弯曲矫直机对带钢表面的限制作用
对于带钢的拉伸弯曲矫直的力学解释,人们做了大量研究工作。当纯弯曲变形时,带钢的中心层即为弯曲变形的中性层,不发生塑性变形,叠加上拉应力后,中性层偏移。要想改善板形,带钢中心层必须发生塑性流动,即中心层处的应力大,这就要求张力辊给带钢施加大于屈服限的张力,这是很困难的,也不符合拉矫机设计的初衷。因此,这种观点不能合理解释张力小时,带钢发生塑性延伸的机理。上述解释忽略了弯曲矫直机对带钢表面的限制作用,带钢在张力的作用下,表面与辊面紧密接触,弯曲变形时,带钢表面层纤维的压缩将受到摩擦力的限制,使压缩变形程度小于自由表面纤维的拉伸变形。又因为横截面仍保持为一平面,纵向纤维的应变与垂直坐标成正比,所以即使不考虑拉应力的叠加作用,带钢的中性层也已经发生了偏移。
在带钢的性能、规格及张力一定的条件下,偏移量的大小取决于矫直机的切入量。当切入量逐渐增大时,带钢与辊面的包缠角也将增大,这样带钢与辊面接触表层的应变将受摩擦力限制而变小,中性层的偏移量增大,且应力变化的斜率也随弯曲程度的增加而增大。
如果再考虑到拉应力的叠加作用,则中性层将发生大的偏移量。因此,原始中心层的应力值取决于拉应力与弯曲程度两个因素。生产中要使拉矫机好地改善板形,就要控制好矫直机的切入量及拉矫机张力的大小。而实际上,在生产中往往过分地强调了张力辊的拉伸作用,而忽视了弯曲在延伸中的作用。从实践中观察到,在延伸率不变的前提下,逐渐加大弯曲矫直机的切入深度,操纵台显示屏上的入口及出口张力值都有不同程度的降低。说明带钢在拉弯载荷的作用下,弯曲应力的叠加,减轻了张力辊的负荷。