1. Расчет режимаобжатий
1.1 Расчетмаксимального обжатия
1.1.1Максимальное обжатие по условию захвата металла валками
Всоответствии с рекомендациями принимаем /> дляпервого калибра (бочки валков) 120 мм, для остальных калибров – 140 мм,зазор между буртами валков выбираем 15 мм.
Тогда рабочийдиаметр валков определим по формуле [2, стр. 27]:
/>, где (1.1)
/> — рабочий диаметр валков,мм;
/> – номинальный диаметрвалков, мм;
/> – глубина вреза, мм;
/> – зазор между буртами,мм.
в первомкалибре:
/>
в остальныхкалибрах:
/>
Определяемокружную скорость валков при /> поформуле [2, стр. 6]:
/>, где (1.2)
/> – окружная скоростьвалков, м/с
/> - рабочий диаметр валков,мм;
/> – средняя частотавращения валков в момент захвата раската, об/мин.
в первомкалибре:
/>
в остальныхкалибрах:
/>
По таблице2.1 [1, стр. 23] допустимый угол захвата /> составит:
при прокаткена гладкой бочке валков – 22,460
вкалиброванных валках без насечки – 24,560
в калиброванныхвалках с насечкой – 30,020
Определяеммаксимальное обжатие [2, стр. 6]:
/>, где (1.3)
/> – максимальное обжатиепо условию захвата металла валками, мм;
/> – допустимый уголзахвата, град.
в первомкалибре:
/>
длякалиброванных валков без насечки:
/>
длякалиброванных валков с насечкой:
/>
1.1.2Максимальное обжатие по мощности электродвигателя
По таблице 2[2, стр. 14] для двух электродвигателей П34–160–9К находим:
номинальныйкрутящий момент />
маховоймомент якоря электродвигателей />
частотавращения электродвигателей />
допустимыймомент перегрузки />
Допустимыймомент электродвигателей определим по формуле [2, стр. 11]:
/>, где (1.4)
/> – допустимый моментэлектродвигателя, />;
/> – допустимый моментперегрузки;
/> – номинальный крутящиймомент, />.
/>
Далееопределяем:
приведенныймаховой момент [2, с. 13]:
/>, где (1.5)
/> – приведенный маховоймомент, />;
/> – маховой момент якоряэлектродвигателя, />.
/>
динамическиймомент при /> [2, стр. 13]
/>, где (1.6)
/> – динамический момент, />;
/> – ускорение валков, />.
/>
моментхолостого хода [2, стр. 13]:
/>, где (1.7)
/> – момент холостого хода,/>.
/>
Находимдопустимый крутящий момент прокатки на валках блюминга при /> и />[2, с. 12]
/>, где (1.8)
/> – допустимый крутящиймомент прокатки, />;
/> – механический КПД припередаче крутящего момента от электродвигателей к рабочим валкам безшестеренной клети;
/> – коэффициент,учитывающий снижение крутящего момента электродвигателя привода вследствиеослабления магнитного потока при частоте вращения валков n больше номинальной nн, принимаем />.
/>
Размерыпоперечного сечения слитка посередине />.Ориентировочное значение обжатия найдем по формуле [2, стр. 15]:
/>, где (1.9)
/> – ориентировочноезначение обжатия, мм.
/>
Относительноеобжатие рассчитаем по формуле [2, стр. 9]:
/>, где (1.10)
/> – относительное обжатие;
/> – средняя высота слитка,мм
/>
Определимрабочий радиус [2, стр. 9]:
/>, где (1.11)
/> – рабочий радиус, мм.
/>
Скоростьдеформации при /> рассчитаем попреобразованной формуле А.И. Целикова [2, стр. 9]:
/>, где (1.12)
/> – скорость деформации, />;
/> – частота вращениявалков, />.
/>
Сопротивлениедеформации зависит от марки металла, его температуры, степени и скоростидеформации, для стали 60с2 рассчитывается по формуле Б.П. Бахтинова [1, с. 25]:
/>, где (1.13)
/> – базисное значениесопротивления деформации, МПа;
/> – температурныйкоэффициент;
/> – степенной коэффициент;
/> – скоростнойкоэффициент.
По данным [3]для стали 60с2 находим: />; />; />; /> при температуре 12000С.[3, стр. 8, 21]
/>
Находим длинуочага деформации [2, стр. 7]:
/>, где (1.14)
/> – длина очагадеформации, мм.
/>
Фактор формыочага деформации [1, стр. 24]:
/>, где (1.15)
/> – фактор формы очагадеформации.
Коэффициентнапряженного состояний, учитывающий влияние на контактное давление внешнеготрения n зависит от фактора формы очага деформации />, где Hcp=0,5 (H+H1) при />=0,2…0,5, принимаетсяравным 1 [2, с. 9].
