Курсовая работа: Проект литейно-прокатного модуля с косовалковым планетарным станом РSW для производства легированного мелкого сорта

5. Калибровка валков для прокатки круглой высокопрочной легированной стали диаметром 18мм высокой точности

Прокатка на проектируемом литейно-прокатном модуле с планетарным косовалковым станом производится в 13 клетях, которые условно, как было показано на рис.7, выделены в следующие группы: обжимную (в виде планетарной клети), черновую (в количестве 6 клетей), промежуточную (из 4-х клетей) и 2 чистовые группы (по 2 клети).

В обжимной планетарной косовалковой клети прокатка производится из круглой литой заготовки в круглую катаную с большой степенью деформации.

В дальнейшем прокатка круглой высокопрочной легированной стали диаметром 18мм высокой точности производится следующим образом.

В черновой группе клетей прокатка из круглой заготовки в овальный профиль производится по одной из систем вытяжных калибровок – системе овал – ребровой овал, которая наиболее подходит для производства круглых профилей высокой точности из высокопрочных легированных сталей [14].

Необходимый переход к ромбической и квадратной форме раската с последующим продольным разделением осуществляется в специальных калибрах подготовительной группы клетей по рекомендациям и методикам [12].

И, наконец, в чистовых группах клетей проката каждой нити разделенного раската, производится по системе квадрат-овал-круг, которая находит широкое применение для перевода квадратного сечения в круглое (для прокатки мелкосортной круглой стали [14].

Расчет калибровки круглой стали диаметром 18 мм производится против хода прокатки.

Расчет калибров чистовой группы клетей стана. Для прокатки круглой стали используют несколько схем калибровок, которые применяются в зависимости от размера профиля, качества стали, типа стана и его сортамента, а также других условий прокатки. Однако во всех случаях предчистовым калибром является либо обычный однорадиусный овал, либо плоский овал. Но более широко применяются предчистовые однорадиусные овальные калибры с отношением осей =1.5, причем для хорошей устойчивости в круглом калибре овальный профиль должен иметь значительное притупление. Подготовительным калибром является разделительный калибр производящий два диагональных раската.

При всех способах прокатки чистовой круглый калибр выполняют с «развалом» - выпуском для предотвращения переполнения калибра и получения правильного круглого профиля. Построение такого круглого калибра показано на рис. 14.

Рис.14. Построение чистового круглого калибра.

При конструировании чистового круглого калибра необходимо учитывать температурное расширение металла и допуски на отклонение размеров готового профиля.

Построение круглого калибра производится следующим образом. На окружности диаметра лучами, проведенными из центра калибра под углом  к горизонтальной оси, определятся точки начала выпуска боковых сторон калибра и определяют ширину калибра  [14].

Для расчета диаметра профиля в горячем состоянии в чистовой клети стана (клеть 13-я), используется выражение

=(1.0121.015)(+) (1)

где  - диаметр профиля в холодном состоянии;

 – минусовый допуск

Расчет будем производить при прокатке легированной стали 30ХГСА в круглый профиль  высокой точности. И, тогда согласно ГОСТ 2590-88, допуски составят: +0.1мм и -0.3мм, а диаметр профиля в горячем состоянии будет

= 1.013 (18-) = 18.1 мм.

Ширина чистового калибра  (согласно рис.14) будет

= (2)

Где  - угол выпуска, который на практике для диаметров круглой стали 10-30 мм принимают 26.5

И тогда =  = 20.22 мм.

Зазор между буртами калибра – S выбирают в пределах (0.080.15) и тогда,

S = 0.111.81 = 2.0 мм.

Точки пересечения линий зазора S с линией выпуска определяют ширину вреза ручья  , которая определяется как

=  - ;

Подставляя значения получим                                                                

= 20.22 –  = 18.22мм.                                                                (3)

Закругления буртов выполняют радиусом

= (0.08 – 0.10) и тогда

=0.008518.1 = 1.5мм.

