Содержание
Введение
1. Характеристика профиля
2. Стан для прокаткипрофиля
2.1 Нагревательные печи итехнология нагрева
2.2 Оборудование стана итехнология прокатки
2.3 Оборудование участков и технология резки, охлаждения
и отделки готового проката
3. Способы прокатки икалибровки профиля
4. Методика расчетакалибровки валков
5. Расчет калибровкивалков
6. Методика расчетаэнергосиловых параметров прокатки
7. Расчет энергосиловыхпараметров прокатки
Заключение
Список литературы
Введение
Металлургическаяпромышленность Казахстана является крупным сектором отечественной экономики.Основные горно-металлургические компании Казахстана, прежде всего Евразийскаяпромышленная ассоциация, «Миттал Стил Темиртау» (Испат-Кармет), АО «Корпорация«Казахмыс», АО «Казцинк», представляют собой единыйпроизводственно-хозяйственный комплекс, имеющий в своем составе предприятия подобыче, обогащению и металлургической переработке, а также энерго- итепловырабатывающие предприятия, развитую инфраструктуру, обеспечивающуюфинансовые, маркетинговые, сбытовые, внешнеэкономические,научно-исследовательские работы.
Стабилизацияи рост объема производства в отрасли подтверждают оправданность действийправительства по переводу отрасли на рыночную систему и передаче собственностив частное управление, включающее инвестиции и менеджмент. Таким образом встране сформировались крупные монопольные компании под иностранным управлением,которым нет альтернативы. По существу они являются законодателями в проведенииинновационной и внешнеэкономической политики в отрасли.
Особенностьюметаллургической промышленности как инновационного объекта являются высокиекапитале-, материале-, энергоемкость производств и продолжительностьинвестиционного цикла.
Преимуществомметаллургии Казахстана является наличие собственной минерально-сырьевой базы.Как известно, казахстанские руды, содержащие цветные металлы, являются комплексными,имеют сложный структурно-минералогический состав. Они включают широкий спектрредких и рассеянных элементов. В то же время структура, физические, химическиеи другие характеристики казахстанских руд при добыче, обогащении иметаллургической переработке требуют индивидуальной технологии для каждогоместорождения.
Следуетподчеркнуть, что запасы минерального сырья в Казахстане действительно большие,но не всегда конкурентоспособные из-за малого содержания целевого металла,упорности руды, а также территориальных, транспортных и других ограничений [9].
Около 90%выплавляемой на металлургических заводах стали, поступает в прокатные цехи дляизготовления сортовых изделий (круглой, квадратной, полосовой, угловой стали,балок, швеллеров и других профилей), листов, рельсов, труб и пр. В настоящеевремя большое внимание уделяется повышению качества проката, расширению егосортамента и экономии металла.
Для решенияпоставленных перед прокатным производством задач требуется дальнейшееусовершенствование технологического процесса прокатки и прокатногооборудования. Основой технологии сортопрокатного производства являетсядеформация металла в валках с различными калибрами. Вопросы прокатки в калибрахсоставляют предмет отдельной дисциплины «Калибровка прокатных валков».
В задачукалибровки входит определение формы и размеров калибров, которые растачивают навалках для получения различных прокатных изделий. От того, насколько правильновыбрана калибровка валков, зависят размеры и качество поверхности получаемогоготового профиля, который должен отвечать требованиям технических условий иГОСТов.
Приразработке калибровки валков необходимо учитывать особенности деформацииметалла в калибрах, с тем, чтобы избежать образования больших внутреннихнапряжений в прокатываемом металле и готовом профиле и обеспечить равномерный иминимальный износ калибров.
Калибровкадолжна удовлетворять требованиям механизации и автоматизации прокатногопроизводства, способствовать улучшению условий труда, а также обеспечитьвысокую производительность прокатного стана при минимальном расходе энергии иравномерном распределении нагрузки по клетям [1].
1.Характеристика профиля
Одними изнаиболее распространенных профилей, применяющихся при сооружении металлическихконструкций, являются двутавровые балки (рис. 1.1). Двутавровые профилисостоят из стенки (шейки) и двух полок (или четырех фланцев). Основнойхарактеристикой профиля является номер, указывающий высоту балки в сантиметрах.Государственные стандарты предусматривают производство двутавров различноготипа. Наиболее распространенными являются двутавровые балки общего назначения суклоном внутренних граней фланцев до 12%, выпускаемые по ГОСТ 8239–72.Сортаментный ряд этих балок включает 23 профилеразмера от №10 до №60 сотношением высоты балки к ширине полки Н: В= 1,80 ÷ 3,15. Балки №10–18поставляются длиной 5–19 м, а №20–70 – длиной 6–9 м. ГОСТ 8239–72предусматривает одну и ту же величину допусков по высоте балок и ширине полок.Величина этих отклонений составляет для профилей: №10–14 ± 2 мм; №16–18 ±2,5 мм; №20–30 ± 3 мм; №33–40 ± 3,5 мм; №45–70 ± 4 мм.
По толщинеполки плюсовые отклонения не ограничиваются, минусовые допускаются до 6%средней толщины полки. Толщину полок контролируют по калибрам на валках при ихрасточке.
Отклонения помассе допускаются в пределах 3–5%. Контроль массы осуществляет заводизготовитель взвешиванием партии балок массой 20–60 т от каждых 400–500 тпроката или взвешиванием кусков балок длиной не менее 300 мм, отбираемыхпри прокатке не реже, чем через каждые 100 прокатанных полос.
По требованиюзаказчика балки поставляют с уклоном наружной грани каждой полки не более 1,25%.ГОСТ 8239–72 предусматривает прокатку двутавровых балок высотой 100–700 мм(№10–70). Балки №18, 20, 22, 24, 27 и 30 имеют по два профиля. Для обозначениявторого профиля рядом с номером балки ставят букву а. Указанные литерныепрофили отличаются от основных только увеличенной средней толщиной полок.
Балка №70имеет три профиля: 70, 70а и 70б. Литерные профили балки 70 имеют увеличенные размерыполок и стенки. В результате увеличения размеров во всех литерных профиляхувеличивается площадь поперечного сечения и масса [1].
Профильдвутавровой балки
/>
h – высота балки; b – ширина балки; d – толщина стенки;
t – средняя толщина полки;R и r – радиусы закруглений
Рис. 1.1
2. Стандля прокатки профиля
Для прокаткипрофиля было решено использовать рельсобалочный стан 800 НТМК. Стан был реконструированв 1982 г. Оборудование его и отделочные линии размещены в параллельныхпролетах, перпендикулярно к ним расположены пролеты склада заготовок инагревательных устройств (рис. 2.1). На стане прокатывают широкийсортамент профилей из стали марок Ст.О–Ст.З, 10ХСНД, 15ХСНД, 09Г2, 14Г2, рельсовойстали по ГОСТ 7173–54 и 7174–54, стали по ГОСТ 1050–88, осевой стали по ГОСТ4728–89, трубной по ГОСТ 380–88.
2.1 Нагревательные печи итехнология нагрева
Склад заготовок емкостью 40 тыс. т являетсяобщим со станом 650 этого же завода.
В зависимости от марки стали заготовки вхолодном состоянии зачищают огневыми резаками или пневматическими зубилами.
Заготовки изобжимного цеха передают в холодном и горячем состоянии.
Печной пролет рельсобалочного стана оборудован двумя методическимии двумя камерными печами, характеристика которых приведена в табл. 2.2.
В рекуператорах методических печей воздух подогревают до 350–500 °С,в регенераторах камерных печей – до 1000 °С.
Методические печи можно использовать как для нагрева металла дозаданной температуры, так и для подогрева. В настоящее время их, как правило,применяют только для предварительного подогрева холодных заготовок.Максимальная производительность одной методической печи при нагреве заготовокхолодного всада до 1200 °С составляет 45 т/ч, при подогреве до 900 °С– 75 т/ч. Производительность одной камерной печи при нагреве металла до1200–1280 °С равна 100 т/ч. В методических печах можно нагреватьзаготовки длиной 3000–4850 мм, в камерных печах 3000–5000 мм.В зависимости от сечения масса садки камерной печи составляет 8–16 блюмов.
Нагревательные устройства оборудованы всеми необходимыми приборамидля автоматического контроля и регулирования процесса нагрева.
В камерные печи загружают заготовки, переданные с обжимного станав горячем виде, а также заготовки, прошедшие предварительный нагрев вметодических печах. Температура металла при загрузке в камерные печи должнабыть не ниже 900 °С. С зависимости от профиля и марки стали температурасвода камерных печей должна быть в пределах 1350–1380 °С, температураметалла при выдаче 1200–1280 °С.
К методическим печам заготовки подаются от загрузочных решеток попечному рольгангу длиной 61600 мм. Диаметр роликов 400 мм, скорость2 м/сек.
Заготовки загружаются в методические печи и выдаются из нихсдвоенными толкателями. Ход толкателя 3,2 м, скорость толкания и, 1ом/сек, усилие толкания, приходящееся на одну штангу, 200 Т. Толкательв случае необходимости может работать раздельно каждой штангой.
Заготовки передаются от методических печей к камерным по печномурольгангу состоящему из 33 роликов диаметром 400 мм с шагом 800 мм.По этому же рольгангу к камерным печам подаются горячие заготовки сблюминга.
Подача заготовок к камерным печам и от печей осуществляется двумятрансферкарами – одна на стороне загрузки, другая на стороне выдачи. Диаметрроликов трансферкара 400 мм, шаг 800 мм, окружнаяскорость 2 м/сек. Длина пути трансферкара 46 л.
Заготовки загружают в печи и выдают и: них при помощи шаржирныхкранов грузоподъемностью 7,5 т. Длина пролета 16 м скоростьпередвижения моста 80 м/мин; скорость передвижения главной тележки50 м/мин, число качаний хобота 6 в минуту; клещи могут подниматьсяна 200 мм иопускаться на 1550 мм; время захвата5 сек; захват гидравлический.
