1 580 mm拉伸弯曲矫直机在泰钢冷轧厂的应用

朱丛贵，张恒伟，王永明

（1山东泰山钢铁集团有限公司，山东莱芜271100；2烟台新科钢结构有限公司，山东烟台264006）

1 580 mm拉伸弯曲矫直机在泰钢冷轧厂的应用

朱丛贵1，张恒伟1，王永明2

（1山东泰山钢铁集团有限公司，山东莱芜271100；2烟台新科钢结构有限公司，山东烟台264006）

介绍了拉弯矫直机组的工作原理、结构组成、机组控制方式及可实现的功能。通过确定矫直板带材的延伸率及压下深度等关键工艺参数，实现板形的精整，矫直后，改善了大的板形缺陷，消除了带材边浪、中浪及瓢曲等。

拉伸弯曲矫直机；延伸率控制；张力控制；压下深度

为了获得良好的板形并改善带钢的机械性能，在冷轧带钢厂精整作业工序广泛采用拉伸弯曲矫直机进行带材板形的精整，达到高质量板带材板形的要求。为此，泰钢冷轧薄板厂采用1 580 mm拉伸弯曲矫直机用于高精度板带材产品的矫直。该生产线由开卷机、窄搭接焊机、圆盘剪、张力辊组、拉伸弯曲矫直机本体、静电涂油机、卷取机等组成。

1 拉伸弯曲矫直机原理及组成

1.1 工作原理

板带材板形缺陷产生的实质是由于带材的内在纤维在纵向上存有很小的长度差和内应力，使板带材在宽度方向上相互作用形成外观不平的板形缺陷，如瓢曲、边浪、中间浪。

拉伸弯曲矫直机是根据带材的弹塑变形延伸理论对带材进行矫直的。连续拉伸弯曲矫直机综合了连续张力矫直机与辊式矫直机的特点，其基本原理是：带材在张力辊的拉伸应力和弯曲辊连续交替反复的弯曲应力的联合作用下，产生塑性延伸而获得板带矫直。矫直过程是带材在弯曲应力和拉伸应力的联合作用下，带材的长、短纤维同时产生一定的弹塑性延伸变形，从而使带材内部纵向纤维的长度和内应力趋于相同，且方向一致，使三元形状缺陷得以消除，再经矫直辊将残余曲率矫平［1］。

由于板带材通过第1个弯曲辊时产生塑性变形而做功，第1个弯曲辊出口外加张力将有所增大，在经过第2个弯曲辊时，其外加张力也是增大的。当带材经过第2个弯曲辊时，板带材经受相当于第1个弯曲辊的弯曲变形过程，但弯曲方向与第1次弯曲的方向相反。每个弯曲辊使得板带材单侧面受到塑性延伸变形，并且造成整个横截面厚度上的应力分布不均。板带材通过两个相反方向的弯曲辊，使对应于第1次弯曲变形的大变形与第2次弯曲变形的小变形在相同板面上相应地叠加，达到整个板面均匀地延伸，因此要设置两组弯曲辊。

板带材经过两次不同弯曲方向弯曲，延伸后存在残余弯曲应力，需用同第1个弯曲辊对带材施加的弯曲方向相同的第3个辊来消除，使板带材留下对称的、平衡的残余应力，否则带材就不会平直。带材经连续拉弯矫正后，最终的永久延伸变形在带材横截面高度方向上是对称的，其板带材各部分的合成延伸变化的范围实际上是很小的。

