Профиль для металлических конструкций

курсовая работа: Промышленность, производство

Документы: [1]   Word-146501.doc Страницы: Назад 1 Вперед

Содержание


Введение

1. Характеристика профиля

2. Стан для прокатки профиля

2.1 Нагревательные печи и технология нагрева

2.2 Оборудование стана и технология прокатки

2.3 Оборудование участков и технология резки, охлаждения

и отделки готового проката

3. Способы прокатки и калибровки профиля

4. Методика расчета калибровки валков

5. Расчет калибровки валков

6. Методика расчета энергосиловых параметров прокатки

7. Расчет энергосиловых параметров прокатки

Заключение

Список литературы



Введение


Металлургическая промышленность Казахстана является крупным сектором отечественной экономики. Основные горно-металлургические компании Казахстана, прежде всего Евразийская промышленная ассоциация, "Миттал Стил Темир-» (Испат-Кармет), АО "Корпорация "Казахмыс», АО "Казцинк», представляют собой единый производственно-хозяйственный комплекс, имеющий в своем составе предприятия по добыче, обогащению и металлургической переработке, а также энерго- и тепловырабатывающие предприятия, развитую инфраструктуру, обеспечивающую финансовые, маркетинговые, сбытовые, внешнеэкономические, научно-исследовательские работы.

Стабилизация и рост объема производства в отрасли подтверждают оправданность действий правительства по переводу отрасли на рыночную систему и передаче собственности в частное управление, включающее инвестиции и менеджмент. Таким образом в стране сформировались крупные монопольные компании под иностранным управлением, которым нет альтернативы. По существу они являются законодателями в проведении инновационной и внешнеэкономической политики в отрасли.

Особенностью металлургической промышленности как инновационного объекта являются высокие капитале-, материале-, энергоемкость производств и продолжительность инвестиционного цикла.

Преимуществом металлургии Казахстана является наличие собственной минерально-сырьевой базы. Как известно, казахстанские руды, содержащие цветные металлы, являются комплексными, имеют сложный структурно-минералогический состав. Они включают широкий спектр редких и рассеянных элементов. В то же время структура, физические, химические и другие характеристики казахстанских руд при добыче, обогащении и металлургической переработке требуют индивидуальной технологии для каждого месторождения.

Следует подчеркнуть, 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 для изготовления сортовых изделий (круглой, квадратной, полосовой, угловой стали, балок, швеллеров и других профилей), листов, рельсов, труб и пр. В настоящее время большое внимание уделяется повышению качества проката, расширению его сортамента и экономии металла.

Для решения поставленных перед прокатным производством задач требуется дальнейшее усовершенствование технологического процесса прокатки и прокатного оборудования. Основой технологии сортопрокатного производства является деформация металла в валках с различными калибрами. Вопросы прокатки в калибрах составляют предмет отдельной диiиплины "Калибровка прокатных валков».

В задачу калибровки входит определение формы и размеров калибров, которые растачивают на валках для получения различных прокатных изделий. От того, насколько правильно выбрана калибровка валков, зависят размеры и качество поверхности получаемого готового профиля, который должен отвечать требованиям технических условий и ГОСТов.

При разработке калибровки валков необходимо учитывать особенности деформации металла в калибрах, с тем, чтобы избежать образования больших внутренних напряжений в прокатываемом металле и готовом профиле и обеспечить равномерный и минимальный износ калибров.

Калибровка должна удовлетворять требованиям механизации и автоматизации прокатного производства, способствовать улучшению условий труда, а также обеспечить высокую производительность прокатного стана при минимальном расходе энергии и равномерном распределении нагрузки по клетям [1].

1. Характеристика профиля


Одними из наиболее распространенных профилей, применяющихся при сооружении металлических конструкций, являются двутавровые балки (рис.Ва1.1). Двутавровые профили состоят из стенки (шейки) и двух полок (или четырех фланцев). Основной характеристикой профиля является номер, указывающий высоту балки в сантиметрах. Государственные стандарты предусматривают производство двутавров различного типа. Наиболее распространенными являются двутавровые балки общего назначения с уклоном внутренних граней фланцев до 12%, выпускаемые по ГОСТ 8239-72. Сортаментный ряд этих балок включает 23 профилеразмера от №10 до №60 с отношением высоты балки к ширине полки Н: В= 1,80 Г· 3,15. Балки №10-18 поставляются длиной 5-19Вам, а №20-70 - длиной 6-9Вам. ГОСТ 8239-72 предусматривает одну и ту же величину допусков по высоте балок и ширине полок. Величина этих отклонений составляет для профилей: №10-14 В± 2Вамм; №16-18 В± 2,5Вамм; №20-30 В± 3Вамм; №33-40 В± 3,5Вамм; №45-70 В± 4Вамм.

По толщине полки плюсовые отклонения не ограничиваются, минусовые допускаются до 6% средней толщины полки. Толщину полок контролируют по калибрам на валках при их расточке.

Отклонения по массе допускаются в пределах 3-5%. Контроль массы осуществляет завод изготовитель взвешиванием партии балок массой 20-60 т от каждых 400-500 т проката или взвешиванием кусков балок длиной не менее 300Вамм, отбираемых при прокатке не реже, чем через каждые 100 прокатанных полос.

По требованию заказчика балки поставляют с уклоном наружной грани каждой полки не более 1,25%. ГОСТ 8239-72 предусматривает прокатку двутавровых балок высотой 100-700Вамм (№10-70). Балки №18, 20, 22, 24, 27 и 30 имеют по два профиля. Для обозначения второго профиля рядом с номером балки ставят букву а. Указанные литерные профили отличаются от основных только увеличенной средней толщиной полок.

Балка №70 имеет три профиля: 70, 70а и 70б. Литерные профили балки 70 имеют увеличенные размеры полок и стенки. В результате увеличения размеров во всех литерных профилях увеличивается площадь поперечного сечения и масса [1].


Профиль двутавровой балки

h - высота балки; b - ширина балки; d - толщина стенки;

t - средняя толщина полки; R и r - радиусы закруглений

Рис.Ва1.1

2. Стан для прокатки профиля


Для прокатки профиля было решено использовать рельсобалочный стан 800 НТМК. Стан был реконструирован в 1982Ваг. Оборудование его и отделочные линии размещены в параллельных пролетах, перпендикулярно к ним расположены пролеты склада заготовок и нагревательных устройств (рис.Ва2.1). На стане прокатывают широкий сортамент профилей из стали марок Ст.О-Ст.З, 10ХСНД, 15ХСНД, 09Г2, 14Г2, рельсовой стали по ГОСТ 7173-54 и 7174-54, стали по ГОСТ 1050-88, осевой стали по ГОСТ 4728-89, трубной по ГОСТ 380-88.


2.1 Нагревательные печи и технология нагрева


Склад заготовок емкостью 40 тыс. т является общим со станом 650 этого же завода.

В зависимости от марки стали заготовки в холодном состоянии зачищают огневыми резаками или пневматическими зубилами.

Заготовки из обжимного цеха передают в холодном и горячем состоянии.

Печной пролет рельсобалочного стана оборудован двумя методическими и двумя камерными печами, характеристика которых приведена в табл. 2.2.

В рекуператорах методических печей воздух подогревают до 350-500ВаВ°С, в регенераторах камерных печей - до 1000ВаВ°С.

Методические печи можно использовать как для нагрева металла до заданной 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 заготовок холодного всада до 1200ВаВ°С составляет 45 т/ч, при подогреве до 900ВаВ°С - 75 т/ч. Производительность одной камерной печи при нагреве металла до 1200-1280ВаВ°С равна 100 т/ч. В методических печах можно нагревать заготовки длиной 3000-4850Вамм, в камерных печах 3000-5000Вамм. В зависимости от сечения масса садки камерной печи составляет 8-16 блюмов.

Нагревательные устройства оборудованы всеми необходимыми приборами для автоматического контроля и регулирования процесса нагрева.

В камерные печи загружают заготовки, переданные с обжимного стана в горячем виде, а также заготовки, прошедшие предварительный нагрев в методических печах. Температура металла при загрузке в камерные печи должна быть не ниже 900ВаВ°С. С зависимости от профиля и марки стали температура свода камерных печей должна быть в пределах 1350-1380ВаВ°С, температура металла при выдаче 1200-1280ВаВ°С.

К методическим печам заготовки подаются от загрузочных решеток по печному рольгангу длиной 61600Вамм. Диаметр роликов 400Вамм, скорость 2Вам/сек.

Заготовки загружаются в методические печи и выдаются из них сдвоенными толкателями. Ход толкателя 3,2Вам, скорость толкания и, 1о м/сек, усилие толкания, приходящееся на одну штангу, 200 Т. Толкатель в случае необходимости может работать раздельно каждой штангой.

Заготовки передаются от методических печей к камерным по печному рольгангу состоящему из 33 роликов диаметром 400Вамм с шагом 800Вамм. По этому же рольгангу к камерным печам подаются горячие заготовки с блюминга.

Подача заготовок к камерным печам и от печей осуществляется двумя трансферкарами - одна на стороне загрузки, другая на стороне выдачи. Диаметр роликов трансферкара 400Вамм, шаг 800Вамм, окружная скорость 2Вам/сек. Длина пути трансферкара 46Вал.

Заготовки загружают в печи и выдают и: них при помощи шаржирных кранов грузоподъемностью 7,5 т. Длина пролета 16Вам скорость передвижения моста 80Вам/мин; скорость передвижения главной тележки 50Вам/мин, число качаний хобота 6 в минуту; клещи могут подниматься на 200Вамм и опускаться на 1550Вамм; время захвата 5Васек; захват гидравлический.


Таблица 2.2 Характеристика печей стана 800 НТМК

Печь

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:

1тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж.

2тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж. Камерная регенеративнаятАжтАж.


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 печей шаржирные краны оборудованы вспомогательными тележками грузоподъемностью 10 т.

