1. Расчет режима обжатий
1.1 Расчет максимального обжатия
1.1.1 Максимальное обжатие по условию захвата металла валками
В соответствии с рекомендациями принимаем для первого калибра (бочки валков) 120 мм, для остальных калибров – 140 мм, зазор между буртами валков выбираем 15 мм.
Тогда рабочий диаметр валков определим по формуле [2, стр. 27]:
, где (1.1)
- рабочий диаметр валков, мм;
– номинальный диаметр валков, мм;
– глубина вреза, мм;
– зазор между буртами, мм.
в первом калибре:
в остальных калибрах:
Определяем окружную скорость валков при по формуле [2, стр. 6]:
, где (1.2)
– окружная скорость валков, м/с
- рабочий диаметр валков, мм;
– средняя частота вращения валков в момент захвата раската, об/мин.
в первом калибре:
в остальных калибрах:
По таблице 2.1 [1, стр. 23] допустимый угол захвата составит:
при прокатке на гладкой бочке валков – 22,460
в калиброванных валках без насечки – 24,560
в калиброванных валках с насечкой – 30,020
Определяем максимальное обжатие [2, стр. 6]:
, где (1.3)
– максимальное обжатие по условию захвата металла валками, мм;
– допустимый угол захвата, град.
в первом калибре:
для калиброванных валков без насечки:
для калиброванных валков с насечкой:
1.1.2 Максимальное обжатие по мощности электродвигателя
По таблице 2 [2, стр. 14] для двух электродвигателей П34–160–9К находим:
номинальный крутящий момент
маховой момент якоря электродвигателей
частота вращения электродвигателей
допустимый момент перегрузки
Допустимый момент электродвигателей определим по формуле [2, стр. 11]:
, где (1.4)
– допустимый момент электродвигателя, ;
– допустимый момент перегрузки;
– номинальный крутящий момент, .
Далее определяем:
приведенный маховой момент [2, с. 13]:
, где (1.5)
– приведенный маховой момент, ;
– маховой момент якоря электродвигателя, .
динамический момент при [2, стр. 13]
, где (1.6)
– динамический момент, ;
– ускорение валков, .
момент холостого хода [2, стр. 13]:
, где (1.7)
– момент холостого хода, .
Находим допустимый крутящий момент прокатки на валках блюминга при и [2, с. 12]
, где (1.8)
– допустимый крутящий момент прокатки, ;
– механический КПД при передаче крутящего момента от электродвигателей к рабочим валкам без шестеренной клети;
– коэффициент, учитывающий снижение крутящего момента электродвигателя привода вследствие ослабления магнитного потока при частоте вращения валков n больше номинальной nн
, принимаем .
Размеры поперечного сечения слитка посередине . Ориентировочное значение обжатия найдем по формуле [2, стр. 15]:
, где (1.9)
– ориентировочное значение обжатия, мм.
Относительное обжатие рассчитаем по формуле [2, стр. 9]:
, где (1.10)
– относительное обжатие;
– средняя высота слитка, мм
Определим рабочий радиус [2, стр. 9]:
, где (1.11)
– рабочий радиус, мм.
Скорость деформации при рассчитаем по преобразованной формуле А.И. Целикова [2, стр. 9]:
, где (1.12)
– скорость деформации, ;
– частота вращения валков, .
Сопротивление деформации зависит от марки металла, его температуры, степени и скорости деформации, для стали 60с2 рассчитывается по формуле Б.П. Бахтинова [1, с. 25]:
, где (1.13)
– базисное значение сопротивления деформации, МПа;
– температурный коэффициент;
– степенной коэффициент;
– скоростной коэффициент.
По данным [3] для стали 60с2 находим: ; ; ; при температуре 12000
С. [3, стр. 8, 21]
Находим длину очага деформации [2, стр. 7]:
, где (1.14)
– длина очага деформации, мм.
Фактор формы очага деформации [1, стр. 24]:
, где (1.15)
– фактор формы очага деформации.
Коэффициент напряженного состояний, учитывающий влияние на контактное давление внешнего трения n
зависит от фактора формы очага деформации , где Hcp
=
0,5 (
H
0
+
H
1
)
при =
0,2…0,5,
принимается равным 1 [2, с. 9].
Коэффициент n
ж
рассчитывают по эмпирической формуле [2, стр. 9]:
, где (1.16)
n
ж
– коэффициент, учитывающий влияние внешних зон по отношению к геометрическому очагу деформации.
Коэффициент n
учитывает влияние ширины раската. При прокатке на блюминге принимается равным 1,15.
Контактное давление 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 плеча равнодействующей.
Находим длину очага деформации, принимая , и B
ср
=675 мм [2, с. 13, 14,15]
, где (1.19)
– длина очага деформации, мм;
– коэффициент трения в шейках валков;
– диаметр шейки валка, мм;
B
ср
– средняя ширина слитка, мм.
Определим максимальное обжатие по мощности электродвигателей [2, стр. 15]:
, где (1.20)
– максимальное обжатие по мощности электродвигателя, мм.
Повторяем расчет при
Принимаем .
1.1.3 Максимальное обжатие по прочности валков
В соответствии с рекомендациями [2, стр. 17] для блюминга 1100 принимаем длину бочки валков , длину шейки , ширину крайнего бурта , ширину калибра по дну , ширину калибра по буртам при выпуске калибра , ширину вреза рассчитаем 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.
Для используемых стальных кованых валков принимаем допустимое напряжение на изгиб [2, с. 30],
Находим допустимое усилие прокатки [2, с. 16]:
, где (1.23)
– допустимое усилие прокатки, кН;
– допустимое напряжение на изгиб, МПа;
L – длина бочки валков, мм.
