拉矫机的操作工艺

拉矫机的操作工艺问：如何确定拉矫延伸率？拉矫机设定的延伸率是前后张紧辊之间的相对速度差，其实它包含了以下几个部分：＝+++其中：——矫平来料板形缺陷所需的塑性延伸率；——考虑其它工艺要求附加的延伸率；——带钢弹性变形所产生的延伸率；——拉矫机本身的延伸率损失或误差。是指除消除带钢的波浪以外，还需要其它的工艺要求，如用于酸洗线的破鳞。是由于拉矫机组系统产生的弹性变形，带钢在张紧辊产生的弹性滑移或过载打滑等现象所损失掉的延伸率，以及驱动和传动系统的误差，如交流变频驱动的拉矫机速度误差较大，必须设置较大的延伸率。如果拉矫只是为了改善板形，则延伸率可根据带钢的波浪程度来确定，其基本原则是所选择的有效延伸率只要大于带钢长短纤维之间的长度差一定的数值，能使带钢的最长纤维也开始产生一定数量的塑性变形即可。拉矫工序的另一个重要作用是消除屈服平台，防止加工时滑移线的产生，如果要考虑这一点，只施加矫正板形所需的延伸率就不够了。据试验结果，延伸率越高，消除屈服平台的效果越好，要基本消除屈服平台，必须使延伸率提高到1.2％以上。其实当拉矫时延伸率提高到一定的程度，就等于给材料进行了一次拉伸试验，卸载后材料获得了冷作硬化，再次加载时则沿着卸载曲线变化，然后再直接进入强化区，不再有屈服点。一般而言，只采取拉伸矫直时，延伸率为0.6～0.8％，采取光整机和拉矫同时使用时，延伸率为0.8～1.2％就可以获得较好的加工性能。问：其它工艺参数之间有何关系？带钢在拉矫过程中是靠拉伸和弯曲共同作用使带钢整体发生延伸从而改善板形的。其中弯曲变形取决于两只弯曲辊的压入量和弯曲辊的直径。弯曲辊直径减小、压入量增大和张力的增加都会使带钢获得的延伸率增加。上述三者之间又是相辅相成、缺一不可的。总的来说，张力在三者中对延伸率的影响最为明显，压入量的影响次之，弯曲辊直径影响最小。对于某一特定的矫直机而言，弯曲辊的直径是固定的。主要是考虑压入量和张力的匹配。而拉矫机前后的张紧辊是速度模式，即拉矫机是延伸率控制模式。不管多大的张力、多大的压入量，延伸率设定之后就是固定的，在生产中主要调整的是压入量。张力是在一定的压入量下为了获得设定的延伸率系统自动输出的数据，是随压入量的变化而变化的。压入量小时，必须较大的张力才能保证必要的塑性变形；压入量大时，只要较小的张力就可以达到同样的效果。从变频器上电机的输出功率百分比或电流表上可以清楚地看出，随压入量的增加电机的输出功率或电流随之下降。在实际中，两者的匹配如何选择呢？即是选择大张力小压入量，还是小张力大压入量呢？问：如何确定上下弯曲辊之间的压入量？理论和实践均表明，采用大压入量小张力是比较好的策略。在较大的压入量下，仅要占带钢屈服强度1/10～1/3的张力，就可以使带钢充分地变形，起到了四两拨千斤的效果。这样不仅便于充分利用弯曲原理来减小对驱动系统的要求，不致使设备过于庞大，也减小了能耗，提高了设备运行的经济性。另外，在生产实际中矫直机还有矫平带钢上棍子压印的使命，提高压入量对消除压印的效果也有一定促进作用。但过大的压入量也是不可取出，一方面随着压入量的增加，带钢在工作辊上的包角增加，张力损失也随之增加，另一方面压入量过大会使带钢压缩变形增加，反而使板形恶化。另外过大的压缩变形对带钢的内部组织和镀层的结合也是不利的。总之，虽然在参数选择时倾向于大压入量小张力，但过小的压入量和过小的张力都是不可取的。问：什么是拉矫后的抬头纹？抬头纹特指带钢经过拉矫后在其上下表面发生的横向纹络。抬头纹较轻时的形态是间隔小（2mm）、宽度小（0.5mm）、数量多，纹络不是联贯的，而是呈无规则的分布在整个带钢表面。抬头纹较严重时间隔距离较大（达到3mm以上），宽度也较大（达1mm以上），数量较少，横向联贯分布在整个带钢表面，相互平行，规律性很强，而且上下表面的纹络是对应的。而最严重的抬头纹要算是不用弯曲辊时只靠前后张力辊将带钢拉伸到一定程度在带钢表面产生的横向拉伸痕，这种拉伸痕间隔在20～30mm之间，宽度达5～10mm，大体相互平行，也有分叉交叉的树枝状。