Анализ экспериментальных данных температуры полосы при холодной прокатке

В данной работе выполнен анализ известных экспериментальных данных температуры полосы при холодной прокатке. Рассмотрено влияние трех факторов – исходной толщины и температуры прокатываемых полос, а также частного обжатия. В рассмотренных исследованиях отдается предпочтение наиболее простому и легко осуществимому на практике контактному методу определения температуры полосы, что является вполне оправданным, т.к. позволяет получить значения температуры с наименьшими ошибками.
Ключевые слова: температура полосы, холодная прокатка, очаг деформации, термопара, частное обжатие, скорость прокатки.
В настоящее время многие непрерывные и бесконечные станы холодной прокатки работают на скоростях значительно меньших, чем это предусмотрено проектом. Исследованиями установлено, что одной из главных причин снижения скорости прокатки является высокий уровень температуры полосы и поверхности валков в очаге деформации, достигающий 200…250 0С и более. С увеличением температуры на контакте полоса-валки нарушается устойчивость технологической смазки, повышается износ валков, возрастает расход энергии на прокатку. Поэтому вопрос экспериментального определения температуры на контакте полоса-валок является актуальным.
Имеющиеся в настоящее время в литературе экспериментальные данные по определению температуры полосы в очаге деформации при холодной прокатке [2, 5 - 7 и др.] получены, в основном, в лабораторных условиях при небольших скоростях прокатки и относятся только к сечению выхода из очага деформации. Их малый объем можно объяснить значительными техническими трудностями при проведении экспериментов. В выполненных исследованиях температура прокатываемого металла определяется контактным методом с помощью термопары, зачеканенной в прокатываемый образец [6], либо подводимой к нему непосредственно до и после прокатки [2].
В работе [6] прокатывали горячекатаные протравленные образцы с начальной толщиной 4…6 мм, изготовленные из сталей 08кп, Э3 и Х18Н10Т на стане кварто 500 с рабочими валками диаметром 200 мм и опорными – диаметром 400 мм. Прокатку проводили с частными относительными обжатиями 0,10…0,50 без применения технологической смазки со скоростью 0,9 м/с

. При этом исходная температура образцов составляла 20…500 0С. Температуру металла измеряли с помощью хромель-алюмелевой термопары. Было установлено, что независимо от марки стали и исходной температуры, температура металла на выходе из очага деформации растет с увеличением частного обжатия. Это объясняется увеличением значения сопротивления деформации материала полосы из-за роста частного обжатия. Этот фактор является превалирующим для данных температурно-скоростных условий деформации.
Авторы работы [2] на лабораторном стане 210 прокатывали отожженные образцы из меди №1 и латуней Л90 и Л63 с номинальной толщиной 0,2; 0,5; 1,0 и 2,0 мм. Прокатку проводили на скорости 0,15 м/с без применения технологической смазки с частными обжатиями 0,5…0,40. Температуру образцов до и после прокатки измеряли с помощью хромель-копелевой термопары. Самые высокие абсолютные значения температуры полосы на выходе из очага деформации при прочих равных условиях были зафиксированы при прокатке образцов с исходной толщиной 2,0 мм (27…67 0С), а наименьшие – с толщиной 0,2 мм (22…42 0С). Авторы 63 делают вывод, что с уменьшением исходной толщины полосы при прочих равных условиях, температура полосы на выходе из очага деформации убывает.
В работе [5] представлены результаты прокатки образцов из отожженной стали 08кп с номинальной начальной толщиной 1,95 мм на скоростном двухвалковом стане с диаметром валков 270 мм. Прокатку проводили на скорости 20 м/с с применением 5%-ной эмульсии ОЭ-1. Температура образцов до прокатки составляла 70…250 0С, эмульсии 35 0С, а валков 55…65 0С. В результате выполненных исследований авторами установлено, что независимо от исходной температуры, температура полосы на выходе из очага деформации возрастает с увеличением частного обжатия. Кроме того, при температурах контакта выше 220…245 0С зафиксированы случаи повреждения поверхности полосы (схватывания) из-за разрушения смазочной пленки.
Основным недостатком указанных экспериментальных исследований по определению температуры полосы на выходе из очага деформации является то, что измерения температуры проводились с помощью термопар, обладающих большой инерционностью (до 10…15 с)