拉弯矫直机的工艺研究
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摘要：本文简要介绍了国内某冷轧厂重卷机组拉弯矫机的构造，探讨了工艺参数的设置，优化了板型C翘的工艺参数。
冷轧板带是钢铁工业的主要产品之一，它是汽车、家电、造船、航空航天等行业的重要原材料，其表面质量直接影响最终产品的质量和性能。在板带制造过程中，由于原材料、轧制设备和加工工艺等诸多方面的原因，导致连铸板坯、热轧带钢和冷轧带钢表面出现裂纹、氧化皮、结疤、辊印、刮伤、孔洞、鳞皮、表皮分层、麻点、划伤和浪形等不同类型的缺陷[1]，严重影响产品的使用，给下游企业带来了一定的经济损失。对于冷轧产品，板型和划伤缺陷是必须预防的，一旦出现必须查找原因并及时作出解决方案。基于此，本文对国内某冷轧厂重卷机组的关键技术进行了阐述，并就其在控制板型的过程进行了探讨，从而获得最佳的工艺参数。
1．拉弯矫直机构造
拉弯矫直机本体由入、出口通带辊、两弯两矫的四个单元辊座、上辊座吊挂装置、隔离辊、下辊座压上装置、辊缝快速打开机构，换辊装置、机架等组成，如图1所示。左右机架用横梁联接在一起，通带辊可上下移动，用于带材进出矫直机本体时导向和快速打开时引导带钢。
1#、2#弯曲单元、3#、4#矫直单元的下辊座分别由四对蜗轮蜗杆升降机构进行升降，通过工作辊来调节带钢变形量，蜗轮蜗杆由电机传动。通过位移传感器检测调整量。
1#、2#弯曲单元各由上下辊系组成，各上辊系由工作辊、中间辊和分段支撑辊组成。下辊系由工作辊、中间辊、分段支撑辊组成。3#、4#矫直单元由上、下辊系组成，3#矫直单元上辊系及4#矫直单元的下辊系由工作辊、中间辊、分段支撑辊组成。3#矫直单元下辊系及4#矫直单元上辊系由两个φ230的工作辊组成。1#、2#弯曲单元和3#矫直单元之间分别有一个φ230的隔离辊，用于使带钢保持在同一平面，避免带钢正反弯曲曲率不同。
Fig.1 Substance diagram of withdrawal straightening stands
Fig.2 Substance diagram of plate strip
2.拉弯矫直机工艺参数
通过对上述拉弯矫直机的阐述，可以将其简化为三个部分，一部分是弯曲，经过塑性延伸产生均匀弯曲的弯曲辊系；一部分是矫直，消除浪形、C翘和L翘的矫直辊系；最后一部分是提供塑性变形张力的张力辊系。为了获得良好的板型，必须合理选择延伸率、拉弯矫直张力和压下量三个工艺参数，它们之间存在一种耦合关系[2]。
2.1延伸率
在重卷生产线上，延伸率可根据板材板形理论计算：
ε=（πh/2L）2×100%+σs/E×100%
式中: ε―设定延伸率
h―带材波高(mm)
L―带材波长(mm)
E―带材弹性模量(kgf/mm2)
σs―带材屈服极限(kgf/mm2)
在实际生产中，视来料材质和板形情况来设置延伸率参数，一般控制在0.1～3%。当材质是软态的，且板形好厚度大，延伸率取小值；当来料是硬态的，且板形差厚度小，延伸率取大值。对于厚度为0.4mm以下的薄板，延伸率不能大于0.45%，否则就会发生拉窄现象，影响产品质量。
2.2拉弯矫直张力
拉弯矫直张力理论依据
T入=(1/6～1/5)×hbσs×1/10
T出=1.1～1.2×T入
该张力由拉弯矫直机前后张力辊系提供。当厚度为1.8～2.0mm时，拉矫张力为3000kgf；当厚度为0.5mm以下时，拉矫张力为6000kgf，就能保证带钢板型，有时薄规格拉矫张力过大容易在3#张力辊产生划伤，必要时减小拉矫张力。
2.3压下量
一般情况下，当板带厚度为0.4左右，压下量设为3.0mm；当板带厚度为2.0时，压下量减小到2.0mm以下。生产过程中，有时来料板型较差，如图2箭头所示，属于板型C翘，必须优化拉矫机工艺参数[4]。带钢的翘曲是因为轧制过程中，轧件沿宽度方向的塑性延伸不均匀，其内部产生不均匀的残余应力。一般冷轧带钢的宽厚比B/h在400-4000之间就应看作是弹性薄板或弹性薄膜，残余应力作为其膜力，当它超过薄板的侧压或侧剪屈曲失稳临界应力时，带钢经屈曲和后屈曲过程达到新的内力平衡，并在外观上发生各种后屈曲大位移模态的翘曲浪形[3]。当发现来料板型是C翘或L翘时，需要实时调整压下量。必须加大拉弯辊系，使1、2#下辊座高度上升，但不得超过极限值10mm。再根据3#、4#矫直各辊系之后出口侧带材横断面板形来调整矫直辊系的压下量。
3．结语
(1)该国产重卷机组拉弯矫直机结构简单，且达到了同类进口机组工艺要求。
(2)通过工艺参数的优化，消除了来料板型C翘和L翘等缺陷，保证了产品质量。
参考文献：
[1] 李刚毅，冷轧钢板表面缺陷在线监测软件体系结构设计[D],东北大学硕士学位论文
[2] 任玉成，晁春雷，周德奇等. 拉弯矫直重卷生产工艺研究[J]，重型机械，2008
[3] 杨 荃，张清东，陈先霖，冷轧带钢翘曲形状分析与浪形函数[J]，钢铁，1993（28）
[4] 李一栋，潘韶音，王迎春，于世川等. 唐钢酸轧―退火―平整―重卷主线工艺优化[J]，轧钢，2009（1）
作者简介：
周烨（1982-），女，河北唐山 工程师
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