浅谈矫正机的发展及应用

王静?同鹏英?刘晴

一、引言

金属板材由于其自身轻便且可承受较大载荷作用在工程中得以广泛使用，譬如汽车车架、飞机机翼、集装箱、建筑的地基等等。从目前趋势分析来看，我国的钢板消费量急剧上升。行业的差异导致了金属板材型号规格的多样化需求，像造船业、工程机械等钢板的下游产业对金属板材的加工质量和性能的要求也相对较高。市场竞争日趋激烈，金属板材发展目标的侧重点已经逐渐从追求产量转向追求质量。金属板材在轧制出厂后还需要加工处理机械设备的处理才能使用。

金属板材在轧制、冷却、运输以及各种加工过程中，由于某些因素（比如外力的作用、温度的骤变等）的影响，往往会发生变形。为了改善金属板材的外在质量，使其形状尺寸和板形精度符合国家标准的基础上能够较好地满足用户使用要求，就必须完成矫正这一工艺过程，使得金属板材的横向纵向纤维（或截面）都变直，矫正机就是工业生产中矫正工件的专用设备。

二、矫正机的分类

随着钢材产量的急剧增加，出现了锻造、轧钢、矫正机械。1905年，英国设计制造出世界第一台辊式板材矫正机。由于条材种类以及弯曲形态的不同，各自要求的矫正方法也不尽相同，从而使得现代矫正机种类规格较多。矫正机可按工作原理、用途差异、传动方式、控制方式、结构特征等分类原则进行划分。本文按矫正机的结构特征将其主要分为四类。

压力矫正机，简称压力机，是最简单的矫正设备，其工作原理压头对准支撑在工作台两活动支点之间的工件弯曲区域进行反向压弯，通过反复弯曲使得压力挠度逐渐减小，若压弯量与工件弹复量相等撤回压头此时工件平直。原先早期的压力矫正机都是通用型的，随着矫正技术的不断发展，综合考虑诸如行程小、自动换向、可调支点等等矫正工艺的特殊性，设计出曲轴式、曲柄偏心式、肘杆式、卧式换向等专用矫正机械传动压力机，用以满足不同截面尺寸工件的矫正需求，提高矫正效率，但其压弯量仅靠经验调节，随机性较强很难确保压弯精度。为了提高工效和矫正精度，把液压和气动技术应用到压力机上，设计出集压力大、重量轻和易于调节等一系列优点于一身的液压传动和气动压力矫正机。液压矫正机已经从普通型发展到精密型，进而发展到程控型。程控压力矫正机与其他压力机相比自动化程度、工作精度和效率都显著提高，一跃而成为高精度、高技术水平的压力矫正机。

辊式矫正机，又称作平行辊矫正机，它以压力矫正机技术为基础克服了其工作断续的问题，以“包辛格效应”为理论支撑发展起来的，它的出现是矫正技术史上的较大飞跃，大大提高了矫正效率，使得矫正工序真正进入连续生产线。它主要用以矫正各种型号的板带材和型钢等等，工作时矫正件通过两排上下交错布置的工作辊和支承辊的辊缝经受多次反复辊子的作用，进而使矫正件反复弯曲逐渐矫正最终趋于平直。

辊式矫正机具备的基本特征有两个，一是必须有一定数目的交错排列用以实现对轧件多次反复弯曲的工作辊;二是能够调节辊子的压弯量，从而获得所需要的矫正方案。辊式矫正机采用的是交变弯曲变形法，根据板材规格尺寸以及材质的不同，在矫正工作时需反复弯曲的次数也不同，也就是说用以矫正不同板材的矫正机其辊数差别很大。目前最多辊数的是29辊矫正机，最少辊数为五辊矫正机。

