Изменение длины дуги захвата от обжатия и диаметра валков

Обжатие, Dh, мм	Значение длины дуги захвата ld, мм, при диаметре валков Dв, мм
0,5	8,66	12,25		17,32
1,0	12,25	17,32	21,21	24,5
2,0	17,32	24,5		34,64
4,0	24,5	33,64	42,42	48,98
8,0	33,64	48,98		69,28

 

2. Вычисляем угол захвата металла валками по формуле (табл. 1.2)

.

Таблица 1.2.

Изменение угла захвата от обжатия и диаметра валков

Обжатие, Dh, мм	Значение угла захвата α, град, при диаметре валков Dв, мм
0,5	3,31	2,34	1,91	1,66
1,0	4,68	3,31	2,7	2,34
2,0	6,62	4,68	3,82	3,31
4,0	9,36	6,62	5,4	4,68
8,0	13,23	9,36	7,64	6,62

 

3. Используя данные табл. 1.1 и 1.2, строим графики указанных зависимостей (рис. 1.1. и 1.2.).

Рис. 1.1. Зависимость длины дуги захвата Рис. 1.2. Зависимость угла захвата

от обжатия и диаметра валков от обжатия и диаметра валков

 

УСЛОВИЯ ЗАХВАТА ПОЛОСЫ ВАЛКАМИ

 

Алгоритм расчета и проверки условий захвата

Полосы валками

Алгоритм расчета условий захвата полосы валками представляет собой определенную последовательность вычислений и их логическую проверку.

Определяем абсолютное обжатие полосы:

D h = h₀ – h₁ .

Вычисляем угол захвата:

α = .

Рассчитываем коэффициент контактного трения по уравнениям Гелеи:

- для шлифованных чугунных или стальных валков

f = 0,82 - 0,0005 Т - 0,056 v;

- для чугунных валков

f = 0,94 - 0,0005 Т - 0,056 v;

- для стальных валков

f = 1,05- 0,0005 Т - 0,056 v,

где Т – температура полосы, ^ºС; v – скорость прокатки, м/с.

4. Принимаем, что угол трения b в радианах равен коэффициенту контактного трения f, т. е.

b = f.

5. Проверяем режим обжатия на условие захвата полосы валками

а) если D = (a - b) £ 0, то захват происходит (a £ b);

б ) если D > 0, то захват невозможен (a > b).

Примеры расчета

Пример 1. На стане с рабочими чугунными валками диаметром 1000 мм за один проход предполагается прокатать заготовку толщиной h₀ = 180 мм до толщины h₁ = 100 мм на скорости v = 3 м/с при температуре полосы, равной 1200ºC. Определить, произойдет ли захват полосы валками.

Решение.

1. Определяем абсолютное обжатие полосы

Dh = Н₀ – Н₁ = 180 –100 – 80 мм.

2. Вычисляем угол захвата

0,400 рад. = 22,9 град.

3. Рассчитываем коэффициент контактного трения по формуле Гелеи

f = 0,94 – 0,0005Т – 0,056 v = 0,94 – 0,0005×1200 – 0,056×3 = 0,172.

4. Принимаем угол трения равным коэффициенту контактного трения

b = f = 0,172 рад.

5. Проверяем на условие захвата заготовки валками.

Итак, для захвата заготовки валками необходимо, чтобы угол захвата a не превышал угол трения, т.е. a £ b. В нашем случае a = 0,4 рад > b = 0,17 рад.

Вывод. Захват полосы не произойдет, так как режим обжатий или технологические переменные подобраны неудачно. Для обеспечения процесса прокатки требуется корректировка их значений.

 

Пример 2. На обжимном стане дуо 850 требуется прокатать заготовку толщиной h₀ = 150 мм со скоростью v = 2 м/с, нагретую до температуры Т = 1100ºC, за один проход с максимально возможным по условию захвата металла обжатием. Определить, до какой минимальной толщины можно обжать заготовку, если использовать как чугунные, так и стальные валки.

Решение.

