[实用新型]三向机械弯曲祛氧化皮设备

说明书

技术领域

 本实用新型属于祛除盘条/线材表面氧化皮技术领域，主要涉及的是一种三向机械弯曲祛氧化皮设备。适应于所有金属制品祛除盘条/线材的表面氧化皮领域。

背景技术

目前，机械弯曲祛氧化皮技术已在金属制品行业应用较为广泛，该技术通过连续展开式的处理方法，适合组合应用到连续生产线中，又由于可不使用酸洗或减少酸洗中算的使用量，故可以有效降低污染，提高生产效率。

该技术的基本原理是：利用钢铁表面形成的氧化皮属于一种脆性相且延伸性小的材料，即没有韧性，钢铁基体本身却有一定的弯曲、变形韧性的特性，当对钢铁材料施加一定的变形量（可以是弯曲，也可以直接施加拉伸或压缩）后，由于氧化皮不具有变形性，则使氧化皮同钢铁基体脱离、碎裂，达到祛除钢铁表面氧化皮的目的。

当采用拉伸/伸长方式祛除氧化皮时，该变形量一般采用延伸率（伸长值相对于原始尺寸值的比值）来表示。有资料和研究表明当该延伸率达到一定的值时将使脆性不可延伸的氧化皮与基体开始产生剥离，其本身也会碎裂，该值一般为3-5%，当延伸率达到8-9%时，绝大部分氧化皮脱落，仅余部分破碎成小颗粒的氧化皮和能擦拭掉的粉末留在钢丝表面，若达到12%的延伸率则这部分氧化皮也将祛除。

具体在金属制品行业中该技术的应用原理如图1所示：直径为d的钢丝包裹围绕着直径为D的滚轮，当钢丝沿其轴线向前运动时，滚轮随之转动。由于钢丝包裹围绕滚轮转动，将使钢丝外缘产生一定的延伸从而破碎氧化皮并祛除。盘条/线材弯曲时，其外层变形值一般按下式计算：

δ=d /（D + d）X 100%                      （公式1）

式中：δ：延伸率

      D：滚轮直径

      d：盘条直径

从公式可知，延伸率变大，则滚轮直径变小。（盘条规格是固定的，即一般不变）

剥落氧化皮的效率不仅与变形滚轮直径有关外，还与钢丝在滚轮上的包角（钢丝围绕包裹钢丝的角度）有关，包角越大，钢丝通过滚轮时承受的变形时间越长，氧化皮祛除效果越好，但是过大的包角会产生设备牵引力过大、滚轮磨损加快等不利因素，该包角一般是经验值。由于钢丝具有一定的直径，相当于从钢丝外缘到钢丝内缘有逐渐变小的延伸率（钢丝内缘延伸率可视为0）。以常用的5.5mm直径的盘条为例，若取钢丝外缘变形率为8%，计算得到的滚轮直径为63.25mm，则钢丝轴线位置的延伸率为4.17%，也就是说，一次弯曲不可能祛除整个钢丝圆周表面的氧化皮，故目前具体应用中采用反复弯曲+垂直平面弯曲法。如图2-3所示：图2是钢丝在一个平面内的三辊反复弯曲示意图，通过正、反、正三次弯曲达到较好的氧化皮祛除效果，即盘条的外缘和内缘都得到适当的延伸变形。图3是钢丝在垂直平面内三辊反复弯曲后，再在垂直平面内进行一次三辊反复弯曲的示意图，经过两个垂直平面的弯曲祛除氧化皮，就使钢丝整个外圆表面都进行了一定的弯曲变形，从而达到最大效果祛除氧化皮的效果。图3中的平-立垂直平面弯曲祛除氧化皮法是当前的弯曲祛除氧化皮的主要方式，具体应用中和厂家的不同，滚轮的摆布也有不同，但根本原理仍然是平-立垂直平面弯曲法。但是，这种平-立垂直平面弯曲法为了尽可能的提高祛除氧化皮的效率，必须选用较大的延伸率，为此，带来的不利因素是钢丝的局部会产生过量延伸造成钢丝/线材的损伤；同时，为了提高延伸率，必须减小滚轮的直径，也会有诸如过小的滚轮不利于安装轴承，容易磨损、破裂等坏处。

如图4所示：粗圆代表盘条截面，A′、B′、C′、D′代表采用平-立垂直平面弯曲法祛除氧化皮时盘条表面的有效圆弧区域：当盘条在垂直平面内反复弯曲时，圆弧段A′和C′上的氧化皮被清除，紧接着在随后的水平平面内弯曲则清除B′和D′段圆弧上的氧化皮。

具体进行的滚轮直径、延伸率计算选择如下（以垂直平面中以a、b点为例，盘条直径d=5.5mm）：

 a点为钢丝围绕滚轮移动时的外缘点，则若取a点处延伸率为8%，滚轮直径D按公式1计算得63.25mm，此时，b点的延伸率δ_b为：

δ_b= d_b /（D + d_b）X 100%

式中d_b为b点到滚轮外缘的距离，d_b=0.5d+0.5d·cos（45°）=4.69mm

据此可以算出：

     δ_b=6.91%