Расчет режима обжатий на обжимном реверсивном стане

1. Расчет режима обжатий

1.1 Расчет максимального обжатия

1.1.1 Максимальное обжатие по условию захвата металла валками

В соответствии с рекомендациями принимаем для первого калибра (бочки валков) 120 мм, для остальных калибров – 140 мм, зазор между буртами валков выбираем 15 мм.

Тогда рабочий диаметр валков определим по формуле [2, стр. 27]:

, где (1.1)

- рабочий диаметр валков, мм;

– номинальный диаметр валков, мм;

– глубина вреза, мм;

– зазор между буртами, мм.

в первом калибре:

в остальных калибрах:

Определяем окружную скорость валков при по формуле [2, стр. 6]:

, где (1.2)

– окружная скорость валков, м/с

- рабочий диаметр валков, мм;

– средняя частота вращения валков в момент захвата раската, об/мин.

в первом калибре:

в остальных калибрах:

По таблице 2.1 [1, стр. 23] допустимый угол захвата составит:

при прокатке на гладкой бочке валков – 22,46⁰

в калиброванных валках без насечки – 24,56⁰

в калиброванных валках с насечкой – 30,02⁰

Определяем максимальное обжатие [2, стр. 6]:

, где (1.3)

– максимальное обжатие по условию захвата металла валками, мм;

– допустимый угол захвата, град.

в первом калибре:

для калиброванных валков без насечки:

для калиброванных валков с насечкой:

1.1.2 Максимальное обжатие по мощности электродвигателя

По таблице 2 [2, стр. 14] для двух электродвигателей П34–160–9К находим:

номинальный крутящий момент

маховой момент якоря электродвигателей

частота вращения электродвигателей

допустимый момент перегрузки

Допустимый момент электродвигателей определим по формуле [2, стр. 11]:

, где (1.4)

– допустимый момент электродвигателя, ;

– допустимый момент перегрузки;

– номинальный крутящий момент, .

Далее определяем:

приведенный маховой момент [2, с. 13]:

, где (1.5)

– приведенный маховой момент, ;

– маховой момент якоря электродвигателя, .

динамический момент при [2, стр. 13]

, где (1.6)

– динамический момент, ;

– ускорение валков, .

момент холостого хода [2, стр. 13]:

, где (1.7)

– момент холостого хода, .

Находим допустимый крутящий момент прокатки на валках блюминга при и [2, с. 12]

, где (1.8)

– допустимый крутящий момент прокатки, ;

– механический КПД при передаче крутящего момента от электродвигателей к рабочим валкам без шестеренной клети;

– коэффициент, учитывающий снижение крутящего момента электродвигателя привода вследствие ослабления магнитного потока при частоте вращения валков n больше номинальной n_н, принимаем .

Размеры поперечного сечения слитка посередине . Ориентировочное значение обжатия найдем по формуле [2, стр. 15]:

, где (1.9)

– ориентировочное значение обжатия, мм.

Относительное обжатие рассчитаем по формуле [2, стр. 9]:

, где (1.10)

– относительное обжатие;

– средняя высота слитка, мм

Определим рабочий радиус [2, стр. 9]:

, где (1.11)

– рабочий радиус, мм.

Скорость деформации при рассчитаем по преобразованной формуле А.И. Целикова [2, стр. 9]:

, где (1.12)

– скорость деформации, ;

– частота вращения валков, .

Сопротивление деформации зависит от марки металла, его температуры, степени и скорости деформации, для стали 60с2 рассчитывается по формуле Б.П. Бахтинова [1, с. 25]:

, где (1.13)

– базисное значение сопротивления деформации, МПа;

– температурный коэффициент;

– степенной коэффициент;

– скоростной коэффициент.

По данным [3] для стали 60с2 находим: ; ; ; при температуре 1200⁰С. [3, стр. 8, 21]

Находим длину очага деформации [2, стр. 7]:

, где (1.14)

– длина очага деформации, мм.

