Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Ручей – кольцевой вырез или выступ на валках.
Калибр – просвет между валками, образованный двумя или несколькими ручьями двух или нескольких валков в их рабочем положении, включая зазор между валками.
Калибры по форме ручьёв бывают образованы:
Пусть нужно прокатать круг 12мм из круга 14мм
Под калибровкой профилей и валков понимают количество, формы и размеры переходных сечений, конструирование калибров и размещение их на валках для получения требуемого профиля из заданной заготовки. Таким образом, понятие калибровки можно разбить на:
Калибры классифицируют по нескольким группам.
По форме (рис. 2.1.):
Рис. 2.1. Примеры простых и фасонных калибров
По назначению:
По расположению калибров на валках (рис. 2.2):
Рис. 2.2. Пример закрытого(а) и открытого(б) калибра
Для клетей трио калибры бывают (рис. 2.3):
Рис. 2.3. Пример сопряженных и несопряженных калибров
По наличию осей симметрии:
По количеству валков образующих калибр:
Рис. 2.4. Примеры многовалковых калибров
Основные размеры калибров рассмотрим на примере ящичного калибра (рис. 2.5).
Рис. 2.5. Основные размеры ящичного калибра:
hк – высота калибра; hр – высота ручья; s – зазор между валками;
bв – ширина по вершине (дну) калибра; bк – ширина калибра,
– геометрическая ширина калибра
Закругления r и r1:
r – радиус закругления по вершине калибра:
; (2.1)
– радиус сопряжения ручья с буртом,
. (2.2)
Под выпуском калибра понимают тангенс угла наклона боковой стенки калибра в долях или процентах:
. (2.3)
Бурты бывают промежуточные и крайние (рис. 2.6). Крайние бурты выбираются конструктивно.
Ширина промежуточных буртов принимается , если валок стальной, или , если валок чугунный. (2.4)
Привалковая (валковая) арматура делится на задающую (вводную) и выводную.
Рис. 2.6. Пояснения к выбору промежуточных буртов
Нейтральная линия калибра (НЛК) (рис. 2.7) – воображаемая горизонтальная линия, относительно которой воздействие верхнего и нижнего валков на полосу одинаково. При совмещении НЛК со средней линией валков обеспечивается прямолинейный выход полосы.
Рис. 2.7. Положение НЛК для симметричных и несимметричных калибров
В симметричных калибрах, имеющих две оси симметрии, НЛК совпадает с горизонтальной линией симметрии.
Разъём калибра – то место в калибре, в котором очертание профиля переходит с одного валка на другой. Для симметричных профилей, при открытом их расположении на валках, это место, где линия контура пересекает зазор.
На валках различают следующие диаметры и элементы (рис. 2.8).
Диаметры валков связаны следующими зависимостями:
; (2.5)
. (2.6)
Можно принять упрощённые формулы для определения катающего диаметра. Для калибров, у которых высота постоянна по ширине калибра,
. (2.7)
Если hк не постоянно по его ширине, то
. (2.8)
В ящичном калибре Dк целесообразнее считать по формуле (2.8), но нужно точнее определять площадь. Более точно катающий диаметр определяется по формуле
, (2.9)
где i – опережение.
|
Рис. 2.8. Основные размеры валков и калибров: D0 – номинальный диаметр (расстояние между валками шестерённой клети); Dб – диаметр по бочке; Dн – начальный диаметр (такой условный диаметр, при котором валки в рабочем положении как бы соприкасаются); Dв – диаметр по вершине (дну) калибра; Dк – катающий диаметр (воображаемый условный диаметр, при котором скорость валков равна скорости полосы на выходе из очага деформации); Dс – средний диаметр (расстояние между осями валков) |
Линия прокатки (ЛП) – это линия, по которой валки как бы соприкасаются своими начальными диаметрами.
Средняя линия валков (СЛВ) – это воображаемая горизонтальная линия, которая делит расстояние между осями валков пополам.
