第9章+矫直机.ppt

1、第9章 矫直机,9.1 弹塑性弯曲的基本概念 9.2 轧件的反弯矫正原理 9.3 矫直机的分类和适用性 9.4 辊式矫直机 9.5 拉伸弯曲矫直机,轧件在轧制、冷却和运输过程中，由于各种因素的影响，往往产生形状缺陷。例如钢轨、型钢和钢管经常出现弧形弯曲；某些型钢(如工字钢等)的断面会产生翼缘内并、外扩和扭转；板材和带材则会产生纵向弯曲(波浪形)、横向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲以及镰刀弯等。为了消除这些缺陷，轧件需要在矫正机（矫直机）上进行矫正。,在压力矫正机（矫直机）、辊式矫正机（矫直机）及拉伸弯曲矫正机（矫直机）中，轧件是经过弹塑性反弯后矫平的。为此，应简要介绍弹塑性弯曲的基本概念及轧件的反弯

2、矫正原理。,9.1 弹塑性弯曲的基本概念,9.1.1 轧件的弹塑性弯曲变形 轧件在外力矩M的作用下弯曲变形时，中性层以上的各层纵向纤维产生拉伸变形，中性层以下的各层纵向纤维产生压缩变形(图11-1)（P354页）。轧件中既有弹性变形层又有塑性变形层时的弯曲，称为弹塑性弯曲。,轧件中，各纵向纤维的变形是遵循材料的拉伸一压缩应力、应变规律的。图11-2a（P355页）是有加工硬化材料的应力-应变曲线。图11-2c（P355页）为简化后的加工硬化材料的应力-应变曲线，其弹性模量为E = tana，屈服点以上的硬化模量为E1=tan。在屈服点以上应力值不随应变值增加的材料称为理想弹塑性材料(图11-2

3、b) （P355页）。炽热状态下的钢材，可近似认为是理想弹塑性体。,随着轧件弯曲变形程度的增大(弯曲外力矩的增大)，轧件断面上的应力将呈现不同的状态。 图11-3绘出了弹塑性弯曲阶段，轧件的几种变形状态。为了方便，在图中将应力与应变绘制在断面的两侧。由图可看出，在弹塑性弯曲阶段，随着外力矩的增大，轧件可呈现三种弯曲变形状态：1)弹性弯曲的极限状态：在外力矩作用下，轧件表面层应力达到了材料屈服限s，应变为s(图11-3a) （P356页），各层纤维都处于弹性变形状态。外力矩去除后，在弹性内力矩的作用下，各层纵向纤维的应变将全部弹性恢复。,2)弹塑性弯曲状态：外力矩继续增大，一部分纤维层产生塑性变

4、形。外力矩越大，塑性变形区由表层向中性层扩展的深度也越大。实验与理论分析表明，弹性弯曲时的平断面假设在弹塑性弯曲时仍然有效，断面上各层纤维的应变与其至中性层的距离z成直线关系(图11-3b) （P356页）。外力矩去除后，纵向纤维的变形有的只能部分地弹性恢复，轧件中将产生残余应变和残余应力。3)全塑性弯曲状态(假想的弹塑性弯曲极限状态)：对理想弹塑性材料，这是外力矩增大至使整个断面上各层纤维的应力都达到屈服极限时的假想状态(图11-3c) （P356页）。此时，外力矩达到了最大值。外力矩消除后，各层纤维的变形只能部分地弹性恢复。在图11-3b中，也绘出了有加工硬化材料的轧件弹塑性弯曲时断面上各

5、层纤维的应力状态。,由上可知：1)在弹塑性弯曲阶段，随着外力矩的增大，轧件可出现三种弯曲变形状态；2)轧件弹塑性弯曲变形过程由两个阶段组成：在外力矩作用下的弯曲阶段和外力矩去除后的弹性恢复阶段(轧件产生弹性恢复变形)。,9.1.2 轧件弹塑性弯曲过程的曲率 1轧件弹塑性弯曲过程中的曲率变化 轧件的弯曲过程可以用其曲率变化来说明。 (1)原始曲率1/r0 (图11-4a) （P356页） 轧件初始状态下的曲率称为原始曲率，用1/r0表示。r0是轧件的原始曲率半径。曲率的方向用正、负号表示。当轧件需反弯时，原始曲率的正、负号与反弯曲率的正、负号有关。与反弯曲率方向相同时符号相反；方向相反时，符号相

