Разработка технологии прокатки двухслойного листа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

КАФЕДРА ОМД и М

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

 

по курсу: «Технология  процессов ОМД»

На тему: «Разработка  технологии прокатки двухслойного листа»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение            4

1 Характеристика клетей стана 3000       5

2 Определение размеров сляба        7

3 Расчёт режима обжатий         7

4 Расчёт скоростного режима         9

5 Определение допустимых усилий и моментов прокатки в черновой и чистовой клетях            15

6 Расчёт температурного режима        20

7 Расчёт энергосиловых параметров прокатки      22

8 Проверка приводных двигателей клетей на нагрев     27

Вывод            30

Перечень ссылок           31

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Основными требованиями к современной технологии являются не столько производительность, сколько экономичность и высокое качество продукции.

Под экономичностью понимаются низкие расходы на энергоносители и  металл для производства проката.

Высокие требования к  металлу:

 получение требуемых механических свойств металла;

 чистота поверхности готового листа;

 минимальная продольная и поперечная разнотолщинность.

Поэтому при разработке данной технологии мы будем пытаться обеспечить выполнение выше перечисленных  требований. Одновременно будем стараться сделать технологию высокопроизводительной, учитывая факт, что высокое качество продукции может быть получено только в том случае, когда оборудование загружено на 80% от его максимальной производительности.

 

1 Характеристика клетей стана 3000

Черновая клеть «КВАРТО».

Рабочие валки:

материал – чугунные;

номинальный диаметр Dнр = 1000 мм;

минимальный диаметр Dмр = 940 мм;

длина бочки Lбр = 3000 мм;

диаметр шейки dшр=630 мм;

длина шейки lшр = 605 мм;

масса валка mвр =24,6 т;

подшипники роликовые  конические.

Опорные валки:

материал – кованная сталь 60ХН;

номинальный диаметр Dно = 1650 мм;

минимальный диаметр Dмо = 1500 мм;

длина бочки Lбо = 2800 мм;

диаметр шейки dшо=950 мм;

длина шейки lшо = 1160 мм;

внешний диаметр подшипника опорного валка Dпо= 1420 мм;

масса валка mво =62,6 т;

подшипники роликовые цилиндрические.

привод валков – индивидуален для каждого рабочего валка;

мощность приводного двигателя N = 2171,2 кВт;

угловая скорость вращения двигателя ωдв= 0 - 2,62- 6,3 рад/с;

номинальный момент двух двигателей Мн = 1,668 МН*м;

максимальный момент двух двигателей Мм = 3,724 МН*м;

угловое ускорение e1 = 2,51 рад/с2;

угловое замедление e2 = 2,51 рад/с2;

скорость подъема и  опускания нажимных винтов Vн.у. = 27 мм/с;

ускорение нажимных винтов Кн.у. = 21,8 мм/ с2;

маховая масса якоря mDяк =2,7 Мн*м2;

масса муфты, соединяющей двигатель со шпинделем mм = 4,75 т;

диаметр муфты, соединяющей двигатель со шпинделем Dм = 1,2 м;

масса головки шпинделя mг.ш = 6,2 т;

диаметр головки шпинделя Dг.ш  = 1,05 м;

масса тела шпинделя mш = 18 т;

диаметр тела шпинделя Dш = 0,555 м;

расстояние между клетями Lр = 26,4 м;

скорость транспортного  рольганга Vр =3 м/с.

 

Чистовая клеть «КВАРТО».

Рабочие валки:

материал валков – нелигированный чугун с графитом;

номинальный диаметр Dнр = 900 мм;

минимальный диаметр Dмр = 840 мм;

длина бочки Lбр = 3000 мм;

диаметр шейки dшр=540 мм;

длина шейки lшр = 460 мм;

масса валка mр = 20,32 т.

Опорные валки:

материал - кованая сталь 9ХФ;

номинальный диаметр Dн.о. = 1650 мм;

минимальный диаметр Dм.о. = 1500 мм;

диаметр шейки dш.о. = 950 мм;

длина шейки lш.о. = 1160 мм;

наружный диаметр подшипника опорного валка Dпо = 1420 мм;

масса валка mо = 62,6 т;

Привод индивидуальный для каждого рабочего валка.

мощность приводного двигателя N = 4600 кВт;

угловая скорость двигателя wдв= 0 – 5,25 – 12,56 рад./с;

номинальный момент двух двигателей Мн = 1,769 МН*м;

максимальный момент двух двигателей Мм = 4,5 МН*м;

угловое ускорение e1 = 2,5 рад/с2;

угловое замедление e2 = 2,5 рад/с2;

скорость подъема и опускания нажимных винтов Vн.у. = 20 мм/с;

ускорение нажимных винтов Кн.у. = 21,8 мм/с2;

маховая масса якоря mD2як = 2,7 Мн*м2;

масса коренной муфты mм = 4,75 т;

диаметр коренной муфты Dм = 1200 мм;

масса головки шпинделя mг.ш = 5,55 т;

диаметр головки шпинделя Dг.ш = 850 мм;

масса тела шпинделя mш = 20,69 т;

диаметр тела шпинделя Dш = 480 мм.

