Энергосиловые параметры сортовой прокатки

Ниже будут предложены две методики расчета энергосиловых параметров.

Методика М.Я. Бровмана [4].

Усилие и момент прокатки определяются по формулам:

(5.1)

, (5.2)

где – среднее давление металла на валки;

- горизонтальная проекция контактной площади деформируемой заготовки и валка;

- длина зоны деформации;

- коэффициент плеча равнодействующей;

, (5.3)

где k - предел текучести (сопротивление деформации) при сдвиге, ;

- коэффициент напряженного состояния;

- действительный предел текучести прокатываемого металла (в состоянии линейного напряженного состояния при пластометрических испытаниях), определяемый из степенной функции [5]:

, (5.4)

где – величины постоянные для данной марки стали, определяются по таблице 10.1.

Проекция контактной площади определяется по формуле:

(5.5)

где – средняя ширина раската;

- коэффициент, зависящий от типа калибра.

. (5.6)

При горячей прокатке величину можно рассматривать как функцию одного параметра:

, (5.7)

Таблица 5.1 Коэффициенты для определения

Материал	Диапазон температур	, мПа	n1	n2	n3 • 102 град -1
Ст 20 Ст 45 Ст ШХ15 Ст 40ХН Ст 40Х Ст12 ХН3А Ст 30ХГСА Сталь 55С2 и Сталь 60С2	900-1300 900-1300 900-1300 900-1300 900-1300 900-1300 900-1200   900-1300		0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25   0,25	0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14   0,14	0,25 0,25 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30   0,30

где - средняя высота раската;

(5.8)

при

(5.9)

при

, (5.10)

. (5.11)

Коэффициент плеча равнодействующей равен:

, (5.12)

при , где - характеризует форму поперечного сечения заготовки;

, (5.13)

при .

Коэффициенты , определены для различных типов калибров [4] и приведены в таблице 5.2.

Необходимые в ходе расчета геометрические параметры очага деформации рекомендуется брать как для «соответственной» полосы, в этом случае не нужно пользоваться коэффициентами .

Методика А.И. Целикова и В.И. Зюзина.

Действительный предел текучести деформируемого металла определяется методом термодинамических коэффициентов В.И. Зюзина:

, МПа (5.14)

где s_о.д – базисная величина предела текучести металла, опреде

ленная опытами при следующих параметрах деформации: одно

осное растяжение при t=1000°С; e=0,1; u=10 1/с;

- термомеханические коэффициенты, учитывающие, соответственно, температуру, степень и скорость деформации.

Таблица 5.2. Коэффициенты для определения энергосиловых параметров

калибр/ коэффициент	гладкая бочка	ромбический и квадратный	овальный, круглый, шестигранный	ящичный и ящичный шестиугольный
		0,72	0,84	0,9
	0,5	0,71	0,57	0,56
		0,5	0,79	0,8
	0,25	0,28	0,28	0,28
		1,41	1,19	1,13
		0,5	0,79	0,8
		1,41	1,7	1,7
	0,5	0,35	0,4	0,4

В справочной литературе [11] приведены базисные значения предела текучести различных марок стали, а термомеханические коэффициенты определяют по специальным графикам, построенным для каждой марки стали в зависимости от параметров (t; e; u).

Сопротивление металла деформации определяется по формуле А.И. Целикова – В.С. Смирнова:

, (5.15)

где - интенсивность нормальных напряжений при плоском деформированном состоянии;

- коэффициент напряженного состояния металла в очаге деформации, определяется как произведение пяти коэффициентов:

, (5.16)

где – коэффициент, учитывающий влияние ширины прокатываемой полосы (рисунок 5.1), может быть определен по регрессионной зависимости:

, (5.17)

Рисунок 5.1. Определение коэффициента ширины полосы

- коэффициент, учитывающий влияние внешнего (контактного) трения, определяется по формуле:

, (5.18)

, (5.19)

, (5.20)

где – толщина полосы в нейтральном сечении очага деформации;

– толщина полосы, выходящей из очага деформации;

f_у - коэффициент контактного трения в установившимся периоде процесса прокатки;

l – длина очага деформации, мм.

- коэффициент, учитывающий влияние внешних зон;

, (5.21)

- коэффициент, учитывающий влияние межклетевого натяжения прокатываемой полосы в клетях непрерывных групп прокатных станов:

, (5.22)

где и - соответственно, натяжения заднего и перед

него концов прокатываемой полосы.

, (5.23)

где П – периметр полосы.

