拉彎矯直的原理

帶 鋼 拉 伸 彎 曲 矯 直 破 鱗 原 理矯 直 原 理 板 形 簡(jiǎn) 述 帶 鋼 的 板 形 問 題 包 括 帶 鋼 的 橫 向 厚 差 和 帶 鋼 的 平直 度 等 兩 個(gè) 方 面 。 板 帶 橫 向 厚 差 ht一 般 以 軋 件 中 部厚 度 hc與 軋 件 邊 部 厚 度 he之 差 來 表 示 ,即 ht= hc- he 直 觀 上 講 ， 所 謂 帶 鋼 的 平 直 度 是 指 其 翹 曲 程 度 ，就 其 實(shí) 質(zhì) 而 言 ， 是 指 帶 直 觀 上 講 ， 所 謂 帶 鋼 的 平 直度 是 指 其 翹 曲 程 度 ， 就 其 實(shí) 質(zhì) 而 言 ， 是 指 帶 鋼 內(nèi) 部沿 橫 向 殘 余 應(yīng) 力 的 分 布 。 板 形 的 定 量 表 示 ， 即 板 形的 表 示 方 法 ， 既 是 生 產(chǎn) 中 衡 量 板 形 質(zhì) 量 的 需 要 ， 也是 研 究 板 形 問 題 和 實(shí) 現(xiàn) 板 形 自 動(dòng) 控 制 的 前 提 條 件 。因 此 ， 人 們 依 據(jù) 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 見 的 表 示 方 法 主 要 為 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 表 示 法 和 波 形表 示 法 。 (1)相 對(duì) 長(zhǎng) 度 表 示 法 : 將 軋 后 翹 曲 的 帶 鋼 裁 成 若 干 縱 條 并 鋪 平 ， 則 可 清 楚的 看 出 橫 向 各 點(diǎn) 的 不 同 延 伸 。 一 個(gè) 比 較 簡(jiǎn) 單 的 方 法就 是 取 橫 向 上 不 同 點(diǎn) 的 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 L/L來 表 示 板 形 。其 中 L是 所 取 基 準(zhǔn) 點(diǎn) 的 軋 后 長(zhǎng) 度 , L是 其 它 點(diǎn) 相 對(duì) 基準(zhǔn) 點(diǎn) 的 軋 后 長(zhǎng) 度 差 。 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 也 稱 為 板 形 指 數(shù) 。 = L/L 1-2 (2)波 形 表 示 法 在 翹 曲 的 鋼 板 上 測(cè) 量 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 來 求 出 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 很 不 方 便 ,所 以 人 們 采 用 更 為 直 觀 的 方 法 ,即 以 翹 曲波 形 來 表 示 板 形 ， 稱 之 為 翹 曲 度 。 將 帶 材 切 取 一 段置 于 平 臺(tái) 之 上 ， 如 將 其 最 短 縱 條 視 為 一 直 線 ， 最 長(zhǎng)縱 條 視 為 一 正 弦 波 ， 如 圖 ， 則 可 將 帶 鋼 的 翹 曲 度 表 示 為 ： =(R/L)*100% 1-3 L R圖 1-1 板 形 表 示 法 另 外 ,根 據(jù) 參 考 文 獻(xiàn) ,可 以 得 到 和 最 長(zhǎng) ,最 短 縱條 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 之 間 的 關(guān) 系 為 : L/L=2 * 2/4 1-4 上 式 表 明 帶 鋼 波 形 可 以 作 為 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 的 代替 量 ， 因 此 只 要 測(cè) 出 帶 鋼 波 形 ， 就 可 以 求 出 相 對(duì)長(zhǎng) 度 差 。 基 于 帶 鋼 矯 直 的 特 點(diǎn) ， 在 矯 直 中 的 板 形 問 題主 要 是 指 平 直 度 問 題 。 它 通 常 有 如 下 幾 類 ： 雙 邊浪 ， 中 浪 ， 單 邊 浪 ， 肋 浪 ， L翹 和 C翹 。 