Розрахунок калібрування валків чорнової групи клітей.
Методичні вказівки
До виконання розрахунків калібрування
Валків для прокатування
Двотаврової балки
В курсових та дипломних проектах
з дисципліни “Обробка металів тиском”
для студентів спеціальності:
5. 05040106 “Обробка металів тиском”
Алчевськ
2010
Розробив викладач: 1 категорії - І.О. Гончарова
Розглянуто на засіданні предметної комісії спец. металургійних дисциплін Протокол № ___від “_____”___ 2010 р. Голова комісії __________І.О. Гончарова
Вступ.
Методичні вказівки містять рекомендації до розрахункової частини курсових та дипломних проектів.
Основна мета цієї роботи – показати важливість знань отриманих на практиці та можливість застосування їх при самостійному вирішенні питання проектування сучасного обладнання, вміння проводити розрахунки калібрування валків в умовах стану 600 ВАТ «АМК» та успішно захищати кінцеву роботу предметній комісії.
Захист проекту може бути успішним лише в тому разі, якщо студент підготовлений та всі необхідні розділи проекту виконував самостійно.
Методичні вказівки містять теоретичний матеріал, який стане в пригоді студенту при виконанні курсового та дипломного проектів, та приклад розрахунку профілю швеллерного типу.
Схема прокатки заготовки Балки №20 з блюма 315х315
3.1 Розрахунок калібрування валків для прокатування балки №20 зі сталі 3сп
3.1.1 Розрахунок калібрування валків чистової групи клітей
Ширина (висота балки):
, (3.1)
де - мінусовий допуск на висоту та ширину, мм;
- коефіцієнт температурної усадки.
мм
Висота (ширина полки):
, (3.2)
мм
Середню товщину фланців приймаємо рівною:
мм
Товщина стінки:
, (3.3)
де - товщина стінки по ДЕСТ, мм.
мм
Висота фланця:
, (3.4)
де в – ширина полки готового профілю по ДЕСТ,мм;
- мінусовий допуск на ширину полки, мм;
- коефіцієнт температурної усадки.
мм
Товщину фланця біля верхівки приймаємо рівною: мм
Товщина фланця біля основи:
; (3.5)
мм
Площа поперечного перерізу фланця:
; (3.6)
Площа поперечного перерізу чистового калібру:
; (3.7)
мм
Відношення основ фланця:
(3.8)
Поширення вибираємо за калібровкою:
- для розрізного калібру: мм
- для інших калібрів: мм
- загальне поширення: мм
Ширину заготівки приймаємо за калібровкою: мм
Ширина розрізного калібру,мм:
; (3.9)
мм
Вибираємо утяжку металу в закритих фланцях мм, та збільшення висоти фланця у відкритих фланцях мм
У таблиці 9. приведені значення висоти фланців усіх калібрів з обліком чергування місць рознімання валків. У чистовому калібрі відкритим фланцем є верхній, закритому – нижній.
Таблиця 9 – Висоти фланців за калібрами, мм
Фланці
Калібри
1
2
3
4
5
6
7
8
Верхні
53
46
47,5
47,5
47,5
47,5
47,5
47,5
Нижні
55
55
47,5
50
50
45,5
47,5
47,5
Товщина біля основи відкритого фланця розрізного калібру:
; (3.10)
мм
Товщина біля верхівки відкритого фланця розрізного калібру:
; (3.11)
мм
Знаходимо координати крапки К, враховуючи, що в розрізному калібрі нижній фланець відкритий.
; (3.12)
;
; (3.13)
мм;
; (3.14)
мм
Приймаємо площу закритого фланця рівною площі відкритого , тоді розміри закритого верхнього фланця визначемо з урахуванням висоти останнього мм:
; (3.15)
мм
; (3.16)
мм
Площа фланців:
; (3.17)
Товщина стінки розрізного калібру:
; (3.18)
мм
Загальна висота калібру:
; (3.19)
мм
Площа з урахуванням мм
; (3.20)
Для визначення висоти вихідної заготовки знаходимо:
; (3.21)
; (3.22)
мм
; (3.23)
мм
За спрощеною формулою:
; (3.24)
мм
Приймаємо висоту заготовки мм
Коефіцієнт витяжки у розрізному калібрі:
; (3.25)
Кут захвату:
; (3.26)
Розрахунок проміжних калібрів.
Загальний коефіцієнт витяжки:
; (3.27)
.
