Расчет дуо-реверсивной клети 1000

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

СТАРООСКОЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (филиал)

ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

(технологический университет)»

Кафедра ТОММ

Курсовой проект

по обработке специальных сталей и сплавов

Выполнил:

студент группы ОМД-05-2д

Иванов С.

Проверил:

Корнаев А.В.

г. Старый Оскол

2009 г.

Содержание

Введение 2

Краткая характеристика блюмингов 3

2 Технологический процесс производства блюмов на примере НЗС 700 ОЭМК 6

3.1 Расчет режима обжатий 10

3.2 Конструирование калибров 13

3.3 Расчет скоростного режима прокатки 17

3.4 Расчет температурного режима прокатки. 20

3.5 Расчет энергосилового режима прокатки 24

3.6 Расчет производительности блюминга 29

Заключение. 30

Список используемой литературы 31

Введение

Главной задачей калибровки является получение профиля заданных размеров, высокой точности, хорошего качества и требуемых физико-механических свойств. В то же время, рациональная калибровка валков должна обеспечить максимальную производительность прокатного стана, равномерную энергосиловую загрузку оборудования и электродвигателей привода рабочих клетей, минимальный расход энергии и наименьший износ валков, надежный захват металла валками, устойчивое положение раската в калибрах, возможность прокатки профилей широкого сортамента из заготовки одного сечения, удобство монтажа калибров на валках и т.п.

Разработка калибровки валков, отвечающей указанным требованиям, является весьма сложным и многосторонним процессом, в котором необходимо учитывать закономерности течения металла в калибрах, силовые условия прокатки, захватывающую способность валков, температурные режимы деформации, прочность оборудования, мощность привода стана и другие факторы. Поэтому при проектировании рациональной калибровки валков целесообразно использовать системный подход, который в настоящее время находит широкое применение для анализа сложных процессов в различных областях науки, техники.

Краткая характеристика блюмингов

Блюминг, блуминг (англ. blooming), высокопроизводительный прокатный стан для обжатия стального слитка большого поперечного сечения массой до 12 т и более в блюм. В некоторых случаях блюминг используют для прокатки слябов, а также фасонных заготовок (для крупных двутавровых балок, швеллеров и др.). На металлургических заводах блюминг — промежуточное звено между сталеплавильными и прокатными цехами, выпускающими готовую продукцию. На современных заводах блюминг работают совместно с непрерывными заготовочными станами, которые выпускают заготовку для сортовых станов.

Рисунок 1. Схема расположения оборудования одноклетевого

реверсивного блюминга.

Оборудование блюмингов обычно расположено в трех парал­лельных пролетах. Первый пролет представляет собой изолированное помещение электромашинного зала, в котором ус­тановлено электрооборудование стана. Во втором пролете расположены все механизмы стана. Третий пролет, называемый скрапным, предназначен для уборки окалины от стана, обрезков от ножниц и др.

Схема расположения оборудования одноклетьевого реверсивного блюминга приведена на рисунке 1.

В пролете нагревательных колодцев I расположены группы колодцев 1 для нагрева слитков перед прокаткой. Вдоль фронта нагревательных колодцев по кольцевому рельсовому пути движутся тележки – слитковозы 2, доставляющие нагретые слитки к приемному рольгангу 3 блюминга. На малых и средних блюмингах доставка нагретых слитков к приемному рольгангу обеспечивается одним слитковозом, совершающем челночное движение по прямому рельсовому пути от колодцев к приемному рольгангу. С тележки слитковоза слиток передается на приемный рольганг при помощи бокового сталкивателя 4 или перекладывается на рольганг при наклоне люльки слитковоза. Приемный рольганг оборудуется встроенным стационарным опрокидывателем слитков, который используется при доставке нагретых слитков к рольгангу непосредственно клещевыми кранами. С приемного рольганга слиток передается на рольганг башенных весов 5. При необходимости механизм весов разворачивает слитки в горизонтальной плоскости на 180° для подачи к стану тонкой частью вперед. На станах старой конструкции для этой цели используется поворотный стол. По подводящему рольгангу 6 слиток поступает в становый пролет II, примыкающий к пролету нагревательных колодцев. Здесь размещается рабочая клеть блюминга 7, оборудованная рабочими 8 и раскатными 9 рольгангами с передней и задней стороны стана, механизмами манипуляторов с кантователями 10, устройствами для уборки крупного скрапа из под клети, устройством для перевалки валков.

