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1拉矯機原理

2.1輥式矯直的原理

板材在輥式矯直機上矯直時，板材是在矯直輥的壓力作用下發生純彎曲彈塑性變形，其中性層即零應力軸線仍然是矩形截面的幾何軸線。

2.2張力矯直的原理

帶材在連續張力機上矯直時，在張力輥的張力作用下，橫截面產生均勻的拉伸應力，而獲得均勻的塑性伸長。

2.3拉伸彎曲矯直的原理

連續拉伸彎曲矯直機綜合了連續張力矯直機與輥式矯直機的特點，其是在張力輥的拉伸和彎曲輥連續交替反復彎曲的聯合作用下使帶材產生塑性延伸而獲得矯直的工藝過程。矯直過程是使處于張力作用下的帶材，經過彎曲輥劇烈彎曲時，帶材由于彎曲應力和拉伸應力的聯合作用產生彈塑性延伸變形，從而使三元形狀缺陷得以消除，隨后再經矯直輥將殘余曲率矯平。

彎曲輥的作用使得帶鋼單面受到塑性延伸變形，并且造成整個橫截面上的應力不均，根據這種變形原理，帶張力的帶鋼至少要通過兩個彎曲輥，進行整個板面均勻的延伸，再經過一個矯直輥，對殘余應力進行重新分布均衡。為了適應不同厚度帶鋼的矯直需要，要設置兩組彎曲-矯直輥。

3拉矯機的結構

拉矯機由張力輥組與拉伸彎曲機座組成，據不同的工藝要求和現場條件，這兩組有多種形式。

3.1拉伸彎曲機座

拉彎矯直機座使帶材產生拉伸彎曲變形，由彎曲輥單元與矯直輥單元組成，彎曲輥由兩個或多個小直徑的彎曲輥，它使帶材在張力作用下，經過劇烈的反復彎曲變形，導致帶材產生塑性延伸，以達到工藝要求的延伸率。

彎曲輥機座的結構，要據工藝要求進行合理確定結構形式，工藝設備結構滿足工藝要求使用性能，應用方便合理，設備制造工藝能達到設備要求性能。

3.1.1彎曲輥單元

彎曲輥的作用：彎曲輥用做產生彎曲應力并在拉伸應力的聯合作用下產生彈塑性延伸，實現鋼帶的塑性延伸，因為彎曲輥的彎曲應力在帶鋼的橫截面上呈方向性，在單側實現的塑性延伸，為達到兩側的變形均勻，必須采用方向相反的兩個彎曲輥，彎曲輥用以實現帶鋼的塑性延伸，消除帶材的三元缺陷。

彎曲輥的型式很多，根據需要選擇各種彎曲輥結構組成形式，以達到校正不同種類帶鋼的目的。

3.1.1.1彎曲輥結構

彎曲輥組成類型：多支撐輥系型、V型浮動輥型、Y型浮動輥型等結構形式組成，一般的根據帶鋼的厚度進行結構形式的選擇，矯直一般薄帶鋼時選用多支撐輥系型，并根據校平帶鋼厚度范圍要求，選擇單彎或雙彎結構。矯平高強度帶材或極薄帶材時，選用V型浮動輥型或Y型浮動輥型的結構形式，對于AKC鋼經過二次冷軋后在冷硬狀態下進行矯直，σb≥560MPa，σs≥530MPa，對于因瓦合金則屈服極限更高，選用浮動輥型。

彎曲輥的布置形式：多排彎曲輥形式，

多排彎曲輥形式彎曲輥直徑較大，通常用于矯直屈服極限較低的帶材，如σs＝300～350MPa。根據帶材要求厚度范圍，選用單彎或雙彎成對布置形式，

彎曲輥的調整結構：彎曲輥調整壓下深度，以調整彎曲輥上的包角，實現延伸率的控制。

彎曲輥的調整結構的結構形式、工作原理、功能實現、性能特點要適應于工藝要求，能便利實現工藝性能，達到功能實現保證質量需要。

彎曲輥機座的自動傾斜控制，整個機座可傾斜±10°。以此改變帶鋼的出口角度，實現拉伸量調節并消除橫向彎曲。

出口順導輥

順導輥直徑大約為Φ200mm

3.1.1.2彎曲輥工藝技術參數

彎曲輥直徑：彎曲輥直徑，與帶材厚度及帶材的屈伏限有關，采用小直徑彎曲輥時，不僅矯正效果好，而且還能相應的減小帶材單位張力。但輥子直徑過小，將使輥子轉速增加，輥子磨損加大而降低使用壽命；相應的剛性減小，降低矯正質量，應有提高剛性的措施。

