Влияние усилий изгиба рабочих валков на уширение тонкой стальной полосы при горячей прокатке

Abstract

На основе вариационного принципа Журдена для жесткопластического тела и кинематически допустимого поля скоростей разработана математическая модель процесса свободного уширения при тонколистовой горячей прокатке. В качестве функционала вариационного уравнения была использована сумма мощностей внутренних сопротивлений, сил трения скольжения, сил среза, переднего и заднего натяжения. При решении вариационного уравнения Журдена для случая прокатки с натяжением был применен метод Ритца. Вариационное уравнение Журдена превратилось в систему однородных уравнений, левая часть каждого из которых представляла производную по варьируемому параметру. Варьируемыми параметрами стали показатель степени кинематического условия, общее уширение в очаге пластической деформации и уширение в его нейтральном сечении. Разработанная математическая модель процесса уширения горячекатаных полос позволяет исследовать распределение уширения вдоль очага пластической деформации в зависимости от параметров прокатки и полосы. Для проверки адекватности разработанной модели свободного уширения были выполнены экспериментальные исследования на двухвалковом лабораторном стане холодной прокатки. Прокатывались свинцовые образцы, измеренные величины уширения которых совпали с теоретически рассчитанным уширением с точностью менее 10%. Холодная прокатка свинцовых образцов моделирует горячую прокату. Теоретический анализ влияния натяжений на процесс свободного уширения при приложении натяжений соответствует практическим результатам, представленным в литературных источниках. Показано, что возникающая при приложении натяжений неравномерность растягивающих напряжений в сечениях входа и выхода очага деформации является причиной появления дополнительных мощностей в уравнении баланса мощностей, приводящих к уменьшению величины уширения. Возникающую неравномерность растягивающих напряжений можно использовать для регулирования величины уширения при тонколистовой прокатке. В свою очередь неравномерность растягивающих напряжений по ширине прокатываемой полосы можно увеличивать или уменьшать с помощью усилий изгиба рабочих валков прокатной клети. В статье представлена схема регулирования величины уширения прокатываемой полосы при горячей прокатке с помощью усилий изгиба рабочих валков.