几种不同板材矫直技术优缺点分析＊

黎金琴

（咸宁职业技术学院，湖北 咸宁437000）

板材矫直是一种以减少或消除板材零部件弯曲、缺陷的工艺，相对而言具有经济、灵活、简单的特点。中国板材矫直技术起步时间较晚，因此在以往的工作中，由于缺乏板材矫直工艺科学算法、理论研究，长期以来多依靠工人师傅自身的实践经验对相关数据进行估算或反复试校。这就导致板材矫直工作时常面临工作劳动强度大、质量差、效率低的现实窘境。经过长时期的发展，在技术创新的作用下，如今中国已经形成了极具体系化的板材矫直技术，尤其是在自动化板材矫直机的作用下，各行业板材矫直工作效率大幅度提升，产品质量更是有了更好的保障。虽然目前各种类型的板材矫直机技术在社会各行业中都有着较为广泛的应用，但相关理论研究成果却极为不足。为促进中国板材矫直技术能够逐渐走向成熟，在社会各行业中应用范围得到进一步的拓展。作为一名行业从业人员，有必要同时也有责任和义务就目前社会中几种不同板材矫直技术优缺点展开全面的研究与探讨，以此来为人们充分展示中国板材矫直技术发展概况。

1 板材矫直概述

板材矫直多出现于机械加工领域，是一种常见的板材变形缺陷矫正技术。从加工形式上来看，板材矫直一般包括手工矫正、机械矫正两种。其中手工矫正主要是依靠人力的作用，通过对虎钳、铁砧、百分表、矫正作业平台、手锤、量尺等工具的运用进行手工作业。碍于人力的局限性，手工矫正作业对象主要以一些小型板材、零部件为主。而机械矫正则在强大机械力的作用下，主要被应用于一些大型构件以及较厚毛坯板材的矫正当中，借助压力机、矫直机等设备进行矫正作业。其中矫直机被作为板材矫直的主要技术设备，其原理为通过矫直辊在金属材料上作用的发挥，在强大挤压力的反复作用下来改变板材直线度，并在拉伸、延展的作用下弥补板材凹凸、弯曲等明显缺陷，直至板材在参数上符合公差标准。根据板材构件的具体缺陷状态以及板材材料质地特点等，目前普遍采用到的板材矫直方法主要包括以下几种：①扭转法。针对出现扭曲变形的板材零件进行矫正。②伸张法。针对各种线形板材的弯曲、扭曲状态进行矫正。③延伸法，又称“矫平”。针对出现翘、曲的板件和角钢进行矫正。④弯曲法，又称“矫直”。对在宽度方向上出现变形、弯曲的棒形、管形、轴形、条形板材零件进行矫正。在强调大国重器的新时代背景下，板材矫直技术状况已经成为了对中国冶金企业技术水准进行评判的一个重要指标，代表着中国的工业水平。

2 中国板材矫直技术发展概况

中国板材矫直技术起步时间较晚，建国之前，中国的板材矫直技术主要依靠德国、日本、英国的机械设备支持，建国之后则主要从苏联进行相关矫直设备、技术的引入。一直到20 世纪80 年代，在科技创新的作用下，中国对板材矫直相关参数计算、理论研究工作才取得了阶段性的进展。近些年来，随着中国机械工业技术水平的不断提升，中国在新型矫直机械的理论研究以及实际研制工作方面取得了突破性进展，在有限元分析、解析法研究的基础上，建立起了较为完善的矫直理论数学模型，大大提高了材料残余应力、压弯量相关参数计算的准确度，极大地促进了中国板材矫直技术的发展，使中国在板材矫直行业大有赶超世界先进水平的趋势。进入到20 世纪90 年代，在强大的经济发展驱动力下，中国整体工业水平全面提升，尤其是随着汽车行业的崛起，中国板材需求量更是急剧攀升。其中薄板更是凭借其自身质量轻、荷载能力强、加工简单等各方面优势，在汽车制造、建筑工程、飞机船舶制造等行业都有着极为广泛的应用。在市场的导向作用下，中国逐渐加大了对板材矫直技术的研究力度。经过多年的努力，虽然中国在板材矫直技术的研讨方面取得了许多显著的成果，发展速度加快，但相比较世界发达国家，中国在核心技术、矫直理论、数学模型建设等方面仍存在一定的差距。在未来的工作中，中国要以西方技术先进国家的板材矫直技术水平为目标，着力于高精度、高效化、可靠性、全自动、多功能、节能环保矫直设备的研发。