Таблица 2.2 Характеристикапечей стана 800 НТМКПечь
Число
печей
Способ
загрузки и
выдачи металла Полезные размеры пода, мм Расстояние между глиссажными трубами, мм
Теплота сгорания топлива (смеси коксовой и доменного газов), ккал/м3 длина ширина
Методическая рекуперативная:
1………………………….
2…………………………. Камерная регенеративная…….
1
1
2
Торцевой
Торцевой
Боковой
24200
25400
8850
5400
5450
6000
1665–1370–1065
1450–1450
–
2300–2500
1420–1900
1420–2200
Для выполнения вспомогательных работ на участке камерных печейшаржирные краны оборудованы вспомогательными тележками грузоподъемностью 10 т.
На участке методических печей работают два электрических мостовыхкрана грузоподъемностью 7,5 и 10 т.
2.2 Оборудование стана и технология прокатки
Стан расположен в две линии: первая состоит из одной обжимнойклети 900, вторая – из трех клетей 800 (черновой, предчистовой и чистовой).Характеристика рабочих клетей и прокатных двигателей приведена в табл. 2.3.
Расстояние между правым путем трансзферкара камерных печей иобжимной клетью 31500 мм, между линиями стана 74000 мм, междучистовой линией и пилами 55000 мм.
От печей заготовки подаются к обжимной клети по подводящемурольгангу длиной 26400 мм, состоящему из роликов диаметром 400 мм,шагом 800 мм, со скоростью 2 м/сек.
Обжимная клеть 900 с передней и задней сторон оборудована рабочимирольгангами. Диаметр роликов 400 мм, длина бочки 2400 мм, шагроликов 700 мм, число роликов 17, окружная скорость роликов 2 м/сек.Раскатные поля линии стана 800 также оборудованы рольгангами.
У обжимной клети стана с передней и задней сторон установленыманипуляторные линейки длиной 6870 мм, приводимые каждая от двухдвигателей мощностью 75 квт. На правой передней и задней линейках установленыкантователи крюкового типа с двигателем мощностью 43,5 квт.
С передней и задней сторон черновой ипредчистовой клетей трио установлены подъемно-качающиеся столы. Рольгангистолов состоят из девяти роликов диаметром 350 мм. Скоростьдвижения 2,5 м/сек. Стол может делать 15 качаний в минуту иприводится от двигателя мощностью 64 квт. Величина подъема стола 850 мм.На каждом столе установлены два гидравлических манипулятора и одинкантователь. Скорость передвижения линеек 0,5 м/сек, наибольший ходлинеек 1600 мм. Привод манипулятора и кантователя осуществляетсяводой, поступающей под давлением 40–50 ат. Перед клетью дуо установленодин механический кантователь с электро-двигателем.
Клети стана 800 оборудованы шлепперами дляпередачи полос из черновой клети в предчистовую и из предчистовой в чистовую.
Обжимная клеть оборудована электрическиминажимными устройствами и пружинным уравновешивающим устройством. Максимальныйподъем верхнего валка 860 мм. Привод нажимных винтов от двухэлектродвигателей мощностью по 70 квт.
Клети линии 800 оборудованы ручныминажимными устройствами и пружинными уравновешивающими.
На рис. 2.2 приведены принципиальныесхемы прокатки некоторых профилей, а в табл. 2.4 дана характеристика прокатныхвалков. Смену валков в обжимной клети осуществляют при помощи специальногомеханизма и крана, на линии 800 заменяют целые клети. Становый пролетобслуживается пятью кранами грузоподъемностью 15, 15/13, 100/20, 50/10 и 20/5 г. Настане используют арматуру скольжения.
Валки охлаждаются водой, поступающей поддавлением 2,5–3 ат. Рифление валков не применяют.
Клети стана относительно жесткие, пружинавалков изменяется в пределах 0,5 – 1,5 мм, что позволяетосуществлять прокатку по минусовым допускам.
Таблица 2.4. Характеристика прокатныхвалков стана 800 НТМККлеть Размеры валков, мм Материал валков Средняя окружная скорость валков, м/сек Номинальный средний диаметр Минимальный средний диаметр Длина бочки
Обжимная 800……………... Черновая 800……………….
Предчистова 800 …………..
Чистовая 800 дуо …………..
Чистовая универсальная: горизонтальная…………….. вертикальная………………..
1010 850
850
850
980 700
- 700
700
700
- -
2300 1900
1900
1100
- -
Сталь марки 50ХН Сталь марки 60ХН или полутвердый чугун
Сталь марки 60ХН Полутвердый чугун
- 4,3
4,3
5,0 5,0
Окалина из-под всех механизмов удаляетсяводой в отстойник. Система смазки основных узлов централизованная.
Температура конца – прокатки в обжимнойклети должна быть не ниже 1000 °С для квадратной стали, 1050 °С длярельсов, 1100–1150 °С для остальных профилей. Температура начала прокаткина линии 800 должна быть не. ниже 1020 °С, конца прокатки 800–900 °С.
Схемы прокатки некоторых профилей на стане800 НТМК
/>
а – рельс типа Р-50; б – стальдля автообода колеса автомобиля МАЗ-502; в-балка №55
2.3 Оборудование участкови технология резки, охлаждения и отделки готового проката
Горячиеполосы разрезают на заданные длины на шести салазковых пилах с дискалидиаметром 1750–2000 мм. Число оборотов диска 1000 в минуту, окружнаяскорость 100 м/сек, мощность двигателя 185 квт. Наибольший рабочий салазок1250 мм, скорость перемещения салазок 12,5 – 25 мм/сек, скоростьперемещения пилыв направлении прокатки 28 мм/сек. Пять пил установлены нанаправляющих с зубчатыми рейками длиной 54286 мм, шестая – стационарноперед штемпельной машиной. Наибольшее разрезаемое сечение – квадрат со стороной240 мм и балка №60. Наименьшая длина отрезаемых полос, 4000 мм, наибольшая25000 мм. Температура металла при резке не ниже 700 °С. Штемпельпуюмашину используют при прокатке рельсов и балок №45–55–60.
После резкизаготовки из качественной (тали сдвигаются на предназначенный для них стеллаждлиной 16840 мм. Скорость перемещения металла по стеллажу 1,4 м/сек.Далее заготовки поступают на холодильник с карманом, находящийся в термическомпролете, откуда их при помощи кранов убирают в устройства для замедленногоохлаждения и далее на стеллажи для вырубки. Термический пролет обслуживаетсяэлектромостовым краном грузоподъемностью 15 т. Все рельсы после резки поступаютв термический пролет, оборудованный пятью печами изотермической выдержки. Печиработают по непрерывному режиму. Металл передвигается по печи цепнымтранспортером со скоростью 0,15 м! сек. Площадь габаритного подапечи 12,99X26,68 = 345,5 м2. Перед загрузкой в печирельсы должны быть охлаждены до 350–550 °С при температуре печи 600 °С. Производительностьодной печи при изотермической выдержке рельсов Р-50 равна 41 т/ч. Времявыдержки 2 ч для рельсов типов Р-50, 2 ч 15 мин для Р-65.
После изотермической выдержки рельсы поступают на центральныйхолодильник шлепперного типа, состоящий из двух секций длиной 46500 мм ишириной 26700 мм, откуда двумя потоками подаются к роликоправильныммашинам №1 и 2. Характеристика машин: число роликов 8, шаг роликов 1200 мм,скорость правки 0,8–1,8 м/сек, мощность двигателя 440 квт.
Для доправки рельсов в потоке после роликоправильных машинустановлено три вертикальных правильных пресса (усилие в конце хода 200 Т, ходползуна 70 мм, число ходов 30 в минуту, мощность привода 13 квт).Далее рельсы направляются на 3 секции поточных линий отделки для фрезеровкиторцов, сверления отверстий и закалки концов рельсов токами высокой частоты.Окончательную отделку рельсов осуществляют на стеллаже, оборудованном двумяфрезерными и двумя сверлильными станками и установкой для закалки рельсовтоками высокой частоты. Всего на участке отделки работает 10 фрезерных станковтипа 1С01 и 10 горизонтальных трех шпиндельных сверлильных станков типа 1А85а.Для осмотра и приемки рельсы поступают на инспекторские стеллажи – продолжениестеллажей отделочных линий, и далее передаются на склад готовой продукции.
Все профили, кроме рельсов, после резки охлаждают на центральномхолодильнике до 100 °С, после чего их правят на роликовых правильныхмашинах №1, 2, 3. Машина №3 состоит из восьми роликов с шагом 800 мм. Скоростьправки 0,9–1,8 м/сек. Мощность привода 260 квт.
Все рольганги участков отделки рельсов и балок аналогичны поконструкции. Привод роликов индивидуальный мощностью 2 кат, диаметрбочки. 250 ми, длина бочки 1100 мм. скорость роликов 1,6 м/сек.Окончательной доправке балки подвергают на двух горизонтальных прессахмаксимальным усилием 195 Т. Ход передней головки 50 мм, числоходов 28 в минуту; скорость перемещения задней головки 0,06 я/сек, мощностьпривода 60 квт. Здесь же установлена салазковая пила. Диаметр диска 1800 ммчисло оборотов 1000 в минуту.
Участки отделки рельсов и балок обслуживаются шестью мостовымикранами – три грузоподъемностью 15 т, один 30/10 и два 15/3 т. После осмотра,зачистки и приемки сортовой прокат передают на склад готовой продукции; емкостьего 40 тыс. т проката обслуживается четырьмя мостовыми кранами.
Технико-экономические показатели
Технико-экономические показатели работы стана за 1998 г.приведены ниже.
Производство проката в год, тыс. т
Производительность, т.
в номинальные сутки
в фактический час
Время работы стана в год, ч:
номинальное
фактическое
Выход I сорта, %
Брак по прокату, %
Расходный коэффициент металла по стану:
железнодорожных рельсов
балок и швеллеров из стали марки 09Г2
осевой заготовки…
балок и швеллеров из кипящей стали
Расходный коэффициент металла (сквозной):
железнодорожных рельсов
балок и швеллеров из стали марки 09Г2
осевой заготовки…
балок и швеллеров из кипящей стали
Себестоимость 1 т продукции, тыс. руб.:
железнодорожных рельсов ....
