Разработка технологии изготовления и калибровки валков для швеллера № 16

  продолжение таблицы 1

Nкл	Nк	Nкш	Nкк	Схема прокатки	Ложные фланцы			ω,мм2	λ
					hл,мм	bл,мм	aл,мм
2	9	7			29,9	66,4	41,3	15127,7	1,250
3	8	6			29,9	66,4	41,3	11271,5	1,342
4	7		2		19,9	47,2	29,6	7628,6	1,477
5	6	5			13,0	35,1	22,7	5167,6	1,476
6	5	4			8,5	28,0	17,7	3705,7	1,394
7	4	3			5,8	24,1	14,1	2842,7	1,304
8	3	2			3,9	22,1	-	2285,5	1,244
9	2		1		2,6	18,9	-	1976,3	1,156
10	1	1			-	-	-	1754,0	1,127

Определение размеров чистового профиля и калибра: 

Примем ориентировочно температуру  конца прокатки t = 950 ⁰C и по формуле рассчитаем горячие размеры готового профиля и размеры чистового калибра:

 

  Ширина профиля (высота швеллера)

        Н=l_ш=(160-0.7*25)(1+0.12*10^-4*950)=(160-1.75)1.0114=160 мм

  Высота(ширина фланца)

B=l_ф+d=(64-0.7*2.5)1.0114=63 мм

Толщина стенки

d = 5*1.0114=5.1 мм

Средняя толщина фланцев

t = (8.4 – 0.7*0.5)*1.0114=8.1 мм

a=b=t=8.1 мм

Радиусы закруглений профиля  на горячие размеры не пересчитывают. Отношения С₁ = R/b и С₂ = r/a составят: С₁=8,5/8,1=1,049 С₂ = 5/8,1=0,617.

Горизонтальные проекции шейки В_ш и фланцев В_ф, а также радиусы развертывания R_ш определены из геометрических соотношений:

ϕ=arctgϕ=arctg0.15=0.1489 рад (8.53⁰)

R_ш= l_ш/2ϕ=160/2*0.1489=537.3 мм

В_ш=2Rsinϕ=2*537.3*sin0.1489=159.4 мм

В_ф=( l_ф+d)sinϕ=63sin0.1489=9.3 мм

D=0.5В_ш*tg(ϕ/2)=0.5*159.4*tg(0.1489/2)=5.9 мм.

 

Определение суммарных и частных коэффициентов  обжатия в швеллерных калибрах:

По уравнениям регрессии  рассчитаем суммарные коэффициенты обжатия по элементам профиля:

 

1/ηƩ_d=0.023А₁+1.437n_кш-0.134N-1.644=0.023*99+1.437*6-0.134*16-1.644=7.111

1/ηƩ_b=0.275(1/ηƩ_d)+0.574n_кш-0.794=0.275*7.111+0.574*6-0.794=4.605

1/ηƩ_a=1.403(1/ηƩ_b)-0.697(1/ηƩ_d)+0.076(1/ηƩ_d)²-0.152(1/ηƩ_b)²+0.125n_кш+0.01А₁+

+0.961=1.403*4.605-0.697*7.111+0.076*7.1112-0.152*4.6052+0.125*6+0.11*99+

+0.961=4.825

 

Распределим полученный суммарный  коэффициент обжатия стенки по калибрам. Для этого по номограмме при n_кш = 6, N = 16, A₁=99 и N_кш=1,2,…,6 определим долю относительного обжатия стенки в каждом швеллерном калибре:

ɛ_d1=0.063; ɛ_d2=0.130; ɛ_d3=0.180; ɛ_d4=0.220; ɛ_d5=0.252; ɛ_d6=0.270. Суммарная доля обжатия не должна превышать 1.В нашем случае суммарные доли обжатия по каждому элементу получились больше 1. Поэтому полученную невязку 0.115 распределить равномерно по всем проходам, уменьшая каждое из найденных значений ɛ_di на величину 0.115/6=0.019. В результате получим ɛ_d1=0.044; ɛ_d2=0.111; ɛ_d3=0.161; ɛ_d4=0.201; ɛ_d5=0.233; ɛ_d6=0.250 и Ʃ ɛ_di=1.

Рассчитаем коэффициенты обжатия стенки в каждом швеллерном калибре по формуле:

1/η_di=

в 1-ом швеллерном калибре: 1/η_d1=(7.111)^0.044=1.090

1/η_d2=(7.111)^0.111=1.243

1/η_d3=(7.111)^0.161=1.371

1/η_d4=(7.111)^0.201=1.483

1/η_d5=(7.111)^0.233=1.5794

1/η_d6=(7.111)^0.250=1.635

 

Аналогично определим  коэффициенты обжатия фланцев у  основания 1/η_bi  и у вершины 1/η_ai.

