Пример расчета режима обжатий

2. Определяем максимальное обжатие по мощности электродвигателя. По табл.2.2 для двух электродвигателей МП24-7000-50 находим: N=25150=10300 кВт; Мн=2981=1962,0 кНм; GDя2 =2385=770,0 тм2. Допустимый момент электродвигателей Мдв.доп=КпМн=2,51962=4905,0 кНм. Далее определяем: по (2.19)  GD 2  1,1 GDя2 =1,1770=847 тм2; по (2.18) при а=40 об/минс 2 4905  GD а М дин  40  886,9 кНм; 38,2 38,2 по (2.21) Мх.х=0,035Мн=0,0351962=68,7кНм. По (2.15) находим допустимый момент прокатки при =0,95 и =1 (так как в первом проходе ппн): М пр.доп  η М дв.доп   М дин  М х.х  0,95 49005  886,9  68,7  3704,1 кНм. 1,0 Далее определяем ориентировочное значение контактного давления. Размеры поперечного сечения слитка посередине длины Н0В0=745655мм. Ориентировочное значение обжатия по формуле (2.24) составит Н=1,30Нmax=1,3077,3=100,5100 мм. Относительное обжатие =H/H0=100/745=0,134. Скорость деформации по формуле (2.9) при nnн=50об/мин и Rр=0,5Dр=0,51015=507,5 мм u  0,105n εRр / Н 0  0,105  50 0,134  507,5 / 745  1,59 1/с. По данным [8] для стали 45 находим од=88,0 МПа (8,6 кгс/мм2), k=1,1, ku=0,78, kt=0,59 при температуре 1200°С. По (2.10) сопротивление деформации =одКtККu=88,00,591,10,78=44,9 МПа. Длина очага деформации по формуле (2.4) lc  HDр / 2  100  1015 / 2  225,3 мм. Высота слитка до прохода посередине его длины Н 0  770  720 / 2  745мм. Высота слитка после прохода Н1  Н 0  Н  745-100=645 мм. Средняя высота раската в очаге деформации Н ср  Н 0  Н1  / 2  (745+645)/2=695 мм. Фактор формы очага деформации lc/Hср=225,3/695=0,3242. Поскольку значение lс/Hср достаточно мало, можно принять п=1,0. Коэффициент пж по (2.8): пж=(lс/Hср)-0,4=(0,3242)-0,4=1,569. Контактное давление по формуле (2.5) при п=1,15 р=nnnж  = =1,151,01,56944,9=81,21МПа. Коэффициент плеча приложения равнодействующей по (2.13) п=0,790-0,887(lc/Hср)+0,444(lc/Hср)2=0,790-0,8870,3242+0,444(0,3242)2= =0,5491. Длина очага деформации по (2.22) при fп=0,05; dш=0,55D0= =0,551150=630 мм и ВсрВ0=655 мм f d f d l c   п ш   п ш 4ψ п  4ψ п М пр.доп  0,05  630     2ψ п рВср 4  0,5491  2 2 3704,6  106  0,05  630  =237,9 мм.     2  0,5491  94,11  655  4  0,5491  Максимальное обжатие по (2.23) 2l 2 2( 237 ,9 )2 Н max N  c  =111,52 мм. 1015 Dр Если повторить расчет при Н=111,52 мм, то получим НmaxN=116,4 мм. Сделав еще один расчет при Н=116,4, окончательно получим НmaxN=115 мм и p=78 МПа. Следовательно, расчет можно было не повторять. Итак, примем максимальное обжатие по мощности электродвигателя НmaxN=115 мм. 3. Рассчитываем максимальное обжатие по прочности валков (см. рис.2.4). Для блюминга 1150 принимаем длину бочки валков L=2800 мм, длину шейки lc=630 мм, ширину крайнего бурта Вб=120 мм, ширину калибра по дну BдВ0=680 мм, ширину калибра по буртам при выпуске калибра tg=0,30; Ввр= Вд  2Н вр tg =680+1200,30=716 мм. Тогда получим с=315+120+358=793 мм. Для стальных кованых валков []=125МПа. По формуле (2.28) находим допустимую силу прокатки Рдоп  0,1Dр3 σ 2800  630 Ll 3 125 =21436 кН.  0,11015  3 L  l  c c 10 2800  630  793793 По (2.27) определяем НmaxР при р=78,0МПа и Вср=Во=680 мм: 2 2  21436  103  Н maxp  =321,8 мм. 1015  78,0  680  4. Выбираем максимальное обжатие. В результате расчетов получили значения Hmax: по условию захвата раската