孟光振，王仕杰，馬強，劉磊，張志娜

大規(guī)格十輥棒材矯直機的改進

孟光振1，王仕杰2，馬強2，劉磊2，張志娜2

(1．山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司特鋼事業(yè)部，山東萊蕪271104; 2．中國重型機械研究院股份公司，陜西西安710032)

大規(guī)格十輥棒材矯直機較七輥矯直機在矯直精度上有了很大的提升，但是如果控制不好，矯后棒材頭部會有不同程度的啃傷，個別會出現(xiàn)棒材表面劃傷等問題。本文針對大規(guī)格十輥棒材矯直機的結(jié)構(gòu)及特點，采用液壓同步快開技術(shù)、升降托輥及彈性導衛(wèi)等措施，提高了棒材表面質(zhì)量，取得了良好的效果。

精整;矯直;頭部啃傷;表面劃傷;液壓快開

0 前言

伴隨著國內(nèi)汽車行業(yè)及船舶行業(yè)的強勢發(fā)展，大直徑圓斷面棒材在市場上的需求也在持續(xù)增長，同時對成品棒材的直線度及表面質(zhì)量有了更高的要求。萊蕪鋼鐵股份有限公司特鋼事業(yè)部抓住機遇淘汰落后產(chǎn)能，對特鋼產(chǎn)品進行技術(shù)升級改造，后續(xù)配套年產(chǎn)40萬t鋼材的精整線。整線工藝流程:上料-矯直-拋丸-倒棱-漏磁探傷-超聲波探傷-修磨-分揀收集-打捆-承重-掛牌-入庫。

傳統(tǒng)精整線矯直環(huán)節(jié)均配置七輥棒材矯直機，隨著棒材最終直線度要求的提高，該精整線配置的高精度矯直機組采用中國重型機械研究院股份公司的新型十輥棒材矯直機組，它通過全新的矯直輥型設(shè)計方法，多次反彎的矯直過程，很好的融合了兩輥矯直機和七輥矯直機的優(yōu)點，大大提高了一次矯直精度，為后部工序奠定了基礎(chǔ)，提高了整線的產(chǎn)品質(zhì)量，滿足了市場上對于高端棒材的要求。

1 十輥棒材矯直機設(shè)備組成

新型十輥棒材矯直機輥系排列如圖1所示，采用2－2－2－2－2的上五下五對輥布置，上下同速同驅(qū)保證大彎曲棒材的順利咬入，第二、四對輥為被動式的深淺凹形提高矯直精度，其他全部為主動的準雙曲線復合輥系。深淺凹形輥型的利用在輥數(shù)不增加的情況下，提高反彎次數(shù)，減少反彎節(jié)距，從而為解決頭尾彎曲、為提高矯直精度提供了可靠保證。

圖12 －2－2－2－2十輥矯直輥系布置形式Fig.1The 2－2－2－2－2 ten roll straightening roll arrangement

主要技術(shù)參數(shù)如下:

矯直棒材直徑Φ90～Φ220 mm矯直棒材長度4～12 m

最大棒材屈服極限1100 MPa最大來料彎曲度20 mm/m矯直速度10～45 m/min

矯后棒材直線度通長≤1 mm/m

升降調(diào)整精度±0.1 mm

十輥矯直機主體設(shè)備主要包括入口彈性導衛(wèi)機構(gòu)、主機本體、后臺出料導衛(wèi)、電控系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)。

1.1 入口彈性導衛(wèi)機構(gòu)(圖2)

圖2 彈性導衛(wèi)機構(gòu)Fig.2Elastic guide institutions

該彈性導衛(wèi)機構(gòu)通過彈簧和拉桿將導衛(wèi)座和底座連接起來，導衛(wèi)塊安裝在導衛(wèi)座上，如圖2所示。導衛(wèi)塊采用硬度相對較小的鑄鋼材料，從而較好的保護棒材表面。導衛(wèi)塊采用系列更換方式進行開口度的調(diào)整，以適應不同規(guī)格棒材的正確導入。當棒材尾部甩動時，該套彈簧柔性導衛(wèi)裝置隨著棒材尾部而柔性擺動，防止棒材的劃傷及導衛(wèi)板的過度磨損。

