熱軋低碳鋼卷開(kāi)卷后出現(xiàn)橫折缺陷是一種常見(jiàn)現(xiàn)象，無(wú)論是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品還是進(jìn)口產(chǎn)品都不同程度地出現(xiàn)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(duì)橫折缺陷產(chǎn)生的機(jī)理認(rèn)識(shí)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(rèn)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)題是客觀存在的。
1.板形與橫折缺陷的應(yīng)力分析
板形的瓢曲和起浪是由鋼板內(nèi)的殘余應(yīng)力引起的，板形控制的手段很多，如彎輥、串輥、配輥、負(fù)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(yīng)力上只有兩種形式：拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，只不過(guò)分布形態(tài)不同而已。因此，對(duì)彎輥、配輥等板形控制手段的分析終都將歸結(jié)為對(duì)殘余應(yīng)力的分析，這些殘余拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的分布形態(tài)與板形的瓢曲、起浪有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，也正因?yàn)檫@種對(duì)應(yīng)關(guān)系才使得板形控制成為可能，即通過(guò)檢測(cè)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(yīng)找出產(chǎn)生橫折所需的應(yīng)力分布，以及這種應(yīng)力分布是如何形成的。
2.帶鋼彎曲變形與屈服效應(yīng)
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(jī)時(shí)，經(jīng)歷連續(xù)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(duì)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(yīng)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(dāng)輥縫較大時(shí)彎曲力矩較小，帶鋼只發(fā)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(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)，開(kāi)始發(fā)生塑性變形，由于變形區(qū)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(qū)逐步向內(nèi)部纖維滲透，塑性變形區(qū)逐步增大，彈性變形區(qū)逐步減小，導(dǎo)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(tái)，便發(fā)生屈服變形效應(yīng)——在同樣的彎曲應(yīng)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(xù)的反復(fù)矯直過(guò)程中又被碾平，如此周而復(fù)始便在板面上留下了橫折缺陷。
對(duì)于卷徑較小、強(qiáng)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(duì)于卷徑較大、強(qiáng)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。但隨著卷徑的減小，尤其在開(kāi)卷的末期，橫折缺陷可能會(huì)出現(xiàn)或加重。在實(shí)際開(kāi)卷過(guò)程中發(fā)現(xiàn)橫折時(shí)有時(shí)無(wú)和開(kāi)卷末期橫折嚴(yán)重的現(xiàn)象證實(shí)了這一點(diǎn)。
材料存在屈服平臺(tái)特征是產(chǎn)生橫折缺陷的內(nèi)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(tái)，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(dá)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(yīng)從內(nèi)因和外因兩方面考慮：消除屈服平臺(tái)和控制彎曲變形量。
3.結(jié)論：
(1)無(wú)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(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(nèi)因是低碳鋼普遍存在屈服平臺(tái)，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(xiàn)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(dāng)?shù)吞间撍苄詮澢^(guò)臨界值時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)屈服效應(yīng)——橫折現(xiàn)象。影響屈服效應(yīng)的因素有：鋼卷直徑、鋼板厚度、屈服強(qiáng)度、矯直輥輥縫和變形速度等。根據(jù)鋼板厚度、屈服強(qiáng)度合理設(shè)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(jī)能根據(jù)鋼卷圓弧、波浪或瓢曲等缺陷，自動(dòng)調(diào)整彎曲變形的彈塑性應(yīng)力分布，調(diào)整塑性區(qū)和彈性區(qū)的比例，達(dá)到矯直的目的。矯直機(jī)這種作用可能會(huì)干擾屈服效應(yīng)，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。隨著卷徑的減小，開(kāi)卷出現(xiàn)橫折的可能性增大，開(kāi)卷機(jī)區(qū)域是橫折缺陷的高發(fā)區(qū)，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(jù)屈服平臺(tái)形成的機(jī)理，形變時(shí)效、鋼種特征和局部變形是屈服效應(yīng)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(tái)在橫折缺陷中的關(guān)鍵性作用。(圖/文www.n9955.com)