*
Porównanie metod radzieckich obliczania nacisku przy walcowaniu na gorąco stali *
T rzy dotych czas znane m eto d y C elikow a obliczania n acisk u w alców . N ow e n ie znane d otych czas m eto d y obliczania: a) S. (łu b k iu a, b) G ołow ina—T jagunow a, c) G o
ło w in a —Szw ejkina i d) Sam arina. W ybór d an ych pom iarow ych z w alcow ni b la ch g ru b y ch i cienkich, zgn iatacza oraz w alcow ni d u żych i m ałych jako spraw dzianu dla ty c h w zorów . W ykonanie przeliczeń porów n aw czych i w nioski z n ich w ynikające.
1. Wstęp
D obór w łaściw ych m eto d obliczania nacisku walców m a zasadnicze znaczenie przy k o n stru o w a n iu w alcarek, p rzy p ro jek to w an iu now ych m eto d technologicznych oraz w ru c h u ty c h urządzeń.
S tale ro sn ąca ilość now ych m eto d dowodzi, że zagadnienie to nie zostało doprow adzone do k o ńca, że ciągle jeszcze m ożna w pew ien o d m ienn y sposób pró b o w ać now ych dróg d la o trz y m an ia m ożliw ie n a j lepszego rozw iązania.
Szereg zn an y ch m eto d i w zorów b y ł ju ż analizow any w poprzedniej p ra c y [1] w raz ze zn an y m i wówczas w zoram i pierwszej m eto d y Ce- likow a [2].
O publikow anie o dm iennych w ogólnej p o staci wzorów Celikowa [3]
narzucało rów nież konieczność k ry ty czn eg o ich przeanalizow ania.
To sam o d o ty cz y szeregu now ych, zupełnie u nas d otychczas nie z nan ych m eto d S. G ubkina, G ołow ina—T jagunow a, G ołow ina—Szw ejkina oraz A. S am arina.
Z ygm u n t W usatow ski
2. Metody Celikowa obliczania nacisku walców
Z n a n y dotych czas w zór Celikowa (I m eto da) dla obliczania nacisku walców' p rzy w alcow aniu n a gorąco m a n a stę p u ją c ą p o stać:
P = F d - K 2fe2
A h ( d - l ) \ h b - 1 , kG (1)
* P raca w yk on an a zespołow o przez K oło N aukow e Stud en tów p rzy K atedrze W alcow nictw a i K u źn ictw a.
20 Z ygm u n t W usatow ski
gdzie:
F d= b r la — rz u t pow ierzchni sty k u w m m 3, bi= — śred n ia szerokość w m m ,
I j ^ y R - A h — r z u t luku sty k u w m m ,
s j ^ ] d f / ' 2 D
A h ~ f y A h ’
hl — h2= A h — gn io t bezw zględny w m m , I) — czy n n a średnica walców w m m , / — w spółczynnik ta rc ia ,
/(, — w ysokość przed p rzepustem , h2 — wysokość po przepuście,
— w ysokość w płaszczyźnie podziałow ej.
W ytrzym ało ść p lasty c zn ą o d czy tu je się z w ykresu podanego przez Celikowa n a ry su n k u 1 lub też m ożna ją d obrać z tab lic y 1, w zależ
ności od te m p e ra tu ry dla ró żn y ch stali węglowych. W ielkość K rów na się 1,155 K f , gdzie K f — w ytrzy m ałość p lastyczna.
R ys. 1. W ytrzym ałość p lastyczna sta li w ęglow ych w zależności od tem peratury w g W rackiego i Fran-
cew icza [2]
W p rz y p a d k u w alcow ania n a gorąco obliczono n a stęp u jąco w spół
czy n nik ta rc ia / z w zoru E k e lu n d a [1]:
/ = 1,05—0,0005 t dla w alców żeliw nych i stalow ych szorstkich, (2) f = 0,8 (1,05—0,0005 t) dla walców u tw ard zo n y ch i stalow ych gładkich, / = 0,55 (1,05—0,0005 t) dla walców stalow ych szlifow anych.
W e wTzorach ty c h t oznacza te m p e ra tu rę w alcowanego m etalu w °C.