6、同。1/r0 = 0时，表示轧件原始状态是平直的。,(2)反弯曲率1/(图11-4a) （P356页） 在外力矩M的作用下，轧件强制弯曲后的曲率称为反弯曲率1/。在压力矫正机（矫直机）和辊式矫正机（矫直机）上，反弯曲率是通过矫正机（矫直机）的压头或辊子的压下来获得的。 (3)总变形曲率1/ rc 它是轧件弯曲变形的曲率变化量，是原始曲率与反弯曲率的代数和，即 1/ rc = 1/r0 + 1/ 1l-1 使用式1l-1时，应将曲率的正、负号代入。,(4)弹复曲率1/y 它是轧件弹复阶段的曲率变化量，其数值取决于弹复力矩My 。 (5)残余曲率1/r (图11-4b) 它是轧件弹复后的曲率。如果

7、轧件被矫平，则1/r =0；若轧件未被矫平，则在连续弯曲过程中，这一残余曲率将是下一次反弯时的原始曲率，即 1/ ri = （1/ r0）i+1 下标i是指第i次弯曲。 残余曲率1/r是反弯曲率与弹复曲率的代数差，即 1/ r = 1/ - 1/y 1l-2,显然，为使残余曲率1/ r = 0(即将轧件矫平)，按照式11-2，应是 1/ = 1/y 11-3 式11-3是一次反弯矫正(压力矫正)时，选择反弯曲率1/的基本原则。,2弹塑性弯曲阶段应变与曲率的关系,9.1.3 轧件弹塑性弯曲阶段的外力矩 1外力矩计算式的一般形式 轧件弹塑性弯曲时的外力矩是与轧件断面上各层纤维应力引起的内力矩相平衡

8、的。由图ll-3b，按照静力矩平衡条件，可写出关于中性层对称的理想弹塑性材料轧件外力矩M的计算式,2 屈服力矩Mw与屈服曲率1/w,3理想弹塑性材料轧件的塑性弯曲力矩Ms与断面形状系数e 当轧件弯曲至图11-3c的全塑性弯曲状态时，整个断面上纤维的应力均达到s，这时，外力矩达到最大值，称为塑性弯曲力矩Ms。由式11-7，当断面上应力均为以时；外力矩应是,4轧件弹塑性弯曲阶段外力矩M与曲率的关系式(力矩方程),9.1.4 轧件的弹复以及轧件弹复阶段的曲率方程 在弹塑性弯曲阶段，由于外力矩M的作用，轧件内各层纤维产生变形，形成抵抗外力矩M的弹性内力矩My，其数值与外力矩相等而方向相反，即My =

9、-M 。当外力矩消失时，轧件在弹性内力矩鸠My的作用下，产生弹复变形。这时是弹塑性弯曲的第二阶段，即弹复阶段。 1弹复阶段轧件断面上各层纤维应力、应变的变化 图11-6（P361页）表示了理想弹塑性材料轧件在弹塑性弯曲阶段和弹复阶段各层纤维应变的变化。,2弹复曲率的确定 轧件的弹复变形是轧件弯曲时各层纤维贮存的弹性势能的释放，是一个纯弹性恢复过程，其应力与应变呈直线关系(图11-2中的BO1线段)。因此，可以用弹性弯曲时曲率与力矩的关系式来计算弹复曲率，y = My / EI 。考虑到弹复力矩My与外力矩M相等，因此，1/y的数值应是 y = M / EI,3轧件弹复曲率与总变形曲率的关系式(

10、曲率方程),9.1.5 相对力矩与相对曲率 在分析轧件弹塑性弯曲变形时，若用相对量表示某些参数，往往能排除轧件断面尺寸和材质的影响，从而简化计算式并突出弹塑性弯曲变形的本质。下面对一些相对量作简单介绍。 1相对力矩M、相对曲率和相对应变C的概念 (1) 相对力矩M,(2)相对曲率与相对应变C 各个曲率与屈服曲率1/w 的比值称为相对曲率，以符号C加下标表示。它们是 相对原始曲率 相对反弯曲率,相对总变形曲率 相对弹复曲率 相对残余曲率 轧件进入弹塑性弯曲时的总变形曲率是1/w，如以相对曲率表示，是,9.2 轧件的反弯矫正原理,9.2.1 具有单值原始曲率轧件的反弯矫正 具有单值原始曲率的轧件(

