Построение чистового калибра для круглой стали. Основы калибровки прокатных валков. Расчет усилия прокатки

Калибровка профилей и валков, предназначенных для прокатки круглой и квадратной стали

К горячекатаной круглой стали согласно ГОСТ 2590-71 относят профили, имеющие в поперечном сечении форму круга диаметром от 5 до 250 мм.

В общем случае схема калибровки круглой стали может быть разделена на две части: первая представляет собой калибровку для черновых и средних групп клетей и удовлетворяет ряду профилей, являясь в этом смысле общей для нескольких конечных профилей различного сечения (квадратной, полосовой, шестиугольной и др.), а вторая предназначена как определенная система для последних трех - четырех клетей и свойственна только данному профилю круглой стали. В черновых и средних группах клетей могут применяться системы калибров: прямоугольник - ящичный квадрат, шестиугольник - квадрат, овал - квадрат, овал - вертикальный овал.

Для последних трех - четырех профилирующих клетей система калибров также не является постоянной. Определенная закономерность наблюдается только в последних двух клетях: чистовая имеет круглый калибр, предчистовая - овальный, калибр третьей клети от конца прокатки может быть различной формы, от которой и зависит система калибровки.

Общие схемы калибров последних четырех проходов при прокатке круглой стали. Из этих схем следует, что в качестве предчистовых применяют овальные калибры двух форм: однорадиус- ные и с закруглением прямоугольников - так называемые «плоские» калибры. Первую схему используют при прокатке круглой стали большинства профилеразмеров, вторую - главным образом для круглой стали больших диаметров и арматурной стали.

По первой общей схеме прокатки можно отметить семь типов калибров, применяемых в предовальной клети. По второй общей схеме наибольшее применение нашли калибры только двух видов: ящичный квадрат 1 и квадрат 3, врезаемый на бочке валка при расположении по диагонали.

Системы и форма калибров, применяемых для черновых и средних групп клетей, могут быть весьма разнообразными и зависеть от ряда факторов, главные из которых-тип стана и конструкция его основного и вспомогательного оборудования.

В настоящее время существует ряд приемов построения чистового калибра для круглой стали: очерчивание калибра двумя радиусами из разных центров; снятие фасок у разъемов валков с целью предотвращения лампаса малой толщины подрезов раската буртами калибра; образование выпуска очертанием калибра по разъему и т.д. Практика показывает, что чистовой калибр, очерченный одним радиусом и имеющий лишь один размер - внутренний диаметр, не удовлетворяет требованиям получения геометрически правильного качественного профиля, особенно профиля большого диаметра. Как правило, в таком калибре, даже при самом незначительном изменении технологических условий (понижении температуры прокатки, выработке валков предчистового калибра, увеличении высоты овала и др.) ручьи переполняются металлом. Получение профиля в соответствии с формой чистового калибра требует постоянного контроля размеров предчистового овального раската. В случаях переполнения калибра не всегда удается выдержать диаметр профиля, даже в пределах плюсового допуска.

В целях устранения отмеченных недостатков рекомендуется для профиля круглой стали конструировать чистовой калибр с развалом (выпуском), т. е. предусматривать несколько больший горизонтальный диаметр по сравнению с вертикальным. Это необходимо также в связи с тем, что раскат овального сечения, поступающий в чистовой калибр, имеет пониженную температуру в местах по концам большой оси и тепловая усадка готового профиля при охлаждении в направлении горизонтального диаметра несколько больше, чем в направлении вертикального диаметра. Интенсивный износ чистового калибра круглой стали по вертикали вследствие большего обжатия также способствует превышению размера на 1-1,5% горизонтального диаметра над вертикальным.

Круглую сталь на отечественных заводах стремятся прокатывать по минусовым допускам.

Определение размера горизонтального диаметра по разъему чистового калибра рекомендуется по аналитически выведенным уравнениям (Н. В. Литовченко) с учетом размеров диаметров профиля.

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.

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".

