RU1779982C

RU1779982C - Method of estimating friction properties of lubricant during rolling and drawing

Info

Publication number: RU1779982C
Application number: SU894721255A
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Грудев; Юрий Владимирович Зильберг; Соломон Давидович Адамский; Василий Трофимович Тилик; Михаил Матусович Родман; Евгений Васильевич Литвинов
Original assignee: Днепропетровский Металлургический Институт
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1992-12-07

Abstract

Изобретение может быть использовано дл качественной оценки фрикционных свойств при двух различных услови х трени , создаваемых преимущественно применением различных смазок при прокатке. Целью изобретени вл етс повышение достоверности и производительности при сравнении фрикционных свойств различных смазок. Используют один образец с двум участками подлине с различными смазками, который перемещают в двух парах валков, одна из которых поочередно делаетс неприводной , а втора - приводной. О свойствах смазок суд т по наличию движени образца в направлении вращени приводной пары валков.The invention can be used to qualitatively evaluate frictional properties under two different friction conditions, created mainly by using various lubricants during rolling. The aim of the invention is to increase the reliability and performance when comparing the frictional properties of various lubricants. One sample is used with two sections of a length with different lubricants, which are moved in two pairs of rolls, one of which is alternately non-driven and the other driven. The lubricant properties are judged by the presence of sample motion in the direction of rotation of the drive pair of rolls.

Description

Изобретение относитс к испытательной технике, а конкретно к косвенным способам оценки силы трени , и может быть использовано дл качественной оценки антифрикционных свойств при двух различных услови х трени , создаваемых преимущественно применением различных смазок при прокатке.The invention relates to a testing technique, and specifically to indirect methods for assessing friction force, and can be used to qualitatively evaluate anti-friction properties under two different friction conditions, created mainly by using various lubricants during rolling.

Известен косвенный способ опережени , который состоит в том, что перед прокаткой на поверхность валков нанос т метки, а после прокатки измер ют рассто ни между отпечатками этих меток на полосе . По изменению рассто ни между отпечатками на полосе, по сравнению с метками на валках, суд т об опережении, а по нему с использованием математической модели о большем коэффициенте трени (силеAn indirect method of advancement is known, which consists of marking the surface of the rolls before rolling and measuring the distance between the marks of these marks on the strip after rolling. By changing the distance between the prints on the strip, compared with the marks on the rolls, they are judged about the lead, and using the mathematical model, a greater friction coefficient (force

трени ). Недостатком этого способа вл етс то, что достоверность расчета коэффициента трени определ етс точностью математической модели, котора выведена с достаточно грубыми допущени ми. Существенным недостатком способа также вл етс то, что диапазон изменени опережени при прокатке, ввиду нестабильности этой величины, часто превышает точность , с которой ее можно замерить (особенно при малом опережении, что часто бывает на практике). Это вызывает необходимость проведени очень большого числа опытов дл получени достоверного результата , а при относительно близких услови х трени определить большую силу (коэффициент ) трени практически невозможно.training). The disadvantage of this method is that the reliability of the calculation of the friction coefficient is determined by the accuracy of the mathematical model, which is derived with fairly rough assumptions. A significant drawback of the method is also that the range of variation of the lead during rolling, due to the instability of this value, often exceeds the accuracy with which it can be measured (especially at a small lead, which often happens in practice). This necessitates a very large number of experiments in order to obtain a reliable result, and under relatively close friction conditions it is practically impossible to determine a large friction force (coefficient).

