Как самому прокатать из круга квадрат. Горячекатаная круглая сталь. Калибровка профилей и валков, предназначенных для прокатки круглой и квадратной стали. Расчет усилия прокатки

Сортамент круглого и квадратного профиля весьма широк благодаря большому разнообразию его употребления. Изделия квадратного сечения (из стали) прокатываются со стороной квадрата от 6 до 200 мм и более, круглого сечения - от 5 до 300 мм в диаметре. Размеры (диаметры) от 5 до 9 мм соответствуют прокатывающейся проволоке, на проволочных станах (катанка) ; интервал их размеров через 0,5 мм. Размеры изделий от 8 до 380 мм прокатываются на мелкосортовых станах с интервалом через 1 и 2 мм; от 38 до 100 мм - на среднесортовых станах с интервалом через 2-5 мм и от 80 до 200 мм - на крупносортовых станах с интервалом через 5 мм. Более крупные размеры изделий прокатываются на рельсобалочном стане.

Наиболее удобными для проката круглого профиля являются овальные калибры (Далее "калибр" - "К." ;), чередующиеся с квадратными по системе квадрат-овал-квадрат (рис. 3.11, а) или по системе квадрат - ромб - квадрат (рис. 3.11, б) ; в обоих случаях квадратные калибры в валках расположенны на ребре. Подобное распределение и чередование К. способствует лучшему обжатию и проработке всех слоев металла.

При прокате изделий, круглого сечения диаметром от 5 до 20 мм исключительное применение получила система К. , чередующаяся, квадрат - овал (рис. 3.11, а) . Прокат круглой диаметром более 20 мм осуществляется в калибрах, чередующиеся по системе квадрат-ромб (рис. 3.11, б) . В обеих системах общими являются три последних К. :

• предчистовый квадрат;
• предчистовый овал;
• чистовой круг.

Поскольку прокат осуществляется в горячем состоянии, то для получения изделий необходимого диаметра (измерение которого проходит в холодном состоянии) размеры чистового калибра следует откорректировать с учетом усадки.

В связи с большим охлаждающим действием валков в вертикальном направлении температурная усадка вертикального диаметра меньше, чем горизонтального. Корректировка размеров чистового К. обеспечивается, если вертикальный диаметр калибра принять d в = 1,01 d x , а горизонтальный d г = 1,02 d x .

Зазор между валками, в зависимости от диаметра К. принимается в пределах от 1 до 5 мм; радиус закругления углов валков около зазора r составляет 0,1d x (рис. 3.11, е) .

Прокатку изделий квадратного сечения осуществляют в калибрах, чередующейся системы ромб-квадрат (рис. 3.11, в) . Эта система зачастую применяется для прокатки квадратного профиля размером более 12 мм. Калибровку начинают с определения размеров чистового К. с учетом неодинаковой температурной усадки в вертикальном и горизонтальном направлениях. Для этого угол при вершине чистового калибра принимается равным 90°30" или 181/360 рад (рис, 3.11, д) .

Тогда вертикальная диагональ чистового К. d в = 1,41 С гор , а горизонтальная d г = 1,42 С гор , где С гор - сторона квадрата в нагретом состоянии, равная 1,013 С н . Профиль, который вышел из такого К. , при застывании будет иметь точную квадратную форму. Углы чистового квадратного К. не закругляются. Зазор между валками принимают равным от 1,5 до 3,0 мм.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования Республики Беларусь

Учреждение Образования Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого

Кафедра: «Металлургия и литейное производство»

Пояснительная записка

К курсовому проекту

по курсу: «Теория и технология прокатки и волочения»

на тему: «Разработка калибровки прокатных валков для круглого профиля диаметром 5мм»

Выполнил студент группы Д-41

Рудова Е.В.

Проверил к.т.н. доцент

Бобарикин Ю.Л.

Гомель 2012

1. Введение

2. Выбор отделочных калибров и расчет площадей сечений раската

3. Выбор вытяжных калибров и расчет сечений раската

4. Определение размеров калибров

5. Расчет скоростного режима прокатки

6. Расчет температурного режима прокатки

7. Определение коэффициента трения

8. Расчет усилия прокатки

9. Расчет момента и мощности прокатки

калибр сечение профиль прокатка валки

1 . Введение

Основой технологий сортопрокатного производства является пластическая деформация металла в различных видах калибров валков прокатного стана.

Сортовые профили прокатывают из заготовки за несколько проходов в калибрах прокатных валков, которые придают прокатываемому металлу требуемые формы. Для производства прокаткой металлического сортамента простого и фасонного профиля (круглого, квадратного, шестиугольного, полосового, углового, швеллерного, таврового и др.) необходимо произвести расчет калибровки прокатных валков.

Калибровкой прокатных валков называется определение форм размеров и числа калибров, размеренных на валках для получения готового профиля.

Калибр прокатных валков - это просвет, образованный врезами в валках или ручьем в вертикальной плоскости, проходящей через оси валков.

Калибровка должна обеспечить прокатку из заготовки требуемого профиля необходимой формы и размеров в пределах принятых допусков, а также хорошее качество проката, максимальную производительность прокатки, минимальные износ и расход энергии, затрачиваемой на работу прокатного стана.

Прокатка профиля вначале ведется в вытяжных калибрах, предназначенных только для уменьшения площади сечения прокатываемой заготовки. При уменьшении площади сечения заготовки последняя вытягивается в длину без приближения формы сечения полосы к требуемой, поэтому эти калибры называются вытяжными . После прохода в вытяжных калибрах заготовка прокатывается в отделочных калибрах. Отделочные калибры разделяются на предчистовые и чистовые калибры. В предчистовых калибрах (их может быть несколько или один) народу с дальнейший уменьшением площади конфигурация сечения приближается к заданной форме готового профиля, и формируются отдельные его элементы. В чистовом калибре (он всегда один) требуемые формы и размер профиля формируются окончательно, размещается он на последнем проходе прокатки.

