宽厚金属板材矫直机张力矫直方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及宽厚金属板材矫直机张力矫直方法及装置，其方法是通过矫直机入口和出口分别设置的张力辊，配合每个矫直辊转速，利用速度差实现在板材矫直过程中产生附加张力，从而扩大板材弯曲变形时塑性区高度，提高矫直效果，其装置由入口张力辊、入口导向辊、矫直机、出口夹送辊组成，在矫直机前端设有入口导向辊，后端设有出口夹送辊，在入口导向辊的前端设有入口张力辊。本发明专利技术的优点：为矫直过程中的板材提供附加张力，使板材延伸更加容易，在相同的矫直机设定前提下，可改善更宽泛的板形缺陷，提高了矫直机能力；附加张力和板材弯曲半径综合考虑，可降低矫直机负荷，使矫直机更加安全，能耗更低。

【技术实现步骤摘要】
宽厚金属板材矫直机张力矫直方法及装置
本专利技术涉及金属板材矫直
，具体地说，是一种宽厚金属板材矫直机张力矫直方法及装置。
技术介绍
宽厚金属板材的矫直，一般米用多棍矫直机。以钢材质的宽厚板为例，可米用5辊、7辊、9辊、11辊等矫直模式，以9/5辊矫直模式为主。无论以何种方式完成矫直,究其根本都是通过宽厚板在矫直机辊缝中的反复弯曲达到矫直目的，即矫直后金属板材平直。由此可知，矫直机是通过消除宽厚板内部残余应力而达到改善板形的目的，而不是通过明显的尺寸变化来改善板形。目前，世界上钢板矫直机设计均采用多辊模式，即通过钢板在上下两排矫直辊组 成的辊缝中实现往复弯曲以达到矫直钢板的目的，如图I所示，其中，Ia为平衡油缸，Ib为AGc油缸，Ic为弯辊油缸，Id为下横梁，Ie为斜楔机构，If为压力框架，Ig为上横梁，Ih为牌坊。在钢板矫直的实际板形控制中，弯辊、摆动、倾斜、单辊位置调整等都是有效的板形控制手段，板形控制手段是根据要求，改变钢板不同位置、不同阶段的弯曲程度，从而调整辊缝和矫直后钢板的延伸。针对宽厚板矫直过程而言，钢板变形导致矫直机产出挠度，改变了矫直辊缝，相当于在矫直过程中对钢板施加了负弯，严重影响钢板的矫直效果，尤其是在矫直力产生波动的情况下。对于宽厚板的矫直，现有辊式矫直机的矫直方式适用范围有限。如图I所示，矫直机受到结构限制，如矫直辊直径、板材厚度等，可为板材提供的变形量不能解决所有板形问题，是制约矫直效果的瓶颈。根据相关资料检索，张力矫直方式多见于板带拉弯矫直，即采用拉矫机完成的，如图2所示。拉弯矫直方法是在矫直机入口和出口分别设置张力辊组，利用板带在张力辊组所形成的非常大的包角产生足够的摩擦力，进而建立足够的张力，使板带产生足够的延伸变形，其关键是通过张力使板带在横截面上的拉应力超过材料的屈服强度。因此，拉弯矫直对板形的改善主要是通过大张力实现的，而矫直机仅对板形进行微调。由拉矫机的工艺形式可知，其对板带厚度、强度有所限制。公开号“CN1034150”的中国专利尽管涉及的是张力矫直范围，但其矫直方法是通过夹送辊方式，即利用夹送辊所建立的张力和碾压实现对材料的矫直。该方法应用到金属板材有很大难度，关键在于单纯通过夹送辊所形成的张力是很使金属板材屈服，也就无法实现对金属板材的矫直目的。公开号“CN101234403”的中国专利提供了利用矫直机的传动系统实现张力矫直的方法。该方法的实现难度小，无需对现有设备进行大的改造。考虑到宽厚金属板材矫直机一般采用工作辊传动，且工作辊辊径相对较小，因此矫直机结构限制使得该方法无法给出较大的张力，也就无法满足宽厚金属板材的张力矫直要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宽厚金属板材矫直机张力矫直方法及装置。本专利技术依据矫直机结构形式和矫直过程中的力学状态，给出了一种对板材施加张力的辊式矫直方法，有效提高了矫直效果。该方法与传统宽厚板矫直有明显优势，且不同于板带拉弯矫直。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种宽厚金属板材矫直机张力矫直方法，通过矫直机入口和出口分别设置的张力辊，配合每个矫直辊转速，利用速度差实现在板材矫直过程中产生附加张力，从而扩大板材弯曲变形时塑性区高度，提高矫直效果，如图3所示，其具体步骤如下 步骤一，确定板材相关参数，依据现场计算机系统收集金属板材相关信息，应包括板材的厚度t和宽度B、强度等级(即板材的屈服强度σ s)等；并根据板材的材料性能，确定其弹性模量E ； 步骤二，根据金属板材要求输入关键参数，由金属板材矫直工艺要求，即板材的性能要求和矫直后板形指标，所确定的板材所需塑性变形率Ψ，以及根据来料板形情况所确定的板材所需的延伸量ε ；步骤三，计算张力矫直方式所需的关键参数，由式(I) 式(5)，确定考虑附加张力矫直方式时的附加张力和板材弯曲的曲率半径P ；步骤四，校核张力矫直系统的能力，根据附加张力TO和Tl，计算张力辊和夹送辊的扭矩；根据板材弯曲的曲率半径P，计算矫直机的矫直力和矫直力矩，若所给设定超过设备能力，则设定参数分别调整为相应设备能力极限值的O. 9倍，且增加第二次矫直；返回步骤二，计算第二次矫直所需的设定参数值；步骤五，完成张力矫直系统的设定计算，依据附加张力σπ，设定入口张力辊的附加张力TO和出口夹送辊的附加张力Tl ;依据板材弯曲的曲率半径P ,设定矫直机各辊的压下量;步骤六，完成张力矫直，效果评价，测量矫直后板材的板形值。