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.

Vinogradov Aleks, head of a chair, candidate of technical science, associate professor

Марина Анатольевна Тимофеева, candidate of technical science, associate professor

Cherepovets State University, Russia

Championship participant: the National Research Analytics Championship - "Russia " ;

Предложена новая методика анализа систем калибровок валков сортовых станов. В качестве критериев предложено использовать коэффициенты неравномерности и эффективности, определяющие степень проработки структуры при прокатке сортовых профилей. На примере систем калибровки для производства круглого профиля диаметром 28 мм проанализированы возможные схемы деформации, а также преимущества и слабые места каждой из них.

Ключевые слова: системы калибров, сортовая прокатка, критерий эффективности.

A new technique for the systems analysis ofsection mill roll’s calibrations was proposed. Following criteria for analysis were proposed to use: the coefficients of uniformity and coefficient of efficiency, they determine the maturity structure at the profile rolling. Example of calibration systems for the production of round profile 28 mm was analyzed for possible scheme of deformation, as well as strengths and weaknesses of each scheme.

Keywords: system calibration, rolling of sections, the efficiency criterion.

Постановка задачи. Построение рациональной калибровки валков сортопрокатного стана - сложная задача. И ее сложность определяется приоритетом того или иного ожидаемого результата. Известно, что одни калибровки «заточены» на максимально быстрое формоизменение, другие на лучшую проработку структуры. Существуют калибровки, обеспечивающие более точные размеры поперечного сечения или позволяющие осуществлять энергоэффективные режимы деформации.

Известные из литературных источников системы калибровки имеют множество разновидностей, подсхем и подчас, решая одну задачу, существенно ухудшают условия другой. Поэтому разработка методики анализа системы калибровки на основе обоснованных критериев является актуальной научной задачей.

Методика проведения работы. Для анализа систем калибровок выбраны пары последовательных калибров, позволяющие с одной стороны рассмотреть все возможные схемы сочетаний калибров, а с другой обеспечить исследования предела членения сложной системы, такой как калибровка валков непрерывного сортового стана.

В качестве критериев эффективности системы выбраны коэффициенты неравномерности К инф и эффективности К эдэ , определяющие степень проработки структуры металла:

(1)

(2)

где ? i = b i / a i - компонента матрицы формоизменения;

a i , b i - длины радиус-векторов в i -ой точке поперечного сечения заготовки и выходящей полосы соответственно;

n - количество радиус-векторов.

Коэффициенты неравномерности и эффективности формоизменения, определяющие степень проработки структуры металла, в значительной степени зависят от форм чередующихся калибров, соотношения длин осей неравноосных калибров. Неправильный выбор отношения осей приводит к появлению трещин и разрывов в полосе при прокатке профилей особенно из труднодеформируемых сталей.

В процессе прокатки любого сортового профиля можно выделить два основных этапа: прокатка квадратной непрерывно-литой заготовки в черновых и промежуточных клетях стана с целью получения подката требуемой формы и размеров для чистовой группы клетей и прокатка в чистовых клетях. При построении рациональной калибровки валков прокатного стана необходимо стремиться к использованию одних и тех же калибров в черновых и промежуточных клетях при получении проката широкого профильного сортамента.

Так, при прокатке круглой стали диаметром 25-105 мм и шестигранной стали №№ 28-48 на среднесортном стане «350»ЧерМК ОАО «Северсталь» используемые системы калибровки отличаются только в чистовых и некоторых промежуточных клетях.

Попробуем на основе критериев эффективности формоизменения провести анализ проработки структуры при различных системах калибровок. В качестве примера рассмотрим прокатку круглой стали диаметром 28 мм.

При моделировании в качестве граничных приняты следующие условия: обеспечение захвата полосы валками, т.е. ? i ≤ [?] i , обеспечение устойчивости раската в калибре и обеспечение требуемой ширины раската.

Результаты работы. Результаты математического моделирования по возможным сочетаниям калибров представлены в виде графических зависимостей на рисунках 1-4.

