ШЕСТИРОЛИКОВАЯ ЛИСТОПРАВИЛЬНАЯ МАШИНА. ЧАСТЬ 1. КРИВИЗНА ЛИСТА Шинкин В.Н.

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»


Номер: 9-1
Год: 2016
Страницы: 61-68
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

горячекатаный стальной рулон, остаточные напряжения, кривизна листа, многороликовые листоправильные машины, упругопластическая среда, hot-rolled steel coil, residual stresses, sheet curvature, multiroller sheet-straightening machines, elastoplastic medium

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Предложен математический метод определения оптимальных параметров холодной правки стального листа из горячекатаного рулона на шестироликовой листоправильной машине. Расчеты позволяют определить вид и кривизну нейтральной линии стального листа при правке, а также остаточную кривизну листа после правки в зависимости от радиуса рабочих роликов, шага между роликами правильной машины, величины обжатия листа верхними роликами, толщины листа, а также модуля Юнга, предела текучести и модуля упрочнения металла листа. Результаты исследований могут быть использованы на металлургических заводах при производстве стального листа из горячекатанного рулона.

Текст научной статьи

Правка стального листа на шестироликовой листоправильной машине. Основная задача технологии правки листа - рассчитать оптимальные режимы обжатия листовой заготовки рабочими роликами листоправильных машин таким образом, чтобы на выходе из машины лист имел минимальные остаточные напряжения и кривизну [1-93]. Рис. 1. Разматыватель рулона и шестироликовая листоправильная машина На рис. 1 показана кинематическая схема линии предварительной правки стального листа из горячекатаного рулона, где 1 - передвижной разматыватель рулона с четырехсекционным барабаном для фиксации рулона, 2 - горячекатаный стальной рулон, 3 - механизм для исправления кривизны рулона, 4 - устройство с выдвижным столом для раскрытия рулона и проводки листа, 5 - тянущие подающие ролики, 6 - шестироликовая листоправильная машина (верхние три ролика имеют независимое вертикальное перемещение, нижние три ролика неподвижны), 7 - гидроцилиндры. Пусть t - шаг между нижними роликами, H2, H4 и H6 - величины обжатия срединной поверхности стального листа на втором, четвертом и шестом роликах, 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 … 6) (рис. 2). Коэффициент пружинения нейтральной линии листа при радиусе кривизны ρ равен [3, 5, 6] Рис. 2. Расчетная схема модели правки листа на шести роликах Введем шесть локальных прямоугольных декартовых систем координат y-z в точках касания листа с рабочими роликами листоправильной машины. Оси z направим по касательной к поверхности роликов слева направо, а оси y - перпедикулярно 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). Отметим, что первые два коэффициента этих полиномов равны нулю, так как лист касается роликов в начале систем координат. 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. Составим уравнения для коэффициентов кубических полиномов, кривизны и радиусов кривизны нейтральной линии листа в точках его касания с валками. Первый и второй ролики: Второй и третий ролики: Третий и четвертый ролики: Четвертый и пятый ролики: Пятый и шестой ролики: Граничные условия задачи имеют вид 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, H2 = 0,024 м, H4 = 0,012 м, H6 = -0,014 м и ρ1 = -1 м, получаем ρ2 = 0,160 м, ρ3 = -0,174 м, ρ4 = 0,284 м, ρ5 = -1,578 м, ρ6 = -25,517 м, φ1 = 15,57°, φ2 = 4,34°, φ3 = 5,99°, φ4 = 2,47°, φ5 = 7,49° и φ6 = -4,36° (рис. 3). Рис. 3. Срединная линия листа между шестью роликами правильной машины На рис. 4 показана зависимость кривизны нейтральной линии листа при правке на шестироликовой листоправильной машине. По оси абсцисс отложена продольная ось листа, а по оси ординат - кривизна продольных волокон срединной линии листа. Точки локальных экстремумов кривизны соответствуют точкам касания листа с рабочими роликами листоправильной машины. Особенности правки стального листа. При правильном подборе обжатий листа роликами и не очень большой начальной кривизне стальные листы при правке быстро «забывают» о своей первоначальной кривизне и после 4-го ролика кривизна всех листов становится практически одинаковой. Для этого величина обжатия листа первыми четырьмя роликами должна достигнуть некоторого оптимального значения, а доля пластической деформации по толщине листа должна составлять от 67% до 80%. После 4-го ролика обжатия стального листа подбираются так, чтобы свести кривизну листа на 6-ом ролике практически к нулю. При этом остаточные напряжения в стенке листа также уменьшаются. При очень большой начальной кривизне полностью выправить лист на правильной машине не представляется возможным, однако кривизна листа в процессе правки существенно уменьшается. Рис. 4. Кривизна срединной линии листа при правке на шести роликах Особого внимания требует правка толстых высокопрочных стальных листов, для которых отношение предела текучести к пределу прочности превышает 85-90%. В этом случае металл листа становится более «хрупким», при правке листа сложнее попасть в зону оптимальных значений пластических деформаций и легко приблизиться к пределу прочности металла на поверхности стального листа, что в свою очередь может вызвать появление нежелательных дефектов металла. Возможны разные сочетания величин обжатия на роликах листоправильной машины. Например, можно задавать максимальное обжатие не на втором ролике, а на четвертом ролике, постепенно увеличивая кривизну листа от первого ролика к четвертому ролику. Это позволяет легче «заправить» лист в правильную машину и избежать резких нежелательных изменений кривизны листа в начале процесса правки. Производство труб из стального листа. В практике производства труб большого диаметра для магистральных газонефтепроводов утвердился процесс формовки трубной заготовки из толстого стального листа по схеме JСOE [1-93]. Перед формовкой труб стальной лист правят на многороликовых (многовалковых) листоправильных машинах [5, 6, 62, 63, 65, 67]. Дефект образования гофра продольной кромки стального листа на кромкогибочном прессе изучался в работах [5, 6, 23, 26], вредное влияние остаточных напряжений в стенке стального листа после трубоформовочного пресса на процесс экспандирования трубы - в [5, 6, 35], дефект «точка перегиба» при изгибе стального листа на трубоформовочном прессе - в [5, 6, 36], дефект несплавления сварного продольного шва при сборке трубы - в [5, 6, 34], дефект стального листа раскатной пригар с риской - в [5, 6, 37].

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.