拉矫机设计原理

1、拉矫机设计原理文稿归稿存档编号：KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-【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宜设备，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根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1. 1辐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

2、形截面的儿何轴线。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。3. 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，经过弯曲辑剧烈弯曲时，带材由于弯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。弯曲辑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

3、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辐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，由弯曲根单元与矫直根单 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。弯曲辑机座的结构，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

4、能。3. 1. 1弯曲辐单元弯曲短的作用：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。弯曲辑的型式很多，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。弯曲辐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

5、平高强度带材或极薄带材时，选用V型浮动辐型或Y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，ob2560MPa, os2530MPa,对于因瓦合金则屈服极限更高，选用 浮动辐型。弯曲辐的布置形式：多排弯曲辐形式，多排弯曲辑形式弯曲辐直径较大，通常用于矫直屈服极限较低的带 材，如。s = 300350MPa。根据带材要求厚度范围，选用单弯或双弯成 对布置形式，弯曲辐的调整结构：弯曲辐调整压下深度，以调整弯曲辐上的包 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

6、的自动倾斜控制，整个机座可倾斜±10°。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。出口顺导辐顺导辐直径大约为200mm弯曲辑工艺技术参数弯曲辐直径：弯曲辐直径，与带材厚度及带材的屈伏限有关，采用 小直径弯曲辐时，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。资料表明：a型式弯曲辐推荐弯曲辐最小直径为30mll1,带材厚度增 加时辑子直径相应增加。浮动辐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

7、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，则辐径应 越小。3.1. 2矫直辐单元矫直辐的作用：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）。矫直辑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，有的布.置为辐式矫直机的方式，有的相置为弯曲辐方式等，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

8、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。矫直辐将弯曲辑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张力辐组张力辑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

9、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张力辐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。张力辐直径计算公式为D=hE/。sh一带材厚度，E 一带材弹性模量，os 一带材屈伏限。此公式计算出张力辐直径往往过大，实际选定张力辑直径时允许带 材在辐子有少量的弹塑性弯曲变形，一般辐径在5001500mm范围内， 据带材不同厚度合理选用。4. 2. 2张力辐的数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

10、=Tlef f 一带材与辐面的摩擦系数，a一带材在辐上包角总和，a为弧度值，取实际包角，e一自然对数的底e = 2. 718。实际使用的是由于金属弹性变形实际包角'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 = 6. 2837. 06858。对于钢辐子与带钢的摩擦系数f取0. 150. 18,对于 包胶辐f取0.180.28,当表面橡胶磨光后，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

11、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 a从上式看张力差只与摩擦系数f、实际包角有关，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=2T2(ef a ' T)/D (电动机状态T 1>T2)张力辐扩大张力为T2(ef a ' -1),

12、电动机的功率计算为：N=Mn/(9550 n)M一张力辐上传动力矩,N-m；n一张力辐的转速r/min：n一张力辑上的传动效率(包括电机效率)，取H=0.8o3. 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根的布置形式也会不一 样。一般有两辑式和四辐式。4.拉矫机在实际中的应用1700mm拉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；卷取张力：40kN；拉矫段张力：W210k

13、N；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. 5mmX8001580mmo4. 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辐的压下量及 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. 6X 1150mm SPCC钢带为例，对拉矫机

14、的使用效果做一说明。生产0.6X1150mm SPCC钢带，设定延伸率为0. 5%,第一弯曲辐压下 深度为6. 5mm,第二弯曲辐压下深度为4. 5mm,矫直辐的压下深度为 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151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，在延伸率大于0.