拉伸弯曲矫直机原理、结构及应用

1、拉伸弯曲矫直机原理、结构及应用【摘要】拉伸弯曲矫直机是近代发展起来的一种新型矫直设备，它综合了辐式矫直机和拉伸矫直机的优点。拉伸弯曲矫直机由矫直机工作机座、弯曲辐组、矫直辐组、张力辐组等结构组成。它能消除带材的瓢曲、 边缘浪形和镰刀弯等三元形状缺陷。现场安装使用拉矫机之后，带材的平直度由原来的15I提高到4I,板形质量得到了明显改善。【关键词】拉拉伸弯曲矫直机张力延伸率1前言拉伸弯曲矫直机组（简称“拉矫机”）是为适应带材高要求的平直度需要发展起来的一种新型矫直设备， 它综合了辐式矫直机和拉伸矫直机的优点，它的工作特点是在张力辐拉伸和弯曲辐连续交替反复弯曲的联 合作用下使带材产生塑性延伸而获得板

2、带矫直，它能消除带材的瓢曲、边缘浪形和镰刀弯等三元形状缺陷，明显提高了板形质量。2拉矫机原理2.1车昆式矫直的原理板材在辐式矫直机上矫直时，板材是在矫直辐的压力作用下发生纯弯曲弹塑性变形，其中性层即零应 力轴线仍然是矩形截面的几何轴线。2.2张力矫直的原理带材在连续张力机上矫直时，在张力辐的张力作用下，横截面产生均匀的拉伸应力，而获得均匀的塑 性伸长。2.3拉伸弯曲矫直的原理连续拉伸弯曲矫直机综合了连续张力矫直机与辐式矫直机的特点，其是在张力辐的拉伸和弯曲辐连续 交替反复弯曲的联合作用下使带材产生塑性延伸而获得矫直的工艺过程。矫直过程是使处于张力作用下的 带材，经过弯曲辐剧烈弯曲时，带材由于弯

3、曲应力和拉伸应力的联合作用产生弹塑性延伸变形，从而使三 元形状缺陷得以消除，随后再经矫直辐将残余曲率矫平。弯曲辐的作用使得带钢单面受到塑性延伸变形，并且造成整个横截面上的应力不均，根据这种变形原 理，带张力的带钢至少要通过两个弯曲辐，进行整个板面均匀的延伸，再经过一个矫直辐，对残余应力进 行重新分布均衡。为了适应不同厚度带钢的矫直需要，要设置两组弯曲-矫直辐。3拉矫机的结构拉矫机由张力车昆组与拉伸弯曲机座组成，据不同的工艺要求和现场条件，这两组有多种形式。3.1拉伸弯曲机座拉弯矫直机座使带材产生拉伸弯曲变形， 由弯曲辐单元与矫直辐单元组成， 弯曲辐由两个或多个小直 径的弯曲辐，它使带材在张力作

4、用下，经过剧烈的反复弯曲变形，导致带材产生塑性延伸，以达到工艺要 求的延伸率。弯曲辐机座的结构，要据工艺要求进行合理确定结构形式，工艺设备结构满足工艺要求使用性能，应 用方便合理，设备制造工艺能达到设备要求性能。3.1.1弯曲车昆单元弯曲辐的作用：弯曲辐用做产生弯曲应力并在拉伸应力的联合作用下产生弹塑性延伸，实现钢带的塑 性延伸，因为弯曲辐的弯曲应力在带钢的横截面上呈方向性，在单侧实现的塑性延伸，为达到两侧的变形 均匀，必须采用方向相反的两个弯曲辐，弯曲辐用以实现带钢的塑性延伸，消除带材的三元缺陷。弯曲轮的型式很多，根据需要选择各种弯曲辐结构组成形式，以达到校正不同种类带钢的目的。3.1.1.

