拉弯矫直原理ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,带钢拉伸弯曲,矫直,破鳞,原理,矫直原理,板形简述,带钢的板形问题包括带钢的横向厚差和带钢的平直度等两个方面。板带横向厚差,ht,一般以轧件中部厚度,h,c,与轧件边部厚度,h,e,之差来表示,即,ht,=,h,c,-,h,e,直观上讲，所谓带钢的平直度是指其翘曲程度，就其实质而言，是指带直观上讲，所谓带钢的平直度是指其翘曲程度，就其实质而言，是指带钢内部沿横向残余应力的分布。板形的定量表示，即板形的表示方法，既是生产中衡量板形质量的需要，也是研究板形问题和实现板形自动控制的前提条件。因此，人们依据各自不同的研究角度及不同的板形控制思想，采取不同的方式定量描述板形。,1-1,常见的表示方法主要为相对长度差表示法和波形表示法。,(1),相对长度表示法,:,将轧后翘曲的带钢裁成若干纵条并铺平，则可清楚的看出横向各点的不同延伸。一个比较简单的方法就是取横向上不同点的相对长度差,L/L,来表示板形。其中,L,是所取基准点的轧后长度,L,是其它点相对基准点的轧后长度差。相对长度差也称为板形指数,。,=,L/L,1-2,(2),波形表示法,在翘曲的钢板上测量相对长度来求出相对长度差,很不方便,所以人们采用更为直观的方法,即以翘曲波形来表示板形，称之为翘曲度。将带材切取一段置于平台之上，如将其最短纵条视为一直线，最长纵条视为一正弦波，如图，则可将带钢的翘曲度,表示为：,=(R/L)*100%,1-3,L,R,图,1-1,板形表示法,另外,根据参考文献,可以得到和最长,最短纵,条相对长度差之间的关系为,:,L/L=,2,*,2,/4,1-4,上式表明带钢波形可以作为相对长度差的代,替量，因此只要测出带钢波形，就可以求出相对,长度差。,基于带钢矫直的特点，在矫直中的板形问题,主要是指平直度问题。它通常有如下几类：双边,浪，中浪，单边浪，肋浪，,L,翘和,C,翘。,1,）双边浪,:,这主要是因为冷轧过程中，负弯,辊力过大，轧制力过高，轧辊凸度太小，工作辊,和支承辊的磨损，轧辊发热等因素造成两边延伸,大于中部。,2,）单边浪,:,这是因为工作辊磨削时凸度曲线,不对，有横向差,(,直径一头大一头小,),出口卷取机,轴承与支承间有间隙，使卷筒摆动，弯辊故障影,响，液压漏油等原因造成的带材一边延伸较其他,部分大。,3,）中间浪,:,这是因为在轧制过程中轧制力,过小，正弯太大，卷取张力过大弯辊给错了，轧,辊原始凸度不合理等因素造成中部延伸比边部大,而形成。,4,）肋浪,:,也称“眼睛”，这是因为冷轧时由,于各种原因造成局部延伸过大，位置既不在中间,，也不在两边。板带材中晶粒度的不均匀分布在,压力加工时也可能引起这种缺陷。这种板形缺陷,很不好消除，这是平整所不希望见到的一种板形,缺陷。,5,）,L,翘 在轧制时由于各种原因，造成带钢上,下表面的延伸不一致，从而使带钢沿长度方向呈现,向上或是向下的翘曲，这种翘曲在实际矫直中很难,消除,。,6,）,C,翘,:,带钢沿宽度方向呈现向上或是向下,的翘曲。,图,1-2,板形示意图,连续拉伸矫直机组,按矫直方式，板带材矫直机可分为辊式矫直,机、张力矫直机、连续张力按矫直方式，板带材,矫直机可分为辊式矫直机、张力矫直机、连续张,力矫直机和连续拉弯矫直机等四类。这里介绍连,续张力矫直机,.,Unit 2,Unit 1,Roll,N4,Roll,N2,Roll,N1,Roll,N3,图,1-3,连续拉矫机组示意图,3#B/R,4#B/R,连续式矫直机的入口和出口均设有张力辊,带钢可以在较大的张力下进行更高速率的运行,.,需矫平的带材在张力辊组施加的张力作用下，,连续经过上下交替布置的多组小直径的弯曲辊,剧烈弯曲，如图,1-3,。,连续式拉伸弯曲矫直技术是在拉伸矫直和辊,式矫直的基础上问世的,发挥了两种工艺的优点,又打破了其局限性。