對於大部分待矯型材而言，工藝流程一般為：運輸輥道送來上道工序型材——機外翻鋼——矯直（機內翻鋼）——送出矯材。
詳細的工藝流程如下：運輸輥道將待矯大h型鋼送至緩衝台架前人工檢查，若h型鋼彎曲中心具頭部距離小於0.5m時，由移送機構將待矯材移出運輸輥道，改尺後進行矯直；可矯型材直接由輥道運輸至壓力矯直機前輥道；在機外輥道上根據型材的最大彎曲程度面，啟動機外翻鋼裝置，將最大彎曲程度面翻至為最初矯直面；將最大彎曲面調整好的型材運送到壓力矯直機內；壓矯開始工作（原始彎曲量測量系統啟動，並給出理論或計算機儲存的反彎量，可進行人工干預），矯直完最大彎曲面後，機內翻鋼裝置啟動，矯直次彎曲面以及各個特殊位置的矯直（根據實際情況）；待各個面和特殊位置矯直完畢之後，機內輥道啟動，將型鋼快速送出矯直區域。
3 矯直方案及力能引數的確定
確定該矯直工藝為壓力矯直之後，需要對矯直機布置方式、矯直力、防止腹板失穩所需要的張緊力、砧座間距等力能引數進行確定。其中張緊力的估算和張緊機構的設計是本機研製的難點。
3.1主機形式的確定
傳統的壓力矯直裝置可分為立式和臥式結構，對於大h型鋼而言，採用臥式結構不僅能使操作者視野開闊，使操作者能夠明確矯直位置，且易實現自動化**矯直，這兩點對於提高矯直質量和生產效率非常重要，再者相對來講，採用臥式布置，機內轉換矯直面也較為容易。
3.2力能引數的確定
矯直力的確定按照三彎矩方程和文獻5的研究成果計算，可以基本確定為9mn，考慮今後的發展空間，設計時按10mn考慮，並按此數值求得主缸引數。
在塑性力學範圍內求解失穩問題比較困難，失穩不僅僅是因為h型鋼腹板高度增加，壓縮邊撓曲產生失穩，而且隨著主壓頭壓力的增加，壓縮邊區域性應力增加也會導致失穩，這給估算失穩力帶來了難度。本設計從大h型鋼塑性變形深度研究入手，將失穩區域看成是平面變形狀態，以大變形方法處理問題，並將腹板高度增加帶來的失穩列為主要失穩因素，給出了失穩面積的工程計算方法，估算出失穩力。按此方法求得產品大綱中的各個產品的失穩面積3，確定張緊力，求得張緊力最大為1.
4mn，相比使用者給出的實際測量值1mn大40%，留有餘量，證明了失穩面積和側壓力估算方法是可行性的。
對於特殊位置的矯直，主要是指矯直h型鋼翼緣發生的波浪彎曲，該彎曲來自兩個方面，一是上游產品固有的波浪彎曲；二是上道次壓矯後產生的波浪彎曲。彎曲的面積一般不大，參考文獻4可以使用近似於輥式矯直的方式進行矯平，因此在本設計中提出了近似於輥式矯直的弧形矯直方法。
4 機組的基本引數
4.1被矯材料的基本引數
規格：翼緣最大寬度428mm，腹板高度max1100mm
長度 ： 3500 — 15000 mm
材料屈服極限：≤450mpa
4.2 機組基本技術引數
最大矯直力： 10mn
液壓缸直徑： 700mm
主液壓缸最大行程：1500mm
液壓系統壓力：30mpa
壓頭推進速度：max15mm/s
壓頭回退速度：max120mm/s。
壓力矯開口度：max1300mm
5 裝置組成以及技術特點
依據工藝流程排布，壓力矯直機組主要由以下幾部分組成：機外運輸輥道、機外翻鋼裝置、機內翻鋼裝置、主液壓缸、張緊機構、特殊位置矯直裝置（擺動矯直裝置）、輸出裝置以及相應的液壓、電器設施等。本文著重對翻鋼機構和矯直機主機機械裝置進行介紹。
5.1 翻鋼裝置用於對大型h型鋼沿軸線方向進行翻轉。矯直機共有2套翻鋼裝置，布置在矯直機的入口側和主機內部，入口側的翻鋼裝置主要是將被矯材翻至最大彎曲面，保證首次矯直最大彎曲面，以減少矯直次數，提高工作效率、降低主缸的工作負荷。
機內翻鋼裝置用於矯直過程中翻轉被矯面。
如圖2所示的機外翻鋼裝置，當需要型材進行翻轉時，位於型材下方的提公升液壓缸（缸1）不動，提公升液壓缸2啟動，使與缸1連線的翻轉杆2旋轉90°，處於垂直位置。此時滑缸3帶動與其相連的旋轉杆動作，使旋轉杆1運動到與型材側面接觸。此時型材兩個相鄰直角邊分別與乙個水平位置和垂直位置的旋轉杆接觸。
然後2個液壓缸同時動作，使2旋轉杆位置狀態發生改變，水平位置旋轉杆翻轉90°處於垂直位置，垂直位置旋轉杆翻轉90°處於水平位置，同時與其接觸的型材同樣翻轉90°。
