Обоснование модели и определение параметров упруго-пластического очага деформации при холодной прокатке
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Карагандинский государственный индустриальный университет (Казахстан)
Abstract
RUS: Предложена физически обоснованная модель упруго-пластического очага деформации при холодной прокатке, отражающая особенности и закономерности контактного взаимодействия тонкой полосы с валками. В соответствии с предложенной моделью очаг деформации при холодной прокатке состоит из трех зон (участков): упругого сжатия, пластической деформации и упругого восстановления полосы. Это позволяет учитывать совместное количественное влияние пластического обжатия полосы, упругого сжатия валков и упругих деформаций полосы, полосы при определении силового взаимодействия металла с инструментом. Для реализации модели упруго-пластического очага деформации получены корректные решения для определения: а - длины упруго-пластического контакта полосы с валками; б - относительной протяженности зон (участков) упругого сжатия и упругого восстановления полосы; в - среднего контактного нормального напряжения при холодной прокатке с учетом упругого сжатия валков и полосы. С использованием предложенной модели исследовано влияние условий холодной прокатки и дрессировки на параметры упруго-пластического очага деформации. Установлено, что учет упругой деформации полосы, прежде всего ее упругое восстановление при дрессировке и прокатке с малыми обжатиями (г < 0,05 — 0,10) вызывают значительное относительное увеличение длины упруго-пластического очага деформации i (i=l_c/√R∆h), достигающее трех-семикратных величин. В этих условиях прокатки (дрессировки) протяженность зоны упругого восстановления полосы может составлять до 23-32% от всей длины упруго-пластического очага деформации. Впервые получены количественные данные об относительном приращении длины упруго-пластического очага деформации за линией соединяющей центры вращения валков (параметр x_1/l_c ). Установлено, что значения этого параметра, представляющего собой сумму относительных приращений длины упруго-пластического очага деформации за линией, соединяющей центры вращения валков, вызванных упругим сжатием последних x_1в/l_c и упругим восстановлением полосы x_1п/l_c может достигать 0,49, но не более 0,5. Таким образом параметр x_1/l_c является своеобразным критерием существования и устойчивости процесса холодной прокатки. Предложенные в работе решения и результаты исследований рекомендуются для использования при совершенствовании теоретических основ процесса холодной прокатки и оптимизации режимов деформации на станах холодной с учетом особенностей и закономерностей упруго-пластического взаимодействия тонкой полосы с валками.
UKR: Мета. Розробити фізично обґрунтовану модель пружно-пластичного осередка деформації при холодній прокатці, що відображає особливості та закономірності контактної взаємодії тонкої смуги з валками. Методика. Відповідно до запропонованої моделі осередок деформації при холодній прокатці складається з трьох зон (ділянок): пружного стиснення, пластичної деформації та пружного відновлення смуги. Це дозволяє враховувати спільний кількісний вплив пластичного обтиснення смуги, пружного стиснення валків та пружних деформацій смуги, смуги щодо силової взаємодії металу з інструментом. Для реалізації моделі пружно-пластичного вогнища деформації отримані коректні рішення для визначення: а - Довжини пружно-пластичного контакту смуги з валками; б - відносної протяжності зон (ділянок) пружного стиснення та пружного відновлення смуги; в - середньої контактної нормальної напруги при холодній прокатці з урахуванням пружного стиснення валків та смуги. Результати. З використанням запропонованої моделі досліджено вплив умов холодної прокатки та дресирування на параметри пружно-пластичного вогнища деформації. Встановлено, що облік пружної деформації смуги, насамперед її пружне відновлення при дресируванні та прокатці з малими обтисканнями (ε < 0,05 - 0,10) викликають значне відносне збільшення довжини пружно-пластичного вогнища деформації i (i=l_c/√R∆h), що досягає трьох-семикратних величин. У умовах прокатки (дресирування) протяжність зони пружного відновлення смуги може становити до 23-32% від усієї довжини пружно-пластичного вогнища деформації. Вперше отримані кількісні дані про відносне збільшення довжини пружно-пластичного вогнища деформації за лінією сполучної центри обертання валків (параметр x_1/l_c ). Наукова новизна. Встановлено, що значення цього параметра, що представляє собою суму відносних прирощень довжини пружно-пластичного вогнища деформації за лінією, що з'єднує центри обертання валків, викликаних пружним стиском останніх x_1в/l_c і пружним відновленням смуги x_1п/l_c може досягати 0,49, но не більш 0,5. Таким чином параметр x_1/l_c є своєрідним критерієм існування та стійкості процесу холодної прокатки. Практична значимість. Запропоновані у роботі рішення та результати досліджень рекомендуються для використання при вдосконаленні теоретичних основ процесу холодної прокатки та оптимізації режимів деформації на станах холодної з урахуванням особливостей та закономірностей пружно-пластичної взаємодії тонкої смуги з валками.
