Разработка технологии изготовления и калибровки валков для швеллера № 16

а) верхнего

ω_в.кл=((128.1-2*29.9*0.15-2*41.3)/2)*26.5=484 мм²

б) нижнего

ω_н.кл=((128.1+2*61.5*0.15-2*49.4)+(158.8-2*37))/2)*40.9=2710.6 мм²

в) общую

ω_р.кл= ω_в.кл+ ω_н.кл=484+2710.6=3194.6 мм².

Высота полки разрезного профиля:

Н_р=40.9+61.5+29.9=132.3 мм

Средняя ширина раската в  очаге деформации:

В_ср=0.5(В₀+В_р)=0.5(128.1+137.3)=132.7 мм

Подставляя полученные значения в формулу:

Н₀=(2/3*(ω_р.кл / В_ср))+Н_р=(2/3*(3194.6/132.7))+132.3=148.3 мм.

С учётом проведённых расчётов примем холодные размеры заготовки для разрезного калибра В₀=125 мм и Н₀=150 мм, что соответствует горячим размерам при t=1125 ⁰С-126.7 и 152 мм.

Проверим ограничения  по условиям захвата заготовки в  разрезном калибре. Обжатие по гребню калибра:

     DН_Р= Н₀-d_Р=152-64.9=87.1 мм.

Диаметр валков по шейке  калибра:

    D_ш=D_0min-d_p=588-64.9=523.1 мм.

Угол захвата:

  α=2arcsin√(DН_Р/(2 D_ш))=2arcsin√(87.1/(2*523.1))=32.6 ⁰,

что меньше максимально допустимого угла [α]=36⁰.

Определим допустимое стеснённое уширение DВ_р.ст. Для этого по номограмме при:

1/η_dp=Н₀/d_Р=152/64.9=2.342

и N=16 найдём относительное  уширение е_р=0.137 и рассчитаем:

DВ_р.ст=В₀е_р=126.7*0.137=17.4 мм

Простор на уширение:

В_рmax-В₀=158.8-126.7=32.1 мм

Следовательно, ограничение  В_р.ст< В_рmax-В₀ выполняется. Поэтому примем окончательно размеры прямоугольной заготовки для разрезного калибра Н_0*В₀=152*126.8 мм. Раскат  с такими размерами получим по 1-й клети стана при прокатке на гладкой бочке валков из исходной заготовки сечением 147.7*147.7 мм (холодные размеры 145*145мм) с площадью 21814.9 мм².

 

Проверка  ограничений по условиям входа раската  в калибры

Из рис. 2.1 видно, максимальная ширина раската по отогнутым фланцам В_max и ширина шейки В_ш последовательно уменьшаются против направления прокатки во всех калибрах, кроме 4 и 8, а величина выпуска одинакова для всех смежных калибров, кроме 3 и 4. При этом вход задаваемого профиля в калибр не будет вызывать затруднения во всех калибрах, кроме 3 и 7, для которых необходимо выполнение неравенства:

        D^ʹ < D или В^ʹ_ш+2B^ʹ_Ф<B_ш+2B_ф+r_ϭcosϕ.

С целью выполнения указанных  ограничений приняли радиус закругления бурта верхнего валка  в 3-м калибре r_ϭ=9 мм. При этом получили:

 D= В_ш +2B_Ф+ r_ϭcosϕ=177.3+9cos0.1489=181.6 мм

Следовательно, D^ʹ=185.6 мм < D=186.1 мм, т.е. неравенство выполняется. Аналогично за счёт радиуса закругления бурта нижнего валка в калибре 7  r_ϭ=8 мм получено D=176.6 мм, что больше D^ʹ=175.2 мм (на рис. 11, калибры 7 и 8).

 

Расчёт  коэффициентов вытяжки

Площадь поперечного сечения  прямоугольной заготовки для разрезного калибра составит:

ω₀= Н₀В₀-0.86r²=152*126.7-0.86*202=18914.4 мм²

Площадь поперечного сечения полосы в каждом фасоном калибре. Для разрезного калибра (9-го):

ω_ш=В_рd_р=137.3*61.5=8443.9 мм²

ω_оф=(а+b)*(h_д/2)=(37+49.4)*(40.9/2)=1766.9 мм²

ω_зд=ω_лф=(а_л+b_л)*(h_д/2)=(41.3+0.5*128.1)*(29.9/2)=1575 мм²

ω₉= ω_ш+2(ω_оф+ ω_лф)=8443.9+2*(1766.9+1575)=15127.7 мм²

Коэффициент вытяжки в  разрезном калибре:

χ=ω_о/ ω₉=18914.4/15127.7=1.250

 

Расчёт  технологических параметров и проверка ограничений:

Расчёт скоростного и  температурного режима, энергосиловых  параметров и коэффициентов загрузки электродвигателей стана выполнен на ЭВМ с использованием алгоритма. При этом конечная скорость прокатки принята U_к=6 м/с, что составляет 88.3% от максимально допустимой скорости (запас на регулирование в связи с переточкой валкой 12%).

