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浅谈矫直机的应用及改进介绍了某钢厂四重九辊式全液压矫直机的设备结构、技术特点，其特点确保了钢板获得最佳的矫直平直度及较小的残余应力。
同时对现阶段矫直机在应用实践中出现的安全联轴器切断、辊系及机架辊等故障进行分析并逐一改进和优化。
改进后增加了设备的作业率，减少了工人劳动强度，降低了备品备件的消耗，提高了经济效益，希望为中厚板厂矫直机的应用实践提供一些借鉴经验。
标签：四重九辊矫直机；安全联轴器；辊系；改进0 前言某钢厂为加大产品结构的调整，提高产品档次，于2007年开始建设特种钢板工程。
矫直机作为中厚板质量保证的一个重要环节的设备，决定着产品的交货质量，特别是对具有高附加值的中厚板具有十分重要的作用。
该矫直机是由达涅利借鉴了国内外先进矫直机的经验而设计制造，为四重九辊式全液压可逆式，代表着当今先进技术水平，其特点确保了钢板获得最佳的矫直平直度及较小的残余应力。
矫直机主要由本体与传动部分组成，其中任何环节出现故障都会影响整体设备的运行。
该矫直机自投入使用以来，由于其使用环境的特点以及设计制造不周全等原因，时常出现安全联轴器剪断、辊系问题引起的一系列设备生产故障，造成了设备损坏，影响了正常生产，甚至引起产品质量问题。
通过现阶段应用实践对上述故障进行分析并逐一进行了改进优化，取得预期效果。
1 设备结构、技术特点矫直机主要由本体部分、传动系统组成。
本体部分主要包括预应力框架、弯辊系统、液压辊缝调节系统、入口出口边辊调节系统、换辊系统等；传动系统包括主电机、减速分配箱、万向接轴等。
弯辊系统主要是弯辊缸与弯辊框架（水冷）组成。
弯辊框架分为左右两部分，底部有回转铰接点，弯辊缸通过偏心轴使弯辊框架左右两部分绕着铰接点转动，使弯辊框架左右两部分的底面形成一定的夹角，再由弯辊框架、支承辊传递实现上工作辊系的弯曲并得到辊缝凸度形状，实现弯辊功能。
辊缝调节系统主要通过4个主压下缸和4个平衡缸共同作用实现辊缝调节。
主压下缸通过电气、液压的自动控制实现自动辊缝调节及工作辊的前后倾动和左右倾斜的调节。
板材矫直机的电气控制系统设计摘要平直度是评价金属板带质量的重要指标之一。
随着用户对板带质量要求的不断提高，板带平直度的控制和改善显得日益重要。
板材矫直机是消除板材平直度缺陷，改善板形的关键设备。
首先，本文简单介绍了十一辊板材矫直机的生产工艺及电气传动系统的控制设备...<p>摘要<br />平直度是评价金属板带质量的重要指标之一。
随着用户对板带质量要求的不断提高，板带平直度的控制和改善显得日益重要。
板材矫直机是消除板材平直度缺陷，改善板形的关键设备。
<br />首先，本文简单介绍了十一辊板材矫直机的生产工艺及传动系统的控制设备、。
<br />其次，通过对板材矫直机的电气控制系统进行研究，完成了十一辊矫直机电气传动系统设计，PLC控制设计，上位机监控设计。
由于采用了西门子公司的simaticPLC控制技术，可以很好地实现控制功能和完成控制任务。
实现了对矫直机的精确控制，对提高板材的矫直精度具有重要意义。
<br />关键词：板材矫直机，电气控制，PLC <br /> <br />ABSTRACT<br />Flatness is one of the principal factors evaluating the metal plate and strip. With the users’ demand for the strip quality becoming more strict, it is increasingly important to improve and enhance the strip’s flatness. The leveler is a kind of key equipment to eliminate the three- dimensional vice on the strip and enhance its quality. <p class='Sqs306'></p> <br />Firstly, this paper introduces eleven-roller leveler’s production engineering, control equipment and control system of electrical drive system.