矫直机调整工艺分析

作者：贾金凤

来源：《科技创新与生产力》 2013年第6期

贾金凤

（太原通泽重工有限公司，山西 太原 030032）

摘 要：矫直机压下量及下中辊高度调整参数的确定，是矫直机应用过程中最重要的理论依据。结合已设计出的热处理生产线中的六辊钢管矫直机，阐明了矫直机压下量及下中辊高度调整设计的一种方法。

关键词：矫直机；现场压下量；现场中辊高度；钢管

中图分类号：TG333.2 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2013.06.083

矫直机是无缝钢管生产线中的重要设备，管材在热处理后存在明显的弯曲，以至影响在精整工序中的流动，钢管通过矫直机时经过互相交叉的辊子，一边旋转一边前进，在前进的过程中使钢管矫直。矫直机在前进的过程时矫直辊轴线与钢管轴线需保持一定的倾斜角，且上下辊需一定程度地压紧钢管，以提供带动钢管旋转前进时的摩擦力。为了使钢管矫直后变得平直，必须承受均匀的径向力和连续的纵向弯曲，使整个管子的长度和圆周方向发生连续的纵向的径向弹性变形和塑性变形，从而达到矫直和减少椭圆的目的，并对钢管表面起到光洁和强化的作用，因而需进行辊子高度的调整。

1 矫直挠度调整

为了使钢管产生一个纵向弯曲，须调整中间辊的高度，使钢管在弯曲时产生一个挠度。根据理论推导，要使钢管在发生弯曲变形时发生塑性变形的部分在全长的40％左右，最大挠度见图1。

式中，L为矫直时第一对与第二对（第三对）矫直辊的辊距；σS为钢管的屈服极限；E为钢管的弹性模数，碳素钢取2×104 kg/mm2；d为钢管的直径。

求出的最大挠度，即是中间辊的高度调整量，并通过调节中间辊高度的电机进行调整。现以碳素钢为例，所计算中间辊的高度见表1。

2 矫直辊压下量调整

在调节矫直辊的压下量时，应以钢管能够顺利地旋转前进，且不会因压下量过大而导致矫伤及矫方为原则。根据矫直的有关理论，钢管在矫直时，其所能承受的最大压紧力为

式中，b为接触宽度；δ为钢管壁厚；R为钢管半径；σt为钢管的抗弯屈服极限。

在F的作用下，截取被压紧部分的一个横截面圆环，再在这圆环中取1/4圆加以研究（见第84页图2）。则这1/4圆环的弹性变形能为

根据能量法，并忽略弯曲变形的影响，可求出在F2作用下的钢管压下量。所谓钢管压下量是指钢管在压紧力F的作用下直径的变化量ΔD，那么有ΔD = 8U/F，将F值代入该式即可得

随着管材直径比的增大，其极限压下量与最大弹性压下量之比，逐渐趋向于1，即管壁越薄，压扁压下量的范围越小，圆整精度升高；而管壁越厚，压扁压下量的取值范围越大，圆整精度越低，在实际矫直过程中，由于厚壁管的圆度易于保证，且随着管壁的增厚，压扁成形作用逐渐减弱，边辊将只起压紧作用[1]。

3 不同规格管材最大压下率经验参数结果分析

厂家工艺调整参数经过现场多次调整得到的经验参数，对于不同规格管材最大压下率经验参数见表2。

由表3可知压扁压下量随着直径的增大而增大，随壁厚增大而减小。理论值与现场试验的总体变化规律一致，且统一规格管材两者参数的曲线基本一致[1]。

4 结论

1）矫直机调整工艺不仅与管材产品规格、壁厚有关，而且与材料的机械性能有关，且与钢管矫直的成品率有很大关系[2]。

2）文中的现场试验公式为厂家新规格进行生产时，提供了有效的参考参数[3]。

3）中间辊高度、压扁压下量极限值适用于理想弹塑性材料，对于强化材料需作进一步的研究。

参考文献：

[1] 杜庆华.力学与工程应用[M].北京:中国林业出版社,1996.

[2] 朱美珍.对向六斜辊管材矫直机压扁压下量研究[J].包头钢铁学院学报,1998(17):23-25.

[3] 崔甫.矫直理论与参数计算[J].重型机械,1985(7):68-69.

（责任编辑 李 洋）