Расчет  коэффициентов обжатия в контрольных  калибрах:

По уравнению регрессии  рассчитаем для первого контрольного калибра (N_кк=1) коэффициенты обжатия отдельных элементов профиля:

 

По высоте фланцев:

1/η_к =1,112+0,0163N_к - 0,0022N= 1.112+0.0163*1 – 0.0022*16=1.093

по толщине стенки:

по толщине фланцев  у основания:

1/η_bk=0.115N_кк+0.0011А₁+0.0634(1/η_dк)+0/795=0.115*1+0.0011*99+

+0.0634*1.161+0.795=1.092

Аналогично определим  коэффициенты обжатия во втором контрольном  калибре (при N_кк=2),получаем: 1/η_к =1.109; 1/η_dk=1.445; 1/η_bk=1.225

 

Определение относительного уширения:

Относительное уширение стенки профиля е_ш в швеллерных и контрольных калибрах определим по номограмме при N=16 А₁=99 и соответствующих значениях N_к и 1/η_di, где i= N_к=1,2,…,8.

Для чистого калибра при  N_к=1 и 1/η_d1=1.090 е_ш1=0.005;

для первого контрольного калибра при N_к=2 и 1/η_d2=1.161по номограмме  е_ш2=0.011;

N_к=3 и 1/η_d3=1.243, е_ш3=0.018;

N_к=4 и 1/η_d4=1.371, е_ш4=0.025;

N_к=5 и 1/η_d5=1.483, е_ш5=0.032;

N_к=6 и 1/η_d6=1.579, е_ш6=0.040;

N_к=7 и 1/η_d7=1.445, е_ш7=0.042;

N_к=8 и 1/η_d8=1.635, е_ш8=0.052;

 

Относительное уширение фланцев е_ф только для швеллерных калибров в трёх верхних квадратах номограммы при N=16 N_к и 1/η_di (i=N_к=1,3,…6,8) :

для первого швеллерного  калибра при N_к=1 и 1/η_d1=1.090 по номограмме получим е_ф1=0.018;

N_к=3 и 1/η_d3=1.234, е_ф3=0.055;

N_к=4 и 1/η_d4=1.371, е_ф4=0.080;

N_к=5 и 1/η_d5=1.483, е_ф5=0.105;

N_к=6 и 1/η_d6=1.579, е_ф6=0.130;

N_к=8 и 1/η_d8=1.635, е_ф8=0.170.

 

Расчет  размеров полос и калибров:

Размеры раскатов и калибров определим, идя от чистового калибра  против направления прокатки.

2-й калибр (1-й контрольный, N_к=2, N_кк=1). Размеры действительных фланцев определим по размерам чистового профиля и найденным коэффициентам обжатия в первом калибре:  

d^ʹ=(1/η_d)*d=1.090*5.1=5.6 мм;

bʹ=(1/η_b)*b=1.123*8.1=9.1 мм;

aʹ=(1/η_а)*a=1.123*8.1=9.1 мм;

l^ʹ_ш= l_ш/(е_ш+1)=160/(0.005+1)=159.2 мм;

l^ʹ_ф= l_ф/(е_ф+1)=57.9/(0.018+1)=56.9 мм.

 

Назначим выпуск в предчистовом калибре 15% φ=8.53⁰, тогда

ϕ^ʹ=arctg0.15=0.1489 рад (8.53⁰) и

h^ʹ= l^ʹ_фcos ϕ^ʹ=56.9*cos0.1489=56.3 мм.

Приведенные размеры ложных фланцев рассчитаем по уравнениям регрессии:

1/η^ʹ_b=1.092;

1/η^ʹ_d=1.161;

h^″=h^ʹ/d^ʹ=56.3/5.6=10.05;

h_ф^″= l^ʹ_ф/d^ʹ=56.9/5.6=10.16;

h_л^″=0.958(1/η^ʹ_b)-0.612(1/ηʹ_d)-0.34 tgϕ-0.0041h^″h_ф^″+0.038N-0.005=

=0.958*1.092-0.612*1.161-0.34*0.15-0.0041*10.05*10.16+0.038*16-0.005=0.469;

b_л^″=0.0224h^″+1.609h_л^″-0.032Nh_л^″+0.612=0.224*10.05+1.609*0.469-

-0.032*16*0.469+0.612=3.378

Абсолютные размеры ложных фланцев составят:

h^ʹ_л= h_л^″d^ʹ=0.469*5.6=2.6 мм;

b^ʹ_л= b_л^″d^ʹ=3.378*5.6=18.9 мм;

а^ʹ_л=0, т.к. рассчитываемый калибр является предчистовым.