<br />Secondly, by researching the electrical control system of leveler, I complete the design ofeleven-roller leveler’s electrical drive system, PLC control and PC monitoring. By using Siemens’ PLC control technology, this design achieves control functions and completes the control task, realizes the accurate control of the leveler. This has great importance of improvingthe accuracy of the leveler.<br />Key Words: Plates leveler, Electrical control, PLC<br /><br />本课题研究的主要内容<br />本课题的研究对象是板材生产线中的板材矫直机，结构形式为11矫直辊，拟围绕矫直机电气线路设计、PLC程序设计和上位机设计三部分进行，进行的研究内容具体如下：<br /> 1、对板材矫直机电气线路设计进行分析研究。
中厚板矫直机控制系统的开发与研究文章概括介绍了包钢薄板厂宽厚板矫直机控制系统的开发和应用，是对原有矫直机控制系统功能的完善和发展。
系统采用了GE公司的VME控制技术，通过64位总线结构和多CPU并行处理数据方式，可以很好地实现控制功能和完成控制任务。
主要介绍了矫直机的控制结构和控制特性，并对其中的辊缝控制进行重点详述。
标签：矫直机；辊缝控制；PID1 概述1.1 设备概况包钢薄板厂宽厚板生产线采用德国西马克公司设计的九辊矫直机，上面四辊可以进行垂直方向调整，下面五辊中只有入出口辊可以垂直调整。
矫直机（如图1）主要由4个HGC液压缸、8个弯辊液压缸、2个可调节的入出口液压缸进行辊缝控制，使钢板在矫直机中，经过交错排列矫直辊的反复弯曲，使钢板不均匀度逐渐减小，进而矫直。
1.2 工艺描述矫直机是布置在加速冷却系统之后，主要用于消除轧制后和加速冷却后钢板的不平直度（如：翘头、翘尾、边浪、中浪等）。
通常矫直机工作在自动模式，在自动模式下，系统会自动接收轧机二级下发的钢板PDI数据，请求模型计算，模型根据钢板的厚度、温度、钢种等数据，计算出辊缝的位置、钢板的最大矫直力、传带速度、矫直速度等参数下发给一级控制系统。
控制系统按照这些参数对钢板进行矫直。
矫直后的钢板由操作工来确认是否达到要求，如果没有符合标准，操作工可以选择反矫模式，再次请求模型计算，对钢板进行第二次矫直。
如果操作工认为钢板已经符合标准，可以选择传输模式，将钢板送到冷床。
2 系统配置包钢宽厚板生产线矫直机由于矫直辊压下量以及弯辊和入出口辊的调整要求很精确，运算和扫描周期也很高，所以系统采用了GE公司的VME控制技术，通过64位总线结构和多CPU并行处理数据方式来处理模拟量输入输出、SSI输入信号，并利用西门子ET200站处理现场数字量信号的PLC控制系统；通过以太网将PDA过程控制采集系统、二级模型计算机、工程师站进行连接；通过DP/DP网与其它PLC控制系统进行连接。
新型中厚板全液压热矫直机技术分析摘要：以一台3500mm中厚板全液压热矫直机为例，对设备进行了完整的技术分析，包括新型全液压矫直机的特性、机械结构、自动化控制、生产能力的计算。
关键词:中厚板;全液压;热矫直机;设计一、前言近几年来，随着控轧控冷与直接淬火技术的采用，轧后板温降低、板形变坏、屈服强度增大、板厚范围加大加之用户对钢板加工自动化程度的提高，要求钢厂交货钢板的平直度也更加严格。
因此，新型全液压矫直机都要求能力强，刚度大，自动化程度高，经矫后的钢板平直度好，残余应力小且分布均匀，板材表面质量好且无压痕。
而且要做到操作安全可靠、作业率高，一道次矫直，矫直速度快，自动化水平高，还要减少投资规模。
二、新型中厚板全液压热矫直机的主要特点新型中厚板全液压热矫直机具有以下特点：2.1液压伺服调节辊缝，操作灵活和容易，超载保护；液压调节系统允许在矫直全过程中进行多个方式的位置调整（高度调节、摆动调节、倾斜调节、辊缝快速闭合和打开），辊缝控制在所有矫直阶段都有效，从而保证板子的端部有良好的矫直质量；同时可以补偿机架的弹跳变化。
2.2矫直辊液压弯辊，上矫直辊的预弯变形可以通过液压缸调节剖分式上压力框架来实现。