Фактор формы очага деформации [1, стр. 24]:

, где (1.15)

– фактор формы очага деформации.

Коэффициент напряженного состояний, учитывающий влияние на контактное давление внешнего трения n_зависит от фактора формы очага деформации , где H_cp=0,5 (H₀ +H₁) при =0,2…0,5, принимается равным 1 [2, с. 9].

Коэффициент n_ж рассчитывают по эмпирической формуле [2, стр. 9]:

, где (1.16)

n_ж – коэффициент, учитывающий влияние внешних зон по отношению к геометрическому очагу деформации.

Коэффициент n_ учитывает влияние ширины раската. При прокатке на блюминге принимается равным 1,15.

Контактное давление по формуле А.И. Целикова [2, стр. 7]:

, где (1.17)

– контактное давление, МПа.

Определим по формуле А.П. Чекмарева [2, стр. 11]:

, где (1.18)

– коэффициент плеча равнодействующей.

Находим длину очага деформации, принимая , и B_ср=675 мм [2, с. 13, 14,15]

, где (1.19)

– длина очага деформации, мм;

– коэффициент трения в шейках валков;

– диаметр шейки валка, мм;

B_ср – средняя ширина слитка, мм.

Определим максимальное обжатие по мощности электродвигателей [2, стр. 15]:

, где (1.20)

– максимальное обжатие по мощности электродвигателя, мм.

Повторяем расчет при

Принимаем .

1.1.3 Максимальное обжатие по прочности валков

В соответствии с рекомендациями [2, стр. 17] для блюминга 1100 принимаем длину бочки валков , длину шейки , ширину крайнего бурта , ширину калибра по дну , ширину калибра по буртам при выпуске калибра , ширину вреза рассчитаем по формуле [2, стр. 30]:

, где (1.21)

– ширина вреза, мм;

– ширину калибра по дну, мм;

– выпуск калибра.

Тогда получим [2, стр. 30]:

, где (1.22)

– длина шейки, мм.

Для используемых стальных кованых валков принимаем допустимое напряжение на изгиб [2, с. 30],

Находим допустимое усилие прокатки [2, с. 16]:

, где (1.23)

– допустимое усилие прокатки, кН;

– допустимое напряжение на изгиб, МПа;

L – длина бочки валков, мм.

Определяем максимальное обжатие по прочности валков при и [2, стр. 17]:

, где (1.24)

– максимальное обжатие по прочности валков, мм.

1.1.4 Выбор максимального обжатия

В результате расчетов получили значения :

по условию захвата валками

по мощности электродвигателей

по прочности валков

Окончательно принимаем

1.2 Среднее обжатие за проход и число проходов

Определим среднее обжатие за проход .

Числовой коэффициент принимаем равным 0,9 – так как, слиток и блюм имеют разные сечения [2, стр. 17].

, где (1.25)

– среднее обжатие за проход, мм;

– максимальное обжатие, мм.

Находим число проходов, необходимое для прокатки блюмов сечением при [2, стр. 18]:

, где (1.26)

– число проходов;

– высота блюма, мм;

– ширина блюма, мм.

Так как, по предварительным расчетам число проходов слишком мало для обжатия данной заготовки, то принимаем число проходов

Уточняем среднее обжатие [2, стр. 19]:

(1.27)

1.3 Предварительная схема обжатий

Составляем предварительную схему обжатий. Принимаем первую кантовку после второго прохода.

Таблица 1. Предварительная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250Ч250 на блюминге 1100

1.4 Окончательная схема обжатий

Составляем окончательную схему обжатий с учетом уширения по кривым А.Ф. Головина [2, стр. 21]. Результаты уширения приведены в таблице 2.

Окончательная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250Ч250 мм из слитка , массой 5500 кг на блюминге 1100 приведена в таблице 3.

