Расчеты параметров режима прокатки, в соответствии с темой ВКР.

Расчёт режима обжатий

Согласно технологической инструкции прокатного участка распределение толщин при прокатке листа толщиной 0,7 мм следующее:

Абсолютное обжатие по клетям определяется по формуле

где h_n-1 – толщина полосы в предыдущей клети, мм;

h_n – толщина полосы в последующей клети, мм.

Относительное обжатие определяется по формуле

Для последующего расчёта усилий прокатки необходимо знать истинный предел текучести (σ_т), который определяется по диаграммам наклёпа с учётом марки стали и суммарной деформации (обжатия) [8].

Суммарное обжатие определяется по формуле

Режим обжатия проверяется по условиям захвата металла валками. Допускаемый угол захвата при холодной прокатке равен от 3 до 4 градусов и определяется по формуле

где R – радиус рабочего валка.

Результаты расчета приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Режим обжатия листа динамной стали четвёртой группы легирования толщиной 0,7 мм

Номер клети						град
	2,7	1,56	1,14	42,2	42,2	4,22	375/725
	1,56	1,07	0,49	34,41	60,4	2,80
	1,07	0,8	0,27	25,2	70,4	2,06
	0,8	0,7	0,10	12,25	74,1	1,25

 

Расчёт усилия прокатки

Усилие прокатки определяется по формуле

где Р_ср – среднее удельное давление, МПа;

В – ширина очага деформации, мм;

l_c – длина очага деформации.

Величина Р_ср определяется по формуле

где k– сопротивление деформации в условиях линейного напряженного состояния;

n_b – коэффициент учитывающий влияние ширины полосы;

nσ^/ – коэффициент учитывающий влияние внешнего трения;

nσ^// – коэффициент учитывающий влияние внешних зон;

nσ^/// – коэффициент учитывающий влияние напряжения.

Сопротивление деформации (К) определяется по формуле

где σ_то и σ_т – предел текучести полосы до и после прокатки в данной клети, МПа.

Длина очага деформации определяется по формуле

где R – радиус рабочего валка, мм;

Δh – абсолютное обжатие в соответствующей клети, мм.

Если отношение В/l >5, то коэффициент n_b = 1,15

Коэффициент n_σ/ определяется по таблице в процессе номографирования по методу М. Стоуна с помощью формулы Е.С. Рокотяна.

Коэффициент nσ^// определяется в зависимости от отношения l/h_c

где h_c - средняя высота очага деформации, которая определяется по формуле

Отношение l/h_с >1,следовательно n ″=1.

На стане “1400” согласно технологической инструкции при прокатке профилей толщиной 0,7 мм из подката 2,7 мм динамной стали высшей группы легирования применяются следующие натяжения:

σ_р =91 кН; σ_1-2 =230 кН; σ_2-3 =185 кН; σ_3-4 =140 кН; σ_мот =55 кН.

Удельное натяжение между разматывателем и первой клетью σ_р определяется по формуле

где σ_р – натяжение полосы, кН;

h – толщина полосы, мм;

В – ширина полосы, мм.

Коэффициент определяется по формуле

Скорость прокатки данного профиля в четвертой клети стана согласно цеховым данным составляет 13,2 м/c, тогда из условия постоянства секундных объемов металла при непрерывной прокатке скорость в третьей клети определяется по формуле

На стане “1400” в качестве технологической смазки применяется эмульсия на основе эмульсолов «Геролюб 5018-1» или «Квакерол 402-1ДПД», поэтому для определения коэффициента трения по рисунку 54 [7] пользуемся кривой 2. Рабочие валки шлифованные, значит поправочный коэффициент = 0,8, тогда коэффициент трения определяется по формуле

Первая номографическая величина определяется по формуле

где – коэффициент трения в клети;

– длина очага деформации, мм;

– средняя высота очага деформации, мм.

Первая клеть

Вторая клеть

Третья клеть

Четвёртая клеть

Вторая номографическая величина определяется по формуле

где – среднее натяжение полосы, МПа.

Первая клеть

Вторая клеть

Третья клеть

Четвёртая клеть

По номограмме М. Стоуна определяем величину «х»:

х₁ = 0,32; х₂ =0,34; х₃ =0,36; х₄ =0,37.

Длина дуги захвата, с учётом сплющивания валков, определяется по формуле

Определяется коэффициент, учитывающий влияние внешнего трения по таблице

= 1,694; = 1,714; = 1,744; = 1,764.

Определяется среднее удельное давление по формуле (6)

Определяется усилие прокатки по формуле (5)

Расчет усилия прокатки по клетям представлен в таблице 3.

Таблица 3 – Данные расчета усилий прокатки

Номер клети	k, МПа	σ0, МПа	σ1, МПа	V, м/с	μy	hc, мм	1 номограф. величина	2 номограф. величина
		29,3	128,2	5,92	0,0392	2,13	0,081	0,046
	767,5	128,2	150,34	8,64	0,0352	1,315	0,074	0,09
	823,5	150,34	152,17	11,55	0,0336	0,935	0,073	0,13
		152,17	68,32	13,2	0,0328	0,75	0,04	0,17

 

Продолжение таблицы 3

Номер клети	nв	nσ	nσ	nσ	l, мм	lc. мм	Рср, МПа	Р, МН
	1,15	1,694		0,87	15,48	17,4	932,17	18,75
	1,714	0,85	10,14	12,7	1285,9	18,8
	1,744	0,84	7,53	10,02	1387,35	15,98
	1,764	0,88	4,58	8,46	1499,54	14,59

Расчёт потребляемой мощности электродвигателей

Потребная мощность электродвигателя рабочей клети прокатного стана определяется по формуле

где − мощность прокатки (на валках), кВт;

− коэффициент полезного действия главной линии стана, равный от 0,85 до 0,94.