Из числа имеющихся блюмингов около 60% составляют современные блюминги с диаметром валков 1250-1300 мм, прокатывающие слитки массой 8 – 15,2 т. Двухвалковая реверсивная клеть типового блюминга 1250 конструкции УЗТМ имеет рабочие валки диаметром 1250 мм и длиной бочки 2800 мм, которые приводятся во вращение от индивидуальных электродвигателей 11 мощностью по 4600 кВт с частотой вращения 0–50–120 об/мин через универсальные шпиндели 12. Нажимное устройство обеспечивает перемещение верхнего валка со скоростью до 220 мм/с. На блюминге 1300 для привода валков используются два электродвигателя по 6800 кВт с частотой вращения 0-60-90 об/мин. Скорость перемещения верхнего валка – до 250 мм/с. На малых и средних блюмингах для привода валков используют один электродвигатель мощностью до 10000 кВт. В этом случае в линии привода рабочей клети имеется дополнительно шестеренная клеть.

На современных блюмингах за раскатным рольгангом установлена машина огневой зачистки (МОЗ) 13, предназначенная для удаления поверхностных дефектов на раскате при помощи газокислородных горелок. Для обрези дефектных концов раската, соответствующих головной и донной части слитка, а также для разрезки раската на мерные длины при производстве товарных блюмов предназначены ножницы 14. Ножницы обслуживаются рольгангом перед ножницами 15, сталкивателем обрезков, рольгангом за ножницами 16, передвижным упором 17 и конвейером уборки обрези 18, по которому обрезки передаются в скрапной пролет III, где охлаждаются в ямах и грузятся на железнодорожные платформы. В скрапном пролете имеется также яма-отстойник 19 окалины, осыпающейся со слитка, смываемой водой из-под рабочей клети и рольгангов. За ножницами имеются автоматические весы 20, клеймовочная машина 21, сталкиватели 22, холодильники для блюмов 23 и подъемные столы-укладчики 24 для слябов. Средняя годовая производительность составляет: малых блюмингов - 1,2 млн. т/год; средних – 3,5 млн. т/год; больших - 4,8 млн. т/год. В зависимости от сортамента каждого стана эти показатели могут изменяться в значительных пределах. Самым мощным и высокопроизводительным обжимным прокатным станом в нашей стране является блюминг 1300. Его производительность, достигла 6,5 млн. т/год по слиткам. Блюминг 1300 прокатывает из слитков массой 8 – 15,2 т блюмы сечением 300? 300 – 410 ? 430 мм и слябы толщиной 150 – 200 мм и шириной до 1470 мм.

2 Технологический процесс производства блюмов на примере НЗС 700 ОЭМК

В цех, в качестве исходного материала, поступают литые блюмы, с частично зачищенной поверхностью, сечением 300*360мм, длиной 4,2-11,9м, весом 5-10т, полученные на машинах непрерывной разливки заготовок, из сталеплавильного цеха на склад литых заготовок (СЛЗ).

Основная часть отходов – лом металла, окалина, тепло отходящих газов. Продукты горения, сточные воды, бой огнеупоров, отработанные смазки и эмульсия, стружка, промасленный песок и промасленная ветошь.

Литые блюмы транспортируются из отделения непрерывной разливки сталеплавильного цеха в положении плашмя по одному из двух параллельно расположенных рольгангов.

Все блюмы, поступающие из отделения непрерывной разливки стали, останавливаются и взвешиваются автоматически на весах, расположенных в конце рольгангов, по которым они поступают на склад прокатного цеха.