валками Hmax=123,3 мм; по мощности электродвигателей HmaxN=115 мм; по прочности валков HmaxР=321,8 мм. Окончательно принимаем Hmax=115 мм. 5. Определяем по (2.29) среднее обжатие за проход Нср=0,8Нmax= 0,8115= =92,0 мм. Находим по (2.30) число проходов, необходимое для прокатки блюмов сечением 320320мм при H0B0=745655 мм: 1,15Н 0  Н к   В0  Вк  1,15  745  320  655  320 874,0 nпр    =9,5. Н ср 92,0 92,0 Принимаем nпр=11 и уточняем среднее обжатие за проход Hср=874/11= =79,4мм. Очевидно, что блюм сечением 250250мм можно получить за 13 проходов. Итак, получили: максимальное обжатие при прокатке в первом калибре (на бочке валков) по условию захвата раската валками Hmax=77,3 мм (при этом в первом проходе и в проходе после первой кантовки обжатие на толстом конце слитка будет больше на 50мм и составит 77,3+50=127,3 мм), по мощности электродвигателей HmaxN=115 мм (при этом в первом проходе и в проходе после первой кантовки обжатие на толстом конце слитка будет больше на 25мм и составит 115+25=140 мм); в остальных калибрах по условию захвата раската валками Hmax=123,3 мм, по мощности электродвигателей HmaxN будет больше 115 мм, так как ширина раската при прокатке в калибрах будет значительно меньше, чем при прокатке на бочке валков. Возможное обжатие по мощности электродвигателей в дальнейшем уточняют при расчете скоростного и динамического режимов прокатки. Прочность валков не ограничивает обжатие. 6. Составляем предварительную схему обжатий в соответствии с рекомендациями, изложенными выше. Принимаем первую кантовку после второго прохода. Намечаем прокатку по схеме 26101213. Предварительная схема обжатий приведена в табл.2.4. 7. Выполняем анализ предварительной схемы обжатий, в связи с чем сделаем следующие пояснения: а) принятые в проходах 1 и 3 обжатия по 120 мм допустимы, так как на тонком конце слитка обжатия составляют до 70 мм, что меньше допустимого обжатия по условию захвата - 77,3 мм, а посередине слитка H=95 мм, что меньше допустимого обжатия по мощности электродвигателей – 115 мм; б) увеличивать обжатия в проходах 2-6 нецелесообразно, так как отношение сторон раската В/H в 6-м проходе близко к предельному (В/Н1,8). Если, например, принять в указанных проходах Н=75 мм, то в 6-м проходе получим B/H=1,8; в) увеличивать обжатия в проходах 7-10 нельзя, так как с учетом кантовки раската после 10-го прохода получим ширину блюма меньше 320мм; г) чтобы уменьшить обжатие в 11-м проходе необходимо с учетом кантовки раската увеличить обжатия в 3-6 проходах, что, как указывалось в п. б, нецелесообразно; д) обжатия в проходах 12 и 13 назначены из условия получения за два прохода блюма сечением 250250 мм. Таким образом, обжатия могут быть только несколько скорректированы за счет уточненного расчета уширения. Таблица 2.4. Предварительная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 320320мм и 250250мм из слитка Номер прохода 1 2 НВ, мм 770680 (720630) 650685 580690 (580640) 3 4 5 6 570590 500600 430610 360620 7 8 9 10 540375 460390 380405 300420 11 12 320320 230340 13 250250 720  630  2350 мм массой 6,9 т на блюминге 1150 770  680 Н, мм 120(70) 70 В Н - Кантовка 120(70) 0,08 70 0,12 70 0,14 70 0,14 Кантовка 80 0,16 80 0,16 80 0,18 80 0,18 Кантовка 100 0,20 90 0,23 Кантовка 90 0,23 В, мм 5 5 10 10 10 10 В Н 