第9章+矯直機.ppt

1、第9章 矯直機,9.1 彈塑性彎曲的基本概念 9.2 軋件的反彎矯正原理 9.3 矯直機的分類和適用性 9.4 輥式矯直機 9.5 拉伸彎曲矯直機,軋件在軋制、冷卻和運輸過程中，由于各種因素的影響，往往產(chǎn)生形狀缺陷。例如鋼軌、型鋼和鋼管經(jīng)常出現(xiàn)弧形彎曲；某些型鋼(如工字鋼等)的斷面會產(chǎn)生翼緣內(nèi)并、外擴和扭轉(zhuǎn)；板材和帶材則會產(chǎn)生縱向彎曲(波浪形)、橫向彎曲、邊緣浪形和中間瓢曲以及鐮刀彎等。為了消除這些缺陷，軋件需要在矯正機（矯直機）上進行矯正。,在壓力矯正機（矯直機）、輥式矯正機（矯直機）及拉伸彎曲矯正機（矯直機）中，軋件是經(jīng)過彈塑性反彎后矯平的。為此，應(yīng)簡要介紹彈塑性彎曲的基本概念及軋件的反彎

2、矯正原理。,9.1 彈塑性彎曲的基本概念,9.1.1 軋件的彈塑性彎曲變形 軋件在外力矩M的作用下彎曲變形時，中性層以上的各層縱向纖維產(chǎn)生拉伸變形，中性層以下的各層縱向纖維產(chǎn)生壓縮變形(圖11-1)（P354頁）。軋件中既有彈性變形層又有塑性變形層時的彎曲，稱為彈塑性彎曲。,軋件中，各縱向纖維的變形是遵循材料的拉伸一壓縮應(yīng)力、應(yīng)變規(guī)律的。圖11-2a（P355頁）是有加工硬化材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。圖11-2c（P355頁）為簡化后的加工硬化材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，其彈性模量為E = tana，屈服點以上的硬化模量為E1=tan。在屈服點以上應(yīng)力值不隨應(yīng)變值增加的材料稱為理想彈塑性材料(圖11-2

3、b) （P355頁）。熾熱狀態(tài)下的鋼材，可近似認為是理想彈塑性體。,隨著軋件彎曲變形程度的增大(彎曲外力矩的增大)，軋件斷面上的應(yīng)力將呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。 圖11-3繪出了彈塑性彎曲階段，軋件的幾種變形狀態(tài)。為了方便，在圖中將應(yīng)力與應(yīng)變繪制在斷面的兩側(cè)。由圖可看出，在彈塑性彎曲階段，隨著外力矩的增大，軋件可呈現(xiàn)三種彎曲變形狀態(tài)：1)彈性彎曲的極限狀態(tài)：在外力矩作用下，軋件表面層應(yīng)力達到了材料屈服限s，應(yīng)變?yōu)閟(圖11-3a) （P356頁），各層纖維都處于彈性變形狀態(tài)。外力矩去除后，在彈性內(nèi)力矩的作用下，各層縱向纖維的應(yīng)變將全部彈性恢復(fù)。,2)彈塑性彎曲狀態(tài)：外力矩繼續(xù)增大，一部分纖維層產(chǎn)生塑性變

4、形。外力矩越大，塑性變形區(qū)由表層向中性層擴展的深度也越大。實驗與理論分析表明，彈性彎曲時的平斷面假設(shè)在彈塑性彎曲時仍然有效，斷面上各層纖維的應(yīng)變與其至中性層的距離z成直線關(guān)系(圖11-3b) （P356頁）。外力矩去除后，縱向纖維的變形有的只能部分地彈性恢復(fù)，軋件中將產(chǎn)生殘余應(yīng)變和殘余應(yīng)力。3)全塑性彎曲狀態(tài)(假想的彈塑性彎曲極限狀態(tài))：對理想彈塑性材料，這是外力矩增大至使整個斷面上各層纖維的應(yīng)力都達到屈服極限時的假想狀態(tài)(圖11-3c) （P356頁）。此時，外力矩達到了最大值。外力矩消除后，各層纖維的變形只能部分地彈性恢復(fù)。在圖11-3b中，也繪出了有加工硬化材料的軋件彈塑性彎曲時斷面上各

