Геометрические параметры мгновенного очага деформации при полосовой шаговой прокатке обратным ходом Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.771.25

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ МГНОВЕННОГО ОЧАГА ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ПОЛОСОВОЙ ШАГОВОЙ ПРОКАТКЕ ОБРАТНЫМ ХОДОМ

Г.И. Коваль, В.В. Фоменко

GEOMETRIC PARAMETERS OF INSTANT DEFORMATION SITE AT REVERSE STRIP STEP ROLLING

G.I. Koval, V.V. Fomenko

В статье описана методика расчета геометрических параметров при полосовой шаговой прокатке обратным ходом.

Ключевые слова: шаговая прокатка обратным ходом, геометрические параметры, мгновенный очаг деформации.

The article describes the design procedure of geometrical parameters at reverse strip step rolling.

Keywords: reverse step rolling, geometrical parameters, instant deformation site.

Проектирование технологии и оборудования полосовой шаговой прокатки [1, 2], осуществляемой, пользуясь терминологией прокатки на станах ХПТ, обратным ходом, требует знания геометрических параметров мгновенного очага деформации.

При получении зависимостей для расчета геометрических параметров мгновенного очага деформации применяем известные методы, основанные на использовании в качестве исходных данных параметров прокатных валков, принятии условия пересечения поверхности валков и конуса деформации при определении линии входа металла в валки с учетом линейного смещения металла, определяемого по «правилу Емельяненко», допущении, что линия выхода металла из валков находится в плоскости осей поворота валков.

Для определения угла касания и площади контактной поверхности полосы с валками необходимо знать геометрические границы мгновенного очага деформации.

Зависимости для определения координаты Z передней границы мгновенного очага деформации [3], с учетом особенностей шаговой прокатки обратным ходом имеют вид:

- для условий прокатки калибрующим участком валков (рис. 1)

cos

^-(Z-D0/2)2+Xs1

АХ + Хи

(A)/2-Z)2 + е2 -р2 e{D0-2Z)

= 0, (1)

-для условий прокатки калибрующим и обжимным участками валков, а также только обжимным участком валков (рис. 2)

cos

Jp2-(Z-Z0f +х0

1-

(Dp/2-Z)2 +е2 -р2 е(А>-2Z)

АХ + Хк

{Dq/2-Z)2 +е2 -р2 e(D0-2Z)

= 0. (2)

Координата X линии входа металла в валки также определяется по формуле [3], учитывающей осбенности шаговой прокатки обратным ходом (рис. 3)

(0^2^+е2-?2

X = р arccos-

е(Д> -2Z)

(DQ/2-Z)2 +е2 -р2" Г ~(D0/2-Z)2 +е2 -р2 "

e(D0-2Z) у-

e(D0-2Z)

-АХ + Хк.(3)

Рис. 2. Геометрия очага деформации при прокатке калибрующим и обжимным участками валков

Коваль ГМ., Фоменко В.В.

Геометрические параметры мгновенного очага деформации _________при полосовой шаговой прокатке обратным ходом

В зависимостях (1), (2), (3) обозначено: £)0 -расстояние между осями валков; р - радиус кривизны обжимного участка; е - эксцентриситет обжимного участка; Якал - радиус калибрующего участка.

Учитывая, что данные зависимости получены при начале отсчета угла поворота валков на линии ООь а фактически обжатие полосы начинается в точке А (см. рис. 1), следует связать координаты

угла поворота валков 5! и 8}, характеризующие положение мгновенного очага деформации. Согласно рис. 2

8!=51-(5|[ал-§кал/2)-

Угол 51кая, характеризующий часть длины калибрующего участка валков, осуществляющего обжатие заготовки на конусе деформации, определяется по формуле

8кал “ ^кал ?

где т - подача полосы; Я - вытяжка полосы.

Координаты центра кривизны обжимного участка валков в принятой системе координат равны

хо =хы-еэтб!,

г0 = О0/2-е соэ5[.

