Расчет калибровки при прокатке швеллера № 27

 

Прокатка швеллера № 27 на рельсобалочном стане 800, состоящем из обжимной реверсивной клети 1050, двух клетей трио 800, а также чистовой клети дуо 800. Размеры холодного профиля швеллера № 27 приведены в ГОСТ 8240-92.

Уклон внутренних граней фланцев принимаем 8% (допускается < 12%). Число фасонных калибров «п» для прокатки швеллера №27 принимаем по графику (рис. 144): п=9. в клети 1050—2а калибра, в первой клети трио 800—три, во второй—три, в чистовой клети дуо 800—один.

Горячие размеры профиля (частично с учетом минусовых допусков) следующие:

Ширина (высота швеллера): Вг=(В х -∆) * α;

В9= (270*2,5) * 1,013 = 271 мм

Высота (ширина фланца): Нг= (Нх -∆)* α;

Н9= (95- 2,0) * 1,013 = 94,2 мм

Толщина стенки:

d9= dх * α = 6,0 * 1,013 = 6,1 мм

Средняя толщина фланцев:

t9 = tх * α = 10,5 * 1,013 = 10,6 мм

Высота действительного фланца:

h9= Н9 - d9 = 94,2 – 6,1 = 88,1 мм

Размеры основания действительного фланца:

b9= t9 + 0,5 h9 * tgφ9 (tgφ9 = 0,08)

b9= 10,6 + 0,5 * 88,1* 0,08 = 14,124 мм

Размеры фланца у края:

a9= t9 - 0,5 h9 * tgφ9

a9= 10,6 - 0,5 * 88,1* 0,08 = 7,076 мм

Отношение размеров фланца у края и основания:

= ≈0,501

Площадь поперечного сечения действительного фланца:

qфл9= t9 * h9 = 10,6 * 88,1= 933,86 ≈ 934 мм2

Площадь поперечного сечения чистового калибра:

Q9 = 2 qфл9+ В9 * d9 = 2 * 934 + 271 * 6,1 = 3521,1 мм2

Принимаем два контрольных калибра: 5й и 8й по ходу прокатки.

Приращение в открытых фланцах ∆hпр=1,0мм.

Закрытые фланцы не применяем, поэтому утяжки не будет. Приращение высоты действительных фланцев от выдавливания ложных фланцев принимаем δ= 2 мм во всех калибрах, кроме чистового. В чистовом калибре выдавливание практически отсутствует. В контрольных калибрах предусматриваем осадку фланцев по высоте на 5 мм в каждом.

Определяем высоту действительного фланца в разрезном калибре:

hр= h9 - ∑∆hпр - ∑ δ + ∑ε

hр = 88,1 – 6 – 10 + 10 = 82,1 мм

Высота фланца в любом калибре:

h i-1 = h i - ∆hпр i – δ1 + ε1

Данные расчета высоты действительных фланцев приведены в таблице:

 

Номер к-ра	Приращение ∆hпр, мм	Выдавливание δ,	Осадка ε,мм	Высота фланца h, мм	Номер к-ра	Приращение ∆hпр, мм	Выдавливание δ, мм	Осадка ε,мм	Высота фланца h, мм
I	-	-	-	82,1	VI			-	99,1
II			-	85,1	VII			-	102,1
III			-	88,1	VIII		-		107,1
IV			-	91,1	IX		-	-	108,1
V	-	-		96,1

 

Уширение выбираем по графику (рис. 145) для разрезног калибра

∆В1= 7 мм, для остальных калибров ∑ ∆В2-9 = 43 мм, общее уширение ∑ ∆В1-9 = 50 мм.

Ширина заготовки:

В0 = В9-∑ ∆В1-9 = 271-50 = 221 мм

Ширина разрезного калибра:

В1 = В0+ ∆В1=221 + 7 = 228 мм

Окончательно определяем уширение в остальных швеллерных калибрах:

∑ ∆В2-9 = В9- В1= 271 – 228 = 43 мм

Большее основание действительных фланцев разрезного калибра принимаем:

b1= 0,5В1 = 0,5*228=114 мм

Размер действительного фланца у края в разрезном калибре:

а1= b1 =114 =57,11мм

Площадь поперечного сечения действительного фланца разрезного калибра:

qфл1 = ∗ h1= ∗82,1=7024,2мм2

Площадь поперечного сечения ложного фланца разрезного калибра q ′фл1 определяем из формулы:

q ′фл1= 0,05(1+ )∗ qфл1=0,05(1+ )7024,2=5268,15мм2

Размеры основания ложных фланцев разрезного калибра принимаем такие же, к и у действительных фланцев:

а′1= а1=57,11 мм; b′1= b1=144 мм

Средняя толщина полки ложного фланца равна:

t′1 = = =85,6мм

Высота ложного фланца:

h′1= = =61,5мм

Толщину стенки разрезного калибра определяем по формуле:

d1= = = =70,4мм

Принимаем толщину стенки с учетом закруглений разрезающих гребней

d′1=120 мм.

