Файл: Совершенствование теплового процесса листовой прокатки..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 93
Скачиваний: 0
2. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ПРИ СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ
Стационарный, или точнее квазистационарный \ режим стана холодной прокатки характеризуется тем, что средняя по массе температура рабочих и опорных валков остается постоянной, а коле
бания температуры поверхности |
(на границе активной и основной |
||||
зон валка) стабилизируются во |
времени |
(цикл |
колебаний |
соответ |
|
ствует циклу прокатки рулона, |
разница |
температур во время |
про |
||
катки и во время паузы приблизительно постоянная). |
|
|
|||
В соответствии с данными раздела 4 |
гл. I I |
квазистационарный |
|||
режим наступает при Fo = 0,8, |
т. е. через 0,7—1,5 ч после |
завалки |
|||
новых рабочих валков и через 5—8 ч после полной перевалки |
опор |
ных и рабочих валков. Решение основных уравнений теплового баланса (33)—(35) при квазистационарном режиме значительно упро
щается, |
так как величины |
A Q P |
и A Q O N в этом случае |
равны |
нулю, |
|
а температуры tKJ, |
tpj, ton;- |
могут быть приняты постоянными. |
Опыт |
|||
показал, |
что для |
определения |
необходимых расходов |
охлаждающей |
жидкости по клетям непрерывного стана, температуры полосы по про ходам и средних температур валков в каждой клети вполне доста точно решить уравнения теплового баланса при указанных выше упро щениях, без учета нестационарного характера температурного режима.
Поэтому, принимая |
A Q P = |
A Q O N = 0. подставим |
в |
уравнения |
|
(33)—(35) значения составляющих теплового баланса |
|
по |
форму |
||
лам (38), (39), (41), (50), (51), (60), (61), (63). Поскольку |
коэффи |
||||
циенты теплоотдачи от |
валков |
к эмульсии а 1 р и а 1 |
о п |
примерно |
в 100 раз больше коэффициентов теплоотдачи в окружающую среду
« о к р . р и |
« о к р . о п . то |
величинами Q0 K P .P и Q0 KP .on пренебрегаем |
(QOKP. р ^ |
QoKp. on ^ |
0). |
В связи с отсутствием на прокатных станах горелок для газового подогрева валков принимаем также ф п о д . р = Qn < w .о п = 0.
После указанной подстановки уравнения (33)—(35) преобра зуются в систему трех линейных уравнений относительно трех неиз вестных величин tKj, Li и tonj:
(78)
Коэффициенты Ах—D3, входящие в уравнения (78)-, выражаются через известные (или заданные) энергосиловые, технологические, конструктивные и теплофизические параметры стана:
•С Я;
к + YIAI;
B a = - ( l +
к
(79)
Как бы стационарный.
61
D 1 = |
11вых |
|
/ |
(v г |
_ |
Р//с"/ак'т |
\ . |
|
|
|
|
*пр / |
H'Vn |
п |
3 , 6 - 1 0 3 и ^ Л к / ' |
|
|
п |
|
[t |
Р/<с"' |
|
|
я£)р |
Л1Р |
|
|
|
|
°оп у |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D3 |
= |
|
|
оп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В формулы (79) не вошли величины AL и Ат„, так как они |
входят |
|||||||
во все члены уравнений |
(33)—(35) и могут быть сокращены. |
Таким |
образом, описанный баланс можно отнести к единице длины бочки валков и к единице времени.