Параметр Хк, характеризующий смещение начала обжимного участка валка от линии 00\, определяется соотношением [3] при 2 = Н\ / 2

Хк = р arccos

(А) /2 - Нх /2)

+ Є

*(£>0-2#,)

+е.1-

(00/2-Я,/2)2+е2-р2

е(А,-2Я,)

Положение задней границы мгновенного очага деформации определяется по следующим зависимостям:

- при прокатке калибрующим участком валка

^51 = ^кшА »

-при прокатке калибрующим и обжимным участками валков, а также только обжимным участком валков

^61 =Лкал81сал +р(81 ~8кал) +

+e<SUl

Si-

-sin-

Угол касания [4]

Х-Хьх

а0 = arctg-

'{0,12-2)'

Боковая граница мгновенного очага деформации определяется шириной исходной полосы с учетом ее поперечной деформации. С достаточной степенью точности ширину полосы в пределах мгновенного очага деформации при полосовой шаговой прокатке принимаем постоянной и равной ширине полосы на выходе из мгновенного

очага деформации. Используя результаты экспериментальных исследований, принимаем линейный закон изменения ширины полосы по длине конуса деформации

^51 ” А) +(^i ~&о)

(8>

отр 8 кал '

(5агр+8кал-5кал/2)

Ширину исходной полосы В0 при заданном значении требуемой ширины готовой полосы Вг можно определить по формуле

В0 - В1

#1

Н<

где #0, Нх - высота исходной и готовой полосы.

Показатель уширения с может быть определен экспериментально в зависимости от прокатываемого материала.

Центральный угол между серединой калибрующего участка и концом обжимного участка валков определяется по формуле [3]

8отр = arccos

{Dq -Я0) +4е2 -4р2

4е(А) ~Н0)

С использованием зависимостей, определяющих геометрические границы мгновенного очага деформации с учетом результатов работы [4], получены формулы для расчета площади горизонтальной проекции поверхности контакта валков с полосой:

- при прокатке калибрующим участком валков

^г = ^51а(Лал>

- при прокатке одновременно калибрующим и обжимным участками валков

Рг = В51 [( 81сал " 81) *кал + % («0 “ 5кал + 51)] х

Ь.

2

При прокатке только обжимным участком валков

FT - BblRma0

I-К,

В принятой для определения геометрических параметров мгновенного очага деформации системе координат радиус рабочей поверхности валков определяется следующими соотношениями:

- на калибрующем участке

^61 ” ^кал >

- на обжимном участке

i?51 =y¡p2 -е2 sin2 б{ + ecos8}.

Клиновидность валка, определяющая интенсивность изменения радиуса валка:

- на калибрующем участке при е=0

К\ =0;

- на обжимном участке е sin б{

Кг =

л/р

- е2 sin2 §{

При расчете кинематических и энергосиловых параметров необходимо знать высоту полосы h в пределах мгновенного очага деформации и высоту полосы на выходе из валков hx. Эти параметры находятся из следующих геометрических соотношений:

- при прокатке калибрующим участком валков

h = А> ~2Ект cosa>

th=Hj2;

- при прокатке обжимным участком валков

h-D0- 2Rbl (l - ^a) cos a,

\ ~ A)2^51 •

В этих формулах угол а является произвольным углом в пределах мгновенного очага деформации.

Линейное смещение конуса деформации в сторону исходной полосы при деформации обжимным участком валков

АХ = тк - АХх.

Величина АХг, определяется по формуле, полученной с использованием результатов работы [5]

-Н, +У1\2+ЩН0т 1 2КХ

Линейное смещение металла при деформации калибрующим участком валков принято изменяющимся по линейному закону (лЖ-ДАГ.)^

..........(4)

cl

Линейное смещение в конце калибрующего участка АХК определяется по формуле (4) при

8i=sL-

Заключение. Для условий полосовой шаговой прокатки обратным ходом разработана методика расчета геометрических параметров мгновенного очага деформации.

Литература

1. Пат. 1834724 (РФ). Способ шаговой прокатки / Г.И Коваль.

2. Коваль, Г.И. Новые принципы в технологии и оборудовании для полосовой шаговой прокатки / Г.И. Коваль // Изв. вузов. Черная металлургия. — 1997. - Nq 3.- С. 29.

3. Выдрин, В.Н. Формоизменение, геометрия рабочих валков и конуса деформации при много-ручьевой прокатке на стане прокатки-ковки / В.Н. Выдрин, Е.Н. Березин, Г.И. Коваль // Steel in the USSR. - 1980.-No 4.- С. 67.

4. Выдрин, В.Н. Площадь контактной поверхности в мгновенном очаге деформации при многоручьевой прокатке на стане прокатки-ковки / В.Н. Выдрин, Е.Н. Березин, Г.И Коваль //Изв. вузов. Черная металлургия. - 1981. -N9 10. - С. 51.

5. Емельяненко, П. Т. Теория косой и пилигри-мовой прокатки труб / П. Т. Емельяненко. - М. : Металлургизд am, 1949. - 494 с.

Поступила в редакцию 17 марта 2009 г.