H型钢的矫直设备及调整

2012轧钢2班毕业论文论文题目：H型钢矫直及调整

学校：山西冶金技师学院

专业：轧钢

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H型钢的矫直设备及调整

摘要：矫直机是对金属棒材、管材、线材等进行矫直的设备。矫直技术属于金属加工学科的一个分支，已经广泛应用于日用金属加工业，仪器仪表制造业，汽车、船舶和飞机制造业，石油化工业，冶金工业，建筑材料业，机械装备制造业，以及精密加工制造业等。近几年来H型钢以其优越性在多种行业得到了大量广泛的应用，位于其加工的后部工序的矫直受温度、轧件尺寸精度等不同因素的影响在很大程度上决定着产成品的质量水平，从而就要求从业人员对矫直工序的设备、影响因素及调整等有更加专业的理论知识及实践经验。

关键词：矫直H型钢影响质量

一、前言

（一）H型钢的基本特点及发展

H型钢因其断面与英文字母“H”相同而得名，是一种截面面积分配更加优化、经济合理，力学性能好，轧制时截面上各点延伸较均匀、内应力小的经济断面高效型材。与普通工字钢比较，具有截面模数大、重量轻、节省金属的优点，可使建筑结构减轻30-40%，又因其腿内外侧平行，腿端是直角，拼装组合成构件，可节约焊接、铆接工作量达25%。由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢在各个方向上又都具有抗弯能力强、施工简单、等优点。其特点可概括为：1、结构强度高2、设计风格灵活、丰富3、结构自重轻4、结构稳定性高5、增加结构有效使用面积6、省工省料7、便于机械加工8、环保9、工业化制作程度高10、工程施工速度快等。现已被广泛应用于要求承截能力大，截面稳定性好的大型建筑（如厂房、高层建筑等），以及桥梁、船舶、起重运输机械、设备基础、支架、基础桩等。

热轧H型钢可分为：宽翼缘H型钢（HW）、中翼缘H型钢(HM)、窄翼缘H型钢（HN）、薄壁H型钢（HT）、H型钢桩（HU）。其表示方法为：高度H×宽度B×腹板厚度t1×翼板厚度t2，如H型钢Q345 200×200×8×12表示为高200mm宽200mm腹板厚度8mm，翼板厚度12mm的宽翼缘H型钢，其牌号为Q345。

上世纪90年代初马钢650万能轧机生产出国内第一根200以下的小规格H型钢，但当时并没有形成批量生产，直到1998年才开始真正意义上的规模生产。在接下来的不到十年间，我国热轧H型钢产能出现了迅猛的发展。目前国内主要有安徽省马鞍山市的马钢公司、莱芜钢铁有限公司、日照钢铁、津西钢铁及长治钢铁生产等，此外，天津江天、鞍山三和、唐山金山三家也少量生产H型钢。

在日本、美国等工业发达国家，钢结构用钢量达到钢产量的30％左右，其中热轧H型钢在钢结构用钢中约为50-60％的水平，以此计算，截至到2015年我国对热轧H型钢的需求量将达到1300-1400万吨。远远超过日本、欧洲、美国的500万吨的年消费水平。而我国目前已经投产及在建产能还远远不够，需求必将得到迅速的增加，热轧H型钢必将迎来大力发展。

（二）矫直的作用及意义

由于对钢材轧制、冷却中控制手段及方法的不足，运输中的撞击、挤压的不可避免等一系列因素，就必然会产生各种尺寸上的不足。矫直就是钢材经热轧成型，冷床冷却后为获得到尺寸精确符合规格的良好产品而实施的各种加工手段。

矫直主要作用是消除残余应力、上下弯、侧弯、扭转等缺陷，保证翼缘斜度在规定范围内，同时也要预防啃伤、矫裂、矫痕等。在矫正各种缺陷的同时也会对钢材的内部组织结构产生一定改变，从而影响到钢材的韧性、强度等一系列性能。矫直是整个H型钢生产中最后一道对其质量的控制，与其出厂时的品质是密切相关的，可以说只有通过矫直工序，才有真正意思的产品，因此，矫直是精整工段乃至整个生产线上极其重要的工序之一。

目前，在型钢轧制的企业，一般是通过矫直机上下辊的反复弯曲来完成矫直的，有时矫直后仍有小批量成品出现弯曲缺陷时也会采用其他增加压力的方法利用其本身具有的弹塑性变形特性来进行人工矫直。