Temperatura, °C
Porów nanie m etod radzieckich obliczania nacisku 21
T a b l i c a 1 Wytrzymałość plastyczna stali w zależności od temperatury walcowania w kG kg/mm2
wg prób Wrackiego i Francewicza G atunek i skład sta li
S t 3 S t 5 S t 6 S t 7 E 3 E 10 chrom ow o-
m olibdenow a i°C 0,15 C 0,30 C
• •
0,45 C 0,55 C 0,1 C 0,3 Si 0,2 Mn 0,9 Cr 3,15 N i
0,34 C 0,24 Si 0,2 Mn 1,65 Cr 3,3 N i
0,26 C 0,2 Si 0,3 Mn 0,7 Cr 0,12 Mo
20 44,0 55,4 74,0 78,3 62,0 100 55,0
600 20,8 24,2 29,1 33,5 25,0 27,0 34,0
700 11,2 14,1 16,8 17,7 15,0 19,0 19,0
750 — — — — 14,0 16,0 12,0
800 7,5 9,6 9,8 11,0 12,0 13,0 12,0
850 — . — — — 10,0 11,0 10,6
900 7,1 7,1 7,6 7,0 8,8 9,2 9,0
950 — — — — 7,2 — —
1000 5,2 5,2 5,6 5,0 6,3 6,0 5,7
1100 3,6 3,6 3,7 3,7 4,5 4,1 3,7
1150 — — — • — 3,7 — 3,2
1200 2,6 2,6 2,6 2,6 3,0 2,8 2,5
E —jp - 100% całkowity gniot % w przepuście
R ys. 2. Z ależność średniego oporu p lastyczn ego od zw iększonej w ytrzym ałości pla' stycznej w g pierw szej m eto d y Celikowa (dla w zoru 1) [1 i 2]
22 Zygm u n t W usatow ski
Rys. 3.Zależnośćśredniegooporuplastycznegoodzwiększonej wytrzymałości plastycznej wg drugiej metody Celikowa (dlawzoru4)[3]
P orów n an ie metod radzieckich obliczania nacisku 23 D la rozw iązania zależności h ^ h 2 w yprow adził Celikow n a stę p u ją c y wzór:
3 + 1
1¡6
(3) P oniew aż obliczanie w zoram i (1) i (3) je s t bardzo żm udne, dlatego Celikow p o d a ł w ykres (rys. 2), k tó ry służy do rozw iązania rów n an ia (1) przez określenie sto su n k u K w zależności od d p rzy ró żn y ch w artoś-
ł ciach g n io tu w zględnego e = AJi
V
D la rozw iązania w zoru (1) w y starcza więc w ty m p rz y p a d k u oblicza
nie g n io tu e i w spółczynnika d, dla o trz y m an ia z n ich K wir p rz y z n a n y c h w arto ściach K .
2 .1 . Nowe metody Celikowa
K o rz y sta n ie z początkow ym i m eto d Celikowa było dość uciążliw e, z w y ją tk ie m m eto d y graficznej, dlatego Celikow p rzekształcił [3] w zory
(1) do (3) n a stę p u jąc o :
P = F C2 K
ed (4)
gdzie
e — g n io t w zględny,
d — w sk aźnik obliczony ja k dla w zoru (1).
D la u łatw ie n ia rozw iązania ró w n an ia (4) po d ał Celikow w ykres (rys. 3), k tó ry um ożliw ia od czy tan ie bezpośrednio zależności od g n io tu w zględ
nego i w spółczynnika <5. W dalszym ciągu tej p ra c y te n sposób n a z y w a m y d ru g ą m eto d ą Celikowa.
W dalszej kolejności Celikow uprościł wzór (4) do p o staci n a stę p u jąc e j:
P = F , K ( 2 - e )
sÓ
O
, kG. (5)
W szystkie oznaczenia w ty m wzorze są ta k ie sam e ja k w (4). N azyw ać go będziem y trzecią m eto d ą Celikowa.
W arto ść K oraz / we w zorach (4) i (5) oblicza się czy też p rzy jm u je się w ta k i sam sposób ja k d la w zoru (1).
24 Z ygm u n t W usatow ski
3. Dalsze metody radzieckie obliczania nacisku walców
Nowe sposoby obliczania nacisku walców polegają na odmiennych założeniach początkowych niż dotychczas stosowane [8].
Ś redni opór odkształcen ia oblicza się w ty c h m eto dach z n astęp u jącej ogólnej zależności:
K„s= p 0-K„ kG./mm2, (6)
gdzie
p 0 — czynny nacisk jednostkowy,
K r — współczynnik oporów dodatkowych tarcia.
3 .1 . Metoda S. Gubkina [8]
D la obliczania nacisku walców p rzy w alcow aniu n a gorąco S. G ubkin k o rzy sta z n a stę p u jąc y c h w zorów:
/32(0,95 tp — t)2
P o = K v[ l + p ( 0 , 9 5 t Pl- t ) + --- ^ K „ (7) gdzie
K , — w ytrzym ałość p lasty czn a p rz y rów now ażnej te m p e ra tu rz e 0,95tp oraz szybkościach o d kształcenia 40—50 m m /m in.; Artedy p rzy te m p e ra tu rz e w alcow ania K , — 0,4 do 0,6 kG /m m 2,
tPl — te m p e ra tu ra to p n ie n ia m eta lu °C, t — te m p e ra tu ra w alcow ania m eta lu °C,
fi — współczynnik temperaturoAcy przyjmoAvany w granicach 0,008—
0,012. Górna w artość odnosi się do tw ardych stopów o dużej gęstości,
K v — współczynnik szybkości — zależy od szybkości odkształcenia, przyjm uje się go wrg następujących zależności:
v — 10—25 cm/sek, K v= l , 2 —1,6, v = 25—75 cm/sek, J l„ = 1 ,6 —2,0, v > 100 cm/sek. K u= 2,5.
