17辊六重式中板矫直机技术分析

17辊六重式中板矫直机技术分析

摘 要：以一台高精度六重式铝板矫直机为例，对矫直厚度较大的铝板矫直机进行了完整的技术分析，包括六重式辊系布置特性、矫直主要力能参数、矫直机结构分析。

关键词: 高精度 中板 六重式 矫直机

1、前言 随着国际经济与有色金属工业的发展，国内外各铝业公司对高精度铝板矫正机的需求已进入到了一个新的阶段，市场对铝板交货状态要求的不断提高，精整设备的使用也逐步增加，目前对高精度铝板矫直机的设备需求也越来越多。本文以一台可矫直宽度2.2米以内，板厚2.5～8 mm，屈服极限≤360 Mpa的铝合金板材的17辊六重式铝板矫直机进行技术分析。

2、六重式辊系布置及结构特性 目前国内板材矫平设备多采用四重式辊系布置，即由上工作辊和上支承辊两排列及下工作辊和下支承辊两排列，上下共四排列共同组成四重式辊系结构（图一）

图一 四重式辊系的主要问题是：板带进入矫直机后，矫直力通过工作辊传到支承辊上，理论上分析支承辊承担全部矫直力，在矫直过程中，矫直力通过支承辊压在工作辊上，2作用到板带表面上，由于支承辊是短辊型，在有支承辊接触的工作辊表面上由于板材受力大，从而出现了明显的压痕，对有色板材来讲，板面存在压痕的缺陷是绝对不允许的。因此四重式辊系板材矫直机是无法满足生产高精度板材工艺要求的。

六重式的辊系布置如图二所示，它采用上下工作辊、上下中间辊、上下支承辊，共六排辊列组成六重式辊系结构。

图二 由图二看出，在支承辊上承受的矫直力，通过中间辊传到工作辊辊面上，而中间辊与工作辊辊面相同，但其直径稍小一些。这样就是板材在矫直过程中沿整个板宽上受力均匀。从而就避免了短支承辊与工作辊直接接触，在接触处因受力分布不均而出现的压痕现象。各辊系均由优质调质合金钢制造的高精度零部件组成。在矫直过程中，还采用了湿法矫直新工艺。在各排辊系间和板上喷洒乳化液，使各辊系始终保持清洁状态，且可对板材起冷却作用。这样会使高精度板材的表面得到更进一步的提高。

3、17辊六重式中板矫直机的基本技术参数： 在本文中以以下技术参数进行技术分析 3.1工作方式： 平行、倾斜式。 3.2 压下方式： 整体上下调整，同时沿进出料方向可倾斜调整。 3.3 传动矫正辊数： 17辊 3.4 矫正辊直径： Φ100 mm 3.5 矫正辊辊矩： 110 mm 3.6 矫正辊辊身长度： 2100 mm 3.7 矫正辊数量： 17根，上8下9 3.8 中间辊辊数： 19辊 3.9.中间辊直径： Φ70 mm 3.10中间辊辊矩： 110 mm 3.11支承辊辊径： Φ190 mm 3.12支承辊排数： 上、下各5排 3.13矫正辊辊面标高： ＋ 1100 mm 3.14上辊系的倾动： 上辊系能够向入口和出口方向倾斜调整， 倾动量±3mm。 3.15矫正辊传动方式： 集中传动。 3.16压下平衡机构： 采用弹簧平衡方式。 3.17传动装置： 齿轮机座采用稀油循环润滑。 3.18矫正速度： ～10 m/min （最大15 m/min） 3.19上工作辊列行程： 向下5mm；向上30mm； 最大开口度约200mm。(视换辊要求而定) 3.20上支承辊调整量： ±1.5mm。 3.21下支承辊调整量： 向下1.5mm；向上2.5mm。 3.22 压下速度： ～0.6 mm/S 3.23摆动机构： 摆动量3mm 3.24矫平精度≤2mm/M2

4、17辊六重式中厚板矫直机的主要力能计算参数 衡量一台矫平设备性能好坏的重要指标即板材矫后平直度，而平直度与板材在矫直过程中的塑性变形有关。以下计算得出的设备力能参数均以板材在矫直过程中在横截面上沿高度方向（即板厚）产生80%以上塑性变形区，并使板材上下表面变形应力均匀为依据。

项目 代号 单位 CASE1 CASE1 最小板厚 hmin mm 2.5 2.5 最大板厚 hmax mm 8 5 最大板宽 bmax mm 2150 2150 弹性模量 E Kg/mm2 21000 21000 屈服极限 δs Kgf/mm2 36 36 矫直速度 V m/s 0.25 0.25 最小辊径 tmin mm 83.08389 51.92743 最大辊径 tmax mm 233.3333 233.3333 辊数 N 最大29 17 17 辊径 D mm 100 100 与接轴连接处辊径 d mm 60 60 辊颈 do mm 60 60 辊距 t mm 110 110 总矫直力 ∑P Kgf 1125818 439772.7 第二辊相对强制曲率 Cq2 4.5~6 5 5 第二辊塑性变形折算系数 a2 8.2 3.2 塑性变形折算系数 a （查表） 15 15 塑形变形力矩 MⅠ Kg--M 398.0571 248.7857 滚动摩擦力矩 MⅡ Kg--M 225.1636 87.95455 轴承摩擦力矩 MⅢ Kg--M 337.7455 131.9318 工作辊与板材摩擦系数 f 0.0002 0.0002 0.0002 轴承摩擦系数 μ 0.01 0.01 0.01 总扭矩 ∑M Kg--M 960.9662 468.6721 单棍最大反力 Pmax Kgf 67549.09 26386.36 单棍最大扭矩 Mmax Kg--M 251.3791 66.26747 辊颈扭转应力 τ <18 16.29309 4.295114 总功率 N KW 52.31927 25.51659

