Напряжение при волочении полос в неприводных валках
Теоретическими исследованиями установлено, что в процессе прокатка-волочение (ПВ) снижение влияния внешнего трения в очаге деформации обеспечивает уменьшение усилия прокатки. Процесс ПВ может быть использован при σв/σт < 0,5....
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2009
|
| Schriftenreihe: | Металл и литье Украины |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31582 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Напряжение при волочении полос в неприводных валках / В.А. Николаев // Металл и литье Украины. — 2009. — № 4-5. — С. 70-72. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-31582 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-315822012-03-11T12:23:22Z Напряжение при волочении полос в неприводных валках Николаев, В.А. Теоретическими исследованиями установлено, что в процессе прокатка-волочение (ПВ) снижение влияния внешнего трения в очаге деформации обеспечивает уменьшение усилия прокатки. Процесс ПВ может быть использован при σв/σт < 0,5. Теоретичними дослідженнями встановлено, що в процессі прокатки-волочіння (ПВ) зниження впливу зовнішнього тертя в зоні деформації забезпечує зменшення зусилля прокатки. Процес ПВ може бути використаний при σв/σт < 0,5. Theoretical studies found that in the process of rolling-drawing (RD) reducing the influence of external friction in the focus of deformation provides a reduction efforts rolling. The process of the RD can be used in σв / σт <0.5. 2009 Article Напряжение при волочении полос в неприводных валках / В.А. Николаев // Металл и литье Украины. — 2009. — № 4-5. — С. 70-72. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0497-2627 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31582 621.771.07 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Теоретическими исследованиями установлено, что в процессе прокатка-волочение (ПВ) снижение влияния внешнего трения в очаге деформации обеспечивает уменьшение усилия прокатки. Процесс ПВ может быть использован при σв/σт < 0,5. |
| format |
Article |
| author |
Николаев, В.А. |
| spellingShingle |
Николаев, В.А. Напряжение при волочении полос в неприводных валках Металл и литье Украины |
| author_facet |
Николаев, В.А. |
| author_sort |
Николаев, В.А. |
| title |
Напряжение при волочении полос в неприводных валках |
| title_short |
Напряжение при волочении полос в неприводных валках |
| title_full |
Напряжение при волочении полос в неприводных валках |
| title_fullStr |
Напряжение при волочении полос в неприводных валках |
| title_full_unstemmed |
Напряжение при волочении полос в неприводных валках |
| title_sort |
напряжение при волочении полос в неприводных валках |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31582 |
| citation_txt |
Напряжение при волочении полос в неприводных валках / В.А. Николаев // Металл и литье Украины. — 2009. — № 4-5. — С. 70-72. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT nikolaevva naprâženieprivoločeniipolosvneprivodnyhvalkah |
| first_indexed |
2025-07-03T12:05:30Z |
| last_indexed |
2025-07-03T12:05:30Z |
| _version_ |
1836627348570505216 |
| fulltext |
�0 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4-5’2009
Температура, перемешивание, газовая среда, коэффициент пропускания,
излучательная способность, поглощение, пирометрия, оптическая термомет-
рия, температура термодинамического равновесия
Ключевые слова
УДК 621.771.07
В. А. Николаев (Запорожская государственная инженерная академия)
Напряжение при волочении полос
в неприводных валках
Теоретическими исследованиями установлено, что в процессе
прокатка-волочение (ПВ) снижение влияния внешнего трения в очаге
деформации обеспечивает уменьшение усилия прокатки. Процесс ПВ
может быть использован при σв/σт < 0,5Д
ля расчета напряжений (уси-
лий) волочения в монолитных
волоках используют извест-
ные выражения, приведен-
ные в работах [1-3 и др.].
Закономерности воздействия на
условия деформации и на напряженное состояние
металла в неприводных валках (роликах) имеют
существенные отличия [1, 4-6]. При волочении
в неприводных валках (прокатка-волочение
– ПВ) существенно снижается влияние контактных
касательных напряжений и изменяется кинематика
продольного течения металла в очаге деформации.
За счет возникновения значительных продольных
растягивающих напряжений в процессе ПВ
опережение и угол критического сечения
существенно больше, чем в классическом процессе
прокатки в приводных валках. Уменьшаются
продольные подпирающие напряжения σ3 в очаге
деформации в результате действия растягивающих
напряжений от усилия волочения полосы.
