摘 要：本文对莱钢大H型钢生产线矫直工艺进行了研究，重点就矫直辊R角和装配宽度对矫直质量的影响进行了分析，给出了各规格矫直辊装配宽度的理论公式，为生产提供了理论指导，从而提高了矫直质量。

关键词：H型钢；矫直辊 ；R角；装配宽度

0 前言

莱钢型钢厂大型H型钢生产线CRS（Compact Roller Straightener）辊式矫直机是当时世界最先进的大型H型钢矫直机，2005年7月份投入使用。与传统的丝杠五辊压上悬臂式九辊H型钢矫直机相比，该矫直机采用双牌坊支撑，四辊液压压下设计，具有很好的矫直效果（如图1和图2）及最小的残余应力，并且实现了快速换辊。

1 H型钢矫直原理介绍

目前H型钢的矫直形式主要有三种，分别是腹板矫直、翼缘矫直和翼缘腹板同时矫直。其中，最常见的矫直方式是腹板矫直。通过水平辊接触H型钢腹板，使腹板发生弯曲变形，从而带动翼缘发生弯曲变形的一种矫直方式。CRS2000/9H矫直机就是采用这种方式进行矫直。

H型钢的矫直原理（如图3），原始曲率为0～±1/ro的轧件通过第一辊时，未受弯曲力矩作用，原始曲率无变化。当轧件进入第二辊时，轧件的最大原始曲率为±1/ro。第二辊的反弯曲率1/ρ2按照上凸曲率-1/ro得到矫直的原则选择。经第二辊矫直后，使-1/ro变为0，也使0～-1/ro间的曲率由于过分弯曲变为下凹曲率，原0～+1/ro间的曲率仍然存在无变化，此时的残余曲率范围为0～+1/ro。当轧件进入第三辊时，轧件原始率为0～+1/ro。第三辊的反弯曲率1/ρ3（与1/ρ2大小相等，符号相反）是按照+1/ro的弯曲部分得到矫直原则选择的。经过第三辊弯曲后，+1/ro 变为0，并使0～+1/ro间的曲率由于过分弯曲变为上凸曲率，此时的残余曲率范围为0～-1/r3（1/r3<1/r0）

依次类推，以后各辊的反弯曲率均使前前一辊的最大残余曲率得到矫直为原则选择，即1/ρi<1/ri-1，使1/ri-1变为0，残余曲率范围为0～1/ri（1/ri<1/ri-1）。直至使1/r8变为0，最终残余曲率为0～1/r9。当n值足够大时，1/r8≈0，符合国家标准或用户要求，就达到矫直的目的。

由此可见，矫直轧件的基本原则：欲使原始曲率为1/r0的轧件得到矫直（1/r=0），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1/ρy（即1/ρy=1/ρ）。

在9辊矫直机上，1-6号辊塑性变形较大，从7号辊开始，塑性减小，弹性增加。8号辊和6号辊之间的压力有明显的变化。在入口的几个变形三角区，压下量较大，变形半径较小。随着轧件的逐渐向后移动，压下量逐渐减小，变形半径逐渐增大，直至变形半径无穷大，轧件完成矫直。

2 矫直辊对矫直质量的影响分析

2.1矫直辊R角对矫直质量的影响

当矫直辊R角较小时，矫直辊片与腹板贴合点与翼缘之间的距离增加（如图4（1）），矫直辊水平段与H型钢的R角腹板切点之间的水平段间距距离为7.3mm，即矫直辊与H型钢腹板贴合段偏小，相对悬臂量过大。这样在矫直辊在工作过程中，由于垂直方向和轴向上的压力较大，所矫型钢的腹板在受压力的同时另一侧没有相应的压力，（如图4（2）），就会造成H型钢腹板的塌陷。减少了腹板弯曲带动翼缘弯曲的效率，增加了腹板靠近R处出现弯曲的空间，易出现R角塌陷。

2.2矫直辊装配宽度对矫直质量的影响

矫直辊装配宽度（如图5），由L=UFBH/1.007-2计算而来，其中UFBH为UF轧辊的BH值，1.007为热缩系数，当这些参数选择不合适时，会出现矫直辊装配宽度较大或者较小的情况；

当矫直辊装配宽度较大时，矫直辊与轧件之间间隙小，矫直压力较正常宽度时小，易产生X型腿（即翼缘外扩），轧件扩腰量大；

当矫直辊装配宽度较小时，矫直辊与轧件之间间隙大，矫直压力较正常宽度时大，易出现R角压痕，形成内并，轧件扩腰量小。

3 矫直辊工艺优化

针对矫直辊轧矫直质量的影响，有针对性地进行了工艺优化改进。

3.1 矫直辊R角的优化

将矫直辊R角优化为比轧件R角大3mm（如图6）。通过该设计可以进一步改善矫直辊R角和轧件R角在矫直时的啮合情况，矫直辊R角既不过分挤压轧件，又减少了矫直时的悬臂量。进一步减少了矫直辊片与腹板贴合点与翼缘之间的距离，单侧减少量达到了4.2mm，大大增加了腹板弯曲带动翼缘弯曲的效率，减少了腹板靠近R处出现弯曲的空间，R角塌陷缺陷彻底解决。

3.2 矫直辊装配宽度

现场实际测算热缩系数。

通过尺寸测量计算法计算轧件矫前腹板宽度，矫前腹板宽度=轧件高度（H）-翼缘厚度（t1+t2）（如图7）

通过测量结论如下：

H600以下规格热缩系数为：1.006～1.01；H600-H700规格热缩系数为：1.006～1.007；H600-H1000规格热缩系数为：1.004～1.005。

随即在H600×300等规格进行了实验。H600×300规格矫直辊的装配宽度修改表见表1.

根据表1的计算，在H600×300规格进行矫直辊宽度加大1.1的一轮次实验，发现进行较小的轴向调整就可以起到调整翼缘斜度、侧弯的效果，R角塌陷有所减轻实验效果较好。

由于矫直辊宽度加大，矫直辊对H型钢腹板的的矫直力更靠近了翼缘侧，加大了腹板弯曲带动翼缘弯曲的变形力，矫直时出现了下弯和矫直力增大的问题。因此，在矫直时的矫直压力需要进行调整，在原有矫直压力的基础上，矫直压力要降低1-2mm。

4 结论

通过对矫直辊工艺及装配参数进行逐一研究，明确了矫直辊工艺参数对矫直质量的影响，提出了解决方案，并进行了实验验证，有效的解决了矫直缺陷，解决了长期以来困扰大H型钢生产线产品质量的一大难题，提高了大H型钢产品的市场竞争力。

参考文献：

[1] 崔甫.矫直机械与矫直原理[M].北京，冶金工业出版社，2002

作者簡介：

徐成军（1984.9- ），男，2008年毕业于内蒙古科技大学材料成型及控制工程专业。工程师，主要从事轧钢工艺技术工作.