5、1弯曲车昆结构弯曲辐组成类型：多支撑辐系型、V型浮动辐型、Y型浮动辐型等结构形式组成，一般的根据带钢的厚度进行结构形式的选择，矫直一般薄带钢时选用多支撑辐系型，并根据校平带钢厚度范围要求，选择单弯或双弯结构。矫平高强度带材或极薄带材时，选用V型浮动辐型或丫型浮动辐型的结构形式，对于AKC钢经过二次冷轧后在冷硬状态下进行矫直，bb560MPa, bs530MPa,对于因瓦合金则屈服极限更高，选用浮动辑型。弯曲轮的布置形式：多排弯曲辐形式，多排弯曲辑形式弯曲辑直径较大，通常用于矫直屈服极限较低的带材，如bs= 300350MPa。根据带材要求厚度范围，选用单弯或双弯成对布置形式，弯曲轮的调整结构：

6、弯曲辐调整压下深度，以调整弯曲轮上的包角，实现延伸率的控制。弯曲辐的调整结构的结构形式、工作原理、功能实现、性能特点要适应于工艺要求，能便利实现工艺 性能，达到功能实现保证质量需要。弯曲辐机座的自动倾斜控制，整个机座可倾斜土10。o以此改变带钢的出口角度，实现拉伸量调节并消除横向弯曲。出口顺导辐顺导车昆直径大约为200mm3.1.1.2弯曲辐工艺技术参数弯曲车昆直径：弯曲车昆直径，与带材厚度及带材的屈伏限有关，采用小直径弯曲车昆时， 不仅矫正效果好，而且还能相应的减小带材单位张力。但辐子直径过小，将使辐子转速增加，辐子磨损加大而降低使用寿命；相应的刚性减小，降低矫正质量，应有提高刚性的措施。资

7、料表明：a型式弯曲辑推荐弯曲辑最小直径为30mm,带材厚度增加时辑子直径相应增加。浮动辑形式多用于矫正极薄的高强度带材，因带材的弯曲半径和辐子半径相近，减小辐子直径对矫正质量影响很大， 其直径最小可达620mm，带材越薄，材料屈服极限越高，则辐径应该越小。屈服极限对弯曲辐直径选择的 影响：材料屈服极限越高，则车昆径应越小。3.1.2矫直车昆单元矫直辐的作用：矫直辐用以完成弯曲校正带材上的残余应力，使应力分布均匀，改善带材上的应力分 布结构，在带材横截面上平衡对称（沿纵向及横向）。矫直辐由一个或几个矫直辐组成，用以将剧烈弯曲后的带材矫平。矫直辐的形式有多种，有的采用大辐矫直，有的主张采用小辐矫直

8、，有的布置为辐式矫直机的方式， 有的布置为弯曲辐方式等，根据现有的研究表明：欧美多采用大辐方式，而德国希望为小辐模式，在这些 理论研究中国内接触很少，对矫直辐的作用机理还没有深入的了解和认识。最终板形的质量影响是看矫直 的效果，即是最终在钢板上的应力分布。矫直辐将弯曲辐剧烈弯曲矫直的带材上的残余应力在张力拉伸和小包角的联合作用下消除。矫直辐上 的包角较小在整个带材断面上有相同的延伸，以便将带材上的微小残余应力消除保证带材具有高度的平直 度。矫直辐系有相应的顺导辐、矫直辐组、出口导向辐等。3.2张力车昆组张力辐组一般由入口和出口呈S形分布的张力辐组成，作用是使带材产生一定的张力，后张力辐组的 线

9、速度高于前张力辐组，带钢的张力是由线速度差产生的。入口张力辐的作用是提高入口段张力，使带钢 达到拉伸所需的拉伸力；出口张力辐的作用是使带钢张力降低到输出值。张力辐的数目及布置形式决定于带材拉弯所需的最大拉伸力和工艺现场条件。3.2.1张力车昆的直径确定张力辐直径的原则是带材在张力辐上应保持弹性变形，主要据不同带厚条件进行相应的计算确 定。张力车昆直径计算公式为D=hE/ bsh一带材厚度，E一带材弹性模量，bs一带材屈伏限。此公式计算出张力辐直径往往过大，实际选定张力辐直径时允许带材在辐子有少量的弹塑性弯曲变形， 一般辑径在5001500mm围内，据带材不同厚度合理选用。3.2.2张力车昆的数