 

2 Определение размеров пакета

Выбираем геометрические размеры пакета из технологической  инструкции. Для получения листа  размерами 8х1400х3000 мм, размеры пакета должны быть следующими:

286х1200х1730 мм

Фабрикационный коэффициент = 1,67

Количество листов  из одного пакета n = 4.

 

3 Расчет режима обжатий

Выбираем простую поперечною схему прокатки. Лист кантуется перед прокаткой, т.к. ширина листа с учетом боковой обрези соответствует длине сляба.

 

 

 

 

Рисунок 1 – Схема прокатки листа

 

 

Суммарное обжатие в черновой клети:

мм.

мм.

Распределяем обжатия  по проходам и результаты записываем в итоговую таблицу 1 и 2

Таблица 1 – Расчет режима обжатий в черновой клети

№ прохода	Н	В	L	∆h	μ
0	286	1200	1730	-	-
1	259	1730	1325,10	27	1,10
2	235	1730	1460,43	24	1,10
3	213	1730	1611,27	22	1,10
4	194	1730	1769,07	19	1,10
5	176	1730	1950,50	18	1,10
6	160	1730	2145,00	16	1,10
7	145	1730	2366,90	15	1,10
8	131	1730	2619,85	14	1,11
9	119	1730	2884,03	12	1,10
10	109	1730	3148,62	10	1,09
11	100	1730	3432,00	9	1,09

Прокатку в чистовой клети до заданной толщины будем  производить за 7 проходов:

Таблица 2  – Расчет режима обжатий в чистовой клети.

№ прохода	Н	В	L	∆h	μ
0	100	1730	3432,00	-	-
1	85	1730	4037,65	15	1,18
2	71	1730	4833,80	14	1,20
3	58	1730	5917,24	13	1,22
4	46	1730	7460,87	12	1,26
5	35	1730	9805,71	11	1,31
6	25	1730	13728,00	10	1,40
7	16	1730	21450,00	9	1,56

 

 

4 Расчет скоростного режима

Наиболее производительная, ритмичная  и менее утомительная для оператора  работа, обеспечивается при соблюдении тройного условия В.А. Тягунова.

, с.

где  – время установки верхнего рабочего валка для следующего прохода (время работы нажимного устройства), с;

 – время реверсирования двигателя  от момента выброса раската  в предыдущем проходе к моменту  захвата в данном проходе, с;

 – время реверсирования раската, с;

Время работы нажимного устройства зависит от величины обжатия  в  следующем проходе.

При время перемещения верхнего рабочего валка определяется по формуле: ;

если  , то .

Время реверсирования двигателя определяем по зависимости:

,

где – угловая скорость валков при выбросе раскате в данном проходе, рад./с;

 – угловое замедление валков, рад/с2;

- угловая скорость валков при  захвате раската в следующем  проходе, рад./с;

- угловое ускорение валков, рад/с2.

Время реверсирования раската зависит  от скорости прокатки, скорости выхода раската, из валков и от направления вращения роликов рольганга. Если ролики рольганга вращаются в направлении движения раската, то время реверсирования раската определим по формуле:

,

где – скорость выхода металла, м/с;

- коэффициент трения между раскатом  и роликами рольганга,  =(0,2 – 0,3);

 – ускорение силы притяжения, м/с2.

При выбросе раската на ролики, вращающиеся навстречу, время реверсирования раската, определяем по формуле:

.

Произведём расчёт для первого  прохода.

Угловая скорость валков при выбросе  раската в 1–ом проходе определяется по формуле:

откуда  .

. Поскольку  , то

из  получим с

Задаемся угловой скоростью  захвата во 2-ом проходе

 = 2 рад./с.

Тогда )=

Время реверсирования раската:

,

где ,

Vв-1 = ;

где – катающий диаметр валка.

Задаёмся угловой скоростью  захвата в 1 проходе 2 рад./с.

Наибольшую угловую  скорость валков в 1 проходе определяем по формуле:

      ωm-1 ≤ ωmax , то скоростная диаграмма прокатки в данном проходе будет треугольного типа.

Время ускорения валков без металла:

Время ускорения валков с металлом до номинальной угловой скорости:

Время ускорения валков с металлом от номинальной угловой  скорости до наибольшей в данном проходе:

Время замедления валков с металлом до скорости выброса в  данном проходе:

с

Время замедления валков без металла от скорости выброса  до номинальной угловой скорости:

с

Время до полной остановки  валков:

с

Машинное время 1-го прохода:

Время пауз в проходе:

Средняя скорость прокатки:

Последующий расчет скоростного режима по проходам в черновой и чистовой клетях делаем аналогично.