В таблице 2,ограничения по скоростному режиму прокатки выполняются для всех клетей стана, причём скорости прокатки в 6-й и 10-й клетях близки к максимально допустимым с учётом запаса на регулирование в связи с переточкой валков. Режим прокатки ограничивается  также мощностью привода рабочих клетей 2-5 и 6-7, для которых коэффициенты загрузки электродвигателей достигают 0.93 и 0.964. Загрузка оборудования главных линий стана не лимитирует режимы деформации, так как для всех клетей стана R_max< R_доп и М_пр<М_доп.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2. Результаты расчёта энергосиловых параметров

Номер клети	Н1с, мм	Dк, мм	Скорость прокатки, м/с			t,0С	P,МН	Rmax, МН	Мвал, кН*м	Мпр, кН*м	Мi, кН*м	Kдв
			U	Umin	Umax
1	126,7	640,0	0,562	-	-	1135	1,043	0,659	136,75	138,52	9,00	0,415
2	95,5	544,5	0,810	-	-	1125	1,495	0,945	241,35	243,89	26,85	0,930
3	64,3	575,7	1,082	-	-	1116,7	1,503	0,958	140,77	143,32	19,93	0,930
4	44,1	595,9	1,544	-	-	1106,1	1,499	0,951	120,51	123,06	23,61	0,930
5	29,3	610,7	2,037	-	-	1093,4	1,651	1,051	152,44	155,25	38,33	0,930
6	20,4	489,6	2,207	1,369	2,738	1068,5	1,417	0,894	91,05	93,28	19,30	0,964
7	15,3	494,7	2,863	1,773	3,546	1032,2	1,464	0,922	68,29	70,60	18,74	0,964
8	12,9	497,1	3,562	2,681	5,362	997,9	1,201	0,760	38,80	40,69	13,91	0,418
9	10,9	499,1	4,200	2,660	6,010	957	1,394	0,882	42,77	44,97	17,72	0,669
10	9,8	500,2	6,000	3,787	6,796	916,9	1,315	0,832	26,37	28,44	15,97	0,669

 

Таким образом, рассчитанная калибровка валков позволяет максимально использовать скоростные и энергосиловые возможности  стана  и, следовательно, является рациональной.

 

Определение положения  нейтральной линии калибра (НЛК):

Положение нейтральной линии в  каждом калибре определим с учётом изгиба шейки.

Калибр 3:

Z_тд=l_ф/3*((b+2a)/(b+a))= 30.6 мм

Z_тл=h_л/3=3.9/3=1.3 мм      т.к. а_л=0.

Расстояния от линии 0-0 до центра тяжести элементов профиля:

         Z_ш=(∆+d)/2=(5.9+6.5)/2=6.2 мм

Z_дф=(d+Z_тд+((a+b)/4)tgϕ)cosϕ=(6.5+30.6+((9+9.9)/4)0.15)cos0.1489=0.47 мм

Z_лф=(Z_тл-((a_л+b_л)/4)tgϕ)cosϕ=(1.3-((0+22.1)/4)0.15)cos0.1489=0.47 мм

Площади элементов профиля:

ω_ш=l_шd=157.5*6.5=1023.7 мм²

ω_дф=(a+b)*(l_ф/2)=(9+9.9)*(62.2/2)=587.8 мм²

ω_лф=0.5(b_л*h_л)=0.5(22.1*3.9)=43.1 мм²

Ордината центра тяжести  профиля:

Z=(ω_шZ_ш+2ω_дфZ_дф-2ω_лфZ_лф)/(ω_ш+2ω_дф+2ω_лф)=(1023.7*6.2+2*587.8*37.4-

-2*43.1*0.47)/(1023.7+2*587.8+2*43.1)=22 мм

Расстояние по вертикальной оси от нижней грани шейки до НЛК:

Z^ʹ= Z-(∆+d)=22-(5.9+6.5)=9.6 мм

Обычно при прокатке швеллеров  принимают давление валков m=0, вследствие чего линия прокатки совпадает со средней линией валков. Поэтому рабочие  диаметры валков по середине шейки  калибра можно определить по формулам:

а) для нижнего валка  D_шн=D₀+2Z

б) для верхнего валка  D_шн=D₀-2(Z^ʹ+d)

 Для 1-го калибра:

 D_шн=510+2*9.9=529.8 мм

D_шн=510-2(9.9+5.1)=480 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В результате выполнения курсового  задания были изучены понятия швеллера и калибровки. Рассчитана калибровка валков для прокатки швеллера №16П на стане 500. По расчетным данным построены калибры и предложена схема их расположения на валках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. «Производство профилей швеллерного типа с использованием универсальных калибров». А. Л. Руш, А. Г. Паутов, В.Г. Неустров. Журнал Сталь №1 /1995 г., 30-32 с.

2. «Освоение швеллеров с параллельными полками» В. И. Деревянко, Ю. Г. Малый, А. А. Карпов. Журнал Сталь №7/ 1974 г., 150-151 с.

3. «Освоение прокатки тонкостенного швеллера Т22». Ю. О. Лабецкий, В.Н. Беспалов, В.М. Голубев, И. Ф. Бенько, Ю. Т. Рубцов. Журнал Сталь №7 / 1982 г., 53-55 с.

4. «Усовершенствование калибровки  швеллеров». В.И. Виноградов, Г. Д.  Фейгин, И. М. Герман, Е. В. Козопасов.  Журнал Сталь№1/1980г., 36-37 с.

5. Диомидов Б. Б., Литовченко Н.В. Калибровка прокатных валков. - М.: Металлургия, 1970. -  312 с.

6.Грудев А. П., Машкин Л.Ф., Ханин М. И.  Технология прокатного производства: Учебник для вузов.– М.: Металлургия, 1994, с. 656.

7. Чекмарев А. П., Мутьев  М. С., Машковцев Р.А. Калибровка  прокатных валков. Учебное пособие  для вузов. – М.: Металлургия, 1971. – 512 с.