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熱軋板橫折缺陷的成因及總結

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熱軋低碳鋼卷開卷后出現橫折缺陷是一種常見現象，無論是國內產品還是進口產品都不同程度地出現橫折缺陷，給用戶帶來許多不便和損失。為了解決這一問題，許多企業都作過研究和嘗試，但效果始終不理想，主要是對橫折缺陷產生的機理認識不一致。 板形缺陷與橫折缺陷的宏觀特征是不同的，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。同時橫折缺陷有明顯的條狀折痕，說明該處存在局部變形過大，因此橫折缺陷有不均勻變形的問題是客觀存在的。 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……，可以說有n種方式，但無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，只不過分布形態不同而已。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與板形的瓢曲、起浪有一一對應的關系，也正因為這種對應關系才使得板形控制成為可能，即通過檢測張力來控制板形。因此分析橫折缺陷產生的原因，首先應找出產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。 帶鋼經過矯直機時，經歷連續的彈塑性彎曲變形，在每一個矯直輥上帶鋼都受彎曲力矩的作用，對于其中的某一個單元而言，帶鋼在厚度方向上一半受拉一半受壓，使帶鋼發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，當輥縫較大時彎曲力矩較小，帶鋼只發生彈性變形；隨著輥縫的減小，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，開始發生塑性變形，由于變形區較薄，還不足以使整體發生塑性變形，依然處于彈性變形狀態；曲率半徑的進一步減小，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渡到塑性變形，由于材料存在固有的屈服平臺，便發生屈服變形效應——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，在變形量較大處產生折印，這些折印在后續的反復矯直過程中又被碾平，如此周而復始便在板面上留下了橫折缺陷。 對于卷徑較小、強度較低的鋼卷開卷過程中滿足上述條件，會發生彈塑性彎曲變形，容易產生橫折；而對于卷徑較大、強度較高的卷則不滿足上述條件，開卷時以彈性變形為主，不易產生橫折。但隨著卷徑的減小，尤其在開卷的末期，橫折缺陷可能會出現或加重。在實際開卷過程中發現橫折時有時無和開卷末期橫折嚴重的現象證實了這一點。 材料存在屈服平臺特征是產生橫折缺陷的內因，鋼板的彎曲變形是外因。鋼板在矯直過程中所受的彎矩是均勻的，如果沒有屈服平臺，不會產生局部變形量過大；如果沒有彎曲變形或者彎曲變形量達不到臨界值，鋼板也不會產生橫折，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)無論從宏觀還是從微觀分析，橫折都不是板形缺陷，它是熱軋低碳鋼卷在開卷、矯直過程中產生的一種特有缺陷。產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。經過時效的熱軋低碳鋼卷在開卷矯直時可能會發生橫折現象。 (2)橫折缺陷與開卷矯直的彎曲變形量有直接關系，當低碳鋼塑性彎曲超過臨界值時可能會出現屈服效應——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，提高開卷矯直速度，能改善矯直質量，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干擾屈服效應，這種干擾與波浪的大小有關，與波浪的位置無關，干擾的是鋼卷自身的圓弧。隨著卷徑的減小，開卷出現橫折的可能性增大，開卷機區域是橫折缺陷的高發區，為了避免或減輕開卷過程產生橫折，可采取加快開卷速度的辦法。 (4)根據屈服平臺形成的機理，形變時效、鋼種特征和局部變形是屈服效應的重要特征，而這三個特征在橫折缺陷中都具備，從而證實了屈服平臺在橫折缺陷中的關鍵性作用。(圖/文www.hseshg.com)

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