1） 雙 邊 浪 :這 主 要 是 因 為 冷 軋 過 程 中 ， 負(fù) 彎輥 力 過 大 ， 軋 制 力 過 高 ， 軋 輥 凸 度 太 小 ， 工 作 輥和 支 承 輥 的 磨 損 ， 軋 輥 發(fā) 熱 等 因 素 造 成 兩 邊 延 伸大 于 中 部 。 2） 單 邊 浪 :這 是 因 為 工 作 輥 磨 削 時(shí) 凸 度 曲 線不 對(duì) ， 有 橫 向 差 (直 徑 一 頭 大 一 頭 小 )出 口 卷 取 機(jī)軸 承 與 支 承 間 有 間 隙 ， 使 卷 筒 擺 動(dòng) ， 彎 輥 故 障 影響 ， 液 壓 漏 油 等 原 因 造 成 的 帶 材 一 邊 延 伸 較 其 他部 分 大 。 3） 中 間 浪 : 這 是 因 為 在 軋 制 過 程 中 軋 制 力過 小 ， 正 彎 太 大 ， 卷 取 張 力 過 大 彎 輥 給 錯(cuò) 了 ， 軋輥 原 始 凸 度 不 合 理 等 因 素 造 成 中 部 延 伸 比 邊 部 大而 形 成 。 4） 肋 浪 : 也 稱 “ 眼 睛 ” ， 這 是 因 為 冷 軋 時(shí) 由于 各 種 原 因 造 成 局 部 延 伸 過 大 ， 位 置 既 不 在 中 間， 也 不 在 兩 邊 。 板 帶 材 中 晶 粒 度 的 不 均 勻 分 布 在壓 力 加 工 時(shí) 也 可 能 引 起 這 種 缺 陷 。 這 種 板 形 缺 陷很 不 好 消 除 ， 這 是 平 整 所 不 希 望 見 到 的 一 種 板 形缺 陷 。 5） L翹 在 軋 制 時(shí) 由 于 各 種 原 因 ， 造 成 帶 鋼 上下 表 面 的 延 伸 不 一 致 ， 從 而 使 帶 鋼 沿 長(zhǎng) 度 方 向 呈 現(xiàn)向 上 或 是 向 下 的 翹 曲 ， 這 種 翹 曲 在 實(shí) 際 矯 直 中 很 難消 除 。 6） C翹 : 帶 鋼 沿 寬 度 方 向 呈 現(xiàn) 向 上 或 是 向 下的 翹 曲 。 圖 1-2 板 形 示 意 圖 連 續(xù) 拉 伸 矯 直 機(jī) 組 按 矯 直 方 式 ， 板 帶 材 矯 直 機(jī) 可 分 為 輥 式 矯 直機(jī) 、 張 力 矯 直 機(jī) 、 連 續(xù) 張 力 按 矯 直 方 式 ， 板 帶 材矯 直 機(jī) 可 分 為 輥 式 矯 直 機(jī) 、 張 力 矯 直 機(jī) 、 連 續(xù) 張力 矯 直 機(jī) 和 連 續(xù) 拉 彎 矯 直 機(jī) 等 四 類 。 這 里 介 紹 連續(xù) 張 力 矯 直 機(jī) . Unit 2 Unit 1圖 1-3 連 續(xù) 拉 矯 機(jī) 組 示 意 圖 3# B/R4# B/R 連 續(xù) 式 矯 直 機(jī) 的 入 口 和 出 口 均 設(shè) 有 張 力 輥 ,帶 鋼 可 以 在 較 大 的 張 力 下 進(jìn) 行 更 高 速 率 的 運(yùn) 行 .需 矯 平 的 帶 材 在 張 力 輥 組 施 加 的 張 力 作 用 下 ，連 續(xù) 經(jīng) 過 上 下 交 替 布 置 的 多 組 小 直 徑 的 彎 曲 輥劇 烈 彎 曲 ， 如 圖 1-3。 連 續(xù) 式 拉 伸 彎 曲 矯 直 技 術(shù) 是 在 拉 伸 矯 直 和 輥式 矯 直 的 基 礎(chǔ) 上 問 世 的 ,發(fā) 揮 了 兩 種 工 藝 的 優(yōu) 點(diǎn) ,又 打 破 了 其 局 限 性 。 具 有 以 下 特 點(diǎn) ： 1)厚 度 2mm的 板 形 缺 陷 ， 輥 式 矯 直 機(jī) 很 難使 帶 鋼 矯 平 ， 特 別 是 0.5mm的 帶 鋼 ， 在 輥 式矯 直 機(jī) 上 幾 乎 無 法 矯 平 。 而 （ 連 續(xù) ） 張 力 矯 正 機(jī)對(duì) 瓢 曲 也 無 能 為 力 ， 拉 彎 矯 直 機(jī) 則 能 消 除 帶 材 的瓢 曲 、 邊 浪 和 鐮 刀 彎 等 三 維 形 狀 缺 陷 。 帶 材 各 條 縱 向 纖 維 在 拉 伸 和 彎 曲 應(yīng) 力 的 聯(lián) 合作 用 下 ,沿 長(zhǎng) 度 方 向 產(chǎn) 生 了 不 同 程 度 的 塑 性 延 伸 ，各 條 縱 向 纖 維 的 長(zhǎng) 度 趨 向 于 一 致 ， 從 而 減 小 內(nèi) 應(yīng)力 的 不 均 勻 分 布 ， 由 縱 向 纖 維 長(zhǎng) 度 差 造 成 的 板 形缺 陷 得 以 消 除 。 