Лекція 5

Тема лекції. Безперервна прокатка.

1. Безперервна прокатка

Основна особливість процесу безперервної прокатки полягає в можливості взаємозв'язку окремих клітей безперервного стана через смугу, яка прокатується. Виходячи з умови суцільності металу, швидкості виходу смуги з кожної кліті стана і входу в наступну кліть повинні бути погодженими. При відсутності міжклітьової деформації ці швидкості, як і відповідні їм перерізи смуги, рівні між собою. При цьому умова суцільності приймає форму умови сталості секундних об’ємів металу, які проходять через кожну кліть стана:

,

,

(5.1)

Таким чином, основна умова нормальної роботи безперервного стана:

Рис. 1 Схема прокатки в двоклітьовому безперервному стані

Умова суцільності металу визначає також основну фізичну особливість процесу безперервної прокатки - силову взаємодію клітей безперервного стана через штабу, яка прокатується. Розглянемо цю особливість на прикладі взаємодії клітей у двоклітьовому стані (рис. 1).

Аналізуючи можливу роздільну прокатку смуги в клітях з прикладенням зовнішніх зусиль до штаби, варто мати на увазі, що швидкість смуги і розміри її поперечного перерізу на виході з даної кліті за інших рівних умов залежать тільки від величини зовнішнього зусилля (натягу або підпору) і, отже, секундний обсяг металу є однозначною функцією поздовжнього зусилля (рис. 2).

Рис.2 Залежність секундних об'ємів металу у першій (Сі) та другій (Сі і С₂) клітях безперервного стану.

Приймемо, що можливі (при роздільній вільній прокатці в природних умовах) секундні обсяги металу, що проходять через кліті, не рівні між собою:

.

При одночасній (безперервній) прокатці штаби в обох клітях повинна дотримуватися умова сталості секундних об’ємів. Вирівнювання секундних обсягів металу, що проходять через кожну кліть, при незмінному настроюванні стана можливо лише за рахунок дії відповідних поздовжніх зусиль.

Первісна нерівність секундних об'ємів металу С₁ ≠ С₂ призводить у процес: безперервної прокатки до виникнення поздовжніх зусиль у змузі.

Взаємодія клітей безперервного стана через штабу, що прокатується, супроводжується передачею енергії від кліті до кліті.

Завдяки цьому у взаємодіючих клітях змінюються, у порівнянні з роздільною вільною прокаткою, довжини зон випередження. Так, у даному випадку при С₁<С₂ у штабі у міжклітьовому проміжку виникає поздовжнє розтягуюче зусилля. У першій кліті діє схема прокатки з переднім натяжінням, у другій - із заднім. Відповідно до цього в процесі безперервної прокатки установлюються зони випередження:

де - нейтральні кути зон випередження в клітях при вільній прокатці.

Прокатка з натяжінням (у порівнянні з вільною) викликає також зміну зусиль у клітях і співвідношення поздовжнього і поперечного плину металу в осередках деформації. Змінюються пружні деформації клітей (відповідно до їх модулів жорсткості), величина обтиснення штаби по висоті, розширення, а також у зв'язку зі зміною навантажень - швидкості двигунів клітей (відповідно до жорсткості їх механічних характеристик).

Кліті безперервного стана, штаба, яка прокатується, та електропривод являють собою єдиний комплекс із взаємозалежними і взаємообумовленими явищами.

Жорсткість кліті кількісно характеризує одну з найбільш істотних залежностей - залежність між зусиллям прокатки і товщиною штаби, що виходить із кліті. Від жорсткості механічної характеристики приводу залежить ступінь впливу моменту прокатки на швидкість обертання валків кліті.

Таким чином, вирівнювання секундних об'ємів до величини С_у відбувається за рахунок відповідної зміни всіх перемінних ):

(5.2)

Виникаюче при цьому поздовжнє зусилля Q_y (рис. 1) є важливим технологічним фактором, що визначає зусилля прокатки, формозміну металу і якість прокату.