2. Выбор отделочных калибров и расчет площадей сеч е ний раската

Выбор количес тва и формы отделочных калибров

Количество и форма отделочных калибров, т. е. чистового и предчистовых калибров, зависит от формы готового или конечного профиля и от принятой системы калибровки отделочных калибров.

Для круглого профиля отделочными калибрами служат предчистовой овальный калибр и чистовой круглый калибр. После предчистового овального калибра раскат овального профиля проходит кантовку на 90° и входит в чистовой круглый калибр, где окончательно формируется круглый профиль (рис 2.1). При этом форма предчистового овального калибра зависит от размеров чистового профиля. На рисунке изображен предчистовой овальный калибр для средних и малых размеров чистового профиля.

Рис. 2.1 Схема отделочных калибров круглого профиля

Кантовка раската может осуществляться с помощью специальных кантующих проводок между прокатными клетями для непрерывных станов или кантующих устройств, между проходами прокатки для литейных станов. Кроме этого на непрерывных станах условие кантовки на 90° может осуществляться за счет чередования валковых клетей с горизонтальным и вертикальным расположением осей валков.

Для прокатки круглого профиля в группе отделочных калибров применим чистовой круглый и предчистовой овальный калибры.

Определение размеров конечного профиля в горячем состо я нии

Для увеличения срока службы калибров расчет производится на получение профиля с минусовыми допусками его размеров. С целью учета снижения размеров профиля, прокатываемого в горячем состоянии при охлаждении, необходимо умножать величину размеров профиля в холодном состоянии на коэффициент 1,01-1,015 .

Принимая минусовой допуск для круглого конечного профиля, находим размер круга в холодном состоянии:

Размер чистового круга в горячем состоянии:

Определение коэффициентов вытяжки в отделочных калибрах.

Для чистового круглого калибра коэффициент вытяжки где к - количество отделочных калибров, а также для предчистового овального калибра определим по графику рис. 2.2.

Рис.2.2 Зависимость коэффициентов вытяжки в чистовом круге, а также в предчистовом овале от соответственного диаметра круга .

Примечание: если прокатывается круглый профиль диаметром менее 12 мм включительно, то коэффициенты вытяжки в чистовом и предчистовом калибрах определяются согласно практическим рекомендациям для конкретного профиля. Учитывая конструкционные особенности прокатного стана 150 БМЗ, принимаем средние вытяжки равные 1,25.

Определение площадей сечения профилей в отделочных кали б рах.

Площади профилей в отделочных калибрах определим по зависимостям:

где - площадь сечения проката в чистовом калибра, определенная по

по горячим размерам конечного профиля; - площадь сечения раската в последнем предчистовом калибре; - площадь сечения раската в предпоследнем предчистовом калибре. Определим площадь сечения полосы в чистовом круглом калибре:

Площадь сечения полосы в предчистовом овальном калибре равна:

Площадь сечения в последнем черновом калибре и соответственно в последнем проходе прокатки вытяжной группы калибров, определим по формуле:

3. Выбор вытяжных калибров и расчет площадей сечений раската

Выбор системы вытяжных калибров

Как правило, вытяжные калибры формируются по определенным системам, которые определяются чередующейся однотипной формой калибров.

Каждая система вытяжных калибров характеризуется своей парой калибров, которая и определяет название система вытяжных калибров.

Пара вытяжных калибров - это два последовательных калибра, в которых заготовка от равноосного состояния в первом калибре подходит в неравноосное, а во втором опять в равноосное, но с уменьшением площади сечения.

Применяются следующие системы вытяжных калибров: система прямоугольных калибров, система прямоугольник - гладкая бочка, система овал - квадрат, система ромб- квадрат, система ромб - ромб, система квадрат- квадрат, универсальная система, комбинированная система, система овал-круг, система овал-ребровый овал.

На мелко - и среднесортовых современных непрерывных прокатных станах чаще применяются системы: ромб-квадрат, овал-квадрат, овал-круг и овал-ребровый овал.

Эти системы калибровки обеспечивают хорошее качество проката и устойчивое положение раската в калибрах.

При прокатке в вытяжных калибрах всегда применяется кантовка раската или поворот его вокруг своей продольной оси на определенный угол (обычно 45° или 90 °) при переходе раската между клетями от первого калибра пары калибров к другому калибру.

Кантовка может заменяться чередованием горизонтальных и вертикальных прокатных клетей, что обеспечивает эффект кантовки без поворота заготовки.

Кантовка раската или чередование горизонтальных и вертикальных прокатных клетей или валков необходима для перевода неравноосного состояния заготовки после прохода первого калибра пары вытяжных калибров в равноосное во втором калибре пары.

Одной из наиболее перспективных систем калибровки является система овал - ребровый овал, обеспечивающая устойчивый режим прокатки, хорошее качество проката.

B этой системе в овальных калибрах заготовка переходит в неравноосное состояние овала с большой разницей размеров осей овала, а в ребровых овальных калибрах - в равноосное состояние овала с малой разницей размеров осей после деформации предыдущего неравноосного овала по большей оси. Таким образом, заготовка последовательно проходит типы калибров: овал- ребровый овал - овал - ребровый овал и т.д. до получения требуемого уменьшения сечения заготовки.

Определение средней вытяжки в арах вытяжных калибров и числа проходов прокатки .

Для определения числа проходов прокатки n вначале определим расчетное число пар вытяжных калибров:

где - площадь сечения заготовки в горячем состоянии;

Площадь сечения заготовки в последнем вытяжном калибре.

Определив точное число пар вытяжных калибров, далее необходимо установить уточненное значение средней вытяжки для пары вытяжных калибров

Количество проходов прокатки в вытяжных калибрах равно:

Количество проходов прокатки для всей технологии прокатки равно:

где к - количество отделочных калибров.

Здесь необходимо проверить, не будет ли общее число проходов прокатки превышать число прокатных клетей стана по неравенству:

где с - количество прокатных клетей стана.

Площадь сечения заготовки в горячем состоянии с учетом широкого допуска на размер сечения определим по номинальному размеру сечения:

Для системы овал - ребровый овал. Примем.