Кроме сопротивления металла деформации , остальные энергосиловые параметры для любой методики определяются одинаково. Усилие прокатки и момент определяются по формулам 5.1, 5.2.

Загрузка рабочей клети по усилию прокатки определяется по формуле:

(5.24)

где - допускаемое усилие прокатки (приложение 1)

Ориентировочно, крутящий момент прокатки с учетом затрат энергии на преодоление трения в механизмах главной линии и других технологических факторов, составляет:

(5.25)

Момент, развиваемый электродвигателем:

, (5.26)

где - кпд механизмов главной линии клети;

- передаточное число редуктора (приложение 1).

Мощность электродвигателя главного привода:

, (5.27)

Угловая скорость вращения вала двигателя:

, (5.28)

где - частота вращения валков, об/мин.

Коэффициент использования мощности двигателя:

(5.29)

где - мощность двигателей, согласно технологических характеристик (приложение 1).

ЛИТЕРАТУРА

1. Пратусевич А.Е. Вальцовщик-оператор прокатного стана. Учебник в 6 книгах. Книга 5. – Старый Оскол, 1995

2. Мастеров В.А., Берковский В.С. Теория пластической деформации и пластической обработки металлов давлением. – М.: Металлургия, 1989

3. Смирнов В.К., Шилов В.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. Учебное пособие для вузов. – М.: Металлургия, 1987

4. Бровман Н. Я. Энергосиловые параметры и усовершенствование технологии прокатки. М.: Металлургия, 1995

5. Гетманец В.В., Тильга С.С., Кузьменко А.Г., Романченко В.Л.Справочник калибровщика. – Кривой Рог: Минерал, 1995

6. Грудев А.П. Теория прокатки. - М.: Металлургия, 1988

7. Производство проката не непрерывном мелкосортно-среднесортном стане 350. Временная технологическая инструкция. – ВТИ 00187895-П.С-346-2001

8. Кузьменко А.Г. Мелкосортные станы. Состояние, проблемы, перспективы. – М.: Металлургия, 1996

9. Грудев А.П., Машкин Л.Ф., Ханин М.И. Технология прокатного производства. – М.: Металлургия, 1994

10. Тарновский И.Я. Формоизменение при пластической обработке. – М.: Металлургиздат, 1954

11. Целиков А.И., Томленов А.Д., Зюзин В.И., Третьяков А.В., Никитин Г.С.Теория прокатки. Справочник. – М.: Металлургия, 1982.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Технические характеристики рабочих клетей

Клеть	Размер валка Мм	Вес, т	Максимальное усилие, т	Характеристики главного привода
кВт	об/мин якоря	iред	Скорость валка, об/мин	Скорость прокатки, м/c
Бочка мм	мм
Стан 700
1В 2Г 3В 4Г	НЗС-1 (820/730)х1200		7,4 7,3 5,8 5,7		2х675 2х675	350 - 875	26,0 22,62 17,94 14,97	16 – 29 19 – 33 26 – 42 30 - 51	0,6 – 1,1 0,7 – 1,4 0,8 – 1,5 0,9 – 1,7
5В 6Г 7В 8Г	НЗС-2 (720/650)х1200		5,8 5,7 5,8 5,7		2х675 2х675	350 - 875	16,64 13,43 11,98 10,38	27– 47 32 – 55 35 – 62 41 - 74	0,9 – 1,7 1,1 – 2,0 1,2 – 2,3 1,3 – 2,5
Стан 350
1Г 2В 3Г 4В 5Г 6В	Черновые (680/580)´1000		4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0			800 - 1200		14,2 - 19,2 20,0 - 30,0 22,5 - 30,4 28,6 - 32,6 32,0 - 43,2 40,0 - 54	0,36 - 0,5 0,5 - 0,75 0,61 - 0,82 0,78 - 1,05 0,9 - 1,22 1,11 - 1,5
Мелкосортная линия стана
7Г   8В   9Г   10В	I промежуточная группа (530/450) ´ 800		2,0 2,0 2,0 2,0			80 - 1000	7,1 6,3	10 - 90 10 - 112,5 11,2 -126,8 12,7 - 142,9	0,22 - 2,03 0,22 - 2,5 0,26 - 2,93 0,3 - 3,26
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (продолжение)
11Г 12В 13Г14В15Г16В17Г18В	II промежуточная группа (420/370) ´ 630		1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0			320 - 1000	2,8 2,8 2,24 2,5 2,24 1,6	80,0 - 225 114 - 321 114 - 321 143 - 402 128 - 360 143 - 402 160 - 450 200 - 562	1,5 - 4,2 2,01 - 5,84 2,16 - 6,01 2,62 - 7,46 2,46 - 6,92 2,7 - 7,6 3,09 - 8,7 3,8 - 10,6
19Г20В21Г22В 23Г24В	Чистовая группа (380/335) ´ 630		0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75			320 - 1000	1,4 1,12 1,12 0,89 0,89 0,71	228 - 642 286 - 803 286 - 803 360 - 1011 360 - 1011 541 - 1268	4,04 - 11,2 5,0 - 13,9 5,0 - 13,9 6,2 - 17,5 6,3 - 17,8 9,4 - 22
Среднесортная линия стана
Характеристики клетей первой и второй промежуточной групп (клети 7Г…14В) аналогичны характеристикам клетей мелкосортной линии
15Г     16В	Чистовая группа (380/335) ´ 630		0,75 0,75			320 - 1000	1,8 1,4	178 - 500 228 - 643	3,0 - 8,41 3,76 - 10,6