Je śli dla stali przy j m ierny
]\-v= 2,5, /? = 0,008, /l, = 0,5 k G /m m 2,
to Artedy p„ przedstaAvia rysunek 4 w zależności od tem p eratu ry dla t„
1300, 1400 i 1500° C. Rysunek 4 pozwala obliczyć p 0 stali m etodą Gubkina.
W p rzy p a d k u przy jęcia in ny ch w artości K„ i K , poszukiw ane p'0
m ożna obhczyć z zależności: ^
P orów nanie m etod radzieckich obliczania nacisku 25
W ielkość zew nętrzn ych oporów (oporów płynięcia) przed staw ia G nb k in w yrażeniem :
K r= K (9)
Ę i
gdzie
K„ w spółczynnik uw zględ
n ia ją c y nierów ność ro z k ład u n ap rężeń p rz y o d k ształceniu p lasty czn y m , wg G ubkina K a—1 ,0 do 1,3,
/ — w spółczynnik tarc ia , R — czy n n y prom ień walców.
W edług G ubk in a / zm ienia się w zależności od szybkości w alco
w ania stali n a stę p u ją c o :
® < lm /s e k , / = 0,40—0,45, v > 1 m /sek. f — 0,38—0,40.
B ysu n ek 5 p rze d staw ia w ykres w arto ści I(r z w zoru G u b k in a (9) p rzy p rzy jęciu / = 0,4 i K a= 1,3.
K o rz y sta jąc z w ykresów 4 i 5 m o
żem y o trzy m ać p e łn y opó r o d
k ształcen ia p rz y w alcow aniu z wzo- R ys. 4. W artości czynnego nacisku jed-
r u (6)' n ostkow ego p „ dla m eto d y S. G ubkina [8]
—K r ' Po ■
P rz y in n y ch w artościach w spółczynników K Vt, K a i K „ niż p rzy ję to , a więc 2,5, 1,3 i 0,5 k G /m m 2, wzór n a średni opór odkształcenia przybierze p o stać:
^ • ~ K r • Vo = 0 ,6 K v ■ K„ ■ K , ■ K r ■ po, kG /m m 2, (10) p rzy czym
Po i K r o d cz y tu je się z ry su n k u 4 i 5.
3 .2 . Metoda G ołow ina— Tjagunowa
W te j m etodzie czy n n y nacisk jedn o stk o w y o trz y m u je się z w zoru, gdzie:
P(,—K t -Bpi, kG /m m 2; (11)
-26 Zygm.unt W usatow ski
1
\
\
\\
u N,R=500 R--400
V -
1
R=200
/?
sj_ ii rUoo
dla te m p e ra tu r w alcow ania w yż
szych od (tpt— 575°) obliczam y:
TU tp l— 75-
1500 (1 2a) dla zakresu te m p e ra tu r niższych od (tp, — 575°):
K , = (1 2b)
R ys.
10 20 30 iO 50 100 200 300 400 500 000 700
Grubość płaskownika po p r ze p u śc ie , m m
5. W artości w spółczynnika K r dla m e
to d y S. G ubkina [8]
t
U
pi'
, 1000 gdzie
K , — w spółczynnik w y trzy m ałości plastycznej z a leżny od te m p e ra tu ry ,
— te m p e ra tu ra w alcow a
n ia °C,
— te m p e ra tu ra to p n ien ia walcowanej stali °C, granica plastyczności p rz y 20° C.
P rzejście od w zoru (12a) do (12b) n a w yznaczenie K , m a m iejsce w przedziale te m p e ra tu r (tpt— 575°) = (700 do 900°). G ranicę stosow alności każdego z wzorów stanow i p u n k t
zrów nan ia się w yników każdego z obu rów nań . N a p rzy k ła d w p rz y p a d k u stali o tp, = 1300° granicę stosow alności w yrażeń stanow i te m p e ra tu ra wal cow ania 1300 —
— 5 7 5 = 7 2 5 °C , a w p rz y p a d k u sta li o tpt—1500° te m p e ra tu ra w al
c o w an ia 1500 — 575 = 925° C.
