Развитие теории продольной холодной прокатки

Понедельник, 23 Сентябрь 2013

Докладчик

Василев Янаки Димитров

Василев Янаки Димитров

  • Должность: проф.
  • Звание, степень: профессор, доктор технических наук
  • Организация: Национальная металлургическая академия Украины
  • Город: Днепропетровск
  • Направление Другое, лист, моделирование, натяжение, прокатка, холодная полосовая прокатка


    Тип доклада

    Информационное сообщение

    Научный руководитель

     

     


    Аннотация

    Цель доклада: установление и математическое описание закономерностей и особенностей силового, упруго-пластического, фрикционного, теплового и  кинематического взаимодействия металла с инструментом при холодной пластической деформации тонкой полосы вращающимися валками, совокупность которых составляет научную основу современной теории продольной холодной прокатки.

    Традиционная теория продольной прокатки была разработана исходя из понимания, что полоса является жестко-пластическим телом, а валки идеально жесткими телами, несмотря на то, что все металлы и сплавы обладают не только пластическими, но и упругими свойствами. Поэтому она может быть использована для прогнозирования технологических параметров, преимущественно при горячей прокатке относительно толстых полос с большими и средними частными абсолютными обжатиями. Холодная прокатка предназначена исключительно для производства тонких и особо тонких полос. Она имеет свои особенности и существенно отличается от горячей прокатки, что исключает возможность применения аппарата традиционной продольной прокатки для прогнозирования технологических параметров данного процесса. Эти особенности и отличия заключаются в следующем:

    1. Холодная полосовая прокатка осуществляется с большими контактными нормальными напряжениями (350 – 500 ≤ pcpc ≤ 1200 – 1800 Н/мм2) и с малыми частными абсолютными обжатиями (0,001 – 0,01 ≤ Δh ≤ 0,1 – 1,0 мм) . В данных условиях прокатки упругие деформации валков и полосы вызывают существенное увеличение длины очага деформации lc и становятся одним из факторов, оказывающих решающее влияние на параметры процесса. В связи с этим, контактное взаимодействие полосы с валками приобретает ярко выраженный упруго-пластический характер.

    2. Очаг деформации при холодной прокатке характеризуется большими значениями фактора формы l/hcp (5 – 10 ≤ l/hcp ≤  50 – 75 и более) и отношения R / h0 (100 – 500 ≤ R / h0 ≤ 1500 – 5000 и более), что свидетельствует о сильном влиянии условий (коэффициента) трения на параметры процесса.

    3. Пластическая деформация материала полосы при холодной прокатке происходит в жестких температурно - скоростных условиях, что подтверждается высокими значениями температуры полосы t1п (до 200 – 250 °С) и средней скорости деформации ucp ( до 100 – 1500 с -1). Учет совместного влияния температуры и скорости деформации, которыми обычно пренебрегают, приводят к увеличению напряжения текучести материала полосы на 15 – 45 %.

    4. В зависимости от эффективности технологической смазки, состояния поверхности рабочего инструмента, деформационных и температурно-скоростных условий прокатки, значения коэффициента трения f при холодной прокатке изменяются в пределах от 0,03 – 0,05 до 0,12 – 0,15 и более, что влияет на стабильность и точность прогнозирования технологических параметров. Однако надёжная методика для расчетного определения коэффициента трения при холодной прокатке пока не создана.

    5. Холодная полосовая прокатка реализуется всегда с натяжением, поскольку натяжение способствует уменьшению уровня большинства технологических параметров, а также повышению устойчивости и энергетической эффективности процесса. Вместе с тем, определить количественное влияние напряжения на параметры процесса в настоящее время затруднительно, либо невозможно.

    Из изложенного следует, что теоретическое описание процесса холодной полосовой прокатки без учёта указанных выше особенностей, недопустимо. В связи с этим, попытки многих учённых "приспособить" традиционную теорию продольной прокатки для описания и процесса холодной продольной прокатки оказались бесперспективными.