其 根 本 特 點(diǎn) 是 在 張 力 水 平 遠(yuǎn) 低 于材 料 屈 服 極 限 的 情 況 下 （ T=s /10- s /3） 使 帶 材產(chǎn) 生 永 久 塑 性 延 伸 。 2) 彎 曲 輥 組 和 矯 平 輥 組 均 是 從 動(dòng) 輥 ， 沒 有 驅(qū)動(dòng) 裝 置 ， 因 而 可 與 帶 材 同 步 運(yùn) 動(dòng) ， 不 會(huì) 因 打 滑而 擦 傷 表 面 。 3) 與 輥 式 矯 直 機(jī) 相 比 ， 其 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 重 量 輕 ，維 修 方 便 ， 操 作 容 易 。 4) (連 續(xù) )張 力 矯 正 機(jī) 矯 正 帶 材 時(shí) ， 帶 材 必 須 受到 超 過 s的 拉 伸 ， 才 能 產(chǎn) 生 殘 余 變 形 ， 對(duì) 寬 厚 度較 大 的 帶 材 ， 勢(shì) 必 付 出 張 力 所 需 的 能 量 ， 功 耗 大 ，易 拉 斷 s= b的 帶 材 。 與 此 相 反 ， 拉 伸 彎 曲 矯 直機(jī) 組 中 帶 材 的 張 應(yīng) 力 小 得 多 ， 不 會(huì) 斷 帶 ， 也 不 會(huì)影 響 帶 材 質(zhì) 量 ， 能 耗 比 拉 伸 矯 直 機(jī) 要 小 得 多 。 5) 在 酸 洗 機(jī) 組 中 作 為 機(jī) 械 破 鱗 裝 置 。 通 過 對(duì) 熱軋 來 料 的 拉 彎 矯 直 處 理 ， 不 但 能 改 善 板 形 ， 同 時(shí) 可獲 得 有 效 的 破 鱗 效 果 ， 從 而 降 低 酸 液 消 耗 并 顯 著 提高 整 個(gè) 酸 洗 線 的 生 產(chǎn) 效 率 及 帶 鋼 質(zhì) 量 。 6) 帶 鋼 退 火 后 進(jìn) 入 拉 伸 彎 曲 矯 直 ， 獲 得 相 應(yīng) 的延 伸 ， 減 小 或 消 除 退 火 屈 服 平 臺(tái) （ 即 屈 服 點(diǎn) 延 伸Yield Point Elongation） ， 機(jī) 械 性 能 和 板 形 有 了 明顯 改 善 ， 其 某 些 性 能 的 改 善 超 過 冷 平 整 的 效 果 。 7) 用 于 熱 鍍 鋅 機(jī) 組 ， 可 以 使 鋅 花 更 細(xì) 致 ， 鍍 層更 均 勻 。 8) 適 用 于 幾 乎 所 有 的 帶 材 加 工 作 業(yè) 線 和 各 種 金屬 材 料 ,矯 正 厚 度 范 圍 廣 ,尤 其 是 厚 度 =0.12mm的 薄 帶 效 果 更 好 ,而 且 矯 直 速 度 高 ， 一 般 工 作 速 度為 30700 m/min， 最 大 可 達(dá) 1000 m/min。 張 力 輥 輥 及 其 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 張 力 輥 組 負(fù) 責(zé) 提 供 矯 直 所 需 的 張 力 ,它 由 入 口 張力 輥 組 和 出 口 張 力 輥 組 組 成 。 兩 個(gè) 輥 組 都 是 驅(qū) 動(dòng) 的 ，但 出 口 張 力 輥 組 的 線 速 度 高 于 入 口 張 力 輥 組 .張 力 輥組 常 采 用 四 輥 式 ,即 入 口 和 出 口 輥 組 各 由 四 個(gè) 張 力 輥組 成 .由 于 帶 材 以 “ S”形 經(jīng) 過 這 些 輥 子 傳 導(dǎo) 出 來 ,所 以又 稱 四 輥 式 “ S”輥 組 . 目 前 張 力 輥 組 常 用 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 主 要 有 集 中 傳 動(dòng)與 單 獨(dú) 傳 動(dòng) 兩 大 類 .在 張 力 輥 組 的 集 中 傳 動(dòng) 方 式 中 ,前后 張 力 輥 組 中 的 各 個(gè) 張 力 輥 通 過 齒 輪 箱 、 行 星 齒 輪 差動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 由 一 臺(tái) 主 傳 動(dòng) 電 機(jī) 集 體 驅(qū) 動(dòng) ， 并 由 差 動(dòng) 調(diào) 速 裝置 產(chǎn) 生 帶 材 矯 平 所 需 的 延 伸 率 。 