Вибираємо коефіцієнт витяжки у фланцях:
; (3.28)
Визначаємо площі фланців за проходами:
;
; (3.29)
Загальний коефіцієнт витяжки стінки:
; (3.30)
Визначаємо товщини стінок:
;
; (3.31)
;
;
;
;
;
;
.
Визначемо поширення в калібрах:
Коефіцієнт пропорційності:
; (3.32)
.
мм
мм
мм
мм
Визначаємо ширину калібрів:
мм
мм
мм
мм
Четвертий калібр - перший в чотирьохвалковій кліті, в який надходить заготовка з калібру двовалкової кліті. Ширина чотирьохвалкового калібру мм, таким чином ширина полоси не змінюється при прокатці в п’ятому та наступних калібрах.
Середня товщина відкритого фланця калібру 2:
; (3.33)
мм
; (3.34)
Товщина фланця біля основи:
; (3.35)
мм
Товщина фланця по краю:
мм
Верхній закритий фланець:
; (3.36)
мм
Приймаємо коефіцієнт защемлення по краю закритих фланців для інших калібрів:
У другому калібрі товщина фланця:
; (3.37)
мм
Товшина фланця біля основи:
;
мм
Кут захвату у другому калібрі:
;
Аналогічно визначаємо розміри фланців для інших калібрів. Результати розрахунків вносимо в таблицю 10
Таблиця 10 – Калібрування балки №20
Номер калібру
Тип фланця
q, мм
h, мм
t, мм
, мм
, мм
, мм
, мм
II
ВЗ
1470,31470,3
5546
26,732
0,418-
38,2-
15,2-
-1,15
-24,3
-39,7
III
ЗВ
936,5936,5
47,547,5
19,719,7
-0,295
-26,7
-12,7
1,15-
13,2-
26,2-
IV
ВЗ
704,1704,1
5047,5
14,114,8
0,218-
19,6-
8,6-
-1,1
-11,5
-18,1
V
ЗВ
541,6541,6
47,550
11,410,8
-0,169
-15,0
-6,6
1,1-
7,8-
15-
VI
ВЗ
433,3433,3
45,547,5
9,59,1
0,145-
12,8-
6,2-
-1
-6,6
-11,6
VII
ЗВ
393,9393,9
47,547,5
8,38,3
-0,130
-11,4
-5,2
1-
6,2-
10,4-
Таблиця 11 - Розрахункова калібровка двотаврової балки № 20
№ каліб-ру
Тип фла-нця
Розміри фланців
Розміри стінки
Розміри калібру
h,мм
в, мм
а, мм
q, мм2
R, мм
r, мм
d, мм
В, мм
, мм
Н, мм
Q,
0
180 х 192
34752
I
ЗВ
5355
72,670
2928
26952695
57
18,9
-
34
200
6800
-
142
17580
1,98
II
ВЗ
5546
38,2639,57
15,224,35
1470,31470,3
31,1
15,8
1,833
25,8
202,48
5224
1,32
126,8
11105
1,58
III
ЗВ
47,547,5
26,226,7
13,212,7
936,5936,5
21,2
8,6
1,57
17,9
205,9
3686
1,44
112,9
7432
1,49
IV
ВЗ
5047,5
19,618,1
8,611,5
704,1704,1
15
7,5
1,33
12,8
209
2675
1,4
110,3
5491
1,35
V
ЗВ
47,550
15,015,0
7,86,6
541,6541,6
12
5,1
1,3
9
201
1809
1,42
106,5
3975
1,38
VI
ВЗ
45,547,5
12,811,6
6,26,6
433,3433,3
9,8
4,3
1,25
7,2
201
1447
1,26
100,2
3180
1,25
VII
ЗВ
47,547,5
10,411,4
6,25,2
393,3393,9
8,7
4
1,1
5,9
201
1186
1,22
100,9
2762
1,15
VIII
ВЗ
47,547,5
11,411,1
5,25,5
393,9393,9
9
3,6
1,0
5,3
201
1065
1,104
100,3
2641
1,05
Розрахунок калібрування валків чорнової групи клітей.
Знаходимо площу вихідної заготовки:
Площа кінцевої заготовки:
; (3.38)
Визначаємо сумарний коефіцієнт витягування:
; (3.39)
.
Визначаємо витягування за проходами з урахуванням заводських даних:
; (3.40)
Визначаємо площі калібрів:
; (3.41)
Знаючи частоту обертання валків, визначаємо константу калібровки:
, (3.42)
де F – площа калібру,мм;
Dк – катаючий діаметр валків,мм;
n – частота обертання валків,об/хв.
