CN104209373B - 一种多道次曲率递减式矫直工艺 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种多道次曲率递减式矫直工艺，所述矫直工艺根据待矫直钢板信息，利用模型计算待矫直钢板矫直所需的最大啮合量，并结合矫直机矫直能力确定矫直道次，分配各道次入口辊缝和出口辊缝设置量，利用弹复变形模型计算出口边辊设定量，避免钢板头尾出现翘曲，保证各道次矫直衔接顺利，使钢板实现多道次曲率递减式的矫直。利用此矫直工艺能够拓宽矫直机原有设计矫直范围，同时降低了钢板矫直后沿厚度方向上的应力分布均匀性，提高了钢板的板形质量。

Description

一种多道次曲率递减式矫直工艺

技术领域

本发明涉及一种冷矫直工艺，具体地说是一种采用多道次曲率递减式以提高矫直机矫直能力和矫直质量的冷矫直工艺，属于轧钢技术领域。

背景技术

轧材在轧制过程或在以后的冷却和运输过程中经常会产生种种形状缺陷，诸如棒材、型材和管材的弯曲，板带材的弯曲、波浪、瓢曲等。因此，需通过各种矫直工序使弯曲等缺陷在外力作用下得以消除，使产品达到合格的状态。

矫直机便是对金属型材、棒材、管材、线材等进行矫直的设备，矫直机通过矫直辊对棒材等进行挤压使其改变直线度。矫直辊数越多，钢板在矫直过程中的弯曲次数越多，并且弯曲曲率递减梯度越小，使矫直后钢板外观更加平整，内应力分布更加均匀。但矫直辊数增加致使矫直机制造成本增加，为节约制造成本，矫直机生产厂家会尽量在满足用户需求的前提下，选用最少矫直辊的设计方案。但伴随钢厂轧制品种的不断升级，钢板的强度和厚度范围不断拓宽，原有矫直机的矫直范围逐渐不能满足新产品的需求，经矫直后钢板的平直度达不到用户需求。为了最大限度矫直超出矫直机原有设计能力的钢板，多数矫直机用户采用加大入口侧矫直辊压下量的方法，增加钢板的塑性变形量，提高矫直后钢板的平直度，但此种做法存在两个问题：首先，当出口侧辊缝设置为待矫直板厚度后，受矫直机最大倾斜量限制，矫直机入口压下量达到一定极限后将不能继续下压，因此，仅通过加大入口侧矫直机压下量无法从根本上提高钢板的矫直质量；其次，当矫直机在过大的倾斜量状态下矫直钢板时，其矫直后的钢板沿板厚方向的内应力变化梯度过大，导致内应力分布均匀性变差，钢板在使用切割过程中可能会发生再次瓢曲，从而影响用户使用。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种利用多道次曲率递减式矫直方法，提高辊式矫直机矫直能力范围、改善钢板矫直质量的矫直工艺。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：一种多道次曲率递减式矫直工艺，包括以下步骤：Ⅰ、根据待矫直钢板信息，建立矫直机辊缝啮合量计算模型以确定待矫直钢板矫直所需的最大啮合量；

Ⅱ、结合矫直机矫直能力确定矫直道次，并分配各道次入口辊缝及出口辊缝的设置量，使钢板实现多道次曲率递减式的矫直；

Ⅲ、对矫直机出口边辊进行各参数设置后，将待矫直的钢板沿矫直机的基座放入矫直机内，并按照参数设定值，使待矫直的钢板通过基座上均匀设置的两排矫直辊，进行不少于三个道次的矫直工序，完成矫直工序。