Коэффициент К инф (рис. 1) характеризует неравномерность деформации металла по поперечному сечению профиля. Большее значение коэффициента говорит о большей неравномерности такой деформации при получении одного и того же профиля и, как следствие, лучшей прорабатываемости структуры металла. Для сравниваемых схем калибровки использовались известные из литературных источников неравноосные калибры (например, овальные, ромбические), с различным соотношением осей.

Рис. 1. Коэффициент интегральной неравномерности формоизменения К инф :

1- овал-круг; 2 - плоский овал-круг; 3 - овал-квадрат; 4 - овал-ребровой овал;

5 - ребровой овал-овал; 6 - ромб-квадрат.

При прокатке круглого профиля в чистовой паре калибров возможно применение систем овал-круг и плоский овал-круг. Как показано на рисунке 1 (линии 1,2) величина максимального значения коэффициента К инф в 1,4-1,5 раза больше при использовании в качестве предчистового плоского овального калибра.

Таким образом, с точки зрения лучшей проработки структуры, наиболее предпочтительной является система плоский овал-круг. При этом необходимо учитывать, что данная система при производстве круглой стали малых размеров требует высокой точности настройки стана для исключения дефектов круглого профиля «ус» или «лампас», а также «плоские грани», возникающих из-за переполнения или незаполнения калибров.

При производстве круглой и шестигранной стали в промежуточных и предчистовых клетях часто используют системы калибров с ребровым овалом, такие как овал-ребровой овал и ребровой овал-овал. В данных системах, как показали исследования, величина коэффициента неравномерности формоизмененияК инф в значительной степени зависит не только от отношения осей однорадиусного овального калибра (рис.1, линии 4 и 5), но и от отношения осей ребрового овала. Как показали результаты моделирования, наилучшие условия деформации обеспечивает калибр «ребровой овал», форма которого близка к кругу, т.е. отношения осей ребрового овала в промежуточных и предчистовых клетях равны 0,94-0,96. При таком отношении осей ребрового овала площадь высотной деформации становится соизмерима с площадью поперечной деформации, что приводит к увеличению значения коэффициента К инф . Изменяя отношение осей ребрового овала с 0,75 до 0,95, коэффициент формоизменения меняется от 0,038 до 0,138. При задаче раската овальной формы с отношением осей от 1,5 до 2,65 в ребровой овальный калибр, отношение осей которого равно 0,95, коэффициент К инф изменялся от 0,06 до 0,31.Таким образом, интенсивность роста неравномерности деформации в системе ребровой овал-овал больше чем в системе овал-ребровой овал.

В промежуточных клетях сортового стана при производстве круглого профиля возможно применение системы калибров овал-квадрат, в которой, как показало моделирование, отношение осей овального раската может быть в 1,5 раза больше чем в системе овал-круг при одних и тех же коэффициентах вытяжки. Это приводит к увеличению более чем в два раза коэффициента К инф (линии 1, 3 рис. 1), что обеспечивает лучшую проработку структуры металла.

В системе калибров ромб-квадрат, которую также можно использовать в промежуточных клетях, коэффициент интегральной неравномерности формоизменения примерно в 3 раза меньше чем в системе овал-квадрат, так как отношение осей ромбического калибра может быть 1,2-1,8, а овального калибра 2-2,7. Такое соотношение осей ромбического калибра обусловлено ограничением по условию захвата. Поэтому при производстве круглой стали целесообразнее в качестве вытяжной использовать систему калибров овал-квадрат.

Анализ данных по коэффициенту эффективности деформации в элементах калибра К эдэ (рис. 2), который позволяет оценить, насколько рациональна данная система калибров по вытяжной способности, показывает, что максимальные коэффициенты имеют место в системе овал-квадрат (рис. 2, кривая - 3), величина которых всреднем в 2 раза превышает значения коэффициентов К эдэ для других систем.