Расчетное число пар вытяжных калибров равно:

Точное число пар вытяжных калибров примем.

Уточненное значение средней вытяжки для пары вытяжных калибров равно:

Число проходов прокатки в вытяжных калибрах согласно (3.3) равно:

Число проходов прокатки равно:

Проверим условие (3.4): .

Результаты распределения проходов прокатки и видов калибров по клетям стана заносим в таблицу 3.1.

Определение вытяжек для пар вытяжных калибров.

Вытяжку каждой пары калибров определим по зависимости:

где - изменение величины

При внесении изменений значений вытяжек для каждой пары калибров необходимо учитывать равенство 0 алгебраической суммы всех изменений, т.е. должно выполняться условие:

Определим вытяжки для каждой пары калибров с учетом их перераспределения так, чтобы начальные пары калибров имели бы большие значения вытяжек, а последние - меньшие.

Проведем изменения для каждой пары калибров по выражению (3.5), помня о том, что алгебраическая сумма этих изменений должна равняться 0:

Определение вытяжек по проходам прокатки в системе вытя ж ных калибров

Определим вытяжки для ребровых овалов при известном по формуле:

Вытяжки для овалов определим по формуле:

По формулам (3.7) и (3.8) определим численные значения вытяжек для всех проходов прокатки по вытяжным калибрам:

для j = 7(14;13)

Все значения вытяжек для вытяжных и отделочных калибров заносим в таблицу 3.1.

Определение площадей сечения раската в вытяжных калибрах.

Определим площади поперечных сечений раската после каждого прохода прокатки по формуле:

где - площадь сечения раската;

Площадь следующего по ходу прокатки сечения раската;

Вытяжка в следующем по ходу прокатки калибре.

По условию после последнего, т. е. 26-го, прохода площадь сечения раската должна быть равна 28.35 . Таким образом, для.

Площадь сечения заготовки перед первым проходом равна площади сечения исходной заготовки. Эта величина должна быть получена из произведения. Однако в связи с накоплением при расчетах погрешностей округления для точного получения значения необходимо откорректировать значение вытяжки в первом проходе:

Полученные значения площадей сечения раската по всем проходам прокатки заносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Таблица калибровки

		Вид калибра		Площадь сечения раската F,
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		овальный
		Ребровой овальный
		Предчистовой овальный
		Чистовой круглый

4. Определение размеров калибров

Схема построения чистового круглого К-го калибра приведена на рис.4.1. На схеме отображены следующие размеры: - диаметр или высота калибра, равный горячему размеру диаметра конечного профиля круглого проката; - межвалковый зазор; - угол выпуска калибра; - ширина калибра.

Рис.4.1 Схема круглого калибра

Величина межвалкового зазора определяется по формуле:

Ширина калибра и ширина полосы будут равны диаметру калибра.

Значения и выбираем следующие:

Схема построения предчистового овального (К-1) - го калибра прокатки овальной полосы, предназначенной для последующей прокатки в чистовом круглом калибре круглого профиля с диаметром не более 80 мм, приведена на рис. 4.2. Произведем расчеты всех необходимых размеров:

Рис.4.2 Схема овального калибра

Высота калибра равна высоте полосы,которая определяется по формуле:

где - холодный диаметр прокатываемого чистового круглого профиля;

Коэффициент, учитывающий уширение овальной полосы в чистовом круглом калибре.

Притупление полосы определяется по формуле:

Рис. 4.3 Зависимость коэффициента от ширины ребровой овальной полосы, предшествующего ребрового овального калибра

Ширина полосы определяется по формуле:

где - площадь сечения овальной полосы после прохода предчистового овального калибра. Радиус очертания предчистового овального калибра определяется по формуле:

Назначаем величину межвалкового зазора:

Величина ширины калибра определяется по формуле:

Определяем коэффициент заполнения калибра:

Величина должна находиться в пределах.

Основные размеры чистового и предчистового калибров заносим в таблицу 4.1.

Построение вытяжных калибров .

Для системы вытяжных калибров овал - ребровый овал вначале строим все ребровые овальные калибры согласно схеме рис.4.4 и расчету, приведенному ниже. При прокатке квадратного профиля последним по ходу прокатки является равноосный квадратный калибр, и одновременно являющийся предчистовым квадратным калибром. В нашем случае начальный профиль прокатываемой заготовки квадратный, то для удобного захвата заготовки первый равноосный калибр по ходу прокатки строим по схеме рис.4.4. Затем строим все овальные калибры согласно схеме рис.4.2. и приведенному ниже расчету.

Рис. 4.4. Схема ребрового овального калибра

Для всех ребровых овальных калибров, т.е. для всех - х калибров, размеры калибра определяем в следующей последовательности.

Пример расчета для калибра 26.

Ширина ребровой овальной полосы

где - площадь сечения ребровой овальной полосы.

Высота ребровой овальной полосы

Ширина калибра равна

где - коэффициент заполнения калибра, равный 0,92…0,99 , предварительно примем.

Радиус очертания калибра

Притупление полосы равно:

Высоту межвалкового зазора определяем из диапазона, где - диаметр валков соответствующей прокатной клети.

При этом должно выполняться условие

Аналогично проводим расчет для всех остальных - х калибров. Все основные размеры ребровых овальных калибров заносим в таблицу 4.1.

Для всех неравноосных калибров (рис. 4.2.) размеры определяем против хода прокатки.

Для каждого -го неравноосного овального калибра размеры определяем в следующей последовательности.

Вначале определяем уширение в следующем за данным калибром по ходу прокатки равноосном ребровом овальном - ом калибре по формуле:

где - уширение, определенное по графику рис. 4.6. в зависимости от ширины рассматриваемой ребровой овальной полосы;

Диаметр валков клети для данного равноосного калибра.

Рис.4.6. Зависимость величины уширения овальной полосы в ребровом овальном калибре от ширины ребровой овальной полосы при прокатке в валках.

Высота овальной полосы равна:

Высота калибра равна высоте полосы, т. е. .

Притупление овальной полосы равно:

где - коэффициент, определяемый по графику рис. 4.3.