5、層纖維的應(yīng)力狀態(tài)。,由上可知：1)在彈塑性彎曲階段，隨著外力矩的增大，軋件可出現(xiàn)三種彎曲變形狀態(tài)；2)軋件彈塑性彎曲變形過程由兩個階段組成：在外力矩作用下的彎曲階段和外力矩去除后的彈性恢復(fù)階段(軋件產(chǎn)生彈性恢復(fù)變形)。,9.1.2 軋件彈塑性彎曲過程的曲率 1軋件彈塑性彎曲過程中的曲率變化 軋件的彎曲過程可以用其曲率變化來說明。 (1)原始曲率1/r0 (圖11-4a) （P356頁） 軋件初始狀態(tài)下的曲率稱為原始曲率，用1/r0表示。r0是軋件的原始曲率半徑。曲率的方向用正、負號表示。當軋件需反彎時，原始曲率的正、負號與反彎曲率的正、負號有關(guān)。與反彎曲率方向相同時符號相反；方向相反時，符號相

6、同。1/r0 = 0時，表示軋件原始狀態(tài)是平直的。,(2)反彎曲率1/(圖11-4a) （P356頁） 在外力矩M的作用下，軋件強制彎曲后的曲率稱為反彎曲率1/。在壓力矯正機（矯直機）和輥式矯正機（矯直機）上，反彎曲率是通過矯正機（矯直機）的壓頭或輥子的壓下來獲得的。 (3)總變形曲率1/ rc 它是軋件彎曲變形的曲率變化量，是原始曲率與反彎曲率的代數(shù)和，即 1/ rc = 1/r0 + 1/ 1l-1 使用式1l-1時，應(yīng)將曲率的正、負號代入。,(4)彈復(fù)曲率1/y 它是軋件彈復(fù)階段的曲率變化量，其數(shù)值取決于彈復(fù)力矩My 。 (5)殘余曲率1/r (圖11-4b) 它是軋件彈復(fù)后的曲率。如果

7、軋件被矯平，則1/r =0；若軋件未被矯平，則在連續(xù)彎曲過程中，這一殘余曲率將是下一次反彎時的原始曲率，即 1/ ri = （1/ r0）i+1 下標i是指第i次彎曲。 殘余曲率1/r是反彎曲率與彈復(fù)曲率的代數(shù)差，即 1/ r = 1/ - 1/y 1l-2,顯然，為使殘余曲率1/ r = 0(即將軋件矯平)，按照式11-2，應(yīng)是 1/ = 1/y 11-3 式11-3是一次反彎矯正(壓力矯正)時，選擇反彎曲率1/的基本原則。,2彈塑性彎曲階段應(yīng)變與曲率的關(guān)系,9.1.3 軋件彈塑性彎曲階段的外力矩 1外力矩計算式的一般形式 軋件彈塑性彎曲時的外力矩是與軋件斷面上各層纖維應(yīng)力引起的內(nèi)力矩相平衡

8、的。由圖ll-3b，按照靜力矩平衡條件，可寫出關(guān)于中性層對稱的理想彈塑性材料軋件外力矩M的計算式,2 屈服力矩Mw與屈服曲率1/w,3理想彈塑性材料軋件的塑性彎曲力矩Ms與斷面形狀系數(shù)e 當軋件彎曲至圖11-3c的全塑性彎曲狀態(tài)時，整個斷面上纖維的應(yīng)力均達到s，這時，外力矩達到最大值，稱為塑性彎曲力矩Ms。由式11-7，當斷面上應(yīng)力均為以時；外力矩應(yīng)是,4軋件彈塑性彎曲階段外力矩M與曲率的關(guān)系式(力矩方程),9.1.4 軋件的彈復(fù)以及軋件彈復(fù)階段的曲率方程 在彈塑性彎曲階段，由于外力矩M的作用，軋件內(nèi)各層纖維產(chǎn)生變形，形成抵抗外力矩M的彈性內(nèi)力矩My，其數(shù)值與外力矩相等而方向相反，即My =

9、-M 。當外力矩消失時，軋件在彈性內(nèi)力矩鳩My的作用下，產(chǎn)生彈復(fù)變形。這時是彈塑性彎曲的第二階段，即彈復(fù)階段。 1彈復(fù)階段軋件斷面上各層纖維應(yīng)力、應(yīng)變的變化 圖11-6（P361頁）表示了理想彈塑性材料軋件在彈塑性彎曲階段和彈復(fù)階段各層纖維應(yīng)變的變化。,2彈復(fù)曲率的確定 軋件的彈復(fù)變形是軋件彎曲時各層纖維貯存的彈性勢能的釋放，是一個純彈性恢復(fù)過程，其應(yīng)力與應(yīng)變呈直線關(guān)系(圖11-2中的BO1線段)。因此，可以用彈性彎曲時曲率與力矩的關(guān)系式來計算彈復(fù)曲率，y = My / EI ?？紤]到彈復(fù)力矩My與外力矩M相等，因此，1/y的數(shù)值應(yīng)是 y = M / EI,3軋件彈復(fù)曲率與總變形曲率的關(guān)系式(