В соответствии со схемой движения металла все блюмы одной плавки, без смешивания с блюмами других плавок, после взвешивания направляются по одному из двух рольгангов к одному из десяти разгрузочных устройств или непосредственно к нагревательным печам. Пакеты до 3-х блюмов поднимаются с разгрузочных устройств электромагнитным мостовым краном и переносятся на склад для укладки в штабель. Со склада литых заготовок блюмы поступают в отделение прокатного цеха.

Маршрут блюма зависит от марки стали. При загрузке производится равномерное распределение блюмов одной плавки по обеим печам, что обеспечивает выдачу нагретого металла без разрыва по времени. Шарикоподшипниковая сталь после печей нагрева поступает в печи гомогенизации. Печь может работать в двух режимах: как печь гомогенизации и как печь нагрева. Блюмы поступают от печей нагрева с температурой 1200 °С, когда печь работает в режиме гомогенизации.

Нагретые и выданные из печи блюмы всех марок сталей, кроме подшипников, отводящим рольгангом подаются со скоростью 1,7 м/с к установке гидросбива, оборудованную 14 соплами, для удаления с их поверхности окалины водой высокого давления (в насосах - 200 бар). При проходе через эту установку окалина удаляется со всех сторон блюма одновременно.

Очищенный от окалины блюм поступает на рабочий рольганг обжимной двухвалковой реверсивной клети «1000»

Дуо-реверсивный стан «1000» состоит из прокатной клети, шпиндельного агрегата, двигателей и вспомогательного оборудования: манипуляторов с кантователями, грейферного кантователя, рабочих , раскатных и транспортных рольгангов, установки гидросбива, участка МОЗ , ножниц с усилием резания 800 т.

Все операции на стане «1000» включая кантовку, осуществляются автоматическом режиме за исключением кантовки грейферным кантователем.

После получения сообщений о готовности стана оператор ПУ – В8 объявляет о запуске механизмов стана и выдает разрешение на выдачу металла из печи нагрева. В прокатку допускаются только заготовки без внешних дефектов (трещин, рванин, скворечников и т.д.). В процессе прокатки, при необходимости, раскат правится с помощью линеек манипулятора.

При прокатке заготовка точно устанавливается по оси калибра и поддерживается линейками манипулятора во все время прокатки в данном калибре.

Обжимная клеть 1000- со станинами закрытого типа с заменяемыми планками. Зажимное устройство гидравлическое. Номинальный диаметр рабочих валков из кованой стали 60 ХН, максимальный 1000, минимальный 860 мм; длина бочки 2200 мм. Валки установлены в подшипниках качения. Максимально допустимое усилие прокатки 10 МН.

Привод каждого рабочего валка индивидуальный от 3,5-МВт электродвигателя (0/60/150 об/мин) через шпиндельное соединение. Максимальные крутящие момен­ты прокатки на один шпиндель 1,4 кН • м при частоте вращения 60 об/мин и 0,5 кН • м при 150 об/мин. Отключающие моменты 1,55 кН • м при 60 об/мин и 0,52 кН • м при 150 об/мин. Длина шпинделя по осям шарниров 9 м. Диаметры, мм: тела шпинделя 480, головки со стороны клети 850 и со стороны двигателя - 1000. Шпиндельный узел имеет гидравлическое уравновешивание. Скорость прокатки 0-6 м/с. Мини­мальная температура конца прокатки 1050 °С.

Заготовки в обжимной клети (рис. 2.11.2) из литого блюма сечением 360 х 300 мм прокатывают за пять проходов до сечения 230 х 230 мм; за семь - до сечения 190 х 190 мм (обычные условия прокатки); за пять проходов прокатывать заготов­ки до того же сечения из малоуглеродистых сталей при исходной длине блюма 5 м.

После выхода из реверсивной клети раскаты рольгангом транспортируют к МОЗ, где удаляют поверхностный слой на глубину до 2,2 мм одновременно с четырех сторон. С передней стороны МОЗ установлены направляющие 5,5-м линейки с гид­равлическим приводом.