На участке методических печей работают два электрических мостовых крана грузоподъемностью 7,5 и 10 т.


2.2 Оборудование стана и технология прокатки


Стан расположен в две линии: первая состоит из одной обжимной клети 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 и обжимной клетью 31500Вамм, между линиями стана 74000Вамм, между чистовой линией и пилами 55000Вамм.

От печей заготовки подаются к обжимной клети по подводящему рольгангу длиной 26400Вамм, состоящему из роликов диаметром 400Вамм, шагом 800Вамм, со скоростью 2Вам/сек.

Обжимная клеть 900 с передней и задней сторон оборудована рабочими рольгангами. Диаметр роликов 400Вамм, длина бочки 2400Вамм, шаг роликов 700Вамм, число роликов 17, окружная скорость роликов 2Вам/сек. Раскатные поля линии стана 800 также оборудованы рольгангами.

У обжимной клети стана с передней и задней сторон установлены манипуляторные линейки длиной 6870Вамм, приводимые каждая от двух двигателей мощностью 75 квт. На правой передней и задней линейках установлены кантователи крюкового типа с двигателем мощностью 43,5 квт.

С передней и задней сторон черновой и предчистовой клетей трио установлены подъемно-качающиеся столы. Рольганги столов состоят из девяти роликов диаметром 350Вамм. Скорость движения 2,5Вам/сек. Стол может делать 15 качаний в минуту и приводится от двигателя мощностью 64 квт. Величина подъема стола 850Вамм. На каждом столе установлены два гидравлических манипулятора и один кантователь. Скорость передвижения линеек 0,5Вам/сек, наибольший ход линеек 1600Вамм. Привод манипулятора и кантователя осуществляется водой, поступающей под давлением 40-50 ат. Перед клетью дуо установлен один механический кантователь с электро-двигателем.

Клети стана 800 оборудованы шлепперами для передачи полос из черновой клети в предчистовую и из предчистовой в чистовую.

Обжимная клеть оборудована электрическими нажимными устройствами и пружинным уравновешивающим устройством. Максимальный подъем верхнего валка 860Вамм. Привод нажимных винтов от двух электродвигателей мощностью по 70 квт.

Клети линии 800 оборудованы ручными нажимными устройствами и пружинными уравновешивающими.

На рис.Ва2.2 приведены принципиальные схемы прокатки некоторых профилей, а в табл. 2.4 дана характеристика прокатных валков. Смену валков в обжимной клети осуществляют при помощи специального механизма и крана, на линии 800 заменяют целые клети. Становый пролет обслуживается пятью кранами грузоподъемностью 15, 15/13, 100/20, 50/10 и 20/5 г.ВаНа стане используют арматуру скольжения.

Валки охлаждаются водой, поступающей под давлением 2,5-3 ат. Рифление валков не применяют.

Клети стана относительно жесткие, пружина валков изменяется в пределах 0,5 - 1,5Вамм, что позволяет осуществлять прокатку по минусовым допускам.


Таблица 2.4. Характеристика прокатных валков стана 800 НТМК



Клеть

Размеры валков, мм



Материал валков

Средняя окружная скорость валков, м/сек

Номинальный средний диаметр

Минимальный средний диаметр

Длина       бочки

Обжимная 800тАжтАжтАжтАжтАж...   Черновая 800тАжтАжтАжтАжтАжтАж.

Предчистова 800 тАжтАжтАжтАж..

Чистовая 800 дуо тАжтАжтАжтАж..

Чистовая универсальная:                              горизонтальнаятАжтАжтАжтАжтАж..    вертикальнаятАжтАжтАжтАжтАжтАж..

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 удаляется водой в отстойник. Система смазки основных узлов централизованная.

Температура конца - прокатки в обжимной клети должна быть не ниже 1000ВаВ°С для квадратной стали, 1050ВаВ°С для рельсов, 1100-1150ВаВ°С для остальных профилей. Температура начала прокатки на линии 800 должна быть не. ниже 1020ВаВ°С, конца прокатки 800-900ВаВ°С.



Схемы прокатки некоторых профилей на стане 800 НТМК

а - рельс типа Р-50; б - сталь для автообода колеса автомобиля МАЗ-502; в-балка №55


2.3 Оборудование участков и технология резки, охлаждения и отделки готового проката


Горячие полосы разрезают на заданные длины на шести салазковых пилах с дискали диаметром 1750-2000Вамм. Число оборотов диска 1000 в минуту, окружная скорость 100Вам/сек, мощность двигателя 185 квт. Наибольший рабочий салазок 1250Вамм, скорость перемещения салазок 12,5 - 25Вамм/сек, скорость перемещения пилы в направлении прокатки 28Вамм/сек. Пять пил установлены на направляющих с зубчатыми рейками длиной 54286Вамм, шестая - стационарно перед штемпельной машиной. Наибольшее разрезаемое сечение - квадрат со стороной 240Вамм и балка №60. Наименьшая длина отрезаемых полос, 4000Вамм, наибольшая 25000Вамм. Температура металла при резке не ниже 700ВаВ°С.ВаШтемпельпую машину используют при прокатке рельсов и балок №45-55-60.

После резки заготовки из качественной (тали сдвигаются на предназначенный для них стеллаж длиной 16840Вамм. Скорость перемещения металла по стеллажу 1,4Вам/сек. Далее заготовки поступают на холодильник с карманом, находящийся в термическом пролете, откуда их при помощи кранов убирают в устройства для замедленного охлаждения и далее на стеллажи для вырубки. Термический пролет обслуживается электромостовым краном грузоподъемностью 15 т. Все рельсы после резки поступают в термический пролет, оборудованный пятью печами изотермической выдержки. Печи работают по непрерывному режиму. Металл передвигается по печи цепным транспортером со скоростью 0,15Вам! сек. Площадь габаритного пода печи 12,99X26,68 = 345,5Вам2. Перед загрузкой в печи рельсы должны быть охлаждены до 350-550ВаВ°С при температуре печи 600ВаВ°С.ВаПроизводительность одной печи при изотермической выдержке рельсов Р-50 равна 41 т/ч. Время выдержки 2Вач для рельсов типов Р-50, 2Вач 15Вамин для Р-65.

После изотермической выдержки рельсы поступают на центральный холодильник шлепперного типа, состоящий из двух секций длиной 46500Вамм и шириной 26700Вамм, откуда двумя потоками подаются к роликоправильным машинам №1 и 2. Характеристика машин: число роликов 8, шаг роликов 1200Вамм, скорость правки 0,8-1,8Вам/сек, мощность двигателя 440 квт.

Для доправки рельсов в потоке после роликоправильных машин установлено три вертикальных правильных пресса (усилие в конце хода 200 Т, ход ползуна 70Вамм, число ходов 30 в минуту, мощность привода 13 квт). Далее рельсы направляются на 3 секции поточных линий отделки для фрезеровки торцов, сверления отверстий и закалки концов рельсов токами высокой частоты. Окончательную отделку рельсов осуществляют на стеллаже, оборудованном двумя фрезерными и двумя сверлильными станками и установкой для закалки рельсов токами высокой частоты. Всего на участке отделки работает 10 фрезерных станков типа 1С01 и 10 горизонтальных трех шпиндельных сверлильных станков типа 1А85а. Для осмотра и приемки рельсы поступают на инспекторские стеллажи - продолжение стеллажей отделочных линий, и далее передаются на склад готовой продукции.

Все профили, кроме рельсов, после резки охлаждают на центральном холодильнике до 100ВаВ°С, после чего их правят на роликовых правильных машинах №1, 2, 3. Машина №3 состоит из восьми роликов с шагом 800Вамм. Скорость правки 0,9-1,8Вам/сек. Мощность привода 260 квт.

Все рольганги участков отделки рельсов и балок аналогичны по конструкции. Привод роликов индивидуальный мощностью 2 кат, диаметр бочки. 250 ми, длина бочки 1100Вамм. скорость роликов 1,6Вам/сек. Окончательной доправке балки подвергают на двух горизонтальных прессах максимальным усилием 195 Т. Ход передней головки 50Вамм, число ходов 28 в минуту; скорость перемещения задней головки 0,06 я/сек, мощность привода 60 квт. Здесь же установлена салазковая пила. Диаметр диска 1800Вамм число оборотов 1000 в минуту.

Участки отделки рельсов и балок обслуживаются шестью мостовыми кранами - три грузоподъемностью 15 т, один 30/10 и два 15/3 т. После осмотра, зачистки и приемки сортовой прокат передают на склад готовой продукции; емкость его 40 тыс. т проката обслуживается четырьмя мостовыми кранами.



Технико-экономические показатели

Технико-экономические показатели работы стана за 1998Ваг. 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. Способы прокатки и калибровки профиля


В зависимости от вида и размеров профиля, а также конструкции прокатного стана применяют различные способы прокатки балок, для каждого из которых можно выделить два характерных этапа: получение чернового двутаврового профиля (в черновых калибрах); дальнейшая прокатка этого профиля в балку заданных размеров (в предчистовых и чистовых калибрах). Различие способов прокатки балок заключается в виде применяемых калибров на этих этапах. Все способы прокатки балок принято классифицировать на три группы: прокатка в прямых калибрах; прокатка в наклонных калибрах; прокатка с применением универсальных балочных калибров.

Двутавровые балки прокатывают из прямоугольной заготовки. Первым фасонным калибром, придающим раскату черновую форму балки, служит разрезной калибр. Разрезной калибр может иметь различную конфигурацию в зависимости от размера прокатываемой балки, способа калибровки и типа стана. По способу вреза в валки разрезные калибры бывают с разъемом посередине высоты калибра (открытые) и с разъемом у края фланцев (закрытые).

Разрезанная заготовка поступает в балочные калибры, которые бывают прямые с ровной или изогнутой стенкой (рис.Ва4.1, а и б), косые (рис.Ва4.1, в), универсальные (рис.Ва4.1, г) и симметричные (открытые) (рис.Ва4.1, д).