Предварительное значение ширины овальной полосы:

где - площадь поперечного сечения полосы после прохода рассматриваемого калибра.

Величина среднего абсолютного обжатия металла в рассматриваемом овальном калибре равна (для):

где - ширина ромбической овальной полосы в предшествующем рассматриваемом калибре.

Катающий радиус валка равен:

где - диаметр валков рассматриваемой клети.

Средняя высота полосы на выходе в рассматриваемый калибр равна:

Уширение металла в овальном калибре определим по формуле:

Ширина овальной полосы равна:

Радиус очертания калибра определим по формуле:

Предварительную величину межвалкового зазора назначим из диапазона при соблюдении условия.

Коэффициент заполнения калибра:

После этого проверяем условие нормального заполнения калибра металлом.

Произведем расчет для 3-го неравноосного овального калибра по выше приведенным формулам.

Аналогично проводим расчет для всех остальных - калибров. Основные размеры всех промежуточных овальных калибров заносим в табл. 4.1.

В таблице 4.1. глубина вреза калибра определяется по формуле:

Таблица 4.1 Таблица калибровки,

№ прохода прокатки	Высота полосы	Ширина полосы	Высота калибра	Ширина калибра	Межвал-ковый зазор	Глубина вреза

5. Расчет скоростного режима прокатки

Определяем и заносим в таблицу 5.1 все значения катающих диаметров валков. При этом для овальных калибров определим через радиусы, определенные по формуле (4.31). Для всех остальных калибров катающие диаметры валков определим по формуле:

где - диаметр бочки валков соответствующего калибра;

Площадь поперечного сечения полосы на выходе из соответствующего калибра;

Ширина полосы на выходе из калибра.

Проведем расчет для 2 калибра.

Затем определяем число оборотов в минуту валков в последней по ходу прокатки клети по формуле:

где - скорость проката на выходе из последней клети, которая определяется

условиями работы стана,8 0 м/с ;

Катающий диаметр валков n -ой клети, мм .

где - площадь сечения полосы после прохода n -ой клети, т.е. конечного проката, .

Для обеспечения некоторого натяжения полосы между клетями константу калибровки для каждого прохода прокатки необходимо несколько уменьшать по мере перехода от первого прохода к последующим. Поэтому константа калибровки для предпоследнего прохода равна:

По аналогии против хода прокатки определяем константу калибровки для всех проходов прокатки, т. е.

Скорости вращения валков для каждого прохода определяем по формуле:

Все значения заносим в таблицу 5.1.

Скорости движения полосы после каждого прохода прокатки определяем по формуле:

где в и в.

Все значения заносим в таблицу 5.1.

Аналогично проводим расчет для всех остальных калибров, и все результаты расчетов заносим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1. Таблица калибровки

Проход прокатки	Катающий диаметр валков,	Константа калибровки,	Скорость вращения валков,	Скорость движения полосы,

6. Расчет темпера турного режима прокатки

Задачей расчета температурного режима прокатки является определение температуры начального нагрева заготовки перед прокаткой и определение температуры раската после каждого прохода прокатки.

Мелкосортно-проволочный прокатный стан 320 имеет температуру заготовки на выходе из печи перед первой прокатной клетью 107 0 . При прокатке в 20-ти клетьевой группе и проволочном блоке температура проката на выходе из этого блока составляет 1010…1070 . Температуру нагрева заготовки для прокатки квадратного профиля из стали 45 с учетом табл. 6.1. и технологических возможностей печи стана 320 принимаем равной 12 50 , а на выходе из 20-ой клети температуру проката принимаем равной 107 0 .

Температуру раската для проходов прокатки принимаем равной средней, т. е.

7. Определение коэффициента трения

Коэффициент трения при горячей прокатке металлов можно определить по формуле для каждого прохода прокатки:

где - коэффициент, зависящий от материала прокатных валков; для чугунных валков, для стальных- ;

Коэффициент, зависящий от содержания углерода в прокатываемомметалле и определяемый по табл. 7.1. (м/у 2130 стр. 60).

Коэффициент, зависящий от скорости прокатки или от линейной скорости вращения валков и определяемый по табл. 7.2. (м/у 2130 стр. 60).

Аналогично по формуле (7.1) рассчитываем коэффициент трения для каждого прохода прокатки, все необходимые данные и результаты расчета заносим в таблицу 7.1

Таблица 7.1

№ прохода прокатки

8. Расчет усилия прокатки

Определение площади контакта металла с валком.

Площадь контакта прокатываемого металла с валком i -го калибра определим по формуле:

где и - ширина и высота полосы на выходе в калибр;

и - ширина и высота полосы на выходе из калибра;

Коэффициент влияния формы калибра, определяемый по таб. 8.1. (м/у 2130 стр. 60). - радиус валка по дну калибра.

Радиус валка по дну калибра определим по формуле:

где - диаметр бочки валков; и - высота и межвалковый зазор калибра. Рассчитаем первый проход:

Все значения рассчитываем аналогично и заносим в табл. 8.1.

Определение коэффициента напряженного состояния очага деформации.

Коэффициент напряженного состояния очага деформации при прокатке полосы для каждого прохода прокатки определяется по формуле:

где - коэффициент, учитывающий влияние на напряженное состояние ширины очага деформации;

Коэффициент, учитывающий влияние высоты очага;

Коэффициент, учитывающий влияние прокатки в калибре.

Коэффициент определим по следующей зависимости

Коэффициент определим по зависимости

где - коэффициент формы калибра для нефасонных калибров (квадрат, ромб, овал, круг, шестигранник и т. д.);

Коэффициент формы калибра для фасонных калибров.

Рассчитаем первый проход:

Определение сопротивления пластической деформации.

Сопротивление пластической деформации прокатываемого металла для каждого прохода прокатки определяется в следующей последовательности.

Определим степень деформации

Затем определим скорость деформации

где - скорость прокатки в мм/с , принимаем из табл. 5.1.

определим по формуле:

Рассчитаем первый проход:

Все значения заносим в табл. 8.1.