; (3.42)
;
Для інших клітей константа калібровки визначається за формулою,об/хв:
, (3.43)
де 1,02 – коефіцієнт натягу між клітями.
Визначаємо розміри калібрів інших клітей.
Кліть 4Г: Приймаємо
Кут захвату металу валками:
;
Ширина заготовки, яка задається у кліть:
;
Поширення металу визначається за формулою Бахтінова:
; (3.44)
де f – коефіцієнт тертя;
R - радіус валків, що катає, мм
; (3.45)
де к1 – коефіцієнт, враховуючий матеріал валків,
к2 – коефіцієнт, враховуючий матеріал смуги,
к3 - коефіцієнт, враховуючий швидкість прокатки,
Т - температура смуги перед прокаткою, приймаємо: ;
; (3.46)
;
;
Висота заготовки яка задається в кліть:
;
Кліть 3В: приймаємо
Кут захвату металу валками:
Ширина заготовки яка задається в кліть:
Поширення металу:
Висота заготовки:
Кліть 2Г: приймаємо
Кут захвату металу валками:
Ширина заготовки:
Поширення металу:
Висота заготовки:
.
Кліть 1Г: приймаємо
Ширина вихідної заготовки:
Поширення металу:
Висота вихідної заготовки:
.
Таблиця 12 - Калібрування валків чорнової групи клітей для прокатки двотаврової балки № 20
№ прохода
Н, мм
В, мм
, мм
в, мм
F,
К
0
310
310
-
-
94178
-
-
1
245
320
65
10
74574
1,26
-
2
229
256
91
11
58261
1,28
0,45
3
183
248
73
11
47755
1,22
0,46
4
188
192
60
10
35374
1,35
0,47
3.2 Швидкістний режим прокатки
Визначаємо довжину раскату після прокатки у клітях чорнової групи клітей:
; (3.47)
;
;
;
;
;
.
Визначаємо частоту обертання валків:
; (3.48)
;
;
;
;
.
Визначаємо швидкість обертання валків:
; (3.49)
:
;
;
;
.
Визначаємо машинний час прокатки:
; (3.50)
;
;
;
;
.
Визначаємо час пауз між проходами:
; (3.51)
;
;
;
;
.
Таблиця 13 – Швидкісний режим прокатки
Назва кліті
l, м
n,
V,
, c
, с
Т,
1Г
7,56
9,6
0,306
24,8
5,1
1220
2Г
9,68
12,5
0,406
23,9
5,2
1190
3В
11,81
16,8
0,501
23,4
4,25
1160
4Г
15,94
24
0,703
22,6
5,9
1130
6Г
29,65
34,4
1,188
24,9
11,5
1100
Визначаємо теоретично можливу виробничість стану за формулою:
(3.52)
де Q – маса блюму, т;
Тр – час ритму прокатки; Тр=72 с
т/год
Визначаємо масу блюму за формулою:
(3.53)
де h – висота блюму, м;
b – ширина блюму, м;
l – довжина блюму, м;
- щільність металу, =7,85 кг/м3.
т
Визначаємо практично можливу виробничість стану за формулою:
(3.54)
де Кф – фабрікаційний коєфіцієнт, Кф=1,063;
Кв - коєфіцієнт використання стану, Кв=0,9
3.3 Розрахунок енергосилових параметрів прокатки.
Розрахунок ведемо для калібру 1.
Визначаємо середню висоту смуги:
; (3.55)
Визначаємо середню ширину смуги:
; (3.56)
Визначаємо довжину очага деформації:
, (3.57)
де - радіус валків,мм;
- обтискування у кліті,мм.
Визначаємо коефіцієнт форми очага деформації: ; (3.58)
Визначаємо коефіцієнт напруженого стану металу у валках:
при : ,
; (3.59)
Визначаємо середній ступінь деформації:
; (3.60)
Визначаємо середню швидкість деформації:
, (3.61)
де - частота обертання валків, приймаємо з таблиці 13.
Визначаємо опір деформації за формулою Андреюка-Тюленєва:
, (3.62)
де S,a,в,с – термомеханічні коефіцієнти, приведені в таблиці 14 [ 5], приймаємо S=0,96; а=0,124; в=0,167; с= -2,54;
- межа плинності металу, ;
Т – температура металу, .
Визначаємо середній контактний тиск:
; (3.63)
Визначаємо середню площу контакту металу з валками:
; (3.64)
Визначаємо повне зусилля прокатки:
; (3.65)
Подальший розрахунок ведемо аналогічно, результати обчислень заносимо в таблицю 14