11、如大断面型材、轨梁等)，在压力矫正机（矫直机）上由压头给以适量的反弯曲率反向弯曲后，可以变得平直(1/r = 0)。其矫平原则已由式11-3给出1/ = 1/y 。在已知1/r0的数值和轧件的曲率方程情况下，这一反弯曲率1/是可以定量计算的。,以理想弹塑性材料矩形断面轧件为例，令1/ = 1/y ，代入式11-20，得出方程,在已知材料性能、断面尺寸及原始曲率去的情况下，求解方程中的吉值，即为所需的反弯曲率。 如以相对曲率表示，则上式更为简单,图11-10（P366页）是单值原始曲率理想弹塑性材料矩形断面轧件反弯矫正的原理图。由图可以推断，在原始曲率Cr0较大时(据计算当Cr0 3时)，取反弯

12、曲率C=Cymax =1.5，即可将轧件矫平。,9.2.1.2具有多值原始曲率轧件的矫正 在轧制产品中，除一些大断面轧件具有单值原始曲率的形状缺陷外，多数轧件上的形状缺陷其原始曲率的数值和方向均是不定的在0 士1/（r0）min之间。对这类轧件的矫正，大多是先采用交变弯曲变形以消除其原始曲率的不均匀度，再逐渐将轧件矫平。,轧件上不同方向、不同数值的原始曲率，经过同一个反弯曲率的弹塑性反弯后，其残余曲率有趋向一致的特性。这是由轧件曲率方程Cy = f（C）的非线性变化规律决定的，可称之为残余曲率差值的收敛特性。有加工硬化材料的轧件，其残余曲率差值也具有这种收敛特性，只是收敛的幅度要小些。正是轧件

13、的这一特性，使得轧件经多次交变的弹塑性弯曲后，其残余曲率逐渐趋向一致，形成单值残余曲率，进而矫平。轧件经交变弹塑性反弯后残余曲率差值明显减小的现象，可从图11-12a（P368页）及图11-13（P369页）中看出。辊式矫正机（矫直机）就是利用这一原理矫平轧件的。,9.3 矫正机（矫直机）的分类和适用性,根据结构特点，矫正机（矫直机）可以分为压力矫正机（矫直机）、辊式矫正机（矫直机）、管棒材矫正机（矫直机）、拉伸矫正机（矫直机）、单张板材矫正机（矫直机）和连续式拉伸矫正机（矫直机）和拉伸弯曲矫正机（矫直机）等几种类型。表11-1（P352页）表示了矫正机（矫直机）的基本类型。,(1)压力矫正机

14、（矫直机） 轧件在活动压头和两个固定支点间，利用一次反弯的方法进行矫正。这种矫正机（矫直机）用来矫正大型钢梁、钢轨和大直径(大于声200300mm)钢管或用作辊式矫正机（矫直机）的补充矫正。压力矫正机（矫直机）的主要缺点是生产率低且操作较繁重。压力矫正机（矫直机）有立式(表11-1a) （P352页）和卧式(表11-1b) （P352页）两种。,(2)板、带材和型钢用的辊式矫正机（矫直机） 在辊式矫正机（矫直机）上轧件多次通过交错排列的转动着的辊子，利用多次反复弯曲而得到矫正。辊式矫正机（矫直机）生产率高且易于实现机械化，在型钢车间和板带材车间获得广泛应用。 板、带材和型钢用的辊式矫正机（矫直

15、机）的类型很多，在表11-1中图cf（P352页）列出了几种主要的类型。,(3)管材、棒材矫正机（矫直机） 管、棒材矫正的原理也是利用多次反复弯曲轧件使轧件矫正。 表11-1g（P352页）是斜辊式矫正机（矫直机）。这种矫正机（矫直机）的工作辊具有类似双曲线的空间曲线的形状。两排工作辊轴线互相交叉。管棒材在矫正时边旋转边前进，从而获得对轴线对称的形状。表11-1h是“313”型辊式矫正机（矫直机）。这种矫正机（矫直机）的设备重量轻，易于调整和维修，用于矫正管、棒材时，效果很好。表11-1i是偏心轴式矫正机（矫直机），用来矫正薄壁管。,(4)拉伸矫正机（矫直机） 也称张力矫正机（矫直机），主要用