具有以下特点：,1),厚度,2mm,的板形缺陷，辊式矫直机很难,使带钢矫平，特别是,0.5mm,的带钢，在辊式,矫直机上几乎无法矫平。而（连续）张力矫正机,对瓢曲也无能为力，拉弯矫直机则能消除带材的,瓢曲、边浪和镰刀弯等三维形状缺陷。,带材各条纵向纤维在拉伸和弯曲应力的联合,作用下,沿长度方向产生了不同程度的塑性延伸，,各条纵向纤维的长度趋向于一致，从而减小内应,力的不均匀分布，由纵向纤维长度差造成的板形,缺陷得以消除。其根本特点是在张力水平远低于,材料屈服极限的情况下（,T=,s/10-,s,/3,）使带材,产生永久塑性延伸。,2),弯曲辊组和矫平辊组均是从动辊，没有驱,动装置，因而可与带材同步运动，不会因打滑,而擦伤表面。,3),与辊式矫直机相比，其结构简单，重量轻，,维修方便，操作容易。,4)(,连续,),张力矫正机矫正带材时，带材必须受,到超过,s,的拉伸，才能产生残余变形，对宽厚度,较大的带材，势必付出张力所需的能量，功耗大，,易拉断,s,=,b,的带材。与此相反，拉伸弯曲矫直,机组中带材的张应力小得多，不会断带，也不会,影响带材质量，能耗比拉伸矫直机要小得多。,5),在酸洗机组中作为机械破鳞装置。通过对热,轧来料的拉弯矫直处理，不但能改善板形，同时可,获得有效的破鳞效果，从而降低酸液消耗并显著提,高整个酸洗线的生产效率及带钢质量。,6),带钢退火后进入拉伸弯曲矫直，获得相应的,延伸，减小或消除退火屈服平台（即屈服点延伸,Yield Point Elongation,），机械性能和板形有了明,显改善，其某些性能的改善超过冷平整的效果。,7),用于热镀锌机组，可以使锌花更细致，镀层,更均匀。,8),适用于几乎所有的带材加工作业线和各种金,属材料,矫正厚度范围广,尤其是厚度,=0.12mm,的薄带效果更好,而且矫直速度高，一般工作速度,为,30700 m/min,，最大可达,1000 m/min,。,张力辊辊及其传动系统,张力辊组负责提供矫直所需的张力,它由入口张,力辊组和出口张力辊组组成。两个辊组都是驱动的，,但出口张力辊组的线速度高于入口张力辊组,.,张力辊,组常采用四辊式,即入口和出口辊组各由四个张力辊,组成,.,由于带材以“,S”,形经过这些辊子传导出来,所以,又称四辊式“,S”,辊组,.,目前张力辊组常用的传动系统主要有集中传动,与单独传动两大类,.,在张力辊组的集中传动方式中,前,后张力辊组中的各个张力辊通过齿轮箱、行星齿轮差,动机构由一台主传动电机集体驱动，并由差动调速装,置产生带材矫平所需的延伸率。单独传动是指入口和,出口张力辊组中每个张力辊组都单独由直流电机或交,流变频电机传动。,拉伸弯曲矫直原理,半形缺陷的产生机理一般认为板形缺陷来源于,带钢横截面上各点沿轧制板形缺陷的产生机理一般,认为板形缺陷来源于带钢横截面上各点沿轧制方向,的延伸不相同，延伸较大的部分被迫受压，而延伸,较小的部分则被迫受拉。拉伸作用不会引起板形问,题，但是当压缩应力超过一定的临界值时，该部分,板材将产生不同形式的屈曲，边部延伸大就产生边,浪，,中部,延伸大就产生中浪，浪形产生的部位取决,于带钢局部延伸量偏大处。,连续拉弯矫直机的原理是弹塑性拉弯矫直理论。,带材在轧制及平整工序中由于不均匀延伸使内部产,生应力，当其值达到一定程度时，会造成板形的瓢,曲或浪形，拉弯矫直机改善板形正是利用了内应力,的存在。,需矫平的带材在张力辊组施加的张力作用下,连,续经过上下交替布置的多组小直径的弯曲辊剧烈弯,曲,如图,1-4,。,图,1-4,连续拉伸弯曲矫直机示意图,1,入口张力辊；,2,导向辊；,3,预弯矫直辊；,4,抗横弯矫直辊；,5,抗纵弯矫直辊；,6,导向辊；,7,出口张力辊,1#,延伸,2#,延伸,1#,反弯,在,Scale Breaker,中,Breaking Unit,有延伸带钢,作用，,Leveling,Unit,起矫直带钢作用在这里把,Breaking,Unit,当作延伸，,Leveling,Unit,当作反弯,带钢矫直处理原则,带通过拉矫后板形会发生显著的变化，通过,控制相关工艺参数的设置可以达到改善板形、,消除翘曲的目的，不同的辊子切入量搭配方案,将产生不同的带钢翘曲结果。