個(gè)矯直輥間的剛度存在差別，同時(shí)輥系的剛度也存在互相干擾現(xiàn)象，而且調(diào)整相對困難，調(diào)定不準(zhǔn)確就會出現(xiàn)矯直效果不良的情形，此外小變形矯直方案對于矯直側(cè)彎和扭曲型材時(shí)存在矯直效果不良現(xiàn)象。此種矯直方案具有矯直軋件時(shí)消耗能量小以及作用軋件的總變形曲率較小的優(yōu)點(diǎn)。

采用此種變形矯直方案矯直過程中，軋件的彈塑性彎矩為：

M=

由于

因此

當(dāng)Zs>時(shí)

從上述表達(dá)式中得出，塑性深度Zs值影響著彈塑性彎矩值的大小，而彎曲曲率的大小決定著Zs值，根據(jù)矯直軋件纖維的相對變形量ε得出：

彈復(fù)曲率表示為： 為使原始曲率

由上述各式推導(dǎo)出一次矯直時(shí)的相對彎曲曲率方程為：

2 大變形矯直方案分析

所謂大變形矯直方案就是通過前幾個(gè)矯直輥對被矯型材進(jìn)行幾次強(qiáng)烈的反彎作用以消除軋件原始曲率的不均勻性使得軋件內(nèi)部形成單值曲率，這樣即可依據(jù)矯直單值曲率的方法進(jìn)行矯直。大變形矯直方案具有使用較少的矯直輥卻可達(dá)到較好矯直效果的特點(diǎn)，大變形矯直方案也不可以將軋件的彎曲變形過多地增大，過多增大彎曲變形會使軋件的內(nèi)部殘余應(yīng)力增大的同時(shí)還會增加矯直機(jī)的能耗，對最終的產(chǎn)品使用壽命和產(chǎn)品的矯直質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。

3 變形方案的壓下規(guī)程分析

通過前文表述的關(guān)于小變形矯直方案和大變形矯直方案的系統(tǒng)分析，根據(jù)大變形壓下規(guī)程和小變形壓下規(guī)程的不同，計(jì)算得出表1小變形方案下的結(jié)果和表2大變形方案下的結(jié)果。

4 結(jié)論

通過上面兩表得出的數(shù)據(jù)并結(jié)合矯直理論分析得出，大變形矯直方案相較于小變形矯直方案具有明顯的矯直效果優(yōu)勢，但是大變形矯直方案在矯直過程中前六根矯直輥的矯直力和彎矩都顯著大于小變形矯直方案的相應(yīng)矯直輥的參數(shù)，故在綜合耗能方面也會大于小變形矯直方案。而且大型型鋼軋件的生產(chǎn)是采用大壓下量軋制而成的，無法預(yù)先確定軋件固有的原始曲率，因此選用大變形矯直方案進(jìn)行輥系的優(yōu)化矯直比較理想。

參考文獻(xiàn)

[1]周慧鋒.大型型鋼矯直機(jī)的矯直過程模擬及工藝參數(shù)優(yōu)化[D].燕山大學(xué)工學(xué)，2010.

[2]桂萬榮.軋鋼車間機(jī)械設(shè)備[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1980：191-192.

[3]陸巖.用于大型型鋼的也巨型矯直機(jī)[J].MBM，2000（4）.

[4]賁宏艷.H型鋼定輥距矯直的工藝方案及壓下規(guī)程[J].燕山大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（4）.

[5]賁宏艷.H型鋼變輥距矯直的研究[J].燕山大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，23（4）：370-372.

[6]王會剛，等.H型鋼矯直壓下?lián)隙鹊睦碚摻馕黾皦合逻^程數(shù)值模擬[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2007（3）.

作者簡介

王若然（1979-），男，碩士學(xué)歷，機(jī)械工程專業(yè)。endprint

摘 要 通過對大型型鋼矯直機(jī)壓下量的計(jì)算，研究分析大型型鋼矯直方案及壓下規(guī)程。運(yùn)用大變形矯直方案與小變形矯直方案的分析對比，得出了小變形矯直方案具有矯直軋件時(shí)消耗能量小以及作用軋件的總變形曲率較小的優(yōu)點(diǎn)；大變形矯直方案具有使用較少的矯直輥卻可達(dá)到較好矯直效果的特點(diǎn)。綜合兩種矯直方案的優(yōu)點(diǎn)，制定出最佳的矯直規(guī)程。

關(guān)鍵詞 型鋼矯直機(jī)；壓下量；矯直規(guī)程；變形方案

中圖分類號：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0116-01

型鋼作為一種生產(chǎn)使用高效的經(jīng)濟(jì)材料，因?yàn)槠渚哂薪孛媪W(xué)性能好、截面的幾何形狀分布合理、產(chǎn)品質(zhì)量好以及生產(chǎn)效率較高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于造船和港口建設(shè)、地下支護(hù)工程、橋梁建設(shè)、高層建筑、工業(yè)建筑、工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)件、地下鐵路礦山巷道建設(shè)等行業(yè)中，成為了生產(chǎn)建設(shè)中大力推廣使用的新型環(huán)保節(jié)能綠色材料。為了滿足生產(chǎn)建設(shè)的需要，型材必須達(dá)到一定的平直狀態(tài)，以滿足各行各業(yè)對其生產(chǎn)質(zhì)量的需求，這就要求型材內(nèi)部的縱向纖維或縱向截面以及橫向纖維或橫向截面變得平直，實(shí)現(xiàn)這一功能的工藝過程被稱為型鋼矯直。