16、于矫正厚度小于06mm的薄钢板和有色金属板材。,(5)拉伸弯曲矫正机（矫直机）组 为了提高轧件矫正质量，近年来，拉伸弯曲矫正机（矫直机）组(表11-1z)得到较大发展。拉伸弯曲的基本原理是当带材在小直径辊子上弯曲时，同时施加张力，使带材产生弹塑性延伸，从而矫平。这种矫正机（矫直机）组一般用在连续作业线上，可以矫正各种金属带材(包括高强度极薄带材)。拉伸弯曲机组也可在酸洗机组上进行机械破鳞，以提高酸洗速度。,课后作业: 1.矫正机的作用是什么？有哪些类型？ 2.轧件的反弯矫正原理是什么？,9.4 辊式矫正机（矫直机）,9.4.1 轧件在辊式矫正机（矫直机）上的矫正过程和矫正工艺 1辊式矫正机（矫

17、直机）的矫正过程 采用交变弯曲变形法矫平轧件的矫正机（矫直机）械，最常见的是辊式矫正机（矫直机）。轧件在辊式矫正机（矫直机）中经过交错排列矫正辊的多次反向弯曲，使原始曲率的不均匀度逐渐减小，进而矫平。由于轧件的材质、规格和尺寸不相同，需要反复弯曲的次数也不同，因而辊式矫正机（矫直机）的辊数有很大差别。辊数最少的是五辊矫正机（矫直机）。辊数最多的是29辊矫正机（矫直机），用以矫正极薄带材,在辊式矫正机（矫直机）上，按照每个辊子使轧件产生的变形程度和最终消除残余曲率的方法，可以有多种矫正方案。为了说明辊式矫正机（矫直机）的矫正过程，只分析两种矫正方案：小变形矫正方案和大变形矫正方案。 (1)小变形

18、矫正方案 这是矫正机（矫直机）上每个辊子的压下量都可以单独调整的假想矫正方案。矫正机（矫直机）上各个辊子的反弯曲率的选择原则是：只消除轧件在前一辊上产生的最大残余曲率(即进入本辊时的最大原始曲率)，使之变平。图11-11(P367页)表示了轧件采用这一矫正方案时的矫正过程。,采用相对量表示，可以使公式及图形的标注简化，为此，在分析矫正过程时将采用相对曲率。此外由式11-22c已知，轧件边缘层的相对应变即是相对曲率。因此，在图11-11(P367页)、图11-13(P369页)中均直接以相对曲率标注。 在图11-11中，轧件的最大原始曲率为Cr0 。按照上述矫正原则，经过第2辊时，凸度向下的-

19、Cr0被矫平（A0C断面经反弯后弹复至AC断面）。进入第3辊时，轧件的原始曲率范围是0+ Cr0。经第3辊后，凸度向上的+ Cr0被矫平(A0C断面转至AC断面)。但经第2辊后已经平直的部分经第3辊的C3。反弯后，产生了残余曲率- Cr3，形成了第4辊的最大原始曲率。第4辊的反弯曲率C4将按照矫平- Cr3的原则来选择。依此类推，经多次交变反弯后，残余曲率值逐渐减小，轧件趋向平直。,(2)大变形矫正方案 这是使具有不同原始曲率的轧件经过几次剧烈的反弯(大变形)以消除其原始曲率的不均匀度，形成单值曲率，然后按照矫正单值曲率轧件的方法加以矫平的方案。,2辊式矫正机（矫直机）的矫正工艺 (1)上排工