进一步的，前述多道次曲率递减式矫直工艺，步骤Ⅰ中建立的矫直机辊缝啮合量计算模型为：根据板材弯曲塑性变形率计算模型(式1)和Shirshov定理的辊式矫直机曲率半径计算模型(式2),建立矫直机辊缝啮合量计算模型 $H_1=\frac{\sqrt{3}(1-\mathrm{\η})\mathrm{tE}}{2{\mathrm{\σ}}_y}-\sqrt{{\left[\frac{\sqrt{3}(1-\mathrm{\η})\mathrm{tE}}{2{\mathrm{\σ}}_y}\right]}^2-\frac{P^2}{4}}$ (式3)；且当弯曲曲率与弹复曲率相等时，钢板的塑性变形量为0，式3中的塑性变形量为0时，建立使钢板弯曲曲率等于弹复曲率的辊缝啮合量计算模型(式4)；其中，η：塑性变形量；ρ：钢板弯曲的曲率半径；σ_y：钢板的屈服强度；E：钢板的弹性模量；t：钢板的厚度；P：矫直机的工作辊辊距；H₁：矫直机的辊缝啮合量；H₂：塑性变形量为零时矫直机的辊缝啮合量。

进一步的，前述多道次曲率递减式矫直工艺，根据矫直机辊缝啮合量计算模型(式3)，得出使钢板发生必要塑性变形量所需要的辊缝啮合量，当出口辊缝设定为钢板厚度的前提下，矫直机的倾斜量S_need＝H₁。

进一步的，前述多道次曲率递减式矫直工艺，各设置量包括：各道次出口边辊的设置量：结合矫直机设置最大倾斜量(S_max)；所需矫直道次：N＝[S_needS_max]+1；各道次入口辊缝：出口辊缝： $H_{\mathrm{out}}^i=-(N-i)(S_{\mathrm{need}}/N)+t.$

本发明，其突出效果为：本发明依据待矫直钢板的具体参数，利用模型计算，待矫直钢板矫直所需的最大啮合量，并结合矫直机矫直能力确定矫直道次，分配各道次入口辊缝和出口辊缝设置量，利用弹复变形模型计算出口边辊设定量，避免钢板头尾出现翘曲，保证各道次矫直衔接顺利，使钢板实现多道次曲率递减式的矫直。利用此矫直工艺能够拓宽矫直机原有设计矫直范围，同时降低了钢板矫直后沿厚度方向上的应力分布均匀性，提高了钢板的板形质量。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1是本发明的矫直机结构示意图。

图2是本发明待矫直钢板的倾斜度示意图。

其中，1、3、5、7、9为矫直机边辊，2、4、6、8为矫直机矫直辊，10为矫直机入口侧辊缝，11为矫直机出口侧辊缝，12为矫直机上辊盒倾斜角，13为矫直钢板所需啮合量，14为矫直钢板所需倾斜量，15为单道次倾斜量，16为矫直钢板厚度。

具体实施方式

实施例1

一种8mm屈服强度为950MPa的耐磨钢，其弹性模量为205800MPa，该种钢材的矫直工艺使用的矫直辊辊距为230mm，边辊辊距为320mm，计算使用的边辊辊距为410mm(2*(边辊辊距-矫直辊辊距/2)),矫直机上辊盒最大使用倾斜量为5mm。

本实施例采用一块厚度为8mm的耐磨钢为矫直对象，钢板尺寸为8*2400*8000mm，屈服强度为950MPa，矫直前钢板的最大平直度为20mm/2m，要求矫直后钢板的通板平直度小于4mm/2m，具体过程如下：

第一步，根据待矫直钢板的具体信息，建立矫直机辊缝啮合量计算模型以确定待矫直钢板矫直所需的最大啮合量；该计算模型根据板材弯曲塑性变形率计算模型(式1)和Shirshov定理的辊式矫直机曲率半径计算模型(式2),推导获得矫直机辊缝啮合量计算模型(式3),当弯曲曲率与弹复曲率相等时钢板的塑性变形量为0，且式3中的塑性变形量为0时，建立使钢板弯曲曲率等于弹复曲率的辊缝啮合量计算模型(式4)。其中，η：塑性变形量；ρ：钢板弯曲的曲率半径；σ_y：钢板的屈服强度；E：钢板的弹性模量；t：钢板的厚度；P：矫直机的工作辊辊距；H₁：矫直机的辊缝啮合量；H₂：塑性变形量为零时矫直机的辊缝啮合量