W p ra k ty c e dobiera się zaw sze w artość d a ją c ą większe I i t . R y su n e k 6 p o d aje w artość p 0 d la n iek tó ry ch stali węglowych, ry su n e k 7 zaś w artości w spół
czynników K , . M etoda ta dozw a
la n a uw zględnienie stali sto p o w ych i tw a rd y c h . M etody Goło- w in a —T jagunow a d a ją n ajw ięk szą w arto ść czynnego n acisk u jedno stk o w eg o. Uw zględnienie ze-
Temperatura, °C
R ys. 6. W artości czynnego nacisku jedno
stkow ego dla m eto d y G ołow ina—-T jagunow a 1) sta l w ęglow a o 0,1% C, 2) sta l w ęglow a
o 0,5% C, 3) sta l w ęglow a o 0,9°/„ C, [8]
Porów n an ie m etod radzieckich obliczania nacisku
w n ętrznego oporu ta rc ia w te j m etodzie opiera się n a uproszczonych w zo
ra c h A. Gołowina
(13)
gdzie / — wg Gołowina w spółczynnik ta rc ia w ynosi i , dla
%<1 przyj
m u je się I f , = 1.
R y s. 8. W ykres gran icy p la sty cz
ności i tem peratur topnienia dla sta li w ęglow ych [8]
W te n sposób m eto d a G ołow ina—T jagunow a d la pewnego oporu od
k sz ta łce n ia p rzed staw ia wzór:
K t -Rpi, kG /m m 2, (14)
gdzie K wi — średni opór od kształcenia.
D la o trz y m a n ia w artości tp, i R pt różn ych stali węglowych m ożna k o rzy sta ć z w ykresu n a ry su n k u 8.
28 Z ygm u n t W usatow ski 3 .3 . Metoda G ołow ina— Szwejkina *
W tej m etodzie czy nn y nacisk jed n ostkow y obliczam y z wzoru:
p 0= K , - K f , k G /m m l (15)
W spółczynnik te m p e ra tu ry obliczam y z zależności:
K , = 1 6 4 4 • 1012• i-4’73 — 2203 e-° '0U3'. (16) U w zględnia on w pływ te m p e ra tu ry w alcow ania n a opór odkształcenia.
E o d z a j zaś m eta lu (stali) u jm u je w arto ść w ytrzym ałości plastycznej K f obliczona z zależności:
przy
i = 700 do 1200° C 80 (7-f 71 (17a)
t = 15 do 700°C £ > = 7 1 ,5 0 + 6 4 . (17b) C w ty c h wzoracli. p o d a je p ro cen t węgla w stali. Zależności te otrzym ano z p ró b ściskania pod p rasą stali węglowych o zaw artości 0,14 do 0,5°/oC.
R ys. 9. W artości w spółczynnika K r
do m etod y Gołowina—-Szwejkina[8]
W pływ ta rc ia powierzchniow ego u jm u je dodatkow o wzór Gołowina:
f - r , ) + y l H ł - I i + l ’ kG,mm’ ’ <18) gdzie ~ — stosunek średniego p rom ienia sty k u do średniej wysokości 7?
%
* P od an e w oryginalnej pracy przy rysunku 7 objaśnienie, że dla m eto d y Szw ej- kina n ależy przyjąć w artość 0,01 K t , otrzym uje się w artości 100 razy za m ałe, z tego pow odu w tej p racy przyjęto jako K t .
Porów n an ie m etod radzieckich obliczania nacisku 29 obliczam y z zależności:
Ri 2L ■ bi
(19) J e ś li w y k o rzy stam y p o d an e n a ry su n k u 7 krzyw e K , oraz n a ry su n k u 9 — krzyw e K r, to w zór k ońcow y p rzy bierze p o stać:
K wS= K r p 0= K r ■ K , ■ K f , k G /m m 2. (20)
3 .4 . Metoda A. Samarina
W zór A. S a m arin a p o w stał przez analizę rzeczyw istych nacisków m ie
rzo n y ch czujnikiem pom iarow ym w w alcow ni grubej blachy i m a n a stę p u ją c ą p o stać:
K wi= K , R pl= (30 - 0 ,0 2 3 i) 0,055 R ph kG /m m 2, (21) gdzie
R Pi — w ytrzym ałość p la sty c z n a stali p rz y 20° w k G /m m 2, t — te m p e ra tu ra w alcow ania stali w °C.
W zór S am arin a nie uw zględnia w pływ u ta rc ia pow ierzchniow ego i sta je się uproszczonym w zorem T jagunow a dla określonej te m p e ra tu ry , to p n ien ia 1375°C, niezależnie od ro d zaju stali, p rzy czym dla stali o tp 1375°C o trzy m u je się 2 ra z y w iększą w artość Kwś niż p 0 we wzorze T ja gunow a. Ten w spółczynnik 2 w pew nym sensie uw zględnia w pływ ta rc ia pow ierzchniow ego.