Таблица 2. Результаты уширения по методу А.Ф. Головина при прокатке блюмов сечением 250х250 мм на блюминге 1100

Таблица 3. Окончательная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250Ч250 мм на обжимном реверсивном стане 1100

1.5 Длина раската и коэффициент вытяжки по проходам

В первом и втором проходах длину раската принимаем равной длине слитка, а именно 1500 мм.

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в третьем проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

, где (1.28)

– площадь поперечного сечения раската в проходе, дм²;

– высота слитка в проходе, мм;

– ширина слитка в проходе, мм.

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

, где (1.29)

– объем обжатого металла, м³;

– масса слитка, кг;

– плотность обжатого металла, обычно принимают

Длина раската составит [2, с. 22]:

, где (1.30)

– длина раската в проходе, м.

Коэффициент вытяжки определим по формуле [2, стр. 22]:

, где (1.31)

– коэффициент вытяжки.

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в четвертом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в пятом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в шестом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в седьмом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в восьмом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в девятом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в десятом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в одиннадцатом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Результаты расчетов длины раската L₁, коэффициентов вытяжки , углов захвата и показания циферблата S по проходам приведены в табл. 4.

Таблица 4. Длина раската L₁, коэффициенты вытяжки , углы захвата и показания циферблата S по проходам

2. Определение размеров калибров

Определяем размеры калибров и составляем эскизы валков.

Рекомендуемая глубина ручья при отношении сторон раската Н/В£1,3 [1, стр. 33]

, где (2.1)

– глубина ручья, мм;

– минимальная высота раската при прокатке в данном калибре, мм.

во втором калибре

в третьем калибре

в четвертом калибре

в пятом калибре

С целью сокращения числа ступеней станинных роликов примем у второго, третьего и четвертого калибров глубину ручьев одинаковой или .

Глубина ручья у первого калибра принята, как указывалось выше, 60 мм, следовательно, .

Определим размеры второго калибра

Ширина калибра по дну ручья находится по формуле [1, стр. 34]:

, где (2.2)

– минимальная ширина раската, задаваемого в калибр, мм.

Ширина калибра по буртам [1, с. 34]:

, где (2.3)

– максимальная ширина раската после прокатки в калибре, мм.

Выпуск калибра определим следующим образом [1, стр. 44]:

(2.4)

Радиусы закругления в калибрах принимаются в соответствии с рекомендованными значениями [1, стр. 34]:

, где (2.5)

и – радиусы закругления в калибре, мм.

Из указанного интервала принимаем

Определим размеры третьего калибра

Ширина калибра по дну ручья:

Ширина калибра по буртам:

Выпуск калибра:

Радиусы закругления в калибрах:

Из указанного интервала принимаем

Определим размеры четвертого калибра

Ширина калибра по дну ручья:

Ширина калибра по буртам:

Выпуск калибра:

Радиусы закругления в калибрах:

Для последнего калибра принимаем

Определим размеры пятого (последнего) калибра

Ширина калибра по дну ручья:

Ширина калибра по буртам в последнем калибре определяется по формуле [2, с. 36]:

Выпуск калибра:

В последнем калибре примем равным 10% [1, стр. 34]

Радиусы закругления в последнем калибре [1, стр. 34]:

, где

H – сторона квадрата

Для последнего калибра принимаем

Определим размеры первого калибра

Ширина по буртам определена по разности между длинной бочки валков и шириной буртов [2, стр. 36]:

, где (2.6)

– ширина буртов, мм.

Ширина по дну при выпуске составит [2, стр. 36]:

(2.7)

Радиусы закругления принимаем

Показания циферблата найдем по формуле [1, с. 34]:

, где (2.8)

– показания циферблата, мм.

· для первого прохода

· для второго прохода

· для третьего прохода

· для четвертого прохода

· для пятого прохода

· для шестого прохода

· для седьмого прохода

· для восьмого прохода

· для девятого прохода

· для десятого прохода

· для одиннадцатого прохода

Показания циферблата указаны в таблице 4.

Размеры калибров приведены в таблице 5

Таблица 5. Размеры калибров