10、曲率方程),9.1.5 相對力矩與相對曲率 在分析軋件彈塑性彎曲變形時，若用相對量表示某些參數(shù)，往往能排除軋件斷面尺寸和材質(zhì)的影響，從而簡化計算式并突出彈塑性彎曲變形的本質(zhì)。下面對一些相對量作簡單介紹。 1相對力矩M、相對曲率和相對應(yīng)變C的概念 (1) 相對力矩M,(2)相對曲率與相對應(yīng)變C 各個曲率與屈服曲率1/w 的比值稱為相對曲率，以符號C加下標表示。它們是 相對原始曲率 相對反彎曲率,相對總變形曲率 相對彈復(fù)曲率 相對殘余曲率 軋件進入彈塑性彎曲時的總變形曲率是1/w，如以相對曲率表示，是,9.2 軋件的反彎矯正原理,9.2.1 具有單值原始曲率軋件的反彎矯正 具有單值原始曲率的軋件(

11、如大斷面型材、軌梁等)，在壓力矯正機（矯直機）上由壓頭給以適量的反彎曲率反向彎曲后，可以變得平直(1/r = 0)。其矯平原則已由式11-3給出1/ = 1/y 。在已知1/r0的數(shù)值和軋件的曲率方程情況下，這一反彎曲率1/是可以定量計算的。,以理想彈塑性材料矩形斷面軋件為例，令1/ = 1/y ，代入式11-20，得出方程,在已知材料性能、斷面尺寸及原始曲率去的情況下，求解方程中的吉值，即為所需的反彎曲率。 如以相對曲率表示，則上式更為簡單,圖11-10（P366頁）是單值原始曲率理想彈塑性材料矩形斷面軋件反彎矯正的原理圖。由圖可以推斷，在原始曲率Cr0較大時(據(jù)計算當Cr0 3時)，取反彎

12、曲率C=Cymax =1.5，即可將軋件矯平。,9.2.1.2具有多值原始曲率軋件的矯正 在軋制產(chǎn)品中，除一些大斷面軋件具有單值原始曲率的形狀缺陷外，多數(shù)軋件上的形狀缺陷其原始曲率的數(shù)值和方向均是不定的在0 士1/（r0）min之間。對這類軋件的矯正，大多是先采用交變彎曲變形以消除其原始曲率的不均勻度，再逐漸將軋件矯平。,軋件上不同方向、不同數(shù)值的原始曲率，經(jīng)過同一個反彎曲率的彈塑性反彎后，其殘余曲率有趨向一致的特性。這是由軋件曲率方程Cy = f（C）的非線性變化規(guī)律決定的，可稱之為殘余曲率差值的收斂特性。有加工硬化材料的軋件，其殘余曲率差值也具有這種收斂特性，只是收斂的幅度要小些。正是軋件

13、的這一特性，使得軋件經(jīng)多次交變的彈塑性彎曲后，其殘余曲率逐漸趨向一致，形成單值殘余曲率，進而矯平。軋件經(jīng)交變彈塑性反彎后殘余曲率差值明顯減小的現(xiàn)象，可從圖11-12a（P368頁）及圖11-13（P369頁）中看出。輥式矯正機（矯直機）就是利用這一原理矯平軋件的。,9.3 矯正機（矯直機）的分類和適用性,根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，矯正機（矯直機）可以分為壓力矯正機（矯直機）、輥式矯正機（矯直機）、管棒材矯正機（矯直機）、拉伸矯正機（矯直機）、單張板材矯正機（矯直機）和連續(xù)式拉伸矯正機（矯直機）和拉伸彎曲矯正機（矯直機）等幾種類型。表11-1（P352頁）表示了矯正機（矯直機）的基本類型。,(1)壓力矯正機

14、（矯直機） 軋件在活動壓頭和兩個固定支點間，利用一次反彎的方法進行矯正。這種矯正機（矯直機）用來矯正大型鋼梁、鋼軌和大直徑(大于聲200300mm)鋼管或用作輥式矯正機（矯直機）的補充矯正。壓力矯正機（矯直機）的主要缺點是生產(chǎn)率低且操作較繁重。壓力矯正機（矯直機）有立式(表11-1a) （P352頁）和臥式(表11-1b) （P352頁）兩種。,(2)板、帶材和型鋼用的輥式矯正機（矯直機） 在輥式矯正機（矯直機）上軋件多次通過交錯排列的轉(zhuǎn)動著的輥子，利用多次反復(fù)彎曲而得到矯正。輥式矯正機（矯直機）生產(chǎn)率高且易于實現(xiàn)機械化，在型鋼車間和板帶材車間獲得廣泛應(yīng)用。 板、帶材和型鋼用的輥式矯正機（矯直