我国一重集团公司在原有国产矫正机的基础上不断改进，在九十年代中期自行研制的十一辊中厚板热矫正机，其矫正能力强，性能稳定，工作精度高，使得我国的矫正技术突飞猛进，与当今的国际水平并驾齐驱。由于其生产率高，且能够实现机械化生产，辊式矫正机的使用范围越来越广，目前在型钢、板带材车间应用得比较多。

旋转反弯式矫正机，主要包括斜辊矫正机、转毂式矫正机及平动式矫正机等。斜辊和转毂式矫正机两者工作原理基本相同，都是旋转矫正，但其转动主体不同，斜辊矫正机是需矫正的工件旋转，而转毂式矫正机则是矫正工具旋转。老式的转毂式矫正机矫正工具大多为孔模结构，其磨损较大，寿命短，改进后的矫正工具多为滑动、滚动模式结构以及斜辊式结构。平动式矫正机主要有直角平动式（德国曼内斯曼-梅尔公司设计研制的万能矫正机）和直线平动式（原东德斯克特重型机械制造厂研制的UDRH型空心型材矫正机）两种。

拉伸与拉弯矫正机，主要适用于极薄板材和复杂断面异型材的矫正，最早研制连续拉伸矫正机和拉弯矫正机是在二十世纪三十年代末期。在平整矫正生产线及退火生产线上使用拉弯矫正机和拉伸矫正机其矫正质量都同样良好，但使用拉弯矫正机其节能和安全效果更加明显。在极薄带、酸洗线及镀锌线上使用拉弯矫正机更突显其优越性。

三、辊式矫正机的结构

辊式矫正机主要由机架、压下机构、辊系（工作辊、支撑辊）、平衡装置、液压控制系统、主传动机构等组成的。汲取了日本、德国等国外先进的矫正机技术，采用大型数控卷板机的成熟专利技术和控制技术，自主研发出系列辊式板材矫正机新产品。它采用封闭式机架，稳固流畅;采用侧面换辊方便快捷;压下量数据显示精确直观。为了提高工作辊的刚度、强度，当矫正机的辊径与辊身长度比值较小时，就要设置支承辊。

1.机架。机架由上横梁、下横梁、立柱及底座等组成的，各部分采用整体封闭焊接框架结构，通过连接梁安装板、拉紧螺杆、下横梁安装板、平衡液压缸安装板使其与压下机构和平衡系统连成一体，确保整机的性能。

2.压下机构。压下机构由两套电机、下压螺杆机构和蜗轮减速器组成的。这里，压下螺杆不仅与蜗轮之间用滑动平键连接，而且还充当了蜗轮减速器的蜗轮轴的作用。压下螺母和上横梁相连。压下机构在蜗轮轴转动的同时向下运动，使得活动横梁做竖直移动，从而调节工作辊的压下量。

3.活动横梁。采用整体闭式框架结构，用以安装上排布置的从动工作辊和保证工作辊强度而设置的支承辊。活动横梁通过压下机构和平衡油缸与机架部分连接，它的底部安装支承辊，其底部四个角安装液压垫，使其与上排辊中两侧辊的辊座相接触，来实现上排左右两侧的两个工作辊的压下量的单独调节，便于钢板的咬入。

4.辊系。包括工作辊和支承辊。上排工作辊中，左右两侧的工作辊可以单独调整，而中间的两个工作辊则固定在活动横梁上，只能随着活动横梁上下运动。下排工作辊都固定在机架的下横梁上。五排支撑辊布置在上排中间位置的两工作辊的正上方以及下排工作辊的正下方。该工作辊布置方案采取的是大变形矫正工艺。

5.主传动系统。该系统采用的技术是集中式分辊驱动，下排的工作辊都是主动辊，用万向联轴节、蜗轮减速器和电动机相连，避免了机械干涉以及因各辊曲率变化而负载不同的问题。

6.液压控制系统。它主要作用是控制液压垫的加载与卸载、平衡油缸的升降以及液压马达的正反转，平衡油缸杆腔工作，用来支撑活动横梁。