Курсовая работа: Расчет режима обжатий на обжимном реверсивном стане

1. Расчет режима обжатий

1.1 Расчет максимального обжатия

1.1.1 Максимальное обжатие по условию захвата металла валками

В соответствии с рекомендациями принимаем  для первого калибра (бочки валков) 120 мм, для остальных калибров – 140 мм, зазор между буртами валков выбираем 15 мм.

Тогда рабочий диаметр валков определим по формуле [2, стр. 27]:

, где (1.1)

- рабочий диаметр валков, мм;

 – номинальный диаметр валков, мм;

 – глубина вреза, мм;

 – зазор между буртами, мм.

в первом калибре:

в остальных калибрах:

Определяем окружную скорость валков при  по формуле [2, стр. 6]:

, где (1.2)

 – окружная скорость валков, м/с

 - рабочий диаметр валков, мм;

 – средняя частота вращения валков в момент захвата раската, об/мин.

в первом калибре:

в остальных калибрах:

По таблице 2.1 [1, стр. 23] допустимый угол захвата  составит:

при прокатке на гладкой бочке валков – 22,46⁰

в калиброванных валках без насечки – 24,56⁰

в калиброванных валках с насечкой – 30,02⁰

Определяем максимальное обжатие [2, стр. 6]:

, где (1.3)

 – максимальное обжатие по условию захвата металла валками, мм;

 – допустимый угол захвата, град.

в первом калибре:

для калиброванных валков без насечки:

для калиброванных валков с насечкой:

1.1.2 Максимальное обжатие по мощности электродвигателя

По таблице 2 [2, стр. 14] для двух электродвигателей П34–160–9К находим:

номинальный крутящий момент

маховой момент якоря электродвигателей

частота вращения электродвигателей

допустимый момент перегрузки

Допустимый момент электродвигателей определим по формуле [2, стр. 11]:

, где (1.4)

 – допустимый момент электродвигателя, ;

 – допустимый момент перегрузки;

 – номинальный крутящий момент, .

Далее определяем:

приведенный маховой момент [2, с. 13]:

, где (1.5)

 – приведенный маховой момент, ;

 – маховой момент якоря электродвигателя, .

динамический момент при  [2, стр. 13]

, где (1.6)

 – динамический момент, ;

 – ускорение валков, .

момент холостого хода [2, стр. 13]:

, где (1.7)

 – момент холостого хода, .

Находим допустимый крутящий момент прокатки на валках блюминга при  и [2, с. 12]

, где (1.8)

 – допустимый крутящий момент прокатки, ;

 – механический КПД при передаче крутящего момента от электродвигателей к рабочим валкам без шестеренной клети;

 – коэффициент, учитывающий снижение крутящего момента электродвигателя привода вследствие ослабления магнитного потока при частоте вращения валков n больше номинальной n_н, принимаем .

Размеры поперечного сечения слитка посередине . Ориентировочное значение обжатия найдем по формуле [2, стр. 15]:

, где (1.9)

 – ориентировочное значение обжатия, мм.

Относительное обжатие рассчитаем по формуле [2, стр. 9]:

, где (1.10)

 – относительное обжатие;

 – средняя высота слитка, мм

Определим рабочий радиус [2, стр. 9]:

, где (1.11)

 – рабочий радиус, мм.

Скорость деформации при  рассчитаем по преобразованной формуле А.И. Целикова [2, стр. 9]:

, где (1.12)

 – скорость деформации, ;

 – частота вращения валков, .

Сопротивление деформации зависит от марки металла, его температуры, степени и скорости деформации, для стали 60с2 рассчитывается по формуле Б.П. Бахтинова [1, с. 25]:

, где (1.13)

 – базисное значение сопротивления деформации, МПа;

 – температурный коэффициент;

 – степенной коэффициент;

 – скоростной коэффициент.

По данным [3] для стали 60с2 находим: ; ; ;  при температуре 1200⁰С. [3, стр. 8, 21]

Находим длину очага деформации [2, стр. 7]:

, где (1.14)

 – длина очага деформации, мм.