чдbhd

XI О О 00 hOXI O O 00 hO

Известен косвенный способ давлени , состо щий в том, что с использованием тензометрической аппаратуры определ ют усилие при прокатке металла, а затем обратным пересчетом по математической модели ищут больший коэффициент трен и (силу трени ). Этот способ имеет те же недостатки, что и способ опережени , однако, об одном следует сказать особо. Во все формулы дл пересчета коэффициента (силы) трени по давлению входит величина предела текучести, определение которой с достаточно большой точностью представл ет собой самосто тельную сложную задачу. Недостатком этого способа вл етс также то обсто тельство, что с изменением условий трени измен етс и давление на валки, а с изменением давлени измен етс величина сил трени , что может нивелировать происход щее изменение условий на контакте и дать не только сколько-нибудь достоверный , но и ошибочный результат, особенно при сравнении относительно близких условий трени .An indirect method of pressure is known, consisting in the fact that using tensometric equipment, the force is determined during rolling of the metal, and then, using the mathematical model, they search for a higher coefficient of friction and (friction force). This method has the same drawbacks as the lead method, however, one thing needs to be emphasized. All formulas for recalculating the pressure friction coefficient (force) include the yield strength value, the determination of which with sufficiently high accuracy is an independent complex task. The disadvantage of this method is the fact that with a change in friction conditions, the pressure on the rolls also changes, and with a change in pressure, the friction forces change, which can offset the ongoing change in conditions at the contact and give not only any reliable but also an erroneous result, especially when comparing relatively close friction conditions.

Наиболее близким из косвенных способов по технической сущности вл етс способ выт жки. Обработка металлов давлением, включающий перемещение полосы между валками, предварительное нанесение на определенном рассто нии рисок по длине полосы и последующее измерение рассто ни между рисками после выхода из валков. При этом меньша величина рассто ни между рисками после выхода из валков свидетельствует о большей величине силы (коэффициента) трени дл сравниваемых разных условий на контакте. Существенным недостатком этого способа вл етс то, что в его основе лежит оценка изменени условий трени по изменению обжати (и как следствие изменение выт жки ) при неизменной установке зазора между валками, хот сами услови трени завис т от величины обжати , что вли ет на достоверность получаемых результатов. Конечный результат определени большей силы трени зависит от упругой деформации валкового узла. Если валковый узел достаточно жесткий, то при относительно неболь- шом изменении условий трени не прбисходит сколько-нибудь заметного изменени выт жки и вопрос определени большей силы (коэффициента) трени остаетс нерешенным. С помощью известного способа практически невозможно оценить такие изменени условий трени , при которых ошибка опыта становитс соизмеримой с величиной естественного разброса выт жки в результате биени валков, анизотропии свойств металла и пр. Следовательно, с помощью этого способа нельз достоверно сопоставить антифрикционную эффективность близких по составу и свойствам технологических смазок, небольших изменений вThe closest of the indirect methods in technical essence is the drawing method. Metal forming, including moving the strip between the rolls, pre-applying a certain distance of the marks along the length of the strip, and then measuring the distance between the risks after leaving the rolls. Moreover, a smaller distance between the risks after exiting the rolls indicates a greater value of the friction force (coefficient) for the compared different conditions on the contact. A significant drawback of this method is that it is based on the assessment of changes in friction conditions for changing crimping (and, as a result, change in hood) with a constant setting of the gap between the rollers, although friction conditions themselves depend on the amount of crimping, which affects the reliability the results obtained. The final result of determining a greater friction force depends on the elastic deformation of the roll assembly. If the roll unit is sufficiently rigid, then with a relatively small change in the friction conditions, there will not be any noticeable change in the draw, and the question of determining a greater friction force (coefficient) remains unresolved. Using the known method, it is practically impossible to evaluate such changes in the friction conditions under which the experimental error becomes comparable with the magnitude of the natural spread of the hood as a result of beating of the rolls, anisotropy of the properties of the metal, etc. Therefore, using this method, it is impossible to reliably compare the antifriction efficiency of close composition and properties of technological lubricants, small changes in

шероховатости поверхности валков и полосы , таких слабо вли ющих на услови трени факторов как химический состав валков и полосы. Способ требует большого расхода образцов дл экспериментов затрат време0 ни и труда на их подготовку, обработку результатов .surface roughness of the rolls and strip, such factors that weakly affect friction conditions as the chemical composition of the rolls and strip. The method requires a large consumption of samples for experiments, time and labor costs for their preparation, processing of the results.