Определение среднего давления и усилия прокатки.

Среднее давление прокатки для каждого прохода прокатки равно:

Усилие прокатки для каждого прохода

Рассчитаем первый проход:

Все значения и заносим в таблицу 8.1

Таблица 8.1. Таблица калибровки

Номер прохода прокатки	Температура металла,	Коэффициент трения, f	Площадь контакта,	Коэффициент напряженного состояния,

Продолжение Таблица 8.1.

Номер прохода прокатки	Сопротивление пластической деформации	Среднее давление прокатки,	Усилие прокатки, P, кН	Момент прокатки	Мощность про- катки N, кВт

9. Рас чет момента и мощности прокатки

Момент прокатки определим по формуле:

Аналогично определяем момент инерции для каждого прохода прокатки, все результаты расчета заносим в таблицу.

Определение мощностипрокатки

Мощность прокатки определяем по формуле:

Пример расчета для первого прохода прокатки:

Аналогично определяем мощность для каждого прохода, все результаты расчета заносим в таблицу 8.1.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Изучение понятия швеллера и калибровки. Расчет калибровки валков для прокатки швеллера №16П на стане 500. Построение калибров и схемы их расположения на валках. Классификация калибров, задачи и элементы калибровки. Основные методы прокатки швеллера.

курсовая работа , добавлен 25.01.2013


Характеристика основного и вспомогательного оборудования стана 350. Выбор системы калибровки валиков для производства круглого профиля диаметром 50 мм. Метрологическое обеспечение измерений размеров проката. Расчет производственной мощности цеха.

дипломная работа , добавлен 24.10.2012


Выбор стали для заготовки, способа прокатки, основного и вспомогательного оборудования, подъемно-транспортных средств. Технология прокатки и нагрева заготовок перед ней. Расчет калибровки валков для прокатки круглой стали для напильников и рашпилей.

курсовая работа , добавлен 13.04.2012


Техническая характеристика перевалочного устройства. Расчет калибровки валков для прокатки двутавровой балки в универсальной и вспомогательной клетях. Рольганги рабочих линий промежуточной, предчистовой и чистовой групп. Дефекты проката двутавров.

дипломная работа , добавлен 23.10.2014


Условия работы и требования к прокатным валкам, их основные эксплуатационные свойства. Материал валков как оптимизирующий фактор. Прогрессивное средство увеличения стойкости прокатных валков против износа и поломок. Основные способы изготовления валков.

контрольная работа , добавлен 17.08.2009


Сущность процесса прокатки металла. Очаг деформации и угол захвата при прокатке. Устройство и классификация прокатных станов. Прокатный валок и его элементы. Основы технологии прокатного производства. Технология производства отдельных видов проката.

реферат , добавлен 18.09.2010


Технология производства равнополочной угловой стали №2. Технические требования к исходной заготовке и готовой продукции. Геометрические соотношения в угловых калибрах; порядок расчета калибровки валков. Выбор типа стана и его техническая характеристика.

курсовая работа , добавлен 18.01.2014


Расчет максимального обжатия металла валками по условию обхвата металла и по мощности. Среднее обжатие за проход и число проходов. Длина раската и коэффициент вытяжки по проходам. Определение размеров калибров и составление эскизов исследуемых валков.

курсовая работа , добавлен 25.12.2010


Сортамент и требования нормативной документации к трубам. Технология и оборудование для производства труб. Разработка алгоритмов управленияы редукционным станом ТПА-80. Расчет прокатки и калибровки валков редукционного стана. Силовые параметры прокатки.

дипломная работа , добавлен 24.07.2010


Понятие и структура валков холодной прокатки, их назначение и предъявляемые требования. Критерии выбора ковочного оборудования и исходного слитка. Характеристика оборудования участков цеха. Производство валков холодной прокатки на "Ормето-Юумз".

Article Index
Производство проката: классификация прокатных станков, технологические процессы прокатки
Трубопрокатные станы и станы специального назначения
Классификация прокатных станов по числу и расположению валков
Производство блюмов и слябов
Основныме особенности технологического процесса прокатки на блюмингах
Производство заготовок на заготовочных станах
Производство сортового проката
Калибровка валков для прокатки квадратных профилей
Калибровка валков для прокатки круглых профилей
Особенности калибровки валков для прокатки угловой стали
Производство проката на среднесортовых станах
Производство, рельсов, балок, швеллеров
Исходный материал для прокатки рельсов, балок и швеллеров
Устройство и расположение оборудования рельсобалочных станов
Технологический процесс прокатки рельсов
Контроль качества рельсов
Прокатка двутавровых широкополочных балок
Характеристика оборудования и его расположение на универсальном балочном стане
Производство катанки
Непрерывный проволочный стан 250 ММК
Агрегат для непрерывного литья и прокатки стальной катанки
Производство штрипсов и ленты
Прокатка горячекатаных полос и листов
Исходный материал и его нагрев
технология процесса прокатки толстолистовой стали
Производство двухслойных листов
Холодная прокатка листов
Производство специальных видов проката
Производство периодических профилей
Производство ребристых труб
All Pages

Калибровка валков для прокатки круглых профилей

ГОСТ 2590-71 предусматривает производствокруглой стали диаметром от 5 до 250 мм.

Прокатку этого профиля в зависимостиот марки стали и размеров осуществляют по-разному (рис.2.7).

Рисунок 2.7 . Способы I -Х прокатки круглой стали:

I – овал, ромб или шестиугольник; II . IV. V – гладкая бочка или ящичный калибр; III – десятиугольный или ящичный калибры; VI – квадратный или шестиугольный калибры; VП – круг и т. д.; VIII – стрельчатый калибр, гладкая бочка или ящичный калибр; IX, Х – овал и т. д.

