CN104368634B - 一种利用边辊拓展矫直机矫直能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用边辊拓展矫直机矫直能力的方法，该方法利用矫直机边辊辊距大于其它矫直辊辊距的机械特点，根据待矫直钢板的实际信息进行模型计算，利用计算结果调控边辊高度，将最大弯曲变形从矫直机第3根工作辊提前到第2根工作辊，降低矫直机载荷，增加钢板在最大弯曲变形位置与矫直辊的作用力臂，以此降低矫直机载荷，拓展矫直机的极限矫直能力。

Description

一种利用边辊拓展矫直机矫直能力的方法

技术领域

本发明属于轧钢领域，涉及一种拓展矫直机矫直能力的冷矫直方法，具体地说是一种利用边辊拓展矫直机矫直能力的方法。

背景技术

辊式矫直机通过使钢板发生多次连续递减的弯曲变形实现对钢板的矫直。钢板在弯曲变形量过程中对矫直机产生反作用力，反作用力的大小不仅受钢板的厚度和强度影响，还受矫直机辊距影响。辊距越大，钢板对矫直机的作用力臂越大，钢板对矫直机的反作用力越小，因此，在矫直机的矫直能力一定的条件下，矫直机辊距越大，矫直机所能矫直的钢板的厚度越大、强度越高。

通常情况下，钢板弯曲变形量最大的位置发生在矫直机的第3根矫直辊位置，如图1所示，随后的弯曲变形量逐渐降低。由于第3根矫直辊位置的弯曲变形量最大，其反作用于矫直机力也最大。目前，矫直机只配备一套辊盒，矫直机的矫直辊间距一定，其所能矫直的钢板厚度和强度上限就随之确定。但伴随炼钢和轧制技术的不断提高，钢种的级别不断提升，钢板的强度逐渐提高，原有矫直机的矫直能力不能满足生产需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用边辊拓展矫直机矫直能力的方法，该方法利用调控矫直机入口边辊高度，拓展矫直机极限矫直能力，利用矫直机边辊辊距大于其它矫直辊辊距的机械特点，根据待矫直钢板的实际信息进行模型计算，利用计算结果调控边辊高度，增加钢板在最大弯曲变形位置与矫直辊的作用力臂，以此降低矫直机载荷，拓展矫直机的极限矫直能力。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种利用边辊拓展矫直机矫直能力的方法，其特征在于：该方法采用提高入口边辊高度的方法，将最大弯曲变形从矫直机第3根工作辊提前到第2根工作辊，降低矫直机载荷，拓展矫直机在厚规格高强板方面的矫直能力，具体如下：

1)利用板材弯曲塑性变形率计算模型式(1)和Shirshov的辊式矫直机曲率半径的简化计算模型式(2),获得矫直机辊缝啮合量计算模型式(3)，利用入口边辊使第2根矫直辊的弯曲变形量等于第3根矫直辊的弯曲变形量，矫直机入口侧的边辊高度设置量应满足式(4)；

$\mathrm{\η}=1-\frac{4\mathrm{\ρ}{\mathrm{\σ}}_y}{\sqrt{3}\mathrm{Et}}---\left(1\right)$

$\mathrm{\ρ}=\frac{P_w^2}{16H}---\left(2\right)$

$H=\frac{P_w^2{\mathrm{\σ}}_y}{4\sqrt{3}(1-\mathrm{\η})\mathrm{tE}}---\left(3\right)$

$h_s=\frac{{\left[2(P_s-P_w/2)\right]}^{2}H}{P_w^2}-H---\left(4\right)$

式中，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_s：矫直机的边辊辊距；P_w矫直机的工作辊辊距；H：矫直机入口辊缝啮合量；h_s：矫直机入口边辊高度；

2)利用得到的计算模型式(3)，计算使钢板发生必要塑性变形量所需要的入口辊缝啮合量，根据计算结果对矫直机入口辊缝进行设置；其中，拱形瓢曲的塑性变形量为75％-85％，浪形瓢曲的塑性变形量为60％-75％；

3)若按照步骤2)计算结果设置辊缝后，矫直力超出极限矫直力，则采用式(4)计算使用边辊使钢板发生相同塑性变形所需要的入口边辊高度；

4)在保证入口边辊和第2根矫直辊相对高度不变的条件下，保持出口辊缝不变，提高入口边辊和入口辊缝，将钢板的最大弯曲变形位置从第3根矫直辊转移到第2根矫直辊。

本发明步骤4)中，按照每步1mm的步长提升，每提升一步利用矫直机二级对矫直力进行一次计算，直到计算结果不超上限，同时保证边辊提升高度不得超过边辊提升上限；启动矫直。

矫直机的边辊辊距通常会比其它矫直辊的辊距大，利用边辊辊距较大的设计特点，如图2所示，通过提高入口边辊高度，增加钢板在第2根工作辊处的弯曲曲率，使其等于第3根工作辊的弯曲曲率。进而在保证入口边辊和第2根工作辊相对位置不变的前提下，提升入口边辊和入口辊缝，钢板在第2根矫直辊处的弯曲曲率不变，在第3根矫直辊处的弯曲曲率逐渐减小，使钢板的最大弯曲变形从第3根工作辊转移到第2根工作辊，以此增加最大弯曲变形位置钢板对矫直机反作用力臂，降低钢板在发生相同弯曲变形过程中对矫直机的反作用力，拓展矫直机在厚规格钢板方面的矫直能力。

本发明利用矫直机边辊辊距比其它矫直辊辊距大的机械特点，采用提高入口边辊高度的方法，将最大弯曲变形从第3根工作辊提前到第2根工作辊，增加钢板在最大弯曲变形位置与矫直辊的作用力臂，降低矫直机载荷，实现在现有矫直机最大矫直载荷条件下，增加钢板最大弯曲曲率，拓展矫直机在厚规格高强板方面的矫直能力。

