针对大型型钢矫直压下的研究

王若然　单志祥　王菁

摘 要 通过对大型型钢矫直机压下量的计算，研究分析大型型钢矫直方案及压下规程。运用大变形矫直方案与小变形矫直方案的分析对比，得出了小变形矫直方案具有矫直轧件时消耗能量小以及作用轧件的总变形曲率较小的优点；大变形矫直方案具有使用较少的矫直辊却可达到较好矫直效果的特点。综合两种矫直方案的优点，制定出最佳的矫直规程。

关键词 型钢矫直机；压下量；矫直规程；变形方案

中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0116-01

型钢作为一种生产使用高效的经济材料，因为其具有截面力学性能好、截面的几何形状分布合理、产品质量好以及生产效率较高等优点而被广泛应用于造船和港口建设、地下支护工程、桥梁建设、高层建筑、工业建筑、工业钢结构件、地下铁路矿山巷道建设等行业中，成为了生产建设中大力推广使用的新型环保节能绿色材料。为了满足生产建设的需要，型材必须达到一定的平直状态，以满足各行各业对其生产质量的需求，这就要求型材内部的纵向纤维或纵向截面以及横向纤维或横向截面变得平直，实现这一功能的工艺过程被称为型钢矫直。

本文通过对针对H型钢400×300～600×300、工字钢40#～63#、槽钢32#～40#、角钢20#～25#等大型型钢进行分析，研究矫直质量的高低与矫直机各个辊子压下量之间所存在的关系。根据型材的原始状态情况、不同的产品规格以及材料属性的不同来制定相应的压下规程，以使得矫直辊的压下量能够与节距达到理想配合效果，从而提高产品的矫直质量。

根据定义的辊子压下量的表达关系式Δi=A0-Ai，研究确定矫直机的矫直方案及压下规程。

下面将通过相对曲率C来进行简化计算，即用各曲率比值弹复曲率极限值进行表示：

C0=相对原始曲率

Cp—相对弯曲曲率 Cr—相对弹复曲率

Cγ—相对残余曲率 其中，

1 小变形矫直方案分析

所谓小变形矫直方案就是矫直机辊系的每个矫直辊的压下量都能够单独进行调整的一种矫直方案。选择各个单独矫直辊的反弯曲率的原则是能够达到消除在前一矫直辊上产生的最大残余曲率并最终实现矫直的目的。小变形矫直法的压弯量须采用计算方法来确定，其每次采用的压弯量为最小允许值，其消除残留曲率差的过程是缓慢的。型材矫直时压弯量计算若以小变形矫直方案实施，操作相对容易，最终计算的数值比较精确，但是对于如何确定和调整压弯量就比较困难。原因是各个矫直辊间的刚度存在差别，同时辊系的刚度也存在互相干扰现象，而且调整相对困难，调定不准确就会出现矫直效果不良的情形，此外小变形矫直方案对于矫直侧弯和扭曲型材时存在矫直效果不良现象。此种矫直方案具有矫直轧件时消耗能量小以及作用轧件的总变形曲率较小的优点。

采用此种变形矫直方案矫直过程中，轧件的弹塑性弯矩为：

M=

由于

因此

当Zs>时

从上述表达式中得出，塑性深度Zs值影响着弹塑性弯矩值的大小，而弯曲曲率的大小决定着Zs值，根据矫直轧件纤维的相对变形量ε得出：

弹复曲率表示为： 为使原始曲率

由上述各式推导出一次矫直时的相对弯曲曲率方程为：

2 大变形矫直方案分析

所谓大变形矫直方案就是通过前几个矫直辊对被矫型材进行几次强烈的反弯作用以消除轧件原始曲率的不均匀性使得轧件内部形成单值曲率，这样即可依据矫直单值曲率的方法进行矫直。大变形矫直方案具有使用较少的矫直辊却可达到较好矫直效果的特点，大变形矫直方案也不可以将轧件的弯曲变形过多地增大，过多增大弯曲变形会使轧件的内部残余应力增大的同时还会增加矫直机的能耗，对最终的产品使用寿命和产品的矫直质量产生不利的影响。