15、機）的類型很多，在表11-1中圖cf（P352頁）列出了幾種主要的類型。,(3)管材、棒材矯正機（矯直機） 管、棒材矯正的原理也是利用多次反復(fù)彎曲軋件使軋件矯正。 表11-1g（P352頁）是斜輥式矯正機（矯直機）。這種矯正機（矯直機）的工作輥具有類似雙曲線的空間曲線的形狀。兩排工作輥軸線互相交叉。管棒材在矯正時邊旋轉(zhuǎn)邊前進，從而獲得對軸線對稱的形狀。表11-1h是“313”型輥式矯正機（矯直機）。這種矯正機（矯直機）的設(shè)備重量輕，易于調(diào)整和維修，用于矯正管、棒材時，效果很好。表11-1i是偏心軸式矯正機（矯直機），用來矯正薄壁管。,(4)拉伸矯正機（矯直機） 也稱張力矯正機（矯直機），主要用

16、于矯正厚度小于06mm的薄鋼板和有色金屬板材。,(5)拉伸彎曲矯正機（矯直機）組 為了提高軋件矯正質(zhì)量，近年來，拉伸彎曲矯正機（矯直機）組(表11-1z)得到較大發(fā)展。拉伸彎曲的基本原理是當帶材在小直徑輥子上彎曲時，同時施加張力，使帶材產(chǎn)生彈塑性延伸，從而矯平。這種矯正機（矯直機）組一般用在連續(xù)作業(yè)線上，可以矯正各種金屬帶材(包括高強度極薄帶材)。拉伸彎曲機組也可在酸洗機組上進行機械破鱗，以提高酸洗速度。,課后作業(yè): 1.矯正機的作用是什么？有哪些類型？ 2.軋件的反彎矯正原理是什么？,9.4 輥式矯正機（矯直機）,9.4.1 軋件在輥式矯正機（矯直機）上的矯正過程和矯正工藝 1輥式矯正機（矯

17、直機）的矯正過程 采用交變彎曲變形法矯平軋件的矯正機（矯直機）械，最常見的是輥式矯正機（矯直機）。軋件在輥式矯正機（矯直機）中經(jīng)過交錯排列矯正輥的多次反向彎曲，使原始曲率的不均勻度逐漸減小，進而矯平。由于軋件的材質(zhì)、規(guī)格和尺寸不相同，需要反復(fù)彎曲的次數(shù)也不同，因而輥式矯正機（矯直機）的輥數(shù)有很大差別。輥數(shù)最少的是五輥矯正機（矯直機）。輥數(shù)最多的是29輥矯正機（矯直機），用以矯正極薄帶材,在輥式矯正機（矯直機）上，按照每個輥子使軋件產(chǎn)生的變形程度和最終消除殘余曲率的方法，可以有多種矯正方案。為了說明輥式矯正機（矯直機）的矯正過程，只分析兩種矯正方案：小變形矯正方案和大變形矯正方案。 (1)小變形

18、矯正方案 這是矯正機（矯直機）上每個輥子的壓下量都可以單獨調(diào)整的假想矯正方案。矯正機（矯直機）上各個輥子的反彎曲率的選擇原則是：只消除軋件在前一輥上產(chǎn)生的最大殘余曲率(即進入本輥時的最大原始曲率)，使之變平。圖11-11(P367頁)表示了軋件采用這一矯正方案時的矯正過程。,采用相對量表示，可以使公式及圖形的標注簡化，為此，在分析矯正過程時將采用相對曲率。此外由式11-22c已知，軋件邊緣層的相對應(yīng)變即是相對曲率。因此，在圖11-11(P367頁)、圖11-13(P369頁)中均直接以相對曲率標注。 在圖11-11中，軋件的最大原始曲率為Cr0 。按照上述矯正原則，經(jīng)過第2輥時，凸度向下的-

19、Cr0被矯平（A0C斷面經(jīng)反彎后彈復(fù)至AC斷面）。進入第3輥時，軋件的原始曲率范圍是0+ Cr0。經(jīng)第3輥后，凸度向上的+ Cr0被矯平(A0C斷面轉(zhuǎn)至AC斷面)。但經(jīng)第2輥后已經(jīng)平直的部分經(jīng)第3輥的C3。反彎后，產(chǎn)生了殘余曲率- Cr3，形成了第4輥的最大原始曲率。第4輥的反彎曲率C4將按照矯平- Cr3的原則來選擇。依此類推，經(jīng)多次交變反彎后，殘余曲率值逐漸減小，軋件趨向平直。,(2)大變形矯正方案 這是使具有不同原始曲率的軋件經(jīng)過幾次劇烈的反彎(大變形)以消除其原始曲率的不均勻度，形成單值曲率，然后按照矯正單值曲率軋件的方法加以矯平的方案。,2輥式矯正機（矯直機）的矯正工藝 (1)上排工