Коэффициент nж рассчитывают поэмпирической формуле [2, стр. 9]:
/>, где (1.16)
nж – коэффициент,учитывающий влияние внешних зон по отношению к геометрическому очагудеформации.
/>
Коэффициент n учитывает влияние шириныраската. При прокатке на блюминге принимается равным 1,15.
Контактноедавление по формуле А.И. Целикова [2, стр. 7]:
/>, где (1.17)
/> – контактное давление,МПа.
/>
Определим /> по формуле А.П. Чекмарева[2, стр. 11]:
/>, где (1.18)
/> – коэффициент плечаравнодействующей.
/>
Находим длинуочага деформации, принимая />, /> и Bср=675 мм [2, с. 13,14,15]
/>, где (1.19)
/> – длина очагадеформации, мм;
/> – коэффициент трения вшейках валков;
/> – диаметр шейки валка,мм;
Bср – средняя ширина слитка,мм.
/>
Определиммаксимальное обжатие по мощности электродвигателей [2, стр. 15]:
/>, где (1.20)
/> – максимальное обжатиепо мощности электродвигателя, мм.
/>
Повторяем расчетпри />
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Принимаем />.
1.1.3Максимальное обжатие по прочности валков
Всоответствии с рекомендациями [2, стр. 17] для блюминга 1100 принимаемдлину бочки валков />, длину шейки />, ширину крайнего бурта />, ширину калибра по дну />, ширину калибра по буртампри выпуске калибра />, ширину врезарассчитаем по формуле [2, стр. 30]:
/>, где (1.21)
/> – ширина вреза, мм;
/> – ширину калибра по дну,мм;
/> – выпуск калибра.
/>
Тогда получим[2, стр. 30]:
/>, где (1.22)
/> – длина шейки, мм.
/>
Дляиспользуемых стальных кованых валков принимаем допустимое напряжение на изгиб />[2, с. 30],
Находим допустимоеусилие прокатки [2, с. 16]:
/>, где (1.23)
/> – допустимое усилиепрокатки, кН;
/> – допустимое напряжениена изгиб, МПа;
L – длина бочки валков,мм.
/>
Определяеммаксимальное обжатие по прочности валков при /> и/>[2, стр. 17]:
/>, где (1.24)
/> – максимальное обжатиепо прочности валков, мм.
/>
1.1.4Выбор максимального обжатия
В результатерасчетов получили значения />:
по условиюзахвата валками />
по мощностиэлектродвигателей />
по прочностивалков />
Окончательнопринимаем />
1.2Среднее обжатие за проход и число проходов
Определимсреднее обжатие за проход />.
Числовойкоэффициент принимаем равным 0,9 – так как, слиток и блюм имеют разные сечения[2, стр. 17].
/>, где (1.25)
/> – среднее обжатие запроход, мм;
/> – максимальное обжатие,мм.
/>
Находим числопроходов, необходимое для прокатки блюмов сечением /> при/> [2, стр. 18]:
/>, где (1.26)
/> – число проходов;
/> – высота блюма, мм;
/> – ширина блюма, мм.
/>
Так как, попредварительным расчетам число проходов />слишкоммало для обжатия данной заготовки, то принимаем число проходов />
Уточняемсреднее обжатие [2, стр. 19]:
/> (1.27)
/>
1.3Предварительная схема обжатий
Составляемпредварительную схему обжатий. Принимаем первую кантовку после второго прохода.
Таблица 1. Предварительнаясхема обжатий при прокатке блюмов сечением 250×250 на блюминге 1100Номер прохода Номер калибра Размер
/>
/>
/> -
700х700
(625х625) - - - 1 I
625х705
(590х630) 75 (35) 5 2 I
555х710
(555х635) 70 (35) 5 1,28 кантовка 3 I
610х565
(590х565) 100 (45) 10 4 I 545х575 65 (45) 10 1,06 кантовка 5 II 475х555 100 10 6 II 375х565 100 10 1,51 кантовка 7 III 445х390 120 15 8 III 325х405 120 15 1,25 кантовка 9 IV 305х345 100 20 10 IV 230x365 75 20 1,59 кантовка 11 V 250x250 115 20
1.4Окончательная схема обжатий
Составляемокончательную схему обжатий с учетом уширения по кривым А.Ф. Головина [2,стр. 21]. Результаты уширения приведены в таблице 2.
Окончательнаясхема обжатий при прокатке блюмов сечением 250×250 мм из слитка />, массой 5500 кг наблюминге 1100 приведена в таблице 3.