В работе [7] теоретически и практически показана
целесообразность установки клети с неприводными
валками в линии непрерывного сортового стана.
Наличие клети с неприводными валками, в которой
полоса протягивается валками предыдущей клети, в
зависимости от условий прокатки позволяет сократить
потребляемую мощность прокатки на 6,5-43,7 %.
В работе [4] на основании энергетического метода
получены теоретические зависимости напряжения
волочения (протягивания) в неприводных роликах,
учитывающие влияние основных технологических
параметров. В упрощенном виде для практического
использования рекомендуются следующие вы-
ражения для расчета напряжений:
( ) ( )в ln / 2 1 2 1
2 s
f mσ λ α
τ α
= + + −
; (1)
( ) ( )ср ln / 2 / 1
2 s
p
λ α λ
τ
= + − ; (2)
ш0,5 1 f rm
f R
= + ⋅
, (3)
где σв – напряжение волочения; рср – среднее
нормальное контактное напряжение; τs – напряжение
сдвига металла; λ – коэффициент высотной
деформации; α – угол контакта; f – коэффициент
трения в очаге деформации; fш – коэффициент трения
в шейках валков; r – радиус шейки; R – радиус
валка.
Выражения (1) и (2) мало отличаются от
приведенных более точных выражений. Авторы [4]
отмечают, что при f = 0,1 и увеличении коэффициен-
та λ от 1,1 до 2,2 параметр σп / 2τs возрастает от 0,75
до 1,0, а параметр рср / 2τs уменьшается от 1,5 до 0,8,
которые адекватны экспериментальным данным.
Из выражения (1) также следует, что коэффициент
трения не влияет на напряжения σп при m = 0,5 и
мало влияет при m > 0,5 (m = 0,6-0,7).
Принимая во внимание незначительное влия-
ние коэффициента трения определим напряжение
волочения в неприводных валках из условия
равновесия горизонтальных составляющих сил,
действующих на очаг деформации:
В
1 2 0
2x x x
TP T T− + − = , (4)
где Tx1 Tx2 – горизонтальные составляющие сил
трения соответственно в зонах отставания и
опережения; Px – горизонтальная составляющая
равнодействующей усилия деформации; Тв – усилие
волочения в неприводных валках.
Равнодействующие указанных сил при рав-
номерном распределении соответствующих на-
пряжений расположены в средней точке длины
каждой зоны. Решаем выражение (4) в напряжениях,
принимая закон трения Амонтона Т = fP (где Р и Т
– нормальное усилие и сила трения), и получаем для
одного валка (ширина полосы В = 1)
( )d d B / 2
2ср ср срp l p f l l p fl Tγ γ
α
− − + = , (5)
где pср – среднее нормальное контактное напряжение;
ld – длина дуги контакта; lγ – длина зоны опережения;
f – коэффициент трения.
�1МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4-5’2009
После преобразования уравнения (5) получим
фВ
221 1
ср
h f
p h
γσ
α α
∆
= − −
, (6)
где α – угол контакта; γф – фактический угол
критического сечения.
Принимаем для ldα = Rα2 = Δh. Для освобождения
уравнения (5) от среднего нормального контактного
напряжения рср используем соотношение между
касательными напряжениями в законах трения
Амонтона и Зибеля [8, 9].
П
Т
срp
f f
σ
= ⋅ , (7)
где fп – показатель трения; σт – напряжение течения
металла.
Решая совместно уравнения (6) и (7) получим
для одного валка
фВ П
Т
221 1f h f
f h
γσ
σ α α
∆
= ⋅ + −
, (8)
где n = γф / α ≈ 0,55-0,60.
Параметр В
Т
σ
σ
показывает относительную
величину напряжения натяжения σв, необходимую
для преодоления сопротивления горизонтальных
сил в очаге деформации.
На основании исследований при волочении
металла параметр fп / f находится в пределах
0,86-0,91.
Имея ввиду выражения (7) и (8), получим
Т ф
в т/
221 1
срp
n
h f
h
σ
σ σ
σ γ
α α
= ⋅
∆
+ −
. (9)
По выражениям (1), (2) и (8), (9) выполнены
расчеты параметров для условий волочения,
указанных на рисунке.