Целью изобретени вл етс повышение достоверности и производительности при сравнении фрикционных свойств раз5 личных смазок.The aim of the invention is to increase the reliability and performance when comparing the frictional properties of various lubricants.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу оценки фрикционных свойств технологических смазок при прокатке и волочении, заключающемус в том,The goal is achieved in that according to the method for evaluating the frictional properties of technological lubricants during rolling and drawing, which consists in

0 что привод т образец в контакт с парой валков в присутствии смазки вращают валки от привода и определ ют параметр взаимодействи валков с образцом, с учетом которого суд т о фрикционных свойствах0 that bring the sample into contact with a pair of rolls in the presence of lubricant, rotate the rolls from the drive and determine the interaction parameter of the rolls with the sample, taking into account the frictional properties

5 смазки, используют вторую пару валков, которую располагают последовательно с пер-, вой, а в контакт образца с этой парой помещают вторую исследуемую смазку, вращение валков сначала осуществл ют дл 5 lubricants, use a second pair of rolls, which are placed sequentially with the first and first, and the second test lubricant is placed in contact with the pair of samples with this pair, the rolls are first rotated to

0 одной пары при неприводной второй паре, затем без изменени ориентации образца относительно валков вращают от привода вторую пару валков при неприводной первой паре, а о фрикционных свойствах сма5 зок суд т по наличию движени образца в направлении вращени приводной пары.0 of one pair when the second pair is not driven, then, without changing the orientation of the sample relative to the rolls, the second pair of rolls is rotated from the drive with the first couple not driven, and the friction properties of the lubricants are judged by the presence of movement of the sample in the direction of rotation of the drive pair.

Дл достоверного и быстрого анализа относительно небольших изменений антифрикционной эффективности при мини0 мальном количестве испытываемых образцов необходима однозначна качественна оценка того, в каком направлении измен ютс услови трени на контакте (поиск большей силы трени ).In order to reliably and quickly analyze relatively small changes in antifriction efficiency with a minimum number of test samples, an unambiguous qualitative assessment of the direction in which the friction conditions at the contact change (search for greater friction strength) is required.

5Предлагаемый способ дает такую однозначную оценку не путем сопоставлени сил трени (коэффициентом трени ), а за счет действи разности сил трени , возникающих на контакте каждой пары валков с об0 разцом, причем давление в каждой паре остаетс неизменным (благодар чему коэффициент трени на контакте оказываетс пр мо пропорциональным силам трени ). Действие разности сил трени на образец5 The proposed method gives such an unambiguous assessment not by comparing the friction forces (friction coefficient), but due to the difference in friction forces arising at the contact of each pair of rolls with a sample, and the pressure in each pair remains unchanged (as a result, the friction coefficient at the contact turns out to be my proportional strength fr). The effect of the friction force difference on the sample

5 обеспечиваетс тем, что в приводной паре, в которой находитс один участок образца и созданы свои контактные услови (совокупностью шероховатости поверхности валков и полосы, наличием конкретной технологической смазки и другими факторами), сила5 is ensured by the fact that in the drive pair, in which one section of the sample is located and its contact conditions are created (by the combination of the surface roughness of the rolls and strip, the presence of a specific technological lubricant and other factors), the force