單 獨(dú) 傳 動(dòng) 是 指 入 口 和出 口 張 力 輥 組 中 每 個(gè) 張 力 輥 組 都 單 獨(dú) 由 直 流 電 機(jī) 或 交流 變 頻 電 機(jī) 傳 動(dòng) 。 拉 伸 彎 曲 矯 直 原 理 半 形 缺 陷 的 產(chǎn) 生 機(jī) 理 一 般 認(rèn) 為 板 形 缺 陷 來 源 于帶 鋼 橫 截 面 上 各 點(diǎn) 沿 軋 制 板 形 缺 陷 的 產(chǎn) 生 機(jī) 理 一 般認(rèn) 為 板 形 缺 陷 來 源 于 帶 鋼 橫 截 面 上 各 點(diǎn) 沿 軋 制 方 向的 延 伸 不 相 同 ， 延 伸 較 大 的 部 分 被 迫 受 壓 ， 而 延 伸較 小 的 部 分 則 被 迫 受 拉 。 拉 伸 作 用 不 會(huì) 引 起 板 形 問題 ， 但 是 當(dāng) 壓 縮 應(yīng) 力 超 過 一 定 的 臨 界 值 時(shí) ， 該 部 分板 材 將 產(chǎn) 生 不 同 形 式 的 屈 曲 ， 邊 部 延 伸 大 就 產(chǎn) 生 邊浪 ， 中 部 延 伸 大 就 產(chǎn) 生 中 浪 ， 浪 形 產(chǎn) 生 的 部 位 取 決于 帶 鋼 局 部 延 伸 量 偏 大 處 。 連 續(xù) 拉 彎 矯 直 機(jī) 的 原 理 是 彈 塑 性 拉 彎 矯 直 理 論 。帶 材 在 軋 制 及 平 整 工 序 中 由 于 不 均 勻 延 伸 使 內(nèi) 部 產(chǎn)生 應(yīng) 力 ， 當(dāng) 其 值 達(dá) 到 一 定 程 度 時(shí) ， 會(huì) 造 成 板 形 的 瓢曲 或 浪 形 ， 拉 彎 矯 直 機(jī) 改 善 板 形 正 是 利 用 了 內(nèi) 應(yīng) 力的 存 在 。 需 矯 平 的 帶 材 在 張 力 輥 組 施 加 的 張 力 作 用 下 ,連續(xù) 經(jīng) 過 上 下 交 替 布 置 的 多 組 小 直 徑 的 彎 曲 輥 劇 烈 彎曲 ,如 圖 1-4。 圖 1-4 連 續(xù) 拉 伸 彎 曲 矯 直 機(jī) 示 意 圖 1入 口 張 力 輥 ； 2導(dǎo) 向 輥 ； 3預(yù) 彎 矯 直 輥 ； 4抗 橫 彎 矯 直 輥 ；5抗 縱 彎 矯 直 輥 ； 6導(dǎo) 向 輥 ； 7出 口 張 力 輥 1#延 伸2#延 伸1#反 彎 在 Scale Breaker中 ,Breaking Unit有 延 伸 帶 鋼作 用 ， Leveling Unit起 矯 直 帶 鋼 作 用 在 這 里 把Breaking Unit 當(dāng) 作 延 伸 ， LevelingUnit當(dāng) 作 反 彎 帶 鋼 矯 直 處 理 原 則 (1)帶 通 過 拉 矯 后 板 形 會(huì) 發(fā) 生 顯 著 的 變 化 ， 通 過控 制 相 關(guān) 工 藝 參 數(shù) 的 設(shè) 置 可 以 達(dá) 到 改 善 板 形 、消 除 翹 曲 的 目 的 ， 不 同 的 輥 子 切 入 量 搭 配 方 案將 產(chǎn) 生 不 同 的 帶 鋼 翹 曲 結(jié) 果 。(2) 延 伸 輥 組 的 輥 徑 較 小 ， 因 而 ， 在 切 入 量 不 大時(shí) 即 可 使 帶 材 產(chǎn) 生 較 大 的 延 伸 。 延 伸 輥 組 主 要是 消 除 來 料 板 帶 的 浪 形 。 平 直 的 帶 鋼 經(jīng) 過 1# 延伸 以 后 ， 產(chǎn) 生 下 L翹 和 下 C翹 ， 經(jīng) 過 1# 延 伸 和2# 延 伸 以 后 ， 同 樣 產(chǎn) 生 下 L翹 和 下 C翹 ， 必 須通 過 后 續(xù) 反 彎 輥 組 消 除 這 種 缺 陷 。結(jié) 論 拉 伸 彎 曲 矯 直 的 根 本 特 點(diǎn) 是 在 張 應(yīng) 力 水 平 遠(yuǎn) 低于 材 料 屈 服 極 限 的 情 況 下 (T= s /10- s /3)使 帶 材 產(chǎn)生 了 塑 性 延 伸 .金 屬 帶 材 拉 伸 彎 曲 矯 直 的 主 要 問 題 有以 下 三 個(gè) ：(1)確 定 矯 直 不 良 板 形 所 需 要 的 帶 材 延 伸 率 。