2.3快速换辊系统，包括辊盒设计。
2.4过热保护设计，包括矫直辊内部空心水冷和上框架水冷，此设计主要针对长钢板的连续矫直。
2.5入口和出口的下矫直辊通过液压马达和蜗轮减速机来调节其位置高度，操作者可以调节出口矫直辊位置来提高钢板的平直度。
2.6机架辊单独安装在中间框架底座上，由齿轮电机驱动，用于在矫直辊和入口/出口辊道之间输送钢板。
2.7热矫直机设计满足下列标准给出的矫直产品：单道次与多道次矫直（包括反向矫直）塑性变形率在60％～80%矫直高强度的钢板。
压下调整速度快，8 mm/s，可缩短钢板品种规格频繁变化时的调整时间。
2.8微张力传动控制，通过双电机的分组传动控制，实现矫直过程中的微张力传动控制。
在厚板领域，通过微张力控制改善接轴受力状况，消除扭矩峰值。
中文摘要中文摘要矫直作为一种精整技术，在冶金工业中得到了广泛应用。
辊式矫直机作为重要的矫直设备，其应用也日益广泛。
各国学者在辊式矫直设备的理论设计方法和计算模型方面做了大量的研究工作，但关于辊式矫直机传动理论的研究还不够细致，未能系统化地解释传动受力工况和设计依据。
这使得工程中确定驱动扭矩的方法常为估算，严重地影响了矫直技术的发展，也降低了矫直设备的生产能力。
本文以实验室“全液压辊式矫直机实验平台建设项目”为依托，通过对板材弹塑性弯曲变形过程的研究，并根据矫直机采用的集中驱动的传动方式特点，将矫直辊间的耦合作用引入到了驱动扭矩的解析模型当中，用数学方法解释了矫直过程中板材打滑及负扭矩现象，完善了辊式矫直驱动扭矩的数学模型。
为了掌握真实的矫直辊驱动扭矩分布特点及规律，设计、制备了一套测扭矩实验装置，并采用实验方法对矫直机全部十一根矫直辊的驱动扭矩进行了测试。
通过对实验数据的分析，得出矫直过程中驱动扭矩在矫直辊间的分布特点，并把实际的矫直过程分为钢板的咬入、稳态矫直及甩尾3个阶段。
针对每个阶段的特点，在咬入阶段主要分析了矫直冲击载荷产生的原因，以及冲击载荷对矫直驱动扭矩的影响；在稳态矫直阶段，分析了集中传动各电机的驱动扭矩分配，及其与总驱动扭矩之间的关系；在甩尾阶段分析了出口侧电机单独矫直时，驱动扭矩在辊系中的分布特点，最后通过驱动扭矩解析模型计算值与实测值的对比，验证了驱动扭矩解析模型的准确性。
总之，本文通过解析计算与实验测试相结合的方法，对板材辊式矫直机驱动扭矩进行了研究。
揭示了驱动扭矩分布的特点及规律，完善了矫直驱动扭矩模型，有利于矫直工艺参数的制定，对矫直理论的完善和矫直设备的发展都具有重要的现实意义和理论意义。
关键词：板材辊式矫直机；驱动扭矩；辊间耦合；实验测试IABSTRACTABSTRACTStraightening as a finishing technology, which is widely applied in metallurgy industry, and roll leveler is the important equipment of leveling, its’ application becomes more extensive. At the moment, although many people do related research about theoretical design method and computing model of straightening machine, but transmission theoretical of roll leveler haven't been understand completely until now, transfer loading conditions and the design basis can’t be system atic explicated, the method of determination of driving torque is usually estimated in engineering design, This has seriously affected the development of leveling theory, and production capacity of leveling machine is also lowered.This topic based on the project of experimental platform construction of