20、作輥單獨調(diào)整的矯正機（矯直機）(表11-1c) (P353頁) (2)上排工作輥整體平行調(diào)整的矯正機（矯直機）(表11-1d) (P353頁) (3)上排工作輥整體傾斜調(diào)整的矯正機（矯直機）(表11-1e) (P353頁) (4)上排工作輥局部(單側(cè)或雙側(cè))傾斜調(diào)整的矯正機（矯直機）(表11-1f) (P353頁),9.4.2 輥式矯正機（矯直機）力能參數(shù)的計算 輥式矯正機（矯直機）的力能參數(shù)包括作用在矯正輥上的壓力(矯正力)、矯正扭矩和矯正機（矯直機）的驅(qū)動功率。,1. 作用在矯正輥上的壓力(矯正力) 作用在矯正輥上的壓力可按照軋件彎曲時所需的力矩來計算。此時，將軋件看成是受很多集中載荷的連

21、續(xù)梁，這些集中載荷就是各個輥對軋件的壓力。它們在數(shù)值上等于軋件對輥子的壓力(矯正力)。 按照圖1l-15(P371頁)，各輥子上的力可根據(jù)軋件斷面的力矩平衡條件求出，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 矯正輥輥距。,作用在上、下排輥子上的壓力總和為,式11-30及式11-31是矯正力計算公式的一般形式。具體計算時，需給出軋件在各輥下彎曲力矩的數(shù)值。如果對各輥下彎曲力矩數(shù)值無具體數(shù)據(jù)時，可按以下假設(shè)對矯正力作近似計算。,今假設(shè)：1)第2、3、4輥下軋件的彎曲力矩為塑性彎曲力矩Ms，即M2 = M3 = M4 = Ms ；2)第n-1、n-2、n-3輥下軋件的彎曲力矩為屈服力矩Mw，即M n-1= Mn-2 = Mn-3 = Mw；3)其余各輥下軋件的彎曲力矩為屈服力矩Mw和塑性彎曲力矩Ms的平均值，即M5 = M6= Mn-5 = Mn-4 = （ Ms + Mw ）/2

23、。 將上述三個假設(shè)代入式11-30，可得出各輥下矯正力的計算式為,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,此時，作用在上、下排輥子上的壓力總和為 式中n 矯正機（矯直機）輥數(shù)。 上排輥或下排輥上受的矯正力，如以式11-33的平均值計算，則,由式11-32可以看出，在上述三個假設(shè)前提下，第1輥至

24、第3輥的矯正力是遞增的，第3輥矯正力為最大值。然后，矯正力開始減小。但第6輥至第n-5輥的矯正力是一個穩(wěn)定值，都等于4（Ms + Mw）/ t。從第n-5輥后，各輥矯正力又開始遞減，第n輥矯正力為最小值。 顯然，對各輥下彎曲力矩作出不同的假設(shè)，可得出不同的矯正力計算公式。,2作用在矯正輥上的矯正扭矩 在輥式矯正機（矯直機）上，軋件是隨著矯正輥的轉(zhuǎn)動不斷前進并反復(fù)彎曲的。因此，矯正輥上的扭矩Mk可以按照功能相等的原理來確定，即軋件彎曲變形所做的功Ap應(yīng)該和矯正輥在矯正扭矩Mk的作用下使軋件前進所做的功Ak相等。,9.4.3 輥式矯正機（矯直機）的基本參數(shù) 輥式矯正機（矯直機）的基本參數(shù)包括：輥徑

25、D、輥距t、輥數(shù)n、輥身長度L和矯正速度v。其中最主要的是D與t。矯正機（矯直機）基本參數(shù)的正確選擇對軋件的矯正質(zhì)量、設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和功率消耗等都有重要的影響。,1. 基本參數(shù)的選擇和確定 (1)輥徑D與輥距t的確定 輥距t是矯正機（矯直機）最基本的參數(shù)，輥徑D與輥距t有一定的比例關(guān)系(表11-4) (P377頁)，在輥距t確定后，按比例關(guān)系可以確定輥徑D并圓整至矯正機（矯直機）參數(shù)系列中的數(shù)值。,輥徑D確定后，輥子軸頸及與萬向接軸連接處軸頸的強度可按一般強度計算公式校核。輥子上的矯正扭矩按第三輥的計算扭矩(包括摩擦因素)考慮。因第三輥的矯正力P最大。 確定輥距t時，應(yīng)該既考慮滿足最小厚度軋件

