Расчет главной линии рабочей клети и режима прокатки полосы 0,4×1260 мм из стали марки 08КП на четырехклетевом непрерывном стане холодной прок

    где параметры с индексом 0 относятся ко входу в клеть, а с индексом 1 – к выходу из клети.

Усилие прокатки:

Приращение дуги контакта за счет сплющивания:

      где  ₁ и ₂ – коэффициент Пуассона для материала валков и полосы соответственно;

             Е₁ и Е₂ – модуль Юнга материала валков и полосы соответственно.

Длина дуги контакта металла с валками  с учетом сплющивания:

Момент, требуемый на преодоление  трения в ПЖТ:

       где  – коэффициент трения в ПЖТ;

             – диаметр трения.

Коэффициент плеча равнодействующей:

Момент на приводных концах валков:

М = 2Р·ψ·l_д + М_тр + Т₀·R – Т₁·R;

      где Т₀ и Т₁ – абсолютное натяжение на входе и на выходе из клети.

Линейная скорость валков:

где и – соответственно скорость и толщина металла на выходе из четвертой клети.

Мощность, подводимая к приводным  концам валков:

N = M·ω;

      где ω – угловая скорость валков.

Мощность на валу двигателя:

N_дв = N·η_ш· η_р · η_м.

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ПРИМЕР РАСЧЕТА И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ

ПРОКАТКИ

 

Выбираем обжатия по клетям. Принимаем  ε₁ = 38%.

Это соответствует толщинам по клетям: h₀ = 2 мм, h₁ = 1,24 мм.

Абсолютное обжатие в данной клети:

Δh = h₀ – h₁ = 2 – 1,24 = 0,76 мм.

Длина дуги контакта металла с валками:

Деформационный коэффициент:

      = 0,055 т.к. рекомендуется при использовании смазки марки Брайтсток.

Суммарное относительное обжатие:

Условный предел текучести на выходе из клети:

σ_0,2 = σ_{0,2 исх} + а₁εⁿ¹ = 230 + 34,6·38^0,6 = 402,25 МПа;

    σ_{0,2 исх} = 250 МПа; а₁ = 34,6; n₁ = 0,6 [5].

Сопротивление чистому сдвигу:

2τ_с1 = 1,15 σ_0,2;

2τ_с0 = 1,15·230 = 264,5 МПа;

2τ_с1 = 1,15·402,25 = 462,59 МПа.

Удельное натяжение в межклетевых промежутках принимаем

    как 0,3σ_0,2 [5];

σ = 0,3·402,25 = 121 МПа.

Коэффициент, учитывающий натяжение:

ξ = 1 – σ / 2τ_с;

ξ₀ = 1 – 40 / 264,5 = 0,85;

ξ₁ = 1 – 120,67 / 462,59 = 0,74;

    Натяжение на разматывателе σ = 40 МПа [5].

Толщина полосы в нейтральном сечении:

Среднее давление:

Полное усилие прокатки:

Приращение дуги контакта за счет сплющивания:

       ₁ =0,3; ₂ =0,3 [4];

       Е₁ = 2,1·10⁵ МПа; Е₂ = 2,1·10⁵ МПа [4].

 

Длина дуги контакта металла с валками  с учетом сплющивания:

Подставим расчёты для длины  дуги контакта с учётом сплющивания:

Деформационный коэффициент:

Толщина полосы в нейтральном сечении:

Среднее давление:

Усилие прокатки:

Приращение дуги контакта за счет сплющивания:

Длина дуги контакта металла с валками  с учетом сплющивания:

Момент, требуемый на преодоление  трения в ПЖТ:

        =0,003 [1];

       =0,7 D_o = 0,7·1320 = 924 мм.

Коэффициент плеча равнодействующей:

 

Момент на приводных концах валков:

М = 2Р·ψ·l_д + М_тр + Т₀·R – Т₁·R =

= 2·6,69·0,28·14,73 + 18,54 +101·0,25 – 251·0,25 = 59,1 кН·м;

 

Момент на валу двигателя:

М_дв = М·η_ш· η_р · η_м· η_м;

М_дв = 59,1/0,97/0,94/0,98/0,98 = 67,6 кН·м.