Способы 1 и 2 отличаются вариантами получения предчистового квадрата (квадрат точно зафиксирован по диагонали и имеется возможность регулировать высоту). Способ 2 является универсальным, так как позволяет получать ряд смежных размеров круглой стали (рис. 2). Способ 3 состоит в том, что предчистовой овал можно заменить десятиугольником. Этот способ применяют для прокатки крупных кругов. Способ 4 сходен со способом 2 и отличается от него только формой ребрового калибра. Отсутствие боковых стенок в этом калибре способствует лучшему удалению окалины. Так как данный способ позволяет широко регулировать размеры полосы, выходящей из ребрового калибра, его также называют универсальной калибровкой. Способы 5 и 6 отличаются от остальных более высокими вытяжками и большей устойчивостью овалов в проводках. Однако такие калибры требуют точной настройки стана, так как при небольшом избытке металла происходит их переполнение и образование заусенцев. Способы 7-10 основаны на применении системы калибровки овал-круг

Сравнение возможных способов получения круглой стали показывает, что способы 1-3 позволяют в большинстве случаев прокатывать весь сортамент круглой стали. Прокатка качественной стали должна проводиться по способам 7-10. Способ 9 как бы промежуточный между системами овал-круг и овал-овал, наиболее удобен в смысле регулирования и настройки стана, а также предупреждения закатов.

Во всех рассмотренных способах прокатки круглой стали форма чистового и предчистового калибров остается почти неизменной, что способствует установлению общих закономерностей поведения металла в этих калибрах для всех случаев прокатки.

Рисунок 2.8 Пример калибровки круглой стали по способу 2

Построение чистового калибра для круглой стали осуществляют следующим образом.

Определяют расчетный диаметр калибра (для горячего профиля при прокатке на минус) d г = (1,011-1,015)d х – это часть допуска +0,01d х где 0,01d х – увеличение диаметра по указанным выше причинам: d х = (d 1 + d 2 )/2 – диаметр круглого профиля в холодном состоянии. Тогда

d г = (1,011-1,015) (d 1 + d 2 )/2

где d 1 и d 2 – максимальная и минимальная допустимые значения диаметра.

Предчистовые калибры для круга конструируют с учетом точности, предъявляемой к готовому профилю. Чем больше форма овала приближается к форме круга, тем точнее получается готовый круглый профиль. Теоретически наиболее подходящей формой профиля для получения правильного круга является эллипс. Однако такой профиль довольно затруднительно удерживать при входе в чистовой круглый калибр, поэтому применяют его сравнительно редко.

Плоские овалы хорошо удерживаются проводками и, кроме того, обеспечивают большие обжатия. При малых обжатиях овала весьма незначительны возможности колебания размеров в круглом калибре. Однако обратное явление справедливо лишь для случая, когда применяют большой овал и большую вытяжку.

Для круглых профилей средних и больших размеров овалы, очерченные одним радиусом, оказываются чересчур вытянутыми по большой оси и вследствие этого не обеспечивают надежного захвата полосы валками. Применение острых овалов помимо того, что не обеспечивает получения точного круга, вредно отражается на стойкости круглого калибра, особенно в выходной клети стана. Необходимость частых замен валков резко снижает производительность стана, а быстрая выработка калибров приводит к появлению вторых сортов, а иногда и брака.

Изучение причин и механизма выработки калибров показало, что острые кромки овала, которые остывают быстрее, чем остальные части полосы, обладают значительным сопротивлением деформации. Эти кромки, входя в калибр валков чистовой клети, действуют на дно калибра как абразив. Жесткие кромки в вершинах овала образуют на дне калибра ложбинки, которые приводят к образованию выступов на полосе по всей ее длине. Поэтому для круглых профилей диаметром 50-80 мм и выше более точное выполнение профиля достигается применением двух и трех радиусных овалов. Они имеют примерно ту же толщину, что и овал, очерченный одним радиусом, но благодаря применению дополнительных малых радиусов кривизны, ширина овала уменьшается.

Подобные овалы достаточно плоские для удержания их в проводках и обеспечивают надежный захват, а более округленный контур овала, приближающийся по своей форме к форме эллипса, создает благоприятные условия для равномерной деформации по ширине. .полосы в круглом калибре.

Плоские виды проката (листы, полосы) обычно прокатывают в гладких цилиндрических валках. Заданная толщина проката достигается уменьшением межвалкового зазора. Прокатку сортовых профилей осуществляют в калиброванных валках, т.е. валках, имеющих кольцевые проточки, соответствующие конфигурации раската последовательно от заготовки до готового профиля.

Кольцевой вырез в одном валке называют ручьем, а просвет между двумя ручьями в паре валков, расположенных друг над другом с учетом зазора между ними - калибром (рис.8.1).

Обычно в качестве исходного материала используют заготовку квадратного или прямоугольного сечения. В задачу калибровки входит определение формы, размеров и количества промежуточных (переходных) сечений раската от заготовки до готового профиля, а также порядка расположения калибров в валках. Калибровкой валков называется система последовательно расположенных калибров, обеспечивающих получение прокатных изделий заданной формы и размеров.

Граница ручьев с обеих сторон называется разъемом или зазором калибра. Он составляет 0,5…1,0% от диаметра валков. Зазор предусматривают для компенсации упругих деформаций элементов рабочей клети, возникающих под воздействием силы прокатки (т.н. отдача, пружина клети). При этом межосевое расстояние увеличивается от долей миллиметра на листовых станах до 5…10 мм - на обжимных. Поэтому при настройке зазор между валками уменьшают на величину отдачи.

Уклон боковых граней калибра к вертикали называется выпуском калибра . Наличие уклона способствует центровке раската в калибре, облегчает его прямолинейный выход из валков, создает простор на уширение металла, обеспечивает возможность восстановления калибра при переточках (рис.8.2). Величину выпуска определяют отношением горизонтальной проекции боковой грани калибра к высоте ручья и выражают в процентах. Для ящичных калибров выпуск составляет 10…25%, для черновых фасонных - 5…10%, для чистовых - 1,0…1,5%.

В - ширина калибра у разъема, b - ширина калибра в глубине ручья, h к - высота калибра, h р - высота ручья, S - зазор калибра.

Расстояние между осями двух смежных валков называется средним или начальным диаметром валков - D c , т.е. это воображаемые диаметры валков, окружности которых соприкасаются по образующей. В понятие средний диаметр входит зазор между валками.