балок и швеллеров из стали марки 09Г2
осевой заготовки…
балок и швеллеров из кипящей стали
Расходы по переделу, включая общезаводские, тыс.руб.:
железнодорожных рельсов
балок и швеллеров из стали марки 09Г2
заготовки осевой…
балок и швеллеров из кипящей стали
2675,2
3696 3
191,7
8280,0
6651,0
95,0
0,6
1,061
1,143
1,158
1,072
1,299
1,367
1,414
1,171
85,42
56,83
7,45
48,68
6,92
7,45
7,45
5,32
3. Способыпрокатки и калибровки профиля
В зависимостиот вида и размеров профиля, а также конструкции прокатного стана применяютразличные способы прокатки балок, для каждого из которых можно выделить двахарактерных этапа: получение чернового двутаврового профиля (в черновыхкалибрах); дальнейшая прокатка этого профиля в балку заданных размеров (впредчистовых и чистовых калибрах). Различие способов прокатки балок заключаетсяв виде применяемых калибров на этих этапах. Все способы прокатки балок принятоклассифицировать на три группы: прокатка в прямых калибрах; прокатка внаклонных калибрах; прокатка с применением универсальных балочных калибров.
Двутавровыебалки прокатывают из прямоугольной заготовки. Первым фасонным калибром,придающим раскату черновую форму балки, служит разрезной калибр. Разрезнойкалибр может иметь различную конфигурацию в зависимости от размера прокатываемойбалки, способа калибровки и типа стана. По способу вреза в валки разрезныекалибры бывают с разъемом посередине высоты калибра (открытые) и с разъемом украя фланцев (закрытые).
Разрезаннаязаготовка поступает в балочные калибры, которые бывают прямые с ровной илиизогнутой стенкой (рис. 4.1, а и б), косые (рис. 4.1, в),универсальные (рис. 4.1, г) и симметричные (открытые) (рис. 4.1, д).
/>
Рис. 4.1.Типы балочных калибров
Большое распространениеполучили прямые балочные калибры. Калибр состоит из стенки, открытых и закрытыхфланцев. Стенка калибра образуется гребнями верхнего и нижнего валков, здесьпроисходит прямое обжатие стенки профиля. При прокатке балок мелких и среднихразмеров на отечественных заводах широко применяют калибры с изогнутой стенкойи с повышенным уклоном наружных стенок открытых фланцев (рис. 4.1, 6).
Открытыефланцы образуются боковыми стенками буртов одного и стенками гребня другоговалка. Металл попадает в пространство, имеющее форму суживающегося клина, иобжимается по толщине, получая боковое обжатие. Наличие бокового обжатия воткрытых фланцах является важной особенностью прокатки двутавровых балок.Закрытые фланцы врезают в один валок, поэтому деформацию металла в них можносравнить с процессом волочения прутка через очко, в результате чего металл взакрытом фланце получает утяжку по высоте и толщине.
Положениеоткрытых и закрытых фланцев чередуется в следующих друг за другом калибрах. Этодает возможность поочередно интенсивно обрабатывать верхнюю и нижнюю частипрофиля без его кантовки. Наличие уклонов в калибрах подобного типа непозволяет получить профиль балки с параллельными наружными гранями полок. Косоерасположение калибров обеспечивает постоянство ширины калибров и параллельностьнаружных граней полок при переточках (рис. 4.1, в). При косой калибровкелегче обжимать фланцы по толщине и можно сократить число проходов; меньше износвалков и выводных проводок; сокращается объем механической обработки при переточкахвалков. Однако при прокатке в косых калибрах возникают боковые усилия,вызывающие осевое смещение валков.
Универсальныекалибры (рис. 4.1, г) применяют в специальных чистовых универсальныхклетях при прокатке обычных балок на рельсобалочных и крупносортных станах, вглавных черновых и чистовых клетях универсальных станов при прокатке широкополочных балок и колонных профилей. Прямое обжатие в таких калибрахосуществляется горизонтальными валками, боковое – вертикальными. Калибрычерновых клетей универсальных балочных станов имеют уклоны наружных ивнутренних стенок, что повышает степень использования горизонтальных валков иулучшает условия их службы. Универсальные калибры во всех чистовых клетяхуказанных выше станов уклона не имеют, что обеспечивает получение балок спараллельными наружными и внутренними гранями полок.
Симметричныебалочные калибры (рис. 4.1, д) применяют на валках блюминга при прокаткебольших балок, а также в обжимных клетях реверсивное дуо рельсобалочных станов[1].
Способ прокаткибалок в прямых калибрах применяют на линейных и последовательных станах,снабженных рабочими клетями трио и дуо. Этот способ прокатки реализуетсяпо-разному в зависимости от размеров двутавра.
При прокаткебалок малых размеров (№10–30) в черновых, предчистовых и чистовых клетяхприменяют закрытые балочные калибры (рис. 4.2). В этом случаепрямоугольную заготовку вначале деформируют в закрытом разрезном калибре сострыми грёбнями. Затем полученный черновой профиль постепенно обжимают постенке и фланцам в калибрах с чередующимся расположением относительногоризонтальной оси открытых и закрытых фланцевых ручьев. Это вызвано разнымхарактером деформации металла в рассматриваемых ручьях (утяжка фланцев взакрытых и приращение в открытых ручьях). Поскольку уклоны наружных гранейсмежных калибров также чередуются, то в каждом проходе отогнутые наружуоткрытые фланцы заходят в закрытые ручьи калибра с противоположными уклонаминаружных граней, причем ширина полосы по открытым фланцам Вфо большесоответствующей ширины калибра Вдз (4-й проход). Однако это несоздает существенных затруднений при захвате металла валками благодаря такназываемому «языку» на переднем и заднем концах раската. Вначале захватываетсягребнями валков «язык», который втягивает в очаг деформации всю полосу. Приэтом под действием боковых стенок ручьев фланцы про филя изгибаются впротивоположном направлении. Благодаря «языку» обеспечивается также надежныйвыход полосы из валков, так как «язык» поступает на выводную проводку раньшефланцев и помогает вытаскивать полосу, зажатую в закрытых ручьях калибра.
Уклон боковыхстенок ручьев (выпуск калибра) обычно принимают в разрезном и первых черновыхкалибрах 4–8%, а затем постепенно уменьшают к чистовому калибру до 1%. Вразрезном и чистовом калибрах для закрытых и открытых ручьев уклоны, какправило, делают одинаковыми, а в промежуточных калибрах – различными: 2–3% длязакрытых и 5–8% для открытых фланцев ручьевых. Уклон внутренних гранейфланцевых ручьев изменяется от 40–70% в разрезном калибре до 12–16% в чистовомкалибре. При прокатке в прямых калибрах балок средних и крупных размеров (№33–60)первоначальный черновой профиль получают в открытых разрезных и балочныхкалибрах с широкими тупыми гребнями (рис. 4.3, а), размещаемых на валкахобжимной реверсивной клети дуо крупносортного или рельсобалочного стана, атакже на валках блюминга (при прокатке только крупных балок №45–60). Применениетаких калибров вызвано необходимостью получить черновой профиль с широкойстенкой и сравнительно тонкими фланцами, что невозможно сделать в разрезныхкалибрах с острыми гребнями.
Рис. 4.2.Схема прокатки балок малых размеров
/>
а) схемапрокатки в прямых калибрах; б) форма концов раската.
1–6 – номерапроходов (штриховыми линиями показаны контуры сечений полос, задаваемых вкалибры)
В каждомоткрытом калибре дается несколько проходов при изменении расстояния междувалками. Вследствие применения тупых гребней, формирование фланцев происходитмедленно, особенно при прокатке из прямоугольной заготовки. После двух – четырехпроходов металл вытекает в зазор между валками, поэтому раскат кантуют на 90° изатем прокатывают в специальных ребровых калибрах (проходы 5 и 6). Дляполучения чернового профиля по этому способу прокатки требуется 7–9 проходов, вто время как при прокатке в калибрах с острыми гребнями 2–3 прохода. Учернового про филя толщина стенки получается в 3–5 раз больше толщины стенкиготовой балки, а соотношение между толщиной стенки и фланцев сохраняетсяпримерно таким же, как у чистового профиля.
Рис. 4.3.Схема прокатки балок средних и крупных размеров
/>
а) – вчерновых реверсивных клетях дуо;
б) – в линииклетей трио и чистовой дуо.
Схемаразмещения калибров на валках рабочих клетей линейного стана
/>
Рис. 4.4
Дальнейшаяпрокатка чернового раската в готовую балку происходит в закрытых балочныхкалибрах (см. рис. 4.3, 6), размещаемых на валках черновых клетей трио ичистовой клети дуо, как показано на рис. 4.4.
Особенностидеформации балок на этом этапе прокатки обусловлены весьма широкой стенкойпрофиля. Поскольку площадь стенки составляет до 5% площади всего профиля, онаоказывает сильное влияние на утяжку фланцев. Поэтому при калибровке крупныхбалок коэффициент обжатия стенки принимают меньше коэффициента обжатия фланцев.Особенностью калибровки валков для прокатки крупных балок является такжестремление получить сравнительно большое уширение металла с целью поперечногорастяжения стенки профиля гребнями валков. Как уже отмечалось, при прокаткекрупных балок возникают трудности получения высоких фланцев. Чем глубжезакрытые фланцевые ручьев, тем труднее предупредить значительную утяжкуфланцев. Поэтому боковое обжатие фланцев обычно уменьшают или полностьюисключают по всей высоте закрытых ручьев, а необходимую вытяжку фланцевобеспечивают за счет обжатия их по высоте.