(2)確 定 實(shí) 現(xiàn) 上 述 延 伸 率 所 需 要 的 張 力 和 矯 正 輥 的 半徑 和 數(shù) 量 。(3)對(duì) 工 藝 參 數(shù) 進(jìn) 行 合 理 的 調(diào) 整 ， 消 除 反 復(fù) 彎 曲 之 后帶 材 產(chǎn) 生 的 縱 向 卷 曲 (Curl)和 橫 向 卷 曲 (Gutter)。 應(yīng) 力 與 應(yīng) 變 分 析 資 料 表 明 :彈 塑 性 體 在 彎 曲 和 彈 復(fù) 的 全 過 程 中 ,中 性 面 都 移 向 受 壓 縮 的 一 側(cè) ,帶 材 的 幾 何 中 間 面 被拉 伸 ,在 反 復(fù) 彎 曲 過 程 中 ， 其 延 伸 率 可 以 用 疊 加 法計(jì) 算 。 圖 1-5 拉 伸 彎 曲 應(yīng) 變 和 應(yīng) 力 分 布 圖 1- 給 出 了 帶 材 在 兩 次 拉 伸 彎 曲 過 程 中 的應(yīng) 力 和 應(yīng) 變 分 布 .明 確 地 表 示 了 中 性 軸 相 對(duì) 于 中 間軸 的 偏 移 .中 心 層 發(fā) 生 了 相 對(duì) 移 動(dòng) ， 也 即 是 中 心 層發(fā) 生 了 塑 性 流 動(dòng) （ 即 原 始 中 心 層 的 應(yīng) 力 必 須 超 過 材料 的 屈 服 應(yīng) 力 s） 才 能 達(dá) 到 改 善 板 形 的 作 用 包 角 圖 1-6 包 角 示 意 圖包 角 的 示 意 圖 如 下 : 22 2221 )( )(2()2()2(2cos Hdp HdtdttHdHpp 其 中 ： t為 帶 鋼 的 厚 度 ； p為 彎 曲 輥 的 間 距 ； H為 輥 子 的 相 對(duì) 交 錯(cuò) 量 。關(guān) 于 包 角 根 據(jù) 幾 何 關(guān) 系 可 以 得 到 : 上 式 中 當(dāng) 輥 子 直 徑 不 一 樣 時(shí) ： 在入 口 和 出 口 輥 子 上 ： 。 在 交 錯(cuò) 布 置 的 其 他 中間 輥 子 上 ： 。 2/)( 21 ddd 2 1-5 圖 1-7 Elongation與 Intermesh之 間 關(guān) 系 Elongation與 Intermesh之 間 關(guān) 系 無 論 帶 材 為 何 種 材 料 ,帶 材 延 伸 率 與 帶 材的 前 張 力 成 直 線 的 正 比 關(guān) 系 ;為 了 消 除 帶 材 的“ 馬 鞍 形 ” 板 形 缺 陷 在 矯 直 機(jī) 的 后 部 需 要 增 加 一組 直 徑 逐 漸 增 大 的 輥 子 用 于 最 后 的 矯 直 。 板 形 好 的 帶 材 可 能 需 要 0.5%的 帶 材 延 伸率 ;一 般 的 板 形 需 要 的 帶 材 延 伸 率 可 達(dá) 到 1%；而 板 形 嚴(yán) 重 的 帶 材 所 需 要 延 伸 率 可 達(dá) 到 1.5%；不 論 帶 材 強(qiáng) 度 高 低 ,帶 材 的 延 伸 率 與 帶 材 的 前張 力 成 直 線 關(guān) 系 ;在 帶 材 延 伸 率 不 變 的 情 況 下 ，隨 著 矯 直 輥 直 徑 的 增 加 帶 材 的 張 力 增 加 . 為 了 控 制 對(duì) 強(qiáng) 度 性 能 和 時(shí) 效 的 影 響 ， 就 低合 金 鋼 而 言 延 伸 率 可 達(dá) 到 2%。 對(duì) 機(jī) 械 除 磷 而言 帶 材 的 延 伸 率 0.51.0%是 足 夠 的 。 1)拉 伸 彎 曲 矯 直 機(jī) 組 對(duì) 改 善 板 形 和 破 鱗 都 有 很好 的 效 果 ， 是 目 前 薄 板 帶 矯 正 的 最 好 方 法 。 2)只 有 帶 材 的 中 心 層 發(fā) 生 了 塑 性 流 動(dòng) (即 原 始 中心 層 的 應(yīng) 力 必 須 超 過 材 料 的 屈 服 應(yīng) 力 s )才 能 真 正達(dá) 到 改 善 板 形 的 作 用 。 3)影 響 矯 直 后 帶 材 板 形 的 因 素 有 來 料 板 形 、 板帶 厚 度 ,各 輥 的 切 入 深 度 ,輥 徑 ,張 力 的 大 小 及 延 伸率 等 ,尤 其 是 各 輥 的 切 入 深 度 的 影 響 較 大 。 