熱軋平整機(jī)組中六輥矯直機(jī)探討

趙軍剛，楊新海

（中鋼集團(tuán)西安重機(jī)有限公司，陜西 西安 710201）

隨著汽車、高鐵、地鐵、建筑等行業(yè)的高速發(fā)展，熱軋板卷市場(chǎng)需求旺盛。用戶對(duì)成品帶鋼表面質(zhì)量及機(jī)械性能等的要求越來(lái)越高，熱軋平整機(jī)組的作用日趨明顯，國(guó)內(nèi)大量地建了多條熱軋平整線。

軋件在軋制、冷卻和運(yùn)輸過(guò)程中，由于各種因素的影響，往往產(chǎn)生形狀缺陷，縱向彎曲(發(fā)浪形)、橫向彎山、邊緣浪形和中間飄曲以及鐮刀彎等。熱軋帶材，表面大多會(huì)有氧化鐵皮。為了消除這些缺陷，軋件需要在矯直機(jī)上進(jìn)行矯直。

考慮到投資因素，安裝在平整機(jī)組中的矯直機(jī)通常選用輥數(shù)較少的五輥矯直機(jī)。五輥矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但精度比較差。這種型式的矯直機(jī)不能夠完全消除具有較大的雙向波形的浪形板材，因此設(shè)計(jì)了六輥矯直機(jī)。

1 功能作用

六輥矯直機(jī)中的開卷機(jī)構(gòu)用于將鋼卷頭部打開并將帶鋼前端導(dǎo)入夾送輥；經(jīng)六輥矯直后將帶鋼送入下一步的穿帶工序,并在整個(gè)穿帶過(guò)程中起矯直作用。對(duì)帶鋼進(jìn)行連續(xù)拉伸彎曲矯直，消除帶鋼邊波、中波、瓢曲等板型缺陷，改善帶材平直度?？刹扇⊙由炻士刂坪蛷埩刂苾煞N模式。

2 設(shè)備組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

夾緊輥矯直機(jī)由開卷機(jī)構(gòu)、二輥式夾送輥和六輥式矯直機(jī)三部分組成。開卷機(jī)構(gòu)具有鏟頭和輔助帶鋼前端順利地咬入夾送輥中，完成穿帶之功能。它由一臺(tái)既能伸縮又能擺動(dòng)的導(dǎo)向板構(gòu)成。

二輥式夾送輥由傳動(dòng)的上夾送輥和單獨(dú)傳動(dòng)的下夾送輥組成。在穿帶過(guò)程中（V=30m/min），上夾送輥由液壓缸驅(qū)動(dòng)快速下降，引導(dǎo)帶鋼前進(jìn)直到卷取機(jī)鉗口夾緊帶鋼時(shí)止；在機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，上夾送輥抬起來(lái)不參與運(yùn)轉(zhuǎn)。下夾送輥除了具有導(dǎo)向輥功能外，還可以測(cè)量帶鋼的速度和長(zhǎng)度。這里需要特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)是：我們將下夾送輥設(shè)計(jì)為具有交流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)輥，其目的是克服其自身的靜、動(dòng)摩擦阻力矩，使其能快速地響應(yīng)與帶鋼速度同步運(yùn)轉(zhuǎn)，盡可能地減少打滑量。在下夾送輥的非傳動(dòng)端安裝有一臺(tái)高精度的光電編碼器。

六輥矯直機(jī)由一臺(tái)交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)、硬齒面減速機(jī)（兩檔減速）、齒輪機(jī)座、矯直輥、上矯直輥、壓下機(jī)構(gòu)、機(jī)架和換輥裝置組成。兩檔減速的目的是可以減小電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)容量，對(duì)應(yīng)生產(chǎn)不同的厚度規(guī)格，矯直機(jī)有兩檔最大線速度（V=400m/min或V=200m/min）。

六輥矯直機(jī)除了在穿帶階段對(duì)帶鋼進(jìn)行直頭而外，從矯直機(jī)有兩檔速度來(lái)看，它在機(jī)組整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程都要參與工作，因此，它的功能也要多一些。如（1）可以較為有效地消除帶鋼表面的氧化鐵皮；（2）對(duì)卷取機(jī)而言，可以提供一定的（后）張力；（3）可以矯正雙向波形不大的浪形板材（特別是對(duì)于那些不進(jìn)行平整的厚規(guī)格帶鋼）。