Необходимоотметить, что эффективная прокатка балок в прямых калибрах возможна только призначительном уклоне внутренних граней фланцев, так как величина этих уклоновопределяет интенсивность обжатия фланцев в открытых ручьях. При уклоневнутренних граней менее 12% и значительной высоте фланцев возникают трудностиполучения правильного профиля из-за невозможности бокового обжатия фланцев. Этоограничивает применение прямых балочных калибров для получения широкополочныхбалок. Для увеличения интенсивности бокового обжатия фланцев и прокатки тонко стенныхбалок с уменьшенными уклонами внутренних граней и увеличенной шириной полокприменяют повышенные выпуски калибров до 12% с одновременным изгибом стенкикалибра, как показано на рис. 4.5, а, б. Реже применяют калибры с прямойстенкой и увеличенными до 12% выпусками открытых фланцев (рис. 4.5, в).Величина этого выпуска ограничена условиями входа раската в закрытый балочныйкалибр; с увеличением выпуска ширина Полосы по отогнутым открытым фланцамстановится значительно больше соответствующей ширины последующего калибра Вдз(см. рис. 4.2), 4-й, вследствие чего возрастает перегиб фланцев привтягивании раската в валки. При этом появляется опасность «закусывания» валкамивершины фланца с последующим образованием заката [3].
Рис. 4.5.Форма черновых и подготовительных закрытых балочных калибров с увеличеннымвыпуском
/>
а) – сизгибом стенки и одинаковым выпуском у открытых и закрытых ручьев; б) – сизгибом стенки и разным выпуском открытых и закрытых ручье; в) – безизгиба стенки с разными выпусками у открытых и закрытых ручьев.
5. Методикарасчета калибровки валков
Произведемрасчет калибровки для прокатки двутавровой балки №36 на стане 800 НТМК,пользуясь методом А.П. Чекмарева [1]. Размеры холодного профиля балки идопуски принимаем по ГОСТ 8239–72. Размеры профиля привидены в табл. 5.1. Уклонвнутренней грани полок принимаем ≤ 12%. Пользуясь графиком (см. рис. 5.1),выбираем восемь фасонных калибров. Так как данный профиль является среднесортнымпрофилем, то для схемы прокатки мы принимаем, что все восемь калибров прямыезакрытые.
Рис. 5.1.График для выбора числа калибров при прокатке двутавровых балок и швеллеров
/>/>
/>
Так как стандля прокатки полунепрерывный, то калибры располагаются в каждой клети. Мыпринимаем, что в ходе прокатки в чистовой группе у нас не задействованы однавертикальная и одна горизонтальная клети.
Таблица 5.1. Основныеразмеры балка двутавровой №36 по ГОСТ 8239–72Размеры в мм h b d t R r 360 145 7,5 12,3 14 6
Учитывая износвалка и целесообразность прокатки на минус, а также температурное расширениепрофиля примем следующие размеры чистового калибра.
Ширина(высота балки):
В8= (h – 3)×1,012 мм, (1)
где h – высота балки по ГОСТ8239–72;
3 –допускаемое отклонение на минус по высоте балки;
1,012 –поправочный коэффициент учитывающий тепловое расширение металла.
Высота(ширина полки):
Н8= (b – 3)×1,012 мм, (2)
где b – ширина полки по ГОСТ8239–72;
3 –допускаемое отклонение на минус по ширине полки;
1,012 – поправочныйкоэффициент учитывающий тепловое расширение металла.
Средняятолщина фланцев:
t8 = (t – t×0,06)×1,012 мм, (3)
где t – средняя толщина полкипо ГОСТ 8239–72
0,06 –допускаемое отклонение по средней толщине полки в процентных долях;
1,012 – поправочныйкоэффициент учитывающий тепловое расширение металла.
Толщинастенки калибра:
d8 = d×1,012 мм, (4)
где d – толщина стенкикалибра;
1,012 – поправочныйкоэффициент учитывающий тепловое расширение металла.
Высотафланца:
/> мм, (5)
где Н8– высота калибра;
d8 – толщина стенкикалибра.
Толщинафланца у основания калибра:
B8 = t8 + 0,5h8×tgφ8 мм, (6)
где t8 – средняя толщинафланцев;
h8 – высота фланцев;
tgφ8 – тангенс углов наклонафланцев tgφ8 = 0,12.
Толщинафланцев у вершины:
а8= 2t8 – b8 мм, (7)
где t8 – средняя толщинафланцев;
b8 – толщина фланца уоснования калибра.
Площадьпоперечного сечения фланца:
qфл = t8× h8 мм2, (8)
где t8 – средняя толщинафланцев;
h8 – высота фланцев.
Площадьпоперечного сечения чистового калибра:
q8 = 4qфл + В8× d8 мм2, (9)
где qфл – площадь поперечногосечения фланца;
В8– ширина калибра;
d8 – толщина стенкикалибра.
УширениеΔВ1 и суммарное уширение ΔВ2-8 предварительновыбираем по графику рис. 5.2.
Общееуширение:
∑ΔВ1-8 = ΔВ1 + ΔВ2-8 мм, (10)
где ΔВ1– уширение для разрезного калибра;
ΔВ2-8– уширение в остальных калибрах.
Рис. 5.2.График для выбора величины уширения в двутавровых и швеллерных калибрах
/>
I – суммарное уширение вовсех калибрах, кроме разрезного;
II – уширение в разрезномкалибре
Шириназаготовки:
В0= В7 – ∑ ΔВ1-8 мм, (11)
где В8– ширина калибра;
∑ΔВ1-8 – общее уширение.
Ширинаразрезного калибра:
В1= В0+ ΔВ1 мм. (12)
Выбираемутяжку металла в закрытых фланцах Δhут = 8 мм. Приращениевысоты выбираем в пределах Δhпр = 0,75 ÷ 2 мм. Значения высотфланцев всех калибров принимаются с учетом место чередования мест разъемоввалков. В чистовом калибре открытым фланцем является нижний, закрытым –верхний.
Толщину уоснования открытого фланца разрезного калибра принимаем в пределах:
b1 ≈(0,35÷0,45)×В1 мм, (13)
где В1– ширина разрезного калибра.
Толщину уоснования закрытого фланца разрезного калибра принимаем в пределах:
а1≈ (0,4÷0, 5)× b1 мм, (14)
где b1 – толщина у основанияоткрытого фланца разрезного калибра.
Дляопределения размеров фланцев остальных калибров будем исходить из следующихположений:
1.Площади фланцевустанавливаем по выбранным коэффициентам вытяжки:
2.Для определения размеровоткрытых фланцев воспользуемся точкой К, которая даст возможность установитьнаклон внутренних граней открытых фланцев и, следовательно, размеры b и a;
3.Для определения размеровзакрытых фланцев исходим из размеров большего открытого фланца, причемпредусматриваем незначительное защемление в закрытый фланец в последнихкалибрах.
Согласнопрактическим данным принимаем:
/>.
т.е.коэффициент деформации у вершины закрытого фланца будет изменятся по ходупрокатки от 1,15 (защемление) до 0,95 (свободный заход в закрытый фланец).
В случаенеобходимости размеры а и b моно скорректировать.
Находимкоординаты точки К, имея в виду, что в разрезном калибре нижний фланецоткрытый:
tgφ8= 0,12;
tgφ1 = />, (15)
где b1 – толщина у основанияоткрытого фланца разрезного калибра;
а1– толщину у основания закрытого фланца разрезного калибра;
h1 – высота нижнего фланца.
Тогда найдемрасстояние точки К от наружной грани фланцев:
/>, (16)
где /> и /> – тангенсы углов наклонавнутренних граней фланцев разрезного и чистового калибров;
bnи b1 – толщина фланцев уоснования чистового и разрезного калибров.
Найдемрасстояние от основания до точки К:
/> мм, (17)
где е – расстояниеточки К от наружной грани фланцев;
bnи b1 – толщина фланцев уоснования чистового и разрезного калибров;
/> и /> – тангенсы углов наклонавнутренних граней фланцев разрезного и чистового калибров.
Принимаемплощадь закрытого фланца равной площади открытого q1’=q1, тогда размеры закрытоговерхнего фланца определим с учетом высоты последнего h1’:
а1’=/> мм, (18)
где h1 – высота закрытогофланца;
h1’ – высота открытогофланца;
а1– толщину у основания закрытого фланца разрезного калибра.
b1’=/> мм, (19)
где h1 – высота закрытогофланца;
h1’ – высота открытогофланца;
b1 – толщина фланцев уоснования разрезного калибров.
Площадьфланцев:
q1’=q1= /> мм2. (20)
Толщинастенки разрезного калибра:
/> мм, (21)
где q1 – площадь открытогофланца;
d7 – толщина стенкичистового калибра;
qфл – площадь поперечногосечения фланца разрезного калибра;
ΔВ1-7– общее уширение,
Общая высотакалибра:
Н1= h1 + h1’+d1 мм, (22)
где h1 – высота закрытогофланца;
h1’ – высота открытогофланца;
d1 – толщина стенкиразрезного калибра.
Корректируяразмеры разрезного калибра с учетом закругления и угла захвата в пределах 33–350,принимаем толщину d1’,
Площадь поперечногосечения разрезного калибра q1 с учетом дополнительной площади qдоп при толщине d1’ составляет:
q1 = 4×q1’+ d1×В1 мм2, (23)
где q1’ – площадьзакрытого фланца;
d1 – толщина стенкиразрезного калибра;
В1– ширина разрезного калибра.
Высота исходнойзаготовки:
Н0 =0,5×Н1 + 0,5/> мм, (24)
где Н1– общая высота калибра;
q1 – площадь открытогофланца;
В0– ширина заготовки.
Коэффициентвытяжки в разрезном калибре:
/>, (25)
где Н0– высота исходной заготовки;
В0– ширина заготовки;
q1 – площадь открытогофланца;
0,97 – коэффициентучитывающий действие сил контактного трения.
Угол захвата:
/>, (26)
где Н0– высота исходной заготовки;
b1 – толщина фланцев уоснования разрезного калибра;
Dв – диаметр валков даннойклети.
Определимразмеры промежуточных калибров.
Общийкоэффициент вытяжки во фланцах (без учета уширения стенки, которое относится кдеформации фланцев):
/>, (27)
где qфл1 – площадь поперечногосечения фланца разрезного калибра;
qфл8 – площадь поперечногосечения фланца чистового калибра.
Выбираемкоэффициенты вытяжки во фланцах:
/>, (28)
где /> – коэффициенты вытяжки вофланцах.
Определимплощади поперечного сечения фланцев по проходам:
/> мм2, (29)
где qфл – площадь поперечногосечения фланца;
/> — коэффициент вытяжки вофланце.