3 几种不同板材矫直技术优缺点分析

3.1 张力矫直机技术

从发展时间上来看，张力矫直机技术出现时间较早，早在1958 年，亨特工程公司成立以来就开发出了以铝材为主要的拉伸矫直技机技术。在作用原理上张力矫直机通过将板带穿过一组小型辊采用张力，在折弯张力的配合作用下来达到板材延伸定型的效果，依赖于提升矫直板材屈服应力的特性张力来实现，这与多辊矫直机在施加最小张力状态下将板带穿过多个小型辊来达到板带延伸定型的效果的办法存在着一定的差异。在构件方面，张矫直机技术主要由进出口张紧辊以及张力矫直机构成，并分为放大区段、抗横向弯曲、矫平区段。张力矫直机技术突出优势主要就体现在其独特的构件组成上，使得板材在矫直过程中可以实现对辊的快速更换与清理，并对存在横向弯曲、波浪卷边等板材缺陷有着很好的矫直效果，大大满足了用户对板材整体平直度、版型的高标准要求。张力矫直机技术的显著缺点在于易断带、耗能高，在高强度的矫直作业机械运转下，难以很好地保证板材矫直质量，不利于设备使用寿命的延长。

3.2 热矫直机技术

近年来，随着中国社会经济的飞速发展，尤其是在一系列重点大型建筑工程的拉动作用下，中厚板材在中国的应用范围以及数量都呈现出了急速增长的态势，由此针对中厚板材的矫直项目也逐渐增多。而宽厚板热矫直机技术就是专门针对中厚板材矫直作业而研发的，主要安装在冷床与冷却装置之间，由主液压缸、弯辊缸、上下辊盒、上下矫直辊、上下支撑辊以及上部分框架组成，主要用于矫直经过冷却控制后或从轧机中出来的热钢板。

宽厚板热矫直机技术的突出特点表现在：①机架采用预应力框架，有助于矫直机刚度的增强；②液压辊缝调解系统具有过载保护、柔性调节等功能，具有快速反应的优势特点；③在结构上上框架以及矫直辊内部都专门设有冷却装置，有效防止了矫直过程中过热变形情况的发生；④采用模型进行板材矫直预设定，充分实现了板材矫直自动化控制，大大提高了板材矫直的精密度。就热矫直机技术的缺陷而言，主要集中在上辊系工作辊辊面。受热矫直机上框架整体水平度以及上辊系弯辊调整不合理的影响，机体上框架原始位置发生漂移，在横向倾斜、负弯的状态下，工作辊与支承辊接触面应力增加，从而出现机体内部局部磨损的状况，由此导致经热矫直机技术处理后的板材表面存在全长压痕的明显缺陷，严重影响了板材矫直质量。

3.3 拉伸矫直技术

拉伸矫直技术又称连续拉伸弯曲矫直法，在机械的作用下通过对板材本身进行反复弯曲、拉伸，在受力的作用下使板材机体材料产生一定的弹塑性，在实际应用中展现出了良好的矫直效果，是目前市场中应用最广、效果最佳的板带矫直法，主要被应用于冷轧带钢的生产当中。就主要结构组成来看，拉伸矫直机主要由电镀锡机、热镀锌机组、酸洗机组、精整机、连续退火机组等构成。从实际应用情况来看，拉伸矫直技术可以针对板材的镰刀弯、瓢曲、波浪弯等三维形状缺陷进行矫直。并且与辊式矫直机相比，拉伸弯曲矫直机在结构上较为简单，这就大大减轻了机体质量，且操作、维修都较为便捷，并且拉伸矫直机的矫平辊组以及弯曲辊组均为从动辊，能够同步带材运转，这使得其在运转过程中不会出现因打滑而擦伤表面情况的发生，大大提高了机械操作的安全性。拉伸矫直技术的缺陷在于由于拉伸矫直技术在参数的计算上涉及到大量的几何非线性、材料非线性问题，因此相对其他矫直技术而言计算难度较大，这就在无形当中增加了工作计算量，不利于生产周期的加快。

4 小结

综上所述，在经过对几种不同板材矫直技术特性的对比分析中可看出，不同板材矫直技术之间在矫直对象、工作原理、设备设计、整体性能等各方面都存在一定的差异，且板材零件的厚度、宽度、形状、材质、缺陷状况等也在一定程度上决定着矫直技术的选择。在今后的工作中，要继续加大对板材矫直技术的研究力度，本着高要求、高标准、高品质的工作目标，在目前板材矫直技术的基础上进行技术设备的升级与功能的扩展，使板材矫直技术逐渐由以往的传统工艺做法向着全液压、高刚度、多功能、高负荷等方向发展。