附图说明

图1是钢板在传统矫直过程中的实际弯曲变形示意图。

图2是本发明提高入口边辊高度的示意图。

图3是本发明中将钢板的最大弯曲变形位置从第3根矫直辊转移到第2根矫直辊的示意图。

图中标记：1，9-矫直机边辊；2～8-矫直机矫直辊；11，10-钢板最大弯曲曲率点；12-钢板。

具体实施方式

一种利用边辊拓展矫直机矫直能力的方法，采用22mm屈服强度为500MPaX70管线钢(弹性模量为205800MPa)，使用的矫直辊辊距为230mm，边辊辊距为320mm，边辊提升上限10mm。

本实施例选择1块22mm耐磨钢为矫直对象，钢板尺寸为22*2500*12000mm，屈服强度为500MPa，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5mm/2m，具体过程如下：

1)利用板材弯曲塑性变形率计算模型(式(1))和Shirshov的辊式矫直机曲率半径的简化计算模型(式(2)),推导获得矫直机辊缝啮合量计算模型(式(3))，若利用入口边辊使第2根矫直辊的弯曲变形量等于第3根矫直辊的弯曲变形量，矫直机入口侧的边辊高度可通过式(4)求得。

$\mathrm{\η}=1-\frac{4\mathrm{\ρ}{\mathrm{\σ}}_y}{\sqrt{3}\mathrm{Et}}---\left(1\right)$

$\mathrm{\ρ}=\frac{P_w^2}{16H}---\left(2\right)$

$H=\frac{P_w^2{\mathrm{\σ}}_y}{4\sqrt{3}(1-\mathrm{\η})\mathrm{tE}}---\left(3\right)$

$h_s=\frac{{\left[2(P_s-P_w/2)\right]}^{2}H}{P_w^2}-H---\left(4\right)$

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_s：矫直机的边辊辊距；P_w矫直机的工作辊辊距；H：矫直机入口辊缝啮合量；h_s：矫直机入口边辊高度。

2)根据待矫直钢板的厚度和屈服强度，利用推导得到的计算模型(式(3))，计算使钢板发生70％塑性变形量(钢板为纵向浪瓢曲)所需要的入口辊缝啮合量为2.8mm，根据计算结果对矫直机入口辊缝进行设置；

3)设置结束后，矫直机开始报警，矫直机二级提示矫直力超出极限矫直力，根据待矫直钢板的实际信息和第(2)步计算得到的入口辊缝啮合量，采用式(4)计算使用边辊使钢板发生70％塑性变形所需要的入口边辊高度为6.1mm；

4)在保证入口边辊和第2根矫直辊相对高度不变的条件下，保持出口辊缝不变，提高入口边辊和入口辊缝(如图3所示)，将钢板的最大弯曲变形位置从第3根矫直辊转移到第2根矫直辊，按照每步1mm的步长提升，每提升一步利用矫直机二级对矫直力进行一次计算，结果显示当边辊高度为7.1mm时，矫直力不超上限，启动矫直，矫直后钢板的最大平直度为4mm/2m,矫直效果良好。

Claims (2)

1.一种利用边辊拓展矫直机矫直能力的方法，其特征在于：该方法采用提高入口边辊高度的方法，将最大弯曲变形从矫直机第3根工作辊提前到第2根工作辊，降低矫直机载荷，拓展矫直机在厚规格高强板方面的矫直能力，具体如下：

1)利用板材弯曲塑性变形量计算模型式(1)和Shirshov的辊式矫直机曲率半径的简化计算模型式(2),获得矫直机辊缝啮合量计算模型式(3)，利用入口边辊使第2根矫直辊的弯曲变形量等于第3根矫直辊的弯曲变形量，矫直机入口侧的边辊高度设置量应满足式(4)；

$\mathrm{\η}=1-\frac{4{\mathrm{\ρ\σ}}_y}{\sqrt{3}Et}---\left(1\right)$

$\mathrm{\ρ}=\frac{P_w^2}{16H}---\left(2\right)$

$H=\frac{P_w^2{\mathrm{\σ}}_y}{4\sqrt{3}(1-\mathrm{\η})tE}---\left(3\right)$

$h_s=\frac{{\[2(P_s-P_w/2)\]}^{2}H}{P_w^2}-H---\left(4\right)$

式中，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_s：矫直机的边辊辊距；P_w矫直机的工作辊辊距；H：矫直机入口辊缝啮合量；h_s：矫直机入口边辊高度；

2)利用得到的计算模型式(3)，计算使钢板发生必要塑性变形量所需要的入口辊缝啮合量，根据计算结果对矫直机入口辊缝进行设置；其中，拱形瓢曲的塑性变形量为75％-85％，浪形瓢曲的塑性变形量为60％-75％；

3)若按照步骤2)计算结果设置辊缝后，矫直力超出极限矫直力，则采用式(4)计算使用边辊使钢板发生相同塑性变形所需要的入口边辊高度；

4)在保证入口边辊和第2根矫直辊相对高度不变的条件下，保持出口辊缝不变，提高入口边辊和入口辊缝，将钢板的最大弯曲变形位置从第3根矫直辊转移到第2根矫直辊。

2.根据权利要求1所述的利用边辊拓展矫直机矫直能力的方法，其特征在于：步骤4)中，按照每步1mm的步长提升，每提升一步利用矫直机二级对矫直力进行一次计算，直到计算结果不超上限，同时保证边辊提升高度不得超过边辊提升上限；启动矫直。