Для транспортировки раскатов через МОЗ с передней и задней стороны установ­лены трайбаппараты, обеспечивающие скорость транспортировки 15 - 45 м/мин, усилие прижима 0,6 МН.

МОЗ обеспечивает сплошную зачистку заготовок сечением 150 х 150 + 234 х х 234 мм на глубину 1,2 - 2,2 мм при скоростях перемещения металла 15-45 м/мин. Количество зачистных блоков - четыре, необходимое давление кислорода 1,23 -1,76 МПа, газа 0,21 - 0,56 МПа. Максимальный расход кислорода 5022, газа -424 м³/ч. Давление воды для грануляции отходов зачистки 1,16 - 1,5 МПа (расход -570 м³/ч), для охлаждения механизмов 0,38 - 0,98 МПа (расход 160 м³/ч).

После ножниц горячей резки раскаты без дополнительного нагрева сразу поступают на заготовочный ста­н для дальнейшей прокатки.

1. Расчетная часть

Требуется рассчитать режим обжатия и определить размеры калибров для прокатки блюмов сечением hхb из слитков легированной стали сечением HхB, а также произвести монтаж калибров на валках блюминга, произвести энергосиловой анализ и определить производительность блюминга.

Дано:

Начальная высота H = 795 мм;

Начальная ширина B = 760 мм;

Конечная высота h = 330 мм;

Конечная ширина b = 330 мм;

Марка стали –X18H12M2T;

D=1200 мм (кованые из легированной стали);

Тип электродвигателя П24-160-9k;

Длина слитка L =5,4 м.

Техническая характеристика электродвигателя П24-160-9k реверсивного прокатного стана 1200:

Мощность N = 7250 ВТ;

Частота вращения n = 65-90 об/мин;

Номинальный момент

= 1069.0

Маховый момент якоря электродвигателя

= 2942.1 кН?м²

3.1 Расчет режима обжатий

Максимальное суммарное обжатие:

(3.1.1)

Обжатие по углу захвата металла валками:

, (3.1.2)

где

катающий диаметр, определяемый по формуле (4.1.3)

, (3.1.3)

где n₁ - коэффициент уменьшения диаметра бочки валка при переточке. Для валков блюминга

Для первого калибра стана 1200

мм.

Тогда

мм.

Допустимый угол захвата в первом приближении равен

.

Найдем допустимое среднее обжатие по углу захвата по следующей формуле:

, (3.1.4)

мм.

Допустимое обжатие

по коэффициенту трения определяется по формуле Б.П. Бахтинова:

, (3.1.5)

где

коэффициент учитывающий уменьшение катающего радиуса

валка ввиду переточек;

коэффициент, учитывающий уменьшение максимального обжатия для обеспечения устойчивости полосы;

коэффициент трения;

катающий радиус.

Согласно формуле С. Экелунда:

(3.1.6)
где

коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности и материал валков. Для стальных валков

коэффициент, учитывающий влияние скорости прокатки (для V

k₂=0,93.),

коэффициент, учитывающий химический состав прокатываемого металла. Для перлитно-мартенситных сталей

= 1,3,

коэффициент, учитывающий форму калибра (для ящичного калибра

=1).

Коэффициент трения при средней температуре прокатки:

Тогда

Определим допустимое обжатие по коэффициенту трения:

мм.

Так как

, то принимается допустимое обжатие

мм.

Находим количество проходов по формуле:

(3.1.7)

Принимаем n=15 (округляем до большего целого нечётного).

Найдем среднее обжатие во всех проходах

мм

Находим катающие диаметры для остальных калибров (значение Н_min принимаются из таблицы 3.1.1.).

Для второго калибра

мм.

мм.

мм.

Для третьего калибра

мм.

мм.

мм.

Для четвертого калибра

мм.

мм.

мм.

С целью сокращения числа ступеней станинных роликов примем

у 2-, 3- и 4-го калибров глубину ручьев одинаковой h_р= 125 мм или 2h_р=250 мм. Глубина ручья у 1-го калибра принята, как указывалось выше, 85 мм. Следовательно, 2h_р=170 мм.