Как известно, |
систему |
(78) |
решают |
с |
помощью |
определителей: |
|||
|
А _ . |
|
t . - |
д2 |
|
|
|
д 3 |
(80) |
где |
Д ' |
1Р/ |
Д |
' |
оп- / |
Д ' |
|
||
|
Л вх |
о |
|
|
Dx |
Вх |
0 |
|
|
А |
= Л в2 |
1 |
* 1 |
= |
Dt |
В2 |
1 |
(81) |
|
|
0 |
1 |
£ 3 |
|
|
D, |
1 |
£ 3 |
|
|
Ах |
Dx |
0 |
|
|
Лх |
5Х |
D, |
|
А2 |
= |
|
|
|
|
А2 |
В., |
D2 |
|
|
о / л |
£ 3 |
|
|
0 |
1 |
Da |
|
Полученные таким образом температуры относятся к середине
длины бочки |
валков. |
|
|
|
|
Рассмотрим определение исходных данных, необходимых для |
|||||
вычисления коэффициентов Ах—D3 |
по |
формулам (79). |
|
||
Технологические параметры hK, |
h h l , |
hj, vnk |
определяются |
задан |
|
ным режимом обжатий и техническими характеристиками |
стана. |
||||
Скорость |
принимают в расчете постоянной |
и равной максималь |
|||
ной скорости |
прокатки vnp данного |
профилеразмера. |
|
||
Энергосиловые параметры а п р / , |
/ С п ; . , |
b0„j |
могут быть приняты |
на основании теоретического расчета, а также исходя из экспери ментальных данных о давлении металла на валки и удельном рас ходе энергии. Согласно наиболее апробированной методике теорети
ческого |
расчета [11], удельная |
работа холодной прокатки |
выра |
жается |
произведением: |
|
|
|
anpj = |
й м / " н / , |
(82) |
где аи] — энергетический эквивалент сопротивления металла пла стической деформации в данной клети, Мн-м/м3 (кГ-мм/мм3 );
nHj — коэффициент напряженного состояния металла в данной клети, учитывающий влияние внешнего трения и натя жения.
Величину сМ/- определяют по формуле
тр1А5 |
1 |
7 - 1 |
0 О,2 исх |
i n |
|
In hi |
(83) |
62
где |
/пр |
— коэффициент, |
учитывающий |
следующую |
|
размер |
||||||||||||
|
|
ность: если аы. выражается |
в Мн-м/м3 , |
то тр |
= |
|||||||||||||
|
|
= |
9,81, |
если |
aMj |
выражается |
в |
кГ-мм/мм3 , |
то |
|||||||||
|
|
тр |
= 1; |
|
предел |
текучести |
прокатываемого |
ме |
||||||||||
ао,г исх — условный |
||||||||||||||||||
|
|
талла |
в исходном |
(отожженном, |
недеформирован- |
|||||||||||||
|
|
ном) состоянии, кГ/мм2 ; |
|
|
|
|
|
|
(/ — 1) |
|||||||||
ег. , |
82. — суммарные |
относительные |
обжатия |
за |
||||||||||||||
|
|
и / проходов, |
|
|
|
h ~ А • , |
Ю0% |
и |
А0 |
— А, |
|
|||||||
|
|
равные |
г~^- |
— г — - X |
||||||||||||||
|
|
|
100%; |
|
|
|
|
|
|
" о |
|
|
|
|
|
" О |
|
|
|
h0 |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
— толщина |
подката, мм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
А, |
пг |
— коэффициенты, |
характеризующие |
изменение |
ус |
|||||||||||||
|
|
ловного |
предела текучести а 0 2 |
в процессе |
дефор |
|||||||||||||
|
|
мации |
в |
функции |
относительного |
обжатия |
е, |
|||||||||||
|
|
в |
соответствии |
с формулой |
<т02 |
= с т 0 2 и с х |
+ Ле"1 |
|||||||||||
|
|
(величины |
а 0 2 и с х , |
А, |
пг |
для |
некоторых |
марок |
||||||||||
|
|
сталей |
|
и |
сплавов |
приведены |
в |
приложении |
I |
|||||||||
|
|
по |
данным |
работы |
[13]); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2/, |
Z / _ i — коэффициенты, |
определяемые по формулам: |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Jh- _ |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 / |
= 0 , 1 6 7 - ^ f - 7 , |
где Q i |
= ^ |
|
|
|
|
|
|
(84) |
'А/ V А/ У
(в формулу |
для |
Z / - 1 вместо |
<7/' и Л/ подставляют |
q"Li и |
|||||||
Величину nHj |
определяют |
по формуле |
|
|
|
|
|
||||
|
• V , - * , |
+"'«''+'У^ |
|