D la sta li o m niejszych lu b w iększych tpt w zór S am arin a d aje p rz e c ię tn e w arto ści w sto su n k u do o trzy m an y ch przez pom nożenie 2 w iel
kości p 0 z w zoru T jagunow a.
Z ry su n k u 7 m ożna o d czytać w artości K , dla m eto d y S am arin a, w a r
tości Iipi zaś o d c zy tu jem y podobnie z ry su n k u 8.
4. Sposoby sprawdzenia prawidłowości wzorów
Celem spraw dzenia praw idłow ości o trzy m an y ch nacisków p rz y w a l
cow aniu n a gorąco p o d an y m i w zoram i w y bran o szereg pom iarów n acisku o p ub lik o w any ch w lite ra tu rz e , a pochodzących z n a stę p u jąc y c h walcowni:
g rubej blachy , cienkiej b lach y , zgniatacza, bruzdow ej dużej i dwu b ru zd o w y ch m ałych.
D an e c h a ra k te ry sty c z n e w alcow ni oraz p om iarów omówiono w tej sam ej kolejności.
30 Z ygm unt W usatów ski
T a b l i c a 2 Dane pomiarowe z walcowania blachy grubej
7 X 1400 X 9600 mm
Lp. i 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ¡
Wyszczególnienie Przepust Szerokość poprzepuście Wysokość poprzepuście Długość poprzepuście. Obrotyprzed przepustem Obrotypo przepuście
¿4 O
% * Z Ź
A ¿ Ę, %
<B O
Czas przepustu Temperatura walcowania Nacisk zmierzony
Ozna
czenie K h h % «2 V ts t p
W y
miar mm mm mm obr/m in. obr/m in. m /sek. sek. C t
0 600 220 850 —- •
1 620 212 850 70 69,5 2,37 0,36 1150 125
2 625 196 880 69,5 67,3 2,33 0,38 1148 162
3 630 181 950 68,5 66,5 2,30 0,42 1146 190
4 635 167 1025 68 66 2,28 0,45 1144 181 ;
5 640 157 — 68 66 2,28 0,28 1142 392 |
6 735 137 — 67,5 65,5 2,26 0,33 1141 321
7 825 122 — 67,5 63,5 2,26 0,37 1140 419
8 925 109 -—■ . 67,5 65 2,25 0,41 1137 402
9 1070 94 —■ 67 65,5 2,25 0,49 1133 390
• 10 1240 81 — . 67 64,5 2,23 0,56 1130 498
11 1390 72 — 68 65 2,26 0,62 1125 395
12 1500 62 1100 67 64 2,23 0,68 1120 470
13 1500 54,5 1250 67 64 2,23 0,56 1115 481
14 1500 48,5 1400* 67 64 2,23 0,63 1110 462
15 1500 41,0 1660 68 64,5 2,25 0,74 1100 462
16 1500 35,5 1950 67 64 2,23 0,86 1090 422
17 1500 30,0 2265 67,5 62,5 2,21 1,03 1080 478
18 1500 25,0 2720 67 61,5 2,19 1,24 1063 423
19 1500 21,0 3230 66 61 2,16 1,50 1043 436
20 1500 19,0 3570 70 67,5 2,34 1,53 1020 327
21 1500 16,0 3960 68 62 2,21 1,80 1006 381 !
22 1500 13,5 4820 67 61 2,18 2,21 987 3 7 0 ;
23 1500 11,5 5860 67,5 58,5 2,14 2,74 950 481
24 1500 9,5 7100 69,5 69 2,18 3,26 903 515 I
25 1500 8,0 8480 70 58,5 2,19 3,84 850 542 i
26 1500 7,0 9600 70 59 2,19 4,40 790 526 |
4 .1. Walcownie blach grubych (trio Lautha)
P o m ia ry nacisku w alców w walcowni blach gru by ch oraz dane geom etryczne zebrano w ta b lic y 2. D ane te zaczerpnięto z p u blikacji
P orów n an ie m etod radzieckich obliczania nacisku 31
radzieckich T jag un ow a [4], W alcow ano blachę g ru b ą 7 X1400 X 9600 mm z w lew ka o w ym iarach 220 x 600 x 850 m m i ciężarze 800 kG . P o m ia ry w yk onan o n a w alcarce trio L a u th a o średnicach ■walców 650 m m i 450 m m , długości beczki 1870 m m , średnicach czopów w alca dolnego 435 m m , w alca środkow ego 300 m m , długości czopa 390 m m , łożyskach te k sto lito w y c h . W alcow anie odbyw ało się w 26 p rzep u stach . S kład stali C — 0,08% , M n — 0,45% .