При сравнении систем овал-круг и плоский овал-круг (рис. 2, линии 1 и 2) видно, что деформация более эффективна в системе овал-круг, где величина коэффициента К эдэ при одних и тех же отношениях осей овальных калибров в 1,5-1,8 раза больше.

Рис. 2.Коэффициент формоизменения К эдэ:1- овал-круг; 2 - плоский овал-круг;

3 - овал-квадрат; 4 - овал-ребровой овал; 5 - ребровой овал-овал; 6 - ромб-квадрат .

При использовании ребрового овального калибра коэффициент эффективности деформации в элементах калибра больше при прокатке в системе овал-ребровой овал, чем в системе ребровой овал-овал последней (рис. 2, линии 4 и 5). Так, изменяя в системе ребровой овал-овал отношение осей ребрового овала с 0,75 до 0,95, коэффициент формоизменения К эдэ меняется от 0,06 до 0,11. При задаче раската овальной формы с отношением осей от 1,5 до 2,65 в ребровой овальный калибр, отношение осей которого равно 0,95, коэффициент К эдэ изменялся от 0,017 до 0,154.

Таким образом, интенсивность роста эффективности деформации в системе овал-ребровой овал больше чем в системе ребровой овал-овал.

С учетом отмеченных закономерностей распределения коэффициентов формоизменения в различных системах калибров предложены четыре варианта схем калибровки промежуточных, предчистовых и чистовых клетей среднесортного стана «350» при прокатке круглой стали диаметром 28 мм (см. табл. 1). Предложенные варианты отличаются системами калибров в промежуточных и предчистовых клетях. Во всех вариантах получены максимально возможные коэффициенты эффективности формоизменения К инф и К эдэ по клетям стана «350» при выполнении граничных условий.

Распределение коэффициентов эффективности по клетям стана представлены на рис. 3, 4. Для сопоставления предложенных вариантов были рассчитаны средние значения коэффициентов формоизменения К инф , К эдэ и коэффициента вытяжки по шести клетям стана №№ 7-12. Результаты расчетов представлены в таблице 2.

Из табл. 2 видно, что максимальное среднее значение коэффициента К инф имеет место в 4 варианте при использовании системы калибров овал-ребровой овал в промежуточных клетях, максимальное среднее значение коэффициента К эдэ и коэффициента вытяжки во 2 варианте, при использовании системы овал-квадрат и овал-круг.

Таким образом, прокатка с использованием схемы калибровки 4 варианта обеспечит максимальную по сравнению с другими вариантами прорабатываемость структуры металла, а значит минимальную бальность зерна структуры металла готового профиля.

Третий вариант характеризуется минимальными средними значениями К инф и К эдэ , что обеспечивает минимальные затраты энергии и может быть рекомендован для сортамента, подверженного последующей термообработке, нивелирующей разницу в получаемых структурах.

Рис.3. Распределение коэффициента формоизменения К инф при прокатке круглого профиля диаметром 28 мм на стане «350».

Рис. 4. Распределение коэффициента формоизменения К эдэ при прокатке круглого профиля диаметром 28 мм на стане «350»

Таблица 1 - Варианты калибровки валков среднесортного стана «350» при производстве круглого профиля диаметром 28 мм.

форма калибра

1 вариант

ящичный (1,2)

плоский овал (2,25)

2 вариант

ящичный (1,6)

3 вариант

ящичный (1,5)

ребровой овал (0,96)

4 вариант

ящичный (1,2)

ребровой овал (0,96)

ребровой овал (0,96)

Примечание: () - отношение осей неравноосного калибра

Таблица 2 - Средние значения показателей деформации и коэффициентов формоизменения при прокатке круглого профиля по различным схемам калибровки

вариант параметр *

К инф c р

К эдэ ср

* - ?ср 7-12 - средняя вытяжка по клетям №№ 7-12; ? ? - суммарная вытяжка по клетям №№ 7-12

Вариант 2 является компромиссным и может быть использован для получения профилей с невысокими требованиями к структуре, но позволяющий снизить затраты энергии для прокатки профилей.