all hydraulic roll leveler, established the leveling mathematical model by studying the process of elastic-plastic bent deformation, the coupling between the rollers are led into torque analytical model which based on conservation of energy, plate's sliding in roll cassettes and minus torque is explained by mathematical model, a perfect leveling mathematical model has been established.In order to grasp real torque distributional characteristics and change rule, a experiment device which uses to measure torque is designed and produced, The principles of the experiment and the calibration method of driving torque are explained in detail, and then driving torque of 11-rolls is measured by experimental method.Distributional characteristics of driving torque in leveling process is obtained by analyzing the experimental data, the whole leveling process is divided into plate’s biting stage, steady-state leveling stage and drifting stage in the analysis process. In t he stage of plate’s biting, the cause for impact load and its effectives bout driving torque is analyzed; In the stage of steady-state leveling, driving torque distribution of motor in the concentrative drive leveler is analyzed; In the drifting stage, the distribution of diving torque in levelingIIIABSTRACTrolls is analyzed when the outlet side group leveling alone. The accurate model is verified by compared the experimental value with theoretical value.In all, leveling process is studied by means of the combination of both theoretical and experimental methods, the characteristics and regularities are founded, driving torque of straightening model is developed. The results is good for leveling process parameters setting, the perfection of leveling theory and the development of leveling equipment which are of great theoretical and practical significance.Key words: Plate roll leveler ; Driving torque ; Coupling between