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Номограмма для определения суммарного коэффициента вытяжки по схеме квадрат – шестиугольник – квадрат

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Номограмма для определения коэффициента обжатия по схеме шестиугольник – квадрат

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Номограмма для определения суммарного коэффициента вытяжки по схеме квадрат – ромб – квадрат

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Номограмма для определения коэффициента обжатия по ромб – квадрат

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Номограмма для определения суммарного коэффициентавытяжки по схеме квадрат – овал – квадрат

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Номограмма для определения коэффициента обжатия по схеме квадрат –овал

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Номограмма для определения суммарного коэффициента вытяжки по схеме квадрат – плоский овал – круг

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

Номограмма для определения коэффициента обжатия по схеме плоский овал – круг

ПРИЛОЖЕНИЕ 10

Номограмма для определения суммарного коэффициента вытяжки по схеме круг – овал – круг

ПРИЛОЖЕНИЕ 11

Номограмма для определения коэффициента обжатия по схеме плоский овал – круг

ПРИЛОЖЕНИЕ 12

Темы курсовых проектов по дисциплине «Технология пластической обработки специальных сталей и сплавов»

№	Стан ОЭМК	Производительность стана, тыс.т.	Марка прокатываемой стали	Прокатываемый профиль
Исходная заготовка, мм	Готовый прокат, мм
			60С2	квадрат 230	круг 125
			40Х	квадрат 200	круг 20, квадрат 40
			ШХ15	квадрат 200	круг 18, шестигр.42
			30ХГСА	блюм 300х360	квадрат 230, 190, 170
			18ХНЗФ	квадрат 200	круг 6,5
			18ХГТ	квадрат 230	квадрат 170→80
			Ст45	квадрат 200	круг 26, квадрат 60
			Ст20 сп и Р18	квадрат 200	круг 18, шестигр. 50
			14ГН	квадрат 190	круг 130→85
			Ст20 сп	квадрат 200	круг 32, 56
			Ст50 сп	квадрат 190	круг 120→105
			ШХ15	квадрат 200	шестигр.34, кв. 50
			18ХГТ	квадрат 230	круг 160→кв.95
			45ХН	квадрат 230	кв.170→круг 120
			30ХГСА	квадрат 190	круг130→круг 85
			12ХН3А	квадрат 230	кв.170→круг 125
			30ХГСА	квадрат 170	кр.24, полоса 18х120
			40Х	квадрат 170	круг 5,5
			10ХН	квадрат 200	кр.40, полоса 30х90
			18ХГТ	квадрат 200	кр.42, шестигр.26

Учебное издание

Виктория Васильевна Уйгели

Александр Ефимович Пратусевич

Алексей Валерьевич Корнаев

Доронин Олег Николаевич

«Технология пластической обработки специальных сталей и сплавов. Раздел: Методика расчета калибровки профилей проката и проектирование калибров валков прокатных станов».

Методическое пособие

Технический редактор: Иванова Н.И.

Компьютерный набор: Доронин О.Н., Корнаев А.В

Корректор: Иванова Н.И.

Подписано к печати_________Бумага для множительной техники

Формат______Усл. печ. листов______Тираж_____экз. Заказ_____

Отпечатано с авторского оригинала в отделе оперативной печати

Старооскольского технологического института.

Старый Оскол, микрорайон Макаренко, 40.

________________________________________________________

Дата добавления: 2015-04-25