Способ определения контактного касательного напряжения при прокатке

 

Использование: прокатное производство . Сущность изобретения: измеряют и дифференцируют момент вращения валков на площади контакта металла с валками, дифференцирование момента вращения по площади контакта проводят в процессе захвата металла валками. 1 табл., 1 ил. у Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (м)э В 21 В 37/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778189/27 (22) 04.01.90 (46) 30.10.92; Бюл. hh 40 (71) Завод-ВТУЗ при Карагандинском металлургическом комбинате (72) А.Н.Хвалов (56) Выдрин В.Н., Федосиенко А.С., Крайнов

В.И. Процесс непрерывной прокатки. M.:

Металлургия, 1970, с.215-248 с.

Тарновский И.Я., Леванов А.Н., Поксеваткин М.И. Контактные напряжения при пластической деформации. M.: Металлургия, 1966, 20 с.

Грудев А.П., Зильберг Ю,В., Тилин В.

Трение и смазки нри обработке металлов давлением,М.:Металлургия, 1982, 44-53 с.

Тарновский И,Я.. Поздеев А.А., Ляшко

В.В. Деформация металла при прокатке.

M. Металлургия, 1956, 127-143 с.

Изобретение относится к процессу продольной прокатки, когда образование передней внешней зоны не оказывает. влияния на энерго-силовые характеристики процесса и отсутствует динамическая составляющая момента при захвате металла валками.

Известен способ определения контактного касательного напряжения с помощью трехкомпонентной точечной месдозы. В этом способе используются металлические валки, но они не являются цельными, т.к. месдоза устанавливается в специальном сегментном вкладыше, который крепится к валку. Трехкомпонентная месдоза имеет качающий штифт, который и фиксирует касательные силы трения. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТАКТНОГО КАСАТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ

ПРОКАТКЕ (57) Использование: прокатное производство. Сущность изобретения: измеряют и дифференцируют момент вращения валков на площади контакта металла с валками, дифференцирование момента вращения по площади контакта проводят в процессе захвата металла валками. 1 табл., 1 ил.

Способ имеет ряд недостатков: при меньшей (в сравнении с валками) жесткости системы штифт — упругий элемент, возника-, ют большие погрешности в измерениях; йзмерительная вставка ослабляет тело валка; торец штифта и границы вставки оставляют отпечатки на поверхности металла; трудности измерения сил трения в зоне прилипания.

Известен способ определения контактного касательного напряжения при прокатке на цельных валках. Но в этом случае применяются валки, изготовленные из оптически активного неметаллического материала (например, на основе эпоксидной смолы Э-40);

1771842 а

М:= BR y R t d а, М =В и тхбх. хо (2) (3) BRdx SRdx0 dx

6хо дх = (R6S/dx)/2 формула (3) примет вид:

Недостатком рассматриваемого способа является низкий уровень напряжений, с которыми можно деформировать материал в валках из оптически активного вещества и в связи с этим возможность прокатывать материалы невысокой прочности (например, свинец), Наиболее близким по способу определения контактного касательного напряжения к заявляемому изобретению является способ разрезного инструмента или торсиометра. 1

В этом способе, как и в способе точечных месдоз, используются нецельные металлические валки, имеющие измерительную вставку, которая опирается на три месдозы. Одна из этих месдоз фиксирует силы трения во время прохождения вставки через очаг деформации. Поскольку при атом площадь контакта вставки с металлом непрерывно увеличивается, .как и силы трения, то путем дифференцирования суммарной силы трения по площади контакта находят усредненное по ширине контактное касательное напряжение, Недостатком рассматриваемого способа является наличие измерительной вставки в валке, которая ослабляет валок, оставляет отпечатки на поверхности металла и усложняет обслужива- 30 ние стана.

Общим недостатком всех рассмотренных способов определения контактных касательных напряжений является то, что они могут быть применены только в лабораторных условиях; поскольку рабочий инструмент (валки) либо неметаллические, либо нецельные. Но эпюры напряжений, полученные в лабораторных условиях, далеко не всегда соответствуют эпюрам реального процесса прокатки на промышленных станах, так как в лабораторных условиях труднО учесть износ-валков, возможную нестабильность коэффициента трения и т,д.

Для точного же управления процессом необходимо знать реальную эпюру контвктных касательных напряжений, поскольку она является одним из основных компонентов модели очага деформации, Цель изобретения — повышение точности в определении контактного касательного напряжения при прокатке.

Это достигается тем, что в известном способе определения контактного касательного напряжения, включающем измерение момента вращения валков и его дифференцирование по площади контакта, измерение момента вращения валков производят в процессе захвата металла валкаОсновная часть процесса захвата металла валками (практически до осей валков) протекает в условиях отставания. В связи с этим момент вращения валков при захвате металла валками определяется по формуле: где M — момент вращения валков;

 — ширина металла (имеются в виду условия прокатки, когда уширением можно пренебречь);

R — радиус валков; ао — угол встречи металла с валками; а- угол, определяющий координату переднего торца;

rx — контактное касательное напряжеwe.

Заменим дугу захвата хордой, тогда:

После дифференцирования одновременно по обоим пределам интегрирования выражения (2) получим формулу для определения контактного касательного напряжения в упругой клети:

dM 6ЧЬХ dxo

Fx.-%н.-и.l — ЯЬ- вй:

So — начальный зазор между валками, мм;

Ях — текущий зазор между валками, мм;

Н вЂ” толщина металла на входе, мм.