資料表明：a型式彎曲輥推薦彎曲輥最小直徑為30mm，帶材厚度增加時輥子直徑相應增加。浮動輥形式多用于矯正極薄的高強度帶材，因帶材的彎曲半徑和輥子半徑相近，減小輥子直徑對矯正質量影響很大，其直徑最小可達6～20mm,帶材越薄，材料屈服極限越高，則輥徑應該越小。屈服極限對彎曲輥直徑選擇的影響：材料屈服極限越高，則輥徑應越小。

3.1.2矯直輥單元

矯直輥的作用：矯直輥用以完成彎曲校正帶材上的殘余應力，使應力分布均勻，改善帶材上的應力分布結構，在帶材橫截面上平衡對稱（沿縱向及橫向）。

矯直輥由一個或幾個矯直輥組成，用以將劇烈彎曲后的帶材矯平。

矯直輥的形式有多種，有的采用大輥矯直，有的主張采用小輥矯直，有的布置為輥式矯直機的方式，有的布置為彎曲輥方式等，根據現有的研究表明：歐美多采用大輥方式，而德國希望為小輥模式，在這些理論研究中國內接觸很少，對矯直輥的作用機理還沒有深入的了解和認識。最終板形的質量影響是看矯直的效果，即是最終在鋼板上的應力分布。

矯直輥將彎曲輥劇烈彎曲矯直的帶材上的殘余應力在張力拉伸和小包角的聯合作用下消除。矯直輥上的包角較小在整個帶材斷面上有相同的延伸，以便將帶材上的微小殘余應力消除保證帶材具有高度的平直度。

矯直輥系有相應的順導輥、矯直輥組、出口導向輥等。

3.2張力輥組

張力輥組一般由入口和出口呈S形分布的張力輥組成，作用是使帶材產生一定的張力，后張力輥組的線速度高于前張力輥組，帶鋼的張力是由線速度差產生的。入口張力輥的作用是提高入口段張力，使帶鋼達到拉伸所需的拉伸力；出口張力輥的作用是使帶鋼張力降低到輸出值。

張力輥的數目及布置形式決定于帶材拉彎所需的最大拉伸力和工藝現場條件。

3.2.1張力輥的直徑

確定張力輥直徑的原則是帶材在張力輥上應保持彈性變形，主要據不同帶厚條件進行相應的計算確定。

張力輥直徑計算公式為D=hE/σs

h－帶材厚度，

E－帶材彈性模量，

σs－帶材屈伏限。

此公式計算出張力輥直徑往往過大，實際選定張力輥直徑時允許帶材在輥子有少量的彈塑性彎曲變形，一般輥徑在500～1500mm范圍內，據帶材不同厚度合理選用。

3.2.2張力輥的數量

張力輥的數量主要取決于矯直帶材時所需的張力值，張力輥依靠輥面與帶材的摩擦力傳遞張力，所傳遞的張力值與輥面摩擦系數及帶材對張力輥的包角有關。

張力計算公式有T2=T1efα

f－帶材與輥面的摩擦系數，

α－帶材在輥上包角總和，α為弧度值，取實際包角，

e－自然對數的底e＝2.718。

實際使用的是由于金屬彈性變形實際包角α′小于理論包角α，理論包角乘以0.8～0.9換算成實際包角α′。一般理論計算包角α為450°時，實際包角α′為（0.8～0.9）α＝360～405°，則弧度值á＝6.283～7.06858。對于鋼輥子與帶鋼的摩擦系數f取0.15～0.18，對于包膠輥f取0.18～0.28，當表面橡膠磨光后，摩擦系數f應比原有數值降低50％左右。