Если валки равного диаметра и калибры нарезаны симметрично, то ЛП и СЛВ выражаются в одну горизонтальную линию.
Разница начальных диаметров валков называется давлением валков и оно измеряется в мм.
. (2.10)
Если диаметр верхнего валка больше, то это верхнее давление, если диаметр нижнего валка больше – нижнее давление (рис.2.9).
Рис. 2.9. Пример нижнего давления валков
Различают абсолютные и относительные деформации.
Абсолютные деформации:
– обжатие;
– уширение; (2.11)
– удлинение.
Относительные деформации:
; . (2.12)
Коэффициенты деформации:
– коэффициент уширения;
– коэффициент вытяжки; (2.13)
– коэффициент высотной деформации.
. (2.14)
Выражение (2.14) представляет собой закон постоянства объема при деформации.
При прокатке профилей в калибрах более объективную информацию даёт коэффициент вытяжки , а при прокатке листов и полосовой стали – коэффициент высотной деформации .
Вытяжкой называют отношение площади поперечного сечения исходной (задаваемой) заготовки к площади поперечного сечения выходящего из валков раската или конечного профиля.
Различают суммарные, частные и средние вытяжки. Если рассматривать уменьшение площади поперечного сечения за полное число проходов от исходной заготовки до конечного профиля, то такая вытяжка называется общей или суммарной и обозначается .
Вытяжка же полосы за один проход называется частной вытяжкой. Величина частной вытяжки позволяет судить о степени загруженности клети и привода клети.
Коэффициент общей вытяжки может быть найден по коэффициентам частных вытяжек:
; (2.15)
; ; ; …; . (2.16)
Если решать совместно (2.15) и (2.16), то получим
(2.17)
где n – количество проходов.
Если li = lср, то из (2.17) получим
, (2.18)
тогда
(2.19)
Число проходов из (2.18) определяется как
. (2.20)
При расчете режимов деформации для листовой и полосовой стали пользуются коэффициентами высотной деформации
(2.21)
Соотношения между этими тремя величинами такие же, как и между соответствующими вытяжками:
(2.22)
Если , то и тогда
(2.26)
Число проходов определяется аналогично (2.20):
. (2.23)
С помощью этих формул можно определять не только число проходов, но и решать другие технологические задачи.
Коэффициент трения при горячей прокатке можно определять по формуле
(2.24)
где k1 – учитывает состояние поверхности инструмента и его материал (табл. 2.1);
k2 – учитывает влияние скорости прокатки (табл. 2.2, рис. 2.10);
k3 – учитывает химический состав обрабатываемого материала (табл. 2.3);
k4 – учитывает влияние формы заготовки и калибра (табл. 2.4);
t – температура прокатки.
Таблица 2.1
Значение коэффициента k1
|
Вид обработки валка |
Значение k1 для валка |
|
|
стального |
чугунного |
|
|
Полированный |
0,8 |
- |
|
Шлифованный |
0,9 |
0,7 |
|
Обточенный |
1,0 |
0,8 |
|
С сеткой разгара |
1,2 |
1,0 |
|
Насеченный |
1,4 |
- |
Таблица 2.2
Значение коэффициента k2
|
Скорость прокатки, м/с |
0,2 |
3 |
4 |
5 |
7 |
10 |
20 |
30 |
|
Значение k2 |
1 |
0,83 |
0,76 |
0,67 |
0,57 |
0,50 |
0,41 |
0,39 |
Рис. 2.10. Зависимость коэффициента k2 от скорости прокатки
Таблица 2.3
Значение коэффициента k3
|
Химический состав, обрабатываемого материала |
Значение k3 |
|
Углеродистые ст. 1 и др. |
1,0 |
|
Ледебуритные Р18 и др. |
1,1 |
|
Перлитно-мартенситные ШХ15, 4Х13, 38ХМЮА и др. |
1,24…1,3 |
|
Аустенитные Х13Н4Г9 и др. |
1,4 |
|
Ферритные1Х17ЮА и др. |
1,55 |
|
Аустенитные с включением карбидов |
1,60 |
|
Высокоуглеродистые |
0,8…0,9 |
|
Аустенитные с включениями феррита или ледобурита 1Х18Н9Т и др. |
1,45 |
Таблица 2.4
Значение коэффициента k4
|
Форма заготовки и калибра |
Значение k4 |
|
Круг – гладкая бочка |
