热轧板横折缺陷的成因及总结

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热轧低碳钢卷开卷后出现横折缺陷是一种常见现象，无论是国内产品还是进口产品都不同程度地出现横折缺陷，给用户带来许多不便和损失。为了解决这一问题，许多企业都作过研究和尝试，但效果始终不理想，主要是对横折缺陷产生的机理认识不一致。 板形缺陷与横折缺陷的宏观特征是不同的，而且有明显的差别。仅贯通板面、垂直轧向这一条，就可以从理论上确认横折缺陷不是板形缺陷。同时横折缺陷有明显的条状折痕，说明该处存在局部变形过大，因此横折缺陷有不均匀变形的问题是客观存在的。 1.板形与横折缺陷的应力分析 板形的瓢曲和起浪是由钢板内的残余应力引起的，板形控制的手段很多，如弯辊、串辊、配辊、负荷分配……，可以说有n种方式，但无论采用什么控制方式、如何组合，最终反映在残余应力上只有两种形式：拉应力和压应力，只不过分布形态不同而已。因此，对弯辊、配辊等板形控制手段的分析最终都将归结为对残余应力的分析，这些残余拉应力和压应力的分布形态与板形的瓢曲、起浪有一一对应的关系，也正因为这种对应关系才使得板形控制成为可能，即通过检测张力来控制板形。因此分析横折缺陷产生的原因，首先应找出产生横折所需的应力分布，以及这种应力分布是如何形成的。 2.带钢弯曲变形与屈服效应 带钢的弯曲变形有三种情况：弹塑性弯曲、纯弹性弯曲和纯塑性弯曲。带钢的开卷和矫直属于弹塑性弯曲变形，即利用弯曲力矩将钢卷固有的圆弧和波浪矫直。 带钢经过矫直机时，经历连续的弹塑性弯曲变形，在每一个矫直辊上带钢都受弯曲力矩的作用，对于其中的某一个单元而言，带钢在厚度方向上一半受拉一半受压，使带钢发生了弹塑性弯曲变形，此种变形的横向应力分布与图2是一样的，变形的宏观特征与横折缺陷也十分接近：贯穿板面、垂直轧向、条状。 弯曲力矩的大小受矫直辊辊缝的控制，当辊缝较大时弯曲力矩较小，带钢只发生弹性变形；随着辊缝的减小，弯曲力矩加大，带钢的曲率半径减小，上下表面的应力达到屈服点，开始发生塑性变形，由于变形区较薄，还不足以使整体发生塑性变形，依然处于弹性变形状态；曲率半径的进一步减小，变形区逐步向内部纤维渗透，塑性变形区逐步增大，弹性变形区逐步减小，导致整体逐步由弹性变形过渡到塑性变形，由于材料存在固有的屈服平台，便发生屈服变形效应——在同样的弯曲应力的作用下，上表面延伸突增，下表面突然压缩，使均匀的弯曲变成不均匀的变形，在变形量较大处产生折印，这些折印在后续的反复矫直过程中又被碾平，如此周而复始便在板面上留下了横折缺陷。 对于卷径较小、强度较低的钢卷开卷过程中满足上述条件，会发生弹塑性弯曲变形，容易产生横折；而对于卷径较大、强度较高的卷则不满足上述条件，开卷时以弹性变形为主，不易产生横折。但随着卷径的减小，尤其在开卷的末期，横折缺陷可能会出现或加重。在实际开卷过程中发现横折时有时无和开卷末期横折严重的现象证实了这一点。 材料存在屈服平台特征是产生横折缺陷的内因，钢板的弯曲变形是外因。钢板在矫直过程中所受的弯矩是均匀的，如果没有屈服平台，不会产生局部变形量过大；如果没有弯曲变形或者弯曲变形量达不到临界值，钢板也不会产生横折，二者缺一不可。因此控制横折缺陷主要应从内因和外因两方面考虑：消除屈服平台和控制弯曲变形量。 3.结论： (1)无论从宏观还是从微观分析，横折都不是板形缺陷，它是热轧低碳钢卷在开卷、矫直过程中产生的一种特有缺陷。产生横折的内因是低碳钢普遍存在屈服平台，外因是钢板的弯曲变形。经过时效的热轧低碳钢卷在开卷矫直时可能会发生横折现象。 (2)横折缺陷与开卷矫直的弯曲变形量有直接关系，当低碳钢塑性弯曲超过临界值时可能会出现屈服效应——横折现象。影响屈服效应的因素有：钢卷直径、钢板厚度、屈服强度、矫直辊辊缝和变形速度等。根据钢板厚度、屈服强度合理设置矫直辊辊缝，提高开卷矫直速度，能改善矫直质量，但消除横折最有效的办法仍是平整。 (3)矫直机能根据钢卷圆弧、波浪或瓢曲等缺陷，自动调整弯曲变形的弹塑性应力分布，调整塑性区和弹性区的比例，达到矫直的目的。矫直机这种作用可能会干扰屈服效应，这种干扰与波浪的大小有关，与波浪的位置无关，干扰最大的是钢卷自身的圆弧。随着卷径的减小，开卷出现横折的可能性增大，开卷机区域是横折缺陷的高发区，为了避免或减轻开卷过程产生横折，可采取加快开卷速度的办法。 (4)根据屈服平台形成的机理，形变时效、钢种特征和局部变形是屈服效应的重要特征，而这三个特征在横折缺陷中都具备，从而证实了屈服平台在横折缺陷中的关键性作用。(图/文www.wxlgjx.cn)

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