Общийкоэффициент уменьшения толщины стенки, или общий коэффициент вытяжки μ,равен:
/>, (30)
где d1 – толщина стенкиразрезного калибра;
d8 – толщина стенкипредчистового калибра.
Общийкоэффициент уменьшения толщины стенки меньше общего коэффициента вытяжкифланцев вследствие того, что часть металла из фланцев идет на уширение стенки.
Поэтому длястенок принимаем следующий ряд коэффициентов:
/>, (31)
Определимзначения толщины стенки в калибрах:
/> мм, (32)
где di – толщина стенки данногокалибра;
μi – коэффициент вытяжкистенки данного калибра.
Распределениеуширения по калибрам принимаем пропорционально деформации по стенкам:
/>. (33)
Коэффициентпропорциональности:
/>, (34)
где ∑ΔВ1 – общее уширение;
/> – суммарное уширение.
Определимуширение в каждом калибре:
ΔВi = m(μi – 1) мм, (35)
где m – коэффициентпропорциональности;
μi – коэффициент вытяжкистенки данного калибра.
Суммауширения по калибрам должна равняться ΔВ2-8.
Определяемширину калибра:
Вi = Bi-1 + ΔBi мм, (36)
где Вi = ширина калибра;
ΔBi – уширение в каждомкалибре.
Определимразмеры открытого фланца, пользуясь точкой К.
Средняятолщина открытого фланца:
ti = /> мм, (37)
где qфл i- площади поперечногосечения открытых фланцев по проходам;
hi– высота открытогофланца.
Средняятолщина закрытого фланца:
ti’ = /> мм, (38)
где qфл I’- площадипоперечного сечения закрытых фланцев по проходам;
hi’– высотазакрытого фланца.
Тангенс угланаклона стенки:
/>, (39)
где ti – средняя толщинаоткрытого фланца;
е – расстояниеточки К от наружной грани фланцев;
Нк– расстояние от основания до точки К;
hi– высота открытогофланца.
Толщинафланца у основания:
bi= HK ×tgφi – e мм, (40)
где Нк– расстояние от основания до точки К;
tgφi – тангенс угла наклонастенки;
е – расстояниеточки К от наружной грани фланцев.
Толщинафланцев у края:
аi = 2ti – bi мм, (41)
где ti – средняя толщинаоткрытого фланца;
bi – толщина фланца уоснования.
Принимаемкоэффициент защемления у края закрытых фланцев
η =1,15÷0,95.
Определимтолщину фланцев:
аi’ = /> мм, (42)
где аi – толщина фланцев у края;
ηi – коэффициент защемленияу края закрытых фланцев.
Толщинафланцев у основания:
bi’ = 2ti’ – ai’ мм, (43)
где ti’ – средняя толщиназакрытого фланца;
ai’ – толщина фланцев.
Углы захватав калибрах:
/> (град.), (44)
где Нi – высота заготовки,задаваемая в данный калибр;
di – толщина стенки данногокалибра;
Dв – диаметр валков вкоторых ведется прокатка.
Радиусызакругления между стенкой и фланцем:
/> мм, (45)
где с = /> – отношение радиусазакругления к толщине фланца у основания для чистового калибра.
bо – толщина фланца уоснования открытого калибра;
bз – толщина фланца уоснования закрытого калибра.
Радиусзакругления у вершины закрытого фланца:
r = c×a мм, (46)
где с = /> – отношение радиусазакругления у вершины закрытого фланца к толщине фланца у вершины чистовогокалибра;
а – толщиназакрытого фланца у вершины.
Межвалковыйзазор для крупносортных станов с подшипниками качения
по табл. 1.1[3]:
Для обжимнойклети:
S =(0,015÷0,025)×Dв мм. (47)
Для черновыхклетей:
S =(0,01÷0,014)×Dв мм. (48)
Для чистовыхклетей:
S =(0,006÷0,007)×Dв мм, (49)
где Dв – диаметр валков вкоторых ведется прокатка.
6. Расчеткалибровки валков
Расчеткалибровки валков выполним по методике расчета приведенной выше.
Определимосновные размеры чистового калибра.
По формуле(1) найдем ширину чистового калибра:
В8= (360 – 3)×1,012 = 360 мм.
Найдем высотукалибра по формуле (2):
Н8= (145 – 3)×1,012 = 143.7 мм.
Среднюютолщину фланцев находим по формуле (3):
t8 = (12,3 – 3)×1,012= 9,41 мм.
Толщинастенки находится по формуле (4):
d8 = 7,5×1,012 = 7,59 мм.
Найдем высотуфланцев по формуле (5):
/> мм.
По формуле(6) определим толщину фланцев у основания чистового калибра:
b8 = 9,41 +0,5×68,05×0,12 = 13,5мм.
По формуле(7) определим толщину фланцев у вершины чистового калибра:
а8= 2×9,41 – 13,5 = 5,31 мм.
Определимплощадь поперечного сечения фланца по формуле (8):
qфл8 = 9,41 × 68,05 =640,35 мм2.
По формуле(9) найдем площадь поперечного сечения чистового калибра:
q8 = 4×640,35 +360× 7,59 =5293,8 мм2.
УширениеΔВ1 и суммарное уширение ΔВ2-8 предварительновыбираем по графику рис.
Дляразрезного калибра ΔВ1 = 7 мм.
Для остальныхΔВ2-8 = 53 мм.
Общееуширение находим по формуле (10):
∑ΔВ1-8 = 7+53 = 60 мм.
Ширинузаготовки найдем по формуле (11):
В0= 360 – 60 = 300 мм.
Вычислимширину разрезного калибра по формуле (12):
В1= 300 + 7 = 307 мм.
Выбираемутяжку металла в закрытых фланцах Δhут = 8 мм, приращениевысоты выбираем Δhпр = 1,2 мм. Полученные размеры сводим втаблицу 6.1.
Таблица 6.1. Высотыфланцев по калибрамФланцы Калибры 1 2 3 4 5 6 7 8 Нижние 87,2 88,4 80,4 81,6 73,6 74,8 66,8 68 Верхние 96,4 88,4 89,6 81,6 82,8 74,8 76 68
По формуле(13) находим толщину у основания открытого фланца разрезного калибра:
b1 ≈ 0,4×307 =125 мм.
По формуле(14) находим толщину у основания закрытого фланца разрезного калибра:
а1≈ 0,45× 125 /> 60 мм.
Находимкоординаты точки К по формулам (15, 16, 17)
tgφ8 = 0,12; tgφ8 = />;
/> мм;
/> мм.
Принимаемплощадь закрытого фланца равной площади открытого q1’=q1, тогда размеры закрытоговерхнего фланца определим с учетом высоты последнего h1’= 87,2. Найдем толщинузакрытого фланца по формуле (18):
а1’=/> мм.
Толщинузакрытого фланца у основания определим по формуле (19):
b1’=/> мм.
Тогда площадьфланцев по формуле (20) равна:
q1’=q1= /> мм2.
По формуле(21) рассчитаем толщину стенки разрезного калибра:
/> мм.
Общая высотакалибра по формуле (22) равна:
Н1= 96,4 + 87,2+73 = 256,7 мм.
Корректируяразмеры разрезного калибра с учетом закругления и угла захвата в пределах 33–350,принимаем толщину d1’ = 125 мм.
Площадьпоперечного сечения разрезного калибра q1 с учетом дополнительнойплощади qдоп при толщине d1’ = 125 мм по формуле (23) составляет:
q1 = 6×7134+73×307 + 8000 = 73215 мм2.
Найдем высотуисходной заготовки по формуле (24):
Н0 =0,5×256,7 + 0,5/> = 263 мм.
Принимаем Н0= 262 мм.
Определимкоэффициент вытяжки в разрезном калибре по формуле (25):
/> мм.
Найдем поформуле (26) угол захвата металла валками:
/> мм.
Рассчитаемосновные размеры промежуточных калибров.
По формуле(27) определим коэффициенты вытяжки во фланцах:
/>.
По формуле(28) выбираем коэффициенты вытяжки во фланцах:
Определим поформуле (29) площади поперечного сечения фланцев по проходам:
/> мм2; /> мм2;
/> мм2; /> мм2;
/> мм2; /> мм2;
/> мм2.
Общийкоэффициент уменьшения толщины стенки, или общий коэффициент вытяжки μ,найдем по формуле (30):
/>.
Общийкоэффициент уменьшения толщины стенки меньше общего коэффициента вытяжкифланцев вследствие того, что часть металла из фланцев идет на уширение стенки.Поэтому по формуле (31) для стенок принимаем следующий ряд коэффициентов:
/>.
Определимзначения толщины стенки в калибрах по формуле (32):
/> мм; /> мм; /> мм;
/> мм; /> мм; /> мм;
/> мм.
По формуле(33) принимаем распределение уширения по калибрам пропорционально деформации постенкам:
/>.
Коэффициентпропорциональности найдем по формуле (34):
/>.
Определим поформуле (35) уширение в каждом калибре:
ΔВ2= 19,13×0,51 = 9,76 мм; ΔВ3 = 19,13×0,57 =10,9 мм;
ΔВ4= 19,13×0,56 = 10,7 мм; ΔВ5 = 19,13×0,52 =9,95 мм
ΔВ6= 19,13×0,36 = 6,88 мм; ΔВ7 = 19,13×0,15= 2,87 мм;
ΔВ8= 19,13×0,1 = 1,9 мм.
Определяемширину калибров по формуле (36):
В2= 307 + 9,76 = 316,76 мм; В3 = 316,76 + 10,9 = 327,66 мм;
В4= 327,66 + 10,7 = 338,36 мм; В5 = 338,36 + 9,95 = 348,31 мм;
В6= 348,31 + 6,88 = 355,19 мм; В7 = 355,19 + 2,87 = 358,06 мм;
В8= 358,06 + 1,9 = 360 мм
Воспользовавшисьформулой (37) найдем среднюю толщину открытого фланца:
t2 = /> мм; t3 = /> мм; t4 = /> мм;
t5 = /> мм; t6 = /> мм; t7 = /> мм.