Определяем максимальное обжатие по прочности валков при и [2, стр. 17]:
, где (1.24)
– максимальное обжатие по прочности валков, мм.
1.1.4 Выбор максимального обжатия
В результате расчетов получили значения :
по условию захвата валками
по мощности электродвигателей
по прочности валков
Окончательно принимаем
1.2 Среднее обжатие за проход и число проходов
Определим среднее обжатие за проход .
Числовой коэффициент принимаем равным 0,9 – так как, слиток и блюм имеют разные сечения [2, стр. 17].
, где (1.25)
– среднее обжатие за проход, мм;
– максимальное обжатие, мм.
Находим число проходов, необходимое для прокатки блюмов сечением при [2, стр. 18]:
, где (1.26)
– число проходов;
– высота блюма, мм;
– ширина блюма, мм.
Так как, по предварительным расчетам число проходов слишком мало для обжатия данной заготовки, то принимаем число проходов
Уточняем среднее обжатие [2, стр. 19]:
(1.27)
1.3 Предварительная схема обжатий
Составляем предварительную схему обжатий. Принимаем первую кантовку после второго прохода.
Таблица 1. Предварительная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250Ч250 на блюминге 1100
| Номер прохода | Номер калибра | Размер | |||
| 0 | - | 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 | |
1.4 Окончательная схема обжатий
Составляем окончательную схему обжатий с учетом уширения по кривым А.Ф. Головина [2, стр. 21]. Результаты уширения приведены в таблице 2.
Окончательная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250Ч250 мм из слитка , массой 5500 кг на блюминге 1100 приведена в таблице 3.
Таблица 2. Результаты уширения по методу А.Ф. Головина при прокатке блюмов сечением 250х250 мм на блюминге 1100
| номер 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. Окончательная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250Ч250 мм на обжимном реверсивном стане 1100
| номер прохода | номер калибра | ||||
| 0 | - | 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 Длина раската и коэффициент вытяжки по проходам
В первом и втором проходах длину раската принимаем равной длине слитка, а именно 1500 мм.
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в третьем проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
, где (1.28)
– площадь поперечного сечения раската в проходе, дм2
;
– высота слитка в проходе, мм;
– ширина слитка в проходе, мм.
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
, где (1.29)
– объем обжатого металла, м3
;
– масса слитка, кг;
– плотность обжатого металла, обычно принимают
Длина раската составит [2, с. 22]:
, где (1.30)
– длина раската в проходе, м.
Коэффициент вытяжки определим по формуле [2, стр. 22]:
, где (1.31)
– коэффициент вытяжки.
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в четвертом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в пятом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в шестом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в седьмом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в восьмом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в девятом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в десятом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в одиннадцатом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Результаты расчетов длины раската L1
, коэффициентов вытяжки , углов захвата и показания циферблата S по проходам приведены в табл. 4.
Таблица 4. Длина раската L1
, коэффициенты вытяжки , углы захвата и показания циферблата S по проходам
| номер прохода | ||||||
| 0 | 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
Определяем размеры калибров и составляем эскизы валков.
Рекомендуемая глубина ручья при отношении сторон раската Н/В£1,3 [1, стр. 33]
, где (2.1)
– глубина ручья, мм;
– минимальная высота раската при прокатке в данном калибре, мм.
во втором калибре
в третьем калибре
в четвертом калибре
в пятом калибре
С целью сокращения числа ступеней станинных роликов примем у второго, третьего и четвертого калибров глубину ручьев одинаковой или .
Глубина ручья у первого калибра принята, как указывалось выше, 60 мм, следовательно, .
Определим размеры второго калибра
Ширина калибра по дну ручья находится по формуле [1, стр. 34]:
, где (2.2)
– минимальная ширина раската, задаваемого в калибр, мм.
Ширина калибра по буртам [1, с. 34]:
, где (2.3)
– максимальная ширина раската после прокатки в калибре, мм.
Выпуск калибра определим следующим образом [1, стр. 44]:
(2.4)
Радиусы закругления в калибрах принимаются в соответствии с рекомендованными значениями [1, стр. 34]:
, где (2.5)
и – радиусы закругления в калибре, мм.
Из указанного интервала принимаем
Определим размеры третьего калибра
Ширина калибра по дну ручья:
Ширина калибра по буртам:
Выпуск калибра:
Радиусы закругления в калибрах:
Из указанного интервала принимаем
Определим размеры четвертого калибра
Ширина калибра по дну ручья:
Ширина калибра по буртам:
Выпуск калибра:
Радиусы закругления в калибрах:
Для последнего калибра принимаем
Определим размеры пятого (последнего) калибра
Ширина калибра по дну ручья:
Ширина калибра по буртам в последнем калибре определяется по формуле [2, с. 36]:
Выпуск калибра:
В последнем калибре примем равным 10% [1, стр. 34]
Радиусы закругления в последнем калибре [1, стр. 34]:
, где
H
– сторона квадрата
Для последнего калибра принимаем
Определим размеры первого калибра
Ширина по буртам определена по разности между длинной бочки валков и шириной буртов [2, стр. 36]:
, где (2.6)
– ширина буртов, мм.
Ширина по дну при выпуске составит [2, стр. 36]:
(2.7)
Радиусы закругления принимаем
Показания циферблата найдем по формуле [1, с. 34]:
, где (2.8)
– показания циферблата, мм.
· для первого прохода
· для второго прохода
· для третьего прохода
· для четвертого прохода
· для пятого прохода
· для шестого прохода
· для седьмого прохода
· для восьмого прохода
· для девятого прохода
· для десятого прохода
· для одиннадцатого прохода
Показания циферблата указаны в таблице 4.
Размеры калибров приведены в таблице 5
Таблица 5. Размеры калибров
| калибр | 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 |