将抬头纹部分的镀层腐蚀掉，就会发现带钢基体上也有同样的纹络，这是抬头纹与其它缺陷的根本区别。抬头纹处的镀层锌花光泽消失，与正常锌花中无光泽的部分一样，都是呈雾状，在显微镜下观察也分不清原来有光泽的部分和无光泽的部分，只能看出锌花的晶界，而晶粒内部的形态都差不多。抬头纹不仅影响产品的美观，而且会影响抗拉强度，在抗拉试验时均从抬头纹严重处开裂。对于使用镀锌板作为彩涂基板来说，彩涂以后仍能看出抬头纹的痕迹。抬头纹发生的规律是厚板比薄板严重，经完全退火后缓慢冷却获得的硬度低、塑性好的材料比硬度高、塑性差的带钢严重，延伸率大时比延伸率小时严重，压入量小时比压入量大时严重，一弯一矫的拉矫机比两弯一矫的拉矫机严重，普通材质的比DQ材质的严重。问：拉矫抬头纹发生的机理如何？关于抬头纹产生的机理没有公认的结论。抬头纹不但在一般企业多有发生，在某国有大型企业也被抬头纹困扰了好长时间。本人通过大量的观察，试验和分析认为，抬头纹是在拉矫工序中带钢在弯曲辊上产生的局部屈服延伸现象。而上面本人将弯曲辊未用时的拉伸痕归结为抬头纹是因其产生的原因极为相似，所以一并加以研究。金属材料在被拉伸屈服时，并不是在整个拉伸方向上全面屈服，而是在某个局部产生屈服，其显微形态是晶格之间发生滑移，这种滑移是变形能量最小的，也正是晶格之间发生了滑移才有了不可恢复的塑性变形。带钢在纯张力拉伸下是在组织薄弱处产生晶格滑移，所以没有太大的规律。一旦在某处产生了滑移，就会在此处产生较大的变形，以致达到所设定的延伸率，其它地方只发生弹性延伸，不产生塑性变形。而有了弯曲辊的作用后，延伸不只是由张力产生的，而弯曲应力的作用更大，只有在弯曲辊处的应力才能超过屈服极限，才能产生晶格之间的滑移，也就形成了屈服区，带钢不断通过弯曲辊，也就不断有屈服区产生。在一定的延伸率下，如果弯曲作用较强，能产生屈服的区域较多，就会产生密而窄的屈服区，就是我们看到的较轻的抬头纹；如果弯曲作用较弱，只有少数薄弱处才能产生屈服，屈服区就少，而为了达到一定的延伸率，单个屈服区的塑性伸长就比较大，在整个带钢表面横向上连成了线，这就是我们所看到的通贯状抬头纹。可见弯曲辊的作用不但使产生相同延伸率的张力减小了，还使原来产生的屈服区量较少，变形量较大的屈服变形变成了屈服区数量较多，变形量较小的屈服变形。这对改善材料的加工性能是很有积极意义的。需要进一步说明的是，如果带钢先通过下弯曲辊，在其屈服区上表面产生拉伸屈服，在下表面产生压缩屈服，到了第二个弯曲辊时，原先的受压屈服处晶格发生了滑移，又变成了受拉最薄弱的地方，又会被拉伸屈服，所以对于通贯的抬头纹而言，拉伸、压缩变形都是出现在同一处，也就是抬头纹正反面位置一致的原因。问：拉矫抬头纹的发生说明了什么？这也解释了为什么拉矫工序能够改变材料加工性能的原因。对于没有拉矫过塑性带钢，在冲压变形时，变形不只是在材料应该变形的所有点同时产生的，而是在某些薄弱处产生屈服，变形量较大，而其它地方变形量较小，甚至不变形，类似于没有弯曲作用的纯弯曲变形。其结果是形状不够圆顺，存在一些折弯点或折弯线。经过拉矫工序的带钢在加工产生变形时，就会在所有已在拉矫过程中产生屈服变形的点上产生变形，由于这些拉矫屈服点数量较多，因而在各点处的变形量也较小，所有变形较为均匀，过渡处较为圆顺，没有折弯点或折弯线。根据这个原理就可以判断带钢有无经过拉矫，如果我们用力折弯带钢的角部，经经过拉矫的带钢则会产生较为均匀圆顺的变形，而未经拉矫的带钢则会产生一道道硬的折痕。：如何减轻拉矫抬头纹？抬头纹是无法根本消除的，只能减轻到不致有太大的影响。减轻抬头纹的方法有：（1）增加弯曲辊的压入量，这样可以提高弯曲作用效果，增加屈服区域的数量从而减小屈服区域的宽度，即减轻抬头纹。（2）适当减小拉矫延伸率，这就是减小总体塑性变形量。