20、作辊单独调整的矫正机（矫直机）(表11-1c) (P353页) (2)上排工作辊整体平行调整的矫正机（矫直机）(表11-1d) (P353页) (3)上排工作辊整体倾斜调整的矫正机（矫直机）(表11-1e) (P353页) (4)上排工作辊局部(单侧或双侧)倾斜调整的矫正机（矫直机）(表11-1f) (P353页),9.4.2 辊式矫正机（矫直机）力能参数的计算 辊式矫正机（矫直机）的力能参数包括作用在矫正辊上的压力(矫正力)、矫正扭矩和矫正机（矫直机）的驱动功率。,1. 作用在矫正辊上的压力(矫正力) 作用在矫正辊上的压力可按照轧件弯曲时所需的力矩来计算。此时，将轧件看成是受很多集中载荷的连

21、续梁，这些集中载荷就是各个辊对轧件的压力。它们在数值上等于轧件对辊子的压力(矫正力)。 按照图1l-15(P371页)，各辊子上的力可根据轧件断面的力矩平衡条件求出，即,P1 = 2M2 / t P2 = 2（2M2 + M3）/ t P3 = 2（M2 +2 M3 + M4）/ t P4 = 2（M3 + 2M4 + M5）/ t .,Pi = 2（Mi-1 + 2Mi + Mi+1）/ t Pn-3 = 2（Mn-4 + 2Mn-3 + Mn-2）/ t Pn-2 = 2（Mn-3 + 2Mn-2 + Mn-1）/ t Pn-1 = 2（2Mn-1 + Mn-2）/ t Pn = 2Mn-

22、1 / t 式中t 矫正辊辊距。,作用在上、下排辊子上的压力总和为,式11-30及式11-31是矫正力计算公式的一般形式。具体计算时，需给出轧件在各辊下弯曲力矩的数值。如果对各辊下弯曲力矩数值无具体数据时，可按以下假设对矫正力作近似计算。,今假设：1)第2、3、4辊下轧件的弯曲力矩为塑性弯曲力矩Ms，即M2 = M3 = M4 = Ms ；2)第n-1、n-2、n-3辊下轧件的弯曲力矩为屈服力矩Mw，即M n-1= Mn-2 = Mn-3 = Mw；3)其余各辊下轧件的弯曲力矩为屈服力矩Mw和塑性弯曲力矩Ms的平均值，即M5 = M6= Mn-5 = Mn-4 = （ Ms + Mw ）/2

23、。 将上述三个假设代入式11-30，可得出各辊下矫正力的计算式为,P1 = 2Ms / t P2 = 6Ms / t P3 = 8Ms / t P4 =（7Ms + Mw）/ t P5 =（5Ms +3 Mw）/ t P6 = . = Pn-5 = 4（Ms + Mw）/ t,Pn-3 = （Ms +7 Mw）/ t Pn-2 = 8 Mw / t Pn-1 = 6 Mw / t Pn = 2 Mw / t,此时，作用在上、下排辊子上的压力总和为 式中n 矫正机（矫直机）辊数。 上排辊或下排辊上受的矫正力，如以式11-33的平均值计算，则,由式11-32可以看出，在上述三个假设前提下，第1辊至

24、第3辊的矫正力是递增的，第3辊矫正力为最大值。然后，矫正力开始减小。但第6辊至第n-5辊的矫正力是一个稳定值，都等于4（Ms + Mw）/ t。从第n-5辊后，各辊矫正力又开始递减，第n辊矫正力为最小值。 显然，对各辊下弯曲力矩作出不同的假设，可得出不同的矫正力计算公式。,2作用在矫正辊上的矫正扭矩 在辊式矫正机（矫直机）上，轧件是随着矫正辊的转动不断前进并反复弯曲的。因此，矫正辊上的扭矩Mk可以按照功能相等的原理来确定，即轧件弯曲变形所做的功Ap应该和矫正辊在矫正扭矩Mk的作用下使轧件前进所做的功Ak相等。,9.4.3 辊式矫正机（矫直机）的基本参数 辊式矫正机（矫直机）的基本参数包括：辊径

25、D、辊距t、辊数n、辊身长度L和矫正速度v。其中最主要的是D与t。矫正机（矫直机）基本参数的正确选择对轧件的矫正质量、设备的结构尺寸和功率消耗等都有重要的影响。,1. 基本参数的选择和确定 (1)辊径D与辊距t的确定 辊距t是矫正机（矫直机）最基本的参数，辊径D与辊距t有一定的比例关系(表11-4) (P377页)，在辊距t确定后，按比例关系可以确定辊径D并圆整至矫正机（矫直机）参数系列中的数值。,辊径D确定后，辊子轴颈及与万向接轴连接处轴颈的强度可按一般强度计算公式校核。辊子上的矫正扭矩按第三辊的计算扭矩(包括摩擦因素)考虑。因第三辊的矫正力P最大。 确定辊距t时，应该既考虑满足最小厚度轧件