1. Рассчитаем по формуле Гелеи коэффициент контактного трения для чугунных (индекс «ч») и стальных (индекс «с») валков:

f_ч = 0,94 – 0,0005 T – 0,056 v = 0,94 – 0,0005×1100 – 0,056×2 = 0,278;

f_с = 1,05 – 0,0005 T – 0,056 v = 1,05 – 0,0005×1100 – 0,056×2 = 0,388.

2. Угол трения численно равен коэффициенту контактного трения

b = f_ч = 0,278 рад = 16 град,

b = f_с = 0,388 рад = 22 град.

3. Используя условие захвата металла валками (a £ b), определяем, что максимальная величина угла a может быть равна величине угла b, т.е.

a_ч = b = 0,278 рад,

a_с = b = 0,388 рад.

4. Используя формулу для расчета угла захвата , находим абсолютное обжатие для чугунных и стальных валков

Dh_ч = R a² = 425 × 0,278² ≈ 33 мм,

Dh_с = R a² = 425 × 0,388² ≈ 64 мм.

Таким образом, при использовании чугунных валков максимально возможное по условию захвата металла обжатие в проходе Dh_ч должно быть менее 33 мм, а при использовании стальных валков Dh_с не должно превышать 64 мм.

5. Вычисляем толщину заготовки после прохода

h_1ч = h₀ – Dh = 150 – 32 = 118 мм,

h_1с = h₀ – Dh = 150 – 64 = 86 мм,

Следовательно, при использовании чугунных валков можно прокатать за один проход заготовку толщиной 118 мм, а на стальных валках 86 мм.

Вывод. Стальные валки обладают большей захватывающей способностью по сравнению с чугунными валками.

 

Пример 3. На блюминге 1500 (валки стальные) прокатали заготовку размером 640×820×2400 мм с относительным обжатием в проходе 11,1 %, при температуре раската 1200ºС и скорости 2,0 м/с. Проверить режим на условие захвата, определить начальные размеры заготовки и геометрические параметры очага деформации.

Решение.

1. Определяем начальную толщину заготовки

h₀ = 720 мм.

2. Вычисляем абсолютное обжатие

Dh = h₀ – h₁ = 720 – 640 = 80 мм.

3. Определяем длину дуги захвата

245 мм.

4. Находим угол захвата

0,327 рад.

5. Определяем коэффициент трения

f = 1,05 – 0,0005Т – 0,056 v = 1,05 – 0,0005×1200 – 0,056×2 = 0,338.

Вывод. Захват металла валками возможен, т. к. a = 0,327 рад < b = 0,338 рад.

6. Вычисляем уширение раската

Db = 0,4e l_d = 0,4× 0,111×244,95 = 10,88» 11 мм.

7. Определяем начальную ширину заготовки

b₀ = b₁ – Db = 820 – 11 = 809 мм.

8. Находим начальную длину слитка из условия постоянства объема

L₀ = » 2160 мм.

9. Определяем площадь контакта металла с валками

815 × 232,38 = 189400 мм² = 0,1894 м².

Ответ. Начальные размеры слитка 720×809×2160 мм.

 

Пример 4. До какой толщины можно обжимать заготовку с исходной толщиной 560 мм в клети с рабочими валками диаметром 1020 мм, если коэффициент контактного трения равен 0,304.

Решение.

1. Считая, что угол трения численно равен коэффициенту контактного трения f = b, получим

b = a = 0,304.

2. Вычисляем абсолютное обжатие заготовки

Dh = R a² = 510 × 0,304² = 47,26 = 47,3 мм.

3. Определяем, до какой толщины можно обжимать полосу

h₁ = h₀ – Dh = 560 – 47,3 = 512,7» 513 мм.

 

Пример 5. Определить какой должен был бы быть диаметр рабочих валков, изготовленных из кованой стали и из отбеленного чугуна, обеспечивающих условие захвата заготовки c начальной толщиной 450 мм при относительном обжатии 55%. Температура металла 1250 ⁰С, скорость прокатки 3,5 м/с.

Решение.

1. Определяем коэффициент трения для стальных и чугунных валков

f_c = 1,05 – 0,0005 T – 0,056 v = 1,05 – 0,0005×1250 – 0,056×3,5 = 0,229;

f_ч = 0,94 – 0,0005 T – 0,056 v = 0,94 – 0,0005×1250 – 0,056×3,5 = 0,119.