Аналогично поформуле (38) найдем среднюю толщину закрытого фланца:
t2’ = /> мм; t3’ = /> мм; t4’ = /> мм;
t5’= /> мм; t6’ = /> мм; t7 = /> мм.
Тангенс угланаклона стенки вычислим по формуле (39):
/>; />;
/>; />;
/>;/>.
По формуле(40) определим толщину фланцев у основания:
b2 = 202,7×0,396– 10,8 = 69,5 мм; b3 = 202,7×0,271 – 10,8 = 44,13 мм;
b4 = 202,7×0,203– 10,8 = 30,35 мм; b5 = 202,7×0,153 – 10,8 = 20,2 мм;
b6 = 202,7×0,132– 10,8 = 16 мм; b7 = 202,7×0,12 – 10,8 = 13,5 мм.
Толщинафланцев у края по формуле (41) равняется:
а2= 2×51,7 – 69,5 = 33,96 мм; а3 = 2×32 – 44,13 =19,87 мм;
а4= 2×22 – 30,35 = 13,65 мм; а5 = 2×13,56 – 20,2 =7,4 мм;
а6= 2×11 – 15,96 = 6,04 мм; а7 = 2×9 – 13,5 = 4,5 мм.
Принимаемкоэффициент защемления у края закрытых фланцев в пределе от 1,15 до 0,95.
η2= 1,15; η3 = 1,1; η4 = 1,1; η5= 1; η6 = 1; η7 = 0,95.
Тогда толщинуфланца определим по формуле (42):
а2’= /> мм; а3’ = /> мм; а4’ = /> мм;
а5’= /> мм; а6’ = /> мм; а7’ = /> мм.
Толщинафланцев у основания найдем по формуле (43):
b2’ = 2×51,7 – 29,53= 73,87 мм; b3’ = 2×35,6 – 18,06 = 53,14 мм;
b4’ = 2×22 – 12,4 =31,6 мм; b5’ = 2×15,6 – 7,4 = 23,8 мм;
b6’ = 2×11 – 6,04 =15,96 мм; b7’ = 2×10,2 – 4,73 = 15,67 мм.
Углы захватав калибрах найдем по формуле (44):
/>; />;
/>; />;
/>; />;
/>.
Допустимыеуглы захвата при сортовом прокате находятся в диапазоне от 24 до 35 градусов,большие углы захвата обусловлены тем, что при захвате защемление металлапроисходит не только по дну калибра, но и по стенкам. Следовательно,рассчитанные нами углы захвата удовлетворяют требованиям допустимых угловзахвата, и расчет выполнен, верно.
Радиусызакругления между стенкой и фланцем найдем по формуле (5.45):
с = />;
/> мм; /> мм;
/> мм; /> мм;
/> мм; /> мм;
/> мм.
По формуле(46) найдем радиусы закругления у вершины закрытых фланцев:
с = />;
r1 =1,12×66,3 =75 мм;r2 = 1,12×34 = 38 мм;r3 = 1,12×30 = 34 мм;
r4 = 1,12×14 = 16 мм;r5 = 1,12×12,4 = 14 мм;r6 = 1,12×7,4 = 8,3 мм;
r7 = 1,12×6,04 = 7 мм.
Найдеммежвалковые зазоры для клетей данного стана:
По формуле(47) для обжимной клети:
S1 = S2 = S3 = 0,015×1000 = 15 мм.
По формуле(48) для черновых клетей:
S4 = S5 = S6 = S7 = 0,01×800 = 8 мм.
По формуле(49) для чистовых клетей:
S8 = 0,006×800 = 4,8 мм.
Найденныевыше основные размеры, а также данные характеризующие данный профиль калибровкидвутавровой балки №36 сводим в таблицу 6.2.
Таблица 6.2. Расчетнаякалибровка двутавровой балки №36№ Тип Размеры фланцев
μфл Размеры стенки
αз
h,
мм
b,
мм
a,
мм
qфл,
мм2
R,
мм
r,
мм
d,
мм
B,
мм
H,
мм 1
З
О
87,2
96,4
137,5
125
66,3
60 7134 135 75 - 73 307 256,7
30082’ 2
З
О
88,4
88,4
69
51
34
52 4573 62 38 1,56 48,3 316,8 225
3505’ 3
З
О
80,4
89,6
41,4
44
30
20 2858 44 34 1,6 30,8 328 200,8
34043’ 4
З
О
81,6
81,6
30,3
26
14
18 1786 29 16 1,6 19,7 338 183
36072’ 5
З
О
73,6
82,8
18,8
20
12,4
7,4 1145 20 14 1,56 12,9 348 170
35093’ 6
З
О
74,8
74,8
16
14,6
6,04
7,4 818 16 8,3 1,4 9,55 355,2 160
34083’ 7
З
О
66,8
76
14,4
13,56
6,04
4,5 682 15 7 1,2 8,3 358 151
3402’ 8
З
О
68
68
13,5
13,5
5,31
5,31 620 14 6 1,1 7,6 360 143,7
340
7.Методика расчета энергосиловых параметров прокатки
Расчетэнергосиловых параметров выполним по ходу прокатки. Для начала выполним расчеткоэффициентов вытяжки и скоростного режима прокатки [3].
Площадьполосы в калибре определим по:
ω =В×d+ 2 ((ao + bo) ho/2 + (aз + bз) hз/2) мм2, (1)
где В-ширинакалибра;
d – толщина стенкикалибра;
ao – толщина открытогофланца у вершины калибра;
bo – толщина открытогофланца у основания калибра;
ho – высота открытогофланца;
aз – толщина закрытогофланца у вершины калибра;
bз – толщина закрытогофланца у основания калибра;
hз – высота закрытогофланца.
Для расчетаскоростного режима и энергосиловых параметров прокатки фасонные полосыпересчитываем на соответственные прямоугольные по методу приведенной высоты:
Нс= ω/В мм, (2)
где ω – площадьполосы в калибре;
В-ширинакалибра.
Определимкатающие диаметры валков. Расчет следует вести при максимальных диаметрахвалков, чтобы определить максимальную энергосиловую загрузку оборудованиястана.
Dк = D0– Нс мм, (3)
где D0– максимальный диаметрбочки валков (см. табл. 2.1);
Нс– приведенная высота фасонной полосы.
Коэффициентвытяжки в разрезном калибре:
λi = ωi-1/ ωi, (4)
где ωi-1 – площадь полосызадаваемой в калибр;
ωi – площадь полосывыходящей из калибра.
Конечнуюскорость прокатки определим, исходя из максимально допустимой скорости валков вчистовой клети с учетом запаса на регулирование в связи с переточкой валков вразмере 8%:
/> м/с, (5)
где Dк – катающий диаметр валков;
n – максимальная чистотавращения валков;
k – коэффициент запаса нарегулирование в связи с переточкой валков.
Частотавращения валков:
/> об/мин, (6)
где V – скорость вращениявалков;
Dк – катающий диаметр.
Найденнуючастоту вращения валков нужно сравнить с допустимой (см. табл. 2.1).
Найдемскорости в остальных калибрах из условия постоянства секундных объемов металла,проходящих через калибры этих клетей:
/> м/с, (7)
где V – скорость вращениявалков;
λ –коэффициент вытяжки.
Выполняемрасчет энергосиловых параметров. Определим значения усилия, крутящие моменты итемпературный режим прокатки.
Определимабсолютное изменение приведенной высоты:
ΔНс= (Н0с – Н1с) мм. (8)
Определимсреднее значение приведенных высот в калибре:
Нср= (Н0с + Н1с)/2 мм, (9)
где Н0с– приведенная высота в предыдущем калибре;
Н1с– приведенная высота в данном калибре.
Относительноеобжатие:
/>, (10)
где ΔН1– абсолютное изменение приведенной высоты;
Н0с– приведенная высота в предыдущем калибре.
Скоростьдеформации металла:
/> с-1, (11)
где n – частота вращениявалков;
ε – относительноеобжатие;
Dк – катающий диаметр;
Нс– приведенная высота в калибре.
Длина очагадеформации:
/> мм. (12)
Рассчитаемконтактную площадь прокатки:
F1 = 0.5×(B0+ B1)×lc мм2, (13)
где B0– ширина раската передвходом в данный калибр;
B1 – ширина раската;
lc – длина очага деформации.
Найдем длинураската по проходам. При длине исходной заготовки 5 метров из описания технологии прокатки на данном стане.
Длины раскатапо проходам:
Li = Li-1×λi мм, (14)
где Li-1 – длина предыдущегораската;
λi – коэффициент вытяжки.
Определимсопротивление деформации стали 70 по методу термомеханических коэффициентов В.И. Зюзина:
σ =σод×Кt×Кε×Кu МПа, (15)
где σод– базисное значение сопротивления деформации, определяемое для данной маркистали при t= 1000 0C, ε = 0,1 и u = 10 с-1;
Кt, Кε, Кu – термомеханическиекоэффициенты, учитывающие соответственно влияние температуры прокатываемогометалла, степени и скорости деформации. Эти коэффициенты определяются поформулам или кривым, построенным для каждой марки стали. В нашем случае длястали 10 пс определим эти коэффициенты по рисункам 7.1 и 7.2.
Рис. 7.1.Температурный Кt и степенной Кε коэффициенты стали 20ПС
/>
Рис. 7.2.Скоростной Кu коэффициент стали 20ПС
/>
Для стали 20 псσод = 82,32 МПа. [12]
Определяемтемпературу раската перед входом во вторую клеть. Для этого рассчитаем времяохлаждения раската, которое складывается из паузы на передачу раската от однойклети к другой и машинного времени прокатки.
Рассчитаемвремя охлаждения раската:
/> сек, (16)
где Lp – длина рольганга;
Vр – скорость рольганга;
L1 – длина раската;
Lш – длина шлепера;
Vш – скорость шлепера;
V1 – скорость прокатки вданной клети.
Найдемповышение температуры металла вследствие перехода механической энергиидеформации в теплоту:
Δtд =0,183×σ×lnλ 0C, (17)
где σ – сопротивлениедеформации стали;
λ – коэффициент вытяжки.