Определим угол захвата в первом проходе

, (3.1.8)

.

Найдем вытяжку в первом проходе

, (3.1.9)

.

Уширение рассчитываем по формуле Зибеля

, (3.1.10)

.

Остальные расчёты выполняются аналогично и представлены в таблице 3.1.1.

Таблица - 3.1.1- Режим обжатий.

№ прохода	№ калибра	H, мм	B, мм	?h, мм	?b, мм	?	Dk	?	b/h	L, мм	?	h, мм	b, мм	?h?	[?]	[?h]	n
		795	760				920			5400		330	330	1029	0,4	86	12
1		720	767	75	7	0,41	920	1,09	1,1	5910	0,094
2		650	774	70	7	0,39	920	1,1	1,2	6490	0,097
3к		694	659	80	9,4	0,42	920	1,1	1	7130	0,123
4	I	624	667	70	7,2	0,39	920	1,1	1,1	7840	0,101
5		559	674	65	7,2	0,38	920	1,1	1,2	8660	0,104
6		503	680	56	6,4	0,35	920	1,1	1,4	9530	0,1
7		453	686	50	6	0,33	920	1,1	1,5	10500	0,099
8		408	692	45	5,7	0,31	920	1,1	1,7	11600	0,099
9к		616	421	76	13	0,44	813	1,09	0,7	12600	0,186
10	II	541	430	75	8,5	0,43	813	1,11	0,8	14000	0,122
11		467	439	74	9,5	0,43	813	1,14	0,9	15900	0,137
12		397	449	70	10	0,42	813	1,15	1,1	18300	0,15
13к	III	364	414	85	17	0,44	906	1,18	1,1	21600	0,214
14		304	425	60	11	0,37	906	1,17	1,4	25300	0,165
15к	IV	330	330	95	26	0,47	880	1,19	1	30000	0,312

3.2 Конструирование калибров

Для блюминга 1200 длина бочки валков равна

, (3.2.1)

мм.

I-й калибр.

2h_р=170, h_р=85 мм.

Коэффициент заполнения калибра

=0,85.

Ширина калибра

, (3.2.2)

мм.

Высота калибра:

, (3.2.3)

где S – зазор между валками.

Принимаем S = 10 мм.

мм.

Ширина калибра по дну

, (3.2.4)

где для первого калибра принимаем tg? =30%.

мм.

Ширина вреза калибра

, (3.2.5)

Радиусы закругления

_. (3.2.6)

II-й калибр.

мм.

Ширина калибра по дну

, (3.2.7)

Высота калибра

мм.

Коэффициент заполнения калибра

.

Ширина калибра

мм.

?.

Ширина вреза калибра:

мм.

Радиусы закругления:

мм,

Ширина буртов между калибрами

, (3.2.8)

Ширина крайних буртов принимается:

, (3.2.9)

Геометрические размеры остальных калибров рассчитываются аналогично и представлены в таблице 3.2.1.

Выпуклость дна ручьев D принимают для того, чтобы компенсировать уширение при прокатке в последующем калибре,

мм, однако, в первом и в последнем калибре

.

При прокатке на блюминге принимают нижнее давление, в этом случае m=20 мм, т.е. диаметр нижнего валка больше диаметра верхнего валка на 20 мм.

Таблица - 3.2.1 - Конструирование калибров.

№ калибра	Dk,мм	2hр,мм	Вmin,мм	Вmахмм	?	H1,мм	Вк,мм	tg?	?, град	Вд,мм	Ввр,мм	S,мм
1	920	170	659	774	0,85	180	911	0,3	16,7	857	905	10
2	813	320	421	449	0,9	330	499	0,27	15	413	495	10
3	906	320	414	425	0,94	330	452	0,14	8	406	450	10
4	880	320	330	330	0,98	330	336	0,04	2	323	334	10

Продолжение таблицы 3.2.1

№ калибра	r1=r2мм	Dв,мм	Dн,мм	D0,мм	Dкв,мм	Dкн,мм	Sб.п,мм	Sб.к,мм	c,мм	L,мм	Lмеж.опор
1	18	1190	1210	1210	1020	1040	75	120	964	2740	510
2	33	1190	1210	1210	870	890	75		1739
3	33	1190	1210	1210	870	890	75		2290
4	33	1190	1210	1210	870	890	75		2760

Расстояние между осями валков:

. (3.2.10)

Диаметры бочки и калибров верхнего и нижнего валков для 1го калибра:

, (3.2.11)

, (3.2.12)

(3.2.13)

(3.2.14)

Аналогично рассчитываются диаметры для всех остальных калибров.