1,19 I I 1,72 15 15 15 15 1,40 20 20 1,48 20 Номер калибра II III IV Примечание: В скобках указаны размеры сечения и обжатия по тонкому концу слитка. Четыре калибра выбраны из следующих соображений: а) для получения блюмов сечением 320320 мм и 250250 мм необходимы отдельные калибры; б) по условиям устойчивости раската после 6-го прохода необходимо перейти к прокатке во 2-м калибре, так как В/Н=1,72>1,5; в) во втором калибре обычно дается четыре прохода (при увеличении числа проходов выпуск калибра получится более 35 %; уменьшение числа проходов связано с введением дополнительной кантовки, что увеличивает время прокатки), 8. Составляем окончательную схему обжатий с учетом расчета уширения по кривым А.Ф.Головина (см. рис.2.6). Определим уширение в 3-м проходе. При обжатии Н =120 мм принимаем по табл. 2.4 уширение В =10 мм. Тогда получим: lc  H  Dр / 2  120  1015 / 2 =246,78 мм, Н ср  Н 0  Н / 2  690-120/2=630  мм;  Вср  В0  В / 2  580+10/2=585 мм; lс / Вср =246,78/585=0,422 мм; Н ср / Вср  630/585= =1,077. При lс / Вср =0,422 и Н ср / Вср  1,077 по рис. 2.6 получим В / Н  0,13. - - - - - 3 4 5 6* 246,78 188,48 188,48 188,48 630 535 465 395 585,0 600,0 605,0 615,0 0,422 0,314 0,311 0,306 1,077 0,892 0,769 0,642 0,13 15,6 15 0,11 7,7 5 0,12 8,4 10 0,12 8,4 10 7 8 9 10* 191,83 191,83 191,83 191,83 580 500 420 340 367,5 377,5 387,5 402,5 0,522 0,508 0,495 0,477 1,580 1,320 1,080 0,840 0,14 0,14 0,15 0,15 11 12* 203,47 203,47 365 275 305,0 327,5 0,667 1,196 0,20 18,0 20 0,621 0,840 0,22 19,8 20 III 13 203,47 295 237,5 0,857 1,240 0,23 20,7 20 IY HDр , мм Н ср  Н 0  2 Н , мм В ср  В 0  2 После этого прохода производят кантовку. В 2 , мм принятое В/Н рис.2.6 - lc  расчетное Нср/Вср 1 2* Номер прохода lср/Вср В , мм Номер калибра Расчетное значение уширение В  В / Н Н  0,13120=15,6 мм. Принимаем В  15мм. Следовательно ширина раската после 3-го прохода составит 580+15=595 мм. Рассчитаем уширение в 4-м проходе. При обжатии Н =70 мм принимаем по табл. 2.4 уширение В =10 мм. Тогда ориентировочная ширина раската после 4-го прохода составит 595+10=605 мм. При ширине раската 605 мм расчетное уширение составит В =7,7 мм. Принимаем уширение В =5 мм. Следовательно, окончательно ширина раската составит 595+5=600 мм. Аналогично выполнен расчет уширения по другим проходам. Результаты расчета в табл.2.5, а окончательная схема обжатий приведена в табл. 2.6. Таблица 2.5. Результаты расчета уширения по методу А.Ф.Головина при прокатке блюмов сечением 320320 и 250250мм из слитка массой 6,9 т на блюминге 1150 - 5 5 11,9 11,2 12,0 12,0 10 10 15 15 I II * Из табл. 2.6 видно, что предварительная схема обжатий скорректирована за счет того, что суммарное уширение в проходах 7-10 получилось меньше на 10 мм. 9. Рассчитаем длину раската и коэффициенты вытяжки по проходам. В первых двух проходах длину раската принимаем равной длине слитка 2,35м. Площади поперечного сечения раската по проходам приведены в табл. 2.7. По (2.34) объем обжатого металла Gсл 6900 =0,879м3.   