結(jié) 論 破 鱗 原 理帶 鋼 拉 伸 彎 曲 矯 直 破 鱗 原 理 氧 化 鐵 皮 的 破 壞 形 式壓 應(yīng) 力 作 用 下 的 破 壞 形 式 考 慮 一 個(gè) 性 質(zhì) 均 一 的 氧 化 鐵 皮 在 外 載 迅速 作 用 下 的 破 壞 形 式 ， 此 時(shí) 可 忽 略 蠕 變 的 作用 ， 而 這 時(shí) 氧 化 鐵 皮 在 外 力 作 用 下 的 失 效 形式 通 常 為 形 成 貫 穿 氧 化 物 的 裂 紋 (源 于 原 本 存在 的 微 裂 紋 ).對(duì) 于 受 側(cè) 向 壓 縮 作 用 的 氧 化 物 ，其 破 壞 取 決 于 沿 氧 化 物 與 金 屬 界 面 方 向 或 平行 于 此 方 向 裂 紋 的 增 長(zhǎng) 。 資 料 表 明 ,氧 化 物 受 壓 時(shí) 的 剝 落 可 通 過 兩個(gè) 過 程 產(chǎn) 生 ,通 過 哪 一 過 程 則 取 決 于 氧 化 鐵 皮自 身 強(qiáng) 度 及 其 與 基 體 界 面 結(jié) 合 強(qiáng) 度 之 間 的 關(guān)系 。 當(dāng) 界 面 牢 固 而 氧 化 鐵 皮 脆 弱 時(shí) 為 圖 2-1中的 路 徑 1， 反 之 當(dāng) 氧 化 鐵 皮 與 基 體 界 面 的 結(jié) 合強(qiáng) 度 相 對(duì) 較 小 時(shí) ， 剝 落 通 過 路 徑 2產(chǎn) 生 。 圖 2- 1壓 應(yīng) 力 作 用 下 的 破 壞 形 式 拉 應(yīng) 力 作 用 下 的 破 壞 形 式 氧 化 物 在 受 到 拉 應(yīng) 力 作 用 時(shí) ， 由 于 應(yīng) 力只 能 通 過 金 屬 基 體 傳 給 氧 化 鐵 皮 ， 因 此 如 果基 體 自 身 的 應(yīng) 變 已 超 過 屈 服 應(yīng) 變 ， 此 時(shí) 氧 化鐵 皮 將 不 能 被 施 加 更 大 的 應(yīng) 力 ， 當(dāng) 金 屬 基 體的 應(yīng) 變 繼 續(xù) 增 加 時(shí) ， 氧 化 物 將 變 成 一 個(gè) 個(gè) “ 孤島 ” ， 但 其 并 不 剝 落 ， 如 圖 2-2所 示 。 圖 2-2 拉 應(yīng) 力 作 用 下 的 破 壞 形 式 拉 矯 機(jī) 工 藝 參 數(shù) 對(duì) 破 鱗 的 影 響 與 控 制拉 矯 破 鱗 工 作 原 理 利 用 鐵 基 體 與 氧 化 鐵 皮 覆 層 材 料 性 能 的巨 大 差 異 ， 采 用 機(jī) 械 方 法 反 復(fù) 彎 曲 ， 基 體 材 料受 力 后 產(chǎn) 生 一 定 的 彈 塑 性 變 形 ,表 面 氧 化 鐵 皮 則由 一 于 不 具 有 塑 性 且 破 均 強(qiáng) 度 較 低 ,同 時(shí) 與 鐵 基體 附 著 力 差 ,這 樣 當(dāng) 氧 化 鐵 皮 不 能 適 應(yīng) 金 屬 形 狀變 化 而 引 起 的 內(nèi) 應(yīng) 力 大 于 其 破 壞 強(qiáng) 度 時(shí) ,它 便 要破 裂 。 帶 材 在 經(jīng) 過 彎 曲 輥 時(shí) 上 下 表 面 處 于 不 同的 應(yīng) 力 狀 態(tài) ， 最 終 產(chǎn) 生 不 同 形 式 的 氧 化 鐵 皮 剝落 ， 這 就 是 拉 矯 機(jī) 破 鱗 的 原 理 所 在 。 延 伸 率 的 影 響 用 拉 矯 機(jī) 進(jìn) 行 機(jī) 械 除 鱗 處 理 時(shí) ， 若 使 帶鋼 產(chǎn) 生 一 定 的 延 伸 率 ， 則 對(duì) 以 后 的 酸 洗 效 舞有 很 大 影 響 。 因 為 帶 鋼 酸 洗 速 度 的 快 慢 直 接取 決 于 帶 鋼 表 面 氧 化 鐵 皮 的 破 碎 程 度 ， 而 一般 隨 延 伸 率 的 增 大 ， 帶 鋼 表 面 的 氧 化 鐵 皮 側(cè)碎 程 度 會(huì) 增 加 ， 因 此 破 鱗 效 果 也 就 越 好 ， 除鱗 速 度 也 越 高 。 但 這 一 趨 勢(shì) 卻 不 是 一 直 有 郊的 ， 盡 管 對(duì) 飽 和 點(diǎn) 的 位 置 還 有 不 同 看 法 ,但 形成 共 識(shí) 的 卻 是 酸 洗 速 度 將 隨 著 延 伸 率 的 提 高到 某 一 值 時(shí) 趨 于 飽 和 ， 即 超 過 這 一 點(diǎn) 后 破 鱗效 果 將 不 再 隨 延 伸 率 的 增 大 而 再 有 明 顯 的 己善 。 