26、的矫正质量要求，又考虑满足矫正最大断面轧件时矫正辊的强度要求。为此，应分别计算最大允许辊距tmax和最小允许辊距tmin。最后确定的辊距t应是 tmin t tmax (尽量取小值)，而且应圆整至矫正机（矫直机）参数系列中的相应数值。,1)最大允许辊距tmax的确定 tmax决定轧件的矫正质量。tmax值过大，轧件难以产生必要的弹塑性弯曲变形。 tmax = 0.35 hmin E / s 通常，只对板带厚度小4mm的矫正机才校核tmax的条件。因为计算结果表明，当hmin大于4mm时，tmax值远远大于强度条件计算出的tmin值，而t值是应靠近tmin值的选取。,2)最小允许辊距tmin的确

27、定 辊距越小，对轧件可能产生的反弯曲率越大，矫正质量越高。但t越小，矫正力P越大。故最小允许辊距tmin受工作辊扭转强度和辊身表面接触应力限制。 tmin = 0.43 hmax（E / s ）1/2,(2)辊数n的确定 增加辊数即是增加轧件的反弯次数，这可以提高矫正质量，但也会增加轧件的加工硬化和矫正机（矫直机）的功率。为此，选择辊数n的原则是在保证矫正质量的前提下，使辊数尽量少。,对于薄板矫正机（矫直机），b/h比值越大，则瓢曲和浪形的缺陷越严重。应该减小辊距以增加板材的弹塑性弯曲变形。但是往往因为tmin的限制，辊距不能选得过小。为此，常以增加辊数来改善矫正质量。故薄板矫正机（矫直机）的

28、辊数较多。 辊式矫正机（矫直机）常用的辊数见表11-5(P380页)。,(3)辊身长度L的确定 辊身长度L与轧件最大宽度有关，通常 L = bmax + a 当bmax 200mm时，a =100300mm。 对型钢矫正机（矫直机），在确定辊身长度时，还应该考虑辊身上的孔型数目。 (4)矫正速度v的确定 矫正机（矫直机）的矫正速度主要由生产率确定，要与轧机生产能力和所在机组的速度相协调。表11-6(P380页)列出了一般矫正机（矫直机）的矫正速度。,2辊式矫正机（矫直机）基本参数的系列化 标准中规定： 辊式板材矫正机（矫直机）的标注方法是 辊数-辊径 / 辊距辊身有效长度 辊式型钢矫正机（矫直

29、机）的标注方法是 辊数辊距,9.4.4 辊式板材矫正机（矫直机）结构 从用途上区分，辊式板材矫正机（矫直机）可分为厚板材矫正机（矫直机）与薄板、带材矫正机（矫直机），其结构类型已列于表11-1。 当辊式矫正机（矫直机）的辊径与辊身长度的比值很小时，如板带矫正机（矫直机）。为提高辊子的强度和刚度，大多设置支承辊。支承辊的布置形式，常见有以下几种：,1)垂直布置(图11-20a) (P379页)。 支承辊仅承受工作辊的垂直方向的弯曲。这种布置形式用于辊径与辊身长度之比值较大的矫正机（矫直机）。 2)交错布置(图11-20b) (P379页)。 支承辊承受工作辊的垂直方向和水平方向的弯曲，矫正过程中

30、工作辊比较稳定。与垂直布置的相反，多用于工作辊辊径与辊身长度比值较小的矫正机（矫直机）。 3)垂直和交错混合布置(图11-20c) (P379页)。下排支承辊采用垂直布置形式，此方案可减轻辊间氧化皮对辊面的磨损，从而有利于提高辊子寿命的提高。这种布置形式多用于矫正带氧化皮的热轧钢板。,4)双层支承辊(图11-21) (P380页)。 随着板材厚度的减小，矫正机（矫直机）工作辊辊径和辊距相应减小，支承辊直径受到限制，为加强支承作用和传动能力，增设大直径的外层支承辊并改为内层支承辊(中间辊)传动。,薄板矫正机（矫直机）有时设置多段支承辊，用以调整工作辊的挠度，消除板带的局部瓢曲或单、双边浪形。图1