0,95 |
|
Овал – ребровой овал, ребровой квадрат – ромб, овал – круг |
0,975 |
|
Эллиптический овал – круг, ромб – ромб, круг – эллиптический овал, прокатка прямоугольных полос на гладкой бочке |
1,0 |
|
Ромб – квадрат, шестиугольник – шестиугольник |
1,025 |
|
Круг – овал, эллиптический овал – овал |
1,035 |
|
Система прямоугольных калибров |
1,06 |
|
Овал – квадрат, круг – ромб |
1,12 |
|
Квадрат – овал |
1,15 |
|
Шестиугольник – квадрат |
1,22 |
|
Калибры сложной формы |
При прокатке высота и форма полосы на контакте диктуется расчётом калибровки и настройкой валков. Ширина полосы и форма полосы в разъёме валков зависит от многих технологических факторов. Очень важно грамотно определять уширение, а, следовательно, ширину полосы в каждом проходе.
Различают три вида уширения:
Свободным считается такое уширение, когда течению полосы в поперечном направлении препятствуют только контактные силы трения (рис. 2.11).
Рис. 2.11. Действие сил трения при свободном уширении
Стеснённое уширение имеет место при прокатке в калибрах, в этом случае течению металла в поперечном направлении препятствуют силы контактного трения и подпирающее действие боковых стенок калибра (рис. 2.12).
Вынужденное уширение применяется тогда, когда нужно принудительно увеличить уширение (см. рис. 2.12).
При сортовой прокатке уширение вызывает необходимость лишних проходов, дополнительных затрат энергии, но этого не избежать. Влияние ряда технологических факторов на уширение можно оценивать следующим образом.
Принято считать, что при прокатке на станах сортового предела имеет место длинный и узкий очаг деформации (рис. 2.13 а), а при прокатке на станах листового передела имеет место короткий, но широкий очаг деформации (рис. 2.13 б)
а) б)
Рис. 2.13. Вид очага деформации на станах сортового (а) и листового (б) передела
При горячей прокатке большинство черных сталей и сплавов имеют зависимость коэффициент трения от температуры металла (рис. 2.14).
При деформации металла действует закон наименьшего сопротивления. Таким образом, при снижении температуры металла в процессах сортовой прокатки у большинства сталей и сплавов уширение увеличивается.
Аналогично рассматриваются зависимости уширения от других показателей процесса прокатки – диаметра валков, наличия смазки, скорости прокатки и т.п.
Рис. 2.14. Зависимость коэффициента трения от температуры
при горячей прокатке стали
Существует ряд методик для расчета температурных режимов прокатки, в частности методика ЧГТУ, методика УПИ и др.
Общий подход при расчете температуры металла при прокатке:
(2.26)
где Dtи - потери на излучение;
Dtк - потери на конвективный обмен с воздухом;
Dtв - потери на охлаждение металла от валков;
Dtд - нагрев раската за счет пластической деформации.
Как правило, достаточно трудно определить некоторые составляющие уравнения (2.26), поэтому используется ряд упрощенных подходов. Например, при прокатке на линейных станах может быть принята линейная зависимость температуры от номера прохода (рис. 2.15):
Рис. 2.15. Линейная зависимость изменения температуры по проходам
При прокатке на блюминге температуру металла в каждом проходе можно определить по выражению:
(2.27)
где t0 и tn – температура начала и конца прокатки на блюминге;
l0 и ln – длина раската до и после прокатки;
li – длина раската в текущем проходе.
Изменение температуры металла можно найти по формуле
(2.28)
где t0 - температура раската перед рассчитываемым участком прокатки;
П и S - периметр и площадь поперечного сечения раската;
t - время охлаждения раската;
Dtд – нагрев раската за счет пластической деформации.