1.2 主機本體

矯直機主機本體由上、下橫梁組件、主傳動系統(tǒng)、矯直輥體等主要部分組成，如圖3所示。

圖3 十輥矯直機Fig.310-roll bar straightener

上橫梁組件由上橫梁、壓下系統(tǒng)、角度調(diào)整機構(gòu)組成。上橫梁為焊接結(jié)構(gòu)件。壓下系統(tǒng)機械部分由行星擺線減速器、聯(lián)軸器、壓下絲桿等組成。壓下絲桿通過復合螺母來消除絲桿與壓下螺母之間的間隙。五個上輥的壓下機構(gòu)可聯(lián)動或單動，壓下調(diào)節(jié)過程是在非矯直狀態(tài)下完成。壓下系統(tǒng)液壓部分主要由液壓缸體、活塞、缸底及油路等組成。正常工作時，主油腔通入高壓油，使壓下油缸處于其行程下限位置，此時缸底與活塞之間形成20 mm厚的液壓墊，液壓缸中的壓油保持為一常數(shù)，當被矯棒材尺寸超差或彎曲度過大引起矯直力過大或輥縫過大時，液壓缸內(nèi)油壓發(fā)生變化，液壓控制系統(tǒng)將根據(jù)此變化調(diào)整液壓墊的厚度，使輥縫隨之變化，從而起到保護作用并使矯直照常進行。

下橫梁組件由下橫梁、下輥托盤機構(gòu)、下輥角度調(diào)整機構(gòu)等組成，下橫梁為焊接結(jié)構(gòu)件，下輥托盤機構(gòu)安裝在下橫梁內(nèi)部，托盤上部安裝下矯直輥，托盤內(nèi)部設(shè)有液壓缸。調(diào)整角度時液壓缸推動托盤升起，角度調(diào)整機構(gòu)帶動托盤及輥體旋轉(zhuǎn)，調(diào)整角度完畢后液壓缸鎖緊。其中第2和4輥設(shè)有電動壓上機構(gòu)。壓上動作是在非矯直狀態(tài)下完成的。下輥第1輥、第3輥和第5輥角度調(diào)整機構(gòu)同上輥角度調(diào)整機構(gòu)。第2和第4輥角度調(diào)整機構(gòu)為手動調(diào)整。

1.3 出口導衛(wèi)

出口導衛(wèi)內(nèi)部采用可旋轉(zhuǎn)保護套，具有引導棒材出料及保護的作用，限制棒材的甩動，將棒材與保護套之間的相對摩擦運動降低到最小，有效減小了棒材表面劃傷。內(nèi)部鑲嵌可更換耐磨球鐵導套，便于磨損后的維修更換。

2 十輥矯直機的改進

2.1 液壓同步快開技術(shù)

由于棒材來料比較彎曲，隨著棒材咬入矯直機主機以后，棒材旋轉(zhuǎn)前進，彎曲的棒材尾部對矯直機的前臺甩尾打擊嚴重。矯直機的前臺送料輥道在棒材咬入主機以后自動降落，輥道降到到C型保護套以下，為了保護前臺輥道免受打擊，提高了輥道的使用壽命，便于檢測，在矯直機第一對輥縫處設(shè)置有對射開關(guān)，當檢測到棒材剛好進入矯直機第一對輥時，前臺輥道馬上下降。由于大規(guī)格較長來料咬入以后，整個棒材后部的重量過大，棒材咬入第一對輥后不能對整根棒材構(gòu)成很好了夾持，致使棒材咬入第一對輥后，頭部傾斜向上撞擊到第二對輥的上輥，形成不同程度的頭部啃傷。

為了解決這個問題，提出了液壓同步快開技術(shù)。由于十輥矯直機的輥型采用的準雙曲線輥型，整個輥型深度較淺，一對矯直輥無法將整根大規(guī)格的棒材在頭部實現(xiàn)完全的包絡夾持，所以采用了兩對輥同時夾持入料。即棒材在進入矯直機主機以前，矯直機第一對輥和第二對輥的上輥通過液壓負荷缸反向給油打開，等到棒材隨前臺輥道送至第二對輥時，上面兩個矯直輥快速壓下，保證提供足夠的矯直力，然后進行矯直(如圖4)。棒材在兩對輥的包絡夾持下進行矯直，棒材始終沿著矯直中心線前進，成功避免了頭部啃傷。