ENG: Purpose. A physically substantiated model of an elastic-plastic deformation zone during cold rolling is proposed, reflecting the features and regularities of the contact interaction of a thin strip with rolls. Methodology. In accordance with the proposed model, the deformation zone during cold rolling consists of three zones (sections): elastic compression, plastic deformation, and elastic recovery of the strip. This makes it possible to take into account the joint quantitative effect of the plastic reduction of the strip, the elastic compression of the rolls and the elastic deformations of the strip, strip when determining the force interaction of the metal with the tool. To implement the model of the elastic-plastic deformation zone, the correct solutions were obtained to determine: a – the length of the elastic-plastic contact of the strip with the rolls; b - the relative length of zones (sections) of elastic compression and elastic recovery of the strip; c - average contact normal stress during cold rolling, taking into account the elastic compression of the rolls and strip. Findings. Using the proposed model, the influence of cold rolling and tempering conditions on the parameters of the elastic-plastic deformation zone is investigated. It was found that taking into account the elastic deformation of the strip, first of all, its elastic recovery during tempering and rolling with small reductions (ε < 0,05 — 0,10) cause a significant relative increase in the length of the elastic-plastic deformation zone i (i=l_c/√R∆h),, reaching three to seven times the value. Under these rolling (tempering) conditions, the length of the elastic recovery zone of the strip can be up to 23-32% of the entire length of the elastic-plastic deformation zone. For the first time, quantitative data were obtained on the relative increment in the length of the elastic-plastic deformation zone behind the line connecting the centers of rotation of the rolls (параметр x_1/l_c ). Originality. It was found that the values of this parameter, which is the sum of the relative increments of the length of the elastic-plastic deformation zone behind the line connecting the centers of rotation of the rolls caused by elastic compression of the latter x_1в/l_c and elastic recovery of the strip x_1п/l_c , can reach 0,49, but not more than 0,5. So, the parameter x_1/l_c is a kind of criterion for the existence and stability of the cold rolling process. Practical value. The solutions and research results proposed in this work are recommended for use in improving the theoretical foundations of the cold rolling process and optimizing deformation modes in cold mills, taking into account the features and patterns of elastic-plastic interaction of a thin strip with rolls.
UKR: Мета. Розробити фізично обґрунтовану модель пружно-пластичного осередка деформації при холодній прокатці, що відображає особливості та закономірності контактної взаємодії тонкої смуги з валками. Методика. Відповідно до запропонованої моделі осередок деформації при холодній прокатці складається з трьох зон (ділянок): пружного стиснення, пластичної деформації та пружного відновлення смуги. Це дозволяє враховувати спільний кількісний вплив пластичного обтиснення смуги, пружного стиснення валків та пружних деформацій смуги, смуги щодо силової взаємодії металу з інструментом. Для реалізації моделі пружно-пластичного вогнища деформації отримані коректні рішення для визначення: а - Довжини пружно-пластичного контакту смуги з валками; б - відносної протяжності зон (ділянок) пружного стиснення та пружного відновлення смуги; в - середньої контактної нормальної напруги при холодній прокатці з урахуванням пружного стиснення валків та смуги. Результати. З використанням запропонованої моделі досліджено вплив умов холодної прокатки та дресирування на параметри пружно-пластичного вогнища деформації. Встановлено, що облік пружної деформації смуги, насамперед її пружне відновлення при дресируванні та прокатці з малими обтисканнями (ε < 0,05 - 0,10) викликають значне відносне збільшення довжини пружно-пластичного вогнища деформації i (i=l_c/√R∆h), що досягає трьох-семикратних величин. У умовах прокатки (дресирування) протяжність зони пружного відновлення смуги може становити до 23-32% від усієї довжини пружно-пластичного вогнища деформації. Вперше отримані кількісні дані про відносне збільшення довжини пружно-пластичного вогнища деформації за лінією сполучної центри обертання валків (параметр x_1/l_c ). Наукова новизна. Встановлено, що значення цього параметра, що представляє собою суму відносних прирощень довжини пружно-пластичного вогнища деформації за лінією, що з'єднує центри обертання валків, викликаних пружним стиском останніх x_1в/l_c і пружним відновленням смуги x_1п/l_c може досягати 0,49, но не більш 0,5. Таким чином параметр x_1/l_c є своєрідним критерієм існування та стійкості процесу холодної прокатки. Практична значимість. Запропоновані у роботі рішення та результати досліджень рекомендуються для використання при вдосконаленні теоретичних основ процесу холодної прокатки та оптимізації режимів деформації на станах холодної з урахуванням особливостей та закономірностей пружно-пластичної взаємодії тонкої смуги з валками.