3 变形方案的压下规程分析

通过前文表述的关于小变形矫直方案和大变形矫直方案的系统分析，根据大变形压下规程和小变形压下规程的不同，计算得出表1小变形方案下的结果和表2大变形方案下的结果。

4 结论

通过上面两表得出的数据并结合矫直理论分析得出，大变形矫直方案相较于小变形矫直方案具有明显的矫直效果优势，但是大变形矫直方案在矫直过程中前六根矫直辊的矫直力和弯矩都显著大于小变形矫直方案的相应矫直辊的参数，故在综合耗能方面也会大于小变形矫直方案。而且大型型钢轧件的生产是采用大压下量轧制而成的，无法预先确定轧件固有的原始曲率，因此选用大变形矫直方案进行辊系的优化矫直比较理想。

参考文献

[1]周慧锋.大型型钢矫直机的矫直过程模拟及工艺参数优化[D].燕山大学工学，2010.

[2]桂万荣.轧钢车间机械设备[M].北京：冶金工业出版社，1980：191-192.

[3]陆岩.用于大型型钢的也巨型矫直机[J].MBM，2000（4）.

[4]贲宏艳.H型钢定辊距矫直的工艺方案及压下规程[J].燕山大学学报，2000（4）.

[5]贲宏艳.H型钢变辊距矫直的研究[J].燕山大学学报，2000，23（4）：370-372.

[6]王会刚，等.H型钢矫直压下挠度的理论解析及压下过程数值模拟[J].机械设计与制造，2007（3）.

作者简介

王若然（1979-），男，硕士学历，机械工程专业。endprint

摘 要 通过对大型型钢矫直机压下量的计算，研究分析大型型钢矫直方案及压下规程。运用大变形矫直方案与小变形矫直方案的分析对比，得出了小变形矫直方案具有矫直轧件时消耗能量小以及作用轧件的总变形曲率较小的优点；大变形矫直方案具有使用较少的矫直辊却可达到较好矫直效果的特点。综合两种矫直方案的优点，制定出最佳的矫直规程。

关键词 型钢矫直机；压下量；矫直规程；变形方案

中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0116-01

型钢作为一种生产使用高效的经济材料，因为其具有截面力学性能好、截面的几何形状分布合理、产品质量好以及生产效率较高等优点而被广泛应用于造船和港口建设、地下支护工程、桥梁建设、高层建筑、工业建筑、工业钢结构件、地下铁路矿山巷道建设等行业中，成为了生产建设中大力推广使用的新型环保节能绿色材料。为了满足生产建设的需要，型材必须达到一定的平直状态，以满足各行各业对其生产质量的需求，这就要求型材内部的纵向纤维或纵向截面以及横向纤维或横向截面变得平直，实现这一功能的工艺过程被称为型钢矫直。

本文通过对针对H型钢400×300～600×300、工字钢40#～63#、槽钢32#～40#、角钢20#～25#等大型型钢进行分析，研究矫直质量的高低与矫直机各个辊子压下量之间所存在的关系。根据型材的原始状态情况、不同的产品规格以及材料属性的不同来制定相应的压下规程，以使得矫直辊的压下量能够与节距达到理想配合效果，从而提高产品的矫直质量。

根据定义的辊子压下量的表达关系式Δi=A0-Ai，研究确定矫直机的矫直方案及压下规程。

下面将通过相对曲率C来进行简化计算，即用各曲率比值弹复曲率极限值进行表示：

C0=相对原始曲率

Cp—相对弯曲曲率 Cr—相对弹复曲率

Cγ—相对残余曲率 其中，

1 小变形矫直方案分析

所谓小变形矫直方案就是矫直机辊系的每个矫直辊的压下量都能够单独进行调整的一种矫直方案。选择各个单独矫直辊的反弯曲率的原则是能够达到消除在前一矫直辊上产生的最大残余曲率并最终实现矫直的目的。小变形矫直法的压弯量须采用计算方法来确定，其每次采用的压弯量为最小允许值，其消除残留曲率差的过程是缓慢的。型材矫直时压弯量计算若以小变形矫直方案实施，操作相对容易，最终计算的数值比较精确，但是对于如何确定和调整压弯量就比较困难。原因是各个矫直辊间的刚度存在差别，同时辊系的刚度也存在互相干扰现象，而且调整相对困难，调定不准确就会出现矫直效果不良的情形，此外小变形矫直方案对于矫直侧弯和扭曲型材时存在矫直效果不良现象。此种矫直方案具有矫直轧件时消耗能量小以及作用轧件的总变形曲率较小的优点。

