Файл: Совершенствование теплового процесса листовой прокатки..pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 110

Скачиваний: 0

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

too

 

2

1

 

 

 

^x

 

75

 

 

 

 

 

 

 

SO

b/2

 

 

 

 

 

 

 

25\

L/2

 

 

 

 

 

 

 

i

i

i

i

0,5

0,1

0,2

0,3

OA

 

x/L

 

 

 

100

 

 

 

 

90 -

 

 

 

 

80\

 

 

 

 

70

 

 

 

 

60 -

 

 

 

 

50

 

 

 

 

40 _

 

 

30

х ч .

30

I

I

i

 

I

2

 

 

 

 

0,1

0,2

0,3

4*

0,5

too

 

 

 

aокр'20

{л so

 

 

 

 

 

 

so

 

a,

=20

у

у

 

 

 

 

 

 

 

у

40У

 

^

60

у

'

 

у

 

 

40

к

 

 

 

 

20\

I

 

 

 

 

в

t

i

 

l

l

о

20

40

60

 

100

потенциалов производили в цен­ трах полученных ячеек. Средние расчетные температуры Qx и ко­ эффициенты kx определяли, как

ивыше, по формулам (206)—

(209)с заменой в них величины

t3M на ^о к р.

На рис. 58, б приведены гра­

фики изменения средней темпе­ ратуры Вх (кривая 1) и темпе­ ратуры на поверхности Qn0BX (кривая 2) от середины к краю бочки валка.

Рис. 58. Продолжение:

в

На рис. 58, в представлены

б—изменение температуры от середины к краю

качестве

 

примеров

зависи­

бочки валка;

в — зависимости

6^ и 6^ от

мости величин 9Ь и QL от отно­

относительной

температуры

в

подшипниках;

г — распределение средней

температуры по

сительной

температуры

в под­

 

длине бочки

 

 

шипниках

при разных

значе­

рис. 58, г — характерные кривые

ниях осо к р и ЫЬ = 0,75,

а на

распределения

средних темпера­

тур 9^ по длине бочки

для различных

значений

6П и ЫЬ = 0,6.

Приведенные графики показывают, что при относительной тем­ пературе подшипников 9nsg;80% характер распределения темпера­ тур в осевом сечении валка дрессировочного стана в принципе такой же, как и для валков прокатных станов. Однако имеются и некоторые существенные отличия.

1. Величины 9Й, 96 , QL и 9L значительно выше, а перепад тем­ пературы по длине бочки значительно меньше, чем при жидкостном охлаждении. Например, для случая, рассматриваемого на рис. 58, а:

Вь =

85%; 9L = 40% (по сравнению с 96 = 57%; QL = 4,8% на

рис.

57, б).

196

2. Неравномерность температуры в поперечных сечениях, харак­

теризуемая коэффициентами

кх, значительно меньше,

чем в валках,

охлаждаемых жидкостью.

Например,

у края

бочки

практически

для всех случаев kL

1,05,

у кромки

полосы

kb = 0,98. Следова­

тельно, для рабочих валков дрессировочных станов при нормальной температуре подшипников допущение о независимом изменении тем­

пературы в каждом поперечном сечении

выполняется

весьма точно,

и формулой (197) можно пользоваться

без существенных

погреш­

ностей во всем

диапазоне технологических режимов.

 

3.

От коэффициентов

теплоотдачи

а 0 к р зависят

только

величины

Эй и

0 i ;

и практически

не зависит

неравномерность

по сечениям,

характеризуемая

коэффициентами

kb

и

kL.

 

 

 

4.

При повышенной

температуре

подшипников

(0П >

80%) ха­

рактер

распределения

температуры

по

длине валка

изменяется,

так как край бочки разогревается от тепла, поступающего со стороны шейки. Тепловой профиль валков при этом искажается; так из рис. 58, г видно, что при 0П з> 100% температура у края бочки 0L становится больше, чем у кромки полосы Qb. Это нарушает нормаль­ ные условия профилирования валков, в связи с чем на дрессировоч­ ных станах необходимо принимать специальные меры для предот­ вращения разогрева подшипников валков >40—45° С.

5.

Значения

относительных

температур

QB И

®Lн

е

являются

постоянными, как при водяном

охлаждении, а зависят

от величин

а о к р и 0П . Эти зависимости, показанные на рис. 58, виг,

 

можно вы­

разить уравнениями:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

db = a1Qn-T-b1;

QL = aA

+ b2,

 

 

 

(215)

где ах

— постоянный коэффициент,

зависящий

только

от

ширины

 

полосы;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а2 = тхаокр

+ пъ

Ьх = т 2

а о к р

+ п2 ;

Ь2 = т 3 а о к р

+

п3.

(216)

Величины, необходимые для вычисления 0;, и QL

по

формулам

(215)

и (216), приведены

в табл.

