3. Уширение при прокатке

В очаге деформации происходит не только обжатие заготовки и увеличение её длины, но и увеличение ширины полосы. Для разработки рационального режима прокатки требуется точный учет этого явления. Особенно важно уметь рассчитывать уширение при прокатке в калибрах: если уширение больше расчетного, то металл переполняет калибр и образуются заусенцы; в противном случае калибр оказывается незаполненным, что ведет к получению некондиционной продукции.

Исследования показали, что степень уширения зависит от многих факторов: от обжатия, коэффициента трения, величины натяжения полосы, а также диаметра валков и ширины полосы.

В соответствии с принципом минимума энергии деформации металл в большей степени будет перемещаться по тем направлениям, по которым затраты энергии будут минимальными. При прокатке заготовки данной ширины с увеличением диаметра валков, а также обжатия растет длина дуги захвата - l_c = αR (α измеряется в радианах), а следовательно, и величина сил трения, препятствующих перемещению металла в продольном направлении, - оказываются более благоприятными условия для осуществления деформации в поперечном направлении - в направлении увеличения ширины полосы. Наоборот, чем больше начальная ширина полосы, тем больше оказывается величина сил трения при перемещении металла в направлении ширины, тем меньшим оказывается относительное уширение при прокатке.

Для расчета величины уширения в настоящее время предложено большое количество формул. Вот одна из них - полуэмпирическая формула Э. Зибеля: ∆b = c∙(∆h / h₀) ∙ l_с, где «с» - эмпирический коэффициент, изменяется для разных металлов от 0,22 до 0,45. С помощью подобных формул появляется возможность рассчитывать ширину b₁ = b₀+ ∆b и длину полосы l₁ после прокатки из выражения (6.2).

Значительно сложнее рассчитать уширение при прокатке в калибрах.

4. Усилие и давление при прокатке

Чрезвычайно важно знать энергосиловые параметры процесса прокатки: усилие, давление на валки, момент и мощность, затраты электроэнергии и др. Все эти величины определяются как экспериментально, так и расчетом. Усилие прокатки легко определяется с помощью выражения:

Р = p_cp∙F = p_cp∙b_{cp ∙}l_с= p_cp∙[(b₀+ b₁): 2] _∙ , (3.4)

Главная сложность в расчете усилия прокатки заключается в определении среднего контактного давления - р_ср. На эту величину влияют механические свойства - природа деформируемого металла, его температура, степень и скорость деформации: нагрев металла снижает сопротивление деформации, а скорость и деформационное упрочнение металла (зависящее от ε ) увеличивают его. Влияние трения на р_ср сказывается через диаметр валков и толщину полосы - с увеличением коэффициента трения р_ср увеличивается. При уменьшении диаметра валков удается получать большие обжатия при меньших усилиях, а значит, и меньших энергетических затратах. Снижается р_ср и при приложении натяжения, так как возникает СНС, в которой действуют растягивающие напряжения. Для расчета р_ср используют аналитические и графические методы, излагаемые в специальной литературе.

По величине вычисленного усилия прокатки (Р) можно рассчитать необходимый момент прокатки: М_пр=2Р∙а, где а - плечо равнодействующих сил трения и нормального давления, определяется по справочным данным.