本文通過對針對H型鋼400×300～600×300、工字鋼40#～63#、槽鋼32#～40#、角鋼20#～25#等大型型鋼進(jìn)行分析，研究矯直質(zhì)量的高低與矯直機(jī)各個(gè)輥?zhàn)訅合铝恐g所存在的關(guān)系。根據(jù)型材的原始狀態(tài)情況、不同的產(chǎn)品規(guī)格以及材料屬性的不同來制定相應(yīng)的壓下規(guī)程，以使得矯直輥的壓下量能夠與節(jié)距達(dá)到理想配合效果，從而提高產(chǎn)品的矯直質(zhì)量。

根據(jù)定義的輥?zhàn)訅合铝康谋磉_(dá)關(guān)系式Δi=A0-Ai，研究確定矯直機(jī)的矯直方案及壓下規(guī)程。

下面將通過相對曲率C來進(jìn)行簡化計(jì)算，即用各曲率比值彈復(fù)曲率極限值進(jìn)行表示：

C0=相對原始曲率

Cp—相對彎曲曲率 Cr—相對彈復(fù)曲率

Cγ—相對殘余曲率 其中，

1 小變形矯直方案分析

所謂小變形矯直方案就是矯直機(jī)輥系的每個(gè)矯直輥的壓下量都能夠單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整的一種矯直方案。選擇各個(gè)單獨(dú)矯直輥的反彎曲率的原則是能夠達(dá)到消除在前一矯直輥上產(chǎn)生的最大殘余曲率并最終實(shí)現(xiàn)矯直的目的。小變形矯直法的壓彎量須采用計(jì)算方法來確定，其每次采用的壓彎量為最小允許值，其消除殘留曲率差的過程是緩慢的。型材矯直時(shí)壓彎量計(jì)算若以小變形矯直方案實(shí)施，操作相對容易，最終計(jì)算的數(shù)值比較精確，但是對于如何確定和調(diào)整壓彎量就比較困難。原因是各個(gè)矯直輥間的剛度存在差別，同時(shí)輥系的剛度也存在互相干擾現(xiàn)象，而且調(diào)整相對困難，調(diào)定不準(zhǔn)確就會出現(xiàn)矯直效果不良的情形，此外小變形矯直方案對于矯直側(cè)彎和扭曲型材時(shí)存在矯直效果不良現(xiàn)象。此種矯直方案具有矯直軋件時(shí)消耗能量小以及作用軋件的總變形曲率較小的優(yōu)點(diǎn)。

采用此種變形矯直方案矯直過程中，軋件的彈塑性彎矩為：

M=

由于

因此

當(dāng)Zs>時(shí)

從上述表達(dá)式中得出，塑性深度Zs值影響著彈塑性彎矩值的大小，而彎曲曲率的大小決定著Zs值，根據(jù)矯直軋件纖維的相對變形量ε得出：

彈復(fù)曲率表示為： 為使原始曲率

由上述各式推導(dǎo)出一次矯直時(shí)的相對彎曲曲率方程為：

2 大變形矯直方案分析

所謂大變形矯直方案就是通過前幾個(gè)矯直輥對被矯型材進(jìn)行幾次強(qiáng)烈的反彎作用以消除軋件原始曲率的不均勻性使得軋件內(nèi)部形成單值曲率，這樣即可依據(jù)矯直單值曲率的方法進(jìn)行矯直。大變形矯直方案具有使用較少的矯直輥卻可達(dá)到較好矯直效果的特點(diǎn)，大變形矯直方案也不可以將軋件的彎曲變形過多地增大，過多增大彎曲變形會使軋件的內(nèi)部殘余應(yīng)力增大的同時(shí)還會增加矯直機(jī)的能耗，對最終的產(chǎn)品使用壽命和產(chǎn)品的矯直質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。

3 變形方案的壓下規(guī)程分析

通過前文表述的關(guān)于小變形矯直方案和大變形矯直方案的系統(tǒng)分析，根據(jù)大變形壓下規(guī)程和小變形壓下規(guī)程的不同，計(jì)算得出表1小變形方案下的結(jié)果和表2大變形方案下的結(jié)果。

4 結(jié)論

通過上面兩表得出的數(shù)據(jù)并結(jié)合矯直理論分析得出，大變形矯直方案相較于小變形矯直方案具有明顯的矯直效果優(yōu)勢，但是大變形矯直方案在矯直過程中前六根矯直輥的矯直力和彎矩都顯著大于小變形矯直方案的相應(yīng)矯直輥的參數(shù)，故在綜合耗能方面也會大于小變形矯直方案。而且大型型鋼軋件的生產(chǎn)是采用大壓下量軋制而成的，無法預(yù)先確定軋件固有的原始曲率，因此選用大變形矯直方案進(jìn)行輥系的優(yōu)化矯直比較理想。

參考文獻(xiàn)

[1]周慧鋒.大型型鋼矯直機(jī)的矯直過程模擬及工藝參數(shù)優(yōu)化[D].燕山大學(xué)工學(xué)，2010.

[2]桂萬榮.軋鋼車間機(jī)械設(shè)備[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1980：191-192.

[3]陸巖.用于大型型鋼的也巨型矯直機(jī)[J].MBM，2000（4）.

[4]賁宏艷.H型鋼定輥距矯直的工藝方案及壓下規(guī)程[J].燕山大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（4）.

[5]賁宏艷.H型鋼變輥距矯直的研究[J].燕山大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，23（4）：370-372.

[6]王會剛，等.H型鋼矯直壓下?lián)隙鹊睦碚摻馕黾皦合逻^程數(shù)值模擬[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2007（3）.

作者簡介

王若然（1979-），男，碩士學(xué)歷，機(jī)械工程專業(yè)。endprint