Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Уширение металла при прокатке





 

В очаге деформации при продольной прокатке, металл находится в объёмном напряжённо–деформированном состоянии. Деформация металла происходит в трех направлениях:

по высоте (обжатие), ширине (уширение или утяжка) и длине (удлинение). Обжатие является величиной известной, так как высота металла не может быть больше или меньше высоты калибра в какой-либо точке контакта металла с валками. Две другие деформации точно предсказать невозможно из-за сложности механизма деформации тела с кристаллической структурой. Физически обоснованную, правильную количественную оценку процесса пластической деформации металла даёт только закон постоянства объёма:

, (1.64)

где - соответственно, площади поперечных сечений поло-

сы до и после деформации;

- соответственно, длины полосы до и после деформации.

Левая часть уравнения (1.64) представляет собой известное число, в правой части присутствуют две неизвестные величины, так как площадь сечения полосы является функцией толщины и ширины полосы. Следовательно, из закона постоянства объёма можно определить только соотношение между удлинением и уширением металла, но не их абсолютные значения.

 

1.5.1. Расчёт величины абсолютного уширения металла при прокатке в валках с гладкой бочкой

 

Исследователями процесса прокатки металлов (главным образом, стали и её сплавов) выведен ряд экспериментально-теоретических формул для определения величин абсолютного уширения металла при прокатке, учитывающих геометрические

параметры очага деформации (фактор его формы - , где , мм.)

Большинство известных формул (таблица 1.4) были получены для процесса прокатки металла на гладкой бочке, а особенности формоизменения при прокатке в калибрах различной формы учитывались введением в базовые (исходные) формулы специальных поправочных коэффициентов (признаков калибра), величины которых обеспечивали максимальную сходимость результатов вычислений с практикой работы прокатных станов, эксплуатируемых на металлургических предприятиях. В методическом пособии значения этих коэффициентов определяются либо по названию калибра, либо по параметрам усреднения (пункт 1.5.4, либо в зависимости от значений некоторых технологических критериев, например, отношение длины очага деформации к средней толщине прокатываемой в калибре полосы - ( ); отношение площади поперечного сечения прокатываемой полосы к площади контакта металла с валками -( ) или к периметру этого сечения ( ), а также и других критериев (параметров) процесса продольной прокатки металла.

Следует особо отметить, что при вычислении величины абсолютного уширения [ ]по экспериментально – аналитическим формулам различных авторов (таблица 1.4), необходимо учитывать величину коэффициента контактного трения в установившемся периоде процесса прокатки металла – [ ] (в котором и формируется уширение прокатываемого металла).

Авторы методического пособия на основании личного опыта исследования этого вопроса рекомендуют величину абсолютного уширения металла на сортопрокатных станах вычислять по экспериментально – теоретической формуле С.Экелунда – Б.П.Бахтинова – М.М.Штернова (таблица 1.4).

Величина коэффициента контактного трения при захвате металла валками – [ ], входящая в эту формулу, вычисляется по формуле 1.65. Характеристики технологических параметров, входящих в формулу 1.65, а также рекомендации по её применению в расчётах калибровки профилей приводятся ниже. Формула наиболее правильно и полно учитывает многофакторность зависимости контактного трения от различных технологических

 

Таблица 1.4. Формулы для определения величины абсолютного уширения металла
Формула Автор формулы и обозначения
Формула Жеза. - коэффициент, учитывающий влияние химического состава стали.
Формула Зибеля. Физический смысл и значение коэффициента m указаны в предыдущей строке.
Формула Тафеля-Седлачека. С – равен: для низкоуглеродистой стали – 3,0; для сплавов алюминия – 0,75; для сплавов магния – 1.45. При других скоростях нужно умножить на k.
Формула Золотникова (по сути аналогична формуле Зибеля, только взято другое относительное обжатие)
  Продолжение таблицы 1.4.  
Формула Тарновского, где - коэффициенты учитывающие влияние внешних недеформируемых частей полосы и формы инструмента (диаметра валков, формы калибра), определяются по таблицам [10].  
Формула С.И. Губкина.  
Формула Б.П. Бахтинова.  
Формула С. Экелунда.    
   
Формула А.И. Целикова. и - коэффициенты, характеризующие влияние ширины и натяжения полосы; - предел текучести, - заднее натяжение.  
; . Формула А.П. Чекмарева. - средняя ширина полосы; принимается обычно равной начальной ширине.  
- коэффициент, учитывающий натяжение полосы; – постоянная пластичности.  
       

