Кинематические параметры прокатки. Опережение и отставание.
Опережение и отставание при прокатке – это энергетический баланс в деформационной зоне. В зоне отставания действуют активные и полезные силы, а в зоне опережения – силы действующие против хода прокатки и играют вредную роль.
Опытным путем опережение можно определить по следующей формуле
,
(1)
Обычно опережение представляют в процентах. Из формулы (1) установлена связь:
(3)
Из условия постоянства секундных объемов:
Рисунок. Схема прокатки для опытного определения опережения методом керновых отпечатков.
Подставляя в выражение (3) получим:
(4)
(5)
Также, опережение можно определить по теоретическим формулам исходя из рисунка.
Толщина полосы в нейтральном сечении:
(6)
-
абсолютное обжатие в зоне опережения.
Скорость движения частиц в нейтральном сечении:
(7)
Из условия уравнения движения масс получим:
,
при B=b
(8)
Из формул (6) и (7) получим:
(9)
Из формулы (7)
приняв, что
,
,
получим:
Тогда можно записать:
(10)
Выражение (10) называется формулой Дрездена.
Зависимость опережения от основных параметров прокатки.
Зависимость опережения от соотношения h/D ( показывает геометрическую форму полосы в очаге деформации ).
Рисунок. Зависимость опережения от соотношения h/D.
Как видно на графике опережение уменьшается с увеличением толщины раската. Это явление происходит потому, что с увеличением толщины в зоне отставания уменьшаются удельные силы трения, а для осуществления прокатки сила при всех прочих условиях должна быть одинакова.
Рисунок. График зависимости опережения от диаметра валков.
Чем больше диаметр валков, тем больше и опережение. Это происходит потому, что увеличивается дуга контакта, и сила трения в зоне опережения становится достаточной для осуществления процесса прокатки. Чем больше диаметр валков, тем меньше зона отставания.
График зависимости опережения от обжатия при холодной прокатке.
С увеличением
относительного обжатия ε происходит
увеличение опережения. Когда опережение
растет α
в пределах
.
Когда наблюдается спад опережения (рис
) то уголα
находится
в таких пределах
.
Экспериментально
установлено, что между опережением и
уширением существует определенная
зависимость 
Приведенная
выше зависимость получена опытным путем
при следующих условиях:
мм,
мм,
мм.
Опережение увеличивается с ростом
ширины раската, а уширение уменьшается.
Наблюдается предельная ширина, после
увеличения которой, опережение и уширение
не меняются.
Рисунок. Влияние температуры на опережение
С увеличением
температуры опережение уменьшается.
Основная причина такой зависимости в
том, что с ростом температуры уменьшается
коэффициент и действие сил трения
Рисунок. График зависимости опережения от переднего и заднего натяжения.
Натяжение оказывает непосредственное влияние на положение нейтрального сечения в очаге деформации. Если переднее натяжение увеличивается, то опережение также увеличивается. Это происходит благодаря тому, что активные силы в очаге уменьшаются, благодаря помощи сил переднего натяжения. Когда преобладает переднее натяжение, то в очаге деформации происходит уменьшение зоны отставания и, следовательно, увеличение зоны опережения. Если будет увеличиваться заднее натяжение, то баланс сил будет обратного характера, и произойдет уменьшение опережения до некоторого момента пробуксовки, когда опережение будет равняться 0.
Скорость прокатки оказывает различное влияние на опережение. Если прокатка ведется с технологическими смазками, то с ростом скорости прокатки происходит увеличение смазочной пленки в очаге деформации, что приводит к снижению трения. Графически это можно представить следующим образом (рис). Прокатка производилась на высокоскоростном стане 300 каф. ОМД. Прокатывалась сталь 08КП, полоса сечением 2х50мм, обжатие 0,5мм. Смазка – минеральное масло с добавками ПАВ:
1 - 5% ПАВ;
2 – 20% ПАВ;
3 – 40% ПАВ;
4 – 75% ПАВ;
5 – 100% ПАВ.
Рисунок. График зависимости опережения от скорости прокатки.
Прокатка со смазкой содержащей 100% ПАВ проходит с отрицательным опережением ( происходят микро пробуксовки на полосе ).