Трение и технологические смазки при холодной прокатке (часть 1)   

   С целью снижения сил трения, а следовательно, снижения интенсивности износа валков и энергосиловых параметров при горячей и холодной прокатке применяют различные технологические смазки (масла и эмульсии). Технологическая смазка захватывается валками и принудительно нагнетается в очаг деформации при вращении валков и движении полосы. В услови­ях прокатки со смазками в очаге деформации существует так называемое смешанное (полусухое или полужидкостное) трение, когда на контакте одновременно существуют участки сухого, граничного и жидкостного трения. Сухое трение в обычном процессе прокатки возникает в локальных точках взаимодействующих поверхностей и оно является основной причиной разрушения неровностей и износа поверхнос­тей валков. На участках граничного трения поверхности разделены тонким и прочным слоем масляной пленки, имеющей в своем составе поверхностно активные вещества  (ПАВ) в виде, например, жирных кис­лот. При граничном трении отсутствует непосредственный металличес­кий контакт поверхностей валков и полосы. При жидкостном трении поверхности разделены относительно толстым слоем смазки, толщина которого превышает суммарную высоту неровностей поверхностей валка и полосы.

   Таким образом, в общем случае среднее касательное напряжение трения на контакте может быть представлено следующим образом :

t = a_c × t_c + a_г × t_г + a_ж × t_ж,

   где t_c, t_г, t_ж – контактные касательные напряжения соответственно сухого, граничного и жидкостного трения; a_c, a_г, a_ж – относительные доли площади контакта с соответствующими напряжениями трения.

   Известно, что между касательными напряжениями трения существует такое соотношение: t_c > t_г > t_ж. То есть изменение условий прокатки в сторону увеличения доли жидкостного трения (a_ж) приводит к общему снижению силы трения на контакте.  Напряжение трения и ее составляющие определяются условиями прокатки: шероховатостью поверхностей валков и полосы, окружной скоростью валков, величиной обжатия, типом технологической смазки и некоторыми другими факторами.

   Рис 4.16. Влияние скорости валков на коэффициент внешнего трения при холодной прокатке полос стали ст.08пс с размерами 0,83-1,57мм на реверсивных станах 1200 и 1680. Шероховатость валков R, мкм: 1-0,65; 2-1,8; 3-3,8.

   При холодной прокатке со смазкой в насеченных валках (Ra» 4 – 6 мкм) на участке (a_с)  общей площади контакта действует контактные касательные напряжения сухого  трения, которые  и определяют величину среднего касательного напряжения трения. При  небольшой скорости (v = 0,4 – 1 м/с) прокатки  коэффициент трения f характеризующий интенсивность действия напряжений трения при  Ra =  3,8 мкм, достигает величин f = 0,14 – 0,16. Увеличение окружной скорости валков улучшает условия захвата смазки в очаг деформации и этим самым способствует увеличению участков a_г и a_ж за счет снижения доли a_с. Вместе с этим,  напряжение трения снижается, снижается и коэффициент трения (при v = 4 м/с до f» 0,081).