  Цикл прокатки одного раската:

 Тц = ;

где - суммарное машинное время по проходам;

        - суммарное время пауз между проходами;

        n - количество проходов в клети;

      τ н.у.  – время, связанное с установкой  раствора между валками для  прокатки следующего раската (слитка, сляба).

Время подъема верхнего валка на высоту, обеспечивающую прокатку следующего раската в первом проходе  клети:

где  H1 – толщина  раската после первого прохода  в данной клети;

hn – толщина раската  после последнего прохода в  данной клети;

Цикл прокатки черновой клети

Тц черн =17,432+23,341=40,773 с

Цикл прокатки чистовой клети

Тц чист =27,147+13,340=40,487 с

Разница циклов составляет 0,286 с, что является допустимым с точки зрения оптимизации времени прокатки.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3 и 4.

 

Таблица 3 – Расчет скоростного режима прокатки в черновой клети.

№ прохода	Угловая скорость с-1			Продолжительность прокатки, с							Продолжительность пауз, с		Στп, с	Vср, м/с	τнм, с
	ωз	ωm	ωв	τу	τθу	τп	τθз	τз	τв	τм	τр	τ0
1	2	3,74	3,27	0,247	0,446	–	–	–	0,188	0,882	0,797	1,044	1,841	1,63	2,098
2	2	3,74	3,04	0,247	0,445	–	–	–	0,276	0,968	0,797	1,044	1,841	1,52	2,009
3	2	3,70	2,69	0,247	0,431	–	–	–	0,404	1,082	0,797	1,044	1,841	1,34	1,867
4	2	3,76	2,56	0,247	0,455	–	0,455	0,023	–	1,181	0,797	0,978	1,775	1,28	1,817
5	2	3,80	2,30	0,247	0,470	–	0,470	0,127	–	1,314	0,797	0,878	1,675	1,15	1,713
6	2	3,89	2,16	0,247	0,505	–	0,505	0,182	–	1,438	0,797	0,826	1,623	1,08	1,659
7	2	3,99	2,02	0,247	0,546	–	0,546	0,238	–	1,577	0,797	0,772	1,569	1,01	1,603
8	2	4,08	1,72	0,247	0,581	–	0,581	0,357	–	1,766	0,797	0,658	1,455	0,86	1,484
9	2	4,18	1,40	0,247	0,621	–	0,621	0,486	–	1,975	0,797	0,534	1,331	0,70	1,355
10	2	4,31	1,23	0,247	0,672	–	0,672	0,556	–	2,147	0,797	0,468	1,265	0,61	1,285
11	2	6,20	6,20	0,247	1,427	–	1,427	–	–	3,101	0,797	2,366	7,127	3,10	7,127

 

Таблица 4 – Расчет скоростного  режима прокатки в чистовой клети.

№ прохода	Угловая скорость с-1			Продолжительность прокатки, с							Продолжительность пауз, с		Στп, с	Vср, м/с	τнм, с
	ωз	ωm	ωв	τу	τθу	τп	τθз	τз	τв	τм	τр	τ0
1	1	4,92	3,06	1,700	0,130	–	0,130	0,876	–	2,837	0,398	1,224	1,622	1,38	1,617
2	1	5,22	2,93	1,700	0,012	–	0,012	0,926	–	2,651	0,398	1,174	1,572	1,32	1,567
3	1	5,59	2,81	1,700	0,138	–	0,138	0,976	–	2,952	0,398	1,124	1,522	1,23	1,517
4	1	6,08	2,68	1,700	0,332	–	0,332	1,027	–	3,391	0,398	1,073	1,472	1,21	1,467
5	1	6,72	2,56	1,700	0,590	–	0,590	1,077	–	2,880	0,398	1,023	1,417	1,15	1,417
6	1	7,61	2,43	1,700	0,946	–	0,946	1,127	–	3,589	0,398	0,973	1,367	1,09	1,367
7	1	12,56	12,56	1,700	2,924	1,299	2,924	–	–	8,847	0,398	5,024	4,367	5,65	4,367

 

 

5 Определение допустимых усилий и моментов прокатки в черновой и чистовой клетях

Расчёт допустимого  усилия прокатки для черновой клети  «кварто».

Статичную прочность  необходимо рассчитывать по наибольшей короткой временной нагрузке. Усилие прокатки распределяется между опорным и рабочим валком пропорционально их сгибающей твердости.

Опорный валок на изгиб  рассчитывается в двух поперечных перерезах  в месте перехода шейки в бочку  и в средней части бочки .

Допустимое усилие при  прокатке в средней части опорного валка:

где а – расстояние между опорами валка, мм;

L – длина бочки валка, мм.