Рассчитаем радиус кривизны шейки, ее прогиб и горизонтальные проекции элементов профиля:

R^ʹ_ш= l^ʹ_ш/2ϕ^ʹ=159.2/(2*0.1489)=534.6 мм;

В^ʹ_ш=2R^ʹ_шsinϕ^ʹ=2*534.6*sin0.1489=158.6 мм;

В^ʹ_ф=(l^ʹ_ф+ d^ʹ)sinϕ^ʹ=(56.9+5.6)sin0.1489=9.3 мм;

D^ʹ=0.5В^ʹ_ш*tgϕ^ʹ/2=0.5*158.6*tg0.07445=5.9 мм.

Радиусы закруглений элементов  калибра:

R^ʹ=С₁bʹ=1.049*9.1=9.5 мм;

r^ʹ=C₂aʹ=0.617*9.1=5.6 мм;

r^ʹ₁=0.5R^ʹ=0.5*9.5=4.75 мм.

Значение r^ʹ и r^ʹ₁округлим до 5 и 4 мм. Размеры 2-го калибра показаны на рис.2.8.

3-й калибр (N_к=3, N_кш=2). Так как 3-й калибр следует по ходу расчёта за контрольным, то размеры стенки и действительных фланцев профиля рассчитаем по размерам контрольного калибра и коэффициентам обжатия в этом калибре:

d^ʹ=(1/η_dк)*d=1.161*5.6=6.5 мм;

bʹ=(1/η_bк)*b=1.092*9.1=9.9 мм;

l^ʹ_ф= (1/η_к) l_ф=1.093*56.9=62.2 мм;

aʹ=(0.96:1)а=(0.96:1)9.1=8.8:9.1 мм,

примем aʹ=9 мм;

l^ʹ_ш= l_ш/(е_ш+1)=159.2/(0.011+1)=157.5 мм.

Выпуск калибра примем таким же, как и в контрольном  калибре:tgϕ^ʹ=15. Тогда ϕ^ʹ=0.1489 рад и

h^ʹ=l^ʹ_фcos ϕ^ʹ=62.2*cos0.1489=61.5 мм.

Приведённые размеры ложных фланцев рассчитаем по уравнениям при 1/η^ʹ_b=1.236; 1/η^ʹ_d=1.243; h^″=h^ʹ/d^ʹ=61.5/6.5=9.46 и h_ф^″= l^ʹ_ф/d^ʹ=62.2/6.5=9.57:

h_л^″=0.958*1.236-0.612*1.234-0.34*0.15-0.0014*9.46*9.57+0.038*16- 

-0.005=0.604;

b_л^″=0.224*9.46+1.609*0.604-0.032*16*0.604+0.612=3.394.

Абсолютные размеры ложных фланцев составят:

h^ʹ_л= h_л^″d^ʹ=0.604*6.5=3.9 мм;

b^ʹ_л= b_л^″d^ʹ=3.394*6.5=22.1 мм;

а^ʹ_л=0, толщина ложного фланца в вершине.

Размеры калибра:

R^ʹ_ш= l^ʹ_ш/2ϕ^ʹ=157.5/(2*0.1489)=528.9 мм;

В^ʹ_ш=2R^ʹ_шsinϕ^ʹ=2*528.9*sin0.1489=156.9 мм;

В^ʹ_ф=(l^ʹ_ф+ d^ʹ)sinϕ^ʹ=(62.2+6.5)sin0.1489=10.2 мм;

D^ʹ=0.5В^ʹ_ш*tgϕ^ʹ/2=0.5*156.9*tg0.07445=5.9 мм.

Радиусы закруглений элементов  калибра:

R^ʹ=С₁bʹ=1.049*9.9=10.4 мм;

r^ʹ=C₂aʹ=0.617*9=5.5 мм;

r^ʹ₁=0.5R^ʹ=0.5*10=5 мм.

Аналогично производим расчёты  для остальных калибров.

В разрезном калибре 9 для действительных фланцев получаем соотношение:

b/В_ш=49.4/128.1=0.386, и уклон внутренних граней фланцев   tgϕ_b=0.453, что соответствует признакам разрезного калибра с острыми гребнями. Размеры ложных фланцев в разрезном калибре примем такими же, как и в восьмом калибре:

h_л=29.9 мм; b_л=66.4 мм и а_л=41.3мм

  В результате построения первоначально рассчитанная толщина шейки разрезного калибра d=61.5 мм увеличиваем по гребню до 64.9 мм за счёт того, что b_л/B_ш=66.4/128.1=0.518, т.е внутренние грани ложных фланцев пересеклись на вертикальной оси калибра выше верхней расчётной грани шейки. Кроме того, дополнительное увеличение толщины шейки калибра произойдет за счёт закругления внутренних граней ложных фланцев радиусом 36 мм.

 

Расчёт  размеров заготовки:

С целью улучшения условий  центрирования и устойчивости заготовки  при входе в разрезной калибр примем предварительно В₀=В_ш=128.1 мм. Для определения высоты заготовки рассчитаем площадь разрезных клиньев без учёта радиусов закруглений (калибр 9):