Липецк 2006
ЗАДАНИЕ КАФЕДРЫ
Исследовать влияние температуры подката на энергосиловые параметры процесса прокатки полосы 34→3×1250 мм из стали марки 45 в шестой клети чистовой группы стана 2000 горячей прокатки ОАО НЛМК. Интервал изменения температуры подката за пятой клетью принять от 1200˚С до 850˚С.
В качестве методики для расчета усилия прокатки принять методику Экелунда.
СОДЕРЖАТЕЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА
Стан горячей прокатки 2000 предназначен для прокатки полос толщиной 1,2-16мм из низкоуглеродистых, низколегированных и электротехнических сталей.
В состав стана входит несколько отделений. Отделение подготовки металла к прокатке состоит из участка загрузки и участка нагревательных печей. Участок загрузки состоит из 15 секций загрузочного рольганга, 3 подъемных столов со сталкивателями слябов, 5 методических печей, приемников слябов и приемного рольганга. В состав прокатного отделения входят черновая, чистовая и уборочная группы. Основные характеристики стана приведены в таблице 1.
Черновая группа состоит из вертикального окалиноломателя, универсальной двухвалковой клети №1, универсальных четырехвалковых клетей №2-5. Чистовая группа отделена от черновой промежуточным рольгангом, длина которого по осям крайних роликов 114мм. Перед чистовой группой установлены летучие ножницы для обрезки переднего и заднего концов полосы. Максимальная толщина разрезаемой полосы 50мм, температура полосы не менее 960°С. За ножницами установлен чистовой двухвалковый окалиноломатель, за которым установлен гидросбив. Чистовая группа состоит из семи четырехвалковых клетей №6-12. Между чистовыми клетями установлены петледержатели с электромеханическим приводом и рабочим углом поворота 20-30°. За чистовой группой отводящий рольганг длиной 200м, оборудованный системой ускоренного охлаждения струйного типа. Уборочная группа состоит из 2 групп моталок: толщина сматываемых полос на моталках №1-3 до 6мм, на моталках №4-6 от 4 до 16мм. Максимальный наружный диаметр рулона 2300мм, диаметр барабана моталок 850мм. Максимальная масса рулона 36т. Моталки №1-3 оборудованы машинами для обвязки рулонов. Тележка-съемник предназначена для снятия рулона с барабана моталки и передачи его к кантователю рулонов, который поворачивает рулон на 90°. Весы для взвешивания рулонов работают в автоматическом режиме. Пределы взвешивания от 2 до 40т с погрешностью 50кг. Состав отделения отделки входят:
Таблица 1
Основные характеристики непрерывного широкополосного стана горячей прокатки 2000 ОАО НЛМК.
| Клети | Размеры валков, мм | Мощность, кВт | Скорость на валках, м/с | Передаточное число | Допустимые значения | |
| Усилие, МН | Момент на валке, кНм | |||||
| VSB | 1200(1100) | 2x630 | 1,01 | 22,690 | 3,15 | |
| E1 | 1300(1200)x750 | 4x1000 | 1,04 | 11,045 | 6,00 | |
| R1 | 1400(1300)x2000 | 4x1250 | 1,00 | 14,857 | 25,0 | |
| E2 | 1000(900)x760 | 2x420 | 1,59 | 16,5 | 1,5 | |
| R2 | 1200/1600x2000 | 1,53 | 4,14 | 300,0 | ||
| E3 | 1000(900)x760 | 2x420 | 2,06 | 12,7 | 1,5 | |
| R3 | 1200/1600x2000 | 2,00 | 4,7 | 30,0 | ||
| E4 | 1000(900)x760 | 2x420 | 2,50 | 10,47 | 1,5 | |
| R4 | 1200/1600x2000 | 2,50 | 3,77 | 30,0 | ||
| E5 | 1000(900)x760 | 2x420 | 3,26 | 8,04 | 1,5 | |
| R5 | 1200/1600x2000 | 3,20 | 2,95 | 30,0 | ||
| Летучие ножницы | 680/600x2000 | 0,6-1,5 | 6,43 | - | ||
| HSB | 800x2000 | 13,96 | 1,65 | - | - | |
| F1 | 900/1600x2000 | 2x5700 | 1,3-3,2 | 30,0 | ||
| F2 | 900/1600x2000 | 2x5700 | 2,0-5,2 | 30,0 | ||
| F3 | 800/1600x2300 | 2x5700 | 3,2-6,7 | 30,0 | ||
| F4 | 800/1600x2300 | 2x5700 | 4,0-9,0 | 30,0 | ||
| F5 | 800/1600x2300 | 2x5700 | 5,5-13,5 | 30,0 | ||
| F6 | 800/1600x2000 | 2x5700 | 7,0-17,0 | 30,0 | ||
| F7 | 800/1600x2000 | 2x4250 | 8,0-20,0 | 30,0 | ||
| C1,C2,C3 | - | - | - | - | ||
| C4,C5,C6 | - | - | - | - |
агрегат продольной резки, три агрегата поперечной резки, проходная печь нормализации, ножницы для порезки проб, установки для порезки упаковочной ленты и проволоки, передаточные тележки, электромостовые краны.