Ⅲ、对矫直机出口边辊进行各参数设置后，将需矫直的钢板沿矫直机的基座放入矫直机内，并按照参数设定值通过基座上均匀设置的两排矫直辊，完成矫直工序。首先利用

第二步，根据矫直机辊缝啮合量计算模型(式3)计算使钢板发生必要塑性变形量所需要的辊缝啮合量为＝14.4mm，当出口辊缝设定为钢板厚度的前提下，矫直机的倾斜量＝14.4mm；(如图2所示)，同时结合矫直机设计最大倾斜量(5mm)，确定出所需矫直道次＝3。分配各道次入口辊缝及出口辊缝的设置量，各道次入口辊缝和出口辊缝的设定量分别为： $H_{\mathrm{in}}^1=-$ $6.4\mathrm{mm},H_{\mathrm{out}}^1=-1.6\mathrm{mm};H_{\mathrm{in}}^2=-1.6\mathrm{mm},H_{\mathrm{out}}^2=-4.8\mathrm{mm};H_{\mathrm{in}}^3=4.8\mathrm{mm},H_{\mathrm{out}}^3=8\mathrm{mm};$ 使钢板实现多道次曲率递减式的矫直。并计算出各道次出口边辊的设置量为： $H_{\mathrm{side}}^1=2.6\mathrm{mm};H_{\mathrm{side}}^2=9\mathrm{mm};H_{\mathrm{side}}^3=12.2\mathrm{mm}.$

第三步，对矫直机出口边辊进行各参数设置后，将待矫直的钢板沿矫直机的基座放入矫直机内，并按照参数设定值，使待矫直的钢板通过基座上均匀设置的两排矫直辊，进行三个道次矫直工序，完成矫直工序；完成后钢板的平直度小于3mm/2m，达到要求。

Claims (3)

1.一种多道次曲率递减式矫直工艺，其特征在于：包括以下步骤：

Ⅰ、根据待矫直钢板信息，建立矫直机辊缝啮合量计算模型以确定待矫直钢板矫直所需的最大啮合量；所述建立的矫直机辊缝啮合量计算模型为：根据板材弯曲塑性变形率计算模型(式1)和Shirshov定理的辊式矫直机曲率半径计算模型(式2),建立矫直机辊缝啮合量计算模型(式3)；且当弯曲曲率与弹复曲率相等时，钢板的塑性变形量为0，式3中的塑性变形量为0时，建立使钢板弯曲曲率等于弹复曲率的辊缝啮合量计算模型(式4)；其中，η：塑性变形量；ρ：钢板弯曲的曲率半径；σ_y：钢板的屈服强度；E：钢板的弹性模量；t：钢板的厚度；P：矫直机的工作辊辊距；H₁：矫直机的辊缝啮合量；H₂：塑性变形量为零时矫直机的辊缝啮合量；

Ⅱ、结合矫直机矫直能力确定矫直道次，并分配各道次入口辊缝及出口辊缝的设置量，使钢板实现多道次曲率递减式的矫直；

Ⅲ、对矫直机出口边辊进行各参数设置后，将待矫直的钢板沿矫直机的基座放入矫直机内，并按照参数设定值，使待矫直的钢板通过基座上均匀设置的两排矫直辊，进行不少于三个道次的矫直工序，完成矫直工序。

2.根据权利要求1所述的多道次曲率递减式矫直工艺，其特征在于：根据矫直机辊缝啮合量计算模型(式3)，得出使钢板发生必要塑性变形量所需要的辊缝啮合量，当出口辊缝设定为钢板厚度的前提下，矫直机的倾斜量S_need＝H₁。

3.根据权利要求1所述的多道次曲率递减式矫直工艺，其特征在于：所述各设置量包括：各道次出口边辊的设置量：结合矫直机设置最大倾斜量(S_max)；所需矫直道次：N＝[S_need/S_max]+1；各道次入口辊缝：出口辊缝：。