吳慶君 趙 崠

(1.淮南市石油化工機械設備有限公司技術部，安徽 232033;2.太原重工股份有限公司矯直機研究所，山西 030024)

隨著國際經(jīng)濟與有色金屬工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外各鋁業(yè)公司對高精度鋁板矯正機的需求已進入到了一個新的階段。市場對鋁板交貨狀態(tài)要求的不斷提高，使高精度鋁板矯直機的設備需求也越來越多。本文以一臺可矯直寬度小于2.2 m，板厚2.5 mm～8 mm，屈服極限≤360 MPa 的鋁合金板材的17 輥六重式鋁板矯直機進行技術分析。

1 六重式輥系布置及結構特性

目前國內(nèi)板材矯平設備多采用四重式輥系布置，即由上工作輥和上支承輥兩排列及下工作輥和下支承輥兩排列，上下共四排列共同組成四重式輥系結構(圖1)。

圖1 四重式輥系結構Figure 1 4 layer roller system structure

四重式輥系的主要問題是：板帶進入矯直機后，矯直力通過工作輥傳到支承輥上，理論上分析支承輥承擔全部矯直力。在矯直過程中，矯直力通過支承輥壓在工作輥上，作用到板帶表面上。由于支承輥是短輥型，在有支承輥接觸的工作輥表面上由于板材受力大，出現(xiàn)了明顯的壓痕。有色板材的板面絕對不允許存在壓痕的缺陷。因此四重式輥系板材矯直機是無法滿足生產(chǎn)高精度板材工藝要求的。

六重式的輥系布置如圖2 所示，它采用上下工作輥、上下中間輥、上下支承輥，共六排輥列組成六重式輥系結構。

圖2 六重式輥系布置圖Figure 2 6 layer roller system arrangement

由圖2 看出，在支承輥上承受的矯直力，通過中間輥傳到工作輥輥面上，而中間輥與工作輥輥面相同，但其直徑稍小一些。這樣板材在矯直過程中沿整個板寬上受力均勻，避免了短支承輥與工作輥直接接觸，在接觸處因受力分布不均而出現(xiàn)的壓痕現(xiàn)象。各輥系均由優(yōu)質調質合金鋼制造的高精度零部件組成。在矯直過程中，還采用了濕法矯直新工藝。在各排輥系間和板上噴灑乳化液，使各輥系始終保持清潔狀態(tài)，且可對板材起冷卻作用。這樣會進一步提高高精度板材的表面質量。

2 17 輥六重式中板矯直機的基本技術參數(shù)

以下是17 輥六重式中板矯直機的基本技術參數(shù)。

工作方式：平行、傾斜式

壓下方式：整體上下調整，同時沿進出料方向可傾斜調整

傳動矯正輥數(shù)：17 輥

矯正輥直徑：?100 mm

矯正輥輥矩：110 mm

矯正輥輥身長度：2 100 mm

矯正輥數(shù)量：17 根，上8 下9

中間輥輥數(shù)：19 輥

中間輥直徑：?70 mm

中間輥輥矩：110 mm

支承輥輥徑：?190 mm

支承輥排數(shù)：上、下各5 排

矯正輥輥面標高：+1 100 mm

上輥系的傾動：上輥系能夠向入口和出口方向傾斜調整，傾動量±3 mm

矯正輥傳動方式：集中傳動

壓下平衡機構：采用彈簧平衡方式

傳動裝置：齒輪機座采用稀油循環(huán)潤滑

矯正速度：～10 m/min(最大15 m/min)

上工作輥列行程：向下5 mm;向上30 mm;最大開口度約200 mm(視換輥要求而定)

上支承輥調整量：±1.5 mm

下支承輥調整量：向下1.5 mm;向上2.5 mm

壓下速度：～0.6 mm/s

擺動機構：擺動量3 mm

矯平精度：≤2 mm/m2

3 17 輥六重式中厚板矯直機的主要力能計算參數(shù)

衡量一臺矯平設備性能好壞的重要指標是板材矯后平直度，而平直度與板材在矯直過程中的塑性變形有關。表1 計算得出的設備力能參數(shù)均以板材在矯直過程中在橫截面上沿高度方向(即板厚)產(chǎn)生80%以上塑性變形區(qū)，并使板材上下表面變形應力均勻為依據(jù)。