rollers ；Laboratory testIV目录目录第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外板材辊式矫直机发展概况 (1)1.2.1 国外板材辊式矫直机发展概况 (1)1.2.2 国内板材辊式矫直机发展概况 (4)1.3辊式矫直过程及矫直理论的研究进展 (5)1.4本文的研究目的及研究内容 (6)1.5本章小结 (6)第二章板材辊式矫直的基本理论 (9)2.1 板材弹塑性弯曲的基本理论 (9)2.1.1 弹塑性弯曲中的基本假设 (9)2.1.1 弹塑性弯曲的定义 (10)2.1.3 板材弹塑性弯曲曲率 (11)2.1.4 板材弹塑性弯曲的力矩和曲率方程 (13)2.2 板材辊式矫直机简介 (16)2.2.1 板材辊式矫直机的工作原理 (16)2.2.2 板材辊式矫直机的种类 (16)2.3 板材辊式矫直机矫直方案简介 (19)2.4 本章小结 (20)第三章板材辊式矫直过程数学模型的建立 (21)3.1 板材辊式矫直机压下量模型的建立 (21)3.2 板材辊式矫直机矫直力模型的建立 (23)3.3 板材辊式矫直机矫直驱动扭矩模型的建立 (25)3.3.1 驱动扭矩模型的对比研究 (27)3.3.2 矫直辊间的扭矩耦合模型 (29)3.3.3 板材在矫直辊间的滚动摩擦扭矩模型 (32)3.3.4 矫直辊轴承的摩擦扭矩模型 (32)3.4 板材辊式矫直机矫直功率计算 (33)3.5 扭矩实例计算及结果分析 (33)3.6 本章小结 (33)V目录第四章板材辊式矫直驱动扭矩的实验研究 (37)4.1 全液压辊式矫直机实验平台简介 (37)4.2 驱动扭矩测试的原理及方法 (39)4.2.1 应变片的接桥 (39)4.2.2 集电环的设计 (41)4.2.3 数据采集系统的安装 (43)4.3 矫直辊驱动扭矩的标定 (44)4.3.1 驱动扭矩的标定方法 (44)4.3.2 标定矫直辊驱动扭矩的符号说明 (45)4.3.3 十一根矫直辊驱动扭矩的标定 (45)4.4 本章小结 (47)第五章板材辊式矫直驱动扭矩实验数据分析 (48)5.1 实验方案的确定 (48)5.1.1 实验材料的准备 (48)5.1.2 实验规程的设定 (48)5.2 实验过程 (50)5.3 测试结果与分析 (50)5.3.1 驱动扭矩原始记录曲线 (50)5.3.2 矫直驱动扭矩趋势分析 (58)5.4 板材矫直过程驱动扭矩分析 (59)5.4.1 钢板咬入过程的驱动扭矩分析 (59)5.4.2 稳态矫直下的驱动扭矩分析 (61)5.4.3 甩尾阶段的驱动扭矩分析 (63)5.4.4 负扭矩现象分析 (64)5.4.5 驱动扭矩解析值与实测值的对比分析 (65)5.5 本章小结 (66)第六章结论 (67)参考文献 (71)致谢 (75)攻读学位期间发表学术论文及科研情况.............................................. 错误！未定义书签。
板材矫直机相关技术研究
作者：戴慧鹏李建金依飞
来源：《科学与财富》2018年第26期
摘要：本文首先对矫直技术的发展进行了概况，接着从工艺控制系统、强力矫直机、变辊距技术以及弯辊技术四个方面介绍了新式矫直机技术特点，最后对21辊矫直机原理及操作原则进行分析，通过此次研究使我们对新式的矫直机工作原理以及有关技术有了进一步的认识。
关键词：矫直机；原理；操作原则
引言
矫直是确保中厚板生产合乎平直度标准要求的一道必不可缺的重要工序。
近几年来，由于控轧控冷工艺的积极采纳，用户自动化加工对钢板平直度提出更加严格的要求，国内外许多中厚板厂现有矫直机设备已满足不了要求，能力偏小，结构薄弱，亟需更新改造[1]。
至今，中厚板热矫直工艺仍然保持着辊式矫直机这一基本型式，但是，矫直机结构却发生很大的变化，并出现了几种新机型，自动化程度也有了明显的提高[2]。
1 矫直技术的发展
目前，我国正处于从钢铁大国到钢铁强国的过渡中，钢铁工业也处于深层次的结构调整之中。
中厚板具有较高的附加值，成为发展的重点。
面对激烈的市场竞争，中厚板的发展重点正在从追求产量转移到追求质量上来[3]。
中厚钢板矫直机作为中厚板质量保证的一个重要环节，决定着产品的交货质量。
为适应高质量钢板生产的需求，矫直机制造厂家如西马克（ SMS）、奥钢联（VAl）、日本的三菱重工（ MHT）及国内的太原重型机械集团有限公司（TZ）等纷纷推出具有先进技术的矫直机，其中SMS设计制造的中厚板冷矫直机 HPL （High PerformanceLeveler）型为目前先进矫直机技术的集中代表。