Заключение. Таким образом, проведенный анализ и моделирование калибровки валков сортового стана «350» при варьировании таких параметров как отношение сторон неравноосных калибров (овал, ребровой овал) и коэффициентов вытяжки в предчистовых и чистовых клетях показали возможность разработки рациональных схем калибровки по критериям «лучшая прорабатываемость структуры» или «максимальная энергоэффективность».

Литература:

1. А.И. Виноградов, С.О.Король К вопросу создания калибровок сортовых валков, повышающих эффективность производства профилей из труднодеформируемых материалов/ Вестник Череповецкого государственного университета. - 2010.- №3(26).- с.116-120

2. Б.М. Илюкович, Н.Е. Нехаев, С.Е. Меркурьев Прокатка и калибровка. Справочник в 6 томах, том 1, Днепропетровск, Днепро-ВАЛ.-2002

Your rating: None Average: 6.2 (5 votes)

09 / 24 / 2012 - 22:50

Уважаемые Алексей Иванович и Марина Анатольевна! Сразу же оговоримся. Для того, чтобы дать грамотный комментарий к настоящему докладу, следует быть, по крайней мере, специалистом в области прокатного производства. А поскольку мы не являемся таковыми, то, вынуждены комментировать доклад с позиции просто металлургов. На наш взгляд, в связи с постоянно растущими требованиями к повышению эффективности работы сортопрокатных станов, выбор рациональной системы (схемы) калибровки валков является важной для производственников проблемой. Чем проще и доступнее ее решение, в данном случае посредством использования математического моделирования, тем больше ее привлекательность для заводчан. Авторы выбрали один из важнейших параметров эффективности – степень проработки структуры металла, характеризующихся двумя коэффициентами: неравномерности и эффективности (непонятны индексы у коэффициентов – «инф». и «эдэ»). Конечно, можно было в качестве критерия оптимальности выбрать сразу несколько параметров, например, относящихся к минимизации издержек: минимальный расход энергии на деформацию, минимальное число пропусков и кантовок, минимальный износ калибров и пр. Но, очевидно, это усложнило бы решение поставленной задачи, хотя и более оптимизировало бы его. Ничего не зная о других имеющихся методиках расчета систем калибровки валков сортопрокатных станов, затруднительно оценить степень ее новизны и преимущества. Однако важно, что разработанная авторами методика позволила определить рациональные схемы калибровки для конкретного стана конкретного предприятия. В развитие работы и для подтверждения эффективности определенных в результате моделирования и выполненного расчета схем можно порекомендовать авторам осуществить реальную прокатку с отбором проб металла для определения микроструктуры (величины зерна и пр.), последовательно на различных этапах продвижения металла в процессе прокатки (после черной, промежуточной и чистовой группы клетей). Кроме того, на наш взгляд, для повышения качества выпускаемой металлопродукции и совершенствования режимов прокатки целесообразно контактировать в этом направлении со сталеплавильщиками-разливщиками, поскольку последние владеют большим арсеналом средств, обеспечивающих оптимизацию структуры и уровня физико-механических свойств литой НЛЗ. Очевидно, важно совместно с ними осуществить выбор оптимального профиля (к примеру, квадрат со скругленными углами и пр.) с точки зрения сокращения циклов и «облегчения» последующих операций прокатки. Но это так – размышления, на которые навел нас ваш доклад. Приятно было оказаться в разделе не одинокими. Успеха вам на пути совершенствования технологических параметров и режимов прокатки. Титова Т.М., Титова Е.С.

09 / 22 / 2012 - 14:51

Это не первая попытка использовать коэффициента эффективности и неравномерности при калиброке валков прокатных станов. Но в дланном случае имеет место глубокий системный анализ в сочетании с математическим обоснованием. Можно только приветствовать усилия автора в наше время когда ослабевает интерес к техниченским науком. А.Выходец