CC BY
15
АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЛОСЫ ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ Ямбиков Руслан Шамилевич, студент (e-mail: yambikov_ruslan@mail.ru) Слесарев Сергей Валентинович, к.т.н., доцент Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., г.Саратов, Россия (e-mail: ser-slesarev@yandex.ru)
В данной работе выполнен анализ известных экспериментальных данных температуры полосы при холодной прокатке. Рассмотрено влияние трех факторов - исходной толщины и температуры прокатываемых полос, а также частного обжатия. В рассмотренных исследованиях отдается предпочтение наиболее простому и легко осуществимому на практике контактному методу определения температуры полосы, что является вполне оправданным, т.к. позволяет получить значения температуры с наименьшими ошибками.
Ключевые слова: температура полосы, холодная прокатка, очаг деформации, термопара, частное обжатие, скорость прокатки.
В настоящее время многие непрерывные и бесконечные станы холодной прокатки работают на скоростях значительно меньших, чем это предусмотрено проектом. Исследованиями установлено, что одной из главных причин снижения скорости прокатки является высокий уровень температуры полосы и поверхности валков в очаге деформации, достигающий 200...250 0С и более. С увеличением температуры на контакте полоса-валки нарушается устойчивость технологической смазки, повышается износ валков, возрастает расход энергии на прокатку. Поэтому вопрос экспериментального определения температуры на контакте полоса-валок является актуальным.
Имеющиеся в настоящее время в литературе экспериментальные данные по определению температуры полосы в очаге деформации при холодной прокатке [2, 5 - 7 и др.] получены, в основном, в лабораторных условиях при небольших скоростях прокатки и относятся только к сечению выхода из очага деформации. Их малый объем можно объяснить значительными техническими трудностями при проведении экспериментов. В выполненных исследованиях температура прокатываемого металла определяется контактным методом с помощью термопары, зачеканенной в прокатываемый образец [6], либо подводимой к нему непосредственно до и после прокатки [2].
В работе [6] прокатывали горячекатаные протравленные образцы с начальной толщиной 4.6 мм, изготовленные из сталей 08кп, Э3 и Х18Н10Т на стане кварто 500 с рабочими валками диаметром 200 мм и опорными -диаметром 400 мм. Прокатку проводили с частными относительными об-
жатиями 0,10...0,50 без применения технологической смазки со скоростью 0,9 м/с. При этом исходная температура образцов составляла 20.500 0С. Температуру металла измеряли с помощью хромель-алюмелевой термопары. Было установлено, что независимо от марки стали и исходной температуры, температура металла на выходе из очага деформации растет с увеличением частного обжатия. Это объясняется увеличением значения сопротивления деформации материала полосы из-за роста частного обжатия. Этот фактор является превалирующим для данных температурно-скоростных условий деформации.
Авторы работы [2] на лабораторном стане 210 прокатывали отожженные образцы из меди №1 и латуней Л90 и Л63 с номинальной толщиной 0,2; 0,5; 1,0 и 2,0 мм. Прокатку проводили на скорости 0,15 м/с без применения технологической смазки с частными обжатиями 0,5.0,40. Температуру образцов до и после прокатки измеряли с помощью хромель-копелевой термопары. Самые высокие абсолютные значения температуры полосы на выходе из очага деформации при прочих равных условиях были зафиксированы при прокатке образцов с исходной толщиной 2,0 мм (27.67 0С), а наименьшие - с толщиной 0,2 мм (22.42 0С). Авторы 63 делают вывод, что с уменьшением исходной толщины полосы при прочих равных условиях, температура полосы на выходе из очага деформации убывает.
В работе [5] представлены результаты прокатки образцов из отожженной стали 08кп с номинальной начальной толщиной 1,95 мм на скоростном двухвалковом стане с диаметром валков 270 мм. Прокатку проводили на скорости 20 м/с с применением 5%-ной эмульсии ОЭ-1. Температура образцов до прокатки составляла 70.250 0С, эмульсии 35 0С, а валков 55.65 0С. В результате выполненных исследований авторами установлено, что независимо от исходной температуры, температура полосы на выходе из очага деформации возрастает с увеличением частного обжатия. Кроме того, при температурах контакта выше 220.245 0С зафиксированы случаи повреждения поверхности полосы (схватывания) из-за разрушения смазочной пленки.
Основным недостатком указанных экспериментальных исследований по определению температуры полосы на выходе из очага деформации является то, что измерения температуры проводились с помощью термопар, обладающих большой инерционностью (до 10.15 с). Это дает полагать, что полученные данные являются заниженными.
