Розробка і впровадження раціональних режимів деформації при виробництві тонкої жерсті методом повторного плющення

Для визначення середньої величини опору деформації сталі 08кп у вогнищі (-тср), що входить прямим співмножником в моделі середніх контактних напружень при холодному

плющенні, в цій роботі використана модель:

 

 , (5)

где   ; (6)

 ; (7)

  ; (8)

  ; (9)

 

-пр, -, -- – відповідно попереднє, випадкове і сумарне відносне обтиснення смуги при холодному плющенні;

t0, t1, tср, tст – відповідно температура смуги на вході і виході з вогнища деформації, її середнє значення у вогнищі і температура статистичних випробувань, -С (tст = 20-С) ;

uср, uст – відповідно середня швидкість деформації при плющенні і швидкість деформації при статистичних випробуваннях, с-1 (uст = 10-3 с-1).

Моделі (6) і (8) отримані відповідно аналітичним і експериментальним шляхом. Для визначення коефіцієнта Kиср, що враховує вплив швидкості деформації на опір деформації сталі 08кп була розроблена спеціальне методика. За допомогою цієї методики були отримані уперше експериментальні дані об Kиср при холодному плющенні, в наслідок статистичної обробки цих даних створена модель (8).

Порівняльні і експериментальні дослідження показали, що моделі (3) – (9) фізично вірно інтерпретують вплив деформаційних і температурно-швидкісних умов холодного плющення на -т-t, Kt, -тср, -т-ср, Ktср, Kиср, tср і забезпечують прогнозування значень перерахованих параметрів із задовільною точністю. На базі цих моделей розроблений алгоритм розрахунку межі текучості і середньої величини опору деформації при холодному плющенні, що є складовою часткою алгоритму розрахунку режимів обтиснення на безперервних жерстіпрокатних станах.

 

 

Холодне плющення тонких смуг і жерсті характеризується великими (750 – 2000 і більше) значеннями параметра R/h0 (де R, h0 – відповідно радіус робочого валка і товщина смуги на вході у вогнище деформації) і здійснюється при високому рівні середніх нормальних контактних напружень (800 – 1500 Н/мм2). У цих умовах, нарівні з опором деформації матеріалу смуги, вирішальний вплив на параметри і ефективність процесу холодного плющення чинять напруження тертя на контактній поверхні і пружні деформації валків і смуги.

Результати досліджень коефіцієнта напруженого стану і погонної сили плющення по моделях А.І. Целікова і В.М. Луговського дозволили зробити наступний висновок:

1. Модель А.І. Целікова забезпечує отримання надійної інформації про нормальні контактні напруження і силу тільки при плющенні відносно товстих смуг (R/h0-500-600) з невеликими обтисненнями і з малими коефіцієнтами тертя.)

2. Модель В.М. Луговського працездатна у всьому діапазоні умов існування процесу холодного плющення, що дозволило використати її як основу моделі для прогнозування нормальних контактних напружень і сили при плющенні тонких смуг і жерсті, коли значення параметра R/h0 досягають 500 – 2000 і більш.

Як модель вогнища деформації і моделей енергосилових, температурних і кінематичних параметрів при плющенні тонкої жерсті використали моделі, створені на кафедрі обробки металів тиском Державної металургійної академії України, що відображають особливості упругопластичного контакту при холодному плющенні тонкої смуги у валках великого діаметра.

З використанням цих моделей виконане дослідження ефективності процесу холодного плющення тонких і особливо тонких смуг. Про ефективність процесу судили по характеру зміни функції:

 

Рс = - (h0), (10)

 

де Pс, h0 – сила плющення, підрахована з урахуванням пружних деформацій валків і смуги.

Показано, що залежність Рс = - (h0) при холодному плющенні тонких смуг і жерсті, при інших рівних умовах, мають яскраво виражений мінімум, що свідчить про те, що завжди є одне значення початкової товщини смуги h0т, при якому значення сили плющення є найменшим. При h0 - h0т збільшується інтенсивність зростання середніх нормальних контактних напружень pсрс, що приводе до збільшення довжини дуги контакту смуги з валком lc і, як наслідок, до зростання сили плющення. При h0 - h0т збільшується також витрата енергії на подолання додаткових сил тертя на контакті, викликаних зростанням lc, що знижує енергетичну ефективність процесу холодного плющення і обтискаючу здатність робочої кліті. При h0 - h0т значення pсрс меншають, а lc збільшується внаслідок збільшення абсолютного обтиснення -h, викликаного зростанням товщини смуги h0. В цьому випадку інтенсивність зростання lc значно перевищує інтенсивність зменшення pсрс внаслідок чого збільшується і сила плющення. Одночасно збільшується і потужність плющення, але тільки в тій її частині, яка витрачається головним чином на формозмінення смуги. Тому при h0 - h0т процес холодного плющення є енергетично вигідним.

Для визначення умов ведення процесу холодного плющення тонких і особливо тонких смуг жерсті з найменшою силою, тобто для знаходження мінімуму функції (10), має бути використане умова:

 

  (11)

 

На основі математичної моделі процесу холодного плющення тонких смуг і жерсті розроблений алгоритм розрахунку режимів обтиснення на безперервних жерстепрокатних станах. Алгоритм враховує вплив пружних деформацій валків і смуги, натягу, зміцнення матеріалу смуги, коефіцієнта тертя і температурно-швидкісних умов деформацій на енергосилові і кінематичні параметри процесу, відрізняється формальною простотою, великою швидкодією, широким діапазоном працездатності і забезпечує отримання необхідної інформації із