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拉矯機(jī)矯正板形缺陷的工藝分析

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1.工藝分析 拉矯機(jī)的工藝原理，概括起來(lái)就是依靠張力輥及彎曲矯直輥的共同作用，使帶鋼在所承受的張力小于屈服極限的情況下，產(chǎn)生局部塑性延伸，從而達(dá)到改善板形的目的。 帶鋼在軋鋼及平整工序中因不均勻延伸，使內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)其值達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)造成板形的瓢曲及浪形，拉矯機(jī)改善板形正是利用了內(nèi)應(yīng)力的存在。張力輥施加給帶材縱向單元條的張應(yīng)力相同，單元條由于延伸的不同而存在不同的內(nèi)應(yīng)力，延伸大的為壓應(yīng)力，延伸小的為拉應(yīng)力，與外加張應(yīng)力疊加后，延伸大的單元條拉應(yīng)力較小，延伸小的單元條拉應(yīng)力較大。這時(shí)在彎曲變形產(chǎn)生的應(yīng)力共同作用下，產(chǎn)生了不同程度的塑性延伸，從而均衡了帶材的內(nèi)應(yīng)力，改善了板形。 2.力學(xué)分析 對(duì)于帶鋼的拉伸彎曲矯直的力學(xué)解釋?zhuān)藗冏隽舜罅垦芯抗ぷ鳌．?dāng)純彎曲變形時(shí)，帶鋼的中心層即為彎曲變形的中性層，不發(fā)生塑性變形，疊加上拉應(yīng)力后，中性層偏移。要想改善板形，帶鋼中心層必須發(fā)生塑性流動(dòng)，即中心層處的應(yīng)力大，這就要求張力輥給帶鋼施加大于屈服極限的張力，這是很困難的，也不符合拉矯機(jī)設(shè)計(jì)的初衷。因此，這種觀(guān)點(diǎn)不能合理解釋張力小時(shí)，帶鋼發(fā)生塑性延伸的機(jī)理。上述解釋忽略了彎曲矯直輥對(duì)帶鋼表面的限制作用，帶鋼在張力的作用下，表面與輥面緊密接觸，彎曲變形時(shí)，帶鋼表面層纖維的壓縮將受到摩擦力的限制，使壓縮變形程度小于自由表面纖維的拉伸變形。又因?yàn)闄M截面仍保持為一平面，縱向纖維的應(yīng)變與垂直坐標(biāo)成正比，所以即使不考慮拉應(yīng)力的疊加作用，帶鋼的中性層也已經(jīng)發(fā)生了偏移。 在帶鋼的性能、規(guī)格及張力一定的條件下，偏移量的大小取決于矯直輥的切入量。當(dāng)切入量逐漸增大時(shí)，帶鋼與輥面的包纏角也將增大，這樣帶鋼與輥面接觸表層的應(yīng)變將受摩擦力限制而變小，中性層的偏移量增大，且應(yīng)力變化的斜率也隨彎曲程度的增加而增大。 如果再考慮到拉應(yīng)力的疊加作用，則中性層將發(fā)生更大的偏移量。因此，原始中心層的應(yīng)力值取決于拉應(yīng)力與彎曲程度兩個(gè)因素。生產(chǎn)中要使拉矯機(jī)更好地改善板形，就要控制好矯直輥的切入量及拉矯機(jī)張力的大小。而實(shí)際上，在生產(chǎn)中往往過(guò)分地強(qiáng)調(diào)了張力輥的拉伸作用，而忽視了彎曲在延伸中的作用。從實(shí)踐中觀(guān)察到，在延伸率不變的前提下，逐漸加大彎曲矯直輥的切入深度，操縱臺(tái)顯示屏上的入口及出口張力值都有不同程度的降低。說(shuō)明帶鋼在拉彎載荷的作用下，彎曲應(yīng)力的疊加，減輕了張力輥的負(fù)荷。 拉矯機(jī)張緊裝置的作用是把張力提高到必須的等級(jí)，以便與矯直輥引發(fā)的彎曲一起產(chǎn)生延伸，而后使張力恢復(fù)到正常的狀態(tài)。張緊輥的作用實(shí)質(zhì)是改變帶鋼張力，就輥面而言，等于改變帶鋼的相對(duì)速度。為防止帶鋼與輥面相對(duì)滑動(dòng)，在設(shè)計(jì)張緊輥時(shí)，對(duì)輥徑及輥面材料都作出了要求，以便產(chǎn)生足夠的摩擦力和包纏角。拉矯機(jī)的張力是通過(guò)入口張力輥和出口張力輥之間的速度差形成的。設(shè)定好名義延伸率后，由延伸率控制系統(tǒng)計(jì)算出入口及出口張力輥的轉(zhuǎn)速，并將信號(hào)輸送給其驅(qū)動(dòng)電機(jī)，形成速差，進(jìn)而產(chǎn)生張力。 由前面的論述可知，當(dāng)矯直輥切入量不足時(shí)，帶鋼要獲得一定的延伸，必將增大張緊裝置的張力載荷。由于受設(shè)備自身?xiàng)l件的限制，在張力輥與帶鋼間的摩擦力不能提供足夠張力的情況下，帶鋼與張緊輥之間會(huì)發(fā)生過(guò)載打滑，造成張力的忽松忽緊，使傳動(dòng)齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中承受沖擊載荷而發(fā)生損壞。所以拉矯機(jī)的工藝應(yīng)是小張力、大彎曲。 但需指出，切入深度也并不是越大越好，切入深度過(guò)大，工作輥撓曲增加，將引起新的不均勻延伸。其次，當(dāng)切入深度達(dá)到一定位置后，包纏角的增加將不會(huì)使彎曲應(yīng)力發(fā)生大的變化。 3.結(jié)論 彎曲和張力的增加都有利于帶鋼的延伸，拉矯機(jī)理想工藝情況應(yīng)該是：小張力、大彎曲，協(xié)調(diào)好切入深度和張力的關(guān)系，拉矯效果會(huì)更好。(圖/文www.guanggaodai.com)

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