26、的矯正質(zhì)量要求，又考慮滿足矯正最大斷面軋件時矯正輥的強度要求。為此，應(yīng)分別計算最大允許輥距tmax和最小允許輥距tmin。最后確定的輥距t應(yīng)是 tmin t tmax (盡量取小值)，而且應(yīng)圓整至矯正機（矯直機）參數(shù)系列中的相應(yīng)數(shù)值。,1)最大允許輥距tmax的確定 tmax決定軋件的矯正質(zhì)量。tmax值過大，軋件難以產(chǎn)生必要的彈塑性彎曲變形。 tmax = 0.35 hmin E / s 通常，只對板帶厚度小4mm的矯正機才校核tmax的條件。因為計算結(jié)果表明，當hmin大于4mm時，tmax值遠遠大于強度條件計算出的tmin值，而t值是應(yīng)靠近tmin值的選取。,2)最小允許輥距tmin的確

27、定 輥距越小，對軋件可能產(chǎn)生的反彎曲率越大，矯正質(zhì)量越高。但t越小，矯正力P越大。故最小允許輥距tmin受工作輥扭轉(zhuǎn)強度和輥身表面接觸應(yīng)力限制。 tmin = 0.43 hmax（E / s ）1/2,(2)輥數(shù)n的確定 增加輥數(shù)即是增加軋件的反彎次數(shù)，這可以提高矯正質(zhì)量，但也會增加軋件的加工硬化和矯正機（矯直機）的功率。為此，選擇輥數(shù)n的原則是在保證矯正質(zhì)量的前提下，使輥數(shù)盡量少。,對于薄板矯正機（矯直機），b/h比值越大，則瓢曲和浪形的缺陷越嚴重。應(yīng)該減小輥距以增加板材的彈塑性彎曲變形。但是往往因為tmin的限制，輥距不能選得過小。為此，常以增加輥數(shù)來改善矯正質(zhì)量。故薄板矯正機（矯直機）的

28、輥數(shù)較多。 輥式矯正機（矯直機）常用的輥數(shù)見表11-5(P380頁)。,(3)輥身長度L的確定 輥身長度L與軋件最大寬度有關(guān)，通常 L = bmax + a 當bmax 200mm時，a =100300mm。 對型鋼矯正機（矯直機），在確定輥身長度時，還應(yīng)該考慮輥身上的孔型數(shù)目。 (4)矯正速度v的確定 矯正機（矯直機）的矯正速度主要由生產(chǎn)率確定，要與軋機生產(chǎn)能力和所在機組的速度相協(xié)調(diào)。表11-6(P380頁)列出了一般矯正機（矯直機）的矯正速度。,2輥式矯正機（矯直機）基本參數(shù)的系列化 標準中規(guī)定： 輥式板材矯正機（矯直機）的標注方法是 輥數(shù)-輥徑 / 輥距輥身有效長度 輥式型鋼矯正機（矯直

29、機）的標注方法是 輥數(shù)輥距,9.4.4 輥式板材矯正機（矯直機）結(jié)構(gòu) 從用途上區(qū)分，輥式板材矯正機（矯直機）可分為厚板材矯正機（矯直機）與薄板、帶材矯正機（矯直機），其結(jié)構(gòu)類型已列于表11-1。 當輥式矯正機（矯直機）的輥徑與輥身長度的比值很小時，如板帶矯正機（矯直機）。為提高輥子的強度和剛度，大多設(shè)置支承輥。支承輥的布置形式，常見有以下幾種：,1)垂直布置(圖11-20a) (P379頁)。 支承輥僅承受工作輥的垂直方向的彎曲。這種布置形式用于輥徑與輥身長度之比值較大的矯正機（矯直機）。 2)交錯布置(圖11-20b) (P379頁)。 支承輥承受工作輥的垂直方向和水平方向的彎曲，矯正過程中

30、工作輥比較穩(wěn)定。與垂直布置的相反，多用于工作輥輥徑與輥身長度比值較小的矯正機（矯直機）。 3)垂直和交錯混合布置(圖11-20c) (P379頁)。下排支承輥采用垂直布置形式，此方案可減輕輥間氧化皮對輥面的磨損，從而有利于提高輥子壽命的提高。這種布置形式多用于矯正帶氧化皮的熱軋鋼板。,4)雙層支承輥(圖11-21) (P380頁)。 隨著板材厚度的減小，矯正機（矯直機）工作輥輥徑和輥距相應(yīng)減小，支承輥直徑受到限制，為加強支承作用和傳動能力，增設(shè)大直徑的外層支承輥并改為內(nèi)層支承輥(中間輥)傳動。,薄板矯正機（矯直機）有時設(shè)置多段支承輥，用以調(diào)整工作輥的撓度，消除板帶的局部瓢曲或單、雙邊浪形。圖1