Величину Dtд можно определить как:
(2.29)
где ss - сопротивление металла пластической деформации;
l - коэффициент вытяжки.
Рассмотрим как определяются скоростные режимы прокатки на различных станах.
На станах с линейным расположением клетей частота вращения валков постоянна для всех клетей, входящих в линию стана:
(2.30)
где iр – передаточное отношение редуктора.
Скорости валков и полосы рассчитываются для каждого калибра:
(2.31)
где Dв и Dк – диаметр по вершине и диаметр катающий калибра.
Для станов с последовательным расположением клетей частота вращения валков каждой клети определяется по выражению (2.30), а скорость валков и полосы по выражениям (2.31), при этом каждая клеть рассчитывается отдельно.
Скоростной режим прокатки на непрерывных станах определяется с учетом закона постоянства секундных объёмов, который гласит о том, что за единицу времени через каждую клеть прокатного стана проходит одинаковый объём металла:
(2.32)
где υ1i и S1i – соответственно скорость выхода и площадь поперечного сечения полосы в каждой клети соответственно.
В прокатке есть ряд калибров, которые используются для того, чтобы наиболее эффективно перейти от заготовки к предчистовому и чистовому калибрам, количество и форму этих калибров определяет калибровщик с учетом ситуации, своего опыта и других соображений.
Серия чередующихся однотипных калибров называется системой калибров. Чаще используют чередование неравноосных и равноосных калибров.
Наибольшее применение нашли системы:
Рис. 2.18
Рис. 2.19
Рис. 2.20
Рис. 2.21
Рис. 2.22
Рис. 2.23
Рис. 2.24
Рис. 2.25
Примечание: стрелка между калибрами означает наличие кантовки полосы между проходами
Последовательность систем калибров или калибров, в которых происходит прокатка, называется схемой прокатки.
Рассмотрим (кратко) основные характеристики перечисленных систем калибров.
Эта система калибров (рис. 2.26) применяется на блюмингах, заготовочных и крупносортных станах, а так же на сортовых, мелкосортных и проволочных станах в первых проходах. Вытяжная способность = 1,35...1,55.
Область применения данной системы (рис. 2.27): обжимные станы, различные черновые проходы на сортовых и заготовочных станах, все клети стана при прокатке полосовой стали, замена калиброванных валков на сортовых станах. Особенно эффективно использовать эту систему калибров на компактных станах. Вытяжная способность =1,1…1,25.
Область применения данной системы (рис. 2.28): мелкосортные, среднесортные и заготовочные станы. Вытяжка: = 1,15...1,4; = 110...120° – угол при вершине ромбического калибра.
Область применения данной системы (рис. 2.29): непрерывные, мелкосортные и проволочные станы, там где нужна хорошая вытяжка.
Коэффициенты вытяжки:
В этой системе калибров деформация осуществляется в четырех направлениях, что обеспечивает уменьшение слоя залегания наружных поверхностных дефектов, постоянную смену углов и лучшую проработку металла по его сечению.
Часто вместо системы овал-квадрат используют систему шестиугольник – квадрат (рис. 2.30). Эта система частично компенсирует недостатки системы овал–квадрат, но имеет более низкую вытяжную способность.
Область применения данной системы (рис. 2.31): мелкосортные и проволочных станы как непрерывного, так и линейного типа в качестве черновых подготовительных калибров.
Рис. 2.31. Система калибров овал – ребровой овал
При прокатке специфических материалов эта система более предпочтительна. Коэффициент вытяжки = 1,2…1,35. Отношением осей ребрового овала hр.ов/bр.ов = =1,2…1,4.
На нижней части рисунка показана прокатка в чередующихся клетях с вертикальным и горизонтальным расположением валков.
Допускается прокатка ребрового овала в овальном калибре и на плашку и на ребро.