Средняя линия валков - это горизонтальная линия, делящая пополам расстояние между осями двух валков, т.е. это линия соприкосновения воображаемых окружностей двух валков равного диаметра.

Нейтральная линия калибра - для симметричных калибров это горизонтальная ось симметрии; для несимметричных калибров нейтральную линию находят аналитически, например, путем нахождения центра тяжести. Горизонтальная линия, проходящая через него, делит площадь калибра пополам (рис.8.3). Нейтральная линия калибра определяет положение линии (оси) прокатки.

Катающий (рабочий) диаметр валков - это диаметр валков по рабочей поверхности калибра: . В калибрах с криволинейной или ломаной поверхностью катающий диаметр определяют как разницу и , где - средняя высота, равная отношению , - площадь калибра (рис.8.4).

Идеальным представляется вариант, когда нейтральная линия калибра располагается на средней линии, т.е. они совпадают. Тогда и сумма моментов сил, действующих на полосу со стороны верхнего и нижнего валков, одинакова. При таком расположении полоса должна выходить из валков строго горизонтально по оси прокатки. В реальном процессе прокатки условия на контактных поверхностях металла с верхним и нижним валком различны и передний конец полосы непредвиденно может уйти вверх или вниз. Чтобы избежать подобной ситуации, полосу принудительно изгибают чаще вниз на проводку. Проще всего это сделать за счет разницы катающих диаметров валков, которая называется давлением и выражается в миллиметрах - DD , мм. Если , имеет место верхнее давление, если - нижнее.

В этом случае нейтральная линия калибра смещается со средней линией на величину х (см. рис.8.1) и , а . Вычитая второе равенство из первого, получим . Откуда . Зная и можно легко определить начальные и .

Например, мм и мм. Тогда мм и мм.

Обычно на сортовых станах применяют верхнее давление примерно 1% от . На блюмингах обычно применяют нижнее давление величиной 10…15 мм.

В валках калибры разделяют друг от друга буртами. Во избежание концентрации напряжений в валках и раскате грани калибров и буртов спрягают радиусами. В глубине ручья , а у разъема .

8.2 Классификация калибров

Калибры классифицируют по нескольким признакам: по назначению, по форме, по расположению в валках.

По назначению различают обжимные (вытяжные), черновые (подготовительные), предчистовые и чистовые (отделочные) калибры.

Обжимные калибры используют для вытяжки раската за счет уменьшения площади его поперечного сечения обычно без изменения формы. К ним относят ящичные (прямоугольные и квадратные), стрельчатые, ромбические, овальные и квадратные (рис.8.5).

Черновые калибры предназначены к вытяжке раската с одновременным формированием поперечного сечения ближе к форме готового профиля.

Предчистовые калибры непосредственно предшествуют чистовым и в решающей мере определяют получение готового профиля заданной формы и размеров.

Чистовые калибры придают окончательную форму и размеры профилю в соответствии с требованиями ГОСТ с учетом термической усадки.

По форме калибры делят на простые и сложные (фасонные). К простым калибрам относят прямоугольные, квадратные, овальные и пр., к фасонным - угловые, балочные, рельсовые и др.

По расположению в валках различают закрытые и открытые калибры. К открытым относят калибры, у которых разъемы находятся в пределах калибра, а сам калибр образуется ручьями, врезанными в оба валка (см. рис.8.5).

К закрытым относят калибры, у которых разъемы находятся вне пределов калибра, а сам калибр образуется врезом в одном валке и выступом в другом (рис.8.6).

В зависимости от размеров сечения профиля, диаметра валков, типа стана и пр. применяют вытяжные калибры в различных сочетаниях. Такие сочетания называют системами калибров.

8.3 Системы вытяжных калибров

Систему ящичных (прямоугольных) калибров применяют главным образом при прокатке прямоугольных и квадратных заготовок со стороной сечения более 150 мм на блюмингах, обжимных и непрерывных станах, в черновых клетях сортовых станов (рис.8.7). Достоинством системы являются:

-

возможность использования одного и того же калибра для прокатки заготовок различных исходных и конечных сечений. За счет изменения положения верхнего валка меняются размеры калибра (рис.8.8);

Сравнительно небольшая глубина вреза ручья;

Хорошие условия для схода окалины с боковых граней;

Равномерная деформация по ширине заготовки.

К недостаткам этой системы калибров можно отнести невозможность получения заготовок правильной геометрической формы из-за наличия уклонов боковых граней калибров, относительно низкие коэффициенты вытяжек (до 1.3), односторонняя деформация раската.

Систему ромб-квадрат (см. рис.8.7-в) используют в заготовочных и черновых клетях сортовых станов в качестве переходной от системы ящичных калибров для получения заготовок со стороной квадрата менее 150 мм. Достоинством системы является возможность получения квадратов правильной геометрической формы, значительные разовые вытяжки (до 1.6). Недостатком системы является глубокие врезы в валки, совпадения ребер ромба и квадрата, что способствует их быстрому охлаждению.

Система квадрат-овал (см. рис.8.7-г) предпочтительна для получения заготовки со стороной сечения менее 75 мм. Используется в черновых и предчистовых клетях сортовых станов. Обеспечивает вытяжки до 1.8 за проход, малый врез овального калибра в валки, систематическое обновление углов раската, что способствует более равномерному распределению температуры, устойчивость раскатов в калибрах.

Кроме названных применяют системы ромб-ромб, овал-круг, овал-овал и др.

8.4 Схемы калибровки простых профилей (квадратных и круглых)

Черновые калибры валков для прокатки квадратных профилей можно выполнять в любой системе, но последние три калибра предпочтительно в системе ромб-квадрат. Угол при вершине ромба принимают до 120 0 . Иногда для лучшего выполнения углов квадрата угол у самой вершины ромба уменьшают до прямого.

При прокатке квадратов со стороной до 25 мм чистовой калибр строят в виде геометрически правильного квадрата, а при стороне свыше 25мм - горизонтальную диагональ принимают на 1…2% больше вертикальной из-за разницы температур.