31、1-22(P380頁)所示為三段式支承輥矯正方案，其各段支承輥可單獨調(diào)整壓下，沿工作輥長度方向可使帶材產(chǎn)生不同的變形，以消除板帶邊緣或中部的板形缺陷。,9.4.5 輥式型鋼矯正機（矯直機）結(jié)構(gòu) 輥式型鋼矯正機（矯直機）的用途是矯正各種規(guī)格的工字鋼、角鋼、槽鋼和鋼軌。型鋼矯正機（矯直機）的輥子上加工了與被矯軋件斷面相對應(yīng)的孔型。為減少矯正輥消耗量，常采用組合式輥子(由心軸和可更換的輥圈組成)。按照輥子在機座中的配置方式，型鋼矯正機（矯直機）有閉式和開式兩大類。,閉式型鋼矯正機（矯直機）的軸承座裝在輥子兩側(cè)，其最大優(yōu)點是能承受較大的負荷。為減少更換軋件品種時的換輥次數(shù)，在同一根輥子心軸上常配置有3

32、4組輥圈。閉式矯正機（矯直機）的主要缺點是換輥很不方便，一般在較熟練的情況下，換一次輥也需要68h。此外，這種結(jié)構(gòu)使得操作人員很難觀察軋件運行情況。目前，新設(shè)計的矯正機（矯直機）已很少采用閉式結(jié)構(gòu)。,開式矯正機（矯直機）的輥子在機架的一側(cè)懸臂布置。它的主要特點是操作時易于觀察，而且換輥方便。圖11-30(P390頁)是一臺8輥1300mm開式型鋼矯正機（矯直機）的工作機座。 與鋼板矯正機（矯直機）相比，型鋼矯正機（矯直機）的輥距和輥徑都較大，因此不需要支承輥，但是，每個輥都需要有軸向調(diào)整裝置，以對正孔型。上排輥(有的矯正機（矯直機）是下排輥)要求可以單獨徑向調(diào)整。,課后作業(yè): 1.輥式矯正機的

33、矯正過程可分為哪兩個方案？ 2.輥式矯正機第幾輥的矯正力最大？ 3.輥式矯正機的最大允許輥距tmax和最小允許輥距tmin的確定原則是什么？ 4.輥式矯正機選擇輥數(shù)n的原則是什么？,9.5 拉伸彎曲矯正機（矯直機）,9.5.1 拉伸彎曲矯正機（矯直機）的特點 隨著工業(yè)的發(fā)展，對高強度極薄帶材和不銹鋼帶材的需要量日益增加，同時，對板材平直度的要求也逐年提高。輥式矯正機（矯直機）由于其結(jié)構(gòu)和矯正工藝的局限性，幾乎無法矯正高強度合金鋼帶材的三維形狀缺陷(邊緣浪形和中間瓢曲等)。,矯正帶材的三維形狀缺陷時，應(yīng)使帶材產(chǎn)生塑性延伸。若用表11-1k所示的連續(xù)拉伸機組矯正合金鋼帶材，會出現(xiàn)下列問題：1)連續(xù)

34、拉伸矯正時，需要使帶材產(chǎn)生超過材料屈服限的應(yīng)力，對較厚較寬的合金鋼帶材，必須施加很大的張力，這要消耗很大的能量；2)矯正脆性材料(屈服限和強度限很接近的材料)時，容易斷帶，這會造成設(shè)備事故。 為解決上述問題，研制了拉伸彎曲矯正機（矯直機）組。,拉伸彎曲矯正機（矯直機）組有很多種布置型式，但最基本的型式是在兩組張力輥間裝有分開布置的、數(shù)量較少的彎曲輥和矯平輥。在張力作用下的帶材，經(jīng)過彎曲輥劇烈彎曲時，產(chǎn)生彈塑性延伸，三維形狀缺陷被消除，然后再經(jīng)過矯平輥將殘余曲率矯平。拉伸彎曲矯正工藝的矯正原理與拉伸矯正機（矯直機）及輥式矯正機（矯直機）的矯正原理都不相同，它在拉伸帶材時所使用的張應(yīng)力僅是材料屈服

35、限的1/101/3，這就克服了連續(xù)拉伸機組矯正工藝的缺點。圖11-31(P392頁)是1700酸洗機組中拉伸彎曲矯正機（矯直機）組的布置型式。,拉伸彎曲矯正機（矯直機）組有下列特點：1)退火后的帶鋼經(jīng)過拉伸彎曲矯正后，機械性能有明顯改善，某些性能的改善超過冷平整的效果。2)能消除帶材的瓢曲、邊緣浪形和鐮刀彎等三維形狀缺陷。3)彎曲輥組和矯平輥組均是從動輥，沒有驅(qū)動裝置，因而可與帶材同步運動，不會因打滑而擦傷帶材表面。4)與輥式矯正機（矯直機）相比，其結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，維修方便，操作容易。5)適用于幾乎所有的帶材加工作業(yè)線和各種金屬材料(從屈服限為700MPa的鐵鎳合金到鋁合金和黃銅等)。在拉伸