 


параметров процесса прокатки стали и обобщает результаты большого количества экспериментов, выполненных С.Экелундом, С.И.Губкиным, Ю.М.Чижиковым, Ю.Б.Бахтиновым и самими авторами формулы. По сути дела и по форме записи, эта формула является формулой С.Экелунда с тремя дополнительными поправочными коэффициентами :

(1.65)

где - температура прокатываемого металла,

- коэффициент, учитывающий материал валков ( для стальных валков, - для чугунных);

- коэффициент, учитывающий влияние скорости прокатки; определяется по формулам 1.66, 1.67 или из таблицы 1.5

(1.66)

. (1.67)

где V – скорость прокатки металла (с учётом или без учёта величины опережения металлом валков, в условиях работы станов ОЭМК, не превышающая 5%), м/с.

 

Таблица 1.5. Значения коэффициента k2

Скорость прокатки, м/с
k2 0.96 0.95 0.75 0.60 0.52 0.49 0.40 0.38 0.38

 

Сравнение результатов вычисления значений поправочных коэффициентов k2 по формуле (1.65) с таковыми в таблице 1.5, показывает, что формулой (1.65) можно пользоваться при скоростях прокатки до 20 м/с, что и соответствует результатам экспериментов, проведенных учёными в период времени, когда скорости прокатки металла не были столь высокими, как на современных высокопроизводительных станах (непрерывных проволочных и широкополосных холодной прокатки).

Коэффициент k3 учитывает химический состав прокатываемой стали или сплава на железной основе определяется по таблице 1.6.

 

Таблица 1.6. Определение коэффициента k3 формулы 1.65

Группы (классы) марок стали (сплавов) Марки стали k3
  Низкоуглеродистые, конструкционные   Ст3 1.0 0.95 0.88
Ледебуритные Р18 1.10
Перлитно – мартенситные ШХ 15, 4Х13 1.24…1.30
Аустенитные Х13Н4Г9 1.40
  Аустенитные с избыточной фазой   12Х18Н9Т, 12Х17Г9АН4, 45Г17Ю3 и др.   1.40
Двухфазные аустенитно-ферритные 12Х22Н5Т, 15Х18Н12С4Т10 и др. 1.45
Ферритные 15Х25Т и др. 1.55
Аустенитные, с включением карбидов Х18Н60 1.60

 

коэффициент k4 определяется геометрическими формами поперечного сечения прокатываемой полосы (исходной заготовки) и калибра, образованного валками сортопрокатного стана, т.е. системой калибровки профиля проката, а также величиной степени заполнения калибра металлом, принятой при его конструировании (раздел 5 методического пособия). Поэтому в расчётах величины коэффициента трения при захвате металла валками, величина коэффициента [k4] принимается исходя из следующих соображений:

- для гладкой бочки и широких («свободных») ящичных калибров – 1.0;

- для сортовых калибров любых систем, создающих условия для стеснённого и вынужденного уширения прокатываемого металла, рекомендуется применять формулу (6.5) и тогда величины k4 будут корреспондироваться с рекомендациями [11].

(1.68)

где - величина частной «вытяжки» металла (за пропуск) в рассматриваемом калибре.

Примечание: Все формулы, указанные в таблице 1.4, созданы при анализе напряжённо – деформационных условий, в основном, горячей прокатки полосового (листового) проката небольших ширин и поэтому, применяя их для условий сортовой прокатки, необходимо вводить коэффициент ограничения величины абсолютного уширения металла, прокатываемого в калибре – [ ], как это показано в формуле, поправочный коэффициент [k4] которой учитывает влияние геометрической формы калибра, а также уменьшает длину геометрического очага деформации [ ], точнее величину горизонтальной проекции хорды дуги контакта металла с валками, путём умножения её расчётной величины на , где большие значения применяются к предчистовым и чистовым калибрам. Однако, можно скорректировать длину очага деформации методами усреднения геометрических параметров очага деформации, один из которых описывается ниже, в разделе 1.5.4 методического пособия и рекомендуется для выполнения расчётов калибровки профиля сортового проката, в частности, на прокатных станах ОЭМК.

 






Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 880. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.093 сек.) русская версия | украинская версия