Как следует из рисунка, функция σв / σт возрастает
с увеличением относительного обжатия с ~ 0,08-0,17
(при ε = 0,05) до ~ 1,06 (при ε = 0,5). Увеличение
обжатия способствует достижению условий σв / σт =
1 и пластическому течению полосы после выхода из
валков. Данные, полученные по формулам (1) и (8),
близки между собой.
Из рисунка б следует, что функция рср / σт,
определенная по формуле (9), практически не
зависит от относительного обжатия. Функция
рср/σт, рассчитанная по формуле (2), изменяется по
параболической зависимости, уменьшаясь с ~ 1,3
до 0,87 с увеличением относительного обжатия [4].
Значение функции рср / σт при ε = 0,4 превышает
единицу, что вызывает сомнение. Действительно,
при прокатке в приводных валках без натяжения, где
коэффициент трения заметно влияет на напряженное
состояние, параметр рср / σт не превышает 1,15 [9]. При
волочении в неприводных валках с незначительным
влиянием коэффициента трения параметр рср / σт < 1,
что соответствует данным рисунка б.
При ограничении в практических условиях
величины напряжения волочения в неприводных
валках отношением σв / σт = 0,5, величина обжатия
полосы в клети может достигать ε ≈ 30 % (рису-
нок, а). Имея ввиду, что напряжение течения металла
σтε после выхода несколько больше (в ~ 1,15-1,2 ра-
за), чем среднее напряжение течения металла (σт),
предельная величина относительного обжатия может
быть соответственно больше. Прокатка-волочение в
неприводных валках является более эффективным
процессом, нежели прокатка в приводных валках.
В качестве примера приведем сравнение
энергосиловых параметров для клети № 1
непрерывного стана 2030 [10, табл. 29]. При
существующем процессе с передним напряжением
σп усилие прокатки равно Р = 9,36 МН, а мощность
двигателя составляет N = 2572 кВт. В первую
очередь определены усилие и мощность прокатки
без влияния переднего натяжения. В результате
расчета получим соответственно: Р1 = 10,9 МН,
N1 = 3070 кВт. При расчете по формуле (8) установи-
ли значение σв / σт (σв / σт = 0,275). В существующем
процессе соотношение σп / σт = 0,175. Принимая во
внимание пропорциональность изменения среднего
нормального контактного напряжения и усилия
прокатки, получим
1 B T
(1 10,9 0,725 8,0)
B
P P σ σ= − = ⋅ ≈ МН,
где Рв – усилие на валки в процессе ПВ.
Таким образом, в процессе прокатка-волочение
усилие на валки снижается на 14,2 %, не считая
Рис. Влияние относительного обжатия на параметры
σв/σт (а) и рср/σт (б). R = 25 мм; H = 2 мм; f = 0,1; n = 0,6: 1
– по формулам (8), (9); 2 – по формулам (1), (2).
2
p
ff , (7)
где fп – показатель трения; σт – напряжение течения металла.
Решая совместно уравнения (6) и (7) получим для одного валка
1
221 f
h
h
f
f , (8)
где n = γф / α ≈ 0,55-0,6.
Параметр показывает относительную величину напряжения натяжения σв,
необходимое для преодоления сопротивления горизонтальных сил в очаге
деформации.
На основании исследований при волочении металла параметр fп / f находится в
пределах 0,86-0,91.
Имея ввиду выражения (7) и (8), получим
1
221
/
f
h
h
p
n
.
(9)
По выражениям (1), (2) и (8), (9) выполнены расчеты параметров для условий
волочения, указанных на рисунке.
0,9
/
0,6
1
2
2
1
0,3
p /
0
1,4
1,2
1,0
0,8
0,40,20,1 0,3
Влияние относительного обжатия на параметры σв/σт ( ) и ср/σт ( ). R = 25 мм; H =
2 мм; f = 0,1; n = 0,6: 1 – по формулам (8, 9); 2 – по формулам (1, 2).
Как следует из рисунка, функция σв / σт возрастает с увеличением
относительного обжатия с ~ 0,08-0,17 (при ε = 0,05) до ~ 1,06 (при ε = 0,5).
�2 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4-5’2009
вероятность снижения Рв, в результате некоторого
уменьшения длины дуги контакта.
