Теоретическое исследование процесса прохождения горячекатаной полосы через изгибно-растяжной окалиноломатель НТА

     Теоретическое исследование процесса прохождения горячекатаной  полосы через изгибно-растяжной  окалиноломатель  НТА.

     Изгибание полосы в изгибно-растяжных окалиноломателях непрерывно-травильных агрегатов вызывает отделение части окалины от металла, однако основная цель этой операции состоит в том, чтобы создать трещины в слое окалины и тем самым повысить эффективность действия кислоты при последующем травлении. Эффективность разрушения окалины зависит от радиуса изгибов полосы и от их количества. Чем больше полосе задается деформация, тем эффективнее происходит отделение окалины с поверхности металла, при этом нужно учитывать состояние оборудования. Поэтому разработка методики  расчета технологических параметров изгибно-растяжного окалиноломателя является актуальной [1].

     Рассмотрим  чистый изгиб листа при наличии  на поверхности слоя окалины. Примем, что деформация листа в направлении, перпендикулярном плоскостям  изгиба, равна нулю.

     Решение выполняем относительно оси симметрии (рис. 1).

Рис. 1.  Схема прохождения полосы через изгибающие ролики. 

     Пусть ω₁ – угловая скорость выходящего листа относительно центра кривизны О₁, тогда

Рис. 2. Схема разрыва тангенциальной составляющей скорости вдоль полукруглой дуги на выходе полосы без учета смещения нейтральной оси 

     Мощность, развиваемая приложением усилия Т, равна

     Рассмотрим  процесс на следующей схеме (рис. 4.11).

     Пусть ω₂ – угловая скорость относительно центра вращения ролика О₂, тогда

 

                  

Рис. 3. Схема разрыва тангенциальной составляющей скорости вдоль полукруглой дуги на выходе полосы с учетом смещения нейтральной оси 

     Преобразуя  в следующей последовательности:

     получаем  выражение

     Мощность, развиваемая приложенным усилием Т, равна

     Полученное  выражение  мощности на единицу ширины полосы.

     Дальнейшим  преобразованием упрощаем выражение

     Подставляя  численные значения, соответствующие  существующему на производстве окалиноломателю  получаем значение Т = 642 Н/мм.

     В силу симметричности схемы деформации (см. рис. 1) суммарная мощность при протягивании листа через ролики составит

      .                                           (15)

     Пусть , тогда выражение (15) примет вид

      .                          (16)

     Для единичной длины 

     

     где k – коэффициент натяжения;

     R, r – радиусы верхних и нижних изгибающих роликов соответственно;

     n – коэффициент, учитывающий, во сколько раз радиус нижнего  изгибающего ролика меньше радиуса верхнего.

     Таким образом, выражение (16) запишется

      .                                           (17)

     Преобразовав, получим квадратное уравнение относительно r

.    (18)

     Решая уравнение (4.26) относительно r [2], получаем

                 (19)

       На рис. 4 приведена зависимость радиуса изгибающего ролика изгибно-растяжного окалиноломателя от коэффициента натяжения полосы r=f(k) при одинаковых радиусах верхних и нижних роликов.

Рис. 4 Расчетная зависимость радиуса изгибающего ролика от коэффициента натяжения полосы, r=f(k) 

    На  рис. 5 приведена зависимость радиуса изгибающего ролика изгибно-растяжного окалиноломателя от толщины протягиваемой полосы r=f(h) при одинаковых радиусах верхних и нижних изгибающих роликов.

Рис. 5. Расчетная зависимость радиуса изгибающего ролика от толщины протягиваемой полосы, r=f(h) 

     На  рис. 6 представлена зависимость радиуса изгибающего ролика правильно-растяжной машины от соотношения размеров нижних и верхних радиусов роликов r=f(n) при толщинах протягиваемой полосы  1,2,3,4,5 мм. 

Рис. 6. Расчетная зависимость радиуса изгибающего ролика от соотношения размеров верхних и нижних изгибающих роликов при различных толщинах протягиваемой полосы, r=f(n)  

    На  рис. 7 приведен график зависимости усилия протягивания (величины натяжения) полосы различной толщины от радиусов изгибающих роликов изгибно-растяжного окалиноломателя. Полученный график позволяет определить предельнодопустимую величину натяжения полосы при прохождении ее через изгибно-растяжной окалиноломатель в зависимости от радиуса изгибающего ролика и толщины полосы, необходимой для придания полосе максимальной деформации, при которой произойдет наиболее эффективное растрескивание слоя окалины на поверхности полосы.

Рис. 7. Расчетная зависимость усилия протягивания полосы различной толщины (h = 3,4,5 мм) от радиусов изгибающих роликов изгибно-растяжного окалиноломателя 

Выводы:

     Разработана методика расчета усилия протягивания полосы изгибно-растяжного окалиноломателя. Получены расчетные зависимости: радиуса изгибающего ролика изгибно-растяжного окалиноломателя от коэффициента натяжения полосы r(k), радиуса изгибающего ролика изгибно-растяжного окалиноломателя от толщины протягиваемой полосы r(h), радиуса изгибающего ролика правильно-растяжной машины от соотношения размеров нижних и верхних радиусов роликов r(n). Полученные результаты позволяют определить предельно-допустимую величину натяжения полосы при прохождении ее через изгибно-растяжной окалиноломатель в зависимости от радиуса изгибающего ролика и толщины полосы, необходимой для придания полосе максимальной деформации, при которой произойдет максимальное разрыхление слоя окалины на поверхности полосы. 
 
 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Пономарев Н.И., Крылов Н.И., Слоним А.З. Теоретические основы расчета правильно-растяжных машин // Машины для обработки полосового проката: сб. науч. тр. ВНИИМЕТМАШ, № 59. М.: Металлургия, 1979. С. 18-21.

2. Патент на полезную модель РФ № 96799. Суфьянов Д.В., Огарков Н.Н. Правильно-растяжной окалиноломатель, МПК В21D 1/02//БИМП. 2010. №23. С.1043-1044

Аннотоция: В статье отражен аналитический подход к исследованию прохождения полосы через изгибно-растяжной окалиноломатель непрерывно-травильного агрегата. Сущность методики заключается в исследовании контакта поверхности полосы с изгибающими роликами окалиноломателя, используя знания теории пластичности с учетом свойств полосы и работоспособности окалиноломателя с целью придания полосе максимальной деформации, при которой произойдет максимальное растрескивание всех слоев окалины на поверхности полосы.  

Ключевые слова: Окалина, непрерывно-травильный агрегат, изгибно-растяжной окалиноломатель, удаление окалины, ролики, изгиб полосы, натяжение полосы. 

Annotation: this article reflects an analytical approach to the study of the passage through the band-bending strecher scalebreaker of continuous-etching unit. Essence of the method is to study the contact surface of the strip with scalebreaker bending rollers , using knowledge of the theory of plasticity taking into account the properties of the band and scalebreaker's performance capability in order to give the band maximum deformation which occurs the maximum cracking all layers of scale on the strip surface. 

Keywords: scale, continuous-etching unit, band-bending scalebreaker, descaling, rollers, bending bars, tension bands. 

ОгарковН.Н. Профессор, д.т.н., зав.каф. ТМС

Суфьянов Д.В. старший преподаватель каф. ТМС

Мурзаева Е.В. аспирантка каф. ТМС

Тел. 29-85-19, 8-9028667066