Техническая характеристика прокатных валков приведена в таблице2.
Таблица 2
| Наименование клетей и валков | Материал | Твёрдость по Шору | Масса, т | Тип подшипника |
| Вертикальная | 55Х | 30-50 | 10,675 | Роликовые четырёхрядные конические |
| Клеть №1 горизонтальные вертикальные | 9ХФ 55Х | 35-50 30-50 | 24,700 | ПЖТ |
| Клеть №2 рабочие опорные вертикальные вертикальные №3 | 9ХФ 9ХФ 55Х 55Х | 35-50 35-50 30-50 30-50 | 24,700 41,000 2,850 9,500 | Роликовые четырёхрядные конические ПЖТ Роликовые четырёхрядные конические |
| Чистовой окалиноломатель | чугун | 55-68 | 11,250 | Роликовые четырёхрядные конические |
| Клеть №6-12 рабочие №6-7 рабочие №8-12 опорные | чугун чугун 9ХФ | 70-78 70-78 35-60 | 13,500 12,800 41,000 | Роликовые четырёхрядные конические ПЖТ |
Техническая характеристика валков
Максимально допустимые относительные обжатия в черновой и чистовой группах клетей представлены в таблице 3.
Таблица 3
| Ширина полосы, мм | Клети | |||||||||||
| до 1450 свыше 1450 |
Максимально допустимые относительные обжатия
ФОРМАЛИЗОВАННОЕ ОПИСАНИЕ
Методика С.Экелунда первая стройная методика, позволяющая рассчитывать усилия прокатки с использованием всех промежуточных зависимостей, полученных им самим. Она основана на математической обработке результатов опытов Пупе по исследованию усилия при прокатке прямоугольных заготовок.
Методика Экелунда учитывает влияние внешнего трения на усилие прокатки, повышения контактного напряжения, обусловленное трением прокатываемого металла о поверхность валков, химический состав стали, влияние скорости прокатки при различной температуре, состояния поверхности и материала валков.
Основной недостаток методики Экелунда – неучет межклетьевых натяжений при непрерывной прокатке.
По методике Экелунда длина дуги захвата определяется по формуле:
,где R – радиус рабочих валков, Δha – абсолютное обжатие горизонтальных валках
, h0, h1 – конечная и начальная толщина.
Сомножитель, учитывающий влияние скорости прокатки при различной температуре:
,где c – коэффициент скорости прокатки, t – температура подката в °С
,где V1 – скорость прокатки, м/с
Коэффициент трения:
, где k1 – коэффициент состояния поверхности и материала валков (обычные чугунные и стальные k1=1, чугунные с отбеленной поверхностью и гладкие стальные k1=0,8).
Коэффициент, характеризующий влияние внешнего трения на усилие прокатки:
Коэффициент, учитывающий механические свойства прокатываемого металла:
, где C, Mn и Cr – процентное содержание углерода, марганца и хрома в стали соответственно (для Стали 45: C – 0,4%; Cr – 0,22%; Mn – 0,53%).
Половина синуса угла захвата:
, где D – диаметр рабочих валков.
Косинус угла захвата:
Синус нейтрального угла:
Величина опережения:
Скорость прокатки (полосы):
, где Vв – скорость волков.
Среднее контактное нормальное напряжение (давление):
Конечная ширина полосы после прохода в клети:
, где b0 – ширина полосы до прохода в клети.
Средняя по длине ширина полосы:
Усилие прокатки (кН):
Момент рабочий (кНм):
, где ψ=γ/2 – коэффициент плеча.
Момент допустимый (кНм):
, где w – угловая скорость валков, с-1;
η – КПД линии(η≈0,95).
РЕЗУЛЬТАТЫИССЛЕДОВАНИЙ
Исследовалась зависимость энергосиловых параметров прокатки от температуры подката в 6 клети стана 2000 ОАО НЛМК(табл.4) при постоянном относительном обжатии в 6 клети ε6 =45%. Скорость прокатки в 6 клети 3,2м/с.
Допустимый момент Мдоп=1524 кНм.
Таблица 4
| t, °C | P, MH | M, кНм | Прокатка без перегрузки двигателя |
| 30.0889 | 2233.123 | - | |
| 26.56916 | 1958.382 | - | |
| 23.20684 | 1697.719 | - | |
| 20.00176 | 1451.186 | + | |
| 16.95374 | 1218.846 | + | |
| 14.0626 | 1000.779 | + | |
| 11.32816 | 797.0839 | + | |
| 8.75023 | 607.8873 | + |
Рис.1 Зависимость усилия прокатки от температуры подката
 |
Рис.2 Зависимость момента прокатки от температуры подката
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В результате проведенного исследования было установлено, что с увеличением температуры подката за пятой клетью в установленных пределах энергосиловые параметры прокатки увеличивались практически линейно. Процесс прокатки без перегрузки двигателя был возможен не во всех исследуемых случаях.