Рис.Ва4.1. Типы балочных калибров

Большое распространение получили прямые балочные калибры. Калибр состоит из стенки, открытых и закрытых фланцев. Стенка калибра образуется гребнями верхнего и нижнего валков, здесь происходит прямое обжатие стенки профиля. При прокатке балок мелких и средних размеров на отечественных заводах широко применяют калибры с изогнутой стенкой и с повышенным уклоном наружных стенок открытых фланцев (рис.Ва4.1, 6).

Открытые фланцы образуются боковыми стенками буртов одного и стенками гребня другого валка. Металл попадает в пространство, имеющее форму суживающегося клина, и обжимается по толщине, получая боковое обжатие. Наличие бокового обжатия в открытых фланцах является важной особенностью прокатки двутавровых балок. Закрытые фланцы врезают в один валок, поэтому деформацию металла в них можно сравнить с процессом волочения прутка через очко, в результате чего металл в закрытом фланце получает утяжку по высоте и толщине.

Положение открытых и закрытых фланцев чередуется в следующих друг за другом калибрах. Это дает возможность поочередно интенсивно обрабатывать верхнюю и нижнюю части профиля без его кантовки. Наличие уклонов в калибрах подобного типа не позволяет получить профиль балки с параллельными наружными гранями полок. Косое расположение калибров обеспечивает постоянство ширины калибров и параллельность наружных граней полок при переточках (рис.Ва4.1, в). При косой калибровке легче обжимать фланцы по толщине и можно сократить число проходов; меньше износ валков и выводных проводок; сокращается объем механической обработки при переточках валков. Однако при прокатке в косых калибрах возникают боковые усилия, вызывающие осевое смещение валков.

Универсальные калибры (рис.Ва4.1, г) применяют в специальных чистовых универсальных клетях при прокатке обычных балок на рельсобалочных и крупносортных станах, в главных черновых и чистовых клетях универсальных станов при прокатке широко полочных балок и колонных профилей. Прямое обжатие в таких калибрах осуществляется горизонтальными валками, боковое - вертикальными. Калибры черновых клетей универсальных балочных станов имеют уклоны наружных и внутренних стенок, что повышает степень использования горизонтальных валков и улучшает условия их службы. Универсальные калибры во всех чистовых клетях указанных выше станов уклона не имеют, что обеспечивает получение балок с параллельными наружными и внутренними гранями полок.

Симметричные балочные калибры (рис.Ва4.1, д) применяют на валках блюминга при прокатке больших балок, а также в обжимных клетях реверсивное дуо рельсобалочных станов [1].

Способ прокатки балок в прямых калибрах применяют на линейных и последовательных станах, снабженных рабочими клетями трио и дуо. Этот способ прокатки реализуется по-разному в зависимости от размеров двутавра.

При прокатке балок малых размеров (№10-30) в черновых, предчистовых и чистовых клетях применяют закрытые балочные калибры (рис.Ва4.2). В этом случае прямоугольную заготовку вначале деформируют в закрытом разрезном калибре с острыми грёбнями. Затем полученный черновой профиль постепенно обжимают по стенке и фланцам в калибрах с чередующимся расположением относительно горизонтальной оси открытых и закрытых фланцевых ручьев. Это вызвано разным характером деформации металла в рассматриваемых ручьях (утяжка фланцев в закрытых и приращение в открытых ручьях). Поскольку уклоны наружных граней смежных калибров также чередуются, то в каждом проходе отогнутые наружу открытые фланцы заходят в закрытые ручьи калибра с противоположными уклонами наружных граней, причем ширина полосы по открытым фланцам Вфо больше соответствующей ширины калибра Вдз (4-й проход). Однако это не создает существенных затруднений при захвате металла валками благодаря так называемому "языку» на переднем и заднем концах раската. Вначале захватывается гребнями валков "язык», который втягивает в очаг деформации всю полосу. При этом под действием боковых стенок ручьев фланцы про филя изгибаются в противоположном направлении. Благодаря "языку» обеспечивается также надежный выход полосы из валков, так как "язык» поступает на выводную проводку раньше фланцев и помогает вытаскивать полосу, зажатую в закрытых ручьях калибра.

Уклон боковых стенок ручьев (выпуск калибра) обычно принимают в разрезном и первых черновых калибрах 4-8%, а затем постепенно уменьшают к чистовому калибру до 1%. В разрезном и чистовом калибрах для закрытых и открытых ручьев уклоны, как правило, делают одинаковыми, а в промежуточных калибрах - различными: 2-3% для закрытых и 5-8% для открытых фланцев ручьевых. Уклон внутренних граней фланцевых ручьев изменяется от 40-70% в разрезном калибре до 12-16% в чистовом калибре. При прокатке в прямых калибрах балок средних и крупных размеров (№33-60) первоначальный черновой профиль получают в открытых разрезных и балочных калибрах с широкими тупыми гребнями (рис.Ва4.3, а), размещаемых на валках обжимной реверсивной клети дуо крупносортного или рельсобалочного стана, а также на валках блюминга (при прокатке только крупных балок №45-60). Применение таких калибров вызвано необходимостью получить черновой профиль с широкой стенкой и сравнительно тонкими фланцами, что невозможно сделать в разрезных калибрах с острыми гребнями.


Рис.Ва4.2. Схема прокатки балок малых размеров

а) схема прокатки в прямых калибрах; б) форма концов раската.

1-6 - номера проходов (штриховыми линиями показаны контуры сечений полос, задаваемых в калибры)


В каждом открытом калибре дается несколько проходов при изменении расстояния между валками. Вследствие применения тупых гребней, формирование фланцев происходит медленно, особенно при прокатке из прямоугольной заготовки. После двух - четырех проходов металл вытекает в зазор между валками, поэтому раскат кантуют на 90В° и затем прокатывают в специальных ребровых калибрах (проходы 5 и 6). Для получения чернового профиля по этому способу прокатки требуется 7-9 проходов, в то время как при прокатке в калибрах с острыми гребнями 2-3 прохода. У чернового про филя толщина стенки получается в 3-5 раз больше толщины стенки готовой балки, а соотношение между толщиной стенки и фланцев сохраняется примерно таким же, как у чистового профиля.


Рис.Ва4.3. Схема прокатки балок средних и крупных размеров

а) - в черновых реверсивных клетях дуо;

б) - в линии клетей трио и чистовой дуо.


Схема размещения калибров на валках рабочих клетей линейного стана

Рис.Ва4.4

Дальнейшая прокатка чернового раската в готовую балку происходит в закрытых балочных калибрах (см. рис.Ва4.3, 6), размещаемых на валках черновых клетей трио и чистовой клети дуо, как показано на рис.Ва4.4.

Особенности деформации балок на этом этапе прокатки обусловлены весьма широкой стенкой профиля. Поскольку площадь стенки составляет до 5% площади всего профиля, она оказывает сильное "ияние на утяжку фланцев. Поэтому при калибровке крупных балок коэффициент обжатия стенки принимают меньше коэффициента обжатия фланцев. Особенностью калибровки валков для прокатки крупных балок является также стремление получить сравнительно большое уширение металла с целью поперечного растяжения стенки профиля гребнями валков. Как уже отмечалось, при прокатке крупных балок возникают трудности получения высоких фланцев. Чем глубже закрытые фланцевые ручьев, тем труднее предупредить значительную утяжку фланцев. Поэтому боковое обжатие фланцев обычно уменьшают или полностью исключают по всей высоте закрытых ручьев, а необходимую вытяжку фланцев обеспечивают за счет обжатия их по высоте.

Необходимо отметить, что эффективная прокатка балок в прямых калибрах возможна только при значительном уклоне внутренних граней фланцев, так как величина этих уклонов определяет интенсивность обжатия фланцев в открытых ручьях. При уклоне внутренних граней менее 12% и значительной высоте фланцев возникают трудности получения правильного профиля из-за невозможности бокового обжатия фланцев. Это ограничивает применение прямых балочных калибров для получения широкополочных балок. Для увеличения интенсивности бокового обжатия фланцев и прокатки тонко стенных балок с уменьшенными уклонами внутренних граней и увеличенной шириной полок применяют повышенные выпуски калибров до 12% с одновременным изгибом стенки калибра, как показано на рис.Ва4.5, а, б. Реже применяют калибры с прямой стенкой и увеличенными до 12% выпусками открытых фланцев (рис.Ва4.5, в). Величина этого выпуска ограничена условиями входа раската в закрытый балочный калибр; с увеличением выпуска ширина Полосы по отогнутым открытым фланцам становится значительно больше соответствующей ширины последующего калибра Вдз (см. рис.Ва4.2), 4-й, вследствие чего возрастает перегиб фланцев при втягивании раската в валки. При этом появляется опасность "закусывания» валками вершины фланца с последующим образованием заката [3].


Рис.Ва4.5. Форма черновых и подготовительных закрытых балочных калибров с увеличенным выпуском

а) - с изгибом стенки и одинаковым выпуском у открытых и закрытых ручьев; б)Ва- с изгибом стенки и разным выпуском открытых и закрытых ручье; в)Ва- без изгиба стенки с разными выпусками у открытых и закрытых ручьев.



5. Методика расчета калибровки валков


Произведем расчет калибровки для прокатки двутавровой балки №36 на стане 800 НТМК, пользуясь методом А.П.ВаЧекмарева [1]. Размеры холодного профиля балки и допуски принимаем по ГОСТ 8239-72. Размеры профиля привидены в табл. 5.1. Уклон внутренней грани полок принимаем тЙд 12%. Пользуясь графиком (см. рис.Ва5.1), выбираем восемь фасонных калибров. Так как данный профиль является среднесортным профилем, то для схемы прокатки мы принимаем, что все восемь калибров прямые закрытые.