T a b l i c a £ Dane pomiarowe z walcowania blachy cienkiej
0,35 X 750 X 1640 mm Przykład I
L p. 1 2 3 4 6 6 7
Wyszczególnienie
5 <-
Ph <-+2cd
02
o Ph
2 2
® Ph z /lN
.2 'S - -o ©
- r ę>a
"c
ca o Ph
.©*©
*ca
Ph
©ES
>o S- '£ fP c
br o
£ fp o^H
ca
KU
Ph V.
e?
i l
Nacisk zmierzony 1 Przepust
Oznaczenie w /¿2 h t , ' t P
W ym iar m m mm m m sek. C t
750 15,0 165 — _
- o
750 11,5 216 4 StU 520 1
750 8 , 8 283 4 850 524 2
750 6,7 371 4 837 522 3
750 5,1 486 4 821 495 4
750 3,9 637 4,5 800 483 5
• 750 2,9 835 4,5 774 483 6
750 2,2 1100 5 748 471 7
750 4,0 1125 5 703 274 8
750 3,6 1385 5 654 272 9
750 3,2 1525 5 634 280 10
750 2,8 1700 5 611 290 11
750 4,7 1010 5 820 370 12
750 3,9 1800 5 792 385 13
750 3,2 1430 5 761 400 14
750 2,7 1700 5 726 380 15
750 4,6 1000 5 800 332 16
750 3,9 1180 5 773 370 17
750 3,2 1390 5 743 380 18
750 2,8 1640 5 711 354 19
4 .2 . Walcowanie blach cienkich
D ane z pom iarów [4] dla p rzy k ła d u I zebrane są w ta b lic y 3. W a l
cow ano blachę cienk ą 0 ,3 5 x 7 5 0 x 1 6 4 0 z blachów ki o w ym iarach 15 X X 1 6 5 x 7 3 0 m m .
32 Z ygm u n t W usatow ski
P o m ia ry b y ły w y k on an e n a zespole pięciu w&lcarek dno, o średnicy walców 700 m m . O b ro ty walców w ynosiły 36 obr/m in. W alcow anie od b yw ało się w 19 p rze p u stac h , p rz y czym 7 p oczątkow ych przepustów pojedynczo, 4 n a stę p n e w p a k ie tac h po dwie blachy. W ty m m iejscu n ag rzan o je pow tórnie, dalsze c z te ry p rz e p u sty -walcowano w p ak ie tac h po 4 blach y , n astęp n ie nagrzano po raz trzeci i o sta tn ie c z te ry p rze p u sty w alcow ano w p aczkach po 8 blach.
T a b l i c a 4 Dane pomiarowe z walcowania blachy cienkiej
2 x 6 8 5 x 1 4 0 0 mm Przykład II
£ i 2 3 4 „ 5 6 7
i 3
1
<e
SJo
SJ 02
Szerokośćprzed przepustem Wysokośćpo przepuście Długośćpo przepuście Czas przepustu Temperatura walcowania Naciskzmierzony 1 Przepust
Oznaczenie 6, b . u t. t P
W ym iar m m mm m m sek. C t
685 18,1 165 ___ _ _, 0
685 14.1 212 4 850 465 1
685 11,0 272 4 841 520 2
685 8,6 349 4 830 452 . 3
685 6,7 448 4 815 612 4
685 5,3 575 4 796 562 5
. 685 4,1 737 4 772 470 6
685 3,2 945 4 741 300 7
685 2,8 1075 6 850 319 8
685 2,4 1225 6 790 177 9
685 4,2 1400 4 720 337 10
D ane z pom iarów [4] dla p rzy k ła d u I I zebrane są w ta b lic y 4. W al
cow ano blachę cienk ą 2 x 685 x 1400 m m , z blachów ki o w ym iarach 18,1 X165 X 670 m m . P o m ia ry b y ły w ykonane n a zespole pięciu w alca
r e k duo o średnicy walców 700 m m . O b ro ty walców w ynosiły 36 o b r/m in .
B lacha t a w alcow ana b y ła w 10 p rze p u stac h , w 7 pierw szych p o je
dynczo, po czym nag rzano pow tórnie i dw a n astęp n e p rze p u sty w alco
w ano dalej pojedynczo. W o sta tn im przepuście w alcowano w paczkach p o dwie blachy.
P orów n an ie m etod radzieckich obliczania nacisku 33
4 .3 . Walcowanie bruzdowe
a. Z gn iatacz.
b. W alcow nia dnża.