Второе слагаемое в формуле (3) учитывает изменение момента прокатки, связанное с изменением площади контакта вследствие подьема валков. Принимая, как это обыкновенно полагают, что нормальное контактное напряжение на входе равно сопротивлению металла пластической деформации на входе 2КО, а контактное трение подчиняется закону Амонтана, получим:

M =ВЯу 2K fdx „=2Коf, (4) где f — коэффициент трения между металлом и валками при захвате.

С учетом (4), а также того, что:

1771842 — + (Ko f RdS/dx}/2 R(Ho (X}} (5}

Если подьемом валков можно пренебречь, то dS/dx - 0 и t> dM/BRdx. Влияние

ynpyroA деформации клети на касательное напряжение несущественно.

Таким образом, для определения контактного касательного напряжения в процессе.захвата металла валками необходимо измерять четыре величины: координату переднего торца Х; зазор между валками, S(X); усилие прокатки, P{X); момент вращения валков, M. Кроме этого, надо одновременно выполнять две операции диффференцирования бМ/dx и dS/dx и ряд арифметических действий.

Координату переднего торца Х измеряли с помощью резистора типа.СП-3, движок которого через штангу перемещался передним торцом металла. Зазор между валками

$(Х) измеряли с помощью пластины, на которую были наклеены тенэодатчики.

Усилие прокатки измеряли иесдозами, установленными под нажимными винтами, а момент вращения валков — с помощью тенэодатчиков, наклеенных на шпинделя.

Сопоставительный анализ показывает, что в отличие от прототипа (способ торсиометра) в заявляемом способе измерители момента и усилия прокатки, а также площади контакта металла с валками вынесены иэ тела валка, благодаря чему используются цельные металлические валки, а операция дифференцирования осуществляется в период захвата металла валками. .."fl р и м е р. Прокатывали без смазки алюминий AI на стане дуо с диаметром валков О - 260 мм и диаметрами шеек б - 180 мм, которые опирались на роликовые подшипники (M - 0,004). Исходная толщина образца составляла H„-9,4 мм. ширина Во

-70 мм, зазор между валками So - 4,4 мм.

Окружная скорость валков на холостыхоборотах составляла V - 0.4 и/с, что находится в диапазоне скоростей, обыкновенно применяемых при захвате на промышленных станах, Конечные размеры образца:

Н1=53 мм;

5 8> -71,3 мм;

E 437, Характеристики процесса захвата металла валками с учетом тарировочных графиков представлены на чертеже, где 1 — зазор

10 между валками; 2 — усилие прокатки; 3— координата переднего торца; 4 — момент вращения валков; 5 — контактное касательное напряжение.

Данные расчета сведены в таблицу, где

15 a — напряжение, связанное с изменением момента вследствие подъема валков, т- результирующее напряжение.

Из таблицы следует, что подьем валков оказывает небольшое влияние на контакт20 ное касательное напряжение. Полученные значения контактного касательного напряжения и характер его распределения вдоль дуги контакта совпадает с данными работы (4), где касательное напряжение было пол25 учено для тех же условий апробированным методом.

Использование изобретения позволит получить достоверную зп юру контактных касательных напряжений непосредственно

30 в промышленных условиях, тем самым увеличит точность модели очага деформации по каналу контактное касательное напряжение, что повысит точность регулирования параметров прокатки.

Формула изобретения

Способ определения контактного касательного напряжения при прокатке на цельных металлических валках, включающий

40 измерение момента вращения валков и его дифференцирование по площади контакта, отличающийся тем,что,с целью повышения точности, момент вращения валков измеряют в процессе захвата метал45 ла валками.

1771842

8 9 10

Н изиерение

2 3 4 е

> > > оврвиетри

8(х), ни

Д 0(в), нн

ЬЗ/24Х

> / » > >>. в <. > ф, Н>>е

> Ittt4

P>NH

t760

О,88

o,ç

02 о,ц

3(х),н

Ю,Фд

$,1Х

8,УО

8,И

07 г385 6 78ЮПИ7ито

Составитель А.Хвалов

Техред М.Моргентал

Корректор М.Андрусенко

Редактор

Заказ 3798 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Х, ии

ДХ, ин

Otthtti н иив

Р, lt»

Н>р > Ни

Нвр> Ни

Нее> Нн ЛНвр

g,We

2,5 5,6 8,7 . 11,9 15, о 18, 1 20,9 гз.,2 25 25, 5

3,1 i.з,l 3,2 3,1 . 3,1 2,8, 2,3, 1>8 о>5

28 2 28 2 29 28 2 28 2 25 5,20 9 16 4

0,036 0 078 О,1З2 0,204 0,29 0 396 О,»5 0 575 0,618 0,6З5

25,2 . 54,5 92,5 143 230 277 360 . 402 432 444

2200 4800 7200 9600 It200 12800 14005 14000 13600 13200

2174,8 4745,51 7107,5 9457 10997 12523 13640 13598 13168 12756. >

1288 t68I 11748 770 763 558>% -21 -215 -206

45,7 59,6 40 5 27 3 27>2 22 I -I 13>t -12,8

4,5 4,59 4 ° 69 4,83 4,96 5,0& 5, 18 5 ° 24 5>29 5>30

0,09 О, 1 О, 14 О, 13 О, 12 О, I 0,06 0,05 . 0,0 1

0,029 0;032 0,044 0,042 0,039 О ° 036 0,026 0 028 0,02

2 ° 57 2,5 2,6 2,64 2,7 2,76 2,78 .2,8 2,82 2 ° 83

0,9, l>O 1,38 I 36 l>3 1 2 0>87 0 94 0,34

44,8 58,6 39> 12 25 ° 94 25,9 20,9 -0,13 >12616 -12 ° 46

t,ÐÈÞ

М"

Зд

fS

О

-Ф