Рис.Ва5.1. График для выбора числа калибров при прокатке двутавровых балок и швеллеров


Так как стан для прокатки полунепрерывный, то калибры располагаются в каждой клети. Мы принимаем, что в ходе прокатки в чистовой группе у нас не задействованы одна вертикальная и одна горизонтальная клети.


Таблица 5.1. Основные размеры балка двутавровой №36 по ГОСТ 8239-72

Размеры в мм

h

b

d

t

R

r

360

145

7,5

12,3

14

6


Учитывая износ валка и целесообразность прокатки на минус, а также температурное расширение профиля примем следующие размеры чистового калибра.

Ширина (высота балки):


В8 = (h - 3)ГЧ1,012Вамм,                 (1)


где h - высота балки по ГОСТ 8239-72;

3 - допускаемое отклонение на минус по высоте балки;

1,012 - поправочный коэффициент учитывающий тепловое расширение металла.

Высота (ширина полки):


Н8 = (b - 3)ГЧ1,012Вамм,                         (2)


где b - ширина полки по ГОСТ 8239-72;

3 - допускаемое отклонение на минус по ширине полки;

1,012 - поправочный коэффициент учитывающий тепловое расширение металла.

Средняя толщина фланцев:


t8 = (t - tГЧ0,06)ГЧ1,012Вамм,         (3)


где t - средняя толщина полки по ГОСТ 8239-72

0,06 - допускаемое отклонение по средней толщине полки в процентных долях;

1,012 - поправочный коэффициент учитывающий тепловое расширение металла.

Толщина стенки калибра:


d8 = dГЧ1,012Вамм,                (4)


где d - толщина стенки калибра;

1,012 - поправочный коэффициент учитывающий тепловое расширение металла.

Высота фланца:


мм,                                        (5)


где Н8 - высота калибра;

d8 - толщина стенки калибра.

Толщина фланца у основания калибра:


B8 = t8 + 0,5h8ГЧtgПЖ8 мм,                        (6)


где t8 - средняя толщина фланцев;

h8 - высота фланцев;

tgПЖ8 - тангенс углов наклона фланцев tgПЖ8 = 0,12.

Толщина фланцев у вершины:


а8 = 2t8 - b8 мм,                                        (7)


где t8 - средняя толщина фланцев;

b8 - толщина фланца у основания калибра.

Площадь поперечного сечения фланца:


qфл = t8ГЧ h8Вамм2,                                (8)


где t8 - средняя толщина фланцев;

h8 - высота фланцев.

Площадь поперечного сечения чистового калибра:


q8 = 4qфл + В8ГЧ d8Вамм2,                                (9)


где qфл - площадь поперечного сечения фланца;

В8 - ширина калибра;

d8 - толщина стенки калибра.

Уширение ОФВ1 и суммарное уширение ОФВ2-8 предварительно выбираем по графику рис.Ва5.2.

Общее уширение:


тИС ОФВ1-8 = ОФВ1 + ОФВ2-8 мм,        (10)


где ОФВ1 - уширение для разрезного калибра;

ОФВ2-8 - уширение в остальных калибрах.



Рис.Ва5.2. График для выбора величины уширения в двутавровых и швеллерных калибрах

I - суммарное уширение во всех калибрах, кроме разрезного;

II - уширение в разрезном калибре


Ширина заготовки:


В0 = В7 - тИС ОФВ1-8 мм,                                (11)


где В8 - ширина калибра;

тИС ОФВ1-8 - общее уширение.

Ширина разрезного калибра:


В1 = В0 + ОФВ1 мм.                                (12)


Выбираем утяжку металла в закрытых фланцах ОФhут = 8Вамм. Приращение высоты выбираем в пределах ОФhпр = 0,75 Г· 2Вамм. Значения высот фланцев всех калибров принимаются с учетом место чередования мест разъемов валков. В чистовом калибре открытым фланцем является нижний, закрытым - верхний.

Толщину у основания открытого фланца разрезного калибра принимаем в пределах:


b1 тЙИ (0,35Г·0,45)ГЧВ1 мм,                                (13)


где В1 - ширина разрезного калибра.

Толщину у основания закрытого фланца разрезного калибра принимаем в пределах:


а1 тЙИ (0,4Г·0, 5)ГЧ b1 мм,                                (14)


где b1 - толщина у основания открытого фланца разрезного калибра.

Для определения размеров фланцев остальных калибров будем исходить из следующих положений:

  1. Площади фланцев устанавливаем по выбранным коэффициентам вытяжки:
  2. Для определения размеров открытых фланцев воспользуемся точкой К, которая даст возможность установить наклон внутренних граней открытых фланцев и, следовательно, размеры b и a;
  3. Для определения размеров закрытых фланцев исходим из размеров большего открытого фланца, причем предусматриваем незначительное защемление в закрытый фланец в последних калибрах.

Согласно практическим данным принимаем:


.

т.е. коэффициент деформации у вершины закрытого фланца будет изменятся по ходу прокатки от 1,15 (защемление) до 0,95 (свободный заход в закрытый фланец).

В случае необходимости размеры а и b моно скорректировать.

Находим координаты точки К, имея в виду, что в разрезном калибре нижний фланец открытый:

tgПЖ8= 0,12;


tgПЖ1 = ,                (15)


где b1 - толщина у основания открытого фланца разрезного калибра;

а1 - толщину у основания закрытого фланца разрезного калибра;

h1 - высота нижнего фланца.

Тогда найдем расстояние точки К от наружной грани фланцев:


,                                (16)


где и - тангенсы углов наклона внутренних граней фланцев разрезного и чистового калибров;

bn и b1 - толщина фланцев у основания чистового и разрезного калибров.

Найдем расстояние от основания до точки К:


мм,                                (17)


где е - расстояние точки К от наружной грани фланцев;

bn и b1 - толщина фланцев у основания чистового и разрезного калибров;

и - тангенсы углов наклона внутренних граней фланцев разрезного и чистового калибров.

Принимаем площадь закрытого фланца равной площади открытого q1тАЩ=q1, тогда размеры закрытого верхнего фланца определим с учетом высоты последнего h1тАЩ:


а1тАЩ= мм,                                        (18)


где h1 - высота закрытого фланца;

h1тАЩВа- высота открытого фланца;

а1 - толщину у основания закрытого фланца разрезного калибра.


b1тАЩ= мм,                                        (19)


где h1 - высота закрытого фланца;

h1тАЩВа- высота открытого фланца;

b1 - толщина фланцев у основания разрезного калибров.

Площадь фланцев:


q1тАЩ=q1= мм2.                                (20)


Толщина стенки разрезного калибра:


мм,                                (21)


где q1 - площадь открытого фланца;

d7 - толщина стенки чистового калибра;

qфл - площадь поперечного сечения фланца разрезного калибра;

ОФВ1-7 - общее уширение,

Общая высота калибра:


Н1 = h1 + h1тАЩ+d1 мм,                        (22)


где h1 - высота закрытого фланца;

h1тАЩВа- высота открытого фланца;

d1 - толщина стенки разрезного калибра.

Корректируя размеры разрезного калибра с учетом закругления и угла захвата в пределах 33-350, принимаем толщину d1тАЩ,

Площадь поперечного сечения разрезного калибра q1 с учетом дополнительной площади qдоп при толщине d1тАЩ составляет:


q1 = 4ГЧq1тАЩ+ d1ГЧВ1Вамм2,                                (23)


где q1тАЩВа- площадь закрытого фланца;

d1 - толщина стенки разрезного калибра;

В1 - ширина разрезного калибра.

Высота исходной заготовки:


Н0 = 0,5ГЧН1 + 0,5 мм,                (24)


где Н1 - общая высота калибра;

q1 - площадь открытого фланца;

В0 - ширина заготовки.

Коэффициент вытяжки в разрезном калибре:

,                                        (25)


где Н0 - высота исходной заготовки;

В0 - ширина заготовки;

q1 - площадь открытого фланца;

0,97 - коэффициент учитывающий действие сил контактного трения.

Угол захвата:


,                        (26)


где Н0 - высота исходной заготовки;

b1 - толщина фланцев у основания разрезного калибра;

Dв - диаметр валков данной клети.

Определим размеры промежуточных калибров.

Общий коэффициент вытяжки во фланцах (без учета уширения стенки, которое относится к деформации фланцев):


,                                (27)


где qфл1 - площадь поперечного сечения фланца разрезного калибра;

qфл8 - площадь поперечного сечения фланца чистового калибра.

Выбираем коэффициенты вытяжки во фланцах:


,                        (28)


где - коэффициенты вытяжки во фланцах.

Определим площади поперечного сечения фланцев по проходам:

мм2,                                        (29)


где qфл - площадь поперечного сечения фланца;

- коэффициент вытяжки во фланце.

Общий коэффициент уменьшения толщины стенки, или общий коэффициент вытяжки Ој, равен:


,                                        (30)


где d1 - толщина стенки разрезного калибра;

d8 - толщина стенки предчистового калибра.

Общий коэффициент уменьшения толщины стенки меньше общего коэффициента вытяжки фланцев вследствие того, что часть металла из фланцев идет на уширение стенки.

Поэтому для стенок принимаем следующий ряд коэффициентов:


,                        (31)


Определим значения толщины стенки в калибрах:


мм,                                (32)


где di - толщина стенки данного калибра;

Ојi - коэффициент вытяжки стенки данного калибра.

Распределение уширения по калибрам принимаем пропорционально деформации по стенкам:

.                                (33)


Коэффициент пропорциональности:


,                                (34)


где тИС ОФВ1 - общее уширение;

- суммарное уширение.

Определим уширение в каждом калибре:


ОФВi = m(Ојi - 1) мм,                                (35)


где m - коэффициент пропорциональности;

Ојi - коэффициент вытяжки стенки данного калибра.

Сумма уширения по калибрам должна равняться ОФВ2-8.

Определяем ширину калибра:


Вi = Bi-1 + ОФBi мм,                                (36)


где Вi = ширина калибра;

ОФBi - уширение в каждом калибре.