Таблица 2. Результатыуширения по методу А.Ф. Головина при прокатке блюмов сечением 250х250 ммна блюминге 1100номер прохода
/>мм
/>мм
/>мм
/>
/>
/>
/> расчетное принятое 1 - - - - - - - 5
2* - - - - - - - 5 3 - - - - - - - 10
4* 177,1 570 577,5 0,31 1,01 0,1 6,5 5 5 217,37 550 525 0,4 0,95 0,13 13 15
6* 217,37 560 425 0,39 0,76 0,13 13 15 7 238,12 382,5 505 0,62 1,32 0,185 22,2 20
8* 238,12 397,5 385 0,6 0,97 0,195 23,4 25 9 217,37 335 355 0,65 1,06 0,2 20 20 10* 188,25 355 267,5 0,53 0,75 0,18 13,5 15 11 233,1 240 307,5 0,97 1,28 0,225 25,88 25
Таблица 3. Окончательнаясхема обжатий при прокатке блюмов сечением 250×250 мм на обжимномреверсивном стане 1100номер прохода номер калибра
/>
/>
/>
/> -
700х700
(625х625) - - - 1 I
625х705
(590х630) 75 (35) 5 2 I
555х710
(555х635) 70 (35) 5 1,28 кантовка 3 I
595х565
(575х565) 115 (60) 10 4 I 510х570 85 (65) 5 1,12 кантовка 5 II 480х525 90 15 6 II 390х540 90 15 1,38 кантовка 7 III 425х410 115 20 8 III 315х435 110 25 1,38 кантовка 9 IV 335х335 100 20 10 IV 225x350 110 15 1,56 кантовка 11 V 250x250 100 25
1.5 Длинараската и коэффициент вытяжки по проходам
В первом ивтором проходах длину раската принимаем равной длине слитка, а именно 1500 мм.
Рассчитаемдлину раската и коэффициент вытяжки в третьем проходе.
Площадьпоперечного сечения раската составит:
/>, где (1.28)
/> – площадь поперечногосечения раската в проходе, дм2;
/> – высота слитка впроходе, мм;
/> – ширина слитка впроходе, мм.
/>
Объемобжатого металла найдем следующим образом:
/>, где (1.29)
/> – объем обжатогометалла, м3;
/> – масса слитка, кг;
/> – плотность обжатогометалла, обычно принимают />
/>
Длина раскатасоставит [2, с. 22]:
/>, где (1.30)
/> – длина раската впроходе, м.
/>
Коэффициентвытяжки определим по формуле [2, стр. 22]:
/>, где (1.31)
/> – коэффициент вытяжки.
/>
Рассчитаемдлину раската и коэффициент вытяжки в четвертом проходе.
Площадьпоперечного сечения раската составит:
/>
Объемобжатого металла найдем следующим образом:
/>
Длина раскатасоставит:
/>
Коэффициентвытяжки определим по формуле:
/>
Рассчитаемдлину раската и коэффициент вытяжки в пятом проходе.
Площадьпоперечного сечения раската составит:
/>
Объемобжатого металла найдем следующим образом:
/>
Длина раскатасоставит:
/>
Коэффициентвытяжки определим по формуле:
/>
Рассчитаемдлину раската и коэффициент вытяжки в шестом проходе.
Площадьпоперечного сечения раската составит:
/>
Объемобжатого металла найдем следующим образом:
/>
Длина раскатасоставит:
/>
Коэффициентвытяжки определим по формуле:
/>
Рассчитаемдлину раската и коэффициент вытяжки в седьмом проходе.
Площадьпоперечного сечения раската составит:
/>
Объемобжатого металла найдем следующим образом:
/>
Длина раскатасоставит:
/>
Коэффициентвытяжки определим по формуле:
/>
Рассчитаемдлину раската и коэффициент вытяжки в восьмом проходе.
Площадьпоперечного сечения раската составит:
/>
Объемобжатого металла найдем следующим образом:
/>
Длина раскатасоставит:
/>
Коэффициентвытяжки определим по формуле:
/>
Рассчитаемдлину раската и коэффициент вытяжки в девятом проходе.
Площадьпоперечного сечения раската составит:
/>
Объемобжатого металла найдем следующим образом:
/>
Длина раскатасоставит:
/>
Коэффициентвытяжки определим по формуле:
/>
Рассчитаемдлину раската и коэффициент вытяжки в десятом проходе.
Площадьпоперечного сечения раската составит:
/>
Объемобжатого металла найдем следующим образом:
/>
Длина раскатасоставит:
/>
Коэффициентвытяжки определим по формуле:
/>
Рассчитаемдлину раската и коэффициент вытяжки в одиннадцатом проходе.
Площадьпоперечного сечения раската составит:
/>
Объемобжатого металла найдем следующим образом:
/>
Длина раскатасоставит:
/>
Коэффициентвытяжки определим по формуле:
/>
Результатырасчетов длины раската L1, коэффициентов вытяжки />, углов захвата /> и показания циферблата S по проходам приведены в табл.4.
