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熱軋板橫折缺陷的成因及總結

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熱軋低碳鋼卷開(kāi)卷后出現橫折缺陷是一種常見(jiàn)現象，無(wú)論是國內產(chǎn)品還是進(jìn)口產(chǎn)品都不同程度地出現橫折缺陷，給用戶(hù)帶來(lái)許多不便和損失。為了解決這一問(wèn)題，許多企業(yè)都作過(guò)研究和嘗試，但效果始終不理想，主要是對橫折缺陷產(chǎn)生的機理認識不一致。 板形缺陷與橫折缺陷的宏觀(guān)特征是不同的，而且有明顯的差別。僅貫通板面、垂直軋向這一條，就可以從理論上確認橫折缺陷不是板形缺陷。同時(shí)橫折缺陷有明顯的條狀折痕，說(shuō)明該處存在局部變形過(guò)大，因此橫折缺陷有不均勻變形的問(wèn)題是客觀(guān)存在的。 1.板形與橫折缺陷的應力分析 板形的瓢曲和起浪是由鋼板內的殘余應力引起的，板形控制的手段很多，如彎輥、串輥、配輥、負荷分配……，可以說(shuō)有n種方式，但無(wú)論采用什么控制方式、如何組合，終反映在殘余應力上只有兩種形式：拉應力和壓應力，只不過(guò)分布形態(tài)不同而已。因此，對彎輥、配輥等板形控制手段的分析終都將歸結為對殘余應力的分析，這些殘余拉應力和壓應力的分布形態(tài)與板形的瓢曲、起浪有一一對應的關(guān)系，也正因為這種對應關(guān)系才使得板形控制成為可能，即通過(guò)檢測張力來(lái)控制板形。因此分析橫折缺陷產(chǎn)生的原因，首先應找出產(chǎn)生橫折所需的應力分布，以及這種應力分布是如何形成的。 2.帶鋼彎曲變形與屈服效應 帶鋼的彎曲變形有三種情況：彈塑性彎曲、純彈性彎曲和純塑性彎曲。帶鋼的開(kāi)卷和矯直屬于彈塑性彎曲變形，即利用彎曲力矩將鋼卷固有的圓弧和波浪矯直。 帶鋼經(jīng)過(guò)矯直機時(shí)，經(jīng)歷連續的彈塑性彎曲變形，在每一個(gè)矯直輥上帶鋼都受彎曲力矩的作用，對于其中的某一個(gè)單元而言，帶鋼在厚度方向上一半受拉一半受壓，使帶鋼發(fā)生了彈塑性彎曲變形，此種變形的橫向應力分布與圖2是一樣的，變形的宏觀(guān)特征與橫折缺陷也十分接近：貫穿板面、垂直軋向、條狀。 彎曲力矩的大小受矯直輥輥縫的控制，當輥縫較大時(shí)彎曲力矩較小，帶鋼只發(fā)生彈性變形；隨著(zhù)輥縫的減小，彎曲力矩加大，帶鋼的曲率半徑減小，上下表面的應力達到屈服點(diǎn)，開(kāi)始發(fā)生塑性變形，由于變形區較薄，還不足以使整體發(fā)生塑性變形，依然處于彈性變形狀態(tài)；曲率半徑的進(jìn)一步減小，變形區逐步向內部纖維滲透，塑性變形區逐步增大，彈性變形區逐步減小，導致整體逐步由彈性變形過(guò)渡到塑性變形，由于材料存在固有的屈服平臺，便發(fā)生屈服變形效應——在同樣的彎曲應力的作用下，上表面延伸突增，下表面突然壓縮，使均勻的彎曲變成不均勻的變形，在變形量較大處產(chǎn)生折印，這些折印在后續的反復矯直過(guò)程中又被碾平，如此周而復始便在板面上留下了橫折缺陷。 對于卷徑較小、強度較低的鋼卷開(kāi)卷過(guò)程中滿(mǎn)足上述條件，會(huì )發(fā)生彈塑性彎曲變形，容易產(chǎn)生橫折；而對于卷徑較大、強度較高的卷則不滿(mǎn)足上述條件，開(kāi)卷時(shí)以彈性變形為主，不易產(chǎn)生橫折。但隨著(zhù)卷徑的減小，尤其在開(kāi)卷的末期，橫折缺陷可能會(huì )出現或加重。在實(shí)際開(kāi)卷過(guò)程中發(fā)現橫折時(shí)有時(shí)無(wú)和開(kāi)卷末期橫折嚴重的現象證實(shí)了這一點(diǎn)。 材料存在屈服平臺特征是產(chǎn)生橫折缺陷的內因，鋼板的彎曲變形是外因。鋼板在矯直過(guò)程中所受的彎矩是均勻的，如果沒(méi)有屈服平臺，不會(huì )產(chǎn)生局部變形量過(guò)大；如果沒(méi)有彎曲變形或者彎曲變形量達不到臨界值，鋼板也不會(huì )產(chǎn)生橫折，二者缺一不可。因此控制橫折缺陷主要應從內因和外因兩方面考慮：消除屈服平臺和控制彎曲變形量。 3.結論： (1)無(wú)論從宏觀(guān)還是從微觀(guān)分析，橫折都不是板形缺陷，它是熱軋低碳鋼卷在開(kāi)卷、矯直過(guò)程中產(chǎn)生的一種特有缺陷。產(chǎn)生橫折的內因是低碳鋼普遍存在屈服平臺，外因是鋼板的彎曲變形。經(jīng)過(guò)時(shí)效的熱軋低碳鋼卷在開(kāi)卷矯直時(shí)可能會(huì )發(fā)生橫折現象。 (2)橫折缺陷與開(kāi)卷矯直的彎曲變形量有直接關(guān)系，當低碳鋼塑性彎曲超過(guò)臨界值時(shí)可能會(huì )出現屈服效應——橫折現象。影響屈服效應的因素有：鋼卷直徑、鋼板厚度、屈服強度、矯直輥輥縫和變形速度等。根據鋼板厚度、屈服強度合理設置矯直輥輥縫，提高開(kāi)卷矯直速度，能改善矯直質(zhì)量，但消除橫折有效的辦法仍是平整。 (3)矯直機能根據鋼卷圓弧、波浪或瓢曲等缺陷，自動(dòng)調整彎曲變形的彈塑性應力分布，調整塑性區和彈性區的比例，達到矯直的目的。矯直機這種作用可能會(huì )干擾屈服效應，這種干擾與波浪的大小有關(guān)，與波浪的位置無(wú)關(guān)，干擾的是鋼卷自身的圓弧。隨著(zhù)卷徑的減小，開(kāi)卷出現橫折的可能性增大，開(kāi)卷機區域是橫折缺陷的高發(fā)區，為了避免或減輕開(kāi)卷過(guò)程產(chǎn)生橫折，可采取加快開(kāi)卷速度的辦法。 (4)根據屈服平臺形成的機理，形變時(shí)效、鋼種特征和局部變形是屈服效應的重要特征，而這三個(gè)特征在橫折缺陷中都具備，從而證實(shí)了屈服平臺在橫折缺陷中的關(guān)鍵性作用。(圖/文www.fmrose.com)

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