2.1. Условия реализации прокатки

Для осуществления прокатки обязательным является выполнение в начальной стадии процесса, так называемого условия захвата металла валками.

Заготовка подается в валки с некоторой начальной силой Р (рис. 2.2 а), при этом валки действуют на полосу силой нормального давления N и силой трения Т (ввиду симметрии рассматриваем один валок.). Вертикальные составляющие этих сил и T_y осуществляют деформацию металла – обжатие. Горизонтальная составляющая силы трения Т_x стремится втянуть полосу в область деформации, а горизонтальная составляющая N_x – оттолкнуть полосу от валков.

а) б)

Рисунок 2.2 – Подача заготовок в валки

Захват металла валками произойдет, если втягивающая сила больше выталкивающей:

Т_x > N_x, (2.6) или , откуда .

В условиях прокатки без смазки в первом приближении можно принять , где f – коэффициент трения. Тогда условие захвата принимает вид:

. (2.7)

Поскольку в дальнейшем металл входит в соприкосновение с валком по всей дуге захвата, то силы взаимодействия полосы с валком распределяются по всей поверхности соприкосновения и равнодействующая этих сил располагается примерно посередине дуги захвата (рис. 2.3 б), так что . Для установившегося процесса прокатки, как и в момент захвата металла, должно выполняться условие Т_x > N_x, но теперь

. (2.8)

Так как всегда меньше, чем , то процесс может происходить при коэффициенте трения f₁ < f, т.е. установившийся процесс осуществляется в более легких условиях, чем захват. Следовательно, условие, предусмотренное формулой (2.7), является необходимым и достаточным условием как для процесса захвата, так и для процесса прокатки в целом.

Угол захвата α находится в прямой зависимости от величины обжатия. Из рис. 2.2 следует, что

(2.9) или

.

2.2. Устройство прокатного стана

Прокатный стан – комплекс машин для деформирования металла во вращающихся валках и выполнения вспомогательных операций (транспортирования, нагрева, термической обработки).

Деформируемую прокаткой заготовку, независимо от ее формы и стадии обработки, обычно называют полосой.

Прокатный стан состоит из следующих основных узлов (рис. 2.3). В рабочей клети 1 в подшипниках 3 установлены нижний валок 2 и верхний валок 5, расстояние между которыми регулируется посредством нажимных винтов 4. В зазор между валками за счет сил контактного трения втягивается полоса 6. Привод валков осуществляется электродвигателем 13, вращательное движение от которого передается через моторную муфту 12 к редуктору 11, где снижается частота вращения, что, как известно, сопровождается возрастанием крутящего момента на выходном валу редуктора. От редуктора через коренную муфту 10 вращение передается на зубчатые колеса 9, установленные в шестеренной клети 8. Из шестеренной клети вращательное движение через шпиндели 7 передается валкам 2 и 5, вращающимся в разных направлениях.

Рисунок 2.3 – Устройство прокатного стана

Основной частью прокатного стана является рабочая клеть. В промышленных станах часто имеется несколько рабочих клетей.

Среди множества способов повышения гибкости прокатного стана и уменьшения разнотолщинности полосы следует выделить следующие:

1. Увеличить жесткость стана, в первую очередь – жесткость валков, так как доля их деформации в упругой деформации всего стана очень велика (за счет использования опорных валков).

2. Уменьшить ширину прокатываемой полосы.

3. Изменить условия трения между валками и полосой с помощью смазок.

4. Использовать профилированные выпуклые валки

5. Установить гидроцилиндры между подушками рабочих валков.

6. Увеличить натяжение полосы во время прокатки.

7. Провести термическую обработку металла (отжиг).