3.3 Расчет скоростного режима прокатки

Для всех проходов рациональные значения ускорения (а) и замедления (b) принимаются а = 30 об/мин?с, b = 60 об/мин?с.

Максимальная частота вращения определяется по формуле:

, (3.3.1)

где n_з - скорость захвата металла валками; n_в - скорость выброса металла из валков; L - длина раската после прохода.

Для первого калибра: n_з=15 об/мин n_в=20 об/мин.

Для второго калибра: n_з=30 об/мин n_в=40 об/мин.

Для третьего и четвертого калибров: n_з=30 об/мин n_в=40об/мин.

Для пятого калибра : n_з=40 об/мин n_в=80 об/мин

Для проходов, после которых осуществляется кантовка, n_з = n_max

Время на участке разгона

. (3.3.2)

Время на участке ускорения

. (3.3.3)

Время на участке замедления

. (3.3.4)

Время на участке остановки

. (3.3.5)

Для длинных раскатов (L>6 метров) используется трапециидальная схема прокатки, в которой учитывается время постоянной прокатки. Эта схема выбирается в зависимости от соотношения n_max и [n]. При применяется трапециидальная схема, в противном случае треугольная.

Время на участке прокатки с постоянной скоростью:

Для треугольной схемы без кантовки:

,

,

Для треугольной схемы с кантовкой:

,

, Для трапециидальной схемы без кантовки:

,

Для трапециидальной схемы с кантовкой:

,

1-й проход (без кантовки).

Максимальная частота вращения в первом проходе

об/мин.

Так как , необходимо применять трапециидальную схему, для которой значение =50об/мин

с.

с.

с.

с.

с.

3-й проход (с кантовкой).

Максимальная частота вращения в третьем проходе

об/мин.

Принимаем n_max =50 об/мин.

с.

с.

с.

с.

Расчёт в остальных проходах ведётся аналогично, и результаты заносятся в таблицу 3.3.1.

Рассчитаем ритм прокатки по формуле:

, (3.3.9)

где

пауза между подачами слитков.

Таблица - 3.3.1 - Скоростной режим прокатки.

№ прохода	№ калибра	L,мм	a, об/(мин·с)	b, об/(мин·с)	nз	nв	nм	nм=nН	tу	tр	tп	tз	tо	Dк	nм	tм	tп	T
		5400												920
1		5910	30	60	15	20	72,1	50	0,5	1,2	2,9	0,5	0,33	920	72,1	4,5	1,4	5,4
2		6490	30	60	15	20	75,3	50	0,5	1,2	3,1	0,5	0,33	920	75,3	4,8	5,1	5,6
3к		7130	30	60	15	50	83,1	50	0,5	1,2	3,7	0	0,83	920	83,1	4,9	1,5	6,2
4	I	7840	30	60	15	20	82,4	50	0,5	1,2	3,7	0,5	0,33	920	82,4	5,3	1,5	6,2
5		8660	30	60	15	20	86,5	50	0,5	1,2	4	0,5	0,33	920	86,5	5,7	1,5	6,5
6		9530	30	60	15	20	90,6	50	0,5	1,2	4,4	0,5	0,33	920	90,6	6	1,6	6,9
7		10500	30	60	15	20	94,9	50	0,5	1,2	4,8	0,5	0,33	920	94,9	6,4	1,6	7,3
8		11600	30	60	15	20	99,6	50	0,5	1,2	5,2	0,5	0,33	920	99,6	6,9	5,3	7,7
9к		12600	30	60	30	60	117	60	1	1	5,7	0	1	813	117	6,7	1,8	8,7
10	II	14000	30	60	30	40	120	60	1	1	6	0,33	0,67	813	120	7,3	1,8	9
11		15900	30	60	30	40	127	60	1	1	6,7	0,33	0,67	813	127	8	1,9	9,7
12		18300	30	60	30	40	135	60	1	1	7,6	0,33	0,67	813	135	9	5,5	11
13к	III	21600	30	60	30	60	142	60	1	1	8,3	0	1	906	142	9,3	2,2	11
14		25300	30	60	30	40	150	60	1	1	9,4	0,33	0,67	906	150	11	5,7	12
15к	IV	30000	30	60	40	80	171	80	1,3	1,3	9,1	0	1,33	880	171	10	2,6	13