采用此种变形矫直方案矫直过程中，轧件的弹塑性弯矩为：

M=

由于

因此

当Zs>时

从上述表达式中得出，塑性深度Zs值影响着弹塑性弯矩值的大小，而弯曲曲率的大小决定着Zs值，根据矫直轧件纤维的相对变形量ε得出：

弹复曲率表示为： 为使原始曲率

由上述各式推导出一次矫直时的相对弯曲曲率方程为：

2 大变形矫直方案分析

所谓大变形矫直方案就是通过前几个矫直辊对被矫型材进行几次强烈的反弯作用以消除轧件原始曲率的不均匀性使得轧件内部形成单值曲率，这样即可依据矫直单值曲率的方法进行矫直。大变形矫直方案具有使用较少的矫直辊却可达到较好矫直效果的特点，大变形矫直方案也不可以将轧件的弯曲变形过多地增大，过多增大弯曲变形会使轧件的内部残余应力增大的同时还会增加矫直机的能耗，对最终的产品使用寿命和产品的矫直质量产生不利的影响。

3 变形方案的压下规程分析

通过前文表述的关于小变形矫直方案和大变形矫直方案的系统分析，根据大变形压下规程和小变形压下规程的不同，计算得出表1小变形方案下的结果和表2大变形方案下的结果。

4 结论

通过上面两表得出的数据并结合矫直理论分析得出，大变形矫直方案相较于小变形矫直方案具有明显的矫直效果优势，但是大变形矫直方案在矫直过程中前六根矫直辊的矫直力和弯矩都显著大于小变形矫直方案的相应矫直辊的参数，故在综合耗能方面也会大于小变形矫直方案。而且大型型钢轧件的生产是采用大压下量轧制而成的，无法预先确定轧件固有的原始曲率，因此选用大变形矫直方案进行辊系的优化矫直比较理想。

参考文献

[1]周慧锋.大型型钢矫直机的矫直过程模拟及工艺参数优化[D].燕山大学工学，2010.

[2]桂万荣.轧钢车间机械设备[M].北京：冶金工业出版社，1980：191-192.

[3]陆岩.用于大型型钢的也巨型矫直机[J].MBM，2000（4）.

[4]贲宏艳.H型钢定辊距矫直的工艺方案及压下规程[J].燕山大学学报，2000（4）.

[5]贲宏艳.H型钢变辊距矫直的研究[J].燕山大学学报，2000，23（4）：370-372.

[6]王会刚，等.H型钢矫直压下挠度的理论解析及压下过程数值模拟[J].机械设计与制造，2007（3）.

作者简介

王若然（1979-），男，硕士学历，机械工程专业。endprint

摘 要 通过对大型型钢矫直机压下量的计算，研究分析大型型钢矫直方案及压下规程。运用大变形矫直方案与小变形矫直方案的分析对比，得出了小变形矫直方案具有矫直轧件时消耗能量小以及作用轧件的总变形曲率较小的优点；大变形矫直方案具有使用较少的矫直辊却可达到较好矫直效果的特点。综合两种矫直方案的优点，制定出最佳的矫直规程。

关键词 型钢矫直机；压下量；矫直规程；变形方案

中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0116-01

型钢作为一种生产使用高效的经济材料，因为其具有截面力学性能好、截面的几何形状分布合理、产品质量好以及生产效率较高等优点而被广泛应用于造船和港口建设、地下支护工程、桥梁建设、高层建筑、工业建筑、工业钢结构件、地下铁路矿山巷道建设等行业中，成为了生产建设中大力推广使用的新型环保节能绿色材料。为了满足生产建设的需要，型材必须达到一定的平直状态，以满足各行各业对其生产质量的需求，这就要求型材内部的纵向纤维或纵向截面以及横向纤维或横向截面变得平直，实现这一功能的工艺过程被称为型钢矫直。