Фактор формы очага деформации [1, стр. 24]:

, где (1.15)

 – фактор формы очага деформации.

Коэффициент напряженного состояний, учитывающий влияние на контактное давление внешнего трения n_ зависит от фактора формы очага деформации , где H_cp=0,5 (H₀ +H₁) при =0,2…0,5, принимается равным 1 [2, с. 9].

Коэффициент n_ж рассчитывают по эмпирической формуле [2, стр. 9]:

, где (1.16)

n_ж – коэффициент, учитывающий влияние внешних зон по отношению к геометрическому очагу деформации.

Коэффициент n_ учитывает влияние ширины раската. При прокатке на блюминге принимается равным 1,15.

Контактное давление по формуле А.И. Целикова [2, стр. 7]:

, где (1.17)

 – контактное давление, МПа.

Определим  по формуле А.П. Чекмарева [2, стр. 11]:

, где (1.18)

 – коэффициент плеча равнодействующей.

Находим длину очага деформации, принимая ,  и B_ср=675 мм [2, с. 13, 14,15]

, где (1.19)

 – длина очага деформации, мм;

 – коэффициент трения в шейках валков;

 – диаметр шейки валка, мм;

B_ср – средняя ширина слитка, мм.

Определим максимальное обжатие по мощности электродвигателей [2, стр. 15]:

, где (1.20)

 – максимальное обжатие по мощности электродвигателя, мм.

Повторяем расчет при

Принимаем .

1.1.3 Максимальное обжатие по прочности валков

В соответствии с рекомендациями [2, стр. 17] для блюминга 1100 принимаем длину бочки валков , длину шейки , ширину крайнего бурта , ширину калибра по дну , ширину калибра по буртам при выпуске калибра , ширину вреза рассчитаем по формуле [2, стр. 30]:

, где (1.21)

 – ширина вреза, мм;

 – ширину калибра по дну, мм;

 – выпуск калибра.

Тогда получим [2, стр. 30]:

, где (1.22)

 – длина шейки, мм.

Для используемых стальных кованых валков принимаем допустимое напряжение на изгиб [2, с. 30],

Находим допустимое усилие прокатки [2, с. 16]:

, где (1.23)

 – допустимое усилие прокатки, кН;

 – допустимое напряжение на изгиб, МПа;

L – длина бочки валков, мм.

Определяем максимальное обжатие по прочности валков при  и [2, стр. 17]:

, где (1.24)

 – максимальное обжатие по прочности валков, мм.

1.1.4 Выбор максимального обжатия

В результате расчетов получили значения :

по условию захвата валками

по мощности электродвигателей

по прочности валков

Окончательно принимаем

1.2 Среднее обжатие за проход и число проходов

Определим среднее обжатие за проход .

Числовой коэффициент принимаем равным 0,9 – так как, слиток и блюм имеют разные сечения [2, стр. 17].

, где (1.25)

 – среднее обжатие за проход, мм;

 – максимальное обжатие, мм.

Находим число проходов, необходимое для прокатки блюмов сечением  при  [2, стр. 18]:

, где (1.26)

 – число проходов;

 – высота блюма, мм;

 – ширина блюма, мм.

Так как, по предварительным расчетам число проходов слишком мало для обжатия данной заготовки, то принимаем число проходов

Уточняем среднее обжатие [2, стр. 19]:

 (1.27)

1.3 Предварительная схема обжатий

Составляем предварительную схему обжатий. Принимаем первую кантовку после второго прохода.

Таблица 1. Предварительная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250×250 на блюминге 1100

1.4 Окончательная схема обжатий

Составляем окончательную схему обжатий с учетом уширения по кривым А.Ф. Головина [2, стр. 21]. Результаты уширения приведены в таблице 2.

Окончательная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250×250 мм из слитка , массой 5500 кг на блюминге 1100 приведена в таблице 3.

Таблица 2. Результаты уширения по методу А.Ф. Головина при прокатке блюмов сечением 250х250 мм на блюминге 1100

Таблица 3. Окончательная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250×250 мм на обжимном реверсивном стане 1100

1.5 Длина раската и коэффициент вытяжки по проходам

В первом и втором проходах длину раската принимаем равной длине слитка, а именно 1500 мм.