Площадь поперечного сечения разрезного калибра можно найти планиметрированием или из выражения:

Q1 =2(qфл1+q ′фл1)+d1*В1+2()2∗ ;

Q1 =2(7024,2+5268,15)+70,4*228+2()2∗ =41631мм2

Последний член приближенно представляет собой площадь закругления разрезающих гребней:

tgφ1 = = =0,693

tgφ′1= = =0,925

Высота разрезного калибра:

Н1= h фл1 + h′ фл1 + d1=82,1 + 61,5 + 70,4 = 214 мм

Определяем высоту заготовки по следующей формуле, принимая разрезной калибр закрытым:

Н0= (Н1- )2

К= = = =0,452

∆q= = 2927мм

Н0= (214- )2=230мм

Коэффициент вытяжки в разрезном калибре:

μ1= = =1,221

Угол захвата в начальный момент:

α1= arccos(1- )= arccos(1- )=0,5223 рад (29,930)

Д= 0,9 Дн = 0,9 * 1050=945 мм

Угол захвата по усредненному обжатию при установившемся процессе прокатки равен:

α1= arccos(1- )= arccos(1- )=0,3406 рад (19,520)

Для улучшения захвата следует произвести накатку, или насечку разрезающих гребней.

Расчет промежуточных калибров

9Общий коэффициент вытяжки фланцев:

∑ μфл = = =13,160974

9 Распределим коэффициенты вытяжки фланцев по проходам:

∑ μфл = μ2* μ3* μ4* μ5* μ6* μ7* μ8* μ9

∑ μфл = 1,42*1,5*1,47*1,45*1,42*1,35*1,25*1,21=13,164

Общий коэффициент вытяжки (обжатия) стенки:

∑ μст = = =11,540983

Коэффициенты вытяжки стенки по проходам:

∑ μст= 1,45*1,5*1,45*1,4*1,37*1,32*1,25*1,157=11,5476

d2= = d3=

d4= d5=

d6= d7= 8,82;

d8= =7,05мм; d9= =6,1мм.

Сумма дробных частей коэффициентов вытяжки стенки равна:

∑ (μст-1)= 0,45*0,5*0,45*0,4*0,37*0,32*0,25*0,157=2,897

Распределение общего уширения предусматриваем пропорционально дробным частям коэффициентов вытяжки:

m= = =14,84294

Уширение по проходам:

∆В2= m(μст2-1);

∆В2=14,84294*0,45=6,68 мм; ∆В3=14,84294*0,5=7,42 мм;

∆В4=14,84294*0,45=6,68 мм; ∆В5=14,84294*0,4=5,94 мм;

∆В6=14,84294*0,37=5,5 мм; ∆В7=14,84294*0,32=4,75 мм;

∆В8=14,84294*0,25=3,71 мм; ∆В9=14,84294*0,157=2,33 мм.

Значение ширины калибров:

В2= В1+∆В2;

В2=228+6,68=234,7 мм; В3=234,7+7,42=242,1 мм;

В4=242,1+6,68=248,8 мм; В5=248,8+5,94=254,7 мм;

В6=254,7+5,5=260,2 мм; В7=260,2+4,75=265 мм;

В8=265+3,71=268,6 мм; В9=268,6+2,33=270 мм.

Суммарные площади поперечного сечения действительного и ложного фланца по проходам равно:

qфл8+ q ′фл8= qфл9*μ9=934*1,21=1130,14 мм2;

qфл7+ q ′фл7=(qфл8+ q ′фл8) *μ8=1130,14*1,25=1412,7 мм2;

qфл6+ q ′фл6=(qфл7+ q ′фл7) *μ7=1412,7*1,35=1907,1 мм2;

qфл5+ q ′фл5=(qфл6+ q ′фл6) *μ6=1907,1*1,42=2708,1 мм2;

qфл4+ q ′фл4=(qфл5+ q ′фл5) *μ5=2708,1*1,45=3926,7 мм2;

qфл3+ q ′фл3=(qфл4+ q ′фл4) *μ4=3926,7*1,47=5772,3 мм2;

qфл2+ q ′фл2=(qфл3+ q ′фл3) *μ3=5772,3*1,5=8658,5 мм2;

qфл1+ q ′фл1=(qфл2+ q ′фл2) *μ2=8658,5*1,42=12295,0 мм2.