如拉矫是为了改善板形，则只要能使浪形改善就可以了，没有必要采用较大的延伸率，如拉矫是为了改善加工性能，可以适当增加光整机的延伸率而减小拉矫机的延伸率，因为光整机是在工作辊的压力下变形的，不会产生局部变形，也就不会有抬头纹产生。（3）设法减小材料的屈服平台，如使用低碳和低杂质含量的材料，对加工要求高的场合必须使用IF钢。（4）适当提高材料退火后的强度硬度，材料的强化作用大，屈服点不明显就不会产生严重的抬头纹，比如镀铝锌板冷却速度快，硬度高抬头纹比较不太明显。瓶盖铁是不完全退火板，弹性很好，所以就不会出现抬头纹。（5）使用辊径尺寸较小的工作辊，使带钢在辊子上弯曲变形的长度减小，变形的梯度加大，单个屈服区宽度减小而总屈服区数量增多。问：浪形对称的原板拉矫后的板形如何？原板的板形有多种多样，对拉矫的难度和拉矫以后的效果也不一样，下面对典型板形拉矫以后的板形进行分析。（a）对于存在中浪的原板，在通过拉矫时，边部极易被拉伸伸长，使边部的短纤维长度与中部的长纤维长度一致，所以原板有中浪经拉矫后较易消除，板形较好。这一点与加热过程对板形的影响相似，所以说存在一定中部浪形的镀锌原料板最终能在生产线上消除掉，对镀锌产品的影响较小。（b）对于存在两边对称边浪的原板，在通过拉矫产生塑性变形时，中部拉伸变形较为困难，因而即使拉矫机调到最佳状态，特别是强度较高，塑性较差的带钢，仍存在一定的边部浪形，要获得较为理想的板形就必须从改善带钢的机械性能上做文章。问：浪形不对称的原板拉矫后的板形如何？对存在单边边浪和单边1/4浪的原板，在通过拉矫机张紧辊时，会出现带钢一边紧一边松的现象，即一边张力大，一边张力小，使拉矫机所有机件都会产生受力不均匀，从而变形也不均匀，结果发生塑性变形以后的长度也不一样，有浪的一侧仍然较长，无朗的一侧仍然较短，所以对拉矫来说是最为麻烦的，也是拉矫效果最不好的。另外，这种情况往往会使带钢拉矫以后波长变长，在生产线上运行时飘动较大，加上光线折射的影响，反而会使人们产生拉矫之后板形变差的错觉。特别是原板有1/4浪时，原来边部没有浪，但拉矫之后边部受力部位截面积较小，易于产生变形，边部反而产生了浪形，更容易让人误认为拉矫之后板形恶化了。其实这就是镰刀弯，这样的镀锌板经彩涂之后若用于制作夹心板，在生产线上锁边时会运行一般距离一边边部就长出一些，带来较大的困难，这就是拉矫带来的负作用。问：材料的性能和差异对拉矫后的板形有何影响？有的原板虽然板形很好，但由于厚度偏差或在炉内加热保温时间的不够，造成中心不完全退火，也有的带钢冷却时边缘与中心冷却效果不同，中心部位强度高塑性差，边缘部位强度低、塑性好，在拉矫过程中虽然拉应力和弯曲应力都一样，但产生的应变却不同，边缘部位大，中心部位小，拉矫的结果是原来边缘部位没有浪，拉矫以后反而有了浪，这确实是拉矫以后板形恶化的实例，但根本原因不在拉矫机，而在前边的退火冷却过程。对于工艺要求不完全退火或高强度板的拉矫是较为困难的，这样的材料没有明显的屈服点或屈服点较高，应力超出弹性极限后的强化作用较强，较大，在拉矫时必须施加很大的张力才能达到所设定的延伸率，而且所产生的总延伸率中以弹性延伸为主，能发挥矫直作用的塑性延伸较小，所以对板形改善的效果较差，而且在弯曲以后储存的能量较大，在后续的矫直时很难准确地消除残余的弯曲变形，可能会矫直不够，也可能会过矫直，这样就会给带在横截面的厚度方向上存在较大的内部应力，有时在生产线上看上去很平直，但剪成板以后就会翘曲变形。矫机的调整方法拉矫工艺不同于其它工序，没有十分固定的工艺参数选择方法，大多靠现场的调整，即根据拉矫后的板形调整参数，而且调整也只有大体的方向，没有太大的规律。问：如果经过拉矫以后的板形存在单侧边浪如何调整？如果经过拉矫以后的板形普遍出现一侧边浪，可以通过有意改变工作辊的水平度来弥补着一缺陷。也就是使单侧压入量增加，促使塑性变形量增加，达到与另一侧长度相同的目的。方法是如果操作侧带钢有浪，则设法抬高驱动侧弯曲工作辊，反之亦然。但一般拉矫机弯曲辊两侧的上下调整都是靠同一个电机来驱动的，所以必须采用卸去驱动轴联轴器的办法