棒材矯直工藝技術(shù)探討

1、<p>　　棒材矯直工藝技術(shù)探討</p><p>　　摘要：本文主要針對棒材生產(chǎn)中的矯直機(jī)設(shè)備機(jī)器工作原理，工藝加以論述，分析了現(xiàn)代冶金企業(yè)中普遍適用幾種棒材矯直設(shè)備的工藝及特點(diǎn)，希望通過該技術(shù)的研究，能夠?yàn)楝F(xiàn)代棒材生產(chǎn)提供一些技術(shù)參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：棒材 矯直機(jī) 技術(shù)特點(diǎn) </p><p><b>　　1、 前言 </b

2、></p><p>　　隨著對棒材出廠質(zhì)量要求的提高，特別是高合金鋼棒材的迅速發(fā)展，棒材矯直機(jī)在棒材后續(xù)精整線中的地位顯得尤為突出。對于棒材的矯直，現(xiàn)在主要分為簡單反彎矯直和旋轉(zhuǎn)反彎矯直。簡單反彎矯直是最早的矯直方法，根據(jù)原始彎曲程度的不同加以不同程度的反向彎曲，從而達(dá)到矯直的目的。旋轉(zhuǎn)反彎是依靠棒材在旋轉(zhuǎn)前進(jìn)中所受塑性彎曲由小到大，再由大到小連續(xù)變化實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)對應(yīng)的矯直原理，目前使用的棒材矯直設(shè)備主要有

3、壓力矯直機(jī)、（ 斜） 輥矯直、二（ 斜） 輥矯直機(jī)以及旋轉(zhuǎn)框架矯直機(jī)。 </p><p><b>　　2、 壓力矯直機(jī) </b></p><p>　　壓力矯直機(jī)是將帶有原始彎曲的工件支撐在工作臺(tái)的兩個(gè)活動(dòng)支點(diǎn)之間，用壓頭對準(zhǔn)最彎的地方進(jìn)行反向壓彎的。當(dāng)壓彎量與彈復(fù)量相等時(shí)，壓頭撤回后工件的彎曲部位變直。如此進(jìn)行，工件各彎曲部位得以矯直。由于憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的壓彎量很難準(zhǔn)確的

4、與工件的彈復(fù)量相等，所以要通過反復(fù)壓彎矯直。這就決定了壓力矯直機(jī)的矯直效率相對較低。但是由于原理簡單，設(shè)備實(shí)施矯直操作方便，大規(guī)格棒材矯直不會(huì)給設(shè)備帶來額外的技術(shù)難題，所以壓力矯直機(jī)一般應(yīng)用在矯直效率比較低的大棒材或超大直徑棒材的矯直中。同樣該設(shè)備還可以進(jìn)行方坯、板坯的矯直，適用性較強(qiáng)。目前國內(nèi)各大特鋼企業(yè)新上的項(xiàng)目中，棒材直徑逐漸增大，同時(shí)生產(chǎn)鋼坯的截面形狀也日趨多樣化，這就要求壓力矯直機(jī)的矯直效率更高，適應(yīng)性更強(qiáng)。壓力矯直機(jī)主要分為

5、立式和臥式，而立式壓力矯直機(jī)又主要有龍門自走式和固定立式壓力矯直機(jī)，臥式壓力矯直機(jī)有 C 型框架開放式和封閉式壓力矯直機(jī)。不論是立式還是臥式的壓力矯直機(jī)均已經(jīng)裝備全自動(dòng)在線檢測裝置，檢測來料的彎曲度，通過矯直數(shù)學(xué)模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)修正，使得壓力矯直機(jī)效率已經(jīng)得到很大的提高。 </p><p>　　3、 多（ 斜） 輥矯直機(jī) </p><p>　　多（ 斜） 輥矯直機(jī)是利用上下多個(gè)傾斜的矯直

6、輥交錯(cuò)布置并旋轉(zhuǎn)，使得棒材在矯直輥的摩擦帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，產(chǎn)生塑性彎曲變形從而達(dá)到全方位的矯直。棒材軸向纖維經(jīng)受較大的彈塑性變形以后，彈復(fù)能力逐漸趨于一致。各條纖維都經(jīng)過一次以上的由小到大，再由大到小的拉壓變形，即使由于原始彎曲狀態(tài)不同而受到的變形量存在差異，但只要變形都足夠大，則彈復(fù)能力將是接近的。這種變形反復(fù)次數(shù)越多，彈復(fù)能力越接近，矯直效果越好。 </p><p>　　經(jīng)研究，斜輥矯直機(jī)的矯直質(zhì)量與輥數(shù)沒有直

