Кинематика процесса прокатки

Появление избытка сил трения и их рост по мере перехода от начального момента захвата металла к установившемуся процессу влечет за собой появления опережения - когда скорость выхода металла из валков превышает скорость самих валков в направлении движения полосы. Наличие опережения при прокатке вытекает из условия равновесия в условиях статического положения или равномерного прямолинейного движения: сумма проекций всех сил на ось равна нулю. Если имеется избыток сил трения в установившемся процессе, то должна появиться какая-то сила, компенсирующая этот избыток. Это обеспечивается возникающим проскальжеванием полосы на некотором участке поверхности валков вблизи выхода вследствие опережения. В зоне опережения силы трения направлены со стороны валков против перемещения металла.

Опережение обычно выражается в процентах:

(32)

где − окружная скорость валков;

− скорость переднего конца полосы.

Обычно опережение равно .

Наряду с увеличением скорости переднего конца полосы по отношению к скорости валков имеет место и уменьшение скорости заднего конца. Данное явление называется отставанием. Отставание также выражается в процентах:

(33)

где − скорость полосы в плоскости входа;

− угол захвата.

Используя закон постоянства объема можно получить связь между опережение и отставанием:

. (34)

Точное знание скорости полосы при входе и выходе, из валков, важно при определении частоты вращения валков в связи с режимом обжатий в непрерывных станах, в которых полоса одновременно прокатывается в нескольких валках.

Ввиду наличия скоростей металла в очаге деформации как меньших окружной скорости валков, так и больших, обязательно имеется сечение, в котором скорость металла равна скорости валков. Такое сечение называется критическим сечением, а центральный угол, отвечающий этому сечению, называется критическим углом.

Перемещаясь по поверхности валков частицы металла, как и силы трения, меняют направление своего движения.

Помимо непрерывного проскальзывания металла по контактной поверхности валков, в очаге деформации может присутствовать участок, где проскальзывание отсутствует. Такой участок называется зоной прилипания.

Для расчетов скоростей входа и выхода металла из валков необходимо знать зависимость опережения от технологических факторов:

Следует обратить внимание, что природа опережения зависит не только от сил трения, но и от закона наименьшего сопротивления − перемещение частиц в направлении наименьшего сопротивления, т.е. в направлении кратчайшей нормали к контуру контактной поверхности. Поэтому на опережение, помимо трения, влияют диаметр валков, толщина деформируемой полосы, поперечная деформация, натяжение полосы.