矫直机ppt

第8章 矫直机
矫直的必要性： 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。如钢轨、型钢和钢管经常出现弧形弯曲；某些型钢 （如工字钢）的断面会产生翼缘内并、外扩和扭转等；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，轧件需要在矫直机上进行矫直。
-
-
8.1 矫直机的类型
矫直原理：使钢材的弯曲部位承受相当大的反向弯 曲或拉伸，使该部位产生一定的弹塑性变形，当外力去 除后，钢材经过弹性回复，然后达到平直。
根据矫直机的结构特点，矫直机可以分为压力矫直 机、辊式矫直机、管棒材矫直机、张力矫直机（拉伸矫 直机）及拉伸弯曲矫直机等类型。
-
1、压力矫直机
-
（2）轧件的弹塑性弯曲
当轧件在矫直弯曲变形时，轧件中同时存在弹性变形 和塑性变形，因此为弹塑性弯曲变形。包括弹塑性弯曲变 形阶段和除去外负荷后的弹-性恢复阶段。
2、轧件弹塑性弯曲过程中的曲率变化
轧件弯曲过程可以用曲 率变化来说明，主要使用以 下几个曲率。 （1）原始曲率1/r0：轧件在 矫直弯曲前所具有的曲率。r0 为轧件原始弯曲半径。曲率 的方向用正负号表示。“＋” 表示弯曲凸度向下，“－” 表示弯曲凸度向上。等于零 表示轧件的原始状态是平直 的。
-
（3）总变形曲率1/rc：它是轧件弯曲变形的变化量，是原 始曲率与反弯曲率的代数和，即：
1/rc＝1/r0＋1/
（4）残余曲率1/r：当去除外负荷后，轧件在弹性内力矩的 作用下，经过弹复后所具有的曲率称为残余曲率。如果 1/r＝0，则表示轧件已矫直。
（5）弹复曲率1/ y：弹性恢复阶段，轧件弹性恢复的曲率
在压力矫直机、辊矫直机及拉伸弯曲矫直机中，轧件 经过弹塑性及弯后矫平的。为此，简要介绍弹塑性弯曲的 基本概念及轧件的反弯曲矫直原理。
一、轧件的弹塑性弯曲变形
1、弹塑性弯曲变形过程
（1）三种弯曲变形 如下图，在外负荷力矩作用下，轧件产生弯曲，凹面
受压应力，凸面受拉应力，表面层应力最大，
-
-Байду номын сангаас
① 纯弹性弯曲：轧件表面层的最大应力小于等于材料的屈服 极限，则外力去除后，材料的变形能够全部弹性恢复。
-
（2）反弯曲率1/ ：在外力矩作用下，轧件强制弯曲后的
曲率称为反弯曲率。在压力矫直机和辊式矫直机上，反 弯曲率是通过矫直机的压头和辊子的压下来获得的。反 弯曲率的选择是决定轧件能否矫直的关键。轧件矫直的 实质就是要选择“适量”反弯曲率，以便使轧件在外力 矩消除后，经过弹性恢复而变直。反弯曲率的正负号与 原始曲率相关，与原始曲率方向相同时符号相反，方向 相反时符号相同。
（2）k图、l图、m图均 为拉伸矫直机，其用途如 教材。
-
5、拉伸弯曲矫直机
➢ 原理：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。
➢ 特点：能耗小，矫直质量高。 ➢ 用途：一般用在连续作业线上，可矫直各种金属带材。
也可用在酸洗机组上进行破鳞。
-
矫直机
-
8.2 弹塑性弯曲的基本概念及轧件的 反弯矫直
服从虎克定律。 E
-
② 弹塑性弯曲：表层应力超过材料的屈服极限，产生塑性 变形，而中性层的应力仍然小于等于材料的屈服极限。 外力去除后，各层的变形可弹性恢复一部分。
③ 纯塑性弯曲（假想的弹塑性弯曲极限状态）：整个材料 断面的纵向纤维应力都超过了材料的屈服极限，都处于 塑性变形状态。在外力去除后，在弹性内力矩作用下， 纵向纤维的变形只能恢复弹性变形部分。
➢ 原理：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。
➢ 应用：用来矫正大型钢 梁、钢轨和大直径（大 于φ200~300mm）钢管或 用作辊式矫直机的补充 矫直。
➢ 缺点：生产率低且操作 较繁重。
➢ 类型：有立式和卧式之 分。
-
2、辊式矫直机(板材 、带材、型钢用)
➢ 原理：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。
➢ 特点：生产率高且易于 实现机械化，在型钢车 间和板带车间获得广泛 应用。
➢ 类型：类型较多
-
（1）c图为上辊单独调整辊式矫直机，上排每个工作辊可 单独调整，调整方式比较灵活。多用于辊数较少且辊距 较大的矫直机，如矫直型钢和钢管。
（2）d图为上辊整体平行调整辊式矫直机，前后设有单独 调整的上工作辊，主要起导向作用，以利于被矫钢材的 导入和导出。多用于矫直厚度为4-12mm以上的钢板。
。它等于反弯曲率与残余曲率的代数差，即：
1/ y ＝1/ －1/r
（3.2-1）
-
二、轧件矫直基本原理
根据（3.2-1）式，要使原始曲率为1/r0的轧件得到矫 直，即残余曲率1/r=0，则必须选择适当的外力矩，使反 弯曲率在数值上等于弹复曲率。
矫直的基本原理：轧件的矫直弯曲变形过程分为弹塑 性弯曲变形和弹复变形两个阶段。弹塑性弯曲变形阶段 是在弯曲力矩M的作用下，将具有原始曲率1/r0的轧件向 反方向弯曲，其反弯曲率为1/ ；当外力矩去除后，进入 弹复阶段。此时在轧件的弹性内力矩的作用下，轧件弹 性恢复（弹复曲率为1/y)，最终得残余曲率1/r。如果所 取的反弯曲率在数值上等于弹复曲率，则弹复后的轧件 将得到矫直。
（3）e图为上辊整个倾斜调整辊式矫直机，这种调整方式 可以使被矫钢板的反弯曲率从大到小，符合矫直金属的 变形规律，该矫直机多用于矫直厚度为4mm以下的板带 材。
（4）f图为上排工作辊局部倾斜调整的矫直机，这种调整 方式可增加钢材大变形弯曲次数，多用于矫直薄板。
-
3、管棒材矫直机
（1）g图为一般斜辊式矫直机 。这种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。管棒材在矫直时边旋转 边前进，从而获得对轴线对 称的形状。
（2）h图为313型辊式矫直机 。这种矫直机的设备重量轻 ，易于调整和维修，用于矫 直管、棒材时，效果很好
（3）i图为偏心轴式矫直机， 用来矫直薄壁管。
-
4、拉伸矫直机
原理：对轧件施加超过材 料屈服极限的张力，使之 产生弹塑性变形，从而将 轧件矫平。 类型
（1）j图为夹钳式拉伸矫 直机，一个夹钳固定，一 个夹钳可动。由于单张矫 直，生产率低，端部会造 成较大的废料头，金属损 耗较大。