D la ty c h ty p ó w w alcow ni sk orzy stan o z dan y ch opublikow anych przez P u p p e g o [5] i zestaw iono je w tab licach 5 i 6. P o m ia r nacisków zo stał wy-
T a b l i c a 5 Dane pomiarowe dla zgniatacza
Z gniatacz W ym iar P r z e p u s t
1 2 3 4 5
W y s. przed przepustem m m 378 338 298 289 220
i W y s. p o przepuście m m 338 298 260 220 172
{ Szer. przed przep u stem m m 277 281 285 260 264
Szer. p o przepuście m m 281 285 289 264 268
Średnie o b ro ty w alców obr/m in. 14,03 19,60 22,87 13,84 22,02 :
T em p. w a lco w a n ia • °C 1107 1144 1144 1144 1151
P rom ień cz y n n y w alca mm 425 425 425 470 470
P o w . przekroju przed
przepustem m m 2 104706 94978 84930 75140 58080
P o w . przekroju po
p rzepuście m m 2 94978 84930 75140 58080 46096
Z m ierzony n acisk w alców t 220 277 302 321 326
W ykrój P r o s t o k ą t
T a b l i c a 6 Dane pomiarowe dla walcowni dużej
W alcow n ia duża W ym iar P r z e p u s t
- i 2 3
W y s. przed przep u stem m m 180 153 179
W y s. po przep u ście mm 153 131 135
Szer. przed przepustem m m 171 175 131
Szer. p o przepuście m m 175 179 135
Średnie ob ro ty w alców obr/m in. 22,03 22,0 21,86
T em p. w alcow an ia °C 1125 1119 1100
Prom ień czy n n y w alca mm 488 488 505
P o w . przekroju przed przepustem m m 2 30780 26775 23449 P o w . przekroju p o przepuście m m 2 26775 23449 18225
Z m ierzony n acisk w alców t 196 148 205
W ykrój P r o s t o k ą t
k o n a n y n a z g n iataczu duo o średnicy walców’ 1 1 0 0 m m i długości beczki 2700 m m . Ze w zględu n a nierówm om ierny przekrój n a długości w lew ka do obliczeń w w y p a d k u a) w y bran o 5 środkow ych p rzepustów , tzn . od 9—13. W alcow ano wlewek o p rzek ro ju 5 0 0 x 5 0 0 m m u dołu, u góry zaś 1 0 0 x 4 0 0 m m , długość w lew ka 1595 m m , ciężar 2550 kG . S ta l nisko-
M echanika zesz. 3 3
34 Z ygm u n t W usatowsM
węglowa: C = 0,075°/0, P = 0,064°/0- O m aw iane p rz e p u sty (9, 1 0, 11, 1 2) zo stały przew alcow ane w d ru gim w y k ro ju, trz y n a s ty zaś p rzep u st w trz e cim w y k ro ju . Po d w u n a sty m przepuście wlewek p rzek anto w ano.
D la w alcow ni dużej [5] przeliczono trz y końcow e p rze p u sty (16, 17, 18).
W lew ek był o b rac a n y w 16 i 18 przepuście.
W alcow anie odbyw ało się w czw arty m w y kroju . D ane pom iarow e z a w iera ta b lic a 6.
c. W alcow nia m ała, p rzy k ła d I.
P o m ia ry nacisków dla tej w alcow ni zaczerpnięto z pu b lik acji Siebla [6].
P ró b y w ykonano n a w alcarce o średnicy walców 180 m m . W alcow ano p rę ty 1 m długości z m iękkiej stali węglowej, p rz y różnych w ielkościach u b y tk u p rzek ro ju i p rz y te m p e ra tu rz e od 700—1200°C, n a piaskow nik 10 x 30 m m . P r ę ty ogrzew ano w piecach m uflow ych o p alan ych gazem . W y nik i p ró b p o d aje ta b lic a 7.
T a b l i c a 7 Dane pomiarowe dla walcowni malej
Przykład I
W alcow nia m ała, W ym iar P r z e p u s t
przykład I i 2 3 4 5 6
W y s. przed mm 20,0 15,0 20,0 16,0 20,0 16,1 |
przepustem
W y s. p o prze m m 10,3 10,3 10,2 10,1 9,9 9,8
puście
Szer. przed m m 30 30 30 30 30 30
przepustem
Szer. po p rze m m _ _ _ _
p uście Średnie ob roty
w alców obr/m in. 36 36 36 36 36 36 ■
T em peratura
w alcow ania °C 900 900 1000 1000 1100 1100
P rom ień c z y n m m 89 89 89 89 89 89
n y w alca
P o w . przekroju 00 co
przed p rze m m 2 600 474 600 480 600
p u stem P o w . przekroju
p o p rze m m 2 309 309 306 300 297 294
puście Zm ierzony n a
cisk w alców t 21,0 13,8 15,0 11,6 11,9 8,4
W ykrój G ł a d k a b e c z k a
d. W alcow nia m ała, p rzy k ła d I I .