二、H型钢的矫直设备

（一）矫直机的基本原理

矫直与弯曲是两个相反的工艺过程，但它们的变形机理是相同的。为了将钢材矫直，首先要了解金属的弹性特征，通常，不同金属的弹性极限大小是不一样的，也就是说在塑性变形的同时也伴随着弹性变形。因此矫直的同时是一个相当复杂的反复弹塑性变形过程，涉及到几何、材料和接触等多重非线性问题。当矫直

压力方向产生的力矩之和使钢材有残余变形时，就会出现成品上下弯曲或侧弯，当在钢材截面方向，上下辊产生力矩合不等于0，且使钢材屈服时，就会有残余变形，从而产生扭转缺陷。因此矫直机轴向、径向压力参数的控制是矫直成品质量的关键所在。

（二）矫直机的种类

在H型钢的正常生产中的矫直机械设备都可称之为矫直机。轧钢机械中，矫直机可根据结构特点其主要类型可分为：压力矫直机、辊式矫直机、平行滚矫直机、斜滚矫直机、旋转反弯矫直机；拉伸与拉弯矫直机；等等。

目前在H型钢生产中的矫直机采用辊式矫直机。辊式矫直机按结构特点可分为龙门式矫直机，悬臂式矫直机两种。另外按其传动方式又可分为三种：下棍全部为传动辊；下棍和第一个进口上棍为传动辊;上、下辊全部为传动辊。

（三）矫直机的选择

矫直机的选择取决于被矫钢材的规格、钢种、断面形状等因素。根据型材的形状、尺寸及轧件的弯曲状态，可以分别在压力矫直机、辊式矫直机斜棍型钢矫直机进行矫直。而对于垂直方向弯曲的型钢及周期断面材则采用拉伸矫直。

首先，辊式矫直机具有两排平行交错的工作辊，弯曲的轧件在旋转着的工作辊之间作直线运动，经工作辊的多次弯曲而得到矫直，它的特点是轧件能以较高的速度在运动过程中进行矫直，生产效率高，且易于实现机械化和流水作业。

再次，悬臂矫直机装拆辊方便快捷，可减少更换规格及故障处理时间，调整工能直接观看到钢材在各矫直辊间的变化情况，以便正确分配各辊压力，还可站在机体一端，观看棍子孔型的错位情况，从而快速调整减少缺陷钢材的产量。另外，如果棍子表面粘有异物，划伤或啃伤钢材时，不需拆棍，可直接用砂轮清除。

而传动方式的选择，主要是考虑钢材的咬入情况。一般普碳钢比合金钢要容易咬入，所以生产普碳钢为主的车间选用下辊传动的即可；而生产合金钢为主的车间，就需选用下棍和第一个进口上棍为传动辊或上、下辊全部为传动辊。而上下辊同为传动辊的矫直机在辊型设计和整体构造上，还应考虑到上、下辊的线速度是否一致，故在辊型设计和棍子的制造与准备上要求更加严格。

因此一般H型钢厂的矫直机都选择的是下辊传动的悬臂式矫直机。

（四）悬臂式矫直机的结构

悬臂式矫直机的结构可分为机架，辊轴，矫直机的驱动装置，垂直调整装置，轴向调整装置，立辊装置6大部分。

1、机架

矫直机的机架，一般采用铸钢制造，其优点是强度高，刚性好。其缺点是重量太大，往往是整个厂中重量最大的设备，不利于更换、检修挪动。现在广泛的采用高强度可焊性好的厚钢板经过特殊焊接加工而成。由一个底座，两个侧面框架和一个上部框架组成。机架必须充分保证矫直机的刚性，上轴由框架上部悬吊，下轴安放在底座上。

2、辊轴

辊轴由锻钢制造，安装在机架上，并延伸到轴承的外端，矫直工作辊安装在伸出的轴端上。各轴承都是滚动轴承，工作侧为径向轴承，驱动侧为止推轴承，从而使辊轴上下左右方向都不发生偏移松动。

3、矫直机的驱动装置

矫直机的驱动装置一般由变速箱、齿轮座和万向接轴等组成。当需要矫直的钢材品种和规格较多，产量较大，轧钢过快时，矫直往往会成为薄弱环节。此时矫直机采用可调速矫直机是最适宜的。这样可以根据情况灵活的地调矫直速度。变速箱可以采用变速箱与齿轮座合为一体的复合式减速机，其优点是结构紧凑，占地面积小，重量轻，而且使用可靠。