Линейная скорость валков:

       = 15 м/с.

Мощность, подводимая к приводным  концам валков:

N = M·ω = 67,6 ·19,32 =1,31 MВт ;

ω =

/R = 4,83 / 0,25 = 19,32 с^-1;

      где ω – угловая скорость валков.

Мощность на валу двигателя:

N_дв = N·η_ш· η_р · η_м;

N_дв = 1.31/0,97/0,94/0,98/0,98 = 1491,4 MВт.

 

Таблица 12. Результаты расчетов энергосиловых параметров

N прохода	h	σ	v	lд	рср	σs	P	M	[M]	N
	мм	МПа	м/с	мм	МПа	МПа	МН	кН·м	кН·м	МВт
0	2,00	40	–	–	–	230	–	–	-	–
1	1,24	120,68	4,84	14,62	600,2	402,5	11,05	94,92	213,2	2,13
2	0,81	140,97	7,44	11,68	650,8	469,9	9,57	65,69	184,17	2,23
3	0,56	173,87	10,64	9,45	825	579,6	9,82	54,50	128,65	2,71
4	0,4	220,70	15,00	8,76	1008	735,6	11,16	57,22	91,83	4,01

 

 

 

Библиографический список

 

1. Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. М.: Металлургия, 1985. 376 с.
2. Коцарь С.Л., Третьяков В.А., Цупров А.Н., Поляков Б.А. Динамика процессов прокатки. М.: Металлургия, 1997. 255 с.
3. Зайцев В.С., Третьяков В.А., Третьякова Н.З. Технологическое проектирование листопрокатных цехов. Часть 5.1. Липецк 1999. 62 с.
4. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Высшая школа, 1985. 415 с.
5. Зайцев, В.С. Проектирование параметров и режимов работы оборудования листопрокатных цехов: учеб. пособие / В.С. Зайцев, В.А. Третьяков – Липецк: ЛГТУ, 2009. – 660 с.
6. Королёв, А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов / А.А. Королёв – М.: Металлургия, 1969. – 464 с.

 

7. ГОСТ 16523-97 Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения. Технические условия.
8. Коновалов, Ю.В. Расчёт параметров листовой прокатки / Ю.В. Коновалов, А.Л. Остапенко, В.И. Пономарёв. – М.: Металлургия, 1986. – 430с.
9. Остапенко А.Л. Снижение энергозатрат при прокатке полос / А.Л. Остапенко, Ю.В. Коновалов, А.Е. Руднев, В.В. Кисиль М.: Техника, 1983. – 223с.
10. Эффективная технология холодной прокатки тонколисовой стали на непрерывных станах / Ф.И. Зенченко, А.В. Ноговицын, В.Л. Мазур и др. // Сталь. 1985. - № 1. – С. 43-48.
11. Пат. №2288795 РФ. Способ эксплуатации рабочего валка / А.П. Долматов, В.М. Бирюков, А.В. Шамрин, В.В. Гудухин.
12. Полухин П.И. Тонколистовая прокатка и служба валков / П.И. Полухин, Ю.Д. Железнов, В.П. Полухин. – М.; Металлургия, 1962. – 388 с.
13. Железнов Ю.Д. Совершенствование производства холоднокатаной листовой стали / Ю.Д. Железнов, В.А. Черный, А.П. Кошка, Л.А. Кузнецов, В.А. Кляпицын – М.: Металлургия, 1982. – 232 с.
14. Франценюк И.В. Современный цех холодной прокатки углеродистых сталей / И.В. Франценюк, Ю.Д. Железнов, Л.А. Кузнецов, В.Г. Камышев – М.: Металлургия, 1984. – 154 с.
15. Зайцев В.С. Стандарты Липецкого государственного технического университета по оформлению и нормоконтролю учебных отчетов, работ, проектов / В.С. Зайцев. – Липецк: ЛГТУ, 2002. – 32 с. (№200).