Щоб створити більший міжклітьовий натяг, необхідно установити більшу можливу неузгодженість вихідних секундних обсягів.

У розглянутому випадку це можна здійснити, установивши, наприклад, більшу частоту обертання валків другої кліті.

Тоді і при безперервній прокатці у клітях установлюються нові рівні секундні обсяги металу і створюється цілком визначений натяг із зусиллям .

Величину натягу (підпору) оцінюють величиною коефіцієнта натяжіння (коефіцієнта пластичного натяжіння) z:

При вільній прокатці σ_х = 0 і z = 0.

Крім того, ступінь натягу оцінюють коефіцієнтом кінематичного натягу, який легко визначається і дорівнює відношенню можливих (при вільній роздільній прокатці штаби в клітях) секундних об'ємів у суміжних клітях безперервного стана:

При вільній прокатці = 1, при прокатці з натягом > 1, а якщо < 1, прокатка відбувається з підпором.

Нормальний процес безперервної прокатки можливий за умови, коли поздовжні напруження, що виникають у металі в міжклітьових проміжках, не перевищують визначених величин, обумовлених границею текучості металу, типом стана, технологічними особливостями прокатки і т.д.

Тому ступінь досягнення того або іншого технологічного ефекту від застосування прокатки з натягом обмежений граничними умовами процесу.

Так, граничне міжклітьове натяжіння визначається умовами прокатки металу в попередній кліті і пробуксовки у наступній, а також умовами розриву смуги. Граничний підпір визначається умовами пробуксовки в попередній кліті і проволокування в наступній, а також умовами втрати поздовжньої стійкості або переповнення калібру металом і можливістю утворення дефектів.

Розглянутий вище зв'язок поздовжніх зусиль і перемінних, які визначають секундні об'єми металу, що проходять через кліть, має місце також у багатоклітьових безперервних станах. Взаємодія клітей у такому стані є подібною до розглянутої, але являє собою значно складнішу картину.

Зміна настройки будь-якої кліті безперервного стана (зміна частоти обертання валків, відстані між валками), що може бути здійсненою і у процесі прокатки, викликає відповідну зміну обтиснень, випереджень, а також навантажень і швидкостей двигунів усіх клітей стана, у тому числі і розташованих перед розглянутою кліттю. У результаті прокатний стан буде працювати (при виконанні обмежень) у новому режимі натяжінь з іншим технологічним ефектом.

Крім керуючих впливів під час сталого процесу можуть змінитися параметри прокатки у зв'язку зі впливом різних збурювань.

Зміна температури і товщини штаби по довжині, ексцентриситет валків, зміна натягу моталок, як правило, не призводять до порушення перебігу процесу завдяки його здатності до саморегулювання, тобто до відновлення узгодження швидкостей, установлення нової константи безперервної прокатки (С).

Таким чином сутність процесу саморегулювання зводиться до підтримки рівності секундних об'ємів металу, що проходять через усі кліті стана.

Процес саморегулювання відбувається без керуючих впливів при відповідній зміні перемінних і режиму натягу.

Будь-який збурюючий вплив у даній кліті безперервного стана призводить до зміни обтиснення і швидкості металу в цій кліті. При цьому зміна швидкості в цілому секундного об'єму металу в кліті впливає на роботу інших клітей через зміну натягу практично миттєво.

Питання для самоперевірки.

1.Дайте визначення безперервної прокатки.

2.Що таке коефіцієнт кінематичного натягу? Як він визначається?

3.Дайте визначення вільної прокатки та прокатки з натягом.

4.Чим обусловлено виникнення натяжіння в міжклітьовому промежутку при безперервній прокатці?

5.Що таке кут подачі?

Лекція 6

Тема лекції. Волочіння, пресування.

План лекції:

1.Волочіння

2.Пресування.