Исследование энергетического взаимодействия в очаге деформации при прокатке

Abstract

Исследования с целью создания новых технологий, требуют более точного учёта энергетических затрат в зоне контакта полосы с валками. Для этого было проведено исследование, направленное на разработку новой методики определения момента формоизменения металла, основанная на расчете средней результирующей внутренних продольных сил в очаге деформации. Предложенная методика определения момента, основана на ранее предложенной методике оценки продольной устойчивости процесса прокатки. Эта методика позволяет на основе решения дифференциального уравнения Т. Кармана получить теоретические эпюры распределения нормального давления, удельных сил трения и текущих значений внутренних напряжений вдоль очага деформации. На основе этих теоретических эпюр определяется средняя результирующая внутренних продольных сил пластически деформируемого металла. В работе был выполнен сравнительный анализ величины момента, создаваемого средней результирующей внутренних продольных сил с величиной момента формоизменения, определяемого по известной формуле Финка. Расчеты показали, что существует определенная согласованность между изменением момента формоизменения, определенным по известной формуле и моментом от действия средней результирующей внутренних сил, определенной по предложенной методике. В зависимости от рассматриваемых параметров прокатки они синхронно либо возрастают, либо уменьшаются. Теоретические исследования показали, что средняя результирующая представляет собой внутреннюю силу, которую необходимо преодолеть активным силам, чтобы обеспечить формоизменение металла в продольном направлении. Именно в этом заключается физическая суть этой силы. Расчеты момента формоизменения по предложенной методике дают результаты превышающие значения его, вычисленные по формуле Финка на 15-30 %. Исследования в работе также показали, что момент формоизменения полосы зависит от условий трения на контакте.

Studies to create new technologies require more accurate accounting of energy costs in the zone of contact of the strip with rollers. To this end, a study was conducted aimed at developing a new method for determining the moment of metal change, based on the calculation of the average resulting internal longitudinal forces in the deformation zone. The proposed method for determining the moment is based on the previously proposed method for estimating the longitudinal stability of the rolling process. This technique allows to obtain theoretical diagrams of the distribution of normal pressure, specific friction forces and current values of internal stresses along the deformation zone based on the solution of T. Karman’s differential equation. On the basis of these theoretical plots, the average resultant internal longitudinal forces of the plastically deformed metal are determined. A comparative analysis of the magnitude of the moment created by the average resultant internal longitudinal forces with the magnitude of the moment of change defined by the well-known Fink formula was performed. Calculations showed that there is a certain consistency between the change in the moment of change, defined by a known formula and the moment from the action of the average resulting internal forces, determined by the proposed method. Depending on the considered rolling parameters, they synchronously either increase or decrease. Theoretical studies have shown that the average resultant is an internal force that must be overcome by active forces in order to ensure that the metal is shaped in the long itudinal direction. This is the physical essence of this force. Calculations of the time of change according to the proposed method give results exceeding its values calculated by the Fink formula by 15-30 %. Studies in the work also showed that the moment of shaping the strip depends on the friction conditions at the contact.