2. Находим абсолютное обжатие

Dh =e h₀ = 0,55× 450 = 247,5 мм.

4. Используя формулу угла захвата , определяем диаметр стальных и чугунных рабочих валков

D_c = = 9439 мм» 9,44 м;

= 34955 мм» 35 м.

Вывод. Диаметры валков не реальны, так как известно, что максимальный диаметр рабочих валков достигает примерно 1500 мм (блюминг 1500).

 

Пример 6. Определить максимальное обжатие за проход в чистовой клети ТЛС 3600 с чугунными валками диаметром 800 мм, при котором возможен захват металла. Скорость прокатки 4,82 м/с, температура металла 980ºС.

Решение.

1. Определяем коэффициент трения при прокатке

f = 0,94 – 0,0005 T – 0,056 v = 0,94 – 0,0005× 980 – 0,056× 4,82 = 0,180.

2. Принимаем, что угол трения численно равен коэффициенту контактного трения, т. е. b = f = 0,180. Тогда угол захвата

a = b = 0,180.

3. Используя формулу угла захвата , вычисляем максимальное обжатие в проходе

Dh_max = = 13 мм.

 

Пример 7. Лист сечением 32×3200 мм и длиной 7300 мм за один проход прокатали на толстолистовом стане с чугунными валками диаметром 960 мм. Температура листа 920ºС, скорость прокатки 4,8 м/с, коэффициент вытяжки после прохода равен 1,23. Проверить режим на условие захвата металла валками и определить длину листа после прохода.

Решение.

1. Определяем толщину листа после прохода (уширение отсутствует)

26 мм.

2. Определяем абсолютное обжатие

Dh = h₀ – h₁ = 32 – 26 = 6 мм.

3. Вычисляем длину дуги захвата

53,7 мм.

4. Определяем угол захвата металла валками

0,112.

5. Находим значение коэффициента трения для данного прохода

f = 0,94 - 0,0005 T - 0,056 v = 0,94 - 0,0005× 920 - 0,056× 4,8 = 0,211.

Вывод. Захват возможен, т. к. a = 0,112 < b = 0,211.

6. Определяем длину листа после прохода

L₁ = l L₀ = 1,23×7300» 8980 мм.

 

Пример 8. Кованая заготовка массой 8 тонн из стали 10ГН2МФА (r = 7,87 т/м³ ) после гидгосбива печной окалины потерял в массе 3% и с поперечным сечением 650×980 мм за один проход был прокатан в черновой клети ТЛС 4000. Определить возможность захвата металла валками, геометрические размеры очага деформации и размеры заготовки после прокатки, если известно, что скорость прокатки V = 2,68 м/с, относительное обжатие e = 7,23 %, температура металла Т= 1170ºС, валки стальные диаметром 1030 мм.

Решение.

1. Определяем массу заготовки после гидросбива печной окалины

M = 0,97× 8 = 7,76 т.

2. Определяем длину заготовки перед проходом

1,547 м = 1547 мм.

3. Находим абсолютное обжатие за проход

D h = e h₀ = 0,0723 × 650 = 47 мм.

4. Определяем толщину листа после прохода

h₁ = h₀ – Dh = 650 – 47 = 603 мм.

5. Вычисляем длину дуги захвата металла валками

155 мм.

6. Определяем угол захвата металла валками

0,302 рад.

7. Вычисляем коэффициент трения

f = 1,05 – 0,0005 T – 0,056 v = 1,05 – 0,0005 × 1170 – 0,056 × 2,68 = 0,315.

8. Определяем возможность захвата металла валками, т.е. условие a £ b.

Вывод. Так как a = 0,302 < b = 0,315, захват возможен.

9. Находим величину уширения раската

Db = 0,4 e l_d = 0,4×0,0723×155,58 = 4,5 мм.

10. Определяем ширину слитка после прохода

b₁ = b₀ + Db = 980 + 4,5 = 984,5 мм.

11. Рассчитываем площадь контакта металла с валками

= 980×155,58 = 152800 мм² = 0,1528 м².

12. Вычисляем длину раската после прохода из условия постоянства объема

1660 мм.

Вывод. Размеры заготовки после прохода 603×985×1660 мм.