当今世界上先进矫直机技术快速发展，中厚板矫直机正向重型化、全液压、自动化过渡[4]。
2 新式矫直机技术特点
2.1 工艺控制系统
在中厚板生产各个工序的理论中，矫直理论发展相对薄弱。
其原因有两个：一是以前矫直机作为生产辅助设备没有受到重视；二是矫直过程相对比较复杂，理论研究困难。
当前，先进矫直机已开始采用过程计算机与轧机过程机通讯，并采用计算机模型控制。
计算机模型具有可根据矫直钢板厚度、宽度、平直度状况及温度来设定辊缝，自动咬钢送料，并具有过载保护和 AGC 弹跳补偿等功能。
这些技术的采用需要完善的矫直理论作为其技术支持。
在这个方面，国内矫直机制造商已联合研究机构做了研究工作，并取得了一定进展。
2.2 强力矫直机
由于中厚板生产普遍采用控冷、控轧，热矫直机矫直温度逐步降低，中厚板在热处理后的冷矫直已成为提高产品质量的重要手段，热处理线上冷矫直机已成为必要设备。
为了提高生产效率及产品质量，矫直机矫直厚度范围逐步扩大。
为了适应市场，宽板和特宽板生产线逐步投产。
由于上述原因，重型强力矫直机已成为新建中厚板生产线的必要设备。
这种形式矫直机矫直力一般在 30 MN～40 MN，大约为普通中厚板矫直机的2倍。
2.3 变辊距技术
有些中厚板生产厂家，采用变辊距的矫直机，以扩大矫直厚度范围和生产高强度钢板需要。
这种形式的矫直机生产的厚度范围相当于中板矫直机和厚板矫直机两台矫直机的范围，充分发挥了矫直机的矫直能力。
变辊距矫直机由于具有高的性价比，应用前景广泛。
同时，变辊距技术在现有中厚板矫直机改造中具有强的实用性。
它可根据矫直工艺的需要对现有矫直机辊系改造，使机架受力减少，从而扩大了矫直机的矫直厚度范围或强度范围，提高矫直质量和矫直效率。
2.4 弯辊技术
在宽板和特宽中厚板生产线，具有弯辊能力的矫直机已成为必选。
这种矫直机可以产生一定量曲率的矫直工作辊，可消除机架的弹跳，同时由于弯辊的存在，可有效地改善板材的横向板形。
3 21辊矫直机原理及操作原则
3.1板带材的板型缺陷
在板带材的轧制生产中，由于温度不均、变形不均、扎后冷却及各种加工因素，温度的变化及内力消长而发生弯曲或扭曲变形。
在长度远大于宽度或厚度的条件上，纵向纤维的变形十分明显；板材常常出现波浪弯和瓢曲等缺陷。
如图1所示。
其中，a指的是中部波浪弯；b指的是双边波浪弯；c指的是单边波浪弯；d指的是飘曲；e 指的是镰刀弯。
3.2 矫直原理
矫直机的矫直过程是使在旋转的矫直辊之间运动的板带材经受多次弯曲以消除原始曲率。
其原理是使带材在矫直辊压下力的作用下，进行纯弯曲、发生弹塑性弯曲变形，当矫直力消除、板带材弹性回复后，消除了一部分原始曲率。
剩余的曲率则为下一个矫直辊的原始曲率。
经过多个矫直辊的作用，剩余曲率逐步减小、板材趋于平直。
3.3使用方法
（1）如来料只存在单一的纵向波浪弯是，只需将上辊系垂直压下，并纵向倾斜，在纵向形成递减压弯量。
如图2所示。
（2）若来料板型较差，为了有效消除瓢曲等复杂缺陷，在工作辊的背面装有5排支承辊，如图3所示。
可以通过使用操作台上的旋钮对工作辊造成人为的压弯，使辊面形成凸起，我们把凸起的程度称为凸度。
辊子带有凸度之后其轴向辊缝变成大小不同。
若使大辊缝处于板面瓢曲部位，小辊缝则对着较平坦部位。
在板材通过辊缝时，平坦部位被压成大的反复弯曲变形并形成拉伸状态，瓢曲部位被压平，形成压缩状态，其结果可是短纤维变长，长纤维变短。
如此反复弯曲之后。
凸度位置调节需根据来料缺陷的波浪位置而定。
根据来料具体波浪位置调整凸度位置。
a表示下辊中间凹下，两侧支承辊抬起，用于矫直板材中部波浪弯；b表示下辊中间凸起，中间的支承辊将下辊压弯用于矫直两侧波浪弯；c表示下辊一侧凸起，一侧的支承辊抬起用于矫直另一侧的波浪弯；d表示下辊凸凹混合调整法，用于矫直板材出现三道波浪弯等复杂缺陷。
结束语
当前，国内有着先进生产技术的板材矫直机已经逐渐投入的实际生产过程中，对现金的矫直机技术理论进行深入的研究。
矫直机在生产过程中发挥的重要性越来越被人们所认可。
矫直机技术正在持续健康的发展下去。
参考文献：
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[4] 胡坚. 第三代中厚板热矫直机辊系新特点的探索[ J] . 重庆工业高等专科学校学报，2011（ 4）： 145- 148.。