Распределим суммарную площадь поперечного сечения между действительным и ложным фланцами. Площадь поперечного сечения действительного фланца, в соответствии с формулой равна:

qфл=

Находим К из формул:

q ′фл=К* qфл=(0,03 ÷0,05)(1+ ) qфл; где

n — порядковый номер калибра против хода прокатки;

m=1,0÷0,5 — постоянный коэффициент большее значение которого принимают для развернутых калибров, меньшее — для двутавровых калибров и малых швеллеров.

Значение коэффициента К по проходам следующее: К1=0,7; К2=0,59; К3=0,46; К4=0,32; К5=0,2; К6=0,14; К7=0,09; К8=0,03; К9=0.

Определяем площади поперечного сечения действительных и ложных фланцев:

qфл2= 5445,6мм2; q ′фл2=8658,5-5445,6=3213 мм2;

qфл3= =3953,6мм2; q ′фл3=5772,3-3953,6=1818,7 мм2;

qфл4= =2974,8 мм2; q ′фл4=3926,7-2974,8=952 мм2;

qфл5= =2256,7 мм2; q ′фл5=2708,1-2256,7=451,4 мм2;

qфл6= = 1673мм2; q ′фл6=1907,1-1673=234,1 мм2;

qфл7= =1296,1мм2; q ′фл7=1412,7-1296,1=116,6 мм2;

qфл8= =1097,2 мм2; q ′фл8=1130,14-1097,2=33 мм2.

Среднее значение толщины действительных фланцев:

t2= = =64мм; t3= =45мм;

t4= =32,6мм; t5= =23,5мм;

t6= =32,6мм; t7= =12,7мм;

t8= =10,2мм.

Координаты точки К определяем по имеющимся размерам калибров I и IX:

tgφ1= = =0,6929

е = = = =-1,087485мм

Нк= = =163мм

В промежуточных калибрах tg угла наклона внутренних стенок фланца:

tgφ= ;

tgφ2= =0,522; tgφ3= =0,522;

tgφ4= =0,268; tgφ5= =0,195;

tgφ6= =0,1402; tgφ7= =0,1037;

tgφ8= =0,08326.

Длину больших оснований действительных фланцев определяем по формуле:

b=Нк* tgφ- е;

b2=163*0,522+1,087=86,2мм; b3=163*0,369+1,087=61,23мм;

b4=163*0,268+1,087=44,8мм; b5=163*0,195+1,087=33мм;

b6=163*0,1402+1,087=24мм; b7=163*0,1037+1,087=18мм;

b8=163*0,08326+1,087=14,7мм.

Длины малых оснований действительных фланцев определяем по формуле: а =2t- b;

а 2=2*64- 86,2=41,8мм; а3 =2*45- 61,23=28,8мм;

а 4=2*32,6- 44,8=20,4мм; а 5=2*23,5- 33=14мм;

а 6=2*17- 24=10мм; а7 =2*12,7- 18=7,4мм;

а 8=2*10,2- 14,7=5,7мм.

Радиус закругления R в месте сопряжении действительного фланца и стенки увеличивается от чистового калибра к разрезному пропорционально увеличению большего основания действительного фланца. Радиус закругления в чистовом калибре R=11,0мм.

Отношение радиуса к основанию фланца в чистовом калибре:

ρ= = =0,778

Радиусы закруглений по калибрам:

R8= ρ* b8=0,778* 14,7=11,45мм; R7=0,778*18=14,0мм;

R6=0,778*24=18,67мм; R5=0,778*33=25,67мм;

R4=0,778*44,8=34,85мм; R3=0,778*61,23=47,64мм;

R2=0,778*86,2=67,06мм; R1=0,778*114=88,69мм.

Радиусы закругления ложных фланцев R′ изменяются в пределах

(1,0÷1,5) R, причем R′= R в первых по ходу прокатки калибрах и R′=1,5*R — в последних.

R′8=1,5* R8=1,5*11,45=17,17мм; R′7=1,5*14,0=21мм;

R′6=1,5*18,67=28,0мм; R′5=1,25*25,67=32,08мм;

R′4=1,25*34,85=41,82мм; R′3= R3=47,64мм;

R′2= R2=67,06мм; R′1= R1=88,69мм.

