Файл: Совершенствование теплового процесса листовой прокатки..pdf

где Atmax— максимальная разность температур системы валок— граничные условия, значение которой указано выше, при формулировке дифференциального уравнения (5);

9«, в/-,, — относительные температуры соответственно на внешней и внутренней поверхностях;

1 № J 0 ( p ) p d p - относительная средняя темпе­

Из рассмотрения формул (29) видно, что основной переменной ве­ личиной в них является средняя температура по сечению валка, которая является функцией времени и характера теплового режима. Температуры на внутренней и внешней поверхностях могут быть как постоянными, так и переменными.

Как отмечалось выше в п. 4, при анализе граничных условий для станов горячей прокатки, температура на поверхности валка во время прокатки рулона т х устанавливается мгновенно и остается в данной клети постоянной в течение этого процесса и равной макси­ мальному значению 8^ = 1. При переходе к паузе, если, например, внешнее охлаждение не отключается, то температура 8# также практи­ чески мгновенно устанавливается минимальной и равной в течение времени т 2 9* = 0. На внутренней поверхности, если имеется внут­ реннее охлаждение, 8Го , как и на внешней поверхности, принимает минимальное значение: дГо = 0 (как правило, температуры охлаж­ дающей жидкости на внешней и внутренней поверхностях близки по величине).

Таким образом, в рассмотренных случаях 9# и Qr„ являются фик­ сированными значениями. Если в период пауз (время т2 ) внешнее охлаждение отключается, то происходит выравнивание температуры по сечению валка и температура на поверхности 8* является функ­

При исследовании радиальных температурных полей (см. раз­ дел 4) был сделан вывод, что эти поля зависят от ритма и цикла

составной частью температурных полей, а следовательно, в соответ­ ствии с формулами (29) и температурных напряжений.

39

п — число циклов или рулонов.

Впериод прокатки (тг ) происходит прогрев валка, и средняя температура 0 увеличивается, оставаясь меньше QR (0 < QR). При этом абсолютная величина разности 0 — QR уменьшается, т. е. напряжение OtR является отрицательным (сжимающим) и умень­ шается.

Втот же период разность 0 — 0Г о увеличивается, причем при внутреннем охлаждении (0Л о = const) более интенсивно. Без внут­ реннего охлаждения величина 0Л о постепенно по мере прогрева валка возрастает, но медленнее, чем 0, поэтому разность 0 — 0Г о увели­ чивается, но менее интенсивно, чем при внутреннем охлаждении.

Следовательно, напряжение atr внутри валка является положитель­ ным (растягивающим) и во время х1 возрастает, причем более резко при внутреннем охлаждении.

Впериод паузы (т2 ) средняя температура 0 уменьшается; следо­ вательно, уменьшается по величине и напряжения на наружной и внутренней поверхностях. Если при наступлении паузы внешнее

охлаждение не отключают, то величина OtR падает более резко.

ляются в моменты перехода от конца прокатки (К. П.) к началу па­

на величину максимальных температурных напряжений на внешней и внутренней поверхностях построены зависимости этих напряже­

нет квазистационарного режима, а есть только стационарный, в ко­ тором температура по сечению равномерна, поэтому для качествен­ ного анализа зависимость напряжений рассматривается на неуста­ новившемся режиме.

Напряжения рассчитывали следующим образом, : из соответ­ ствующего температурного поля на квазистационарном режиме (см. рис. 5) вычисляли среднюю температуру 0 в момент оконча­ ния паузы (К- О.) (практически брали момент, близкий к К. О.).

40

от конца прокатки (К- П.) к началу паузы, и напряжение в этот момент (Н. О.) определяли по разности средней температуры конца

ратура на поверхности основной зоны валка устанавливается практи­ чески мгновенно, то на рисунках моменты К. П. и Н. О., а также К. О. и Н. П. совмещены. Затем аналогичным образом определяли

от средних температур вычитали температуры 9Г о , полученные для указанных моментов из температурного поля. В этом случае значе­ ния напряжений в моменты Н. П. и К. О., а также К. П. и Н. О.

поверхности в два-три раза меньше, чем на внешней поверхности. Если учесть, что при прокатке внутренняя поверхность нагружена значительно меньше, чем наружная, то напряженное состояние этой поверхности не представляет большой опасности.

На внешней поверхности, как было отмечено при анализе проч­ ности валков, наиболее неблагоприятными напряжениями являются положительные (растягивающие) напряжения otR. Из рис. 10, а видно, что, если во время паузы охлаждение не отключают, то вели­

гивающие напряжения atR вообще не возникают. Следовательно, с уменьшением ф, т. е. с увеличением интенсивности процесса про­ катки, в период пауз необходимо обязательно отключать охлажде­

идет неустановившийся процесс, т. е. температура на поверхности

Кроме того, в этот момент уже началась прокатка и поверхность валка полностью нагружена контактными напряжениями. Это может привести к возникновению опасных эквивалентных напряжений сгэ к в

41

и поверхностному разрушению валка. Если наряду с наружным охлаждением имеется и внутреннее (см. рис. 10, в, г), то зависимости напряжений от ритма прокатки ер аналогичны рассмотренным выше, однако опасные растягивающие напряжения на поверхности при­ мерно в 1,5 раза ниже.

Целесообразность отключения внешнего охлаждения в период пауз при малых ср полностью распространяется и на этот случай, ибо при отключении внешнего охлаждения растягивающие напряже­ ния в поверхностном слое вообще отсутствуют (см. рис. 10, г). На­ пряжения на внутренней поверхности для этих режимов только ра­

При оценке прочности валков представляет интерес динамика из­ менения максимальных значений этих напряжений от начала про­

отключении внешнего охлаждения). Таким образом, во всех случаях для поверхностного слоя бочки самое неблагоприятное напряженное состояние наступает после выхода на квазистационарный или ста­ ционарный режим.

2. Для внутренних слоев валка (у осевого отверстия) время появ­ ления наиболее неблагоприятных растягивающих напряжений зави­ сит от способа охлаждения.

Если внутреннее охлаждение отсутствует, то максимальные ра­ стягивающие напряжения возникают в начальный период работы

44