,(2),延伸辊组的辊径较小，因而，在切入量不大,时即可使带材产生较大的延伸。延伸辊组主要,是消除来料板带的浪形。平直的带钢经过,1#,延,伸以后，产生下,L,翘和下,C,翘，经过,1#,延伸和,2#,延伸以后，同样产生下,L,翘和下,C,翘，必须,通过后续反弯辊组消除这种缺陷。,结论,拉伸弯曲矫直的根本特点是在张应力水平远低,于材料屈服极限的情况下,(T=,s/10-,s,/3,),使带材产,生了塑性延伸,.,金属带材拉伸弯曲矫直的主要问题有,以下三个：,确定矫直不良板形所需要的带材延伸率。,(2),确定实现上述延伸率所需要的张力和矫正辊的半,径和数量。,(3),对工艺参数进行合理的调整，消除反复弯曲之后,带材产生的纵向卷曲,(Curl),和横向卷曲,(Gutter),。,应力与应变分析,资料表明,:,弹塑性体在弯曲和弹复的全过程中,中性面都移向受压缩的一侧,带材的几何中间面被,拉伸,在反复弯曲过程中，其延伸率可以用叠加法,计算。,图,1-5,拉伸弯曲应变和应力分布,图,1-,给出了带材在两次拉伸弯曲过程中的,应力和应变分布,.,明确地表示了中性轴相对于中间,轴的偏移,.,中心层发生了相对移动，也即是中心层,发生了塑性流动（即原始中心层的应力必须超过材,料的屈服应力,s,）才能达到改善板形的作用,包角,图,1-6,包角示意图,包角的示意图如下,:,其中：,t,为带钢的厚度；,p,为弯曲辊的间距；,H,为辊子的相对交错量。,关于包角根据几何关系可以得到,:,上式中当辊子直径不一样时：在,入口和出口辊子上：。在交错布置的其他中,间辊子上：。,1-5,图,1-7 Elongation,与,Intermesh,之间关系,Elongation,与,Intermesh,之间关系,无论带材为何种材料,带材延伸率与带材,的前张力成直线的正比关系,;,为了消除带材的,“马鞍形”板形缺陷在矫直机的后部需要增加一,组直径逐渐增大的辊子用于最后的矫直。,板形好的带材可能需要,0.5%,的带材延伸,率,;,一般的板形需要的带材延伸率可达到,1%,；,而板形严重的带材所需要延伸率可达到,1.5%,；,不论带材强度高低,带材的延伸率与带材的前,张力成直线关系,;,在带材延伸率不变的情况下，,随着矫直辊直径的增加带材的张力增加,.,为了控制对强度性能和时效的影响，就低,合金钢而言延伸率可达到,2%,。对机械除磷而,言带材的延伸率,0.51.0%,是足够的。,1),拉伸弯曲矫直机组对改善板形和破鳞都有很,好的效果，是目前薄板带矫正的最好方法。,2),只有带材的中心层发生了塑性流动,(,即原始中,心层的应力必须超过材料的屈服应力,s,),才能真正,达到改善板形的作用。,3),影响矫直后带材板形的因素有来料板形、板,带厚度,各辊的切入深度,辊径,张力的大小及延伸,率等,尤其是各辊的切入深度的影响较大。,结论,破鳞原理,带钢拉伸弯曲,矫直,破鳞,原理,氧化铁皮的破坏形式,压应力作用下的破坏形式,考虑一个性质均一的氧化铁皮在外载迅,速作用下的破坏形式，此时可忽略蠕变的作,用，而这时氧化铁皮在外力作用下的失效形,式通常为形成贯穿氧化物的裂纹,(,源于原本存,在的微裂纹,).,对于受侧向压缩作用的氧化物，,其破坏取决于沿氧化物与金属界面方向或平,行于此方向裂纹的增长。,资料表明,氧化物受压时的剥落可通过两,个过程产生,通过哪一过程则取决于氧化铁皮,自身强度及其与基体界面结合强度之间的关,系。当界面牢固而氧化铁皮脆弱时为图,2-1,中,的路径,1,，反之当氧化铁皮与基体界面的结合,强度相对较小时，剥落通过路径,2,产生。,图,2-1,压应力作用下的破坏形式,拉应力作用下的破坏形式,氧化物在受到拉应力作用时，由于应力,只能通过金属基体传给氧化铁皮，因此如果,基体自身的应变已超