本文通过对针对H型钢400×300～600×300、工字钢40#～63#、槽钢32#～40#、角钢20#～25#等大型型钢进行分析，研究矫直质量的高低与矫直机各个辊子压下量之间所存在的关系。根据型材的原始状态情况、不同的产品规格以及材料属性的不同来制定相应的压下规程，以使得矫直辊的压下量能够与节距达到理想配合效果，从而提高产品的矫直质量。

根据定义的辊子压下量的表达关系式Δi=A0-Ai，研究确定矫直机的矫直方案及压下规程。

下面将通过相对曲率C来进行简化计算，即用各曲率比值弹复曲率极限值进行表示：

C0=相对原始曲率

Cp—相对弯曲曲率 Cr—相对弹复曲率

Cγ—相对残余曲率 其中，

1 小变形矫直方案分析

所谓小变形矫直方案就是矫直机辊系的每个矫直辊的压下量都能够单独进行调整的一种矫直方案。选择各个单独矫直辊的反弯曲率的原则是能够达到消除在前一矫直辊上产生的最大残余曲率并最终实现矫直的目的。小变形矫直法的压弯量须采用计算方法来确定，其每次采用的压弯量为最小允许值，其消除残留曲率差的过程是缓慢的。型材矫直时压弯量计算若以小变形矫直方案实施，操作相对容易，最终计算的数值比较精确，但是对于如何确定和调整压弯量就比较困难。原因是各个矫直辊间的刚度存在差别，同时辊系的刚度也存在互相干扰现象，而且调整相对困难，调定不准确就会出现矫直效果不良的情形，此外小变形矫直方案对于矫直侧弯和扭曲型材时存在矫直效果不良现象。此种矫直方案具有矫直轧件时消耗能量小以及作用轧件的总变形曲率较小的优点。

采用此种变形矫直方案矫直过程中，轧件的弹塑性弯矩为：

M=

由于

因此

当Zs>时

从上述表达式中得出，塑性深度Zs值影响着弹塑性弯矩值的大小，而弯曲曲率的大小决定着Zs值，根据矫直轧件纤维的相对变形量ε得出：

弹复曲率表示为： 为使原始曲率

由上述各式推导出一次矫直时的相对弯曲曲率方程为：

2 大变形矫直方案分析

所谓大变形矫直方案就是通过前几个矫直辊对被矫型材进行几次强烈的反弯作用以消除轧件原始曲率的不均匀性使得轧件内部形成单值曲率，这样即可依据矫直单值曲率的方法进行矫直。大变形矫直方案具有使用较少的矫直辊却可达到较好矫直效果的特点，大变形矫直方案也不可以将轧件的弯曲变形过多地增大，过多增大弯曲变形会使轧件的内部残余应力增大的同时还会增加矫直机的能耗，对最终的产品使用寿命和产品的矫直质量产生不利的影响。

3 变形方案的压下规程分析

通过前文表述的关于小变形矫直方案和大变形矫直方案的系统分析，根据大变形压下规程和小变形压下规程的不同，计算得出表1小变形方案下的结果和表2大变形方案下的结果。

4 结论

通过上面两表得出的数据并结合矫直理论分析得出，大变形矫直方案相较于小变形矫直方案具有明显的矫直效果优势，但是大变形矫直方案在矫直过程中前六根矫直辊的矫直力和弯矩都显著大于小变形矫直方案的相应矫直辊的参数，故在综合耗能方面也会大于小变形矫直方案。而且大型型钢轧件的生产是采用大压下量轧制而成的，无法预先确定轧件固有的原始曲率，因此选用大变形矫直方案进行辊系的优化矫直比较理想。

参考文献

[1]周慧锋.大型型钢矫直机的矫直过程模拟及工艺参数优化[D].燕山大学工学，2010.

[2]桂万荣.轧钢车间机械设备[M].北京：冶金工业出版社，1980：191-192.

[3]陆岩.用于大型型钢的也巨型矫直机[J].MBM，2000（4）.

[4]贲宏艳.H型钢定辊距矫直的工艺方案及压下规程[J].燕山大学学报，2000（4）.

[5]贲宏艳.H型钢变辊距矫直的研究[J].燕山大学学报，2000，23（4）：370-372.

[6]王会刚，等.H型钢矫直压下挠度的理论解析及压下过程数值模拟[J].机械设计与制造，2007（3）.

作者简介

王若然（1979-），男，硕士学历，机械工程专业。endprint