Experimentální stanovení teplotních a silových poměrů ve válcovací mezeře

Experimental Determination of Thermal Flux and Contact Stresses in the Rolling Gap

journal article - other

Czech

Při modelování technologického procesu válcování, pro predikci životnosti válců nebo při řízení válcovací tratě, hraje klíčovou roli určení teplotních a silových okrajových podmínek ve válcovací mezeře. Mnohdy jsou hodnoty okrajových podmínek stanoveny empiricky na základě zkušeností, případně jsou použity hodnoty přibližné a vycházející z nepřesných měření. Tento článek prezentuje výsledky měření okrajových podmínek ve válcovací mezeře pomocí dvojice nově vyvinutých senzorů. Ke snímání mechanického napětí na rozhraní válec-provalek je využita metoda měřícího pinu, kdy vrchol měřícího elementu (pinu) je v kontaktu s válcovaným materiálem. Síly působící na pin jsou snímány tříosým piezoelektrickým snímačem sil a přepočteny na kontaktní napětí ve válcovací mezeře. Pro teplotní okrajovou podmínku při válcování zatepla je pracovní válec osazen podpovrchovým teplotním snímačem. Na základě zaznamenaných teplot a pomocí inverzní úlohy vedení tepla jsou vypočteny povrchové tepelné toky. Článek ukazuje konstrukci senzorů jejich implementaci v pracovním válci a záznamy z pilotních měření.

Boundary conditions in the roll gap play an important role in modelling of rolling processes, in prediction of the roll lifetime period, and at control of rolling mills. Estimations of thermal and mechanical conditions in the gap are not easy; the data can be approximated from indirect measuring methods or extrapolated from different processes. The complexity of rolling process requires direct measuring in the roll gap in order to obtain accurate results. This article presents measuring of the boundaries condition in the roll gap performed by two new sensors. The contact stresses in the roll gap were measured by a pin, which was in direct contact with the rolled material. The forces on the top of the pin were measured by three axes piezoelectric force transducers and recalculated to the contact stress. Thermal boundary condition in the form of heat-flux was calculated from the subsurface temperature measured in the roll. The temperature sensor contained a thermocouple (type K) placed 0.5 mm under the roll’s surface. Heat flux was computed by inverse task where Beck sequential algorithm was used. The sensors were tested in a small mill inside a 230 mm roll. 29 strips with different rolling parameters were rolled. Thermal results show wider heat-flux curve than the real size of the roll gap. For a proper use the heat flux has to be recalculated for the real size of the roll gap. The result from the force sensor was in some cases influenced by material penetration into the gap around the pin. This was mostly in the hot rolling condition. The result for tangential direction was distorted, but normal stresses in the gap were not influenced too much and they can be used in combination with the heat flux results.

válcování; válcovací mezera; tepelný tok; kontaktní napětí; koeficient tření

rolling; roll gap; heat flux; contact stresses; friction coefficient

LUKS, T.; HORSKÝ, J.; BARTULI, E.

2015

2. 9. 2015

Ocelot s.r.o

Ostrava - Vítkovice

0018-8069

Hutnické listy

LXVIII

4

Czech Republic

9

14

6