Рассчитаемпериметр поперечного сечения раската после прохода:
П =2×(Нс + В) мм, (18)
где Нс– приведенная высота в калибре;
B – ширина раската.
Тогда наоснове использования метода А.И. Целикова изменение температуры раската завремя прокатки в калибре и перемещения к следующему калибру составит:
/> 0С, (19)
где t0– температура раскатаперед входом в рассматриваемый калибр;
П – периметрпоперечного сечения раската после прохода;
τ –время охлаждения раската;
ω –площадь поперечного сечения раската после прохода;
Δtд – повышение температурыметалла вследствие перехода механической энергии деформации в теплоту.
Температураметалла перед заходом в следующую клеть:
ti = ti-1 – Δt 0С, (20)
где ti-1 – температура прокатки впредшествующей клети;
Δt – изменение температурыраската за время прокатки в калибре и перемещения к следующему калибрусоставит.
Рассчитаемконтактное давление прокатки по методу В.С. Смирнова:
р =1,08×nσ×nж×nф×σ МПа, (21)
где nσ – коэффициентнапряженного состояния, учитывающий влияние на контактное давление внешнеготрения;
nж – коэффициент,учитывающий влияние внешних зон по отношению к геометрическому очагудеформации;
nф – коэффициент формыпрофиля.
Найдемкоэффициент напряженного состояния:
nσ = />, (22)
где δ – коэффициентучитывающий влияние контактного трения на форму очага деформации;
ε – относительноеобжатие.
Определимкоэффициент учитывающий влияние контактного трения на форму очага деформации:
/>, (23)
где μ – коэффициентвнешнего трения;
lc – длина очага деформации;
ΔНс– абсолютное изменение приведенной высоты.
Коэффициентвнешнего трения:
μ = 0,55– 0,00024×t, (24)
где t – температурадеформируемого металла.
Найдемотношение длины очага деформации к среднему значению приведенной высоты: />.
Определимзначение коэффициента, учитывающего влияние внешних зон по отношению кгеометрическому очагу деформации:
nж = />, (25)
где /> – фактор формы очагадеформации.
Найдемкоэффициент формы профиля:
nф = />, (26)
где lc – длина очага деформации;
μ –коэффициент внешнего трения;
ΔНс– абсолютное изменение приведенной высоты.
Рассчитаемусилие прокатки:
Р = р×F×10-6МН, (27)
где р – контактноедавление прокатки;
F – контактная площадьпрокатки.
Определимкоэффициент плеча приложения усилия прокатки по формуле М.А. Зайкова – Н.А. Федорова:
φп= 5,85 – 11∙/> + 7,35∙/> – 1,58∙/>, (28)
где /> – фактор формы очагадеформации.
Рассчитаемкрутящий момент деформации:
Мвал= 2×Р×lc× φп кН×м, (29)
Ограниченияпо скоростному режиму прокатки проверяем по формулам (26) и (27) с учетомкоэффициента загрузки электродвигателей стана.
Коэффициентзагрузки электродвигателей стана по усилию прокатки:
/>, (30)
где Р –усилие прокатки;
Рmax – максимально допустимоеусилие прокатки.
/> м/с; (31)
/> м/с, (32)
где Dк – катающий диаметр;
nmax, nmax – соответственномаксимально возможные и минимальные частоты вращения валков (см. табл. 2.1);
k – коэффициент загрузкиэлектродвигателей стана.
Определимчасовую производительность стана:
/>, (33)
где G – масса заготовки;
Тт– такт прокатки;
Ки– коэффициент использования;
Принимаем Ки= 095.
8. Расчетэнергосиловых параметров прокатки
Исходнымиданными для расчета энергосиловых параметров служат данные расчета калибровки.
Расчетэнергосиловых параметров выполним по методика приведенной выше.
По формуле(1) рассчитаем площадь полосы в каждом калибре:
ω1= 307×73 + 2 ((60 + 125)×96,4/2 + (66,3 + 137,5)×87,2/2) =58016 мм2;
ω2= 317×48,3 + 2 ((34 + 69)×88,4/2 + (52 + 51)×88,4/2) =33521,5 мм2;
ω3= 328×30,8 + 2 ((20 + 44)×89,6/2 + (30 + 41,4)×80,4/2) =21577,4 мм2;
ω4= 338×19,7 + 2 ((14 + 30,3)×81,6/2 + (18 + 26)×81,6/2) =13864 мм2;
ω5= 348×13 + 2 ((7,4 + 20)×82,8/2 + (12,4 + 18,8)×73,6/2) =9089 мм2;
ω6= 355×9,55 + 2 ((6,04 + 16)×74,8/2 + (7,4 + 14,6)×74,8/2) =6684,4 мм2;
ω7= 358×8,3+ 2 ((4,5 + 13,56)×76/2 + (6,04 + 14,4)×66,8/2) =5709,4 мм2;
ω8= 360×7,6+ 2 ((5,31 + 13,5)×68/2 + (5,31 + 13,5)×68/2) = 5294 мм2.
Для расчетаскоростного режима и энергосиловых параметров прокатки фасонные полосыпересчитываем на соответственные прямоугольные по методу приведенной высоты.Рассчитаем по формуле (2) значения приведенной высоты:
Нс1= 58016/307 = 189 мм; Нс2 = 33521,5/316,8 = 105,8 мм;
Нс3= 21577,4/328 = 66 мм; Нс4 = 13864/338 = 41 мм;
Нс5= 9089 /348 = 26 мм; Нс6 = 6684,4/355 = 19 мм;
Нс7= 5709,4/358 = 16 мм; Нс8 = 5294/360 = 15 мм.
Определимкатающие диаметры валков. Расчет будем вести при максимальных диаметрах валков(см. табл. 2.1), чтобы определить максимальную энергосиловую загрузкуоборудования стана. По формуле (3) рассчитаем катающие диаметры:
D1 = 1000 – 189 = 811 мм;D2 = 1000 – 105,8 = 894,2 мм;
D3 = 1000 – 66 = 934 мм;D4 = 800 – 41 = 759 мм;
D5 = 800 – 26 = 774 мм;D6 = 800 – 19 = 781 мм;
D7 = 800 – 16 = 784 мм;D8 = 800 –15 = 785 мм.
Найдемкоэффициент вытяжки в калибрах по формуле (4):
λ1= 89925/58016 = 1,55; λ2 = 58016/ 33521,5 = 1,73; λ3= 33521,5/ 21577,4 = 1,55;
λ4= 21577,4/ 13864 = 1,55; λ5 = 13864/ 9089 = 1,53; λ6= 9089/ 6684,4 = 1,36;
λ7= 6684,4/ 5709,4 = 1,17; λ8 = 5709,4/ 5294 = 1,08.
Определим поформуле (5) конечную скорость прокатки в восьмой клети, исходя из максимальнодопустимой скорости валков в чистовой клети с учетом запаса на регулирование всвязи с переточкой валков в размере 5%:
/> м/с.
Принимаемконечную скорость прокатки 6,4 м/с.
Найдем поформуле (7) скорости в остальных калибрах из условия постоянства секундныхобъемов металла:
/> м/с; /> м/с; /> м/с; /> м/с;
/> м/с; /> м/с; /> м/с.
С учетомнайденных скоростей прокатки найдем по формуле (6) частоту вращения валков:
/> об/мин; /> об/мин;
/> об/мин; /> об/мин;
/> об/мин; /> об/мин;
/> об/мин; /> об/мин.
Определимабсолютное изменение приведенной высоты по формуле (8):
ΔНс1= (263 – 189) = 74 мм; ΔНс2 = (189 – 106) = 83 мм;
ΔНс3= (106 – 66) = 40 мм; ΔНс4 = (66 – 41) = 25 мм;
ΔНс5= (41 – 26) = 15 мм; ΔНс6 = (26 – 19) = 7 мм;
ΔНс7= (19 – 16) = 3 мм; ΔНс8 = (16 – 15) = 1 мм.
Определимсреднее значение приведенных высот в калибре по формуле (9):
Нср1= (263 + 189)/2 = 226 мм; Нср2 = (189+ 106) /2= 148 мм;
Нср3= (106 + 66) /2= 86 мм; Нср4 = (66 + 41) /2= 53,5 мм;
Нср5= (41 + 26) /2= 33,5 мм; Нср6 = (26 + 19) /2 = 22,5 мм;
Нср7= (19 + 16) /2= 17,5 мм; Нср8 = (16 + 15) /2= 15,5 мм.
Найдем поформуле (10) относительное обжатие в каждой клети:
/>; />; />; />; />;
/>; />; />.
В каждомкалибре определим по формуле (11) скорость деформации металла:
/> с-1; /> с-1;
/> с-1; /> с-1;
/> с-1; /> с-1;
/> с-1; /> с-1.
Рассчитаем поформуле (12) длину очага деформации:
/> мм; /> мм;
/> мм; /> мм;
/> мм; /> мм;
/> мм; /> мм.
Рассчитаемконтактную площадь прокатки по формуле (13):
F1 = 0,5×(300 +307)×173,2 = 52566,2 мм2;
F2 = 0,5×(307 +316,8)×172,6 = 51833 мм2;
F3 = 0,5×(316,8 +328)×136,7 = 44072,1 мм2;
F4 = 0,5×(328 +338)×97,4 = 32434,2 мм2;
F5 = 0,5×(338 +348)×76,2 = 26136,6 мм2;
F6 = 0,5×(348 +355,2)×52,3 = 18388,68 мм2;
F7 = 0,5×(355,2 +358)×34,3 = 12231,38 мм2;
F8 = 0,5×(358 +360)×20 = 7800 мм2.
Принимаяначальную длину двутавровой балки 5 метров, найдем по формуле (14) длины раската по проходам:
L1 = 5×1,55 = 7,75 мм;L2 = 7,75×1,73 = 13,4 мм;L3 = 13,4×1,55 = 20,7 мм;
L4 = 20,7×1,55 = 32 мм;L5 = 32×1,53 = 49,3 мм;L6 = 49,3×1,36 = 67 мм;
L7 = 67×1,17 = 78 мм;L8 = 78×1,08 = 84 мм.