Таблица 4. Длинараската L1, коэффициенты вытяжки />, углызахвата /> и показания циферблата S по проходамномер прохода
/>
/>
/>
/>
/>
/> 700х700 - - - - - 1 625х705 - 1,5 1 15,48 505
2* 555х710 - 1,5 1 15,48 435 3 595х565 33,62 2,08 1,39 20,31 475
4* 510х570 29,07 2,41 1,16 21,15 390 5 480х525 25,2 2,78 1,15 25,21 340 6* 390х540 21,06 3,32 1,19 25,21 250 7 425х410 17,425 4,02 1,21 28,56 285
8* 315х435 13,7 5,11 1,27 27,92 175 9 335х335 11,22 6,24 1,22 26,6 195 10* 225х350 7,875 8,89 1,42 27,92 85 11 250х250 6,25 11,2 1,26 26,6 110
2.Определение размеров калибров
Определяемразмеры калибров и составляем эскизы валков.
Рекомендуемаяглубина ручья при отношении сторон раската Н/В£1,3 [1, стр. 33]
/>, где (2.1)
/> – глубина ручья, мм;
/> – минимальная высотараската при прокатке в данном калибре, мм.
во второмкалибре />
в третьемкалибре />
в четвертомкалибре />
в пятомкалибре />
С цельюсокращения числа ступеней станинных роликов примем у второго, третьего ичетвертого калибров глубину ручьев одинаковой /> или/>.
Глубина ручьяу первого калибра принята, как указывалось выше, 60 мм, следовательно, />.
Определимразмеры второго калибра
Ширинакалибра по дну ручья находится по формуле [1, стр. 34]:
/>, где (2.2)
/> – минимальная ширинараската, задаваемого в калибр, мм.
/>
Ширинакалибра по буртам [1, с. 34]:
/>, где (2.3)
/> – максимальная ширинараската после прокатки в калибре, мм.
/>
Выпусккалибра определим следующим образом [1, стр. 44]:
/> (2.4)
/>
Радиусызакругления в калибрах принимаются в соответствии с рекомендованными значениями[1, стр. 34]:
/>, где (2.5)
/> и /> – радиусы закругления вкалибре, мм.
/>
Из указанногоинтервала принимаем />
Определимразмеры третьего калибра
Ширинакалибра по дну ручья:
/>
Ширинакалибра по буртам:
/>
Выпусккалибра:
/>
Радиусызакругления в калибрах:
/>
Из указанногоинтервала принимаем />
Определимразмеры четвертого калибра
Ширинакалибра по дну ручья:
/>
Ширинакалибра по буртам:
/>
Выпусккалибра:
/>
Радиусызакругления в калибрах:
/>
Дляпоследнего калибра принимаем />
Определимразмеры пятого (последнего) калибра
Ширинакалибра по дну ручья:
/>
Ширина калибрапо буртам в последнем калибре определяется по формуле [2, с. 36]:
/>
/>
Выпусккалибра:
В последнемкалибре /> примем равным 10% [1,стр. 34]
Радиусызакругления в последнем калибре [1, стр. 34]:
/>, где
H– сторона квадрата
/>
Дляпоследнего калибра принимаем />
Определимразмеры первого калибра
Ширина побуртам определена по разности между длинной бочки валков и шириной буртов [2,стр. 36]:
/>, где (2.6)
/> – ширина буртов, мм.
/>
Ширина по днупри выпуске /> составит [2, стр. 36]:
/> (2.7)
/>
Радиусызакругления принимаем />
Показанияциферблата найдем по формуле [1, с. 34]:
/>, где (2.8)
/> – показания циферблата,мм.
· дляпервого прохода />
· длявторого прохода />
· длятретьего прохода />
· длячетвертого прохода />
· дляпятого прохода />
· дляшестого прохода />
· дляседьмого прохода />
· длявосьмого прохода />
· длядевятого прохода />
· длядесятого прохода />
· дляодиннадцатого прохода />
Показанияциферблата указаны в таблице 4.
Размерыкалибров приведены в таблице 5
Таблица 5. Размерыкалибровкалибр первый второй третий четвертый пятый размер длина бочки валков (L), мм 2800 зазор между валками (S), мм 15 номинальный диаметр валков (D), мм 1100
ширина буртов (/>), мм 105 60 60 60 105
ширина по дну (/>), мм 693 500 390 315 250
ширина по буртам (/>), мм 741 550 440 355 264
выпуск калибра (/>),% 40 35,71 35,71 28,57 10
радиусы закругления (/>), мм 40 40 35 30 25
высота (/>), мм 135 155 155 155 155