7、接關(guān)系，更沒有決定性關(guān)系。輥數(shù)的多少直接取決于輥系的布置方式。而輥系布置對矯直機(jī)的功能，矯直質(zhì)量以及棒材的尺寸和形狀精度有決定性的作用。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的輥系布置方式來看，2 - 2 - 2 - 1 式七斜輥矯直機(jī)的應(yīng)用效果比較好。其中最為典型的應(yīng)該是裝備有復(fù)合輥系的七輥棒材矯直機(jī)，將二輥矯直機(jī)的原理移植到七輥矯直機(jī)中，使凸凹輥型的原理在大傾角（ 27O- 32O） 的情況下得以應(yīng)用，構(gòu)成準(zhǔn)雙曲線結(jié)合深淺凹形曲線的復(fù)合輥系，在矯直原理上充

8、分融合了多輥矯直機(jī)和二輥矯直機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，使中間深淺凹形矯直輥不僅對棒材在輥距范圍內(nèi)矯直，同時(shí)在中間輥輥長范圍內(nèi)對其進(jìn)行雙重復(fù)合矯直，在輥數(shù)不增加的情況下，提高了反彎次數(shù)，減少反彎節(jié)距，從而解決了頭尾彎曲、提高了矯直精度，并達(dá)到了良好的矯直效果。 </p><p>　　4、 二（ 斜） 輥矯直機(jī) </p><p>　　二（ 斜） 輥矯直機(jī)可以簡稱為二輥矯直機(jī)。其工作原理在斜輥矯直理論中獨(dú)具特點(diǎn)

9、。它對工件的矯直作用不是依靠各輥之間的交錯(cuò)壓彎使工件產(chǎn)生塑性變形，而是依靠一對輥縫內(nèi)部彎曲曲率的變化而達(dá)到的，與多（ 斜） 輥矯直有很大不同。它的矯直質(zhì)量不取決于輥數(shù)，也不取決于輥?zhàn)硬贾茫侨Q于輥型。輥型必須保證棒材在兩輥之間獲得矯直所需要的反彎曲率。要達(dá)到矯直目的，還要保證棒材在接觸區(qū)內(nèi)獲得一定的轉(zhuǎn)數(shù)。這種矯直機(jī)的矯直效果是全程性的，因此對“鵝頭彎”的矯直效果比其他方法要好。同時(shí)，由于輥型不同，二輥矯直機(jī)還可以提高棒材的表面光潔度

10、，實(shí)現(xiàn)銀亮材的矯直。但是由于在 ￠60mm 以上的棒材中，無論是軋制還是冷卻的過程中，都很少出現(xiàn)“鵝頭彎”，所以二輥矯直機(jī)在小規(guī)格的棒材矯直中效果特別明顯，并且在銀亮材矯直上是無可替代的。 </p><p>　　可見擴(kuò)大等曲率塑性區(qū)是保證矯直質(zhì)量，提高矯直速度的關(guān)鍵。擴(kuò)大等曲率塑性區(qū)的方法主要靠正確設(shè)計(jì)輥型，其次靠增加輥?zhàn)娱L度同時(shí)減小輥?zhàn)有苯恰］佔(zhàn)有苯窃叫?，矯直速度越慢，故二輥矯直機(jī)的矯直速度都比較慢，一般在 3

11、0m/min 左右。由于矯直工藝決定，二輥矯直機(jī)存在天生缺陷： </p><p>　　1） 由于矯直輥的工作角度小，矯直速度較低，比多輥矯直機(jī)低 1/2 ～1/3。 </p><p>　　2） 對入料要求較高，一般二輥矯直機(jī)要求來料彎曲度在 5‰以內(nèi)。目前國內(nèi)大部分鋼廠生產(chǎn)的棒材，由于在軋制、剪切、緩冷和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)中產(chǎn)生的彎曲較嚴(yán)重，尤其是緩冷過的鋼材，使得二輥矯直機(jī)的適用性大打折扣。 &