    Существенный вклад в использовании и описании отдельных аспектов процесса холодной прокатки внесли А. И. Целиков, И. М. Павлов, М. Д. Стоун, Д. Бленд и Г. Форд, А. В. Третьяков, В. Робертс, В. П. Полухин, В. К. Белосевич, А. П. Грудев, В. П. Мазур и др. Однако, из-за значительной сложности и недостаточной изученности холодной полосовой прокатки теоретическое описание данного процесса связано с большими, порою непреодолимыми, трудностями. По-видимому, только этим можно объяснить тот факт, что до настоящего времени достаточно обоснованная, надёжная и общепринятая теория продольной холодной прокатки не создана.

    В предполагаемом докладе будут представлены теоретические решения для определения параметров процесса холодной прокатки, учитывающие особенности и закономерности силового, упруго-пластического, фрикционного, теплового и кинематического взаимодействия металла с инструментом при обжатии тонкой полосы вращающимися валками. Достоверность предложенных решений подтверждена соответствующими экспериментами, а их совокупность составляет научную основу современной теории продольной холодной прокатки.

    В докладе будут освещены следующие разделы (главы) теории продольной холодной прокатки:

    1. Очаг деформации при продольной холодной прокатке.

    2. Линия контакта полосы с валками и длина упруго-пластического очага деформации при холодной прокатке.

    3. Напряжения трения и коэффициент трения.

    4. Тепловое взаимодействие полосы с валками.

    5. Предел текучести и напряжения текучести материала полосы.

    6. Контактные напряжения и сила прокатки.

    7. Нейтральный угол и опережение.

    8. Момент и мощность прокатки.

     

    Полная версия презентации

    Ссылки на литературу

    1. Василев Я. Д. Инженерные модели и алгоритмы расчета параметров холодной прокатки. – М.: Металлургия, 1995. – 368 с.

    2. Василев Я. Д., Дементиенко А. В., Непрерывная прокатка тонких и особо тонких полос / Непрерывная прокатка : Коллективная монография.– Дніпропетровськ : РВА"Дніпро - ВАЛ", 2002. – С. 137 – 293.

    3. Василев Я. Д., Минаев А. А. Теория продольной прокатки. Учебник для магистрантов вузов. – Донецьк : УНІТЕХ, 2010. – 456 с.

    4. Василев Я. Д. Инженерная методика  расчета температуры полосы при холодной прокатке // Производство проката, 2012, № 6. – С. 15 –19.

    5. Василев Я. Д. Методика расчета коэффициента трения при холодной прокатке с эмульсией на основе эмпирических зависимостей // Производство проката. – 2012, № 7. – С. 2 – 7.

    6. Василев Я. Д. Теоретическое обоснование длины очага деформации при холодной прокатке // Производство проката.– 2012, № 8. – С. 2 – 7.

    7. Василев Я. Д. Экспериментальное исследование длины упруго-пластического очага деформации при холодной прокатке // Производство проката. – 2012, № 9. – С. 2 – 8.

    8. Василев Я. Д. Уточнение модели напряжений трения при прокатке // Известия вузов. Чёрная металлургия. – 2001. – № 5. – С. 19 – 23.

    9. Василев Я. Д., Коноводов Д. В., Дементиенко А. В., Василев Э. Я. Сопротивление деформации материала полосы при холодной прокатке // Известия вузов. Чёрная металлургия. – 2007. – № 1. – С. 27 – 31.

    10. Василев Я. Д. Теоретическое исследование влияния натяжения на энергетическую эффективность процесса холодной полосовой прокатки // Известия вузов. Чёрная металлургия. – 2012. – № 6. – С. 3 – 5.

    11. Василев Я. Д., Самокиш Д. Н. Моделирование влияния натяжения на мощность процесса холодной полосовой // Известия  вузов. Чёрная металлургия. – 2012. – №12. – С. 19 – 23.

    12. Василев Я. Д., Самокиш Д. Н. Разработка энергосберегающих режимов натяжений на непрерывных станах холодной прокатки // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2013. – № 2. – С. 34 –38.

    Комментарии (0)

    Оставить комментарий

    Please login to leave a comment.