Разработка технологии прокатки двухслойного листа

Максимально допустимое усилие при прокатке на шейку опорного валка:

 

             Р/2                             L                             Р/2

                                   1      2 

 

 

 

                                       

 

                                                                                        1                                 2

 

2а1

 

Рисунок 2 - Схема для расчета опорного валка на изгиб

 

Напряжение кручения в приводном конце шейки рабочего валка :

τ =

где  МКР - максимальный момент кручения, который образуется приводным двигателем

 

τ = Н/мм2

[τ] = (0,45 – 0,55)×[s] .

Для чугунных валков при твердости  по Шору 59 sв = 1000-1400 Н/мм2

С учетом  пятикратного запаса прочности :

[τ] = ,       [τ] = Н/мм2

Из полученных расчетов выплывает, что шейка валка будет работать нормально, потому что  τ расчетное меньше допустимого: τ  <  [τ].

Расчёт допустимого усилия прокатки для чистовой клети «кварто».

Допустимое усилие при прокатке в средней части опорного валка :

Рдоп.б.о = МН.

Максимально допустимое усилие при прокатке на шейку опорного валка:

Напряжение кручения в приводном  конце шейки рабочего валка :

τ = Н/мм2

[τ] = (0,45 – 0,55)×sв.

С учетом  пятикратного запаса прочности :

[τ] = ,       [τ] = Н/мм2

Из полученных расчетов выплывает, что шейка валка будет работать нормально, потому что  τ расчетное  меньше допустимого:τ  <  [τ].

Расчёт допустимого момента  прокатки для черновой клети «кварто».

Определим динамический момент главной линии черновой клети при ускорении двигателя:

,

Динамический момент при замедлении двигателя:

,

где – масса вращающегося элемента главной линии клети;

– диаметр инерции этого элемента.

Массы элементов в  главной линии черновой клети:

а) якорь двигателя ;

б) муфта ;

в) головки шпинделей ;

г) тела шпинделей ;

д) рабочие валки ;

е) опорные валки .

.

;

.

Суммарный момент прокатки SМ не должен превышать допустимый момент [Mдв], который может развивать двигатель при данной скорости

Где Мн – номинальный  момент двигателя, МНм;

k – коэффициент перенагрузки. Для прокатных станов k = 2,5;

ωн – номинальная  угловая скорость двигателя, с-1;

ωmaxi – максимальная угловая  скорость двигателя в i-том проходе, с-1;

η – к.п.д. линии привода.

η = η1 · η2,

где η1 – к.п.д. двигателя, η1 = 0,97;

η2 – к.п.д. шпинделей, η2 = 0,99

η = 0,97 · 0,99 = 0,96

Момент двигателя падает при его ускорении до скоростей, больших номинальной, потому что при этом возникает послабление магнитного поля якоря. Поэтому в каждом проходе есть свой [Мдв].

Проведем расчет допустимого  момента прокатки для первого  прохода черновой клети:

Расчет допустимого  момента для остальных проходов в черновой клети делаем аналогичным способом и заносим данные в таблицу 5.

Таблица 5 – Расчет допустимых моментов по проходам в черновой клети «кварто»

№	Мн, МН·м	k	η	ωн, 1/с	ωмах, 1/с	[Mдв], МН·м
1	1,668	2,5	0,96	2,62	3,74	2,80
2	1,668	2,5	0,96	2,62	3,74	2,80
3	1,668	2,5	0,96	2,62	3,70	2,80
4	1,668	2,5	0,96	2,62	3,76	2,79
5	1,668	2,5	0,96	2,62	3,80	2,76
6	1,668	2,5	0,96	2,62	3,89	2,70
7	1,668	2,5	0,96	2,62	3,99	2,63
8	1,668	2,5	0,96	2,62	4,08	2,57
9	1,668	2,5	0,96	2,62	4,18	2,51
10	1,668	2,5	0,96	2,62	4,31	2,43
11	1,668	2,5	0,96	2,62	6,20	1,69

 

При расчете двигателей на нагрев учитывается момент холостого  хода Мхх, возникновение которого обусловили силы трения в деталях привода  от действия массы этих деталей.