Черновые калибры для прокатки круглых профилей также выполняют в любой системе, а последние три калибра - в системе квадрат-овал-круг. Сторону предчистового квадрата для небольших кругов принимают равной диаметру чистового круга, а для средних размеров - в 1,1 раза больше диаметра круга.

Чистовые калибры для кругов диаметром менее 25 м выполняют в виде геометрически правильного круга, а для кругов диаметром более 25 мм горизонтальную ось применяют на 1…2% больше вертикальной. Иногда вместо овала, оформленного одним радиусом, применяют плоский овал для большей устойчивости раската в круглом калибре.

На рис.8.9 представлены схемы калибровки валков стана 500, на которых приведены рассмотренные выше системы вытяжных калибров в черновых клетях, калибровки квадратных, круглых и других профилей.

8.5 Особенности калибровки фланцевых профилей

,

где а г - размер чистового профиля при температуре конца прокатки,

а х - стандартный размер профиля;

Dа - минусовый допуск на размер а х ;

к - коэффициент термического расширения (усадки), равный 1,012…1,015.

Для крупных профилей, у которых допуск заведомо превышает величину термической усадки, расчет калибровки ведут на холодный профиль.

3. С целью достижения максимальной производительности черновые калибры рассчитывают с учетом максимальных углов захвата с последующим уточнением по прочности валков, мощности двигателя и пр. В чистовых и предчистовых калибрах режим обжатий определяют, исходя из необходимости достижения возможно высокой точности профиля и малого износа валков, т.е. при низких значениях коэффициента вытяжки. Обычно в чистовых калибрах m = 1,05…1,15 , в предчистовых m = 1,15…1,25.

Общее число проходов при прокатке на реверсивных станах, в клетях трио, на станах линейного типа должно быть нечетным, чтобы последний проход был в прямом направлении.

Цель работы : знакомство с принципами калибровки валков для проката квадратного и круглого профилей.

Теоретические сведения

I. Общие вопросы калибровки валков.

Сортовой прокат получают в результате несколько: последовательных пропусков число которых зависит от соотношения размеров и формы начального и конечного сеченая, при этом в каждом пропуске сечение изменяется С постепенным приближением к гото­вому профилю.

Прокатка сортового металла осуществляется в калиброванных валках:, т.е. в валках, имеющих специальные вырезы, соответствующие требуемой конфигурации проката в ленном пропуске. Кольце­вой вырез в одном валке /рис. 4".Л/ называется ручьем I, a просвет двух ручьев расположенных одним над другим совместно работающих с учетом зазора между ними называется ка­либром 2.

Прокатка в калибрах, как правило, является примером ярко выраженной неравномерной деформации металла и в большинстве случаев стесненным уширением.

При калибровке прокатных валков величину обжатия по про­пускам приходится принимать одновременно с определением последо­вательных форм и размеров калибров /рис. 42.2/, обеспечивающих получение качественного проката и точных размеров профиля.

Калибры, применяемые при прокатке, разделяют на следующие основные группы в зависимости от их назначения.

Обжимные или вытяжные калибры -предназначены для уменьшения площади поперечного сечения слитка mm заготовки. Вытяжными калибрами являются квадратные с диагональным расположением, ромбические, овальные. Определенное сочетание указанных калиб­ров образует системы калибров, например ромб-квадрат, овал-круг и т.д. /рис.42.3/.

Черновые иди подготовительные калибры», в которых наряду с дальнейшим уменьшением сечения проката производится обработка профиля с постепенным приближением его размеров и форм к конеч­ному сечении.

Отделочные или чистовые калибры , придавшие профилю оконча­тельный вид. Размеры этих калибров на 1,2...1,5% больше готового профиля; припуск дается на усадку металла при его охлаждении.

2. Элементы калибра

Зазор между валками. Высота калибра складывается из глубины вире зов в верхнем h t и нижнем h2, валках и величины S между валками

При прокатке давление металла стремится раздвинуть валки, при этом зазор 5 увеличивается, что называют отдачей, или пру­жиной, валков. Так как чертеж калибра отображает его форму и размеры в момент прохождения полосы, то зазор между валками при к установке в клети принижается меньше зазора, указанного на чертеже, на величину отдачи валков, Вместе с этим необходимо учитывать то обстоятельство, что при работе расстояние между валками по ряду причин /изменение марки стали, износ валков и т.п./ приходится менять с целью настройки стана. Эту настройку можно осуществлять, если предусмотрен зазор между валками, ко­торый принимается для обжимных станов I...I.5%, для других ста­нов 0,5..1% от диаметра валка.

Выпуск калибра. Боковые стенки ящичного калибра /рис.42.3" имеют некоторый наклон к оси валков. Этот наклон стенок калибра называют выпуском. При прокатке выпуск калибра обеспечивает удобную и правильную задачу полосы в калибр и свободный выход полосы из калибра. При перпендикулярном выполнении стенок калибра к оси валков наблюдалось бы сильное защемление полоса создавалась бы опасность оковывания валков, поскольку уширение практически всегда сопутствует процессу прокатки. Обычно вы­пуск калибра удавливается в процентах /~ 100 %/ или в градусах µ и принимается для ящичных калибров 10..20%

Верхнее и нижнее давление Весьма важно при прокатке обеспечить прямолинейный выход полосы из валков. Для этой цели используют проводки, так как при прокатке имеются причины, вызывавшие изгиб полосы в сторону верхнего и нижнего валков, то это требует установка проводок на нижнем и верхнем валках. Но этой установки

можно избежать, если полосе заранее дать определенное направление что достигается применением валков с разными диаметрами. Разницу между диаметрами вилков принято условно называть "давлением", Воли диаметр верхнего валка больше, говорят о "верхнем давлении" /рис. 42.4/,

если принят большим диаметр нижнего валка, то в данном случае имеется "нижнее давление". Величина давления выра­жается разностъю диаметров в миллиметрах. Для сортовых ставов стремятся иметь верхнее давление на более I % от среднего диаметра валков.