трени со стороны валков на образец направлена в сторону вращени валков, а в неприводной паре, в которой созданы иные контактные услови - в противоположную сторону. Результирующа сила, действующа на образец определ етс как разность этих сил. Если полоса получит движение в сторону вращени валков приводной пары, значит сила трени в приводной паре выше, чем в неприводной. Очень часто необходимо определить большую силу трени дл двух заранее неизвестных условий трени , например, оценить антифрикционную эффективность двух новых смазок. В этом случае при первом определении большей силы трени может быть, что образец не будет двигатьс в направлении вращени приводных валков. Это обозначает, что либо силы трени на двух участках полосы равны, либо сила трени на участке полосы, наход щемс в приводных валках, меньше, чем в неприводных. Дл окончательного однозначного ответа необходимо провести второй опыт, в котором неприводна до этого пара валков становитс приводной, а приводна - неприводной, положение образца при этом не мен етс . По результатам двух опытов с использованием одного об- разца получаетс теоретически достоверный (точный) и практически быстрый ответ на вопрос - на каком участке полосы больше сила (коэффициент) трени . Если по результатам второго опыта получаетс , что образец движетс в направлении вращени приводных валков, то значит на участке наход щемс в этих валках сила трени больше . Если во втором опыте, как и в первом, движение образца отсутствует, то это значит , что силы трени на обоих участках образца равны. Важным условием осуществлени предлагаемого способа вл етс применение высокоэффективных и об зательно одинаковых подшипников обоих пар валков, с целью исключени вли ни трени в подшипниках на результаты опытов . Из практики хорошо известно, что коэффициент трени в подшипниках качени на 1-2 пор дка меньше, чем при прокатке и транспортировании между валками, т.е. выполнить указанное условие на практике просто, вли ние трени в подшипниках на результат эксперимента можно практически исключить за счет увеличени диаметра трущейс части валков и уменьшени диаметра подшипниковых опор. Еще одним условием реализации предлагаемого способа вл етс то, что усилие прижима валков к образцу должно быть таким, чтобы оно не вызвало пластической деформации, т к. последн приводит к по влению раздела течени в очаге деформации, наличию противоположно направленных сил трени в зонах опережени и отставани в каждой из пар валков. Это нарушает главное условие 5 осуществлени предлагаемого способа: определение большей силы трени по разности полных сил трени в двух парах валков, в каждой из которых они имеют одно направление . Указанное ограничение не по0 звол ет оценивать вли ние обжати на услови трени , все остальные изменени факторов трени (состо ние поверхности, химсостав валков и полосы, состав смазки, диаметр валков, скорость их вращени ) ка5 чественно одинаково измен ют услови трени как при прокатке и волочении, так и при транспортировке (прокатка без обжати ) образца через валки, особенно в услови х прокатки с жидкими технологическимиfriction from the side of the rolls to the sample is directed towards the rotation of the rolls, and in the non-drive pair, in which other contact conditions are created, in the opposite direction. The resulting force acting on the sample is defined as the difference between these forces. If the strip receives movement in the direction of rotation of the rolls of the drive pair, then the friction force in the drive pair is higher than in the non-drive pair. It is often necessary to determine the high friction force for two previously unknown friction conditions, for example, to evaluate the antifriction efficiency of two new lubricants. In this case, during the first determination of a greater frictional force, it may be that the sample will not move in the direction of rotation of the drive rolls. This means that either the frictional forces in the two sections of the strip are equal, or the friction forces in the portion of the strip located in the drive rolls are less than in non-drive ones. For a definitive definitive answer, it is necessary to conduct a second experiment in which a pair of rolls that are not driven before this becomes driven and the driven one is non-driven, while the position of the sample does not change. According to the results of two experiments using a single sample, a theoretically reliable (exact) and almost quick answer to the question is obtained - which section of the strip has more friction force (coefficient). If, according to the results of the second experiment, it turns out that the sample moves in the direction of rotation of the drive rolls, then the friction force in the area located in these rolls is greater. If in the second experiment, as in the first, there is no sample movement, then this means that the friction forces are equal in both parts of the sample. An important condition for the implementation of the proposed method is the use of highly efficient and relatively identical bearings of both pairs of rolls in order to exclude the influence of friction in the bearings on the results of experiments. It is well known from practice that the coefficient of friction in rolling bearings is 1-2 orders of magnitude lower than during rolling and transportation between rolls, i.e. To fulfill this condition in practice is simple, the influence of friction in bearings on the result of the experiment can be practically eliminated by increasing the diameter of the rubbing part of the rolls and reducing the diameter of the bearing bearings. Another condition for the implementation of the proposed method is that the pressure of the rolls against the sample should be such that it does not cause plastic deformation, since the latter leads to the appearance of a flow section in the deformation zone, the presence of oppositely directed friction forces in the advance zones and lag in each of the pairs of rolls. This violates the main condition 5 of the implementation of the proposed method: determination of a greater friction force by the difference in the total friction forces in two pairs of rolls, in each of which they have one direction. This restriction does not allow one to evaluate the effect of compression on friction conditions, all other changes in friction factors (surface condition, chemical composition of rolls and strip, lubricant composition, roll diameter, speed of their rotation) change the friction conditions exactly the same as during rolling and drawing and during transportation (rolling without compression) of the sample through the rolls, especially in conditions of rolling with liquid technological