31、1-22(P380页)所示为三段式支承辊矫正方案，其各段支承辊可单独调整压下，沿工作辊长度方向可使带材产生不同的变形，以消除板带边缘或中部的板形缺陷。,9.4.5 辊式型钢矫正机（矫直机）结构 辊式型钢矫正机（矫直机）的用途是矫正各种规格的工字钢、角钢、槽钢和钢轨。型钢矫正机（矫直机）的辊子上加工了与被矫轧件断面相对应的孔型。为减少矫正辊消耗量，常采用组合式辊子(由心轴和可更换的辊圈组成)。按照辊子在机座中的配置方式，型钢矫正机（矫直机）有闭式和开式两大类。,闭式型钢矫正机（矫直机）的轴承座装在辊子两侧，其最大优点是能承受较大的负荷。为减少更换轧件品种时的换辊次数，在同一根辊子心轴上常配置有3

32、4组辊圈。闭式矫正机（矫直机）的主要缺点是换辊很不方便，一般在较熟练的情况下，换一次辊也需要68h。此外，这种结构使得操作人员很难观察轧件运行情况。目前，新设计的矫正机（矫直机）已很少采用闭式结构。,开式矫正机（矫直机）的辊子在机架的一侧悬臂布置。它的主要特点是操作时易于观察，而且换辊方便。图11-30(P390页)是一台8辊1300mm开式型钢矫正机（矫直机）的工作机座。 与钢板矫正机（矫直机）相比，型钢矫正机（矫直机）的辊距和辊径都较大，因此不需要支承辊，但是，每个辊都需要有轴向调整装置，以对正孔型。上排辊(有的矫正机（矫直机）是下排辊)要求可以单独径向调整。,课后作业: 1.辊式矫正机的

33、矫正过程可分为哪两个方案？ 2.辊式矫正机第几辊的矫正力最大？ 3.辊式矫正机的最大允许辊距tmax和最小允许辊距tmin的确定原则是什么？ 4.辊式矫正机选择辊数n的原则是什么？,9.5 拉伸弯曲矫正机（矫直机）,9.5.1 拉伸弯曲矫正机（矫直机）的特点 随着工业的发展，对高强度极薄带材和不锈钢带材的需要量日益增加，同时，对板材平直度的要求也逐年提高。辊式矫正机（矫直机）由于其结构和矫正工艺的局限性，几乎无法矫正高强度合金钢带材的三维形状缺陷(边缘浪形和中间瓢曲等)。,矫正带材的三维形状缺陷时，应使带材产生塑性延伸。若用表11-1k所示的连续拉伸机组矫正合金钢带材，会出现下列问题：1)连续

34、拉伸矫正时，需要使带材产生超过材料屈服限的应力，对较厚较宽的合金钢带材，必须施加很大的张力，这要消耗很大的能量；2)矫正脆性材料(屈服限和强度限很接近的材料)时，容易断带，这会造成设备事故。 为解决上述问题，研制了拉伸弯曲矫正机（矫直机）组。,拉伸弯曲矫正机（矫直机）组有很多种布置型式，但最基本的型式是在两组张力辊间装有分开布置的、数量较少的弯曲辊和矫平辊。在张力作用下的带材，经过弯曲辊剧烈弯曲时，产生弹塑性延伸，三维形状缺陷被消除，然后再经过矫平辊将残余曲率矫平。拉伸弯曲矫正工艺的矫正原理与拉伸矫正机（矫直机）及辊式矫正机（矫直机）的矫正原理都不相同，它在拉伸带材时所使用的张应力仅是材料屈服