В одном или двух предчистовых калибрах ложный фланец имеет форму треугольника, а в черновых калибрах форму трапеции.

Принимаем, аt7=0, а′8=0, в остальных черновых калибрах а′=а.

Так как ложный фланец имеет форму трапеции, для нахождения высоты h′ достаточно найти среднюю толщину фланца. Принимаем её равной длине большого основания действительного фланца: t′= b.

Тогда значения высоты ложного фланца в соответствии с формулой:

h′= ;

По калибрам получим следующие значения:

h′2= =50,2мм; h′3= =40,42мм;

h′4= =29,2мм; h′5= =19,21мм;

h′6= =13,8мм; h′7= =9,18мм;

h′8= =3,23мм.

Длины большого основания ложного фланца:

b′=2* t′- а ′;

b′2=2* 86,2-41,8=130,6мм; b′3=2* 61,23-28,8=93,66мм;

b′4=2* 44,8-20,4=69,2мм; b′5=2* 33-14=52мм;

b′6=2* 24-10=38мм;

И для калибров 7 и 8 по формуле:

b′7,8= ;

b′7= =25,4мм; b′8= =20,43мм.

Результаты расчета калибровки приведены в таблице, а соответствующие ей калибры на рис. 169, (А.П.Чекмарев «Калибровка прокатных валков»).

Швеллер прокатывают из заготовки 230х221мм, а её получаем из блюма 260х280х3900мм; из этого блюма за три проходав обжимной клети 2х ящичных калибрах с кантовкой после второго прохода, получаем заготовку 230х221мм, которую задаем в первый фасонный калибр.

1й проход. Дк1,2=0,9*Д0+S- hк=0,9*1050+10-150=805мм; где hк—высота первого ящичного калибра в котором осуществляем I и II проходы;

S=0,01*Д0=0,01*1050=10,5мм=10мм—зазор между буртами валков (калибра). Rк=402,5мм; ∆h1=35мм; h1=280-35=245мм;

α1=arccos(1- )=0,2959 рад (16,950).

∆ b1 =5мм;

принимаем ∆ b1=5мм; b1=260+5=265мм;

h1х b1=245х265мм.

2й проход. ∆h2=25мм; h2=245-25=220мм;

α2=arccos(1- )=0,2499 рад (12,80).

∆ b2 =3мм;

Принимаем ∆ b2=3мм; b2=265+3=268мм;

h2х b2=220х268мм.

После этого прохода следует кантовка:

h2х b2=268х220мм.

3й проход. ∆h3=47мм;h3=268-47=221мм;Дк3=0,9*Д0+S-hк=0,9*1050+10-140=815мм; Rк=407,5мм;

α3=arccos(1- )=0,34127 рад (19,50).

∆ b3 =9,7мм;

Принимаем ∆ b3=10мм; b2=220+10=230мм;

h3х b3=221х230мм.

Площадь блюма Q0=0,98*H0*B0=0,98*280*260=71344мм2.

Обжимная клеть, ящичные калибры:

Q1=0,98*245*265=63626,5мм2;

Q2=0,98*220*268=57781мм2;

Q3=0,98*221*230=49813,4мм2 (заготовка для разрезного калибра).

Фасонные калибры:

Q1=41631мм2;

Q2=В2*d2+2(qфл2+q ′фл2)=234,7*48,55+2(5445,6+3213)=28711,88мм2;

Q3=242,1*32,37+2(3953,6+1818,7)=19381,4мм2;

Q4=248,8*22,32+2(2974,8+952)=13406,82мм2;

Q5=254,7*16,0+2(2256,7+451,4)=9491,4мм2;

Q6=260,2*11,64+2(1673+234,1)=6843мм2;

Q7=265*8,82+2(1296,1+116,6)=5162,7мм2;

Q8=268,6*7,05+2(1097,2+33)=4154,03мм2.

Средняя высота калибра и среднее обжатие в фасонных калибрах:

hкср= ; ∆h= hксрi-1- hксрi;

1й проход.

hк1= =182,6мм; ∆h1= 230-182,6=47,4мм;

2й проход.

hк2= =122,3мм; ∆h2= 182,6-122,3=60,3мм;

3й проход.

hк3= =80,05мм; ∆h3= 122,3-80,05=42,25мм;

4й проход.

hк4= =53,9мм; ∆h4= 80,05-53,9=26,15мм;

5й проход.

hк5= =37,3мм; ∆h5= 53,9-37,3=16,6мм;

6й проход.

hк6= =26,3мм; ∆h6= 37,3-26,3=11мм;

7й проход.

hк7= =19,5мм; ∆h7= 26,3-19,5=6,8мм;

8й проход.

hк8= =15,5мм; ∆h8= 19,5-15,5=4мм;

9й пр оход.

hк9= =13мм; ∆h9= 15,5-13=2,5мм.