10、量张力辐的数量主要取决于矫直带材时所需的张力值，张力辐依靠辐面与带材的摩擦力传递张力，所传 递的张力值与辐面摩擦系数及带材对张力辐的包角有关。张力计算公式有T2=Tief“f-带材与车昆面的摩擦系数，a-带材在车昆上包角总和，a为弧度值，取实际包角，e自然对数的底e = 2.718。实际使用的是由于金属弹性变形实际包角a小于理论包角a,理论包角乘以0.80.9换算成实际包角a。一般理论计算包角a为450时，实际包角a为（0.80.9）a = 360405，则弧度值&=6.283 7.06858。对于钢车昆子与带钢的摩擦系数f取0.150.18，对于包胶车昆f取0.180.28 ,当表面

11、橡胶磨光后，摩擦系数f应比原有数值降低50%左右。经验选取摩擦系数的取值，进行扩大系数的计算。摩擦张力辐的张力由入口张力和出口张力组成，张力是由带钢与辐子间的摩擦力形成的，出入口之间的张力关系为张力扩大系数ef，从上式看张力差只与摩擦系数f、实际包角a有关，但是扩大系数的实现要靠张力辐电机提供出相应的传动力矩，传动力矩过小实现不了这个扩大系数，传动力矩过大则产生 打滑现象。张力辐外端的小张力由此张力辐系统外的张力设备提供；必须由此外加张力实现在张力辐上的 压应力来产生摩擦力，这个外张力增大张力辐提供的张力也相应增大，此外压应力应在运行时保持稳定。电动机的力矩M=2T（ef -1）/D（电动机状

12、态T1T2）张力辑扩大张力为丁2以-1）,电动机的功率计算为：N=Mn/（9550门）M一张力车昆上传动力矩,N2 mn一张力车昆的转速r/min；7一张力车昆上的传动效率（包括电机效率），取7 = 0.8。3.2.3张力辐的布置形式张力辐的布置形式有多种，工艺要求使得工艺设备选型不一，则工艺设备布置位置也不一致，工艺设 备结构及张力辐的布置形式也会不一样。一般有两轮式和四轮式。4.拉矫机在实际中的应用1700mmfx伸弯曲矫直机组为例。4.1拉矫机的参数4.1.1拉矫机基本工艺参数工艺速度：Max220m/min；穿带速度：30m/min ;机组设计延伸率：Max.3%;开卷张力：20kN;

13、卷取张力：40kN;拉矫段张力：210kN;机组长度：40m；机组标高：900mm机组产量：30万吨/年；矫直钢带规格：0.15 - 1.5mm3 800- 1580mm4.1.2延伸率工艺控制要求延伸率控制对拉伸弯曲矫直机矫正板形有很大影响，带材延伸率的变化范围一般在0.5 %3%。通常的带材材质为普通碳钢，延伸率一般选取在0.8 %1.5%范围内。4.2应用效果和存在的问题拉矫机组未投产之前，曾经因为带材存在浪形、瓢曲等缺陷而造成产品质量降级，影响正常销售。拉矫机投入使用之后，通过设定合理的延伸率和弯曲轮的压下量及出入口张力，带材的边浪和中间浪得到了明显矫直平整。现以0.6 3 1150m

14、m SPC钢带为例，对拉矫机的使用效果做一说明。生产0.6 3 1150mnSPCG冈带，设定延伸率为0.5%，第一弯曲车昆压下深度为6.5mm,第二弯曲车昆压下深 度为4.5mm矫直车昆的压下深度为3.2mm和2.5mm入口张力设定为28.5kN，出口张力设定为40.5kN。生 产中根据出口带材的平直度对矫直机的压下量进行微调整，使带材的平直度达到最佳。使用拉矫机前后带 材的平直度对比情况如图1所示：由图1可以看出，使用拉矫机之后，带材的平直度得到了明显改善，浪形由原来的15I降低到41。对较薄规格的带材，拉矫机的使用效果会更加明显。但是，拉矫机对于退火料的拉伸矫直，板形的平直度虽然得到改善，但板形表面易出现拉矫纹，在延伸率大