0 смазками, когда важнейшим фактором, определ ющим антифрикционную эффективность данной смазки, вл етс толщина сло смазки на контакте между полосой и валками.0 lubricants, when the most important factor determining the antifriction efficiency of a given lubricant is the thickness of the lubricant layer at the contact between the strip and the rolls.

5Пример. Проводили оценку фрикционных свойств (определение большей силы трени ) дл двух эмульсолов. примен емых при холодной прокатке марок Т и Укри- нол 211М. Дл этого вз ли плоские образ0 цы шириной 40 мм, толщиной 0,5 мм из стали 08 ПС. Дл оценки фрикционных свойств (большей силы трени ) согласно прототипу по способу выт жки использовали образцы длиной 300 мм, на которые до5 Example. The frictional properties were evaluated (determining a greater friction force) for two emulsols. used for cold rolling grades T and Ukrinol 211M. To do this, we took flat samples 40 mm wide and 0.5 mm thick from 08 PS steel. To assess the frictional properties (greater friction force) according to the prototype by the drawing method, 300 mm long samples were used, for which up to

5 прокатки наносили риски на рассто нии 100 мм друг от друга. Дл прокатки использовали стан с диаметром валков 200 мм, скоростью прокатки 0,1 м/с, обжатие составл ло 10%. На поверхность образцов до прокатки5 rolling caused risks at a distance of 100 mm from each other. For rolling, a mill with a roll diameter of 200 mm, a rolling speed of 0.1 m / s, and a reduction of 10% were used. On the surface of the samples before rolling

0 по всей их длине тампоном наносили названные смазки. После прокатки штангенциркулем замерили рассто ние между рисками. Путем делени рассто ни между рисками после прокатки на рассто ние до0 over the entire length of the swab applied the named lubricant. After rolling with a caliper, the distance between the risks was measured. By dividing the distance between the risks after rolling by the distance to

5 прокатки определили коэффициент выт жки . Всего дл каждого варианта смазки было прокатано 20 образцов (итого 40 образцов на опыты). Всего на подготовку опытов, проведение прокатки и обработку результатов5 rolling determined the coefficient of drawing. A total of 20 samples were rolled for each lubrication variant (a total of 40 samples per experiment). In total for the preparation of experiments, rolling and processing of results

0 потратили 2 ч. Усредненные результаты опытов показали, что коэффициенты выт жки на этих двух смазках равны между собой и составл ют 1.24. из чего можно сделать вывод только о том, что силы трени дл 0 spent 2 hours. The average experimental results showed that the drawing coefficients for these two lubricants are equal to each other and amount to 1.24. from which we can only conclude that the friction forces for

5 смазок отличаютс не на много, но досто-. верно определить большую силу трени на одной из них невозможно.5 lubricants are not much different, but they are available. it is impossible to correctly determine the great strength of friction on one of them.

Дл оценки фрикционных свойств (большей силы трени ), согласно предполагаемому изобретению, брали один образецTo assess the frictional properties (greater friction force), according to the alleged invention, one sample was taken.