Мощность прокатки определяется по формуле

где − угловая скорость вращения валков, с ;

− суммарный момент на валках при прокатке, кН·м.

Угловая скорость рассчитывается по формуле

где – скорость прокатки, м/с;

– радиус валков, м.

Суммарный момент на валках определяется по формуле

где − момент прокатки, необходимый для деформации, кН·м;

− момент сил трения, возникающих в подшипниках валков, кН·м.

Момент прокатки определяется по формуле

где – усилие прокатки с учетом упругого сплющивания валков, кН;

– коэффициент плеча приложения равнодействующей Р, равный от 0,3 до 0,4;

l_c – длина контактной поверхности с учетом сплющивания валков, м.

Момент сил трения при прокатке определяется по формуле

где − коэффициент трения в подшипниках опорных валков;

− диаметр шейки опорных валков, мм;

− диаметр рабочих валков, мм;

− диаметр опорных валков, мм.

Согласно технической инструкции = 420 мм, =1350 мм и = 800 мм. Подшипники опорных валков жидкостного трения, тогда [7].

Вывод: согласно технической характеристике стана, на каждой прокатной клети установлены два электродвигателя номинальной мощностью: 2540 кВт. Расчеты показали, что режим обжатий и скоростной режим не создают перегрузки двигателей привода по мощности.

Расчёт производительности стана при прокатке рулонов массой 15т.

Годовая производительность листового стана холодной прокатки определяется по формуле

где – практически возможная часовая производительность стана, т/ч;

В_ф – фактическое время работы стана, ч.

Практически возможная часовая производительность стана определяется по формуле

где М – масса горячекатаного рулона, поступившего на стан холодной прокатки, т;

К_и – коэффициент использования времени стана, по данным ГИПРОМЕЗА К_и = 0,9;

К_р – расходный коэффициент металла, т/т.

Для определения режима прокатки процесс на стане изображается в виде операций, связанных с затратами времени, которые следуют друг за другом.

а) установка горячекатаного протравленного рулона на приемный конвейер и транспортировка по нему –t_0;

б) передача рулона на подающую балку – t₁;

в) движение рулона на загрузочную тележку – t₂;

г) обнаружение рулона фотоэлементом на загрузочной тележке – t₃;

д) подготовка и задача переднего конца в правильную машину – t₄;

е) передача рулона с тележки на разматыватель и его установка– t₅;

ж) подача переднего конца полосы из правильной машины в первую клеть – t₆;

и) пропускание переднего конца полосы от первой клети до моталки на заправочной скорости – t₇;

к) закрепление переднего конца полосы на барабане моталки – t_8;

л) ускорение двигателей стана до рабочей скорости – t₉;

м) прокатка на рабочей скорости – t₁₀;

н) замедление двигателей стана до заправочной скорости – t₁₁;

п) прокатка заднего конца полосы на заправочной скорости – t₁₂;

р) снятие рулона с барабана моталки – t_13;

Продолжительность операций от1 до 5 и 13 по цеховым данным составляет: 45с; 55с; 7с; 24с; 120с; 70с.

Время определяется по формуле

где – расстояние от правильной машины до первой клети, м;

– заправочная скорость, м/с.

Согласно цеховым данным =5,6 м, а =0,6 м/с, и закону постоянства секундных объемов заправочная скорость определяется по формуле

Время определяется по формуле (29)

Время определяется по формуле

где и – межклетевое расстояние между 4 клетью и моталкой, м;

– заправочная скорость в соответствующей клети, м/с.

Согласно цеховым данным =4,7м и =4,8 м.

Заправочная скорость соответствующей клети стана, рассчитывается из условия постоянства секундных объемов материала

Надежное закрепление переднего конца полосы на барабане моталки обеспечивается при намотке трех витков на заправочной скорости, то есть

где – диаметр моталки, м;

– заправочная скорость, м/с.

Время определяется по формуле

где a – ускорение двигателей четвертой клети, равное 1,25 .

Время определяется по формуле

где – длина полосы, прокатанная на рабочей скорости, м.

Для определения вначале определяются величины и длины полосы прокатываемой при неустановившемся процессе

Время определяется по формуле

где – замедление двигателей четвертой клети, равное 2,5 .

Время определяется по формуле

Длина полосы, прокатываемая на заправочной скорости, определяется по формуле

Длина полосы, прокатываемая при ускорении, определяется по формуле

Длина полосы, прокатанная при замедлении стана, определяется по формуле

Длина полосы L_раб определяется по формуле

L₄ определяется по формуле

где М – масса рулона, кг;

p –плотностьметалла, кг/мм²;

h –толщина раската, м;

В –ширина раската, мм.

Длина полосы L_раб определяется по формуле (36)

Время t₁₀ определяется по формуле (30)

Ритм прокатки определяется с учетом перекрытия на первые 5 операций, то есть

Практически возможная часовая производительность стана определяется по формуле (24)

По данным цеха В_ф =8784 ч, тогда по формуле(23)