3.4 Расчет температурного режима прокатки.

Расчёт по методике Смирнова В.К. [1]

Температура раската перед первым пропуском: 1200?С. Изменение температуры раската за время прокатки его в калибрах и перемещение его к следующему калибру определяется по следующей формуле:

(3.4.1)

где

температура металла перед проходом, ?С; П_i - периметр сечения слитка после i-прохода, мм; F_i - площадь сечения слитка после i-прохода, мм²,

время охлаждения за i-проход, с; ?t_дi - повышение температуры металла вследствие пластической деформации в i-проходе.

, (3.4.2)

где

среднее давление металла на валки в i-проходе (сопротивление деформации), МПа; ?_i - вытяжка в i-проходе.

Определим среднее давление металла на валки по методике М.В.Бровмана [2]:

, (3.4.3)

где

условие пластичности Губера – Мизеса;

коэффициент напряженного состояния (определяется как функция геометрического параметра):

, (3.4.4)

где

длина геометрического очага деформации;

средняя высота в i-проходе.

При

,

находится по следующей формуле

. (3.4.5)

При

,

находится по формуле

. (3.4.6)

где С₂=0,56; С₃=0,8; С₄=0,28; т₁=1,7; т₂=0,4 - характерные постоянные для ящичных калибров.

Определим предел текучести ?_Т по следующей формуле:

, (3.4.7)

где

- постоянные коэффициенты, определяющиеся в зависимости от марки стали;

- относительное обжатие в i-проходе;

- скорость деформации в i-проходе.

Находим температуру металла в i-проходе по формуле:

(3.4.8)

Рассчитаем температурный режим прокатки для 1-го прохода:

.

.

.

?С.

?С.

^оС.

Расчёт в остальных проходах ведётся аналогично и результаты заносятся в таблицу 3.4.1.

3.5 Расчет энергосилового режима прокатки

Полное давление металла на валки определяют по формуле:

, (3.5.1)

где

площадь контактной поверхности металла в i-проходе.

Момент прокатки определяется по формуле:

, (3.5.2)

где

коэффициент плеча приложения равнодействующей, который находится по следующей формуле:

, (3.5.3)

где

для ящичных калибров.

Мощность главного привода рассчитаем по следующей формуле

, (3.5.4)

где

угловая скорость вращения вала двигателя.

Рассчитаем энергосиловой режим прокатки для1-го прохода.

МН.

.

кН?м.

.

Расчёт в остальных проходах ведётся аналогично, и результаты заносятся в таблицу 3.5.1.

Определение допустимого момента прокатки:

, (3.5.5)

где К_п =2,5 –2,75 – допустимый коэффициент перегрузки; М_н – номинальный крутящий момент двигателя.

кН?м.

Определение допустимой мощности главного привода:

, (3.5.6)

Определение допустимого угла захвата:

, (3.5.7)

где а₁,а₂,а₃ – постоянные эмпирические коэффициенты, зависящие V; t – температура металла, ^оС;

– скорость на поверхности контакта металла с валками, м/с.

.

При полученной скорости V постоянные эмпирические коэффициенты принимают следующие значения:

а₁=48; а₂=0,0165; а₃=1,5.

