1、矫直的必要性： 轧件在轧制、冷却和运输过程中，由于各种因素的影响，往往产生形状缺陷。如钢轨、型钢和钢管经常出现弧形弯曲；某些型钢（如工字钢）的断面会产生翼缘内并、外扩和扭转等；板材和带材则会产生纵向弯曲（波浪形）、横向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲以及镰刀弯等。为了消除这些缺陷，轧件需要在矫直机上进行矫直。课外阅读资料：矫直原理与矫直机械 （第二版）作者:崔甫著2005年04月第2版冶金工业出版社 矫直原理：使钢材的弯曲部位承受相当大的反向弯曲或拉伸，使该部位产生一定的弹塑性变形，当外力去除后，钢材经过弹性回复，然后达到平直。 根据矫直机的结构特点，矫直机可以分为压力矫直机、辊式矫直机、管棒材矫直机
2、、张力矫直机（拉伸矫直机）及拉伸弯曲矫直机等类型。8.1矫直机的类型 原理：轧件在活动压头和两个固定支点间，利用一次反弯的方法进行矫正。 应用：用来矫正大型钢梁、钢轨和大直径（大于200300mm）钢管或用作辊式矫直机的补充矫直。 缺点：生产率低且操作较繁重。 类型：有立式和卧式之分。1、压力矫直机 原理：轧件多次通过交错排列的转动着的辊子，利用多次反复弯曲而得到矫正。特点：生产率高且易于实现机械化，在型钢车间和板带车间获得广泛应用。 类型：类型较多2、辊式矫直机(板材、带材、型钢用)（1）c图为上辊单独调整辊式矫直机，上排每个工作辊可单独调整，调整方式比较灵活。多用于辊数较少且辊距较大的矫直
3、机，如矫直型钢和钢管。（2）d图为上辊整体平行调整辊式矫直机，前后设有单独调整的上工作辊，主要起导向作用，以利于被矫钢材的导入和导出。多用于矫直厚度为4-12mm以上的钢板。（3）e图为上辊整个倾斜调整辊式矫直机，这种调整方式可以使被矫钢板的反弯曲率从大到小，符合矫直金属的变形规律，该矫直机多用于矫直厚度为4mm以下的板带材。（4）f图为上排工作辊局部倾斜调整的矫直机，这种调整方式可增加钢材大变形弯曲次数，多用于矫直薄板。（1）g图为一般斜辊式矫直机。这种矫直机的工作辊具有类似双曲线的空间曲线的形状，两排工作辊轴线互相交叉。管棒材在矫直时，从而获得对轴线对称的形状。（2）h图为313型辊式矫直
4、机。这种矫直机的设备重量轻，易于调整和维修，用于矫直管、棒材时，效果很好（3）i图为偏心轴式矫直机，用来矫直薄壁管。3、管棒材矫直机 原理：对轧件施加超过材料屈服极限的张力，使之产生弹塑性变形，从而将轧件矫平。 类型 （1）j图为夹钳式拉伸矫直机，一个夹钳固定，一个夹钳可动。由于单张矫直，生产率低，端部会造成较大的废料头，金属损耗较大。（2）k图、l图、m图均为拉伸矫直机，其用途如教材。4、拉伸矫直机原理：当带材在小直径辊子上弯曲时，同时施加张力，使带材产生弹塑性延伸，从而矫平。特点：能耗小，矫直质量高。用途：一般用在连续作业线上，可矫直各种金属带材。也可用在酸洗机组上进行破鳞。5、拉伸弯曲矫
5、直机矫直机 在压力矫直机、辊式矫直机及拉伸弯曲矫直机中，轧件经过弹塑性反弯后矫平的。为此，简要介绍弹塑性弯曲的基本概念及轧件的反弯曲矫直原理。一、轧件的弹塑性弯曲变形1、弹塑性弯曲变形过程（1）三种弯曲变形 如下图，在外负荷力矩作用下，轧件产生弯曲，凹面受压应力，凸面受拉应力，表面层应力最大， 纯弹性弯曲：轧件表面层的最大应力小于等于材料的屈服极限，则外力去除后，材料的变形能够全部弹性恢复。 服从虎克定律。E 弹塑性弯曲：表层应力超过材料的屈服极限，产生塑性变形，而中性层的应力仍然小于等于材料的屈服极限。外力去除后，各层的变形可弹性恢复一部分。 纯塑性弯曲（假想的弹塑性弯曲极限状态）：整个材料