Процесс ПВ может быть использован на
непрерывном широкополосном (ШСГП) и на
дрессировочном станах. На ШСГП, например,
процесс ПВ может быть использован при прокатке
утолщенного заднего конца полосы в клети № 1.
С этой целью при подходе утолщенного участка
полосы к клети № 1 электродвигатели этой клети
отключают и процесс ПВ осуществляется за счет
натяжения полосы валками клети № 2. В этом случае
в клети № 2 несколько снижается усилие прокатки
и повышается мощность прокатки. Такой же способ
может быть применен и в клетях № 2, 3 стана.
Следует иметь ввиду, что целостность полосы
на межклетевом участке обусловлена величиной
растягивающих напряжений. Напряжение волочения
полосы по расчету равно σв = 0,275·σт = 0,275·460 =
= 124 МПа. Напряжение течения металла (СТ2кп)
после прокатки равно [11] σтε = 530 МПа. Тогда
отношение σв / σтε = 124·530 = 0,234, что находится в
пределах существующих значений параметра σв / σт.
Вывод
Теоретическими исследованиями установлено,
что в процессе прокатка-волочение (ПВ) снижение
влияния внешнего трения в очаге деформации
обеспечивает уменьшение усилия прокатки при
допустимых значениях σв / σт (σв / σтε). Увеличение
обжатия обуславливает повышение сопротивления
волочению и при обжатиях ε > 0,35 отношение
σв / σт > 0,5 и процесс ПВ могут быть ограничены
прочностью металла. Процесс ПВ может быть
использован, например, при прокатке утолщенного
заднего конца полосы на непрерывном широ-
кополосном, а также на дрессировочном станах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Перлин И. Л., Ерманок М. З. Теория волочения. – М.: Металлургия, 1971. – 448 с.
2. Ніколаєв В. О. Технологія волочіння металу. – Запоріжжя: ЗДІА, 2003. – 155 с.
3. Николаев В. А., Васильев А. Г. Оценка методов определения коэффициента трения при волочении // Изв. вузов. Чер.
металлургия. – 1991. – № 7. – С. 48-50.
4. Степаненко В. И., Стукач А. Г., Железняк Л. М. Силовые условия при волочении через роликовую волоку // Там же.
– 1973. – № 8. – С. 97-103.
5. Добров И. В., Грудев А. П., Коковихин Ю. И. Сравнительный анализ процессов прокатки и волочения в роликовых
волоках // Там же. – 1987. – № 10. – С. 44- 48.
6. Добров И. В. Анализ влияния коэффициента внешнего трения на параметры процесса волочения в роликовых волоках
// Наукові вісті. Сучасні проблеми металургії. – Дніпропетровськ, 2005. – С. 131-135.
7. Непрерывная прокатка сортовой стали с использованием неприводных рабочих клетей / А. П. Лохматов, С. М. Жучков,
Л. В. Кулаков и др. – Киев: Наук. думка, 1998. – 239 с.
8. Чекмарев А. П., Нефедов А. А., Николаев В. А. Теория продольной прокатки. – Харьков: ХГУ, 1965. – 212 с.
9. Николаев В. А. Теория прокатки. – Запорожье: ЗГИА, 2007. – 227 с.
10. Современный цех холодной прокатки углеродистых сталей / И. В. Франценюк, Ю. Д. Железнов, Л. А. Кузнецов,
В. Г. Камышев. – М.: Металлургия, 1984. – 154 с.
11. Теория прокатки: Справочник / А. И. Целиков, А. Д. Томленов, В. И. Зюзин и др. – М.: Металлургия, 1982. – 335 с.
Прокатка-волочение, обжатие, неприводные валки, очаг деформации,
волочение полос, монолитные волоки, клеть
Ключевые слова
V. A. Nikolaev
Tension in the drag strips in non drive rolls
Theoretical studies found that in the process of rolling-drawing (RD) reducing the
influence of external friction in the focus of deformation provides a reduction efforts
rolling. The process of the RD can be used in σв / σт <0.5
Summary
В. О. Ніколаєв
Напруга при волочінні смуг у непривідних валках
Теоретичними дослідженнями встановлено, що в процессі прокатки-волочіння
(ПВ) зниження впливу зовнішнього тертя в зоні деформації забезпечує
зменшення зусилля прокатки. Процес ПВ може бути використаний при σв/σт < 0,5
Анотація
|