В работе [4] приведены результаты экспериментального определения температуры полосы по длине очага деформации. Прокатывались полосы из отожженной малоуглеродистой стали толщиной 0,25 мм на лабораторном стане с рабочими валками диаметром 75 мм. На валок со слоем кремнезема параллельно оси валка напыляли узкую (0,05 мм) и тонкую (0,076 мкм) титановую полосу, связанную посредством контакта колец на шейке валка электрическим мостом. Изменяющееся электрическое сопротивление полосы записывали с помощью высокоскоростного осциллографа. На
рис. 1 представлена типичная диаграмма изменения температуры полосы в зависимости от времени прохождения очага деформации. Из приведенных данных видно, что максимальное значение Д^ соответствует примерно середине длины очага деформации. При этом на начальном участке очага деформации функция Д^ = А(т) имеет возрастающий характер, а, начиная примерно с середины очага деформации - убывающий. Такой характер изменения температуры по длине очага деформации вызывает сомнение, т.к. скорее всего изменение температуры полосы по длине очага деформации должен иметь плавный вид, что подтверждается исследованиями других авторов [1, 2, 3]. По данным авторов [4] экспериментальное значение максимальной температуры полосы в очаге деформации в несколько раз больше расчетного, что объясняется, по их мнению, относительно высоким значением коэффициента трения (Г = 0,11), который дает защитный слой кремнезема.
Рисунок 1 - Диаграмма изменения температуры полосы по длине очага деформации по данным работы [4] (И1 = 0,25 мм; у1 = 1,8 м/с)
Таким образом, анализ существующих экспериментальных данных температуры полосы при холодной прокатке показал, что выполненные исследования относятся, в основном, к случаям прокатки относительно толстых полос на тихоходных станах. При этом рассмотрено влияние трех факторов - исходной толщины и температуры прокатываемых полос, а также частного обжатия. Малый объем полученных данных и недостаточное количество исследованных факторов, влияющих на температурные условия холодной прокатки (например, скорость прокатки, условия трения и др.) свидетельствуют об актуальности проведения дополнительных экспериментальных исследований, особенно для условий прокатки тонких полос на высокой скорости.
Необходимо отметить, что в выполненных исследованиях отдается предпочтение наиболее простому и легко осуществимому на практике контактному методу определения температуры полосы, что является вполне оправданным, т.к. позволяет получить значения температуры с наимень-
шими ошибками. Однако применение при этом хромель-копелевых и хро-мель-алюмелевых термопар, обладающих высокой инерционностью, для определения температуры полосы значительно снижает точность полученных данных.
Список литературы
1. Белосевич В.К., Нетесов Н.П. Совершенствование процесса холодной прокатки. -М.: Металлургтя, 1971. - 272 с.
2. Василев Я.Д., Шувяков В.Г. Исследование температуры разогрева полосы при холодной прокатке //Изв. АН СССР. Металлы, 1984, в.4. - с.86 - 90.
3. Василев Я. Д., Шувяков В.Г., Якубовский А.И. Теоретическое исследование температуры полосы в очаге деформации при холодной прокатке. - теоретические проблемы прокатного производства: Материалы IV Всесоюзной науч.-техн. Конфер.Под науч. Ред. А.П.Грудева. Ч.2 - Днепропетровск, 1988. - с. 95 - 96.
4. Робертс В. Холодная прокатка стали. Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1982. - 544с.
5. Теоретическое и экспериментальное определение параметров процесса в широком диапазоне скоростей холодной прокатки //И.Г.Астахов, В.Н.Белосевич, Л.С.Лебедев и др. - Теория прокатки: Мат-лы Всесоюзн. Научн.-теор. Конфер. Под ред. А.П.Чекмарева. - М.: Металлургия, 1975. - с. 287 - 290.
6. Чекмарев А.П., Грудев А.П., Сигалов Ю.Б. Экспериментальное и аналитическое определение разогрева металла при холодной прокатке. Сб. Обработка металлов давлением. Научные труды ДМетИ. - 1970: т. 55. - с.92 - 98.
7. Экспериментальное исследование температуры полосы из стали марки 65Х13 при холодной прокатке /В.П.Алешин, Г.В.Ашихмин, Г.Ф.Артюшина и др. - 60 лет Цетр. Исслед. Лаб. Металлург. З-да «Электросталь». - М., 1990. - с. 95 - 98.
Yambikov Ruslan Shamilevich, student (e-mail: yambikov_ruslan@mail.ru)
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Saratov, Russia Slesarev Sergey Valentinovich, Cand.Tech.Sci., associate professor Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Saratov, Russia
ANALYSIS OF EXPERIMENTAL DATA THE TEMPERATURE OF THE STRIP IN COLD ROLLING
Abstract. In this paper, the analysis of the known experimental data of the strip temperature during cold rolling is performed. The influence of three factors - the initial thickness and temperature of the rolled strips, as well as the particular compression is considered. In the considered studies, preference is given to the most simple and easily feasible in practice contact method for determining the temperature of the strip, which is quite justified, because it allows to obtain the temperature values with the least errors.
Keywords: strip temperature, cold rolling, deformation center, thermocouple, private compression, rolling speed.