開頭伸縮擺動(dòng)導(dǎo)板、夾送輥、后擺動(dòng)導(dǎo)板均安裝在兩側(cè)焊接機(jī)架上。伸縮擺動(dòng)導(dǎo)板、上夾送輥升降、上矯直輥、后擺動(dòng)導(dǎo)板升降均為液壓缸驅(qū)動(dòng)。上夾送輥由液壓馬達(dá)傳動(dòng)，進(jìn)行引料；下夾送輥帶有編碼器，檢測(cè)開卷軋制時(shí)帶材速度及AGC控制。

傳動(dòng)裝置由電機(jī)、聯(lián)軸器、減速機(jī)、萬(wàn)向接軸和底座等組成。電機(jī)傳動(dòng)通過(guò)減速機(jī)降速，再分配傳動(dòng)扭矩。齒輪座的作用是將減速機(jī)傳來(lái)的輸出傳遞到六個(gè)矯直輥上。齒輪座輸出軸與矯直輥采用萬(wàn)向接軸聯(lián)接。六輥矯直機(jī)采用稀油和干油兩種潤(rùn)滑。減速機(jī)、壓下機(jī)構(gòu)為稀油潤(rùn)滑。軸承等潤(rùn)滑點(diǎn)為集中潤(rùn)滑和人工手動(dòng)潤(rùn)滑。下面以國(guó)內(nèi)某大型鋼廠1580mm六輥矯直機(jī)為例介紹。

3 設(shè)備參數(shù)

4 原料參數(shù)

5 設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）矯直機(jī)最大與最小輥距計(jì)算公式為：

式中，hmin為被矯帶鋼的最小厚度；E為工作輥彈性模量；sσ為被矯帶鋼屈服極限；hmax為被矯帶鋼的最大厚度。

根據(jù)計(jì)算最終輥距取t=300mm。

（2）按下面公式確定輥徑D。

矯直輥直徑公式：D= Tβ＝(0.9-0.95)t。

根據(jù)計(jì)算取D=260mm。

（3）矯直輥長(zhǎng)度。

長(zhǎng)度計(jì)算公式：L=bmax+a

式中，bmax為帶鋼最大寬度；a為設(shè)計(jì)余量。

當(dāng)bmax＜200mm時(shí)，a=50mm；

當(dāng)bmax＞200mm時(shí)，a=100～300mm；

根據(jù)計(jì)算取L=1580。

（4）矯直力的計(jì)算。

矯直機(jī)彈性屈服力矩公式。

矯直機(jī)塑性彎曲力矩公式

作用在各輥?zhàn)由系某C直力分別按下面公式計(jì)算：

作用在上下輥?zhàn)由系膲毫偤凸綖?/p>

（5）電機(jī)功率的計(jì)算。

矯正力矩

輥?zhàn)优c軋件間滾動(dòng)摩擦力矩Mf的計(jì)算

輥?zhàn)优c軋件間滾動(dòng)摩擦系數(shù)，對(duì)于鋼板f=0.0002

輥?zhàn)虞S承中摩擦力矩Mμ的計(jì)算

輥?zhàn)虞S承的摩擦μ，滾動(dòng)軸承μ=0.005，滾針軸承μ=0.01，滑動(dòng)軸承μ=0.05～0.07，此次設(shè)計(jì)矯直輥軸承為滾動(dòng)軸承，輥徑d徑=140mm=0.14m。

矯直輥矯直速度取穿帶最大運(yùn)行速度，v=30m/min=0.5m/s；傳動(dòng)效率η，采用電動(dòng)機(jī)-減速機(jī)-萬(wàn)向聯(lián)軸器傳動(dòng)時(shí)，η=0.85～0.9，有支撐輥或矯直輥中有半數(shù)以上的隨動(dòng)輥時(shí)，η=0.7～0.8，則電機(jī)功率：

6 結(jié)語(yǔ)

本文探討了熱軋平整機(jī)組中六輥矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際使用情況進(jìn)行了分析，給出了六輥矯直機(jī)主要結(jié)構(gòu)性能參數(shù)設(shè)計(jì)的方法，為六輥矯直機(jī)的設(shè)計(jì)提供了一定參考。當(dāng)然設(shè)計(jì)方面上，也存在一些考慮不周的地方，這些都需要在今后的實(shí)踐中進(jìn)行完善、改進(jìn)和提高。

不足與改進(jìn)：如果要消除由于軋制時(shí)沿帶鋼寬度上局部的延伸不均，或熱處理時(shí)帶材冷卻不均而造成的較大雙向波形，應(yīng)該在下述設(shè)備上進(jìn)行矯正：（1）在四輥平整機(jī)的平整過(guò)程中消除；（2）在專用的拉深矯直機(jī)上進(jìn)行消除；（3）在單獨(dú)設(shè)置的并按板材品種嚴(yán)加區(qū)分的多輥式（或著帶支撐輥）矯直機(jī)上予以消除。