10.

 

 

 

 

 

Проведенные исследования позволяют предложить уточненные формулы для расчета теплового профиля валков дрессировочных

станов

при стационарном режиме,

аналогичные

формулам (212):

 

Ат ( о_б) =a„D[t0

— kbtb — (1 — кь) * о к

р ] ; j

 

A T ( 0 - L ) = а л О [ ^ 0

— kLtL

— ( 1 — kL)t0KP].

J

Из

формул (217) видно, что тепловой профиль

валков дрессиро­

вочных станов на ширине полосы зависит не только от поверхностных

температур t0 и tb,

но и от температуры окружающего

воздуха ^о к Р .

Например, если по замерам t0 = 50° С, tb = 44° С,

^0 | ф = 25° С,

то

для

Dp = 500

мм

получим:

 

при

kb

= 0,98; kL

=

1,05:

 

 

 

Д т ( 0 _ 6 ) р

= 12 • 10"6 • 500 [50 — 0,98 • 46 — 0,02 • 25] =.

 

 

=

0,006 мм/град - 4,5° С = 0,027 мм.

 

197

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 10

Значения

величин в формулах (215), (216),

характеризующих

 

 

тепловой

профиль рабочих валков дрессировочных

станов

 

 

Отношение

m,-103

 

m 2

n2

m 3

"3

b/L

 

 

0,6

0,09

—4,33

0,775

—0,15

91,7

—0,175

29,5

0,75

0,12

—3,9

0,675

—0,15

90,4

—0,225

42,5

0,85

0,17

—1,93

0,514

—0,15

88,0

- 0 , 2

53,8

А

при

расчете

по

приближенной

формуле

(192)

Ат <о-б)р =

=

0,006

мм/град (50 — 46) = 0,024

мм, т. е. ошибка

составляет

около 13%.

 

 

 

 

 

 

 

С помощью графика рис. 58, б и формулы (200) можно установить

связь между температурой

валка в середине бочки и температурами

у

кромки

полосы

и

края

бочки.

 

 

 

 

В результате

получим

формулы,

аналогичные

(213):

валок осуществляет контактный теплообмен на длине бочки L с ра­ бочим валком, имеющим более высокую температуру в середине бочки (по ширине полосы).

Свободные от полосы

концы бочки опорного валка охлаждаются

жидкостью (коэффициент

теплоотдачи а 1 о п ) или воздухом (коэффи­

циент теплоотдачи а 0 к Р ) .

Следовательно, граничные условия

при

моделировании относительных (безразмерных) температурных

полей

в опорных валках могут быть приняты такими же, как и для рабочих

валков

(см. рис. 56, а, б).

 

 

В

результате

моделирования получены

зависимости от а 1 о п ;

6П . а о к Р

относительных

поверхностных температур у

кромки по­

лосы 6 Ь о п

и у края бочки 8 i o n , а также соответствующих

им средних

температур б Ь о п

и 0 L o n

(или коэффициентов

kbon, kLon),

аналогич­

ные выражениям (213), (215) и (216). Для опорных валков при жид­ костном охлаждении:

в&оп ^

С 1 о п с с 1 о п

-\~ d l o n \

 

ubon =

1 опа1 оп

ч ,

(213a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h = — t _J_ i i

 

 

0 \ i •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

®L оп ;

С2 о п а 1 on ~\~ d2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0£оп =

с.2 опа1 оп

•d.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

0

 

'

\

 

 

100 У 0 K P'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(218)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 on-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для опорных валков дрессировочных станов (воздушное охлаждение)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

( 1

 

 

10^0 )

W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

l ~~ 100 t o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qfcon =

« 1 оп 0п + blt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(215а)

Для

средних

температур

/

й

и

t

L

в

 

формулы

надо

подста­

 

 

 

 

 

 

L

on

••и

а0

Т~ ^2 оп>

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

2

оп^п

 

 

 

вить 6Ь и 8L . Из этих

формул

видно,

 

что температуры

у

кромки

 

 

а1 оп

0,09 (для всех b/L и

а о к р ) ; |

 

 

полосы и у края бочки валка являются

линейными

 

функциями тем­

 

 

 

 

 

пературы в середине

бочки

и температуры

окружающей среды.

 

 

 

а2

ОП

т

\

о п а о к р

~Ь п

1 оп!

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(216а)

Распределение

 

температуры

в осевом сечении

 

опорных

валков

 

 

 

 

 

 

 

2

о п а о к р ~Ь п2

оп;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

В связи с отсутствием геометрического подобия опорных и рабо­

 

 

 

 

 

т3

опаокр +

п 9 „ п .

 

 

 

чих

валков

 

(Dp/L = 0,2 ч-0,4,

a

D0JL

 

= 0,6 -г-1,1)

электрическое

Значения величин, характеризующих тепловой профиль опор­

моделирование температурных полей в опорных валках было выпол­

ных

валков,

приведены

в табл. П .