Данная система калибров (рис. 2.32) применяется в качестве чистового и предчистового калибров, а также в качестве подготовительных на сортовых станах. Коэффициент вытяжки варьируется в интервале = 1,2…1,3.
Рис. 2.32. Система калибров овал – круг
Можно получать готовые сечения из промежуточных калибров.
Область применения данной системы (рис. 2.33): прокатка качественных сталей на крупносортных и среднесортных станах в основном линейного типа.
Рис. 2.33. Система калибров ромб – ромб
1,41a0 > h1; 1,41a0 < b1; h1 < b2; h2 < b3.
Эта система позволяет получить среднюю и низкую вытяжную способность. Путём разведения валков можно получать в этой системе ромб, квадрат и шестигранник.
Применяется на сортовых станах (в основном линейного типа) при прокатке профилей из качественных сталей (рис 2.34).
Рис. 2.34. Система калибров овал – овал
Алгоритм включает следующие этапы:
2.11. Профилировка валков листовых станов
Профилирование валков – составная часть разработки технологического режима, такая же важная, как расчет режимов обжатий, натяжений и скоростей прокатки. От профилировки валков зависит равномерность деформации по ширине прокатываемой полосы, а следовательно – возможность получить лист с минимальными значениями коробоватости, волнистости, поперечной разнотолщинности, не выходящими за допуски, установленные стандартами.
Профилирование валков выполняют на вальцешлифовальном станке (шлифовочную профилировку). В большинстве случаев выбор шлифовочной профилировки валков основан на эмпирическом подходе и практическом опыте.
Профилированию шлифовкой чаще всего подвергают верхний рабочий валок, оставляя остальные валки цилиндрическими; возможна профилеровка обоих рабочих валков с одинаковой или разной выпуклостью (вогнутостью); возможны случаи, когда профилируются рабочие и опорные валки (рис. 2.35).
При профилировании валков учитывают поперечный профиль подката, сплющивание, износ, прогиб и тепловое расширение валков во время прокатки.
Здесь учитывается не абсолютная величина указанных факторов, а разность каждого из них посередине бочки и по краям бочки или ширины полосы.
Суммарная выпуклость или вогнутость валков при шлифовке определяется из уравнения:
, (2.33)
где – разность диаметров в середине и у края бочки валка:
– суммарный прогиб опорных и рабочих валков;
– сплющивание рабочих валков в очаге деформации;
– суммарная тепловая выпуклость валков;
– суммарная выработка бочек валков;
– поперечная разнотолщиность подката (разность толщин в середине и у кромки);
, –толщина полосы на входе и выходе из клети;
– длина бочки валка;
b – ширина листа.
Основные виды профилировки валков листовых станов показаны на рис. 2.35.
На практике выпуклость верхнего рабочего валка на станах горячей прокатки составляет 0…0,3 мм, холодной прокатки 0,1…0,5 мм.
Величины, входящие в формулу (2.33) не остаются постоянными в течение межперевалочного периода, вследствие износа валков, изменения механических свойств по длине раската, колебаний продольной и поперечной разнотолщинности и т.п. Для поддержания требуемых размеров полосы требуется корректировка профилировки валков другими способами.
По материалам, приведенным в главе 2, рекомендуется литература /4, 5 и 6/.
PAGE 15
Рис. 2.35. Виды профилировки валков:
а – выпуклая; б – вогнутая; в – цилиндрическая
в)
б)
а)
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
m
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Lб
Рис. 2.12. Схемы стеснённого и вынужденного уширения
Рис. 2.29. Система калибров овал – квадрат
Рис. 2.28. Система калибров ромб – квадрат
РК
Рис. 2.30. Система калибров шестиугольник – квадрат
Рис. 2.16
Рис. 2.17
Рис. 2.26. Варианты прокатки в ящичных калибрах:
НРК – неравноосный калибр;
РК – равноосный калибр
РК
РК
НРК
НРК
НРК
НРК
Рис. 2.27. Варианты прокатки в системе безручьевых калибров
Lб
Lб