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в третьем проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

, где (1.28)

 – площадь поперечного сечения раската в проходе, дм²;

 – высота слитка в проходе, мм;

 – ширина слитка в проходе, мм.

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

, где (1.29)

 – объем обжатого металла, м³;

 – масса слитка, кг;

 – плотность обжатого металла, обычно принимают

Длина раската составит [2, с. 22]:

, где (1.30)

 – длина раската в проходе, м.

Коэффициент вытяжки определим по формуле [2, стр. 22]:

, где (1.31)

 – коэффициент вытяжки.

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в четвертом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в пятом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в шестом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в седьмом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в восьмом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в девятом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в десятом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в одиннадцатом проходе.

Площадь поперечного сечения раската составит:

Объем обжатого металла найдем следующим образом:

Длина раската составит:

Коэффициент вытяжки определим по формуле:

Результаты расчетов длины раската L₁, коэффициентов вытяжки , углов захвата  и показания циферблата S по проходам приведены в табл. 4.

Таблица 4. Длина раската L₁, коэффициенты вытяжки , углы захвата  и показания циферблата S по проходам

2. Определение размеров калибров

Определяем размеры калибров и составляем эскизы валков.

Рекомендуемая глубина ручья при отношении сторон раската Н/В£1,3 [1, стр. 33]

, где (2.1)

 – глубина ручья, мм;

 – минимальная высота раската при прокатке в данном калибре, мм.

во втором калибре

в третьем калибре

в четвертом калибре

в пятом калибре

С целью сокращения числа ступеней станинных роликов примем у второго, третьего и четвертого калибров глубину ручьев одинаковой  или .

Глубина ручья у первого калибра принята, как указывалось выше, 60 мм, следовательно, .

Определим размеры второго калибра

Ширина калибра по дну ручья находится по формуле [1, стр. 34]:

, где (2.2)

 – минимальная ширина раската, задаваемого в калибр, мм.

Ширина калибра по буртам [1, с. 34]:

, где (2.3)

 – максимальная ширина раската после прокатки в калибре, мм.

Выпуск калибра определим следующим образом [1, стр. 44]:

 (2.4)

Радиусы закругления в калибрах принимаются в соответствии с рекомендованными значениями [1, стр. 34]:

, где (2.5)

 и  – радиусы закругления в калибре, мм.

Из указанного интервала принимаем

Определим размеры третьего калибра

Ширина калибра по дну ручья:

Ширина калибра по буртам:

Выпуск калибра:

Радиусы закругления в калибрах:

Из указанного интервала принимаем

Определим размеры четвертого калибра

Ширина калибра по дну ручья:

Ширина калибра по буртам:

Выпуск калибра:

Радиусы закругления в калибрах:

Для последнего калибра принимаем

Определим размеры пятого (последнего) калибра

Ширина калибра по дну ручья:

Ширина калибра по буртам в последнем калибре определяется по формуле [2, с. 36]:

Выпуск калибра:

В последнем калибре  примем равным 10% [1, стр. 34]

Радиусы закругления в последнем калибре [1, стр. 34]:

, где

H – сторона квадрата

Для последнего калибра принимаем

Определим размеры первого калибра

Ширина по буртам определена по разности между длинной бочки валков и шириной буртов [2, стр. 36]:

, где (2.6)

 – ширина буртов, мм.

Ширина по дну при выпуске  составит [2, стр. 36]:

 (2.7)

Радиусы закругления принимаем

Показания циферблата найдем по формуле [1, с. 34]:

, где (2.8)

 – показания циферблата, мм.

·  для первого прохода

·  для второго прохода

·  для третьего прохода

·  для четвертого прохода

·  для пятого прохода

·  для шестого прохода

·  для седьмого прохода

·  для восьмого прохода

·  для девятого прохода

·  для десятого прохода

·  для одиннадцатого прохода

Показания циферблата указаны в таблице 4.

Размеры калибров приведены в таблице 5

Таблица 5. Размеры калибров