 

 

 

 

 

нено на специальных

моделях соответствующих размеров. Опорный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значения

величин

в формулах (213а),' (215а)

и

(216а),

 

характеризующих

тепловой

профиль

опорных

валков при прокатке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и дрессировке (£ь0 п =

8- Ю " 5 а ] о п 4- 0,75) *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отноше­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vi-1076,-103

уг-Ю'/6г

ffllon'10'

 

 

"юп

 

т 2 0 П

« 2 0 П

тзоп

"зоп

ние

с

ю п '

1 0

'

d

ion

с ю п ' 1

 

 

d l o n

 

С

2 0 П '

1

0 8

rf

20n

 

 

 

rf20n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b/L

 

 

 

в з

 

 

 

 

 

 

 

С 2 0 П ' 1 0 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,011/1,5

5,95/0,775

- 3 , 1

 

 

0,527

 

—0,15

88,0

—0,35

41,5

0,6

 

 

—11,2

 

77,6

- 4 , 8

 

 

59,8

 

—3,0

 

 

5,0

 

- 2 , 4

10,8

0,012/2,05

4,63/0,732

—2,5

 

0,440

 

—0,15

91,0

—0,35

55,0

0,75

 

—14,4

 

78,6

—6,0

 

 

58,7

 

—8,4

 

12,4

 

 

- 4 , 6

18,8

0,013/2,32

2,82/0,725

- 2 , 1

 

 

0,347

 

—0,15

92,0

—0,35

69,5

0,85

 

—15,2

 

78,2

- 6 , 0

 

 

57,0

 

- 11,2

 

20,9

 

—6,6

28,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

»

Величины

k L

o n и

k b o n

определяют

 

из соотношений:

1>ь о п

 

=

вь

о

п / в ь

о п ;

* L о п =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

199

198

Исследования показали, что неравномерность по сечению в пре­ делах ширины полосы у опорных валков несколько выше, чем у ра­ бочих, а у края бочки — примерно такая же.

Эти зависимости для опорных валков дрессировочного стана вы­ ражаются следующими формулами:

 

k b m =

1,8-

10-3 6п +

0,816

(для любой ширины

полосы

и

при

любом

значении а о к р ) ;

К on =

( Y I « O K P +

6 l ) 0 п +

(Y2

Нг

« о к р + «в) .

4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ДЛИНЕ БОЧКИ ВАЛКОВ НА ДЕЙСТВУЮЩИХ СТАНАХ

Расчетные кривые распределения температуры по длине бочки

валков (см.. рис.

57, б, 58, б) имеют одну характерную особенность:

они существенно

отличаются от парабол.

На средней части бочки шириной свыше 2 / 3 Ь температура поверх­

ности практически остается постоянной, у кромки полосы проис­ ходит резкое падение температуры, особенно при охлаждении жид­ костью, которое заканчивается на свободном от полосы конце бочки. Ранее при описании и расчете теплового профиля валков большинство авторов принимало параболический закон распределения темпера­ туры вдоль бочки [27—-30].

Учитывая важность уточнения величины тепловой выпуклости для анализа формы активной образующей валков и разработки опти­ мальных методов их профилирования, были проведены широкие экспериментальные исследования на ряде действующих станов, цель которых состояла в проверке расчетных зависимостей и в первую

очередь

выяснении

действительной

формы

кривой

распределения

температуры

вдоль

бочки.

 

 

 

 

 

 

 

Валки листовых станов можно разделить на три основные группы

с различными

условиями теплообмена на

поверхности

бочки.

/.

Валки

с

жидкостным

охлаждением

без регулирования

расхода

жидкости по

 

длине

бочки.

К этой

группе

относится

большинство

валков

станов

горячей прокатки, в

том

числе тонколистовых.

2.

Валки

с

жидкостным

охлаждением

и

секционным

 

регулирова­

нием

расхода

жидкости по длине бочки. Сюда относятся

все рабочие

валки и частично опорные валки станов

холодной

прокатки.

3.

Валки

без жидкостного

охлаждения.

К этой группе

относятся

рабочие и опорные валки дрессировочных станов, охлаждаемые воз­ духом за счет свободной конвекции.

Расчетным граничным условиям, приведенным в разделе 3 гл. V I I , наиболее близко соответствуют условия работы валков первой и третьей групп, поэтому для них следует ожидать лучшего соответ­

ствия расчетных и замеренных данных.

 

Т е м п е р а т у р у

р а б о ч и х

и о п о р н ы х

в а л к о в

п е р в о й г р у п п ы

измеряли на шестиклетевом стане 1700 горя­

чей прокатки тонкого

листа Череповецкого металлургического за-

200

Смотрите также файлы