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几种管棒材矫直设备的工艺分析 精细是控制特钢产品的最后过程。它消除或检测权限、外观、表面活性剂和其他缺陷，以满足轴承钢和齿轮钢等特钢的标准和用户要求。同时，产品的附加费也显著增加。斜辊矫直机是管棒材精整过程中的关键设备之一。随着经济的飞速发展, 通信、电子、军工、航天等高科技领域对高精度长材的要求越来越高, 斜辊矫直机在钢厂管棒材后道精整工序中的重要性也日益突出。 为适应生产领域的发展, 已开发了许多新型的矫直机。这些矫直机不同程度提升了设备的性能或拓宽了适用范围, 部分矫直机的生产已经实现了系列化, 标准化。根据被矫直工件的形状主要分为管材矫直机和棒材矫直机, 其中棒材矫直机又分为多辊矫直机和二辊矫直机。管棒材矫直机都是采用旋转反弯矫直原理, 依靠管棒材在旋转前进中所受塑性弯曲连续变化实现矫直, 但是辊系布置和辊形方面是不同的。笔者通过分析管棒材矫直机结构参数及矫直原理, 为钢厂在矫直机设计及选型方面提供参考。 1 直管机械 1.1 复合矫直工艺 高精密管材矫直通常采用弯曲矫直与压扁矫直的复合矫直方案。其矫直辊辊形特点是具有较长的双曲线, 可以增大管材和工作辊的接触面积, 减小接触压力, 进而减少矫直痕迹。较长的工作辊包络线还能保证管材被完全包住并且不需要额外的导向装置控制管材位置, 避免了由此产生的划痕。另外通过对管材实施矫直或归圆, 可以显著改善头部和尾部的直线度, 减小管材的椭圆度。矫直与归圆作用力的比例取决于管材直径、轧辊尺寸以及管材直径与壁厚的比例等。 按反复弯曲矫直工艺, 通过沿钢管轴向施加弯曲载荷以达到矫直钢管的目的, 只有当钢管整个通过处于有支撑的辊子下才能得以弯曲, 因此辊间距处管材两端得不到矫直。但采用复合矫直方案中的压扁矫直时, 钢管产生旋转椭圆变形, 孔型的直径小于钢管外径, 从而在大于钢管外径的局部椭圆的长轴方向上得到更大的矫直变形量, 随着局部椭圆的矫直, 局部弯曲也得到矫直。由于钢管是在一段长度上受到所接触的矫直辊辊身的压力作用, 因此接触长度范围内的局部弯曲可以充分矫直。矫直时钢管表层金属纤维进入全塑性状态, 产生正反应力从而获得最佳矫直效果, 并抑制了屈服应力下降后的软化现象。 1.2 辊矫直机不同区域的生长情况 矫直圆形管材通常采用六辊和十辊矫直机。斜辊矫直机的矫直直线度取决于管材通过矫直机时施加在管材每个单元上应力反向的次数, 应力反向次数越多, 管材直线度越高、越恒定。增加应力反向次数可以通过2种途径: (1) 增加工作辊的对数, 由此而增加将管材压至屈服强度以上的额外的点, 可以对钢管进行碾轧及弯曲。 (2) 在管材通过矫直机的任何一段距离, 增加管材的旋转次数。六辊和十辊矫直机矫直过程分别如图1、图2所示。 管材在六辊矫直机上有3处可能通过碾轧将管材压到屈服点以上, 即:入口、中心和出口的各对工作辊处 (图1a) , 而所需的屈服点以上的钢管弯曲矫直只有1次, 即在中间的一对工作辊处 (图1b) 。如EJP6RS-710六辊矫直机矫直?325~710 mm, 壁厚5~60 mm, 长度3~10 m的不锈钢管, 可保证矫直后的直线度为1 mm/m, 端部200~500 mm内直线度可达1.2~1.5 mm/m, 椭圆度小于0.3%, 矫直工作速度5~15 m/min。 十辊矫直机则多2次施加给管材的碾轧 (图2a) , 而钢管屈服点以上的弯曲矫直则发生在3处, 即第2、3、4对工作辊处 (图2b) 。十辊矫直机提供了更多的应力反向, 在类似应用情况下, 直线度更好, 并可以追求较高的生产速度, 因此广泛应用于?6~108 mm精密合金钢管的矫直。如EJP10RS-40十辊矫直机 (图3) 矫直?8~40 mm, 壁厚0.7~5mm, 长度12~37.5 m的不锈钢管, 对原料直线度最大为5 mm/m的管材, 可保证矫直后的直线度为0.25mm/m, 端部200 mm内直线度可达0.5 mm/m, 椭圆度小于0.5%, 矫直最大速度120 m/min。 实际应用中, 因为十辊矫直机比六辊矫直机多2对工作辊, 考虑到设备投资成本的增加, 对直线度要求不高 (直线度≥1 mm/m) 的较大管材 (?108~780 mm) 通常采用六辊矫直机矫直。 2 直尺机 2.1 圆材残余变形致灾未固 圆棒的矫直是利用旋转使棒材沿轴向产生均匀的弹塑性变形来实现, 要矫直的棒材必须部分地处在塑性状态, 以形成一种残余变形, 这种残余变形与圆材的原始曲率相反。棒材在辊缝间一边旋转, 一边前进并受压产生弯曲, 而这种弯曲必须使圆材达到足够的塑性变形程度, 并且为了获得矫直还要有一定的塑性长度, 圆材在该长度内获得必要的旋转次数使圆材任一段长度四周方向各条纵向纤维有较均匀的塑性变形。 2.2 辊矫直机系统 多