Короткі теоретичні відомості. Вивчення процесу прокатки

Лабораторна робота № 41

 

Вивчення процесу прокатки

 

Ціль роботи: вивчити пристрій прокатного стана, умови захвата заготівлі валками; розрахувати основні величини деформації при прокатці; визначити випередження й кут захвата.

 

Короткі теоретичні відомості

 

Сутність прокатки полягає в пластичному деформуванні нагрітої (за рідкісним винятком, холодної) заготівлі при пропущенні її між обертовими валками в різні сторони (рідше - в одну сторону). Зазор між валками винний бути менше товщини заготівлі.

Устаткування, на якому прокочують метал, називається прокатним станом. Прокатний стан складається з наступних основних вузлів (мал. 41.1): робоча кліть 2, шестеренна кліть 6, що знижує редуктор 9 та електродвигун 12. Від електродвигуна рух передається на редуктор через муфту 11 і маховик 10. Потім від редуктора рух передається через маховик 8 і муфту 7 на шестеренну кліть, призначення якої - розмножити рух від одного вала на два робочих валки 3 через трефові муфти 4 і трефові шпинделі 5.

 

 

 

Валки повинні мати однакову частоту обертання, отже, шестеренна кліть повинна мати передатне відношення, рівне одиниці, тобто обоє зубчасті колеса кліті повинні мати однакове число зубів. Прокатні валки є інструментом і монтуються в підшипниках станини робочої кліті. Зазор між валками змінюють опусканням (або підйомом) верхнього валка разом з підшипниками натисканням гвинта 1. Прокатні валки обжимають заготівлю й надають їй необхідну форму.

 

 

 

 

 

Мал. 41.2

Прокатний валок (мал. 41.2) складається з робочої частини, називаною бочкою 1; шийок 2, що опираються на підшипники; хвостовиків 3, виконаних у вигляді трефів, що з'єднують валок із трефовим шпинделем.

У процесі прокатки валки працюють у дуже тяжких умовах зі значними зусиллями, із проковзуванням металу, по контактній поверхні валків, при різко мінливих температурах їхніх робочих поверхонь. Тому валки повинні мати високу міцність і зносостійкість. Матеріалом для виготовлення валків служать: вибілений чавун, вуглецеві й леговані сталі. Валки малого діаметра виготовляють із металокераміки марок ВК6, ВК8 й ін.

 

Схема прокатки зображена на мал. 41.3 у двох проекціях:

 

 

 

а - вид збоку;

б - вид у плані.

 

Заготівля 1 (мал. 41.3, а) втягується в зазор між обертовими валками 2 силою тертя Т і деформується на невеликій ділянці, що переміщається по металу, який прокочується, при русі заготівлі в напрямку прокатки. Ця ділянка АСС₁ А₁ (на малюнку заштрихована) називається зоною деформації. Дуга АС, по якій валок контактує із заготівлею, називається дугою захвата, а центральний кут α, що опирається на цю дугу, називається кутом, захвата. У крапках А и А₁ заготівля стикається з валками, і між ними виникає взаємодія: з однієї сторони сила реакції валків намагається відіпхнути заготівлю; з іншого боку - сила тертя Т прагне втягти заготівлю між валками.

Щоб визначити умови, при яких валки втягнуть заготівлю, необхідно зрівняти сили N і Т у напрямку прокатки, тобто спроекціювати ці сили на горизонтальну вісь N_x і Т_х. Валки втягнуть заготівлю, якщо:

 

(41.1)

 

З умов теорії тертя можна прийняти, що

де f - коефіцієнт тертя при захватові металу валками.

 

 

Тоді

або (41.2)

 

Таким чином, умова захвата вимагає, щоб коефіцієнт тертя між валками й заготівлею був більше тангенса кута захвата. При гарячій прокатці сталі валками із гладкою бочкою кут захвата дорівнює 15...24.

 

 

 

Мал. 41.4

 

Кут захвата α пов'язаний з абсолютним обтисненням () і діаметром валків D

(мал. 41.4) вираженням:

 

(41.3)

 

Звідси можна визначити кут захвата:

 

(41.4)

 

Зі збільшенням діаметра валків кут захвата зменшується й умови захвата поліпшуються. Отже, потужність прокатного стана визначається діаметром робочих валків: чим більше діаметр валків, тим більшу товщину заготівлі можна прокатати, і тім потужніше стан.

При прокатці всі параметри заготівлі змінюються: зменшується висота Н, значно збільшується довжина L і незначно - ширина В.

Тому для характеристики деформації заготівлі при прокатці користуються абсолютними, відносними величинами й коефіцієнтами:

 

 

1. абсолютне обтиснення

 

(41.5)

2. абсолютне розширення

 

(41.6)

3. абсолютна витяжка

 

(41.7)

4. відносне обтиснення

 

(41.8)

5. відносне розширення

 

(41.9)

6. відносна витяжка

 

(41.10)

7. коефіцієнт обтиснення

 

(41.11)

8. коефіцієнт розширення

 

(41.12)

9. коефіцієнт витяжки

(41.13)

 

Одноразове проходження заготівлі в зазор між обертовими валками називається пропуском. Для здійснення наступних пропусків при прокатці смуги зазор між валками щораз зменшують, і для іншого чергового пропуску вихідними Н, В і L будуть значення, отримані при попередньому пропуску.

На практиці швидкість виходу заготівлі з валків завжди більше, ніж окружна швидкість валків на 3 – 6%. Це явище називається випередженням (S). Точне значення величини випередження необхідно при визначенні частоти обертання валків безперервного стана, коли заготівля деформується одночасно декількома парами валків і невідповідність швидкостей металу у двох або декількох клітях може привести до утворення петлі полоси, що прокочується. Для визначення випередження досвідченим шляхом на бочку валка наносять керн 3 (мал. 41.3), що дає відбитки на смузі у вигляді горбків 4. Знаючи відстань l₁ між двома сусідніми відбитками й довжину окружності валка l_o, можна визначити випередження у відсотках:

 

(41.14)