Вытяжки по проходам определим по формуле:

μ i= , а также определяем длину раската а каждом проходе:

l pi+1= l pi*μ i+1.

Ящичные калибры:

μ ящ1= =1,121; l p1=3,9*1,121=4,372м;

μ ящ2= =1,101; l p2=4,372*1,101=4,813м;

μ ящ3= =1,159; l p3=4,813*1,159=5,579м.

Фасонные калибры:

μ ящ4= =1,196; l p4=5,579*1,196=6,672м;

μ ящ5= =1,449; l p5=6,672*1,449=9,668м;

μ ящ6= =1,481; l p6=9,668*1,481=14,318м;

μ ящ7= =1,445; l p7=14,318*1,445=20,690м;

μ ящ8= =1,412; l p8=20,690*1,412=29,214м;

μ ящ9= =1,387; l p9=29,214*1,387=40,520м;

μ ящ10= =1,325; l p10=40,520*1,325=53,689м;

μ ящ11= =1,243; l p11=53,689*1,243=66,736м;

μ ящ12= =1,179; l p12=66,736*1,179=78,682м.

Определение катающего диаметра

Дк=0,9*Дн+ S- hкср=0,9*Дн- + S;

Обжимная клеть 1050:

S=0,01*Д0=0,01*1050=10,5мм=10мм;

Дк1,2=0,9*1050+10-150=805мм;

Дк3=0,9*1050+10-140=815мм;

Дк4=0,9*1050+10-182,6=772,4мм;

Дк5=0,9*1050+10-122,3=832,7мм.

Первая клеть трио 800:

S=0,01*Д0=0,01*800=8мм;

Дк6=0,9*800+8-80,05=647,95мм;

Дк7=0,9*800+8-53,9=674,1мм;

Дк8=0,9*800+8-37,3=690,7мм.

Вторая клеть трио 800:

S=0,01*Д0=0,01*800=8мм;

Дк9=0,9*800+8-26,3=701,7мм.

Чистовая клеть дуо 800:

S=0,01*Д0=0,01*800=8мм;

Дк10=0,9*800+8-19,5=708,5мм.

Все расчетные данные заносим в таблицу № 1.

 

 

													№ прохода
	268,6		260,2	254,7	248,8	242,1	234,7						Ширина калибра В, мм
6,1	7,05	8,82	11,64	16,0	22,32	32,37	48,55	70,4					Толщина стенки, d мм
	15,5	19,5	26,3	37,3	53,9	80,05	122,3	182,6					Средняя высота, hкср, мм
2,5		6,8		16,6	26,15	42,25	60,3	47,4					Среднее обжатие, ∆ hср, мм
	712,5	708,5	701,7	690,7	674,1	647,95	832,7	772,4					Катающий диаметр, Дк, мм
3521,1	4154,03	5162,7		9491,4	13406,82	19381,413406,82	28711,88		49813,4		63626,5		Толщина калибра, Q,мм2
1,179	1,243	1,325	1,387	1,412	1,445	1,481	1,449	1,196	1,159	1,101	1,121		Вытяжки в калибре, μ
78,682	66,736	53,689	40,520	29,214	20,690	14,318	9,668	6,672	5,579	4,813	4,372		Длина раската, lр, м
	1097,2	1296,1		2256,7	2974,8	3953,6	5445,6	7024,2					Площ. попереч.сечения фланца, qфл,мм2
108,1	107,1	102,1	99,1	96,1	91,1	88,1	85,1	82,1					Высота, h, мм
14,12	14,7				44,8	61,23	86,2						Длина большого осн. фланца, b,мм
7,0	5,7	7,4			20,4	28,8	41,8	57,11					Длина малого осн. фланца, а, мм
-		116,6	234,1	451,4		1818,7		5268,1					Площадь попереч. сечения фланца, q ′ фл,мм2
-	3,23	9,18	13,8	19,21	29,2	40,42	50,2	61,5					Высота фланца, h ′, мм
-	20,43	25,4			69,2	93,66	130,6						Длина большого основания фланца, b ′ ,мм
-	-	-			20,4	28,8	41,8	57,11					Длина большого основания фланца, а ′, мм