5、17辊六重式中厚板矫直机的主要结构概述：

1）机架装配 由左右机架、上横梁和下横梁组成，左、右机架采用焊接闭式机架，具有足够的强度和刚度，加工精度高，所有矫正力通过横梁作用在机架上。

2）压下装置 压下部分装在横梁上部，由一台交流电机通过减速机、蜗轮减速机减速，带动4个压下丝杠转动使活动横梁沿机架内侧的滑板上下移动，可根据板材厚度、宽度、材料及原始曲率调整其开口度大小，压下工作行程-3～+30mm。最大开口度约250mm。(视换辊要求而定)。压下丝杠上部为渐开线花键导向，下部是梯齿形螺纹，承受矫正力和实现辊系的上下移动。压下量可通过位移传感器显示。

为了避免矫正时的冲击，压下装置中装有弹簧平衡机构，用以平衡上辊系及活动横梁的全部重量，消除压下螺母与丝杠之间的间隙。压下过平衡系数为1.2～1.4。

3）摆动机构 摆动机构中摆动梁为焊接结构件，其上部与平衡弹簧联结。下部装有上工作辊、上中间辊、上支承辊。通过压下机构的动作可实现上辊系的上下移动，实现矫正不同厚度钢板的开口度，摆动电机通过蜗轮减速机传动偏心轴，实现上辊系的前后倾动，满足钢板的矫正，摆动量可通过刻度盘显示。

4）多排支承的辊系布置方式 为了增加工作辊的刚性，上下工作辊各设置了5排支承辊，材质为滚动轴承钢。HS80-85上、下支承辊采用步骑式布置方式，为了调整支承辊与工作辊之间的间隙，支承辊轴承座底部设有斜铁调整机构，可微量调整支承辊的上下位置，使其与工作辊保持良好接触，上支承辊采用手动调整，上支承辊调整量为±1.5mm。下支承辊采用电动调整，下支承辊调整量为向下1.5mm；向上2.5mm，由编码器显示，并设限位功能，用于限制上升下降的范围防止发生事故。

这样板材在轧制中由于轧制及加热温度的不均匀产生瓢曲浪弯等缺陷，在矫平过程中根据板形可对下工作辊进行予弯。提高板形质量。

5）中间辊装置 为消除压痕，上下工作辊与支撑辊间设置了19根中间辊。中间辊材质为60CrMoV,HS85-88 6）上、下工作辊装置 上下工作辊装置是进行板材矫正的主要部件，上下工作辊交错排列，上工作辊轴承座固定在摆动体上，并有碟形弹簧消除其轴承座与枕座之间的间隙；下工作辊的轴承座通过枕座直接固定在机架窗口的下横梁上，并有碟形弹簧消除其轴承座与枕座之间的间隙。由于轴承座圆弧与枕座之接触面为线接触，所以工作辊的轴承座可根据工作辊的弯曲量，能在枕座上自由转动。工作辊材质为60CrMoV,HS88-92辊面镀铬，辊面具有硬度高、良好的耐磨性，可承受较大的接触应力等特点，并且加工精度和表面光洁度高，手动干油站集中润滑。

7)采用六重式辊系以提高矫正质量 本设备为六重式矫正机，支承辊承受的矫直力通过中间辊传给工作辊，这样工作辊承受的力为均布的，由于工作辊与中间辊的辊身长度相同受力均匀，这就改善了工作辊与支承辊作用处出现的压痕，从而提高了板材质量。

8）主传动部分 主传动部分由主电机、减速机、齿轮机座及万向接轴等组成。传动系统由一台直流电机通过联轴器→减速机→齿轮机座→万向接轴→工作辊装置，使设备转动运行。

减速机内部齿形采用渐开线硬齿面齿形，齿形淬火后进行磨齿，其优点是传递力矩大，使用寿命长，采用油池润滑。齿轮机座采用90#工业齿轮油稀油循环润滑，在外部有油流指示器和压力表显示，润滑效果好，延长了设备的使用寿命，电控部分与其有联锁信号，只有在稀油泵启动的前提条件下设备才能启动工作，防止齿轮机座在无润滑的情况下工作。

万向接轴选用球笼式万向联轴器。具有传动力矩大、传动平稳、维护量小的特点。

6、结束语 结合以上技术分析以河南明泰铝业为依托进行了设备的研制，17辊六重式矫正机的研制成功，扩大了矫正机产品的规格范围，满足不同用户的需求，提高了产品的市场占有率和竞争力。有效改进现有矫直机结构，提高矫直机精度，从而进入更宽旷的国际市场，，提供优质、先进的产品，市场需求有很大的潜力，可创造很高的经济社会效益。