Определим размеры открытого фланца, пользуясь точкой К.

Средняя толщина открытого фланца:


ti = мм,                        (37)

где qфл i - площади поперечного сечения открытых фланцев по проходам;

hi - высота открытого фланца.

Средняя толщина закрытого фланца:


tiтАЩ = мм,                                (38)


где qфл IтАЩ - площади поперечного сечения закрытых фланцев по проходам;

hiтАЩ - высота закрытого фланца.

Тангенс угла наклона стенки:


,                                (39)


где ti - средняя толщина открытого фланца;

е - расстояние точки К от наружной грани фланцев;

Нк - расстояние от основания до точки К;

hi - высота открытого фланца.

Толщина фланца у основания:


bi = HK ГЧtgПЖi - e мм,                        (40)


где Нк - расстояние от основания до точки К;

tgПЖi - тангенс угла наклона стенки;

е - расстояние точки К от наружной грани фланцев.

Толщина фланцев у края:


аi = 2ti - bi мм,                                (41)

где ti - средняя толщина открытого фланца;

bi - толщина фланца у основания.

Принимаем коэффициент защемления у края закрытых фланцев

О· = 1,15Г·0,95.

Определим толщину фланцев:


аiтАЩ = мм,                                (42)


где аi - толщина фланцев у края;

О·i - коэффициент защемления у края закрытых фланцев.

Толщина фланцев у основания:


biтАЩ = 2tiтАЩВа- aiтАЩ мм,                                (43)


где tiтАЩ - средняя толщина закрытого фланца;

aiтАЩ - толщина фланцев.


Углы захвата в калибрах:


(град.),                        (44)


где Нi - высота заготовки, задаваемая в данный калибр;

di - толщина стенки данного калибра;

Dв - диаметр валков в которых ведется прокатка.

Радиусы закругления между стенкой и фланцем:


мм,                        (45)

где с = - отношение радиуса закругления к толщине фланца у основания для чистового калибра.

bо - толщина фланца у основания открытого калибра;

bз - толщина фланца у основания закрытого калибра.

Радиус закругления у вершины закрытого фланца:


r = cГЧa мм,                        (46)


где с = - отношение радиуса закругления у вершины закрытого фланца к толщине фланца у вершины чистового калибра;

а - толщина закрытого фланца у вершины.

Межвалковый зазор для крупносортных станов с подшипниками качения

по табл. 1.1 [3]:

Для обжимной клети:


S = (0,015Г·0,025)ГЧDв мм.                                (47)


Для черновых клетей:


S = (0,01Г·0,014)ГЧDв мм.                        (48)


Для чистовых клетей:


S = (0,006Г·0,007)ГЧDв мм,                                (49)


где Dв - диаметр валков в которых ведется прокатка.

6. Расчет калибровки валков


Расчет калибровки валков выполним по методике расчета приведенной выше.

Определим основные размеры чистового калибра.

По формуле (1) найдем ширину чистового калибра:

В8 = (360 - 3)ГЧ1,012 = 360Вамм.

Найдем высоту калибра по формуле (2):

Н8 = (145 - 3)ГЧ1,012 = 143.7Вамм.

Среднюю толщину фланцев находим по формуле (3):

t8 = (12,3 - 3)ГЧ1,012 = 9,41Вамм.

Толщина стенки находится по формуле (4):

d8 = 7,5ГЧ1,012 = 7,59Вамм.

Найдем высоту фланцев по формуле (5):

мм.

По формуле (6) определим толщину фланцев у основания чистового калибра:

b8 = 9,41 + 0,5ГЧ68,05ГЧ0,12 = 13,5 мм.

По формуле (7) определим толщину фланцев у вершины чистового калибра:

а8 = 2ГЧ9,41 - 13,5 = 5,31Вамм.

Определим площадь поперечного сечения фланца по формуле (8):

qфл8 = 9,41 ГЧ 68,05 = 640,35Вамм2.

По формуле (9) найдем площадь поперечного сечения чистового калибра:

q8 = 4ГЧ640,35 + 360ГЧ 7,59 =5293,8Вамм2.

Уширение ОФВ1 и суммарное уширение ОФВ2-8 предварительно выбираем по графику рис.

Для разрезного калибра ОФВ1 = 7Вамм.

Для остальных ОФВ2-8 = 53Вамм.

Общее уширение находим по формуле (10):

тИС ОФВ1-8 = 7+53 = 60Вамм.

Ширину заготовки найдем по формуле (11):

В0 = 360 - 60 = 300Вамм.

Вычислим ширину разрезного калибра по формуле (12):

В1 = 300 + 7 = 307Вамм.

Выбираем утяжку металла в закрытых фланцах ОФhут = 8Вамм, приращение высоты выбираем ОФhпр = 1,2Вамм. Полученные размеры сводим в таблицу 6.1.


Таблица 6.1. Высоты фланцев по калибрам

Фланцы

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 тЙИ 0,4ГЧ307 = 125Вамм.

По формуле (14) находим толщину у основания закрытого фланца разрезного калибра:

а1 тЙИ 0,45ГЧ 125 60Вамм.

Находим координаты точки К по формулам (15, 16, 17)

tgПЖ8 = 0,12; tgПЖ8 = ;

мм;

мм.

Принимаем площадь закрытого фланца равной площади открытого q1тАЩ=q1, тогда размеры закрытого верхнего фланца определим с учетом высоты последнего h1тАЩ= 87,2. Найдем толщину закрытого фланца по формуле (18):

а1тАЩ= мм.

Толщину закрытого фланца у основания определим по формуле (19):

b1тАЩ= мм.

Тогда площадь фланцев по формуле (20) равна:

q1тАЩ=q1= мм2.

По формуле (21) рассчитаем толщину стенки разрезного калибра:

мм.

Общая высота калибра по формуле (22) равна:

Н1 = 96,4 + 87,2+73 = 256,7Вамм.

Корректируя размеры разрезного калибра с учетом закругления и угла захвата в пределах 33-350, принимаем толщину d1тАЩ = 125Вамм.

Площадь поперечного сечения разрезного калибра q1 с учетом дополнительной площади qдоп при толщине d1тАЩ = 125Вамм по формуле (23) составляет:

q1 = 6ГЧ7134+ 73ГЧ307 + 8000 = 73215Вамм2.

Найдем высоту исходной заготовки по формуле (24):

Н0 = 0,5ГЧ256,7 + 0,5 = 263Вамм.

Принимаем Н0 = 262Вамм.

Определим коэффициент вытяжки в разрезном калибре по формуле (25):

мм.

Найдем по формуле (26) угол захвата металла валками:

мм.

Рассчитаем основные размеры промежуточных калибров.

По формуле (27) определим коэффициенты вытяжки во фланцах:

.

По формуле (28) выбираем коэффициенты вытяжки во фланцах:


Определим по формуле (29) площади поперечного сечения фланцев по проходам:

мм2; мм2;

мм2; мм2;


мм2; мм2;

мм2.

Общий коэффициент уменьшения толщины стенки, или общий коэффициент вытяжки Ој, найдем по формуле (30):

.

Общий коэффициент уменьшения толщины стенки меньше общего коэффициента вытяжки фланцев вследствие того, что часть металла из фланцев идет на уширение стенки. Поэтому по формуле (31) для стенок принимаем следующий ряд коэффициентов:

.

Определим значения толщины стенки в калибрах по формуле (32):

мм; мм; мм;

мм; мм; мм;

мм.

По формуле (33) принимаем распределение уширения по калибрам пропорционально деформации по стенкам:

.

Коэффициент пропорциональности найдем по формуле (34):

.

Определим по формуле (35) уширение в каждом калибре:

ОФВ2 = 19,13ГЧ0,51 = 9,76Вамм; ОФВ3 = 19,13ГЧ0,57 = 10,9Вамм;

ОФВ4 = 19,13ГЧ0,56 = 10,7Вамм; ОФВ5 = 19,13ГЧ0,52 = 9,95Вамм

ОФВ6 = 19,13ГЧ0,36 = 6,88Вамм; ОФВ7 = 19,13ГЧ0,15= 2,87Вамм;

ОФВ8 = 19,13ГЧ0,1 = 1,9Вамм.

Определяем ширину калибров по формуле (36):

В2 = 307 + 9,76 = 316,76Вамм; В3 = 316,76 + 10,9 = 327,66Вамм;

В4 = 327,66 + 10,7 = 338,36Вамм; В5 = 338,36 + 9,95 = 348,31Вамм;

В6 = 348,31 + 6,88 = 355,19Вамм; В7 = 355,19 + 2,87 = 358,06Вамм;

В8 = 358,06 + 1,9 = 360Вамм

Воспользовавшись формулой (37) найдем среднюю толщину открытого фланца:

t2 = мм; t3 = мм; t4 = мм;

t5 = мм; t6 = мм; t7 = мм.

Аналогично по формуле (38) найдем среднюю толщину закрытого фланца:

t2тАЩ = мм; t3тАЩ = мм; t4тАЩ = мм;

t5тАЩ = мм; t6тАЩ = мм; t7 = мм.

Тангенс угла наклона стенки вычислим по формуле (39):

; ;

; ;

;.

По формуле (40) определим толщину фланцев у основания:

b2 = 202,7 ГЧ0,396 - 10,8 = 69,5Вамм; b3 = 202,7 ГЧ0,271 - 10,8 = 44,13Вамм;

b4 = 202,7 ГЧ0,203 - 10,8 = 30,35Вамм; b5 = 202,7 ГЧ0,153 - 10,8 = 20,2Вамм;

b6 = 202,7 ГЧ0,132 - 10,8 = 16Вамм; b7 = 202,7 ГЧ0,12 - 10,8 = 13,5Вамм.