Момент холостого хода главной линии черновой клети.

Расчёт допустимого момента прокатки для чистовой клети «кварто».

Определим динамический момент главной линии черновой клети  при ускорении двигателя:

,

Динамический момент при замедлении двигателя:

,

где – масса вращающегося элемента главной линии клети;

– диаметр инерции этого элемента.

Массы элементов в  главной линии чистовой клети:

а) якорь двигателя  ;

б) муфта  ;

в) головки шпинделей ;

г) тела шпинделей  ;

д) рабочие валки  ;

е) опорные валки  .

.

;

.

Суммарный момент прокатки SМ не должен превышать допустимый момент [Mдв], который может развивать двигатель при данной скорости

Где Мн – номинальный  момент двигателя, МНм;

k – коэффициент перенагрузки. Для прокатных станов k = 2,5;

ωн – номинальная  угловая скорость двигателя, с-1;

ωmaxi – максимальная угловая  скорость двигателя в i-том проходе, с-1;

η – к.п.д. линии привода.

η = η1 · η2,

где η1 – к.п.д. двигателя, η1 = 0,97;

η2 – к.п.д. шпинделей, η2 = 0,99

η = 0,97 · 0,99 = 0,96

Момент двигателя падает при его ускорении до скоростей, больших номинальной, потому что при этом возникает послабление магнитного поля якоря. Поэтому в каждом проходе есть свой [Мдв].

Проведем расчет допустимого  момента прокатки для первого  прохода черновой клети:

Расчет допустимого  момента для остальных проходов в черновой клети делаем аналогичным  способом и заносим данные в таблицу 6.

Таблица 6 – Расчет допустимых моментов по проходам в чистовой клети  «кварто»

№	Мн, МН·м	k	η	ωн, 1/с	ωмах, 1/с	[Mдв], МН·м
1	1,769	2,5	0,96	5,25	4,92	4,53
2	1,769	2,5	0,96	5,25	5,22	4,27
3	1,769	2,5	0,96	5,25	5,59	3,99
4	1,769	2,5	0,96	5,25	6,08	3,67
5	1,769	2,5	0,96	5,25	6,72	3,32
6	1,769	2,5	0,96	5,25	7,61	2,93
7	1,769	2,5	0,96	5,25	12,56	1,77

 

При расчете двигателей на нагрев учитывается момент холостого хода Мхх, возникновение которого обусловили силы трения в деталях привода от действия массы этих деталей.

Момент холостого хода главной линии черновой клети.

 

6 Расчет температурного режима

Падение температуры раската перед прокаткой его в следующем проходе можно определить по формуле:

,

где t – температура  раскату в предыдущем проходе, °С;

К – коэффициент, который  учитывает влияние толщины раската:

При Н ≥ 20 мм  К = 16,

При Н ≤ 20 мм  К = 15.

τ = tм.i + to.i + tp.i+1,

где tм.i – машинное время прокатки в предыдущем проходе, с;

to.i – время остановки двигателя в предыдущем проходе, с;

tp.i+1– время разгона двигателя до скорости захвата металла в данном проходе.

α – коэффициент учитывающий влияние клетевого гидросбива окалины на охлаждение раската (гидросбив будет применён в 1–ом, 3–ем, 5–ом, и 7–ом проходах):

При h = 170 – 100 мм           α = 10;

При h = 100 – 40 мм             α = 20;

При h = 40 – 15 мм               α = 30.

Сделаем расчет для первого  прохода черновой клети:

.

Последующий расчет проводим аналогичным методом. Расчеты сводим в таблицу 7

Таблица 7 – Расчет температурного режима прокатки в черновой и чистовой клетях.