圖4 棒材咬入示意圖Fig.4Bar biting schetch

2.2 出料升降托輥

為了提高矯直機的節(jié)奏，棒材矯直后經(jīng)過后臺輸送輥道快速出料。所以后臺的輸送輥道一般采用垂直矯直中心線布置，而矯直輥一般與矯直中心線成30°左右的夾角。當矯后棒材沒有完全離開矯直機主機的時候，棒材旋轉(zhuǎn)前進，一旦棒材尾部接觸到后臺輸送輥道，表面即被劃傷。為了有效避免棒材表面劃傷，首先將后臺的輸送輥道的輥面高度比矯直機主機下輥面標高低30 mm左右，同時在后臺出料處增加一個升降托輥，用于對矯后棒材的托舉，防止棒材在離開矯直機主機前與后臺輸送輥道的接觸劃傷。

后臺出料升降托輥和后臺出口導衛(wèi)的聯(lián)合作用，有效保護了矯后棒材，避免棒材表面矯直缺陷的產(chǎn)生。

3 現(xiàn)場使用情況

該設(shè)備自投產(chǎn)以來，設(shè)備運行狀態(tài)良好，已經(jīng)累計矯直30萬t左右，矯直效果良好，大大超過了預期設(shè)計要求的1 mm/m直線度，整體達到0.8 mm/m的直線度，大大提升了棒材的成品質(zhì)量。

部分矯直鋼種的現(xiàn)場矯直情況如表1、圖5所示。

表1 生產(chǎn)情況記錄表Tab.1The recorder table of the production

圖5 矯直前后產(chǎn)品對比Fig.5The product contrast of before-and-after straightening

整套設(shè)備使用2年來，基本保持全數(shù)字化自動調(diào)整，調(diào)整精度高，矯直效果良好，但是也給前后輔助設(shè)備提出了更高的要求。當彎曲度過大時，前臺散料設(shè)備很難將棒材均勻散開，需要人工干預，大大增加了操作者的勞動強度，也降低了矯直機主機的矯直效率。所以急需解決大彎曲棒材無人工干預散料機構(gòu)的研發(fā)，從而提升整機的矯直效率。

4 結(jié)語

萊鋼公司特鋼事業(yè)部產(chǎn)品升級技術(shù)改造工程中的Φ90～Φ220 mm棒材連續(xù)精整生產(chǎn)線，工藝先進，布置合理，設(shè)備精良，為公司占據(jù)特鋼高端市場打下良好基礎(chǔ)。尤其是新增的高精度十輥棒材矯直機在整線中發(fā)揮了及其重要的作用，大大提高了產(chǎn)品的矯直質(zhì)量，為后部工序的順利進行提供保障。該精整線的整體工藝布局和十輥矯直機的合理選型都將為其他鋼廠新上類似項目時提供參考。

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Improvement of the large scale ten-roll bar straightener

MENG Guang-zhen1，WANG Shi-jie2，MA Qiang2，LIU Lei2，ZHANG Zhi-na2
(1.Laiwu Iron＆Steel Group Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China; 2.China National Heavy Machinery Research Institute Co.，Ltd.，Xi’an 710032，China)

The large size ten-roll bar straightening machine has a very big promotion in the straightening accuracy than the seven-roll one，but when the operation is not appropriate，head injury would often occurred with different degree，the rod surface scratches and other issues would appear individually．This article introduced structure and the characteristics of the large size ten roll bar straightening machine，which applies the technique of synchronous hydraulic quick opening，lift roller and elasticity guide，which improves the quality of the rod surface，all of these has obtained the good effect．

finishing;straightening;head injury;surface scratch;hydraulic quick-opening

TG333

A

1001－196X(2017)01－0070－04

2016－04－01;

2016－06－20

孟光振(1985－)，男，工程師，山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司特鋼事業(yè)部，從事軋鋼設(shè)備的技術(shù)管理工作。