資 料 提 出 除 鱗 速 度 的 上 升 ， 當(dāng) 延 伸 率 達(dá) 到 約 1%時(shí) 出 現(xiàn) 了 大 致 飽 和 的 傾 向 。 延 伸 率 的 設(shè) 定 拉 矯 機(jī) 工 作 狀 況 的 好 壞 不 取 決 于 設(shè) 定 延伸 率 的 高 低 ， 如 本 文 前 面 所 述 。 延 伸 率 設(shè) 定為 1%時(shí) ， 實(shí) 際 破 鱗 效 果 已 達(dá) 最 佳 ， 而 帶 鋼 矯平 的 延 伸 率 還 不 到 1%。 相 反 過 大 的 延 伸 率反 而 會(huì) 產(chǎn) 生 以 下 副 作 用 : 1)由 于 延 伸 率 沿 帶 鋼 橫 截 面 分 布 的 不 均以 及 帶 鋼 本 身 對(duì) 延 伸 率 差 的 敏 感 性 ， 過 大 的延 伸 率 不 僅 無 助 于 破 鱗 效 果 的 改 善 ， 反 而 會(huì)引 起 失 衡 的 不 均 勻 變 形 和 局 部 瓢 曲 ， 使 板 形反 趨 惡 化 ， 同 時(shí) 帶 鋼 晶 粒 變 得 粗 糙 ， 表 面出 現(xiàn) 滑 移 線 ; 2)設(shè) 定 延 伸 率 的 升 高 將 直 接 導(dǎo) 致 機(jī) 組 斷帶 率 的 升 高 ， 這 將 對(duì) 連 續(xù) 化 大 生 產(chǎn) 造 成 不 利的 影 響 ， 而 這 一 點(diǎn) 對(duì) 于 日 益 發(fā) 展 的 酸 洗 一 軋機(jī) 聯(lián) 機(jī) 操 作 來 說 更 是 致 命 威 脅 ; 3)給 機(jī) 組 運(yùn) 行 帶 來 不 必 要 的 負(fù) 擔(dān) ， 造 成傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 增 加 及 能 源 浪 費(fèi) 。 帶 鋼 最 終 所能 獲 得 的 實(shí) 際 延 伸 率 將 受 機(jī) 組 設(shè) 備 條 件 (如電 機(jī) 功 率 、 彎 曲 輥 徑 )所 限 ， 并 不 是 設(shè) 定 值 愈高 ， 帶 鋼 就 一 定 能 獲 得 更 高 的 延 伸 率 。 理 論 分 析 表 明 ， 彎 曲 和 張 力 的 增 大 都 將 有利 于 帶 鋼 的 延 伸 ;考 慮 到 酸 洗 拉 矯 機(jī) 破 鱗 的 特 殊要 求 ,張 力 一 般 不 能 太 大 (源 于 張 力 對(duì) 塑 性 鐓 粗的 遏 制 作 用 )， 張 力 的 增 大 將 容 易 引 起 帶 鋼 打滑 而 對(duì) 設(shè) 備 安 全 構(gòu) 成 威 脅 ， 因 此 酸 洗 拉 矯 機(jī) 的理 想 工 藝 情 況 應(yīng) 該 是 小 張 力 大 彎 曲 。 但 彎 曲 的增 大 也 不 能 隨 心 所 欲 ， 一 方 面 要 考 慮 對(duì) 材 料 加工 硬 化 的 影 響 ， 另 一 方 面 受 設(shè) 備 自 身 條 件 所 限 ，彎 曲 輥 輥 徑 不 可 能 做 的 太 小 。 輥 子 太 細(xì) 會(huì) 帶 來磨 損 快 、 撓 度 大 以 及 受 軸 承 位 置 限 制 等 問 題 ，甚 至 有 可 能 斷 輥 ,另 外 彎 曲 的 增 大 也 意 味 著 能耗 的 增 大 。 因 此 設(shè) 置 工 藝 時(shí) 應(yīng) 協(xié) 調(diào) 好 壓 下 深 度和 張 力 的 關(guān) 系 ， 盡 可 能 利 用 彎 曲 對(duì) 帶 鋼 延 伸 的貢 獻(xiàn) ， 以 求 得 能 耗 與 工 作 效 率 之 間 的 平 衡 。彎 曲 程 度 和 張 力 的 關(guān) 系 拉 伸 和 彎 曲 對(duì) 破 鱗 的 影 響 帶 鋼 同 一 延 伸 率 的 獲 得 既 可 在 大 張 力 小彎 曲 下 實(shí) 現(xiàn) ， 亦 可 在 小 張 力 大 彎 曲 下 實(shí) 現(xiàn) ,但究 竟 哪 種 工 藝 對(duì) 破 鱗 更 有 利 ， 這 里 面 牽 涉 的問 題 便 是 拉 伸 以 及 彎 曲 作 用 對(duì) 帶 鋼 破 鱗 效 果的 影 響 。 