длиной 1000 мм. Наносили на него две сравниваемые смазки на двух крайних участках длиной по 300 мм каждый, рассто ние меж- ду которыми (где смазка не наносилась) было 400 мм. Помещали образец в две пары валков, расположенных последовательно на рассто нии 500 мм (две прокатных клети с валками диаметром 200 мм), таким образом , чтобы участок с одной из смазок находилс только в одной из пар валков. Скорость вращени валков 0,1 м/с. Привод был подведен к обеим парам валков, но с помощью съемной муфты можИо было одну из пар делать поочередно неприводной (холостой ), имелась возможность мен ть на- правление вращени приводной пары валков. Сначала в приводную пару поместили участок образца, смазанный Укринолом 211М, а в неприводную, соответственно - Т. При включении привода движени об- разца в сторону вращени приводных валков не наблюдали (было проскальзывание валка по образцу). Отсюда сделали вывод, что либо силы трени равны, либо силы трени на Укриноле 211М меньше, чем на Т. Дл окончательного достоверного ответа проделали второй опыт, сделав приводной ранее неприводную пару валков. .При этом теперь в приводной паре оказалс участок образца, смазанный эмульсолом Т, а в не- приводной - Укринолом 211М. При включении привода наблюдали устойчивое движение образца в сторону вращени приводных валков, что достоверно определ ет большую силу трени при применении эмульсола Т. На определение большей силы трени согласно предполагаемому изобретению с применением одного образца потратили 3 мин,1000 mm long. Two comparable lubricants were applied to it in two extreme sections 300 mm long each, the distance between which (where no lubrication was applied) was 400 mm. The sample was placed in two pairs of rolls arranged consecutively at a distance of 500 mm (two rolling stands with rolls with a diameter of 200 mm) so that the area with one of the lubricants was in only one of the pairs of rolls. The roll rotation speed is 0.1 m / s. The drive was connected to both pairs of rolls, but with the help of a removable coupling it was possible to make one of the pairs alternately non-drive (idle), it was possible to change the direction of rotation of the drive pair of rolls. First, a portion of the sample, lubricated with Ukrinol 211M, was placed in the drive pair, and T., in the non-drive, respectively. When the drive was switched on, the sample was not moved in the direction of rotation of the drive rolls (there was slipping of the roll over the sample). From this, it was concluded that either the friction forces are equal, or the friction forces on Ukrinol 211M are less than T. For the final reliable answer, we performed the second experiment, making a previously non-driven pair of rolls driven. . In this case, now in the driving pair was a portion of the sample lubricated with emulsol T, and in the non-driving one, Ukrinol 211M. When the drive was turned on, a steady movement of the sample was observed in the direction of rotation of the drive rolls, which reliably determines the greater friction force when using emulsol T. It took 3 minutes to determine the greater friction force according to the proposed invention using one sample.

Таким образом, применение предлагаемого способа позвол ет достоверно и быстро определить большую силу трени при испытании минимального количества образцов , что очень важно при испытани х на дорогосто щих материалах, Использование способа позволит оперативно определ ть оптимальные услови трени при прокатке и быстро реагировать на их изменение.Thus, the application of the proposed method allows one to reliably and quickly determine the high friction force when testing the minimum number of samples, which is very important when testing on expensive materials. Using the method will quickly determine the optimal friction conditions during rolling and quickly respond to their change.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method for evaluating the frictional properties of process lubricants during rolling and drawing, which involves bringing a sample in contact with a first pair of rolls in the presence of lubricant, rotating the rolls from the drive and determining the interaction parameter of the rolls with the sample, taking into account the friction lubricant properties, characterized in that, in order to increase the reliability and performance when comparing the frictional properties of various lubricants, a second pair of rolls is used, which are arranged in series with the first second, and the second test lubricant is placed in contact with the pair, the rolls are first rotated for one pair with the second pair not driven, then without changing the orientation of the sample relative to the rolls. the second pair of rolls is rotated from the drive with the first pair not driven, and the frictional properties of the lubricants are judged by the presence of sample movement in the direction of rotation of the drive pair of rolls.