一种基于配合辊系的楔形板矫直工艺的制作方法

本发明涉及板材矫直领域，具体涉及一种基于配合辊系的楔形板矫直工艺。

背景技术：

楔形板是一种纵向变截面板，可优化桥梁、船体、建筑等结构断面的设计，减少钢材用量、减少焊接次数、减轻桥梁等建筑重量，在造船和桥梁工业有着十分广阔的应用前景，其需求在世界范围内持续增长，但其矫直问题仍是个技术难题。世界上著名的冶金设备制造厂家已经纷纷推出了“第三代矫直机”，但矫直的对象仍是板厚不变的板材，不能对楔形板这种变厚度板进行矫直。首先，楔形板两边存在板厚差，当板厚差值到一定时，需要在线更换辊系，使辊系参数满足楔形板板厚变化；其次，对于楔形板，其厚度在矫直时是变量，需要在线调节矫直辊的压下量，用现有的矫直机进行矫直显然不合理。由于楔形板矫直过程是一个动态变化过程，需要研究楔形板矫直理论技术，改进现有的矫直设备或者研制具备动态调整功能的新型矫直机，以满足产品平直度方面的要求。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种基于配合辊系的楔形板矫直工艺，能够在满足矫直质量的前提下矫直楔形板。

本发明目的通过下述技术方案实现：一种基于配合辊系的楔形板矫直工艺，采用双辊系矫直机，双辊系包括大辊径矫直辊系和小辊径矫直辊系，大辊径矫直辊系排列在入口侧，小辊径矫直辊系排列在出口侧，大、小辊径矫直辊系的矫直辊在矫直过程中可根据楔形板板厚的变化进行在线压下调节，其中小辊径矫直辊系的上辊可升降从而实现小辊径矫直辊系投入/退出工作，实现楔形板矫直时所需的压下量，具体步骤如下：

(1)根据楔形板参数计算出不同板厚对应的压下量；

(2)根据楔形板坡度调整矫直机大、小辊径矫直辊系的下辊倾斜角度和上辊倾斜角度；

(3)根据楔形板参数对楔形板进行板厚分区，将楔形板依次划分为薄板区、过渡区和厚板区三个板段；

(4)根据楔形板板厚分区，采用不同辊系对不同板段进行矫直，矫直时，楔形板薄板区先进入矫直机，大、小辊径矫直辊系分工配合完成楔形板不同板段的矫直。

本发明的楔形板矫直工艺采用大小辊径两种矫直辊系，大辊径矫直辊系排列在入口侧，小辊径矫直辊系排列在出口侧，矫直前矫直辊系根据楔形板坡度调整倾斜角度，矫直时楔形板先从大辊径矫直辊系进入，入口侧使用大辊径可以承受更大压力，同时也满足等强度设计的理想状态；矫直薄板区时，楔形板先经过大辊径辊系预矫直，再经过小辊径辊系再次矫直；矫直过渡区时，小辊径矫直辊系上辊由入口端到出口端逐个离开工作，直至小辊径矫直辊系上辊全部离开工作；矫直厚板区时，小辊径矫直辊系不工作，只留大辊径矫直辊系工作直至矫直结束。

本发明的有益效果是：

1、与现有矫直机相比，本发明的楔形板矫直机辊系是一种配合工作的双矫直辊系结构，在矫直过程中矫直辊可以在线压下调整，使压下量满足楔形板矫直工艺要求。

2、本发明的楔形板矫直工艺，可以根据板厚的变化通过在线匹配矫直辊系以实现薄板多辊小辊径矫直，厚板大辊径矫直，矫直出质量合格的楔形板。

3、本发明的楔形板矫直工艺，在矫直楔形板薄板区时，板材先进入大辊径辊系进行预矫直，在大辊径矫直辊处进行大的压下量，小辊径矫直辊处进行小的压下量，可以使大辊径矫直辊承受大的矫直力，小辊径矫直辊承受小的矫直力，同时还追求等强度设计的理想状态。

4、本发明不仅能应用于楔形板矫直，也可用于常规中厚板的矫直，通用性强，矫直的板材规格范围比现有的矫直机更广。

附图说明

图1为用于本发明的矫直辊系示意图。

图2为本发明的工艺流程图。

图3为一块楔形板分区示意图。

图4为矫直辊系整体倾斜调整示意图。

图5为矫直楔形板薄板区示意图。

图6为矫直楔形板过渡区示意图。

图7为矫直楔形板厚板区示意图。

图中：1-大辊径矫直辊系，2-小辊径矫直辊系；3-楔形板；3a-薄板区；3b-过渡区；3c-厚板区。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明：

如图1所示，本发明实施例的一种基于配合辊系的楔形板矫直工艺，其矫直辊辊系采用大辊径与小辊径两种辊系，大辊径矫直辊系1排列在入口侧，小辊径矫直辊系2排列在出口侧。大、小辊径矫直辊系的矫直辊在矫直过程中可根据楔形板板厚的变化进行在线压下调节，其中小辊径矫直辊系2的上辊可升降从而实现小辊径矫直辊系2投入/退出工作，实现楔形板矫直时所需的压下量。

给定板材参数和矫直机辊系参数如表1、表2所示。

表1

表2

如图2所示，本发明是一种基于配合辊系的楔形板矫直工艺，具体矫直时可按如下步骤进行：

(1)根据楔形板参数对楔形板进行分区。

如图3所示，将楔形板3分为三个板段：薄板区3a(2500mm)、过渡区3b(500mm)和厚板区3c(2000mm)。

(2)根据楔形板参数计算出不同板厚对应的压下量。

采用线性递减矫直方案矫直该楔形板，当板厚为h时，大辊径矫直辊系上辊首辊压下量为上辊末辊压下量为小辊径辊系各上辊压下量均取为其中cy为相对弹复曲率，cr为相对残余曲率，σt为板材屈服强度，e为板材弹性模量，l1为大辊径辊系辊距，l2为小辊径辊系辊距。设最小板厚处于下辊首辊接触时刻为t＝0时刻，矫直速度为v＝200mm/s，计算可得各辊随时间压下量(因小辊径矫直辊压下量计算方法与大辊径的相同，本实施例中只给出大辊径矫直辊的压下量)。

考虑矫直时板厚的增加，各辊应有一个随着板厚增加的向上位移，可得各辊压下位移函数为：

上辊首辊

上辊二辊

上辊三辊

上辊末辊

(3)根据楔形板坡度调整下辊倾斜角度，同时对上辊倾斜角度进行调整，使其倾斜角度均为如图4所示。

(4)根据楔形板板厚分区，采用大、小辊系对不同板段进行矫直，矫直时，为便于咬入，楔形板薄板区段先进入矫直机，如图5所示，当矫直薄板区前2500mm段时，大、小辊径矫直辊系同时工作，大辊径矫直辊系起预矫直作用；如图6a、6b所示，当矫直过渡区中间500mm段时，小辊径矫直辊系上辊由入口端到出口端逐个提升离开工作，直至小辊径矫直辊系上辊都不参与矫直，以保证此过程的稳定性及楔形板过渡区的矫直质量；如图7所示，当矫直厚板区后2000mm段时，小辊径矫直辊系不工作，只留大辊径矫直辊系矫直辊工作，直至矫直结束。