6、断面的纵向纤维应力都超过了材料的屈服极限，都处于塑性变形状态。在外力去除后，在弹性内力矩作用下，纵向纤维的变形只能恢复弹性变形部分。 当轧件在矫直弯曲变形时，轧件中同时存在弹性变形和塑性变形，因此为弹塑性弯曲变形。包括弹塑性弯曲变形阶段和除去外负荷后的弹性恢复阶段。 轧件弯曲过程可以用曲率变化来说明，主要使用以下几个曲率。2、轧件弹塑性弯曲过程中的曲率变化（1）：轧件在矫直弯曲前所具有的曲率。r0为轧件原始弯曲半径。曲率的方向用正负号表示。“”表示弯曲凸度向下，“”表示弯曲凸度向上。等于零表示轧件的原始状态是平直的。在外力矩作用下，轧件强制弯曲后的曲率称为反弯曲率。在压力矫直机和辊式矫直机上，
7、反弯曲率是通过矫直机的压头和辊子的压下来获得的。反弯曲率的选择是决定轧件能否矫直的关键。轧件矫直的实质就是要选择“适量”反弯曲率，以便使轧件在外力矩消除后，经过弹性恢复而变直。 反弯曲率的正负号与原始曲率相关，与原始曲率方向相同时符号相反，方向相反时符号相同。（2）（3）：它是轧件弯曲变形的变化量，是原 始曲率与反弯曲率的代数和，即： 1/rc1/r01/（4）：当去除外负荷后，轧件在弹性内力矩的作用下，经过弹复后所具有的曲率称为残余曲率。如果1/r0，则表示轧件已矫直。（5）：弹性恢复阶段，轧件弹性恢复的曲率。它等于反弯曲率与残余曲率的代数差，即： 1/ 1/ 1/r（3.2-1）yy 根据
8、（3.2-1）式，要使原始曲率为1/r0的轧件得到矫直，即残余曲率1/r=0，则必须选择适当的外力矩，使反弯曲率在数值上等于弹复曲率。 矫直的基本原理：轧件的矫直弯曲变形过程分为弹塑性弯曲变形和弹复变形两个阶段。弹塑性弯曲变形阶段是在弯曲力矩M的作用下，将具有原始曲率1/r0的轧件向反方向弯曲，其反弯曲率为1/ ；当外力矩去除后，进入弹复阶段。此时在轧件的弹性内力矩的作用下，轧件弹性恢复（弹复曲率为1/y)，最终得残余曲率1/r。如果所取的反弯曲率在数值上等于弹复曲率，则弹复后的轧件将得到矫直。二、轧件矫直基本原理 假设：矫直弯曲时，对轧件施加的外力矩等于其内力矩；轧件弯曲前后的横截面仍保持为
9、一平面，并且在横截面内的变形大小与到中性层的距离成正比。 不考虑加工硬化，视金属为理想弹塑性体，在塑性变形区内的应力值为金属屈服强度s 。弯曲轧件所需外加力矩为：式中dF: 微分面积用s表示z积分整理后：式中W：弹性变形区的抗弯截面系数S：塑性变形区的塑性截面系数)32 . 3(222000hzszzdFzdFzM)102 . 3()()42 . 3()22(000220SWzdFdFzzMszhzs弹复曲率1/y与金属的原始曲率1/r0和反弯曲率1/的关系222021314)172 . 3(113141cssssyrEhEJbrEhEJb式中：E：金属的弹性模数J：金属的截面惯性矩弹复曲率1/y随着弯曲总曲率1/rc的增加而逐渐增大，且弹复曲率的增量随1/rc的增加而逐渐减少。 薛军安,刘相华,胡贤磊,宋成志.厚板矫直技术发展现状.重型机械, 2008,(2),:1-4,13. 袁国,黄庆学,董辉,孟晓伟.中厚板矫直技术发展的现状与展望.第六届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集, 2002年.
