Файл: Совершенствование теплового процесса листовой прокатки..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 93

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

Л

 

 

 

 

°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

02

= 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 , - * ,

+"'«''+^

 

" '

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

 

 

 

 

 

 

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