Профиль будет иметь круглую форму, если ширина =. При этом степень заполнения калибра -  будет

== = 0.895.                                                                          (4)

Правильно выполненный круглый профиль в чистовом калибре 13-ой клети будет иметь площадь поперечного сечения

 =  =  = 257.3                                                                (5)

Чистовая группа клетей имеет обе группы клети с номинальным диаметром валков 250мм, при этом чистовая (13-я) - горизонтальные валки, а предчистовая (12-я) – вертикальные валки.

Итак, чистовая (13-я) клеть имеет круглый калибр, предчистовая (12-я) клеть – однорадиусный овальный калибр, а подготовительный калибр (11-я) клеть представляет собой разделительный сдвоенный диагональный квадрат.

Номинальный диаметр валков 11-й клети, входящий уже в подготовительную группу клетей составляет 330мм.

Валки чистовой и предчистовой группы клетей изготавливаются из отбеленного чугуна. Скорость прокатки в чистовой клети стана профилей круглого сечения высокой точности из высокопрочных легированных сталей принимается около 8 . Температура прокатки 950°С.

Для определения коэффициента вытяжки в чистовом калибре можно использовать формулу [11], которая имеет вид

 =1.12+0.0004                                                                          (6)

Где  - соответствует диаметру чистового калибра в горячем состоянии, т.е. = 

И тогда,

 = 1.12=0.0004∙1.81 = 1.127

Уширение в чистовом круге определяется по формуле [14], которая имеет вид

∆=[0.11-0.0003+0.35(-1)-0.00004(800-Д)]                 (7)

Где Д – номинальный диаметр валков, мм.

И тогда,

∆=[0.11-0.0003∙1.81+0.35(1.127-1)-0.00004(800-250)]∙1.81=2.3мм.

В качестве предчистового калибра может быть использован простой однорадиусный овальный калибр, построение которого представлено на рис. 15

Рис.15. Построение однорадиусного овального калибра.

Для построения калибра используются определенные в соответствии с принятым при расчете калибровки режимом обжатий размеры высоты овального калибра  и ширины  . В практических калибровках используются овалы с отношением размеров

==1.5ч4.5.

Площадь предчистового овала

=∙=257.3∙1.127=290.                                                       (8)

Толщина предчистового овала =, определяется как

=-∆=18.1-2.3=15.8мм.                                                           (9)

Ширина предчистового овала

===26.2мм.                                                                  (10)

Обжатие в чистовом калибре

∆=-=26.2-18.1=8.1мм.                                                         (11)

Угол захвата в чистовом калибре

=arccos(1-)=arccos(1-)=15°19’                                   (12)

Допускаемый угол захвата можно определить по методике [13] с учетом значений коэффициентов для схемы прокатки овал-круг по формуле

= ,                                       (13)

где v – скорость прокатки,  ;

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности валков (для чугунных валков  =10);

M – коэффициент, учитывающий марку прокатываемой стали ( для легированной стали M=1.4);

t – температура прокатываемой полосы, ℃;

- степень заполнения предыдущего по ходу прокатки калибра;

K б; ; ;; ; ;  - значения коэффициентов, определяемых при различных схемах прокатки (вытяжных калибров), определяются по таблице [11]; для системы овал-круг (=1.25; =27.74; =2.3; =0.44; =2.15; =19.8; =3.98).

Примем степень заполнения предчистового овального калибра =0.9

И, тогда максимально допускаемое значение угла захвата в чистовом калибре составит

=1.25

Поскольку <, условия захвата в чистовом калибре обеспечивается.

Отношение осей овального профиля, задаваемого в чистовой калибр, составляет

===1.66.                                                                                (14)

При степени заполнения предчистового овального калибра =0.9, найдем ширину предчистового овального калибра

===29.1мм.                                                                          (15)

Коэффициент формы калибра определяется как

===1.84.

Радиус очертания ручья овального калибра

===17.4мм.                                                            (16)

Определим допустимое отношение осей овальной полосы по условию устойчивости ее в круглом калибре по методике [15] по формуле

=(-∙ v+,                                     (17)

где: ; ; ; ; ;  - значения коэффициентов, определяемых для схемы прокатки овал-круг, определяемые по таблице [13] (

И тогда,

- 5∙

Так как , условия устойчивости профиля выполняется.