Найдем допустимый угол захвата

^о.

Определение допустимого усилия прокатки сведем к проверке валков на прочность.

Расчет валков на скручивание:

(3.5.8)

где

- полярный момент сопротивления в сечении валка.

Определим максимальное касательное напряжение для 1-го прохода в 1-ом калибре:

.

По ІІ-ой теории прочности определим устойчивость валков под действием максимальных касательных напряжений:

, (3.5.9)

где

допускаемое напряжение, определяющееся по следующей формуле

(3.5.10)

где

=1100МПа - предел текучести кованой легированной стали; п – коэффициент запаса прочности (для прокатных станов равен 6).

Так как условие (3.5.8) выполняется, можно судить о надежности выдерживания нагрузки прокатными валками под воздействием сил кручения.

Расчет валков на совместное воздействие сил скручивания и изгиба:

Найдем реакции опор, действующие на подшипники валков при прокатке в первом калибре:

:

:

Найдем изгибающий момент в первом калибре:

Определим значение ?_экв по следующей формуле:

(3.5.11)

где

осевой момент сопротивления в сечении валка.

По IV теории прочности определим устойчивость валков под действием сил скручивания и изгиба совместно:

, (3.5.12)

где

допускаемое напряжение, для кованых валков из легированной стали равно 183.3МПа.[3]

Так как условие (3.5.12) выполняется, можно судить о надежности выдерживания нагрузки прокатными валками под совместным воздействием сил скручивания и изгиба.

Аналогично рассчитываются все остальные проверочные расчеты для всех калибров, результаты представлены в таблице 3.5.1.

3.6 Расчет производительности блюминга

Определим объем одного блюма:

.

Определим массу одного блюма:

(3.6.1)

где

=7820кг/см³- плотность прокатываемой марки стали.

.

Определим часовую производительность блюминга

(3.6.2)

где k₁ – коэффициент расхода металла на стане; k₂ – коэффициент использования стана; 3600 – коэффициент для перевода секунд в часы.

.

Определим годовую производительность блюминга:

, (3.6.3)

где 8296 – годовое время работы стана в часах;

Заключение.

Проведенные расчеты показывают, что стабильная прокатка слитков 795х760х3200 стали X18H12M2T на блюминге 1200 возможна. При этом калибровка валков обеспечивает приемлемую производительность, что является показателем эффективности производства.

В процессе прокатки обеспечена равномерная энергосиловая загрузка оборудования и электродвигателей привода, надежный захват металла валками, устойчивое положение раската в калибрах и др.

В ходе расчета были учтены особенности прокатки стали X18H12M2T, что позволяет получить блюм с высокой точностью требуемых размеров, хорошего качества и требуемых физико-механических свойств.

При проведении расчетов был использован системный подход, который обеспечил более правильный выбор параметров прокатки, позволил учесть особенности прокатываемой стали.

Список используемой литературы

1. ?????? ?.?., ??????? ?.?. ?????? ????????? ????????? ??????????? ?????? ? ???????. ?????? ?????????? ????????? ??????: ??????? ??????? ??? ????????????? «????????? ???????? ?????????».- ?????? ????? : ??? ?????, 2005. 108?.

1. Уйгели В.В., Пратусевич А.Е., Корнаев А.В. Технология пластической обработки специальных сталей и сплавов. Раздел: Методика расчета калибровки профилей проката и проектирование калибров валков прокатных станов ОЭМК. Учебно-методическое пособие для студентов специальности « Обработка металлов давлением». – Старый Оскол: СТИ МИСИС, 2004. 112с.

1. Уйгели В.В., Пратусевич А.Е. Технология листопрокатного производства: Учебное пособие для специальности «Обработка металлов давлением». – Старый Оскол: СТИ МИСИС, 2003. 242с.

1. Грудев А. П. Теория прокатки: Учебник для вузов. – М.: «Металлургия», 1988. 240 с.

1. Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С.А. Марочник сталей и сплавов. – М.: Машиностроение, 1989. 640с.

ПРИЛОЖЕНИЕ