Толщина фланцев у края по формуле (41) равняется:

а2 = 2ГЧ51,7 - 69,5 = 33,96Вамм; а3 = 2ГЧ32 - 44,13 = 19,87Вамм;

а4 = 2ГЧ22 - 30,35 = 13,65Вамм; а5 = 2ГЧ13,56 - 20,2 = 7,4Вамм;

а6 = 2ГЧ11 - 15,96 = 6,04Вамм; а7 = 2ГЧ9 - 13,5 = 4,5Вамм.

Принимаем коэффициент защемления у края закрытых фланцев в пределе от 1,15 до 0,95.

О·2 = 1,15; О·3 = 1,1; О·4 = 1,1; О·5 = 1; О·6 = 1; О·7 = 0,95.

Тогда толщину фланца определим по формуле (42):

а2тАЩ = мм; а3тАЩ = мм; а4тАЩ = мм;

а5тАЩ = мм; а6тАЩ = мм; а7тАЩ = мм.

Толщина фланцев у основания найдем по формуле (43):

b2тАЩ = 2ГЧ51,7 - 29,53 = 73,87Вамм; b3тАЩ = 2ГЧ35,6 - 18,06 = 53,14Вамм;

b4тАЩ = 2ГЧ22 - 12,4 = 31,6Вамм; b5тАЩ = 2ГЧ15,6 - 7,4 = 23,8Вамм;

b6тАЩ = 2ГЧ11 - 6,04 = 15,96Вамм; b7тАЩ = 2ГЧ10,2 - 4,73 = 15,67Вамм.

Углы захвата в калибрах найдем по формуле (44):

; ;

; ;

; ;

.

Допустимые углы захвата при сортовом прокате находятся в диапазоне от 24 до 35 градусов, большие углы захвата обусловлены тем, что при захвате защемление металла происходит не только по дну калибра, но и по стенкам. Следовательно, рассчитанные нами углы захвата удовлетворяют требованиям допустимых углов захвата, и расчет выполнен, верно.

Радиусы закругления 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 =1,12ГЧ66,3 =75Вамм; r2 = 1,12ГЧ34 = 38Вамм; r3 = 1,12ГЧ30 = 34Вамм;

r4 = 1,12ГЧ14 = 16Вамм; r5 = 1,12ГЧ12,4 = 14Вамм; r6 = 1,12ГЧ7,4 = 8,3Вамм;

r7 = 1,12ГЧ6,04 = 7Вамм.

Найдем межвалковые зазоры для клетей данного стана:

По формуле (47) для обжимной клети:

S1 = S2 = S3 = 0,015ГЧ1000 = 15Вамм.

По формуле (48) для черновых клетей:

S4 = S5 = S6 = S7 = 0,01ГЧ800 = 8Вамм.

По формуле (49) для чистовых клетей:

S8 = 0,006ГЧ800 = 4,8Вамм.

Найденные выше основные размеры, а также данные характеризующие данный профиль калибровки двутавровой балки №36 сводим в таблицу 6.2.


Таблица 6.2. Расчетная калибровка двутавровой балки №36

Тип

Размеры фланцев

Ојфл

Размеры стенки

О±з

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

30082тАЩ

2

З

О

88,4

88,4

69

51

34

52

4573

62

38

1,56

48,3

316,8

225

3505тАЩ

3

З

О

80,4

89,6

41,4

44

30

20

2858

44

34

1,6

30,8

328

200,8

34043тАЩ

4

З

О

81,6

81,6

30,3

26

14

18

1786

29

16

1,6

19,7

338

183

36072тАЩ

5

З

О

73,6

82,8

18,8

20

12,4

7,4

1145

20

14

1,56

12,9

348

170

35093тАЩ

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

34083тАЩ

7

З

О

66,8

76

14,4

13,56

6,04

4,5

682

15

7

1,2

8,3

358

151

3402тАЩ

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


Расчет энергосиловых параметров выполним по ходу прокатки. Для начала выполним расчет коэффициентов вытяжки и скоростного режима прокатки [3].

Площадь полосы в калибре определим по:


ПЙ = ВГЧd + 2 ((ao + bo) ho/2 + (aз + bз) hз/2) мм2, (1)


где В-ширина калибра;

d - толщина стенки калибра;

ao - толщина открытого фланца у вершины калибра;

bo - толщина открытого фланца у основания калибра;

ho - высота открытого фланца;

aз - толщина закрытого фланца у вершины калибра;

bз - толщина закрытого фланца у основания калибра;

hз - высота закрытого фланца.

Для расчета скоростного режима и энергосиловых параметров прокатки фасонные полосы пересчитываем на соответственные прямоугольные по методу приведенной высоты:


Нс = ПЙ/В мм,                                        (2)


где ПЙ - площадь полосы в калибре;

В-ширина калибра.

Определим катающие диаметры валков. Расчет следует вести при максимальных диаметрах валков, чтобы определить максимальную энергосиловую загрузку оборудования стана.


Dк = D0 - Нс мм,                                (3)

где D0 - максимальный диаметр бочки валков (см. табл. 2.1);

Нс - приведенная высота фасонной полосы.

Коэффициент вытяжки в разрезном калибре:


О»i = ПЙi-1/ ПЙi,                                (4)


где ПЙi-1 - площадь полосы задаваемой в калибр;

ПЙi - площадь полосы выходящей из калибра.

Конечную скорость прокатки определим, исходя из максимально допустимой скорости валков в чистовой клети с учетом запаса на регулирование в связи с переточкой валков в размере 8%:


м/с,                                (5)


где Dк - катающий диаметр валков;

n - максимальная чистота вращения валков;

k - коэффициент запаса на регулирование в связи с переточкой валков.

Частота вращения валков:


об/мин,                                (6)


где V - скорость вращения валков;

Dк - катающий диаметр.

Найденную частоту вращения валков нужно сравнить с допустимой (см. табл. 2.1).

Найдем скорости в остальных калибрах из условия постоянства секундных объемов металла, проходящих через калибры этих клетей:

м/с,                                (7)


где V - скорость вращения валков;

О» - коэффициент вытяжки.

Выполняем расчет энергосиловых параметров. Определим значения усилия, крутящие моменты и температурный режим прокатки.

Определим абсолютное изменение приведенной высоты:


ОФНс = (Н - Н) мм.                                (8)


Определим среднее значение приведенных высот в калибре:


Нср = (Н + Н)/2Вамм,                                (9)


где Н - приведенная высота в предыдущем калибре;

Н - приведенная высота в данном калибре.

Относительное обжатие:


,                                        (10)


где ОФН1 - абсолютное изменение приведенной высоты;

Н - приведенная высота в предыдущем калибре.

Скорость деформации металла:


с-1,                                (11)


где n - частота вращения валков;

Оµ - относительное обжатие;

Dк - катающий диаметр;

Нс - приведенная высота в калибре.

Длина очага деформации:


мм.                                (12)


Рассчитаем контактную площадь прокатки:


F1 = 0.5ГЧ(B0 + B1)ГЧlc мм2,                        (13)


где B0 - ширина раската перед входом в данный калибр;

B1 - ширина раската;

lc - длина очага деформации.

Найдем длину раската по проходам. При длине исходной заготовки 5 метров из описания технологии прокатки на данном стане.

Длины раската по проходам:


Li = Li-1ГЧО»i мм,                (14)


где Li-1 - длина предыдущего раската;

О»i - коэффициент вытяжки.

Определим сопротивление деформации стали 70 по методу термомеханических коэффициентов В.И.ВаЗюзина:


ПГ = ПГодГЧКtГЧКОµГЧКu МПа,                                (15)


где ПГод - базисное значение сопротивления деформации, определяемое для данной марки стали при t = 1000 0C, Оµ = 0,1 и u = 10 с-1;

Кt, КОµ, Кu - термомеханические коэффициенты, учитывающие соответственно "ияние температуры прокатываемого металла, степени и скорости деформации. Эти коэффициенты определяются по формулам или кривым, построенным для каждой марки стали. В нашем случае для стали 10 пс определим эти коэффициенты по рисункам 7.1 и 7.2.


Рис.Ва7.1. Температурный Кt и степенной КОµ коэффициенты стали 20ПС


Рис.Ва7.2. Скоростной Кu коэффициент стали 20ПС


Для стали 20 пс ПГод = 82,32 МПа. [12]

Определяем температуру раската перед входом во вторую клеть. Для этого рассчитаем время охлаждения раската, которое складывается из паузы на передачу раската от одной клети к другой и машинного времени прокатки.

Рассчитаем время охлаждения раската:


сек,                                (16)


где Lp - длина рольганга;

Vр - скорость рольганга;

L1 - длина раската;

Lш - длина шлепера;

Vш - скорость шлепера;

V1 - скорость прокатки в данной клети.

Найдем повышение температуры металла вследствие перехода механической энергии деформации в теплоту:


ОФtд = 0,183ГЧПГГЧlnО» 0C,                                        (17)


где ПГ - сопротивление деформации стали;

О» - коэффициент вытяжки.

Рассчитаем периметр поперечного сечения раската после прохода:


П = 2ГЧ(Нс + В) мм,                                (18)


где Нс - приведенная высота в калибре;

B - ширина раската.

Тогда на основе использования метода А.И.ВаЦеликова изменение температуры раската за время прокатки в калибре и перемещения к следующему калибру составит:


0С,         (19)


где t0 - температура раската перед входом в рассматриваемый калибр;

П - периметр поперечного сечения раската после прохода;

ПД - время охлаждения раската;

ПЙ - площадь поперечного сечения раската после прохода;

ОФtд - повышение температуры металла вследствие перехода механической энергии деформации в теплоту.

Температура металла перед заходом в следующую клеть:

ti = ti-1 - ОФt 0С,                                (20)


где ti-1 - температура прокатки в предшествующей клети;

ОФt - изменение температуры раската за время прокатки в калибре и перемещения к следующему калибру составит.

