Расчет режима обжатий на обжимном реверсивном стане
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 12000С. [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 (H0 +H1) при =0,2…0,5, принимается
равным 1 [2, с. 9].
Коэффициент nж рассчитывают по
эмпирической формуле [2, стр. 9]:
, где (1.16)
nж – 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 Bср=675 мм [2, с. 13,
14,15]
, где (1.19)
– длина очага
деформации, мм;
– коэффициент трения в
шейках валков;
– диаметр шейки валка,
мм;
Bср – 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 250×250 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 250×250 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
|
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 250×250 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:
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
|