一 般 說 來 ， 是 否 有 利 于 氧 化 鐵 皮 的破 碎 以 及 氧 化 鐵 皮 的 破 碎 程 度 是 衡 量 破 鱗 效果 好 壞 的 唯 一 標(biāo) 準(zhǔn) 。 基 于 這 一 觀 點(diǎn) ， 可 以 認(rèn)為 帶 鋼 彎 曲 程 度 增 加 對(duì) 破 鱗 效 果 的 改 善 作 用要 優(yōu) 于 拉 伸 作 用 的 增 加 : 1)由 于 氧 化 鐵 皮 處 于 經(jīng) 常 受 壓 應(yīng) 力 狀 態(tài)下 ， 因 此 增 加 壓 縮 作 用 要 比 增 加 拉 伸 作 用 更有 利 于 氧 化 鐵 皮 的 破 碎 ; 2)壓 縮 作 用 導(dǎo) 致 氧 化 鐵 皮 結(jié) 構(gòu) 疏 松 直 至破 碎 ， 而 氧 化 鐵 皮 硬 度 的 下 降 直 接 導(dǎo) 致 其 與鐵 基 體 附 著 力 的 下 降 從 而 更 有 利 于 破 鱗 ， 拉伸 作 用 對(duì) 其 硬 度 的 改 善 作 用 不 明 顯 ; 3)氧 化 鐵 皮 盡 管 有 時(shí) 以 塊 狀 脫 落 ， 但 在其 與 鐵 基 體 結(jié) 合 的 最 里 層 卻 基 本 以 粉 粒 狀 存在 ， 此 時(shí) 壓 縮 作 用 更 有 利 于 其 自 身 的 脫 落 。 工 業(yè) 用 的 破 鱗 機(jī) 象 除 鱗 器 、 矯 直 機(jī) 、 平 整機(jī) 、 拉 伸 矯 直 機(jī) 等 ,它 們 對(duì) 帶 鋼 表 面 氧 化 鐵 皮的 作 用 不 同 ,如 拉 伸 、 彎 曲 、 破 碎 、 碾 壓 等 ,這些 設(shè) 備 使 用 于 酸 洗 線 上 作 用 的 側(cè) 重 點(diǎn) 有 所 不同 .當(dāng) 帶 鋼 通 過 拉 伸 彎 曲 矯 直 機(jī) 的 彎 曲 輥 時(shí) ，帶 鋼 兩 個(gè) 表 面 變 形 情 況 不 同 ， 一 個(gè) 表 面 受 到張 力 拉 伸 ， 氧 化 鐵 皮 和 它 與 鐵 基 體 的 界 面 會(huì)產(chǎn) 生 裂 紋 ， 而 與 彎 曲 輥 相 接 觸 的 另 一 面 將 受到 壓 縮 力 的 作 用 ， 氧 化 鐵 皮 會(huì) 被 擠 碎 成 網(wǎng) 狀 ，有 的 不 再 附 著 于 基 體 上 ， 直 至 脫 落 。 由 此 可見 ， 拉 伸 彎 曲 矯 直 機(jī) 破 鱗 效 果 的 取 得 主 要 依靠 彎 曲 時(shí) 的 塑 性 鐓 粗 作 用 . 圖 2-3 破 鱗 示 意 圖 從 工 藝 角 度 來 說 ， 各 種 氧 化 鐵 皮 與 金屬 的 附 著 力 是 不 同 的 ， Fe0的 破 壞 應(yīng) 力 約 為0. 04kg/mm2 , Fe304的 破 壞 應(yīng) 力 約 為 4kg/mm2， Fe203的 破 壞 應(yīng) 力 約 為 1 kg/mm2。 由此 可 見 出 現(xiàn) 對(duì) 酸 洗 拉 矯 機(jī) 破 鱗 的 最 有 利 的 情況 應(yīng) 該 是 主 要 成 分 為 Fe0的 氧 化 鐵 皮 。 資 料表 明 目 前 熱 軋 來 料 氧 化 鐵 皮 的 主 要 成 分 是Fe3O4和 Fe203， 且 Fe3 04占 主 要 地 位 。結(jié) 論 氧 化 皮 的 構(gòu) 成 是 不 利 于 酸 洗 拉 矯 機(jī) 機(jī) 械破 鱗 作 用 的 ， 這 是 由 于 隨 著 鐵 的 緩 慢 冷 卻 發(fā)生 了 FeO Fe3O4+ Fe的 轉(zhuǎn) 變 ， 因 此 適 當(dāng)降 低 卷 取 溫 度 并 加 快 冷 卻 速 度 ， 以 使 冷 卻 時(shí)間 縮 短 ， 從 而 使 Fe0轉(zhuǎn) 變 可 以 較 早 結(jié) 束 的 工藝 條 件 應(yīng) 該 更 有 利 于 酸 洗 破 鱗 功 能 的 成 分 發(fā)揮 。 而 針 對(duì) 酸 洗 拉 矯 機(jī) 設(shè) 備 結(jié) 構(gòu) 來 說 ， 為 增強(qiáng) 破 鱗 效 果 可 以 考 慮 增 加 彎 曲 輥 或 設(shè) 計(jì) 更 細(xì)的 工 作 輥 ， 亦 可 根 據(jù) 情 況 的 變 化 將 工 作 輥 壓下 裝 置 改 成 橫 向 可 調(diào) 結(jié) 構(gòu) 以 更 好 的 適 應(yīng) 來 料的 變 化 。