ENG: Purpose. A physically substantiated model of an elastic-plastic deformation zone during cold rolling is proposed, reflecting the features and regularities of the contact interaction of a thin strip with rolls. Methodology. In accordance with the proposed model, the deformation zone during cold rolling consists of three zones (sections): elastic compression, plastic deformation, and elastic recovery of the strip. This makes it possible to take into account the joint quantitative effect of the plastic reduction of the strip, the elastic compression of the rolls and the elastic deformations of the strip, strip when determining the force interaction of the metal with the tool. To implement the model of the elastic-plastic deformation zone, the correct solutions were obtained to determine: a – the length of the elastic-plastic contact of the strip with the rolls; b - the relative length of zones (sections) of elastic compression and elastic recovery of the strip; c - average contact normal stress during cold rolling, taking into account the elastic compression of the rolls and strip. Findings. Using the proposed model, the influence of cold rolling and tempering conditions on the parameters of the elastic-plastic deformation zone is investigated. It was found that taking into account the elastic deformation of the strip, first of all, its elastic recovery during tempering and rolling with small reductions (ε < 0,05 — 0,10) cause a significant relative increase in the length of the elastic-plastic deformation zone i (i=l_c/√R∆h),, reaching three to seven times the value. Under these rolling (tempering) conditions, the length of the elastic recovery zone of the strip can be up to 23-32% of the entire length of the elastic-plastic deformation zone. For the first time, quantitative data were obtained on the relative increment in the length of the elastic-plastic deformation zone behind the line connecting the centers of rotation of the rolls (параметр x_1/l_c ). Originality. It was found that the values of this parameter, which is the sum of the relative increments of the length of the elastic-plastic deformation zone behind the line connecting the centers of rotation of the rolls caused by elastic compression of the latter x_1в/l_c and elastic recovery of the strip x_1п/l_c , can reach 0,49, but not more than 0,5. So, the parameter x_1/l_c is a kind of criterion for the existence and stability of the cold rolling process. Practical value. The solutions and research results proposed in this work are recommended for use in improving the theoretical foundations of the cold rolling process and optimizing deformation modes in cold mills, taking into account the features and patterns of elastic-plastic interaction of a thin strip with rolls.
Description
Я. Василев: ORCID 0000-0001-7993-4639; O. Бондаренко: ORCID 0000-0003-4043-1932; Д. Самокиш: ORCID 0000-0002-6160-1593
Keywords
холодная прокатка, модель упруго-пластический очаг деформации, параметр, упругое восстановление, напряжение, полоса, приращение, обжатие, модель пружно-пластичний осередок деформації, пружне відновлення, напруга, смуга, прирощення, обтискання, cold rolling, model of elastic-plastic deformation zone, parameter, elastic recovery, stress, strip, increment, reduction, КСЯСМ, КТМ
Citation
Василев Я. Д., Бондаренко О. А., Самокиш Д. Н. Обоснование модели и определение параметров упруго-пластического очага деформации при холодной прокатке. Вестник КГИУ. 2021. № 4(35). С. 23–35. DOI: 10.53002/2021.4-2309-1177.04.