12、lt;/p><p>　　3） 由于矯直輥對棒材的包角小，為了使孔型對中棒材，必須采用導(dǎo)板，使得導(dǎo)板消耗大，且容易劃傷棒材表面。平均半個(gè)月就需要更換導(dǎo)板，增加勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了 離散的 A、B、C 變量組合，按二分法進(jìn)行尋優(yōu)即可。例如：當(dāng)振動(dòng)頻率 f < f0時(shí)，無負(fù)滑動(dòng)發(fā)生，故可能采用的頻率必然大于 f0。對于某一臺(tái)特定的連鑄機(jī)，只要是采用偏心輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)正弦振動(dòng)的結(jié)晶器振動(dòng)裝置而言，振幅 h 的變化是幾個(gè)離散的

13、數(shù)值。特別是在某一個(gè)生產(chǎn)階段，偏心輪的偏心率是固定的，即： 振幅 h 是個(gè)定值。這樣一來，工藝變量只剩下拉坯速度 Vc 和振動(dòng)頻率 f。顯然，對于任何一臺(tái)連鑄機(jī)而言，針對澆鑄不同的鋼種，均有一個(gè)與之對應(yīng)的適合于本廠生產(chǎn)的主澆拉速。于是，在這一生產(chǎn)過程中，拉坯速度 Vc 也成為一個(gè)定值。因此振動(dòng)頻率 f 就成了此時(shí)決定結(jié)晶器振動(dòng)工藝參數(shù)的唯一變量。通過改變振動(dòng)頻率f，就可以改變結(jié)晶器振動(dòng)的工藝參數(shù)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)。因而通過變參數(shù) f，就可以

14、很方便地優(yōu)化出振動(dòng)頻率 f。這個(gè)優(yōu)化后的振動(dòng)頻率 f，既滿足工藝所要求的結(jié)晶器振動(dòng)工藝參數(shù)，又能使決定結(jié)晶器振動(dòng)裝置穩(wěn)定性和可靠性的機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)―――最大振動(dòng)加速度 am</p><p>　　5、 變參數(shù)法的應(yīng)用 </p><p>　　2008 年底，在六機(jī)六流 150 × 150mm 小方坯連鑄機(jī)上進(jìn)行了提拉速試驗(yàn)，對結(jié)晶器振動(dòng)裝置而言，拉坯速度大于 3. 0m/min 之后，

15、振動(dòng)裝置出現(xiàn)偏擺的頻率和程度都呈上升趨勢，影響了生產(chǎn)順行。通過采用變參數(shù)法，對振幅 h、振動(dòng)頻率 f 、拉坯速度Vc 三者的各種組合進(jìn)行篩選后，進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)。最后，獲得幾種可行的組合，在不同的流位上進(jìn)行應(yīng)用，效果良好。而且經(jīng)過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在不同流位的結(jié)晶器振動(dòng)裝置對頻率響應(yīng)的結(jié)果是不一樣的。在不同流位的振動(dòng)裝置，且在同鋼種、同拉速的條件下，其采用的參數(shù)可不一樣。表中所示測試數(shù)值雖然都能滿足 3. 5m/min 拉速要求，而且其偏擺量均小于

16、 0. 1mm。但是，從各流的實(shí)測結(jié)果來看，仍然可以對振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，以獲得更好的工藝效果和設(shè)備穩(wěn)定性。目前六機(jī)六流連鑄機(jī)生產(chǎn)普鋼的拉坯速度可以達(dá)到3. 5m / min，振動(dòng)裝置運(yùn)行穩(wěn)定。 </p><p><b>　　6、結(jié)語 </b></p><p>　　采用變參數(shù)法所優(yōu)化的結(jié)晶器振動(dòng)工藝參數(shù)是否合適是通過生產(chǎn)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證的；采用變參數(shù)法所優(yōu)化的結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)械

17、參數(shù)可采用專門的結(jié)晶器振動(dòng)測試儀進(jìn)行測試，通過振動(dòng)測試儀還可以很明顯地檢測出結(jié)晶器振動(dòng)裝置的偏擺量、仿弧誤差、振幅偏差等數(shù)據(jù)，從而判定所優(yōu)化的參數(shù)是否合適。通過采用變參數(shù)法優(yōu)化結(jié)晶器振動(dòng)的參數(shù)，使工藝與設(shè)備獲得了雙贏。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]羅振才主編. 煉鋼機(jī)械（ 修訂版） . 北京： 冶金工業(yè)出版社，1999