hlaciski pom ierzono n a zakładzie S K F [7] w H oforsie podczas w alco
w ania d ru tu o średnicy 5 m m , ze stali m iękkiej o zaw artości 0,l°/„ Cr 0,30°/'0 Mn. W ynik i pom iarów oraz dane geom etryczne podano w tab lic y 8
P orów n an ie m etod radzieckich obliczania nacisku 35
T a b l i c a 8 Dane pomiarowe dla walcowni małej
Przykład II
W alcow nia m ała, W ym iar P r z e p u s t
przykład II 1 2 3 4 5
W ys. przed przepustem W ys. po przepuście Szer. przed przepustem Szer. p o przepuście Średnie ob roty w alców T em peratura w alcow ania Prom ień czy n n y w alca P o w . przekroju przed
przepustem P o w . przekroju po
przepuście Zm ierzony nacisk
w alców
m m m m m m m m obr/m in.
°C m m m m 2 m m 2
t
16,0 11,1 6,6 10,1 480 1025 110,4
92,6 77,9 3,84
8,6 5.7 9,1 12,5 480 850 111,0
77,9 57,0 4.7
12,5 9,0 5,7 7,5 480 900 109,4
57.0 49.1
4,33
7,1 4.0 7.1 11,8 480 925 111,5
49,1 38,4 4,8
11,8 7,2 4,0 7,6 480 900 109,5
38.4 33.5
2,85
W ykrój z ow alu
kw adrat ow al kw adrat ow al kw adrat
W alcow anie w ykonano w w ykro jach szybko — w y d łużających k w a d ra t—
owal.
, 5. Wyniki obliczania oraz krytyka poszczególnych metod
W y n ik i obliczeń n acisk u walców, o trz y m an y c h poszczególnym i m eto dam i p rz y w alcow aniu b lac h y grubej p rze d staw ia ją ta b lic a 9 i ry su n e k 10.
W k a ż d y m p rz y p a d k u obliczono rów nież b łą d o trz y m a n y w każd ej m e
todzie za pom ocą om ów ionych ju ż wzorów, p rz y czym w spółczynnik ta rc ia obliczono w zorem E k e ln n d a ja k dla w alców u tw a rd z o n y c h g ła d kich (wzór 2). W yniki obliczeń n acisk u w alców p rz y w alcow aniu blachy cienkiej 0 ,3 5 x 7 5 0 x 1 6 4 0 p rze d staw ia ją ta b lic a 10 i ry su n e k 11. P rz e g ląd a jąc w ta b lic y 1 0 k olu m n ę w ysokości po przepuście należy u św ia
dom ić sobie, że b lac h y są w ielokrotnie składane w te n sposób, że k o ń cow a grubość 2,8 m m = 8 x 0 ,3 5 m m . W spółczynniki ta rc ia obliczono tu ta j ta k ż e w zorem E k e lu n d a dla w alców u tw a rd z o n y c h gładkich (wzór 2).
R y su n e k 12 — w y k resy (na podstaw ie ta b l. 11) p rze d staw ia ją p rze bieg k rzy w y ch obliczonych nacisków dla ty c h sam ych m etod, p rz y w al
cow aniu b lac h y cienkiej o w y m iarach końcow ych 2 x 685 X 1400 m m . W spółczynnik ta rc ia obliczono w zorem E k e lu n d a (2). T u ta j ta k ż e k o ń cow a grubość 4,2 mm odpow iada dw om blacho m złożonym razem o g ru bości 2 , 1 m m .
W y n ik i obliczeń dla w alcow ni bruzdow ych zestaw iono w ry su n k u 13, n a p o d staw ie ta b lic y 1 2.
3*
36 Z ygm u n t W u m tow ski
Pr z epust y
R ys. 10. W ykres nacisków w alców dla blach y grubej 7 X 1400x9600 m m . Porównanie w artości m ierzonych z obliczonym i
5 .1 . Omówienie metod Celikowa
R o z p a tru ją c o trz y m an e w yniki i p orów nując z w artościam i pom ierzo
n y m i stw ierdzam y, że m eto d y Celikowa d a ją w yniki z reguły niższe od w artości m ierzonych. W p rze p u stac h 1 do 4 n a ry su n k u 10 w artości obliczone zbliżają się do w arto ści pom ierzonych, b łąd w aha się tu w g ra nicach —13,6 do —30,5% . N a to m ia st w p rze p u stac h dalszych 5 do 20 b łąd w z ra sta i osiąga w arto ść do —65,6% (w 5 przepuście).
W o sta tn ic h p rzep u stach , tzn . 21 do 25, b łąd znacznie m aleje do g ra nic od + 4 ,8 do —10 ,0 %. W o sta tn im przepuście 26 osiąga w arto ść —25,1 %.
Pierw sza m eto d a Celikowa d aje więc tu wszędzie w yniki za niskie w p o ró w n an iu z w artościam i pom ierzonym i.