Так как , условия устойчивости профиля выполняется.

Зазор S по буртам овального калибра принимаем согласно [11] в пределах (0.15-0.2)

И тогда,

S=0.16∙=0.16∙15.8=2.5мм.                                                             (18)

Радиусы закругленных углов в овальном калибре = (0.1-0.4).

И тогда,

                                                    (19)

Притупление овального калибра на практике чаще всего составляет

И тогда

=0.2∙15.8=3.2мм                                                          (20)

Площадь сечения одного из подготовительных квадратов в сдвоенном разделительном калибре 11-й клети можно определить как для обычного диагонального квадратного калибра.

И тогда, его площадь будет равна

                                                                                      (21)

Коэффициент вытяжки подготовительного квадрата в овальном калибре 12-й клети может быть определен согласно рекомендациям методике [14]. Так, согласно этой методике рекомендуется общий коэффициент вытяжки при прокатке квадрата в овальном и круглом калибре определять из графика в зависимости от диаметра получаемой круглой стали. При заданном диаметре круглой стали равном 18 мм, общий коэффициент вытяжки будет =1.41. И так как

=,                                                                                       (22)

то тогда

= =  = 1.25                                                                          (23)

Площадь задаваемого квадрата определится по формуле (21) и будет

= 290∙1.25=362 .

Построение стандартного диагонального квадратного калибра представлено на рис.16

Рис. 16. Построение стандартного диагонального квадратного калибра.

Угол при вершине должен быть 90° и =. Степень заполнения квадратного калибра рекомендуется 0.9. Приближенно можно принять

=0.98                                                                                    (24)

И тогда сторона квадрата калибра – c будет

=  = 19.2мм.                                                        (25)

Радиус закругления вершины квадратного калибра определяется как

=(0.1ч0.2) = 0.105∙19.2 = 2мм                                                  (26)

Закругление бунта выполняют радиусом , который определяется как

 = (0.10ч0.15) = (0.10ч0.15) = 0.11∙19.2∙ = 3мм.        (27)

Высота профиля, выходящего из квадратного калибра будет несколько меньше высоты калибра  из-за закруглений вершин радиусом , и тогда

=-0.83=∙19.2-0.83∙2=25.5мм                                       (28)

Как уже было отмечено, калибр в 11-й клети представляет сдвоенный диагональный квадратный калибр в котором производится прокатка разделения. Построение и общий вид этого калибра приведен на рис. 17. На этом же рисунке наложен контур очертания раската из 10-й клети, поступающего в этот калибр.

Рис.17. Построение и общий вид сдвоенного диагонального квадратного калибра, производящего прокатку-разделение.

Продольное разделение многониточного раската контролируемым разрывом осуществляется путем создания в зоне перемычки растягивающих напряжений под действием осевых сил со стороны боковых поверхностей гребней двухручьевых калибров, внедряемых в металл как это может быть показано на рис.18.

Рис.18. Схема силового взаимодействия валка и раската при контролируемом разрыве.

В момент захвата за счет смятия поверхности раската внутренними боковыми гранями ручьев калибра возникает нормальная сила N и сила трения T. Равнодействующую этих сил можно разложить на поперечную Q и вертикальную P составляющие. Под действием силы P осуществляется обжатие металла валками, сила Q способствует растяжению перемычки в поперечном направлении и вызывает появление силы сопротивления растяжения перемычки S и силы сопротивления пластическому изгибу крайней заготовки в сторону разъема калибра G.

Путем измерения толщины перемычки задаваемого раската -  и зазора между гребнями валков – t разделяющего калибра (см. рис.17) можно менять радиус кривизны передних концов разделенных профилей на выходе из валков и на условия разделения раската. Отсутствие в месте разделения профилей шейки разрыва перемычки позволяет получить качественную поверхность готового профиля при минимальном числе последующих проходов с обжатием мест разделения. В связи с этим способ продольного разделения раската контролируемым разрывом рекомендован [12] к использованию в чистовых клетях прокатных станов.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7