35、限的1/101/3，这就克服了连续拉伸机组矫正工艺的缺点。图11-31(P392页)是1700酸洗机组中拉伸弯曲矫正机（矫直机）组的布置型式。,拉伸弯曲矫正机（矫直机）组有下列特点：1)退火后的带钢经过拉伸弯曲矫正后，机械性能有明显改善，某些性能的改善超过冷平整的效果。2)能消除带材的瓢曲、边缘浪形和镰刀弯等三维形状缺陷。3)弯曲辊组和矫平辊组均是从动辊，没有驱动装置，因而可与带材同步运动，不会因打滑而擦伤带材表面。4)与辊式矫正机（矫直机）相比，其结构简单，重量轻，维修方便，操作容易。5)适用于几乎所有的带材加工作业线和各种金属材料(从屈服限为700MPa的铁镍合金到铝合金和黄铜等)。在拉伸

36、弯曲矫正机（矫直机）组上矫正的带材最大厚度已达到10mm，最大宽度达3000mm，矫正速度700m/min，最高可达1000m/min。,6)矫正机（矫直机）组的矫正厚度范围广。7)可在酸洗机组中作为机械破鳞装置。对氧化铁皮结合牢固的带材，也可取得良好破鳞效果，从而能降低酸液消耗并显著提高机组速度。8)用于镀锌机组，可使锌花更细致，镀层更均匀。9)与张力矫正机（矫直机）相比，拉伸弯曲机组中带材的张应力小得多，不会断带，也不影响带材质量。 但是，应该指出，拉伸弯曲矫正机（矫直机）组只能矫正连续带材，不能矫正单张板材，因而尚无法代替矫平单张钢板的夹钳式拉伸矫正机（矫直机）。 目前，拉伸弯曲矫正机（

37、矫直机）组已在冷轧带材的连续生产作业线中得到广泛的应用。,9.5.2 拉伸弯曲矫正机（矫直机）的矫正原理 拉伸弯曲矫正时，带张力的带材的弯曲状态与单纯弯曲状态下的带材有着明显的差别。在图11-3的几种弹塑性弯曲状态中，不论弯曲如何剧烈，带材上半断面纤维的拉伸变形总是与下半断面纤维的压缩变形对称发生的，带材的中性层与断面的几何轴线(即中心层)处于同一位置，不会产生偏移。轧件弹复以后，断面上虽然存在残余应变，但中心层不会产生延伸。带张力带材在弯曲时则不同，由于张应力与弯曲引起的应力相互叠加，使断面上的拉伸应力区扩大，压缩应力区减小，因而带材的中性层将向弯曲曲率的中心方向偏移。,图11-32(P39

38、3页)表示了带张力带材经过一个弯曲辊剧烈弯曲时，各个断面上应力分布的变化。由图可以看出，带材经过弯曲辊时，其弯曲曲率是逐渐加大的(其变化规律近似呈双曲线形状)，因而，带材表层的应力也逐渐加大。在02段，带材处于弹性变形状态。此后，表层应力超过屈服极限，进入弹塑性变形状态。在断面4的位置，弯曲最为剧烈。从图中可以看出，带材断面的中性层是明显偏移了的，在4的位置，中性层偏移值为A4。,图11-33(P393页)绘出了上述弯曲过程中断面的应力和相对应变的变化。 图11-34(P394页)显示了带材经过两个弯曲辊剧烈弯曲，在一个矫平辊上消除了残余曲率，使带材的各层纤维均产生了均匀的弹塑性相对拉伸应变一

39、的过程。带材瓢曲或有边缘浪形的部分所受的张应力小于平直的部分，反弯时产生的CA值也小于平直部分。因而，带材经过拉伸弯曲矫正机以后，其三维形状缺陷得以顺利消除。,带材经过几个弯曲辊和矫平辊后，由于残余曲率已消除，显然，张力消失后，带材中心层的相对残余拉伸应变就是带材本身以相对应变表示的塑性延伸量。,9.5.3 拉伸弯曲矫正机（矫直机）的结构 拉伸弯曲矫正机（矫直机）组由张力辊组和拉伸弯曲机座两大部分组成(参见图11-31) (P392页)。由于两大部分是单独设置的，因此，按照不同的工艺要求和场地条件，机组可以有多种布置形式。,1. 拉伸弯曲机座 拉伸弯曲机座是使带材产生拉伸弯曲变形的设备。它一般由两个基本单元弯曲辊单元和矫平辊单元组成。弯曲辊单元有两个或更多的小直径弯曲辊(辊系)，它的作用是使带材在张力作用