" ' |
Ч |
|
,8Б) |
||||
где |
п„. — коэффициент напряженного состояния при расчете |
||||||||||
|
|
давления |
металла |
на валки в данной клети; |
|||||||
°V> |
£ / — коэффициенты, выражаемые |
формулами: |
|||||||||
|
6, = |
^ ^ |
; |
I ,x = \ - 2 h l . i = |
X |
- « |
L |
t |
(86) |
||
|
' |
ДА/ |
|
|
стд/ |
|
|
0 Д / |
' |
|
|
где |
|
ц |
• коэффициент трения |
в |
очаге |
деформации; |
|||||
Ah/ = |
Л/.! — h |
• абсолютное |
обжатие |
|
в данной |
клети, м; |
|||||
|
|
|
- заданные удельные натяжения полосы на |
||||||||
|
|
|
входе в данную клеть и на выходе из нее, |
||||||||
|
|
|
Мн/м2 (кГ/см2 ); |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
• среднее сопротивление металла |
пластической |
|||||||
|
|
|
деформации в данной клети, Мн/м2 (кГ/см2 ), |
||||||||
|
|
|
выражаемое |
через |
aMj, |
hj^, |
hf, |
||||
|
|
|
|
|
aN = |
|
|
|
|
|
(87) |
|
|
|
|
|
ltl — f - i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А/ |
|
|
|
|
|
63
Величина |
па. |
выражается |
формулой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
е ' ~ l |
(t |
hi-i |
|
|
i f . |
f4_ |
|
|
|
|
(88) |
где |
|
|
|
|
2»h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(89) |
||
|
|
|
|
m / |
= i, |
Г к |
• |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
'/-1 |
"Г |
'Ч |
|
|
|
|
|
|
|
Обоснование и вывод формул (82)—(89) даны в работе [11]. |
||||||||||||||
Определение с их помощью удельной |
|
работы прокатки в /-той клети |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
производят |
в |
следующем |
по |
||||
|
|
|
|
|
|
|
рядке: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. По формулам |
(84) и (83) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
вычисляют |
величину |
aUj. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
2. По заданной |
максималь |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
ной скорости прокатки в чисто |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
вой (/г-той) клети vnu опреде |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
ляют скорость |
прокатки |
в /-той |
|||||
2,5 |
5,0 |
75 |
10,0 11,5 15,0 17,5 |
20,0 22,5 |
|
клети: |
|
|
К |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 15. Зависимость коэффициента |
трения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
при холодной прокатке от скорости |
прокатки: |
|
|
3. В зависимости от скорости |
||||||||||
-эмульсия минерального масла; 2- |
-эмуль- |
|
|
|||||||||||
|
прокатки vnj- определяют |
коэф |
||||||||||||
|
сия пальмового масла |
|
|
|||||||||||
для этого известный график Стоуна |
фициент |
трения \x/t |
используя |
|||||||||||
|
[14] (рис. 15). Для |
расчета |
на |
ЭВМ графическую зависимость коэффициента трения от скорости
можно |
представить |
аналитическими выражениями. Например, при |
||||||
смазке |
эмульсией |
минерального масла |
эти выражения |
имеют вид: |
||||
при |
vn. |
|
3,5 |
м/сек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ц |
= 0,135 — 0,0154on / ; |
|
|
при |
3,5 |
< |
vnj |
^ |
8,5 |
м/сек |
|
|
|
|
|
| i / = |
(1,289у2„;. — 20,89оя / + |
137,93) • 10~3; |
(90) |
||
при |
8,5 |
< |
v„ ^ |
16 |
м/сек |
|
|
д.,- = 0,00059 vn. + 0,0482;
при v„ > 16 м/сек
[X/ = 0,0576.
4. Методом последовательных приближений определяют длину дуги контакта металла с валками 1сп. и среднее удельное давление металла на валки pcpj. Для этого предварительно вычисляют:
а) натяжение полосы:
bhi-i |
-II |
(91) |
~ bh; |
|
64