В дальнейшемрасчет будем вести по каждой клети в отдельности по ходу прокатки, так как длярасчета изменения температуры металла по проходам нам необходимо знатьтемпературу металла в предыдущей клети.
Выполнимрасчет для первой клети.
Определимсопротивление деформации стали 20 пс по формуле (15) по методутермомеханических коэффициентов В.И. Зюзина. Термомеханическиекоэффициенты определим по графикам рисунков 7.1 и 7.2. Исходя из того, чтоначальную температуру прокатки в первой клети принимаем равной 1130 0С,относительное обжатие в первой клети равно ε1 = 0,28 и скоростьдеформации металла U1 = 0,7 с-1. Начальную температуру прокатки принимаемисходя из того, что она является минимально возможной температурой началапрокатки. Кt= 0,78; Кε = 1,39; Кu= 0,7. Базисное значениесопротивления деформации, определяемое для данной марки стали равно σод= 82,32 МПа.
σ1= 82,32×0,78×1,39×0,7 = 62,47 МПа.
Определяемтемпературу раската перед входом во вторую клеть.
Рассчитаем поформуле (16) время охлаждения раската:
/> сек.
Найдем поформуле (17) повышение температуры металла вследствие перехода механическойэнергии деформации в теплоту:
Δtд =0,183×62,47×ln 1,36 = 3,5 0C.
Рассчитаемпериметр поперечного сечения раската после прохода по формуле (18):
П1= 2×(189 + 307) = 992 мм.
Определимизменение температуры раската за время прокатки в калибре и перемещения кследующему калибру по формуле (19):
/> 0С.
Найдем поформуле (20) температура металла перед заходом в следующую клеть:
t2 = 1130 – 8 = 1122 0С.
Аналогичновыполним расчет для всех последующих калибров.
По формуле(24) найдем коэффициент внешнего трения для каждого калибра:
μ1= 0,55 – 0,00024×1122 = 0,281; μ2 = 0,55 – 0,00024×1097= 0,287;
μ3= 0,55 – 0,00024×1069 = 0,2934; μ4 = 0,55 –0,00024×1047 = 0,299;
μ5= 0,55 – 0,00024×1022 = 0,305; μ6 = 0,55 –0,00024×924 = 0,328;
μ7= 0,55 – 0,00024×905 = 0,333; μ8 = 0,55 –0,00024×882 = 0,338.
Найдем поформуле (23) коэффициент, учитывающий влияние контактного трения на форму очагадеформации в каждом калибре:
/>; />;
/>; />;
/>; />;
/>; />.
Найдем поформуле (22) коэффициент напряженного состояния:
nσ1 = />; nσ2 = />;
nσ3 = />; nσ4 = />;
nσ5 = />; nσ6 = />;
nσ7 = />; nσ8 = />.
Определим поформуле (25) значение коэффициента, учитывающего влияние внешних зон поотношению к геометрическому очагу деформации:
nж1 = />; nж2 = />; nж3 = />;
nж4 = />; nж5 = />; nж6 =/>;
nж7 = />; nж8 = />.
Найдемкоэффициент формы профиля используя формулу (26):
nф1 = />; nф2 = />;
nф3 = />; nф4 = />;
nф5 = />; nф6 = />;
nф7 = />; nф8 = />.
Рассчитаемконтактное давление прокатки по формуле (21):
р1= 1,08×1,08×1,12×0,897×62,47 = 73,2 МПа;
р2= 1,08×1,028×0,92×0,879×77 = 69,13 МПа;
р3= 1,08×1,03×0,74×1 ×100 = 82,32 МПа;
р4= 1,08×1,034×0,65×1,05×115 = 87,65 МПа;
р5= 1,08×1,042×0,49×1,17×115,3 = 74,39 МПа;
р6= 1,08×1,025×0,47×1,43×153 = 113,83 МПа;
р7= 1,08×1,008×0,6×1,84×118,5 = 142,4 МПа;
р8= 1,08×1,001×0,86×2,7×133,7 = 335,6 МПа.
Рассчитаемусилия прокатки по формуле (27):
Р1= 73,2×52566,2×10-6 = 3,85 МН; Р2 =69,13×51833×10-6 = 3,58 МН;
Р3= 82,32×44072,1×10-6 = 3,63 МН; Р4 =87,65×32434,2×10-6 = 2,84 МН;
Р5= 74,39×26136,6×10-6 = 1,94 МН; Р6 =113,83×18388×10-6 = 2,09 МН;
Р7= 142,4×12231×10-6 = 1,74 МН; Р8 =335,6×7800×10-6 = 2,6 МН.
Определим поформуле (28) коэффициент плеча приложения усилия прокатки:
φп1= 5,85 – 11×0,77 + 7,35×0,772 – 1,58×0,773= 0,989;
φп2= 5,85 – 11×1,16 + 7,35×1,162 – 1,58×1,163= 0,514;
φп3= 5,85 – 11×1,59 + 7,35×1,592 – 1,58×1,593= 0,59;
φп4= 5,85 – 11×1,82 + 7,35×1,822 – 1,58×1,823= 0,65;
φп5= 5,85 – 11×2,27 + 7,35×2,272 – 1,58×2,273= 0,272;
φп6= 5,85 – 11×2,32 + 7,35×2,322 – 1,58×2,323= 0,161;
φп7= 5,85 – 11×1,96 + 7,35×1,962 – 1,58×1,963= 0,63;
φп8= 5,85 – 11×1,29 + 7,35×1,292 – 1,58×1,293= 0,5.
Все клетистана имеют индивидуальный привод. Найдем по формуле (30) коэффициент загрузкиэлектродвигателей стана по усилию прокатки:
/> Мн; /> Мн; /> Мн;
/> Мн; /> Мн; /> Мн;
/> Мн; />Мн.
По формуле(33) определим производительность стана в час:
/> т/ч.
Результатырасчета основных технологических параметров прокатки приведены в таблице 8.1.
Таблица 8.1. Результатырасчета основных технологических параметров прокатке двутавровой балки №36№ клети
Нс,
Мм
Dк,
мм
V,
м/с
n,
об/мин
t,
0С
σ,
МПа
nσ
nф
р,
МПа
F,
мм2
Р,
МН
kдв
nж 1 189 811 0,4 10 1122 62,47 1,08 0,897 73,2 52566,2 3,85 0,962 2,87 2 106 994 0,64 14 1097 77 1,028 0,879 69,13 51833 3,58 0,895 3 3 66 934 1,1 23 1069 100,8 1,03 1 82,32 44072,1 3,63 0,91 3,26 4 41 759 1,7 43 1047 115,8 1,034 1,05 87,65 32434,2 2,84 0,71 3,35 5 26 774 2,63 65 1022 115,3 1,042 1,17 74,39 26136,6 1,94 0,65 3,5 6 19 781 4,02 98 924 153,3 1,025 1,43 113,83 18388,7 2,09 0,67 3,52 7 16 784 5,47 133 905 118,5 1,008 1,84 142,4 12231,4 1,74 0,58 3,4 8 15 785 6,36 155 882 133,7 1,001 2,7 335,6 7800 2,6 0,86 2,13
Таким образом,рассчитанная калибровка валков позволяет рационально использовать скоростные иэнергосиловые возможности стана. Расчет показывает, что прокатка заданной двутавровой балки №36на данном стане возможна, т.е. рассчитанные усилия прокатки не приведут кповышенному износу валков, они меньше предельного усилия. Коэффициент загрузкиэлектродвигателей стана по усилию прокатки меньше допустимого.
Заключение
В процессевыполнения данной курсовой работы был изучен двутавровый профиль со всеми егоразновидностями. Для данного расчета был выбран полунепрерывный стан 800Нижнетагильского металлургического комбината. Так же приведена схемарасположения основного технологического оборудования, основных профилейсортамента стана, печей, рабочих клетей, прокатных валков и двигателейпрокатного стана 800 НТМК. Приведена технико-экономические показатели работыстана. При нахождении основных размеров калибров учитывалась температурапрокатываемой стали. Изучены способы прокатки и калибровки профиля взависимости от вида и размеров профиля, а также конструкции прокатных становприменяющие различные способы прокатки балок. Получены навыки расчетакалибровки валков для проката двутавровой балки. Нами был выполнен расчеткалибровки двутавровой балки №36 по ГОСТ 8239–72, пользуясь методом А.П. Чекмарева,а также найдены основные технологические параметры прокатки. Было выбранонеобходимое число проходов для прокатки двутавровой балки №36 равное восьмикалибрам. В расчете энергосиловых параметров прокатки рассчитанная калибровкавалков позволяет рационально использовать скоростные и энергосиловыевозможности стана. Нами была рассчитана производительность стана по выбранномурежиму прокатки составила 164,2 т/ч. В расчете учитывалась марка стали изкоторой изготавливают данный профиль. Сталь – углеродистая качественнаяконструкционная 20КП по ГОСТ 1050–74. Был произведен расчет технологический параметров.Расчет показывает, что прокатка двутавровой балки №36 на полунепрерывном стане 800Нижнетагильского металлургического комбината возможна выполнением оптимизации.
Списокиспользуемых источников
1. Чекмарев А.П., Мутьев М.С.,Машковец Р.А. Калибровка прокатных валков. – М.: Металлургия, 1971,512 с.
2. Королев А.А. Прокатныестаны и оборудование прокатных цехов. Атлас. Том 2. – М.: Металлургия, 1981,208 с.
3. Смирнов В.К., Шилов В.А.,Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. – М.: Металлургия, 1987,368 с.
4. Диомидов Б.Б., Литовченко Н.В. Калибровкавалков сортовых станов. Металлургиздат, 1963, 360 с.
5. Протасов А.А. Сборникзадач по технологии горячей и холодной прокатки стали и сплавов. – Металлургия,1972, 320 с.
6. Справочник металлиста.– М.: Машиностроение. Т.3, 1976, 125 с.
7. Полухин П.И. Прокаткаи калибровка двутавровых балок. М.: Металлургизд, 1956, 175 с.
8. Бахтинов Б.П., Штернов М.М. Калибровкабалок и швеллеров. М.: Металлургизд, 1950, 170 с.