4 17 輥六重式中厚板矯直機的主要結構

4.1 機架裝配

由左右機架、上橫梁和下橫梁組成。左、右機架采用焊接閉式機架，具有足夠的強度和剛度，加工精度高，所有矯正力通過橫梁作用在機架上。

表1 設備力能參數(shù)Table 1 Equipment force and energy parameters

4.2 壓下裝置

壓下部分裝在橫梁上部，由一臺交流電機通過減速機、蝸輪減速機減速，帶動4 個壓下絲杠轉動使活動橫梁沿機架內(nèi)側的滑板上下移動。可根據(jù)板材厚度、寬度、材料及原始曲率調整其開口度大小，壓下工作行程－3 mm～+30 mm，最大開口度約250 mm(視換輥要求而定)。壓下絲杠上部為漸開線花鍵導向，下部是梯齒形螺紋，承受矯正力和實現(xiàn)輥系的上下移動。壓下量可通過位移傳感器顯示。

為了避免矯正時的沖擊，壓下裝置中裝有彈簧平衡機構，用以平衡上輥系及活動橫梁的全部重量，消除壓下螺母與絲杠之間的間隙。壓下過平衡系數(shù)為1.2～1.4。

4.3 擺動機構

擺動機構中擺動梁為焊接結構件，其上部與平衡彈簧聯(lián)結。下部裝有上工作輥、上中間輥、上支承輥。通過壓下機構的動作可實現(xiàn)上輥系的上下移動，實現(xiàn)矯正不同厚度鋼板的開口度。擺動電機通過蝸輪減速機傳動偏心軸，實現(xiàn)上輥系的前后傾動，滿足鋼板的矯正，擺動量可通過刻度盤顯示。

4.4 多排支承的輥系布置方式

為了增加工作輥的剛性，上下工作輥各設置了5 排支承輥，材質為滾動軸承鋼。硬度為80～85HS 的上、下支承輥采用步騎式布置方式。為了調整支承輥與工作輥之間的間隙，支承輥軸承座底部設有斜鐵調整機構，可微量調整支承輥的上下位置，使其與工作輥保持良好接觸。上支承輥采用手動調整，調整量為±1.5 mm。下支承輥采用電動調整，調整量為向下1.5 mm，向上2.5 mm。由編碼器顯示，并設限位功能，用于限制上升下降的范圍，防止發(fā)生事故。

針對板材在軋制時由于軋制及加熱溫度不均勻而產(chǎn)生的瓢曲浪彎等缺陷，在矯平過程中可根據(jù)板形對下工作輥進行預彎，以提高板形質量。

4.5 中間輥裝置

為消除壓痕，上、下工作輥與支承輥間設置了19 根中間輥。中間輥材質為60CrMoV，硬度為85～88HS。

4.6 上、下工作輥裝置

上、下工作輥裝置是進行板材矯正的主要部件，上、下工作輥交錯排列，上工作輥軸承座固定在擺動體上，并有碟形彈簧消除其軸承座與枕座之間的間隙;下工作輥的軸承座通過枕座直接固定在機架窗口的下橫梁上，并有碟形彈簧消除其軸承座與枕座之間的間隙。由于軸承座圓弧與枕座之接觸面為線接觸，所以工作輥的軸承座可根據(jù)工作輥的彎曲量，能在枕座上自由轉動。工作輥材質為60CrMoV，硬度為88～92HS，輥面鍍鉻。輥面硬度高、具有良好的耐磨性，可承受較大的接觸應力，并且加工精度和表面光潔度高。手動干油站集中潤滑。

4.7 采用六重式輥系以提高矯正質量

本設備為六重式矯正機，支承輥承受的矯直力通過中間輥傳給工作輥，這樣工作輥承受的力是均布的。由于工作輥與中間輥的輥身長度相同受力均勻，這就改善了工作輥與支承輥作用處出現(xiàn)的壓痕，從而提高了板材質量。

4.8 主傳動部分

主傳動部分由主電機、減速機、齒輪機座及萬向接軸等組成。傳動系統(tǒng)由一臺直流電機通過聯(lián)軸器→減速機→齒輪機座→萬向接軸→工作輥裝置使設備轉動運行。

減速機內(nèi)部齒形采用漸開線硬齒面齒形，齒形淬火后進行磨齒，其優(yōu)點是傳遞力矩大，使用壽命長，采用油池潤滑。齒輪機座采用90#工業(yè)齒輪油稀油循環(huán)潤滑，在外部有油流指示器和壓力表顯示，潤滑效果好，延長了設備的使用壽命。電控部分與其有聯(lián)鎖信號，只有在稀油泵啟動的前提條件下設備才能啟動工作，防止齒輪機座在無潤滑的情況下工作。

萬向接軸選用球籠式萬向聯(lián)軸器。具有傳動力矩大、傳動平穩(wěn)、維護量小的特點。

5 結束語

我們結合以上技術分析以河南明泰鋁業(yè)為依托，成功研制了17 輥六重式矯正機，有效改進了現(xiàn)有矯直機結構，提高了矯直機精度，擴大了矯正機產(chǎn)品的規(guī)格范圍，滿足了不同用戶的需求，提高了產(chǎn)品的市場占有率和競爭力。