Рассчитаем контактное давление прокатки по методу В.С.ВаСмирнова:


р = 1,08ГЧnПГГЧnжГЧnфГЧПГ МПа,                        (21)


где nПГ - коэффициент напряженного состояния, учитывающий "ияние на контактное давление внешнего трения;

nж - коэффициент, учитывающий "ияние внешних зон по отношению к геометрическому очагу деформации;

nф - коэффициент формы профиля.

Найдем коэффициент напряженного состояния:


nПГ = ,                                (22)


где Оґ - коэффициент учитывающий "ияние контактного трения на форму очага деформации;

Оµ - относительное обжатие.

Определим коэффициент учитывающий "ияние контактного трения на форму очага деформации:


,                                (23)


где Ој - коэффициент внешнего трения;

lc - длина очага деформации;

ОФНс - абсолютное изменение приведенной высоты.

Коэффициент внешнего трения:


Ој = 0,55 - 0,00024ГЧt,                                (24)


где t - температура деформируемого металла.

Найдем отношение длины очага деформации к среднему значению приведенной высоты: .

Определим значение коэффициента, учитывающего "ияние внешних зон по отношению к геометрическому очагу деформации:


nж = ,                (25)


где - фактор формы очага деформации.

Найдем коэффициент формы профиля:


nф = ,                                (26)


где lc - длина очага деформации;

Ој - коэффициент внешнего трения;

ОФНс - абсолютное изменение приведенной высоты.

Рассчитаем усилие прокатки:


Р = рГЧFГЧ10-6 МН,                                (27)


где р - контактное давление прокатки;

F - контактная площадь прокатки.

Определим коэффициент плеча приложения усилия прокатки по формуле М.А.ВаЗайкова - Н.А.ВаФедорова:


ПЖп = 5,85 - 11тИЩ + 7,35тИЩ - 1,58тИЩ,         (28)


где - фактор формы очага деформации.

Рассчитаем крутящий момент деформации:


Мвал = 2ГЧРГЧlcГЧ ПЖп кНГЧм,                         (29)


Ограничения по скоростному режиму прокатки проверяем по формулам (26) и (27) с учетом коэффициента загрузки электродвигателей стана.

Коэффициент загрузки электродвигателей стана по усилию прокатки:


,                                (30)


где Р - усилие прокатки;

Рmax - максимально допустимое усилие прокатки.


м/с;                        (31)


м/с,                                (32)


где Dк - катающий диаметр;

nmax, nmax - соответственно максимально возможные и минимальные частоты вращения валков (см. табл. 2.1);

k - коэффициент загрузки электродвигателей стана.

Определим часовую производительность стана:


, (33)


где G - масса заготовки;

Тт - такт прокатки;

Ки - коэффициент использования;

Принимаем Ки = 095.



8. Расчет энергосиловых параметров прокатки


Исходными данными для расчета энергосиловых параметров служат данные расчета калибровки.

Расчет энергосиловых параметров выполним по методика приведенной выше.

По формуле (1) рассчитаем площадь полосы в каждом калибре:

ПЙ1 = 307ГЧ73 + 2 ((60 + 125)ГЧ96,4/2 + (66,3 + 137,5)ГЧ87,2/2) = 58016Вамм2;

ПЙ2 = 317ГЧ48,3 + 2 ((34 + 69)ГЧ88,4/2 + (52 + 51)ГЧ88,4/2) = 33521,5Вамм2;

ПЙ3 = 328ГЧ30,8 + 2 ((20 + 44)ГЧ89,6/2 + (30 + 41,4)ГЧ80,4/2) = 21577,4Вамм2;

ПЙ4 = 338ГЧ19,7 + 2 ((14 + 30,3)ГЧ81,6/2 + (18 + 26)ГЧ81,6/2) = 13864Вамм2;

ПЙ5 = 348ГЧ13 + 2 ((7,4 + 20)ГЧ82,8/2 + (12,4 + 18,8)ГЧ73,6/2) = 9089Вамм2;

ПЙ6 = 355ГЧ9,55 + 2 ((6,04 + 16)ГЧ74,8/2 + (7,4 + 14,6)ГЧ74,8/2) = 6684,4Вамм2;

ПЙ7 = 358ГЧ8,3+ 2 ((4,5 + 13,56)ГЧ76/2 + (6,04 + 14,4)ГЧ66,8/2) = 5709,4Вамм2;

ПЙ8 = 360ГЧ7,6+ 2 ((5,31 + 13,5)ГЧ68/2 + (5,31 + 13,5)ГЧ68/2) = 5294Вамм2.

Для расчета скоростного режима и энергосиловых параметров прокатки фасонные полосы пересчитываем на соответственные прямоугольные по методу приведенной высоты. Рассчитаем по формуле (2) значения приведенной высоты:

Нс1 = 58016/307 = 189Вамм; Нс2 = 33521,5/316,8 = 105,8Вамм;

Нс3 = 21577,4/328 = 66Вамм; Нс4 = 13864/338 = 41Вамм;

Нс5 = 9089 /348 = 26Вамм; Нс6 = 6684,4/355 = 19Вамм;

Нс7 = 5709,4/358 = 16Вамм; Нс8 = 5294/360 = 15Вамм.

Определим катающие диаметры валков. Расчет будем вести при максимальных диаметрах валков (см. табл. 2.1), чтобы определить максимальную энергосиловую загрузку оборудования стана. По формуле (3) рассчитаем катающие диаметры:

D1 = 1000 - 189 = 811Вамм; D2 = 1000 - 105,8 = 894,2Вамм;

D3 = 1000 - 66 = 934Вамм; D4 = 800 - 41 = 759Вамм;

D5 = 800 - 26 = 774Вамм; D6 = 800 - 19 = 781Вамм;

D7 = 800 - 16 = 784Вамм; D8 = 800 -15 = 785Вамм.

Найдем коэффициент вытяжки в калибрах по формуле (4):

О»1 = 89925/58016 = 1,55; О»2 = 58016/ 33521,5 = 1,73; О»3 = 33521,5/ 21577,4 = 1,55;

О»4 = 21577,4/ 13864 = 1,55; О»5 = 13864/ 9089 = 1,53; О»6 = 9089/ 6684,4 = 1,36;

О»7 = 6684,4/ 5709,4 = 1,17; О»8 = 5709,4/ 5294 = 1,08.

Определим по формуле (5) конечную скорость прокатки в восьмой клети, исходя из максимально допустимой скорости валков в чистовой клети с учетом запаса на регулирование в связи с переточкой валков в размере 5%:

м/с.

Принимаем конечную скорость прокатки 6,4Вам/с.

Найдем по формуле (7) скорости в остальных калибрах из условия постоянства секундных объемов металла:

м/с; м/с; м/с; м/с;

м/с; м/с; м/с.

С учетом найденных 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.

Определим абсолютное изменение приведенной высоты по формуле (8):

ОФНс1 = (263 - 189) = 74Вамм; ОФНс2 = (189 - 106) = 83Вамм;

ОФНс3 = (106 - 66) = 40Вамм; ОФНс4 = (66 - 41) = 25Вамм;

ОФНс5 = (41 - 26) = 15Вамм; ОФНс6 = (26 - 19) = 7Вамм;

ОФНс7 = (19 - 16) = 3Вамм; ОФНс8 = (16 - 15) = 1Вамм.

Определим среднее значение приведенных высот в калибре по формуле (9):

Нср1 = (263 + 189)/2 = 226Вамм; Нср2 = (189+ 106) /2= 148Вамм;

Нср3 = (106 + 66) /2= 86Вамм; Нср4 = (66 + 41) /2= 53,5Вамм;

Нср5 = (41 + 26) /2= 33,5Вамм; Нср6 = (26 + 19) /2 = 22,5Вамм;

Нср7 = (19 + 16) /2= 17,5Вамм; Нср8 = (16 + 15) /2= 15,5Вамм.

Найдем по формуле (10) относительное обжатие в каждой клети:

; ; ; ; ;

; ; .

В каждом калибре определим по формуле (11) скорость деформации металла:

с-1; с-1;

с-1; с-1;

с-1; с-1;

с-1; с-1.

Рассчитаем по формуле (12) длину очага деформации:

мм; мм;

мм; мм;

мм; мм;

мм; мм.

Рассчитаем контактную площадь прокатки по формуле (13):

F1 = 0,5ГЧ(300 + 307)ГЧ173,2 = 52566,2Вамм2;

F2 = 0,5ГЧ(307 + 316,8)ГЧ172,6 = 51833Вамм2;

F3 = 0,5ГЧ(316,8 + 328)ГЧ136,7 = 44072,1Вамм2;

F4 = 0,5ГЧ(328 + 338)ГЧ97,4 = 32434,2Вамм2;

F5 = 0,5ГЧ(338 + 348)ГЧ76,2 = 26136,6Вамм2;

F6 = 0,5ГЧ(348 + 355,2)ГЧ52,3 = 18388,68Вамм2;

F7 = 0,5ГЧ(355,2 + 358)ГЧ34,3 = 12231,38Вамм2;

F8 = 0,5ГЧ(358 + 360)ГЧ20 = 7800Вамм2.

Принимая начальную длину двутавровой балки 5 метров, найдем по формуле (14) длины раската по проходам:

L1 = 5ГЧ1,55 = 7,75Вамм; L2 = 7,75ГЧ1,73 = 13,4Вамм; L3 = 13,4ГЧ1,55 = 20,7Вамм;

L4 = 20,7ГЧ1,55 = 32Вамм; L5 = 32ГЧ1,53 = 49,3Вамм; L6 = 49,3ГЧ1,36 = 67Вамм;

L7 = 67ГЧ1,17 = 78Вамм; L8 = 78ГЧ1,08 = 84Вамм.

В дальнейшем расчет будем вести по каждой клети в отдельности по ходу прокатки, так как для расчета изменения температуры металла по проходам нам необходимо знать температуру металла в предыдущей клети.

Выполним расчет для первой клети.