若满足产品质量要求，结束矫直，若超出产品质量要求，返回步骤二，增加进行第二次矫直。张力值的设定，需依据建张装置的能力、矫直机的能力、板材矫直的工艺要求、来料的板形情况等因素。其中，板材矫直工艺具体是指板材的弯曲变形工艺，关键指标为板材的塑性变形率Ψ和根据来料板形所需确定板材延伸量ε。对于宽厚金属板材矫直机而言，不考虑附加张力σπ(即图中所示SigmaM，以下同)时，如图4所示，板材的塑性变形率Ψ可表示如下r nhs t-he _______/1λψ 二 — =-X100%(I) t t式中，t为板材厚度，mm ；he为板材弯曲变形时弹性变形区高度，mm ；hs为板材弯曲变形时塑性变形区高度，_。K = ^(2) E式中，P为板材弯曲的曲率半径，mm ;σ s为板材的屈服强度(即图中所示SigmaS，以下同)，MPa ;E为板材的弹性模量，MPa。同样地，对于宽厚金属板材矫直机而言，若考虑附加张力σ m时，板材的塑性变形率如式(I)所示。其中，由于附加张力σπ的影响，如图5、6所示，将改变板材截面上的应力分布，使板材中性点下移d。此时，板材的弹性变形区高度为&，塑性变形区高度为&。其各参数的关系如下。⑶权利要求1.一种宽厚金属板材矫直机张力矫直方法，其特征在于，其具体步骤如下 步骤一，确定板材相关参数，依据现场计算机系统收集金属板材相关信息，包括板材的厚度t和宽度B、强度等级，即板材的屈服强度σ s ;并根据板材的材料性能，确定其弹性模量E ; 步骤二，根据金属板材要求输入关键参数，由金属板材矫直工艺要求，即板材的性能要求和矫直后板形指标，所确定的板材所需塑性变形率Ψ，以及根据来料板形情况所确定的板材所需的延伸量ε ; 步骤三，计算张力矫直方式所需的关键参数，由式(I) 式(5)，确定考虑附加张力矫直方式时的附加张力Oni和板材弯曲的曲率半径P ； 板材的塑性变形率Ψ可表示如下2.如权利要求I所述的一种宽厚金属板材矫直机张力矫直方法，其特征在于，所述的张力矫直方式，其入口张力和出口张力可由下式确定，TO = O mXtXB Tl = (I. O I. 15) X9. 58X IO3XtXBXLVf 式中，B为板材宽度，m; L为出口夹送辊离矫直机出口的距离，m ； f为保证通板稳定在距离L上所需的板材悬垂最大高度，m。3.一种宽厚金属板材矫直机张力矫直装置，其特征在于，其由入口张力辊、入口导向辊、矫直机、出口夹送辊组成，在矫直机前端设有入口导向辊，后端设有出口夹送辊，在入口导向辊的前端设有入口张力辊。全文摘要本专利技术涉及宽厚金属板材矫直机张力矫直方法及装置，其方法是通过矫直机入口和出口分别设置的张力辊，配合每个矫直辊转速，利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽厚金属板材矫直机张力矫直方法，其特征在于，其具体步骤如下：步骤一，确定板材相关参数，依据现场计算机系统收集金属板材相关信息，包括板材的厚度t和宽度B、强度等级，即板材的屈服强度σs；并根据板材的材料性能，确定其弹性模量E；步骤二，根据金属板材要求输入关键参数，由金属板材矫直工艺要求，即板材的性能要求和矫直后板形指标，所确定的板材所需塑性变形率ψ，以及根据来料板形情况所确定的板材所需的延伸量ε；步骤三，计算张力矫直方式所需的关键参数，由式(1)～式(5)，确定考虑附加张力矫直方式时的附加张力σm和板材弯曲的曲率半径ρ；板材的塑性变形率ψ可表示如下：ψ=hst=t-het×100%---(1)式中，t为板材厚度，mm；he为板材弯曲变形时弹性变形区高度，mm；hs为板材弯曲变形时塑性变形区高度，mm，he=ρσsE---(2)式中，ρ为板材弯曲的曲率半径，mm；σs为板材的屈服强度，MPa；E为板材的弹性模量，MPa；板材的弹性变形区高度为，塑性变形区高度为，其各参数的关系如下，d=σm2σst---(3)he/=he2-3σm2σs2t2---(4)进而得到矫直过程中，板材延伸量ε表示为ϵ=tρ×σmσs---(5)步骤四，校核张力矫直系统的能力，根据附加张力T0和T1，计算张力辊和夹送辊的扭矩；根据板材弯曲的曲率半径ρ，计算矫直机的矫直力和矫直力矩，若所给设定超过设备能力，则设定参数分别调整为相应设备能力极限值的0.8？1倍，且增加第二次矫直；返回步骤二，计算第二次矫直所需的设定参数值；步骤五，完成张力矫直系统的设定计算，依据附加张力σm，设定入口张力辊的附加张力T0和出口夹送辊的附加张力T1；依据板材弯曲的曲率半径ρ，设定矫直机各辊的压下量；步骤六，完成张力矫直，效果评价，测量矫直后板材的板形值。若满足产品质量要求，结束矫直，若超出产品质量要求，返回步骤二，增加进行第二次矫直。FDA0000076803790000013.tif,FDA0000076803790000014.tif...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王英杰，王英睿，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：