Файл: Совершенствование теплового процесса листовой прокатки..pdf

и в безразмерном виде этот потенциал uR = 0. Если в период паузы внешнее охлаждение валка отключено, то край цепи модели, соответ­ ствующий внешней поверхности валка, отключали от электропита­ ния, что соответствовало тепловой изоляции поверхности валка

( | Г ) Р = 1 = 0 ' 3 С Л Е Д О В А Т Е Л Ь Н О ' ( • § ) Р = 1 = 0 - Аналогичным образом реализовали моделирование граничного

условия на внутренней поверхности валка. В течение всего процесса решения данной конкретной задачи на модели заданное граничное условие указанным устройством повторяется автоматически. Так как электрические емкости в модели были установлены достаточно большие, моделирование тепловых процессов проходило в масштабе времени, близком к единице, что позволило измерять изменение потен­ циалов в узлах модели с помощью многоточечного автоматического электронного потенциометра типа ЭПП-09 с записью процесса на ленте. Максимальный потенциал в модели соответствовал полной шкале потенциометра, а минимальный — нулю.

k=i

ивида граничных условий.

Исследования температурных полей валка с помощью вышеопи­ санной модели состояли в следующем. Эти поля определяли от на­ чального момента (т = 0), когда температура по сечению валка рав­ номерна, до наступления стационарного либо квазистационарного режима при разных циклах (Fo0 = 0,024; 0,039; 0,053; 0,076; 0,073;

ной зоны представлены на рис. 4 и 5. По оси абсцисс отложены отно­ сительные температуры 0 (от 0 до 1), а по оси ординат — безразмер­

ных условиях первого вида (внутреннее охлаждение отсутствует, внешнее охлаждение в период пауз не отключается), но при разных

значительно больше машинного времени). Критерий Фурье для цикла прокатки во всех трех случаях принят одинаковым: Fo0 = 0,236. Это позволяет распространить все выводы, которые будут сделаны из

27

анализа указанных полей, на валки с любым материалом а и радиу­ сом R, а также на любые циклы прокатки т 0 , при условии, что ком­ плекс ax0/R2 равен приведенному выше значению. Из рассмотрения рис. 4 можно видеть существенное влияние ритма прокатки на харак­ тер температурных полей.

Если время паузы т 2 мало по сравнению с временем прокатки хи то температурное поле при наступлении квазистационарного про­ цесса смещается в сторону больших 6, т. е. средняя температура по сечению возрастает. При противоположном ритме (ср = 11) поле сме­ щается в сторону меньших температур, т. е. прогрев по сечению

нием внешнего охлаждения в период пауз; на графиках 5, б и г показаны температурные поля при наличии внутреннего и наруж­

рабочих валков при разных ритмах прокатки

28

охлаждение отсутствует, а внешнее в период пауз отключается, при любом ритме прокатки и при любом Fo0 поле через определенный период становится не квазистационарным, а практически стационар­ ным, т. е. равномерным по сечению. Это обстоятельство, очевидно, явилось решающим при установлении такого теплового режима на большинстве современных станов горячей прокатки.

Интересна закономерность глубины проникновения колебаний температуры по сечению валка при наличии внутреннего охлаждения на квазистационарном режиме. Эту глубину можно характеризовать

радиусом р', на котором колебание температуры А0Р ' не превышает 0,03. Величина радиуса р' и соответствующая ей безразмерная тем­

(рис. 6, б). Характер зависимостей подтверждает целесообразность отключения внешнего охлаждения в период пауз, так как при этом глубина проникновения колебаний температуры вдвое меньше. Из анализа рассмотренных полей можно сделать еще один весьма важ­ ный вывод. Квазистационарный и стационарный режимы при отсут­ ствии внутреннего охлаждения наступают при суммарном критерии Fo 2; 0,8, а при наличии внутреннего охлаждения — при Fo ^ 0,35, т. е. вдвое быстрее. Таким образом, внутреннее охлаждение валков значительно улучшает стабилизацию их температурного режима и теплового профиля. Этот вывод можно непосредственно отнести и к валкам станов холодной прокатки, а все остальные выводы могут

32

5. РАСЧЕТ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ВАЛКОВ

ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

Разработка современных методов регулирования и стабилизации теплового профиля валков холодной прокатки требует весьма точ­ ного учета динамики их температурных полей и напряжений.

Выше было показано, что, за исключением поверхностного слоя толщиной менее 1 % от радиуса бочки, основная зона валка имеет осесимметричное температурное поле. Динамика этого поля оказы­ вает преобладающее влияние на тепловой профиль валков и зависит от технологических режимов прокатки, соотношения машинного времени и времени пауз в цикле прокатки каждого рулона и других факторов.

Для расчета температурного поля основной зоны валков холод­ ной прокатки нельзя применять такую же методику, как и для вал­ ков горячей прокатки, из-за специфики их температурного режима. Несмотря на то что температура на границе активной и основной зон валков холодной прокатки устанавливается мгновенно, она непрерывно изменяется. Поэтому заранее задать график изменения поверхностной температуры этих валков 9^ невозможно, так как он является сложной функцией режимов прокатки. Кроме того, ана­ лиз колебаний теплового профиля валков требует более точного учета динамики их температурного поля при весьма малых промежут­ ках времени.

В связи с этим целесообразно найти аналитическое выражение температурных полей основной зоны валков холодной прокатки в виде следующей функции:

конечную длину бочки и некоторую неравномерность распределения