36、彎曲矯正機（矯直機）組上矯正的帶材最大厚度已達到10mm，最大寬度達3000mm，矯正速度700m/min，最高可達1000m/min。,6)矯正機（矯直機）組的矯正厚度范圍廣。7)可在酸洗機組中作為機械破鱗裝置。對氧化鐵皮結(jié)合牢固的帶材，也可取得良好破鱗效果，從而能降低酸液消耗并顯著提高機組速度。8)用于鍍鋅機組，可使鋅花更細致，鍍層更均勻。9)與張力矯正機（矯直機）相比，拉伸彎曲機組中帶材的張應(yīng)力小得多，不會斷帶，也不影響帶材質(zhì)量。 但是，應(yīng)該指出，拉伸彎曲矯正機（矯直機）組只能矯正連續(xù)帶材，不能矯正單張板材，因而尚無法代替矯平單張鋼板的夾鉗式拉伸矯正機（矯直機）。 目前，拉伸彎曲矯正機（

37、矯直機）組已在冷軋帶材的連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)線中得到廣泛的應(yīng)用。,9.5.2 拉伸彎曲矯正機（矯直機）的矯正原理 拉伸彎曲矯正時，帶張力的帶材的彎曲狀態(tài)與單純彎曲狀態(tài)下的帶材有著明顯的差別。在圖11-3的幾種彈塑性彎曲狀態(tài)中，不論彎曲如何劇烈，帶材上半斷面纖維的拉伸變形總是與下半斷面纖維的壓縮變形對稱發(fā)生的，帶材的中性層與斷面的幾何軸線(即中心層)處于同一位置，不會產(chǎn)生偏移。軋件彈復(fù)以后，斷面上雖然存在殘余應(yīng)變，但中心層不會產(chǎn)生延伸。帶張力帶材在彎曲時則不同，由于張應(yīng)力與彎曲引起的應(yīng)力相互疊加，使斷面上的拉伸應(yīng)力區(qū)擴大，壓縮應(yīng)力區(qū)減小，因而帶材的中性層將向彎曲曲率的中心方向偏移。,圖11-32(P39

38、3頁)表示了帶張力帶材經(jīng)過一個彎曲輥劇烈彎曲時，各個斷面上應(yīng)力分布的變化。由圖可以看出，帶材經(jīng)過彎曲輥時，其彎曲曲率是逐漸加大的(其變化規(guī)律近似呈雙曲線形狀)，因而，帶材表層的應(yīng)力也逐漸加大。在02段，帶材處于彈性變形狀態(tài)。此后，表層應(yīng)力超過屈服極限，進入彈塑性變形狀態(tài)。在斷面4的位置，彎曲最為劇烈。從圖中可以看出，帶材斷面的中性層是明顯偏移了的，在4的位置，中性層偏移值為A4。,圖11-33(P393頁)繪出了上述彎曲過程中斷面的應(yīng)力和相對應(yīng)變的變化。 圖11-34(P394頁)顯示了帶材經(jīng)過兩個彎曲輥劇烈彎曲，在一個矯平輥上消除了殘余曲率，使帶材的各層纖維均產(chǎn)生了均勻的彈塑性相對拉伸應(yīng)變一

39、的過程。帶材瓢曲或有邊緣浪形的部分所受的張應(yīng)力小于平直的部分，反彎時產(chǎn)生的CA值也小于平直部分。因而，帶材經(jīng)過拉伸彎曲矯正機以后，其三維形狀缺陷得以順利消除。,帶材經(jīng)過幾個彎曲輥和矯平輥后，由于殘余曲率已消除，顯然，張力消失后，帶材中心層的相對殘余拉伸應(yīng)變就是帶材本身以相對應(yīng)變表示的塑性延伸量。,9.5.3 拉伸彎曲矯正機（矯直機）的結(jié)構(gòu) 拉伸彎曲矯正機（矯直機）組由張力輥組和拉伸彎曲機座兩大部分組成(參見圖11-31) (P392頁)。由于兩大部分是單獨設(shè)置的，因此，按照不同的工藝要求和場地條件，機組可以有多種布置形式。,1. 拉伸彎曲機座 拉伸彎曲機座是使帶材產(chǎn)生拉伸彎曲變形的設(shè)備。它一般由兩個基本單元彎曲輥單元和矯平輥單元組成。彎曲輥單元有兩個或更多的小直徑彎曲輥(輥系)，它的作用是使帶材在張力作用