經驗選取摩擦系數的取值，進行擴大系數的計算。

摩擦張力輥的張力由入口張力和出口張力組成，張力是由帶鋼與輥子間的摩擦力形成的，出入口之間的張力關系為張力擴大系數efα′,從上式看張力差只與摩擦系數f、實際包角α′有關，但是擴大系數的實現要靠張力輥電機提供出相應的傳動力矩，傳動力矩過小實現不了這個擴大系數，傳動力矩過大則產生打滑現象。張力輥外端的小張力由此張力輥系統外的張力設備提供；必須由此外加張力實現在張力輥上的壓應力來產生摩擦力，這個外張力增大張力輥提供的張力也相應增大，此外壓應力應在運行時保持穩定。

電動機的力矩M=2T2(efα′-1)/D(電動機狀態T1>T2)張力輥擴大張力為T2(efα′-1)，電動機的功率計算為：

N=Mn/(9550η)

M－張力輥上傳動力矩,N·m；

n－張力輥的轉速r/min；

η－張力輥上的傳動效率（包括電機效率），取η＝0.8。

3.2.3張力輥的布置形式

張力輥的布置形式有多種，工藝要求使得工藝設備選型不一，則工藝設備布置位置也不一致，工藝設備結構及張力輥的布置形式也會不一樣。一般有兩輥式和四輥式。

4.拉矯機在實際中的應用

1700mm拉伸彎曲矯直機組為例。

4.1拉矯機的參數

4.1.1拉矯機基本工藝參數

工藝速度：Max220m/min；穿帶速度：30m/min；機組設計延伸率：Max.3％；開卷張力：20kN；

卷取張力：40kN；拉矯段張力：≤210kN；

機組長度：40m；機組標高：900mm；機組產量：30萬噸/年；

矯直鋼帶規格：0.15－1.5mm×800－1580mm。

4.1.2延伸率工藝控制要求

延伸率控制對拉伸彎曲矯直機矯正板形有很大影響，帶材延伸率的變化范圍一般在0.5％～3％。通常的帶材材質為普通碳鋼，延伸率一般選取在0.8％～1.5％范圍內。

4.2應用效果和存在的問題

拉矯機組未投產之前，曾經因為帶材存在浪形、瓢曲等缺陷而造成產品質量降級，影響正常銷售。

拉矯機投入使用之后，通過設定合理的延伸率和彎曲輥的壓下量及出入口張力，帶材的邊浪和中間浪得到了明顯矯直平整。現以0.6×1150mmSPCC鋼帶為例，對拉矯機的使用效果做一說明。

生產0.6×1150mmSPCC鋼帶，設定延伸率為0.5%，第一彎曲輥壓下深度為6.5mm，第二彎曲輥壓下深度為4.5mm，矯直輥的壓下深度為3.2mm和2.5mm，入口張力設定為28.5kN，出口張力設定為40.5kN。生產中根據出口帶材的平直度對矯直機的壓下量進行微調整，使帶材的平直度達到最佳。使用拉矯機前后帶材的平直度對比情況如圖1所示：

由圖1可以看出，使用拉矯機之后，帶材的平直度得到了明顯改善，浪形由原來的15I降低到4I。

對較薄規格的帶材，拉矯機的使用效果會更加明顯。但是，拉矯機對于退火料的拉伸矯直，板形的平直度雖然得到改善，但板形表面易出現拉矯紋，在延伸率大于0.5％時拉矯紋會更加明顯。因此，拉矯機對于普碳鋼冷硬板的生產，會有很好的拉伸矯直效果。但對于退火帶材的平整矯直，還要放在平整機之后進行。

5結束語

為適應帶材精度越來越高的需要，拉矯機的應用也越來越廣泛。人們對于拉矯機的工作原理、設備性能也越來越熟悉。熟練的工藝操作，可保證拉矯的作業率及產品質量。但是退火帶材易出現拉矯紋，且延伸率越大，拉矯紋越厲害。平整后的帶材不易產生拉矯紋。所以拉矯工藝放在帶材平整之后，一般不能采用拉矯代替平整。

【摘要】拉伸彎曲矯直機是近展起來的一種新型矯直設備，它綜合了輥式矯直機和拉伸矯直機的優點。拉伸彎曲矯直機由矯直機工作機座、彎曲輥組、矯直輥組、張力輥組等結構組成。它能消除帶材的瓢曲、邊緣浪形和鐮刀彎等三元形狀缺陷。現場安裝使用拉矯機之后，帶材的平直度由原來的15I提高到4I，板形質量得到了明顯改善。

【關鍵詞】拉拉伸彎曲矯直機張力延伸率