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

 

VAR  H,SIGMA,G,J: ARRAY [0..4] OF REAL; Ndop,nu,Ndv,Mdv,Momentpr,Momenttr,D0,Dtp,mup,yu,Msh,Msh1,delta,TS2sr,Gsr,Hsr,M,R,B,SIGMA02,N1,A,MU,V4,V,DH,E,EE,L,KSI,M0,M1,TS2,PSI,PSR,P,Moment,N:REAL;  I:INTEGER;

BEGIN

R:=250; B:=1260; SIGMA02:=230; N1:=0.6; A:=34.6;

H[0]:=2; H[1]:=1.1; H[2]:=0.715; H[3]:=0.5; H[4]:=0.4;

G[0]:=40;  G[1]:=120.68; G[2]:=140.97; G[3]:=173.87; G[4]:=220.7;

D0:=1360;   MU:=0.055; V4:=15; mup:=0.003; Dtp:=0.7*D0; nu:=0.893564; Ndv:=4*1.6;

 

FOR I:=1 TO 4 DO

BEGIN

V:=V4*H[4]/H[I];

DH:=H[I-1]-H[I];

Hsr:=sqrt(H[i]*H[i-1]);

E:=DH/H[I-1];

EE:=(H[0]-H[I])/H[0];

L:=SQRT(R*DH);

M:=MU*L/Hsr;

Gsr:=(G[i-1]+G[i])/2;

SIGMA[0]:=SIGMA02;

SIGMA[I]:=SIGMA02+A*EXP(N1*LN(EE*100));

KSI:=SIGMA[I]/SIGMA[I-1];

TS2:=1.15*SIGMA[I-1];

TS2sr:=1.15*(SIGMA[I-1]+SIGMA[I])/2;

delta:=2.206948544/100000*(TS2sr-Gsr)*(2-E)/(2*MU*E);

WRITELN('TS2sr=',TS2sr);

WRITELN('L=',L);

WRITELN('TS2=',TS2);

WRITELN('KSI=',KSI);

WRITELN('delta=',delta);

WRITELN('M=',M);

 

 

Msh:=M;

Repeat

yu:=yu+1;

Msh1:=Msh;

Msh:=M*SQRT(1+delta*(EXP(Msh1)-1));

until (ABS(Msh1-Msh)/Msh)<0.01;

WRITELN('Msh=',Msh);

WRITELN('yu=',yu);

 

L:=L*SQRT(1+delta*(exp(Msh)-1));

M0:=2*MU*L/H[I-1];

M1:=2*MU*L/H[I];

PSI:=(1-E)/(2*(1-E/2))*(1-LN((KSI-G[I]/TS2)/(1-G[I-1]/TS2))/M0);

WRITELN('G[',I,']=',G[I],'  G[',I-1,']=', G[I-1]);

WRITELN('M0=',M0,'  M1=', M1);

PSR:=TS2*((KSI-G[I]/TS2)*(EXP(M1*PSI)-1)/M1+((1-G[I-1]/TS2)*(EXP(M0*(1-PSI))-1)));

P:=PSR*L*B/1000000;

Momentpr:=2*PSI*P*L/1000+B/1000*R/1000*(-G[I]*H[I]/1000+G[I-1]*H[I-1]/1000);

Momenttr:=P*mup*Dtp/1000*R*2/D0;

Moment:=Momentpr+Momenttr;

N:=Moment*V/R*1000;

Ndop:=Ndv*nu;

WRITELN('Расчёты для ',I,' клети');

WRITELN('dH=',dH);

WRITELN('E=',E,'  EE=',EE);

WRITELN('PSI=',PSI);

WRITELN('V=',V,'  L=',L);

WRITELN('SIGMA0=',SIGMA[I-1],'  SIGMA1=',SIGMA[I]);

WRITELN('G=',G[I]);

WRITELN('PSR=',PSR,'  P=',P);

WRITELN('Momentpr =',Momentpr*1000,'  Momenttr=',Momenttr*1000);

WRITELN('Moment =',Moment*1000,'  N=',N);

WRITELN(' Ndop=',Ndop);

WRITELN;

END;

END.