7850 По (2.35) длина раската составит: V после 13-го прохода L1 13  V H1 13 B1 13  0,879 =14,06м; 0,250  0,250 0,879 =11,24 м и т. д. 0,230  0,340 Таблица 2.6. Окончательная схема обжатий при прокатке блюмов 720  630 сечением 320320 и 250250мм из слитка  2350 мм массой 770  680 6,9 т на блюминге 1150 1 2 Н  В , мм 770680 (720630) 650685 (580690) 580690 (580640) Н , мм В Н В , мм 120(70) - 5 70 - 5 В Н 1,15 Кантовка 3 4 5 6 570595 500600 430610 360620 120(70) 70 70 70 Номер калибра Номер прохода после 12-го прохода L1 12  I 0,125 0,071 0,143 0,143 15 5 10 10 1,72 Кантовка 7 8 9 10 540370 460380 380395 300410 80 80 80 80 0,125 0,125 0,187 0,187 10 10 15 15 1,37 20 20 1,48 II Кантовка 11 12 320320 230340 90 90 0,222 0,222 III Кантовка 13 250250 90 0,222 20 По (2.36) коэффициент вытяжки в 13-м проходе IY L1 13 L1 12 14,06 =1,25. 11,24 Результаты расчетов для других проходов приведены в табл. 2.7. 10. Определяем размеры калибров и составляем эскиз валков в соответствии с рекомендациями, описанными в разд. 2.2. Рекомендуемая глубина ручья Нвр составляет: во 2-м калибре (0,35÷0,45)Нmin=(0,35÷0,45)300=105÷135мм, в 3-м калибре (0,35÷0,45)230=80,5÷103,5 мм; в 4-м калибре (0,35÷0,45)250=87,5÷112,5мм. Таблица 2.7. Длина раската L1, коэффициенты вытяжки , углы захвата  и показание циферблата S по проходам λ 13  Номер прохода 1 2* 3 4 5 6* 7 8 9 10* 11 12* 13 *  НВ, мм 1, дм2 L1, м  , град S, мм 770680 650865 580685 570590 500600 430610 360620 540370 460380 380395 300410 320320 230340 250250 39,91 30,00 26,23 22,32 19,98 17,48 15,01 12,30 10,24 7,82 6,25 2,350 2,350 2,592 2,930 3,351 3,938 4,399 5,029 5,856 7,146 8,584 11,240 14,060 1,0 1,0 1,103 1,130 1,144 1,175 1,117 1,143 1,164 1,220 1,201 1,309 1,250 21,40 21,40 21,40 21,40 21,40 21,40 24,07 24,07 24,07 24,07 25,55 25,55 25,55 530 460 450 380 310 240 325 245 165 85 105 15 35 После этого прохода производят кантовку. С целью сокращения числа ступеней станинных роликов примем у 2-, 3- и 4-го калибров глубину ручьев одинаковой Hвр=107,5мм или 2Hвр=215мм. Глубина ручья у 1-го калибра принята, как указывалось выше, 60мм. Следовательно, 2Hвр=120мм. Определим для примера размеры 3-го калибра. Ширина калибра по дну ручья Bд=B0min-(0÷10мм)=300-5=295мм. Ширина калибра по буртам Ввp=B1max+(5÷10мм)=340+8=348мм. Ввр  Вд 348  295  100   100 =24,6%. Выпуск калибра tg  215 2 Н вр Радиусы закругления r1=r2=(0,10÷0,12)320=32÷38,4мм. Принимаем r1=r2=35мм. Размеры остальных калибров, определенные аналогично, приведены на рис.2.9. Поскольку предусматривается прокатка слябов, то ширина первого калибра по буртам определена по разности между длиной бочки валков и шириной других калибров по буртам, а также шириной буртов: Ввр=2800-(415+348+255)-2120-390=1272 мм. Рис. 2.9. Калибровка валков блюминга 1150 для прокатки блюмов сечением 320320 и 250250мм, а также слябов сечением 130440мм Уточним значение HmaxР. Расстояние от середины шейки валка до середины первого калибра с=315+120+1272/2=1071 мм. Допустимая сила прокатки по формуле (2.27) Рдоп  0,1Dр3 σL  l  / L  l  c c     0,1  10153  125 / 103 2800  630 / 2800  630  10711071 =17745,4 кН. По (2.28) HmaxР при р=78,0 МПа и Вср  В0  680 мм составит: 2 H maxР 2  17745,4  103  =220,6 мм. Полученное значение HmaxР=220,6 мм  1015  78  680  больше значения HmaxР=123,3 мм и HmaxN=115 мм. Принимая выпуск калибра tg  =0,3, получим ширину калибра по дну Вд  Ввр  2Н вр tg  1272-2600,3=1236 мм. Показание циферблата: для первого прохода S=H1-2Hвр=650-120=530 мм, для второго прохода S=580-120=460 мм и т. д. (см. табл. 2.7).