摘 要：在制定輥式矯直機(jī)壓下規(guī)程時(shí)，要注意到金屬材料的屈服強(qiáng)度，產(chǎn)品的斷面模數(shù)大小，矯直輥輥距，矯直速度，矯直溫度以及矯直壓下量與矯直壓力之間的匹配關(guān)系。既要照顧到軋件塑性變形時(shí)的矯直壓力與矯直壓下量的匹配關(guān)系，又要照顧到各個(gè)變形區(qū)的不同變形形式。

關(guān)鍵詞：輥式矯直機(jī)；矯直原理；金屬材料屈服強(qiáng)度；金屬變形形式；矯直壓力計(jì)算公式；矯直壓下規(guī)程

萊鋼分公司型鋼廠大H型鋼生產(chǎn)線矯直機(jī)為：CRS 2000/9H

（Compact Roller Straightener）輥式矯直機(jī)，它是當(dāng)時(shí)世界最先進(jìn)的大H型鋼矯直機(jī)。

該矯直機(jī)采用雙牌坊支撐，上四輥液壓壓下、下五輥與雙牌坊固定的設(shè)計(jì)方式，對H型鋼產(chǎn)品具有很好的矯直效果及最小的殘余應(yīng)力，并且實(shí)現(xiàn)了九輥整體快速換輥。

1 CRS 2000/9H輥式矯直機(jī)矯直原理

CRS 2000/9H輥式矯直機(jī)的工作原理是通過各個(gè)矯直輥的矯直壓力，使金屬軋件經(jīng)過多次反復(fù)彎曲變形以消除軋件彎曲曲率的不均勻性，從而使軋件彎曲曲率從大變小達(dá)到矯直的目的。九輥式矯直機(jī)每上下相鄰的三個(gè)矯直輥組成一個(gè)變形區(qū)，故此九輥式矯直機(jī)共有七個(gè)變形區(qū)。

下面是軋件在CRS 2000/9H輥式矯直機(jī)上矯直時(shí)，軋件彎曲曲率的變化過程：（如圖1）

軋件通過第一輥時(shí)，未受彎曲力矩作用，原始曲率無變化。

軋件進(jìn)入各輥的反彎曲率均使前一輥的最大殘余曲率得到矯直為原則選擇，即1/ρi<1/ri-1，使1/ri-1變?yōu)?，殘余曲率范圍為0～1/ri（1/ri<1/ri-1）。直至1/en-1，使1/rn-2變?yōu)?，最終殘余曲率為0～1/rn。當(dāng)n值足夠大時(shí)，1/rn-1≈0，那么軋件就被矯直。

事實(shí)上，矯直輥的個(gè)數(shù)是有限的，不可能無限多。只要使軋件曲率減小到一定程度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)或用戶要求，就達(dá)到矯直的目的。

由此可得到矯直軋件的基本原則：欲使原始曲率為1/r0的軋件得到矯直（1/r=0），必須選擇適當(dāng)?shù)耐饬?，使反彎曲率在?shù)值上等于彈復(fù)曲率1/ρy（即1/ρy=1/ρ）。彈復(fù)曲率的數(shù)值與軋件的尺寸、材料性質(zhì)及原始曲率等因素有關(guān)。

在我們的矯直機(jī)上，1-6號(hào)輥塑性變形較大，從7號(hào)輥開始，塑性減小，彈性增加。7號(hào)輥和5號(hào)輥之間的壓力有明顯的變化。在入口的幾個(gè)變形三角區(qū)，壓下量較大，變形半徑較小。隨著軋件的逐漸向后移動(dòng)，壓下量逐漸減小，變形半徑逐漸增大，直至變形半徑無窮大，軋件完全被矯直。