1.2 拉伸弯曲矫直机的组成

拉伸弯曲矫直机主要由拉伸弯曲矫直机本体和张力辊组组成，拉伸弯曲矫直机本体产生拉矫时的弯曲应力，而张力辊组形成拉矫时的拉伸应力。

拉矫机本体由导向辊、弯曲辊组、矫直辊组、压下调整机构、快速打开机构等组成。两个导向辊分别布置在拉矫机本体入口的钢带上方及出口的钢带下方，作用是建立矫直板带材的包角。两组弯曲辊组：每组弯曲辊组由三重式辊子重叠而成，有工作辊1根、中间辊2根、分段式支承辊等，用以调整辊子的包角。两组矫直辊组：分布为上下各1组，第1组辊系上辊为2个固定的直径为Φ250 mm的工作辊，以之与下矫直辊形成矫直辊的固定包角。下辊系结构如同弯曲辊系，只是工作辊辊径增大，下辊系用以调整辊子的包角。第2组辊系同第1组辊系相反，下辊入口采用第1组辊系的出口上辊，出口下辊为固定直径Φ250 mm的工作辊，形成固定包角，并兼导向辊的作用。

压下调整机构用以调整弯曲辊的压下深度，提供合理的弯曲辊包角，实现弯曲应力的调节作用。每组弯曲辊、矫直辊调整的机构都是一样的，只是位置不同。

快速打开机构采用液压缸快速打开机构，实现辊系的快速打开，防止焊接焊缝经过辊系时划伤工作辊辊面。

1.3 控制方式

机组控制方式分为张力控制和延伸率控制。延伸率控制分调节速度差的延伸率控制和调节张力的延伸率控制。机组中张力分配有3段张力，分别是开卷张力、工艺段张力、卷取张力。其中，最主要的是工艺段张力。

1.3.1 张力控制方式

张力控制方式是以确定的卷取张力为基准比对值，调节拉矫段张力值，以便于实际延伸率与理论确定的延伸率接近，但是控制的方式并不是以延伸率为基准的调节。泰钢冷轧薄板厂的调节方式即是此种。这种控制方式的优点是卷取张力稳定，有利于卷取机卷取带卷平齐不塌卷，且利于调节稳定。但是因为是稳定调节张力，延伸率不稳定，所以矫直带材的平直度就有波动，除非延伸率的确定值大于来料板带材不平度。

1.3.2 延伸率控制方式

延伸率控制方式以延伸率为控制基准。带材的延伸率λ为：式中VS5为出口段5号张力辊的速度，VS4为入口段4号张力辊的速度。

1）调节速度差的延伸率控制方式。延伸率控制的调节以速度作为基准，并以速度作为调节值进行调节控制。延伸率的控制是以速度运算方程来计算的，并不是直接实测数值，是监控控制方式，但对信号取样处理的方式得当，其精度是能满足要求的。2）调节张力的延伸率控制方式。调节张力的延伸率控制方式以速度作为基准，并以张力作为调节值进行调节控制。其他同于速度差延伸率控制方法。以上两种调节方式都以入口段4号张力辊的速度作为基准速度进行调节控制。

1.4 主要功能

该机组采用现代先进的技术进行装备，自动化程度比较高，可实现的功能有：1）自动上卷。2）板带材的自动对中。3）焊机采用自动窄搭接电阻焊焊接，焊后带钢自动回火。4）弯曲辊在过板带材时，可自动打开。5）板带材进入圆盘剪实现自动对中，以便于自动对中钢带，切边良好。6）板带材边部的自动纠偏，卷齐板带材。7）带材自动甩尾，到达焊缝自动停车。8）圆盘剪自动间隙调节。

2 关键控制参数

延伸率是拉伸弯曲矫直机最重要的工艺参数。该机组设计提供0～3%的延伸率，能够矫直各种板形缺陷的板带材，但是入口板带材要求具有一定的板形，否则不能矫直出高精度板材。

一般生产操作工艺参数的确定：根据来料板形情况，确定矫直板带材的延伸率，并输入所确定的延伸率值。同时根据来料板带材的厚度与宽度规格，设定开卷张力与卷取张力值，即从已有的不同材质的矫直带材规格程序表列中选择固定程序应用的工艺参数值，应用此选项工艺参数控制生产，根据板形情况进行提速降速的控制。