Определим сопротивление деформации стали 20 пс по формуле (15) по методу термомеханических коэффициентов В.И.ВаЗюзина. Термомеханические коэффициенты определим по графикам рисунков 7.1 и 7.2. Исходя из того, что начальную температуру прокатки в первой клети принимаем равной 1130 0С, относительное обжатие в первой клети равно Оµ1 = 0,28 и скорость деформации металла U1 = 0,7 с-1. Начальную температуру прокатки принимаем исходя из того, что она является минимально возможной температурой начала прокатки. Кt = 0,78; КОµ = 1,39; Кu = 0,7. Базисное значение сопротивления деформации, определяемое для данной марки стали равно ПГод = 82,32 МПа.

ПГ1 = 82,32ГЧ0,78ГЧ1,39ГЧ0,7 = 62,47 МПа.

Определяем температуру раската перед входом во вторую клеть.

Рассчитаем по формуле (16) время охлаждения раската:

сек.

Найдем по формуле (17) повышение температуры металла вследствие перехода механической энергии деформации в теплоту:

ОФtд = 0,183ГЧ62,47ГЧln 1,36 = 3,5 0C.

Рассчитаем периметр поперечного сечения раската после прохода по формуле (18):

П1 = 2ГЧ(189 + 307) = 992Вамм.

Определим изменение температуры раската за время прокатки в калибре и перемещения к следующему калибру по формуле (19):


0С.


Найдем по формуле (20) температура металла перед заходом в следующую клеть:

t2 = 1130 - 8 = 1122 0С.

Аналогично выполним расчет для всех последующих калибров.

По формуле (24) найдем коэффициент внешнего трения для каждого калибра:

Ој1 = 0,55 - 0,00024ГЧ1122 = 0,281; Ој2 = 0,55 - 0,00024ГЧ1097 = 0,287;

Ој3 = 0,55 - 0,00024ГЧ1069 = 0,2934; Ој4 = 0,55 - 0,00024ГЧ1047 = 0,299;

Ој5 = 0,55 - 0,00024ГЧ1022 = 0,305; Ој6 = 0,55 - 0,00024ГЧ924 = 0,328;

Ој7 = 0,55 - 0,00024ГЧ905 = 0,333; Ој8 = 0,55 - 0,00024ГЧ882 = 0,338.

Найдем по формуле (23) коэффициент, учитывающий "ияние контактного трения на форму очага деформации в каждом калибре:


; ;

; ;

; ;

; .


Найдем по формуле (22) коэффициент напряженного состояния:


nПГ1 = ; nПГ2 = ;

nПГ3 = ; nПГ4 = ;

nПГ5 = ; nПГ6 = ;

nПГ7 = ; nПГ8 = .


Определим по формуле (25) значение коэффициента, учитывающего "ияние внешних зон по отношению к геометрическому очагу деформации:


nж1 = ; nж2 = ; nж3 = ;

nж4 = ; nж5 = ; nж6 =;

nж7 = ; nж8 = .


Найдем коэффициент формы профиля используя формулу (26):


nф1 = ; nф2 = ;

nф3 = ; nф4 = ;

nф5 = ; nф6 = ;

nф7 = ; nф8 = .


Рассчитаем контактное давление прокатки по формуле (21):

р1 = 1,08ГЧ1,08ГЧ1,12ГЧ0,897ГЧ62,47 = 73,2 МПа;

р2 = 1,08ГЧ1,028ГЧ0,92ГЧ0,879ГЧ77 = 69,13 МПа;

р3 = 1,08ГЧ1,03ГЧ0,74ГЧ1 ГЧ100 = 82,32 МПа;

р4 = 1,08ГЧ1,034ГЧ0,65ГЧ1,05ГЧ115 = 87,65 МПа;

р5 = 1,08ГЧ1,042ГЧ0,49ГЧ1,17ГЧ115,3 = 74,39 МПа;

р6 = 1,08ГЧ1,025ГЧ0,47ГЧ1,43ГЧ153 = 113,83 МПа;

р7 = 1,08ГЧ1,008ГЧ0,6ГЧ1,84ГЧ118,5 = 142,4 МПа;

р8 = 1,08ГЧ1,001ГЧ0,86ГЧ2,7ГЧ133,7 = 335,6 МПа.

Рассчитаем усилия прокатки по формуле (27):

Р1 = 73,2ГЧ52566,2ГЧ10-6 = 3,85 МН; Р2 = 69,13ГЧ51833ГЧ10-6 = 3,58 МН;

Р3 = 82,32ГЧ44072,1ГЧ10-6 = 3,63 МН; Р4 = 87,65ГЧ32434,2ГЧ10-6 = 2,84 МН;

Р5 = 74,39ГЧ26136,6ГЧ10-6 = 1,94 МН; Р6 = 113,83ГЧ18388ГЧ10-6 = 2,09 МН;

Р7 = 142,4ГЧ12231ГЧ10-6 = 1,74 МН; Р8 = 335,6ГЧ7800ГЧ10-6 = 2,6 МН.

Определим по формуле (28) коэффициент плеча приложения усилия прокатки:

ПЖп1 = 5,85 - 11ГЧ0,77 + 7,35ГЧ0,772 - 1,58ГЧ0,773 = 0,989;

ПЖп2 = 5,85 - 11ГЧ1,16 + 7,35ГЧ1,162 - 1,58ГЧ1,163 = 0,514;

ПЖп3 = 5,85 - 11ГЧ1,59 + 7,35ГЧ1,592 - 1,58ГЧ1,593 = 0,59;

ПЖп4 = 5,85 - 11ГЧ1,82 + 7,35ГЧ1,822 - 1,58ГЧ1,823 = 0,65;

ПЖп5 = 5,85 - 11ГЧ2,27 + 7,35ГЧ2,272 - 1,58ГЧ2,273 = 0,272;

ПЖп6 = 5,85 - 11ГЧ2,32 + 7,35ГЧ2,322 - 1,58ГЧ2,323 = 0,161;

ПЖп7 = 5,85 - 11ГЧ1,96 + 7,35ГЧ1,962 - 1,58ГЧ1,963 = 0,63;

ПЖп8 = 5,85 - 11ГЧ1,29 + 7,35ГЧ1,292 - 1,58ГЧ1,293 = 0,5.

Все клети стана имеют индивидуальный привод. Найдем по формуле (30) коэффициент загрузки электродвигателей стана по усилию прокатки:


Мн; Мн; Мн;

Мн; Мн; Мн;

Мн; Мн.


По формуле (33) определим производительность стана в час:


т/ч.


Результаты расчета основных технологических параметров прокатки приведены в таблице 8.1.


Таблица 8.1. Результаты расчета основных технологических параметров прокатке двутавровой балки №36

№ клети

Нс,

Мм

Dк,

мм

V,

м/с

n,

об/мин

t,

0С

ПГ,

МПа

nПГ

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 и энергосиловые возможности стана. Расчет показывает, что прокатка заданной двутавровой балки №36 на данном стане возможна, т.е. рассчитанные усилия прокатки не приведут к повышенному износу валков, они меньше предельного усилия. Коэффициент загрузки электродвигателей стана по усилию прокатки меньше допустимого.



Заключение


В процессе выполнения данной курсовой работы был изучен двутавровый профиль со всеми его разновидностями. Для данного расчета был выбран полунепрерывный стан 800 Нижнетагильского металлургического комбината. Так же приведена схема расположения основного технологического оборудования, основных профилей сортамента стана, печей, рабочих клетей, прокатных валков и двигателей прокатного стана 800 НТМК. Приведена технико-экономические показатели работы стана. При нахождении основных размеров калибров учитывалась температура прокатываемой стали. Изучены способы прокатки и калибровки профиля в зависимости от вида и размеров профиля, а также конструкции прокатных станов применяющие различные способы прокатки балок. Получены навыки расчета калибровки валков для проката двутавровой балки. Нами был выполнен расчет калибровки двутавровой балки №36 по ГОСТ 8239-72, пользуясь методом А.П.ВаЧекмарева, а также найдены основные технологические параметры прокатки. Было выбрано необходимое число проходов для прокатки двутавровой балки №36 равное восьми калибрам. В расчете энергосиловых параметров прокатки рассчитанная калибровка валков позволяет рационально использовать скоростные и энергосиловые возможности стана. Нами была рассчитана производительность стана по выбранному режиму прокатки составила 164,2 т/ч. В расчете учитывалась марка стали из которой изготавливают данный профиль. Сталь - углеродистая качественная конструкционная 20КП по ГОСТ 1050-74. Был произведен расчет технологический параметров. Расчет показывает, что прокатка двутавровой балки №36 на полунепрерывном стане 800 Нижнетагильского металлургического комбината возможна выполнением оптимизации.

Список используемых источников


1. ЧекмаревВаА.П., МутьевВаМ.С., МашковецВаР.А.ВаКалибровка прокатных валков. - М.: Металлургия, 1971, 512Вас.

2. КоролевВаА.А.ВаПрокатные станы и оборудование прокатных цехов. Атлас. Том 2. - М.: Металлургия, 1981, 208Вас.

3. СмирновВаВ.К., ШиловВаВ.А., ИнатовичВаЮ.В.ВаКалибровка прокатных валков. - М.: Металлургия, 1987, 368Вас.

4. ДиомидовВаБ.Б., ЛитовченкоВаН.В.ВаКалибровка валков сортовых станов. Металлургиздат, 1963, 360Вас.

5. ПротасовВаА.А.ВаСборник задач по технологии горячей и холодной прокатки стали и сплавов. - Металлургия, 1972, 320Вас.

6. Справочник металлиста. - М.: Машиностроение. Т.3, 1976, 125Вас.

7. ПолухинВаП.И.ВаПрокатка и калибровка двутавровых балок. М.: Металлургизд, 1956, 175Вас.

8. БахтиновВаБ.П., ШтерновВаМ.М.ВаКалибровка балок и швеллеров. М.: Металлургизд, 1950, 170Вас.

Страницы: Назад 1 Вперед