№	t	H
Черновая клеть
0	1250	286
1	1247	259	2,722	10	2,61
2	1245	235	2,809	10	2,89
3	1241	213	2,922	10	3,20
4	1238	194	2,956	10	3,51
5	1234	176	2,989	10	3,86
6	1230	160	3,061	10	4,25
7	1225	145	3,146	10	4,70
8	1220	131	3,221	10	5,20
9	1210	119	3,306	20	10,03
10	1199	109	3,412	20	10,87
11	1186	100	5,467	20	12,72
Продолжение таблицы 7
Чистовая клеть
1	1172	85	4,459	20	14,14
2	1155	71	4,223	20	16,49
3	1127	58	4,474	30	28,06
4	1093	46	4,863	30	34,45
5	1050	35	4,301	30	42,44
6	994	25	4,960	30	46,85
7	892	16	13,871	30	101,73

 

 

7 Расчет энергосиловых параметров прокатки

Расчёт энергосиловых  параметров произведём согласно методики Зюзина В.И., Бровмана М.Я. Меньшикова А.Ф., которая учитывает влияние условий сплющивания на величину сопротивления деформации с помощью термомеханических коэффициентов.

Полное усилие сплющивания

Рп = Р · В · l

где Р – среднее  удельное давление;

   В – ширина раската;

       l – длина очага деформации.

Поскольку прокатывает биметаллический лист, то расчет среднего удельного давления для пакета следует вести с помощью формулы Бояршина М.И.

 

где Рбим, Р1, Р2 – удельные давления при сплющивании биметалла и монометалла твердой и мягкой составляющей соответственно, прокатанных при таких же условиях;

         Н, Н1, Н2 – толщина пакета, твердой и мягкой составляющей соответственно.

 

 

где σт – сопротивление деформации с учетом термомеханических коэффициентов.

 

где σ0 – базовое значение сопротивления деформации при ε=10% и t=1273 K;

       kt, kε, ku – термомеханические коэффициенты, определяемые по графикам в зависимости от  t, ε и U для соответственной марки стали или по эмпирическим формулам.

        ησ – коэффициент напряженного состояния, определяемый в зависимости от отношения длины очага деформации к средней толщине раската.

где lД – длина очага деформации -

       Hср – средняя толщина раската -

При m < 0.5  ησ = m-0.4

При m > 2  ησ = 0.75 + 0.25 · m

При 2 ≥ m ≥ 0.5  ησ =

ηв – коэффициент  влияния ширина раската на удельное давление.

Коэффициент ηв зависит  от параметров m и n, где 

При 0.5 < m < 2 и 0.5 < n < 2 принимаем ηв = 1

При n > 5 принимаем ηв = 1,15

Для определения сопротивления  деформации в диапазоне температур 1073 – 1573К (800-1300оС) Л.В. Андреюком и  Г.Г. Тюленевым предложена эмпирическая формула

 

где - постоянные параметры для марки стали 15Г, МПа;

- показатели меры скоростного  и деформационного упрочнения  и температурного разупрочнения  марки стали 15Г;

- средняя скорость деформации, ;

εср – степень деформации, %;

t - температура, °С.

 

Значение коэффициентов  для необходимых марок сталей приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Значение коэффициентов 

Марка стали	S	σ0	a	b	c
12Х18Н10Т	0,825	222	0,112	0,088	-4,35
3сп	0,96	90,7	0,102	0,125	-3,5

 

Определение момента  сплющивания

 

где ψ – коэффициент добавления равнодействующих усилий, ψ = 0,45 - 0,5 при сплющивание на гладкой бочке;

        m – коэффициент трения в подшипниках. m = 0,004

Произведём расчёт энергосиловых параметров для первого прохода черновой клети.

1.

2.

3.

4. .

5. Так как , тогда ησ = m-0.4 =1.405

6.

7. Рассчитаем σт для  сталей, которые входят в пакет

Для стали 12Х18Н10Т

 

Для стали 3сп

 

8 Удельное усилие при  сплющивание для каждой стали отдельно

9 Для биметалла удельное усилие составит

10 Полное усилие сплющивания

Рп = Р · В · l = 75,64 · 1,73 · 0,116 = 15,20 МН

11 Момент сплющивания

 

Результаты расчёта  энергосиловых параметров по проходам в черновой и чистовой клетях представим соответственно в таблицах 9 и 10.