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拉伸彎曲矯直機在熱鍍鋅機組中應(yīng)用淺析

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在連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線中，冷軋板經(jīng)過退火爐加熱以及后面冷卻的工藝處理，由于受到溫度不均、變形不均、冷卻情況等諸多因素的影響，板帶材往往出現(xiàn)波浪彎和瓢曲等缺陷。隨著國內(nèi)家電產(chǎn)品、汽車制造業(yè)對鍍鋅板表面平直度和機械性能的要求越來越高，拉伸彎曲矯直機在熱鍍鋅機組中起到越來越重要的作用。 過去采用大直徑多輥式矯直機，它是由上下兩排交錯排列的矯直輥組成，板帶經(jīng)過時在輥子壓力下進行多次反復(fù)彎曲，將大的瓢曲或波浪變成了無數(shù)個小的波浪，降低了波峰的高度，使板帶相對變得平直。這種矯直機矯直厚板帶時具有較好效果，但對于熱鍍鋅板或其他薄板材，就不能矯得很平。也有采用兩個張緊輥組對板材進行純拉伸矯直的設(shè)備，這樣不僅消耗大量的能量，而且在極大張力下拉伸容易發(fā)生斷帶事故。近十年來出現(xiàn)的拉伸彎曲矯直機，在連續(xù)生產(chǎn)線上獲得了廣泛應(yīng)用，它是將彎曲矯直和純拉伸矯直結(jié)合起來進行矯直的一種新設(shè)備，矯直時前后張力輥給板帶施加很大的張力，通過1—2組彎曲輥和矯直輥，使板帶在拉伸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的作用下發(fā)生變形。 1.拉伸彎曲矯直機使板材彎曲變形的原理 板材經(jīng)過拉伸彎曲矯直機，在彎曲輥施加矯正力的作用下彎曲變形時，中性層以上的各層縱向纖維產(chǎn)生拉伸變形，中性層以下的各層縱向纖維產(chǎn)生壓縮變形。矯正時，板材產(chǎn)生彈塑性變形，板材斷面各纖維層的曲率自中性層向外逐次變化，應(yīng)力等于屈服極限的彈性極限纖維層的曲率和變形率分別稱為彈性極限曲率和彈性極限變形率。從中性層到彈性纖維層為彈性變形區(qū)，超過此極限纖維層則為塑性變形區(qū)。 2.板材延伸率對機械性能的影響 家電產(chǎn)品、汽車制造業(yè)使用鍍鋅板時，要求板材平面各向的機械性能接近，這樣對成型加工有好處。經(jīng)過拉伸彎曲矯直的板帶，具有較大的延伸率，材料的縱向和橫向上的各種強度幾乎接近，其抗實效性能也有所增強。板帶延伸率的大小取決于拉伸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的大小，當其他條件不變時，板帶的延伸率與拉伸應(yīng)力(即板帶張力)成直線關(guān)系。張力愈大，延伸率也愈大。 彎曲應(yīng)力的大小與板帶的厚度、彎曲輥的半徑、理論包角的大小因素有關(guān)。當板帶厚度確定，彎曲應(yīng)力大小不變時，彎曲應(yīng)力主要與彎曲輥的壓力深度有關(guān)系，因為壓力深度愈大，理論包角則愈大，板帶受到的彎曲應(yīng)力也愈大。 在實際生產(chǎn)中可以采用不同的方式來達到所要求的板帶延伸率。例如，當需要達到1%以下的延伸率時，可采取彎曲輥壓下深度較小，而加大板帶張力的方法；也可以采取增加彎曲輥壓下深度，保持較小板帶張力的方法。 彎曲矯直輥的結(jié)構(gòu)特點在冷軋熱鍍鋅機組中，拉伸彎曲矯直機均大多采用兩彎兩矯型式。為了使板帶達到2%的延伸率，彎曲矯直輥采用工作輥小直徑(輥徑30mm—40mm)，組合中間輥、支承輥的六輥高剛性結(jié)構(gòu)，板材在張力作用下，小輥徑更容易劇烈的反復(fù)彎曲變形、更容易將劇烈彎曲后的板材矯平。采用小直徑彎曲矯直輥，不僅矯正效果好，而且還能相應(yīng)地減少板材張應(yīng)力。但輥子直徑過小，將使輥子轉(zhuǎn)速增加，加快輥子磨損，降低使用壽命。在輥身很長時，也難于輥子的加工精度。根據(jù)有關(guān)試驗和國外提供的數(shù)值，彎曲矯直輥的直徑不宜小于30mm。 在近年來發(fā)展的拉伸彎曲矯直機中，為了增加鍍鋅板面和輥子之間的潤滑以及減少鋅粉污染，采用了濕噴霧拉矯的方式，使表面鍍鋅層更加均勻。但濕式拉矯狀態(tài)較容易使輥子銹蝕，如果采用不銹鋼輥子結(jié)構(gòu)，其輥子表面硬度難以達到HS85以上，耐磨性差。目前除了較軟材質(zhì)矯直采用不銹鋼外，一般都采用合金鍛鋼表面鍍鉻處理，以延長輥系使用壽命。 3.張力輥組的驅(qū)動形式 目前熱鍍鋅機組拉伸彎曲矯直機張力輥的傳動方式主要有兩種：帶差動機構(gòu)的電動機集中驅(qū)動；每個張力輥由一個交流電動機單獨驅(qū)動。帶差動機構(gòu)的電動機集中驅(qū)動的方式，是通過一組齒輪箱差動機構(gòu)，將入口和出口張力輥組閉環(huán)連接，整個系統(tǒng)由一臺主電機驅(qū)動，輥組間的轉(zhuǎn)速差(延伸率)由輔助電動機驅(qū)動差動機構(gòu)補償。它的優(yōu)點是能在機組啟動、制動的情況下，延伸率恒定。但是這種方式只能使兩組張力輥之間產(chǎn)生差動，而不能使各輥組的輥子之間有速度差。為了避免板帶在張力輥上打滑，必須在各個張力輥之間也存在速度差，這樣實際上入口和出口張力輥組每個輥子的直徑有微小差別，根據(jù)板材在入口張力輥組中各輥間的彈性拉伸變形率和出口張力輥組中各輥間的彈復(fù)率，設(shè)計入口張力輥輥徑逐漸增大和出口張力輥輥徑逐漸減小的數(shù)值。在拉伸彎曲矯直機工作一段時間后，張力輥的磨損給重新修磨校正帶來一定困難。每個張力輥由一個交流電動機單獨驅(qū)動的方式，機械設(shè)備比較簡單，設(shè)備維修量小，但電氣系統(tǒng)復(fù)雜，過去由于控制精度較低，板材的延伸率恒定往往很難。近年來隨著電氣系統(tǒng)控制水平的提高，板材的延伸率的控制精度已逐步達到了工藝要求。(圖/文www.jgbzzx.com.cn)

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