3 Натяжение

 

В зависимости от соотношения скоростей вращения валков возможны три режима прокатки.

1. Свободная прокатка, когда выполняется условие:  .

2. Прокатка с натяжением металла, когда  .

3. Прокатка со сжатием металла, когда  .

Свободная прокатка является неустойчивой и не может длительно поддерживаться. В зависимости от технологии ведут прокатку либо с натяжением, либо со сжатием.

Прокатка со сжатием характерна для заготовочных, крупносортовых станов. Этот вид прокатки опасен при сильном сжатии возможна поломка валков.

Прокатка с натяжением приводит к вытяжке металла и используется в широкополосных станах.

Точный профиль по всей длине раската обеспечивает прокатка с малым натяжением.

При прокатке с натяжением момент 1-й клети уменьшается, а 2-й клети увеличивается. Поэтому скорость 1-й клети увеличивается, а скорость 2-й клети уменьшается, что ведет к ограничению натяжения металла. Поэтому при прокатке с натяжением желательно использовать двигатели с мягкими механическими характеристиками. Однако большая мягкость механических характеристик отрицательно влияет на динамику.

На непрерывных станах возможна прокатка с петлей (с малым натяжением).

Размеры петли не могут оставаться постоянными. Размеры петли должны быть минимальными. В противном случае возможны удары хвостовой части металла, которые могут повлечь повреждения. Для поддержания размеров петли используют системы автоматической стабилизации режимов прокатки. Система оценивает косвенно натяжение полосы по величине ее провисания на участках между клетями.

Для измерения положения петли используются контактные, емкостные, индуктивные и фотоэлектрические датчики.

Длина петли:  ,

где L − длина петли, м; Dn − величина рассогласования скорости смежных клетей, м/с; n − скорость прокатки, м/с.

Выходное устройство измерителя натяжения полосы подключено к системе автоматизированного регулирования скорости двигателя рабочей клети.

Между двигателями главных приводов рабочих клетей поддерживается требуемое соотношение с точностью регулирования до 1 об/мин с допуском ±0,5%. Предусматривается возможность изменения скорости во всех последующих клетях при изменении заданного значения скорости любой клети.

Прокатка с межклетьевыми натяжениями возникает при изменении технологических параметров непрерывной прокатки, которые основываются на условии постоянства секундных объемов. При нарушении этого условия в прокатываемой полосе появляются продольные силы, которые изменяют геометрические, кинематические и силовые параметры непрерывной прокатки: 1. изменяется напряженное состояния металла в очаге деформации, вследствие чего изменяется соотношение между продольной и поперечной деформациями; 2. изменяются размеры прокатываемой полосы вследствие ее растяжения между клетями; 3. вследствие изменения соотношений между напряжениями в очаге деформации изменяется давление металла на валки, моменты прокатки и т.д. При значительных величинах рассогласования скоростного режима возможно осуществление такого процесса горячей непрерывной прокатки, при котором часть деформации может быть произведена вне его очага растяжением между клетями стана. Утяжка раската между клетями стана возникнет тогда, когда растягивающие напряжения в полосе превысят предел текучести металла. Натяжение вызывает утяжку раската и в очаге деформации, причем заднее натяжение оказывает более существенное влияние на утяжку, чем переднее. Исследованию процессов прокатки с натяжением на непрерывном стане посвящено много работ . Изучалась прокатка простых и фасонных профилей, рассмотрено влияние натяжения на изменение силовых параметров, на изменение размеров прокатываемого профиля, исследованы контактные силы трения при прокатке с натяжением. Отмечено, что суммарная утяжка профиля в очаге деформации и вне его (между клетями стана) от влияния заднего натяжения настолько существенно изменяет размеры раската, что для получения качественного профиля по его длине, необходимо создавать условия прокатки на непрерывном стане без значительного натяжения. Процессы прокатки с использованием резерва сил трения с использованием деформирующих средств, расположенных вне очага деформации приводной рабочей клети, стали активно развиваться начиная с 50–х годов ХХ столетия.