必须合理确定弯曲辊的压下深度，以达到设定的延伸率进行拉弯矫直。拉伸应力一般为45～150 MPa。卷取张力确定了，则其出口的最大拉伸张力根据欧拉公式，约为卷取张力的5～6倍。拉矫的延伸全靠拉矫张力提供，如果压下深度过小，弯曲应力增大不足，而拉矫段张力经卷取张力扩大到最大时，还不能满足延伸率的控制要求，则不能矫直好板带材。因此还需要确定合理的板带材压下深度，即弯曲辊包角的大小与拉矫张应力的适当配合矫直钢带。

3 应用效果

拉矫机可生产镀锡基板等高档高精度板材。在实际的板材生产中，轧制板材工艺控制不当，易产生边浪、中间浪和瓢曲等，若不能在平整工序加以完全改善，可在拉矫机组中改善板形缺陷。如最初因卷板板形缺陷等质量问题造成产品积压，后来加强轧制质量控制，才得以改善。板材经拉矫生产后可基本杜绝板形缺陷。

该机组自2008年3月投产后，拉矫机组实际生产了0.2～1.5 mm厚、1 000～1 450 mm宽的板带。生产0.9 mm×1 150 mm的带材时，根据来料，带材延伸率控制在0.5%，弯曲辊的压下深度为4.5 mm和2.5 mm，入口张力18 kN，出口张力24.8 kN，生产中观察，原带材边浪和中间浪，在矫直后板形平直。经抽检，原板材的板形由14 I改善为5 I。

4 问题及建议

该机组采用的是张力控制方式，对于不同规格、材质的带材，由于选取的张力不尽合适，部分带材出现不能消除浪形及张力辊打滑现象。打滑现象主要发生在张力辊上，张力辊上的张力因带钢与辊面的摩擦系数与实际包角变化的影响而改变。当包角的电机传递动力大于实际摩擦力时，即产生打滑。打滑的危害包括：影响拉矫产品的质量，产生带钢板面划伤，严重的致使钢卷报废；影响张力辊的辊面，降低张力辊的使用寿命［2］；影响机组运行的稳定性。

拉矫打滑的主要原因是拉伸弯曲矫直机的自动控制问题，消除的主要措施：1）开卷与卷取的张力适当增大至最大张力值，使张力辊的放大倍数降低，以减小张力辊包角与摩擦系数的影响程度。2）张力辊辊面粗化或留有通气微槽，减少张力辊实际摩擦系数变化的影响。3）提高张力辊加工的尺寸精度与形位精度。

在现阶段的控制方法中，出口板形的不平度控制都是凭借人的操作经验，根据最后出口板形，调节出口矫直辊的压下深度。为了达到自动控制的效果，应该在系统上增加板形检测系统以及板形自动控制调节系统软件进行自动调节。

［1］胡高举，王勤，王宇，等.拉伸弯曲矫直机组设备关键技术研究［J］.钢铁技术，2004（1）：19-23.

［2］张京诚.张力辊打滑与设计分析［J］.有色金属加工，2003，32（3）：25.

Application of 1 580 mm Stretching-bending Straightener in Taishan Steel’s Cold-rolling Plant

ZHU Cong-gui1,ZHANG Heng-wei1,WANG Yong-ming2
（1 Shandong Taishan Iron and Steel Group Corporation,Laiwu 271100,China; 2 Yantai Xinke Steel Structure Co.,Ltd.,Yantai 264006,China）

This article introduced the principle,structure composition,control mode and realizable functions.The finishing of the shape was realized by confirming the key process parameters such as the elongation and reduction depth of the sheet strip.After straightening,large shape defects were improved and the edge wave,center wave and buckle of the strip etc were dispelled.

stretching-bending straightener;elongation contral;tension control;reduction depth

TG333.2+3

B

1004-4620（2010）03-0035-03

2009-11-30

朱丛贵，男，1973年生，1995年毕业于山东工业大学机电一体化专业。现为山东泰山钢铁集团有限公司冷轧薄板厂助理工程师，从事轧钢工艺技术工作。