2 輥式矯直機(jī)壓下規(guī)程制定的研究與應(yīng)用

CRS2000/9H輥式矯直機(jī)壓下規(guī)程的制定，關(guān)鍵是計(jì)算各規(guī)格產(chǎn)品、不同鋼種所需要的最小屈服力矩F*L（F是矯直壓力、F是矯直輥輥距）；計(jì)算各規(guī)格產(chǎn)品、不同鋼種所需要的最小屈服力距還需要計(jì)算各規(guī)格產(chǎn)品的斷面模數(shù)、不同鋼種的屈服強(qiáng)度。

影響屈服強(qiáng)度的因素主要有金屬的化學(xué)成分、晶格類型、晶粒大小、晶格組織結(jié)構(gòu)、溶質(zhì)元素、第二相、溫度、應(yīng)變速率、應(yīng)力狀態(tài)等等。根據(jù)現(xiàn)場大量生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)研究得知，金屬材料的化學(xué)成分、晶格類型、晶粒大小、晶格組織結(jié)構(gòu)、溶質(zhì)元素、第二相、矯直溫度、應(yīng)變速率（即矯直速度）、應(yīng)力狀態(tài)等因素影響金屬材料屈服強(qiáng)度的波動(dòng)為25%。

CRS 2000/9H輥式矯直機(jī)工作時(shí)，在1～4號(hào)矯直輥所構(gòu)成的矯直變形區(qū)主要是大變形的純塑性變形區(qū)，而4～7號(hào)矯直輥所構(gòu)成的矯直變形區(qū)主要彈塑性變形區(qū)，而7～9號(hào)矯直輥所構(gòu)成的矯直變形區(qū)主要純彈性變形區(qū)。

要想把軋件矯直，制定CRS 2000/9輥式矯直機(jī)壓下規(guī)程時(shí)必須滿足三大矯直區(qū)的工作特點(diǎn)。為了很好地矯直軋件還必須注意到金屬材料屈服極限這個(gè)問題。屈服極限是金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的屈服極限，亦即抵抗微量塑性變形的應(yīng)力。

對于無明顯屈服的金屬材料，規(guī)定以產(chǎn)生0.2%殘余變形的應(yīng)力值為其屈服極限，稱為條件屈服極限或屈服強(qiáng)度。大于此極限的外力作用，將會(huì)使零件永久失效，無法恢復(fù)。如低碳鋼的屈服極限為207MPa，當(dāng)大于此極限的外力作用之下，零件將會(huì)產(chǎn)生永久變形，小于這個(gè)值時(shí)，軋件還會(huì)恢復(fù)原來的樣子。

通過現(xiàn)場各規(guī)格、不同鋼種的大量矯直試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該矯直輥單變形區(qū)的矯直壓力計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際矯直情況十分吻合。在2、4號(hào)壓下矯直輥的變形區(qū)，軋件是純塑性變形；在6號(hào)壓下矯直輥的變形區(qū)，軋件是彈塑性變形；在8號(hào)壓下矯直輥?zhàn)冃螀^(qū)，軋件是純彈性變形。同時(shí)也證明此計(jì)算公式的準(zhǔn)確性。利用此計(jì)算公式，對制定輥式矯直機(jī)的矯直壓下規(guī)程具有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用。

3 結(jié)語

在制定輥式矯直機(jī)壓下規(guī)程時(shí)，要注意到金屬的屈服強(qiáng)度，產(chǎn)品的斷面模數(shù)大小，矯直速度，矯直溫度以及矯直壓下量與矯直壓力之間的匹配關(guān)系。既要照顧到軋件塑性變形時(shí)的矯直壓力與矯直壓下量的匹配關(guān)系，（矯直壓下量不能太大、也不能太小，太大軋件會(huì)產(chǎn)生過變形甚至矯裂，太小則起不到矯直作用。）又要照顧到各個(gè)變形區(qū)的不同變形形式（即純塑性變形、彈塑性變形、純彈性變形）。

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作者簡介：楊居民（1980-），男，工程師，西安建筑科技大學(xué)金屬材料工程專業(yè)。