當型材需要作橫向位移時，可以用行走液壓缸3通過擺桿，依靠機械同步驅動兩個外側滑行液壓缸及鋼結構提公升杆，沿滑道垂直於矯直線帶動型鋼座橫向移動。翻鋼裝置的滑行液壓缸、同側提公升液壓缸依靠液壓保證同步。
該翻鋼機構的特點是：翻鋼裝置簡單、可靠，裝置重量輕，翻轉過程中不會對型材產生磕碰，且易實現線外自動翻鋼，節約了矯直輔助時間，提高工作效率。
5.2主機裝置特點
主機採用臥式分體結構，將底座與橫樑用鍵和超級螺母緊固，與同樣固定底座上的主液壓缸構成u型框架，使操作視野開闊，上下料易於實現自動化，與傳統的三梁四柱矯直機及立式框架矯直機相比，更適合大批量的工業化生產5。鍵以及超級螺母（也可以稱為預應力機構）是針對大h型鋼輪廓尺寸增大之後，u型開口尺寸過大，導致機架剛性下降採取的措施，同時也是在將裝置分體加工，降低製造難度和成本。
壓頭裝置與主液壓缸活塞固定，主液壓缸通過螺栓與裝置底座連線，裝置更加緊湊。主液壓缸活塞帶動壓頭垂直與矯直線方向作往復運動。壓頭裝置前端裝有壓頭砧座，用於直接和被矯型材接觸，通過主液壓缸的伸縮帶動壓頭的伸縮，實現對型材彎曲面的矯直。
張緊機構和擺動矯直機構是該機的兩大特色，張緊機構主要是解決大h型鋼在矯直過程中的腹板失穩問題，擺動矯直機構實現對型材翼緣波浪彎曲的矯直。h型鋼在進行壓力矯直時，上、下張緊裝置對h型鋼腹板壓緊，使h型鋼向上脫離傳送輥道，並在翼緣間施加一定張力，防止在矯直過程中腹板變形。
下張緊裝置安裝在底座中，下張緊裝置裝有壓緊缸和張力缸。壓緊缸驅動壓緊頭公升降，在型鋼傳輸過程中，壓緊頭位於輥道下方，當需要矯直時，壓緊缸動作使得壓緊頭公升起並填充於h型鋼腹板下方翼緣間，同時使h型鋼向上脫離傳送輥道；張力缸活塞伸出可實現壓緊頭的張開功能，使壓緊頭在翼緣間施加一定張力。
上張緊裝置安裝在橫樑上。張緊裝置在其擺動缸的驅動下可以轉動90°，在型鋼傳輸過程中，上張緊裝置處於水平位置，位於橫樑上方；當需要矯直時，張緊裝置在其擺動缸驅動下轉動90°處於垂直位置（即工作位置），並實現自鎖。避免了再次採用機械或液壓鎖緊機構，優化了裝置結構。
上張緊裝置裝有壓緊缸和張力缸，壓緊缸使壓緊頭具有公升降功能，當需要矯直時，壓緊缸動作使得壓緊頭壓下並填充於h型鋼腹板上方的翼緣間；張力缸活塞伸出可實現壓緊頭的張開功能，使壓緊頭在翼緣間施加一定張力。
上、下張緊裝置都設計有浮動支撐裝置，防止在矯直過程中，張緊裝置受壓而偏離矯直中心線，造成矯直廢品的出現。
擺動矯直機構安裝於主壓頭裝置的前方，當擺動缸處於壓頭裝置的中間位置時，壓頭砧座處於垂直方向，可用於一般矯直過程。當有特殊要求時（例如矯直翼緣），可以通過調整擺動缸行程，帶動轉臂及壓頭砧座沿擺臂轉軸旋轉，使得壓頭砧座與垂直方向夾角發生改變，從而實現特殊位置的矯直。壓頭擺動缸內設有位移感測器，用於確定擺動缸活塞位置，精確對特殊位置的矯直。
5.3原始彎曲測量以及主缸位移控制系統
原始彎曲量的精確測量，不僅能夠精確的指導反彎量的大小，而且也能夠快速的建立起矯直資料庫，提高矯直工作效率和矯直質量，並及時反饋不同批次之間的彎曲程度，給上游工序提供調整依據。
原始彎曲程度測量系統由壓頭裝置和位移感測系統組成，壓頭裝置上裝有壓力感測器保證壓頭的彎曲部分能夠準確接觸，提高彎曲量測量的可靠性。
6 運**況
大型h型鋼從2023年10月投產以來，除生產合同中規定的規格特別是矯直了h414×405，h428×407等小規格下限產品，和h1008×302等特大h型鋼上限產品，矯後h型鋼直線度≤0.75mm/m。年均收入可達100億元，為使用者創造了極大的經濟效益。
7 結論
經過對大型h型鋼壓力矯正塑性變形深度問題的研究，並依此結論設計的矯直機構，在不損傷腹板的前提下得到滿意的直線度，使大h型鋼矯直質量顯著提高。可以作為新上大h型鋼壓力矯直裝置的參考。
參考文獻
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5崔莆.矯直機械與矯直原理[m].北京：冶金工業出版社，2005.
陳峰（1981- ），男，工程師，主要從事型材矯正裝置的研究和設計工作
通訊位址：陝西省西安市未央區辛家廟西安重型機械研究所第五研究室710032
文章**:中國冶金裝備網
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