ЧЕТЫРЕХРОЛИКОВАЯ МАШИНА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПРАВКИ ТОЛСТОГО СТАЛЬНОГО ЛИСТА. Часть 1. КРИВИЗНА ЛИСТА Шинкин В.Н.

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»


Номер: 6-1
Год: 2016
Страницы: 167-174
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

стальной лист, листоправильная машина, знакопеременный изгиб, упругопластическая среда, steel sheet, sheet-straightening machine, alternating bending, elastoplastic medium

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Предложен математический метод определения оптимальных технологических параметров холодной правки толстого стального листа на четырехроликовой листоправильной машине.

Текст научной статьи

Горячекатаный и холоднокатаный стальной лист. Доля листового проката в общем объеме прокатного производства в России составляет более 40%. Постоянный рост объемов листового проката связан с развитием металлургических трубных заводов, магистральных газонефтепроводов, судостроения, капитального строительства, автомобильной, авиационной и электротехнической промышленностей [1-75]. Листовая сталь подразделяется на толстолистовую (толщиной от 4 до 160 мм) и тонколистовую (толщиной до 3,9 мм включительно) горячей и холодной прокатки. Горячекатаный листовой прокат основан на прокате стальной заготовки, нагретой до 1000-1300°С, на гладких или калиброванных роликах до получения необходимой толщины. Горячая правка поверхности листа используется в прокатных цехах при температуре 500-700°С сразу после выхода заготовок из клети прокатного стана. Она не может обеспечить высокую точность плоскостности поверхности листов, так как в процессе остывания образуется волнистость краев или коробоватость центров листов. Основной причиной неплоскостности листа является его неравномерное обжатие по ширине из-за неодинакового размера щели между прокатными роликами, которое влечет за собой разную по величине вытяжку отдельных участков листа - более обжатые участки получают большую вытяжку по длине листа, чем менее обжатые. Взаимодействие остаточных напряжений сжатия в более вытянутых участках и остаточных напряжений растяжения в менее вытянутых участках вызывает потерю устойчивости плоскостной формы листа. Сталь листовая горячекатаная поставляется в рулонах и листах и используется как промежуточное сырье или в качестве самостоятельного строительного материала. Холоднокатаный листовой прокат является одним из самых экономичных видов металлопродукции и происходит без нагревания. Из него можно изготовлять разнообразные штампованные и сварные изделия, отличающиеся меньшей массой по сравнению с литыми. Изготовление сварных труб из листового проката снижает расход металла на 10-15%. На металлургических заводах почти весь выпускаемый листовой прокат (стальные листы толщиной до 50 мм и шириной до 5000 мм) проходит операцию холодной правки в листоправильных многороликовых машинах [5, 6, 47-49, 51], которая является более производительным процессом по сравнению с поперечным изгибом на прессах и правкой растяжением. При этом достигают более высокую точность плоскостности поверхности листов в пределах 1-3 мм/м. Правка листа на четырехроликовой листоправильной машине. Полностью гидравлическая четырехроликовая правильная машина предназначена для холодной правки листа. Правка стального листа осуществляется четырьмя приводными правильными роликами - 2-мя верхними правильными роликами и 2-мя нижними правильными роликами. Нижние входные и выходные правильные ролики снабжены отдельными системами настройки их вертикального положения с помощью клиновых пар и гидроцилиндров с позиционным управлением. Рис. 1. Правка листа четырьмя роликами листоправильной машины Пусть t - шаг между нижними правильными роликами; Hi - величина обжатия срединной поверхности стального листа на i-ом правильном ролике (для нижних роликов положительным направлением обжатия считается направление вверх, для верхних роликов - вниз), h - толщина стального листа, R - радиус рабочих роликов, R0 = R + h/2; σт, E, Пр и Пс - предел текучести, модуль Юнга и модули упрочнения стали при растяжении и сжатии; ρi и εi = 1/ρi - радиусы кривизны и кривизна срединной линии листа в точках касания листа с роликами, φi - углы точек касания листа и роликов (i = 1 … 4) (рис. 1). Далее будем считать, что два нижних правильных ролика лежат на одном уровне (H1 = H3 = 0 м). Коэффициент пружинения нейтральной линии листа при радиусе кривизны ρ равен [3, 5, 6] Введем четыре локальных декартовых прямоугольных систем координат y-z в точках касания листа с рабочими роликами. Оси z направим по касательной к поверхности роликов слева направо, а оси y - перпендикулярно к оси z в сторону центров соответствующих роликов. Будем аппроксимировать в этих системах координат нейтральную линию листа (между соседними точками касания листа и роликов) с помощью кубических полиномов вида y(z) = a z2 - b z3 (метод Шинкина [5, 6]). Обозначим ai и bi - коэффициенты кубических полиномов в i - ой системе координат. Составим уравнения для коэффициентов кубических полиномов, кривизны и радиусов кривизны нейтральной линии листа в точках касания листа с роликами. Первый и второй ролики Второй и третий ролики Третий и четвертый ролики Граничные условия задачи имеют вид Рис. 2. Прогиб листа между четырьмя роликами машины Рис. 3. Кривизна листа между четырьмя роликами машины Результаты расчетов. Решая систему уравнений при t = 0,27 м, R = 0,125 м, h = 0,01 м, E = 2∙1011 Па, σт = 500∙106 Па, H1 = H3 = 0 м, H2 = 0,011 м, H4 = -0,012 м и ρ1 = -1 м, получаем ρ2 = 0,407 м, ρ3 = -1,857 м, ρ4 = -261,056 м, φ1 = 5,45°, φ2 = 0,23°, φ3 = 6,37°, φ4 = 3,91°, e1 = -1, e2 = 2,460, e3 = -0,538, e4 = -0,004 (рис. 2-4). Рис. 4. Модуль кривизны листа между четырьмя роликами машины На втором рабочем ролике доля пластической деформации по толщине листа должна составлять от 67% до 80%. Обжатие стального листа четвертым роликом подбирается так, чтобы точки касания стального листа тремя последними роликами практически лежали на одной прямой линии. Заключение. Получен метод расчета технологических параметров правки стального листа на четырехроликовой листоправильной машине. Результаты исследований могут быть использованы на металлургических заводах по производству широкого толстого стального листа [1-75].

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.