矫直

对金属塑性加工产品的形状缺陷进行的矫正，是重要的精整工序之一。轧材在轧制过程或在以后的冷却和运输过程中经常会产生种种形状缺陷，诸如棒材、型材和管材的弯曲，板带材的弯曲、波浪、瓢曲等。通过各种矫直工序可使弯曲等缺陷在外力作用下得以消除，使产品达到合格的状态。

矫直原因

钢材在热轧制时，加热后的原料存在一定的内外温度差、上下表面温度差，以及轧制过程降温的不均匀性、压下控制的不尽合理等，会造成轧件延伸不均匀，其后在辊道停留产生的黑印和冷却等因素的影响下，钢材往往会产生形状缺陷。图1a为纵向弯曲，图1b为横向弯曲，图1c为边缘浪形，图1d为中间浪形。为了保证钢材的平直度符合产品规定，对热轧后的钢材必须进行矫直。

矫直分类

矫直可按被矫轧件的温度分为热矫直和冷矫直。热矫直一般在650～1000℃进行，只用于中厚板。矫直温度是热矫直的重要的参数之一。矫直温度过高，轧件在随后的冷却中还可能因冷却不均产生瓢曲；矫直温度过低会使矫直抗力增大，矫直困难。冷矫直广泛用于矫直各类型钢和钢管，也用于中厚板的补充矫直。热轧型材的冷矫直都在轧材冷却后进行。为保证矫直质量和改善劳动条件，合理的冷矫直温度应低于200℃。当矫直机布置在轧制作业线上时，常因钢材冷却时间不够，矫直温度过高(一般在200～250℃以上)而达不到预期效果，影响矫直质量。多数钢材只矫直一次，只有不易矫直且弯曲度要求严格的产品，需要进行两次或两次以上的矫直。

热矫直工艺制度

矫直温度

一般情况下钢板的矫直温度在600—750℃之间，矫直温度过高，钢板会在辊道和冷床停留时产生波浪或瓢曲；矫直温度过低，钢板的塑性大大降低，矫直力显著上升，矫直效果不好，甚至出现不能矫直的现象，而且导致矫直后的钢板产生残余应力，影响钢板的弯曲加工。

矫直道次

矫直道次取决于钢板每一道次的矫直效果，它与钢板的矫直温度密切相关。矫直时，可根据钢板的矫直效果、轧制周期进行矫直道次的控制，一般采取一道次或三道次矫直。

矫直压下量

矫直压下量亦即过矫量，它的大小直接影响钢板的矫直弯曲变形的曲率值。矫直量过小，曲率值满足不了变形的要求，即使增加矫直道次，也不能矫直钢板；若压下量过大，可以减少矫直道次，提高矫直效果，但矫直力会大幅度上升，易导致矫直辊磨损加快或钢板端部发生啃辊、粘辊事故。

矫直过程中易产生的缺陷和预防方法

矫直过程中易产生矫直浪形和矫直辊压印等缺陷。

(1)矫直浪形：矫直浪形是沿钢板长度方向，在整个宽度范围内呈现规则性起伏的小浪形。主要是由钢板的矫直温度过高，矫直辊压下量调整不当等因素造成的。主要应通过严格控制矫直温度，正确调整矫直压下量来预防。

(2)矫直辊压印：矫直辊压印是在钢板表面上有周期性“支架状”和“条形”压痕，其周期为矫直辊周长。主要原因有两方面：一是由于矫直辊冷却不均匀，辊面温度过高，使矫直辊面软化，在喂冷钢板时，钢板端部将矫直辊辊面撞出伤痕，反压印在钢板表面上，见图2；二是由于矫直辊面热处理不当（或材质不当），造成辊面偏软，使用初期容易在辊面发生周向不均匀性流变，出现沿矫直辊周向或轴向的条状沟纹，后经加工硬化形成硬度较高的连续或不连续的“条状”凸起，见图3，反压印在钢板表面上，形成条状压痕，见图4。应主要通过加强辊身维护，并保证辊身有足够的冷却水，保持辊面硬度来预防。

矫直方法

矫直方法有压力矫直、辊式矫直(包括直辊矫直和斜辊矫直)、张力矫直和拉伸弯曲矫直。拉伸弯曲矫直的原理是，当带材在小直径辊子上反复弯曲时给带材施加拉力，使带材产生弹塑性延伸，从而将带矫直。拉伸弯曲矫直机组一般用在连续作业线上矫直各种带材，包括高强度、极薄带材。这种机组也用于连续酸洗板冷却后还可采用平整的方法减少板带的厚度差和矫作业线上的带材机械破鳞，以提高酸洗速度。矫直机的直板形。此外对一些特殊产品要采用特殊矫直，如矫直基本类型和它们的主要用途见表。冷轧薄板或热轧薄薄壁和特薄壁管使用转筒矫直(见图5)等。

钢材矫直机分类

钢材矫直机按结构可分为压力矫直机和辊式矫直机两种，见图6。

按矫直钢材的温度可分为热矫直机和冷矫直机。

多辊式矫直机按有无支撑辊可分为二重式矫直机与四重式矫直机。

四重式矫直机又可分为十五辊伸缩式、十六辊大小辊组合式、十一辊全液压式等；按安装位置可分为在线与离线矫直机。

钢板矫直的必要条件

当钢材进入矫直机时，矫直辊给予钢材一定的压力，上排辊的压力和下排辊的压力方向相反，因而使钢材产生反复的弯曲，然后逐渐地平直。钢材出矫直机后，即取消了压力，被矫直的钢材由弯曲变为平直。因此辊式矫直的整个矫直过程就是弹、塑性变形过程，要把钢材变得平直，就必须使钢材在矫直过程中产生弹性变形和塑性变形。

钢材通常采用的矫直方案

辊式矫直机按照每个辊子使轧件产生的变形程度和最终消除残余曲率的方法不同，可以有多种矫直方案。通常中厚板矫直采用小变形矫直方案、大变形矫直方案或大变形矫直方案与小变形矫直方案相结合的方案。

小变形矫直方案

小变形矫直方案，即矫直机每个矫直辊采用的压下量都可以单独调节的假想方案。各个矫直辊反复曲率的选择只是消除钢材在前一矫直辊上产生的最大残余曲率（即进入本辊时的最大原始曲率），即每个矫直辊采用的压下量刚好能矫直前面相邻矫直辊产生的最大残余弯曲，而使残余弯曲逐渐减小，使之矫平。由于钢材的最大原始曲率难以预先确定与测量，因而小变形矫直方案只能在某些辊式矫直机上部分实施。这种矫直方案的优点是钢材的总变形曲率较小，矫直钢材时所需的能量也少。

大变形矫直方案

大变形矫直方案，就是使具有不同原始曲率的钢材经过几次剧烈的反弯（大变形）以消除其原始曲率的不均匀度，形成单值曲率，然后按照矫直单值曲率钢材的方法加以矫平的方案，即矫直时前几个矫直辊采用比小变形矫直方案大得多的压下量，使钢材得到足够大的弯曲，以消除其原始曲率的不均度，形成单值曲率，然后采用小变形方案。对于有加工硬化材质的钢材，在采用大变形矫直方案时，由于材料硬化后的弹性恢复率较大，故反复弯曲的次数应增多（多增加矫直辊的数量）或加大反弯曲率值。

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