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热轧用拉矫机的工艺性能研究 钢筋冷压厂的纵剪装置是近年来引进的国外设备。拉紧机枪是重要的部分，其技术先进，对提高生产工艺和提高产品质量做出了重大贡献。为更好地发挥其工艺优势,在生产中创造更高的经济效益,本文对拉矫机的工艺性能进行了研究分析。 1 拉矫机及张力辊加量 拉矫机的工艺原理,概括起来就是依靠张力辊及弯曲矫直辊的共同作用,使带钢在所承受的张力小于屈服极限的情况下,产生局部塑性延伸,从而达到改善板形的目的,图1为拉矫机示意图。 带钢在轧钢及平整工序中因不均匀延伸,使内部产生内应力,当其值达到一定程度时,就会造成板形的瓢曲及浪形,拉矫机改善板形正是利用了内应力的存在。张力辊施加给带材纵向单元条的张应力相同,单元条由于延伸的不同而存在不同的内应力,延伸大的为压应力,延伸小的为拉应力,与外加张应力叠加后,延伸大的单元条拉应力较小,延伸小的单元条拉应力较大。这时在弯曲变形产生的应力共同作用下,产生了不同程度的塑性延伸,从而均衡了带材的内应力,改善了板形。 2 拉矫机张紧的张力和张拉辊 对于带钢的拉伸弯曲矫直的力学解释,人们做了大量研究工作,归结起来如图2所示。当纯弯曲变形时,带钢的中心层即为弯曲变形的中性层,不发生塑性变形,叠加上拉应力后,中性层偏移。要想改善板形,带钢中心层必须发生塑性流动,即中心层处的应力大于σs,这就要求张力辊给带钢施加大于屈服极限的张力,这是很困难的,也不符合拉矫机设计的初衷。因此,这种观点不能合理解释张力小于σs时,带钢发生塑性延伸的机理。 本文从材料力学的角度对其进行了研究。上述解释忽略了弯曲矫直辊对带钢表面的限制作用,带钢在张力的作用下,表面与辊面紧密接触,弯曲变形时,带钢表面层纤维的压缩将受到摩擦力的限制,使压缩变形程度小于自由表面纤维的拉伸变形。又因为横截面仍保持为一平面,纵向纤维的应变与垂直坐标成正比,如图3所示,所以即使不考虑拉应力的叠加作用,带钢的中性层也已经发生了偏移。 在带钢的性能、规格及张力一定的条件下,偏移量的大小取决于矫直辊的切入量。当切入量逐渐增大时,带钢与辊面的包缠角也将增大,这样带钢与辊面接触表层的应变将受摩擦力限制而变小,中性层的偏移量增大,且应力变化的斜率也随弯曲程度的增加而增大。 如果再考虑到拉应力的叠加作用,则中性层将发生更大的偏移量。因此,原始中心层的应力值取决于拉应力与弯曲程度两个因素。生产中要使拉矫机更好地改善板形,就要控制好矫直辊的切入量及拉矫机张力的大小。而实际上,在生产中往往过分地强调了张力辊的拉伸作用,而忽视了弯曲在延伸中的作用。从实践中观察到,在延伸率不变的前提下,逐渐加大弯曲矫直辊的切入深度,操纵台显示屏上的入口及出口张力值都有不同程度的降低。说明带钢在拉弯载荷的作用下,弯曲应力的叠加,减轻了张力辊的负荷。 拉矫机张紧装置的作用是把张力提高到必须的等级,以便与矫直辊引发的弯曲一起产生延伸,而后使张力恢复到正常的状态。张紧辊的作用实质是改变带钢张力,就辊面而言,等于改变带钢的相对速度。为防止带钢与辊面相对滑动,在设计张紧辊时,对辊径及辊面材料都作出了要求,以便保证产生足够的摩擦力和包缠角。拉矫机的张力是通过入口张力辊和出口张力辊之间的速度差形成的。设定好名义延伸率后,由延伸率控制系统计算出入口及出口张力辊的转速,并将信号输送给其驱动电机,形成速差,进而产生张力。 由前面的论述可知,当矫直辊切入量不足时,带钢要获得一定的延伸,必将增大张紧装置的张力载荷。由于受设备自身条件的限制,在张力辊与带钢间的摩擦力不能提供足够张力的情况下,带钢与张紧辊之间会发生过载打滑,造成张力的忽松忽紧,使传动齿轮在传动过程中承受冲击载荷而发生损坏。所以拉矫机的最佳工艺应是小张力、大弯曲。 但需指出,切入深度也并不是越大越好,切入深度过大,工作辊挠曲增加,将引起新的不均匀延伸。其次,当切入深度达到一定位置后,包缠角的增加将不会使弯曲应力发生大的变化。 3 结论 弯曲和张力的增加都有利于带钢的延伸,拉矫机理想工艺情况应该是:小张力、大弯曲,协调好切入深度和张力的关系,拉矫效果会更好。