Файл: Совершенствование теплового процесса листовой прокатки..pdf

сообразно при прокатке первого рулона увеличить время паузы (р или уменьшить машинное время хх путем прокатки более короткого рулона.

При наличии внутреннего охлаждения растягивающие напряже­ ния atr у осевого отверстия постепенно растут и оказываются макси­ мальными после наступления квазистационарного режима.

При прочностных расчетах валков следует руководствоваться сделанными выше выводами и учитывать наиболее неблагоприятные

Наряду с напряжениями по оси ординат этих графиков дана допол­ нительная шкала средней температуры 9 при квазистационарном ре­ жиме. Указанные графики могут служить номограммами для рас­

Приведенные выше результаты расчета и исследования темпера­ турных напряжений в валках горячей прокатки и сделанные на их основе практические выводы можно распространить в предельном случае (при ф 0,1) на валки холодной прокатки.

Подробный анализ температурных напряжений в валках холод­ ной прокатки с учетом специфики их эксплуатации изложен в рабо­ тах [1, 9 ] .

Вбольшинстве случаев для расчетов валков на прочность формулы

играфики температурных напряжений, приведенные выше, доста­ точно точные. Однако от колебаний температурных полей и напряже­ ний зависит не только прочность валков, но и динамика их теплового профиля, являющегося важным технологическим параметром тонко­ листовой прокатки и дрессировки. Для создания системы автомати­ ческой стабилизации теплового профиля необходимо иметь алго­

турных напряжений [ 1 ] следует подставить аналитическое выражение

принадлежащей данному поперечному сечению, в момент времени т„

45

напряжений, возникающих в цилиндре при изменении температуры на его наружной поверхности с постоянной скоростью 1 град/ч, если в начальный момент (т = 0) температура по всему сечению была одинаковой.

Для случая наружного охлаждения функция F2 (р, т) выражается следующей формулой (для комбинированного охлаждения — см. [1 ]):

Все остальные обозначения те же, что и в формулах (22), (23) (индекс V; при выражении {6} имеет тот же смысл, что и при выраже­

для валков различных размеров и показаны примеры их использова­

с координатой р в момент времени т„ осуществляется аналогично указанному выше расчету температуры только с использованием вместо F\ (р, т) функции F2 (р, т) и умножением окончательного ре­ зультата на Еал /1—v. При этом независимо от числа отрезков ло­ маной линии заданных граничных условий ф (т) (см. рис. 7, 9) для вычисления величины atT в любой точке валка в любой момент вре­ мени достаточно иметь аналитическое или графическое представле­ ние лишь одной функции F2 (р, т). Для дальнейшего изложения представляют интерес значения составляющих этой функции / 7 и /8 (/> на поверхности валка (р = 1), где температурные напряжения

46

ИД Р Е С С И Р О В К И

1.ОБЩАЯ СХЕМА И ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

Тепловой баланс процесса прокатки или дрессировки характери­ зует распределение энергии и тепловых потоков и устанавливает связь параметров температурного режима с технологическими, энер­ госиловыми и конструктивными параметрами стана.

В зависимости от цели и методов расчета аналитические выраже­ ния теплового баланса могут быть представлены в разной форме и основываться на различных допущениях.

Для изучения динамики теплового профиля валков и разработки методов его стабилизации необходимо решить уравнения теплового баланса при нестационарном режиме с учетом колебаний температуры рабочих и опорных валков в различные периоды технологического процесса прокатки или дрессировки.

ланса при квазистационарном температурном режиме, который можно рассматривать как частный случай нестационарного режима.

При решении указанных выше задач нестационарного и квази­ стационарного характера можно использовать допущение о сим­ метричности температурного поля рабочих и опорных валков отно­ сительно осей их вращения (см. гл. I I ) .

При решении задач, связанных, например, с изучением стабиль­ ности технологических смазок, когда необходимо знать максималь­ ную температуру, возникающую в зоне контакта полосы и валков, это допущение неприменимо. Некоторые аспекты теплового баланса, учитывающего циклические колебания температуры валков за каж­ дый оборот, освещены в работе [5] . В данной книге эти вопросы, имеющие частное значение, не рассматриваются.

48

Помимо основного допущения о симметричности температурного поля валков, при выводе уравнений теплового баланса было принято следующее допущение. Тепловой баланс можно рассматривать отдельно и независимо для любого участка по длине бочки валков в пределах ширины полосы, учитывая лишь тепловые потоки в плос­ кости, перпендикулярной осям вращения валков, и пренебрегая разностью температур соседних участков. Это допущение полностью подтверждено практическими данными, но при расчете величины

тепловой выпуклости валков следует дополнительно учитывать пе­ репад температуры вдоль бочки, вызванный различием тепловых условий в середине бочки и на ее торцовых участках, а также отво­ дом тепла через шейки валков в подшипники и окружающую среду.

Рассмотрим в самом общем виде с учетом сделанных допущений основные уравнения теплового баланса одной (/-той) рабочей клети прокатного (дрессировочного) стана, выражающие распределение тепловых потоков в плоскости, перпендикулярной осям валков, на одном из участков в средней части бочки, длина которого равна AL (рис. 13).

Как было показано в гл. I I , допущение о симметричности темпе­ ратурного поля валков позволяет рассматривать температуру на границе активной и основной зон как температуру на поверхности валков. Полагая, что кривые ее изменения во времени (вид которых пока не известен) можно с любой заданной точностью аппроксими­ ровать ломаными, будем рассматривать баланс за промежуток вре-

известны, а в конце промежутка (момент т„) подлежат определению.

QOKP- р, QBH- р> ^Qp-

Величины, входящие в уравнения (33)—(35), оказывают неоди­ наковое влияние на параметры температурного режима в зависимости от назначения и устройства стана, характера и периода технологи­ ческого процесса и других факторов. Так, при прокатке валки газом обычно не подогревают, и величины Qn ( W .р , Qn o A . on равны в этом случае нулю. Напротив, при дрессировке обычно не применяют

50

изменяется во времени, и значения AQp и AQon могут быть приняты равными нулю. Указанные частные случаи будут рассмотрены ниже.

Выразим составляющие теплового баланса в уравнениях (33)— (35) через энергосиловые, технологические и конструктивные пара­ метры процесса холодной прокатки или дрессировки.

Величину Qp , характеризующую контактный теплообмен между полосой и валками, можно выразить с помощью соотношения, ана­ логичного уравнению Ньютона для конвективного теплообмена: