Учебно-методическое пособие по расчету калибровки рабочего инструмента и формоизменения прокатной продукции

Министерство образования и науки Челябинской области

ФГБОУ СПО (ССУЗ) «Южно-Уральский многопрофильный колледж»

Учебно-методическое пособие

по расчету калибровки рабочего инструмента и формоизменения прокатной продукции

для специальности 22.02.05 «Обработка металлов давлением»

Челябинск

Аннотация

Пособие составлено в соответствии с Федеральным законом № 273-ФЗ от 29.12.2012 «Об образовании в Российской Федерации», приказом Министерства образования и науки Российской Федерации № 656 от 24 ноября 2009 г. «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 150412 Обработка металлов давлением», приказом Министерства образования и науки Российской Федерации № 359 от 21 апреля 2014 г. «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 22.02.05 Обработка металлов давлением».

В пособии рассмотрены основные системы калибров и соответствующие алгоритмы по расчету формоизменения и калибровки прокатных валков. Изложены особенности основных систем калибров, даны примеры расчета системы ящичных калибров и полосовой стали.

Данное учебно-методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Обработка металлов давлением» и, в рамках представленных лабораторно-практических работ, способствует формированию следующих профессиональных компетенций (в соответствии с ФГОС СПО):

ПК 3.4. Рассчитывать показатели и коэффициенты деформации обработки металлов давлением.

ПК 3.5. Рассчитывать калибровку рабочего инструмента и формоизменение выпускаемой продукции.

ПК 3.9. Применять типовые методики расчета параметров обработки металлов давлением.

Настоящее пособие предназначено поможет студентами при выполнении лабораторных и практических работ по разделам междисциплинарного курса «Обжимно-заготовочное производство», «Сортопрокатное производство», «Производство катанки», а также при подготовке курсового и дипломного проектов по данной специальности.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Характеристика системы ящичных калибров 5

2. Алгоритм расчета ящичных калибров 6

3. Пример расчета ящичных калибров 10

4. Характеристика системы ромб-квадрат 16

5. Алгоритм расчета системы ромб-квадрат 17

6. Характеристика системы овал-квадрат 21

7. Алгоритм расчета системы овал - квадрат 22

8. Характеристика системы шестиугольник- квадрат 26

9. Алгоритм расчета системы шестиугольник-квадрат 27

10. Характеристика системы овал-круг 31

11. Алгоритм расчета системы овал-круг 32

12. Характеристика системы овал-ребровой овал 36

13. Алгоритм расчета системы овал-ребровой овал 37

14. Характеристика расчета полосовой стали 41

15. Алгоритм расчета полосовой стали 43

16. Пример расчета полосовой стали 48

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Геометрия раската и калибра

- характерный размер заданного профиля, мм;

- высота и ширина раската и калибра, мм;

- ширина дна калибра, мм;

- радиусы закруглений углов раската и в калибре, мм;

- углы для построения калибра, град, рад;

- соотношение осевых размеров раската;

- площадь калибра и поперечного сечения раската, мм²;

- высота боковой внешней зоны (притупление раската), мм;

- коэффициент простора для уширения в калибре;

- коэффициент формы калибра;

- коэффициент формы поперечного сечения раската;

- зазор между валками, мм.

Очаг деформации и параметры формоизменения

- катающий радиус, мм;

- обжатие металла, мм;

- относительное обжатие;

- уширение металла, мм;

- коэффициент обжатия;

- коэффициент уширения;

- коэффициент вытяжки;

- коэффициент общей вытяжки;

- коэффициент средней вытяжки;

- коэффициент общей вытяжки в системе калибров;

- коэффициент заполнения калибра;

- длина проекции дуги контакта металла с валками, мм;

- площадь проекции поверхности контакта металла, мм²;

- угол захвата металла, град;

- нейтральный угол калибра, рад.

Энергосиловые параметры

- коэффициент трения;

- коэффициент, учитывающий материал валков;

- коэффициент, учитывающий материал прокатываемого раската;

- коэффициент, учитывающий влияние скорости прокатки;

- частота вращения валков, об/мин;

- скорость деформации, ;

- скорость прокатки, м/с;

T - температура металла перед входом в валки, °С;

σ - сопротивление металла деформации, МПа;

- коэффициент напряжённого состояния;

- среднее давление металла на валки, МПа;

- усилие прокатки, кН;

- коэффициент плеча приложенного равнодействующей;

- плечо приложенное равнодействующей усилия прокатки, мм;

- коэффициент опережения металла;

- момент прокатки, кН∙м.

Температура металла

G - масса раската, кг;

Ф - поверхность излучения раската, мм²;

D - приведённый диаметр поперечного сечения раската, мм;

L - длина пути раската, м;

T - температура, °С;

∆T - изменение температуры, °С;

∆t - время охлаждения раската, с;

K - коэффициент теплоотдачи, ккал/(ч∙м²∙°С);

Re - критерий Рейнольдса;

Nu - критерий Нусельта;

- коэффициент теплопроводности воздуха, ккал/(м∙ч∙°С);

N - кинематический коэффициент вязкости воздуха, м²/ч;

c - теплоемкость металла, ккал/(кг∙°С);

p - удельный вес металла, кг/м³;

ε - коэффициент излучения;

ζ - степень черноты металла;

- постоянная излучения абсолютно черного тела, ккал/(м²∙К∙ч);

- функция угла атаки;

ω - скорость потока омывающей среды относительно раската, м/с.

Линейные размеры на стане

D - диаметр, мм;

- длинна бочки валка, мм;

- длинна шейки валка, мм;

L - расстояние от оси прокатных валков до оси кантующих роликов, мм, а также расстояние между осями валков смежных рабочих клетей, м;

S - расстояние между осями линий стана, м;

α - угол скручивания при кантовке, град.

Технико-экономические показатели

G - масса раската, т;

g - доля профилеразмера в общем объёме производства (по массе);

П - производительность, т/ч;

Т - такт прокатки, с;

ВГ - коэффициент выхода годного;

- плановое число суток на ремонты;

- фактическое число часов работы в году;

- текущие простои, ч.

ХАРАКТЕРИСТИКА

СИСТЕМЫ ЯЩИЧНЫХ КАЛИБРОВ

Система ящичных калибров применяется при прокатке на блюмингах, заготовочных станах, в черновых клетях сортовых станов

Достоинства системы:

1. Равномерное обжатие по всей ширине раската;

2. Хорошее удаление окалины;

3. Возможность из одного и того же калибра, путем перемещения верхнего валка, получить раскат разных размеров; перемещение валков позволяет так же в широких пределах изменять коэффициент вытяжки или производить в одном и том же калибре несколько пропусков, что используется при прокатке на блюмингах;

4. Относительно небольшая (по сравнению с другими системами калибров) глубина ручья;

5. Большие углы захвата.

Недостатки системы:

1. Невозможность получить геометрически правильный квадрат или прямоугольник из-за значительного выпуска калибра, по этой причине их не используют в качестве чистовых.



S hk

Дв bд

bк

Рисунок 1. Ящичный калибр

Таблица 1

t˚ C

900

1000

1100

1200

( 1+ α t )

1,011

1,012

1,013

1,0135

АЛГОРИТМ

РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ЯЩИЧНЫХ КАЛИБРОВ

Исходные данные:

Размеры исходного профиля: сторона квадрата - а0, мм, длина - ℓ0, мм, диаметр валков клети - ДВ, мм, температура начала и конца прокатки - t0,˚С tn˚С, материал валков - сталь (чугун), коэффициент формоизменения - Кф = 1, размеры получаемого профиля - ап ,мм, ℓп, мм.

90⁰ 90⁰

l₀bд₂bд_n-1bд_n

bд₁

a₀ F₀ h₁ F₁ h₂ F₂ S F_n-1 F_n

bk₁ bk₂ bk_n-1 bk_n

Рисунок 2. Система ящичных калибров

1. Определяем размеры исходной заготовки и готового профиля в горячем состоянии и площади поперечного сечения.

а_{0 гор} = а_{0 хол} ( 1+ α t)

a_{n гор} = а _{п хол} (1+ α t)

где (1+ α t)- эмпирический коэффициент, учитывающий усадку профиля при охлаждении выбирается согласно таблице 1, в соответствии с температурой, для исходной заготовки это температура начала прокатки, а для получаемого профиля это температура конца прокатки.

F₀ = a _{0 гор}² - 0,86 R₀²

F _n = a _{n гор}² - 0,86 R _n²

где R_n = 0,2 a - радиус закругления квадратной заготовки

2. Определяем общую и среднюю вытяжки. Калибры разбиваем на пары.

где n-количество пар

В процессе расчета вытяжки по проходам корректируем (уменьшаем или увеличиваем), так чтобы произведение всех вытяжек равнялось общей λ общ.

3. Расчет первой пары калибров. Определяем площади поперечного сечения, катающий диаметр и размеры раската в первом и втором калибрах

F 2 =

F 1 =

где К_∆b- коэффициент учитывающий уширение

где Дк₁ катающий диаметр первого калибра

где S- зазор между валками

где β 2 - коэффициент уширения во втором калибре первой пары

где икоэффициенты формы поперечного сечения раската



для квадратной заготовки h = b = a

 = 0,985

Аналогично рассчитываем следующую пару калибров с 3 пункта за исходную заготовку (нулевую) принимается раскат второго калибра.

4. Определяем абсолютное обжатие ∆ h ( по приведенным формулам), абсолютное уширение ∆ b, корректируем вытяжку λ, определяем длину раската ℓ, катающий диаметр ( в не рассчитанных калибрах), угол захвата α . по всем проходам согласно формул, с учетом кантовок

∆b n =

где f - коэффициент трения:

- f = 1,05 - 0,0005* t - для стальных валков

- f = 0,8* ( 1,05 - 0,0005*t ˚) - для чугунных валков

ℓn=ℓ n-1 *λ n

5. Определяем размеры калибров, согласно формулам

h k = h n , b д = (0,95…1,0)*b n

 п = 8˚…20˚

b k = b д + ( h k - S)* tg 

S = ( 0,008…0,02)* ДВ

R = ( 0,1…0,15) h k

r = (0,8 … 1,0) R

h n b n - размеры раската в рассчитываемом калибре

Полученные при расчетах данные заносим в таблицу и по рассчитанным размерам строим калибры

Таблица 2 Результаты расчета калибровки ящичных калибров

№ калибра, его форма

F

мм²

λ

Размеры раската, мм

Размеры калибра, мм

∆h

мм

∆ b

мм

α

град

Д к,,

мм

a

h

b

ℓ

h к

bk

bд

R

r

Заготовка

1.Ящичный прямоуг.

Кантовка

2 Ящичный квадрат

3 Ящичный прямоуг.

Кантовка

4 Ящичный квадрат

РАСЧЕТ

СИСТЕМЫ ЯЩИЧНЫХ КАЛИБРОВ

Исходные данные:

Размеры исходного профиля: сторона квадрата - а0 = 170 мм, длина - ℓ0 = 10 м, диаметр валков клети - ДВ= 900 мм, температура начала и конца прокатки - t0,˚= 1200˚С tn˚С= 1180˚С материал валков - сталь, коэффициент формоизменения - Кф = 1, размеры получаемого профиля - ап = 120мм. Количество проходов = 4

1. Определяем размеры исходной заготовки и готового профиля в горячем состоянии и площади поперечного сечения.

а_{0 гор} = а_{0 хол} ( 1+ α t)

где - (1+αt)=1,0135

а _{0 гор} = 170 * 1,0135= 172,3мм

а _{n гор} = 120 * 1,0135 = 121,6 мм

F₀ = a _{0 гор}² - 0,86* R₀²

F₀ = (172,3)² - 0,85 ( 0,2 *170)² = 27905,8 мм²

F₄ = (121.6)² - 0,85 ( 0,2 * 120)² = 13904,6 мм²

2. Определяем общую и среднюю вытяжки. Калибры разбиваем на 2 пары.

3. Расчет первой пары калибров. Определяем площади поперечного сечения, катающий диаметр и размеры раската в первом и втором калибрах

Определяем катающий диаметр

Дк 1 = ДВ - () + S

Дк 1 = 900 - () + 7,2 = 745,2 мм

где β 2 - коэффициент уширения во втором калибре первой пары

β ₂ = 0,915* λ ср^0,749 *( )^-0,048

β ₂ = 0,915* (1,4)^0,749* ()^-0,048 = 1,14

h ₁ = = 123.9 мм

_= 0,985

Рассчитываем вторую пару:

Дк 2 = ДВ - F ₂ / b₂ + S = 900 - 19932,7 / 141.2 + 7.2 = 766 мм

²

_ = 1



4. Определяем абсолютное обжатие ∆ h ( по приведенным формулам), абсолютное уширение ∆ b, корректируем вытяжку λ, определяем длину раската ℓ, катающий диаметр ( в не рассчитанных калибрах), угол захвата α . по всем проходам согласно формул, с учетом кантовок.

∆b _n =

где f - коэффициент трения:

• f =1,05-0,0005 t=1,05-0,0005*1200=0,45

ℓ_n = ℓ _n-1* λ _n

ℓ ₁ = 10*1,20 =12 м

ℓ ₂ = 12*1,17 + 14м

ℓ ₃ = 14*1,22 =17,1м

ℓ ₄ = 17,1*1,18 = 20,2м

5. Определяем размеры калибров, согласно формулам

h _k = h _n

 _n = 8˚…20˚

S = ( 0,008…0,02) ДВ

r = (0,8 … 1,0) R

b _д = (0,95…1,0)b _n

b _k = b д + ( h k - S) tg 

R = ( 0,1…0,15) h _k

1 калибр

h k1 = 123,9мм

b д1 = 0,95х195,7 = 185,9 мм

˚

b к 1 = 185,9 + ( 123,9 - 7,2) * 0,17= 205,7 мм

R 1 = 0,1 * 123,9 = 12,4˚

r 1 = 0,9*12,4 =11,2

S = 900 * 0.008 = 7,2мм

2 калибр

h к 2 = 141,2 мм

b д 2 = 0,95*141,2 =134,14мм

b к 2 = 134,14 + (141,2 - 7,2) х 0,17 = 156,9мм

R 2 = 0,1 * 141,2 = 14,1˚

r 2 = 0,9 * 14,1=12,7˚

3 калибр

hк 3 = 107,6мм

b д 3 = 1 х 153,5 = 153,5мм

b к 3 = 153,5 + ( 107,6 - 7,2)х 0,17 = 170,6 мм

R3 = 10,7˚

r 3 = 10,7˚

4 калибр

hк 4 = 121,6 мм

bд 4 = 121,6 мм

b к 4 = 121,6 + (121,6 - 7,2) * 0,17 = 141,0мм

R 4 = 12,1˚

r 4 = 12,1˚

Полученные при расчетах данные заносим в таблицу и по рассчитанным размерам строим калибры.

ТАБЛИЦА 1. Результаты расчета ящичных калибров

№ калибра и его форма

Площадь

F, мм²

λ

Размеры раската

Размеры калибра

∆ h

мм

∆b

мм

Д к

мм

α

град

а, мм

h, мм

b , мм

ℓ, м

h к, мм

bд, мм

b к, мм

R

град

r

град

заготовка

27905,8

172,3

172,3

172,3

10

1 ящик прямоуг

23250,0

1,2

123,9

195,7

12

123,9

185,9

205,7

12,4

11,2

48,4

12,9

745,2

20,65

Кантовка

-

-

-

195,7

123,9

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

2 ящик квадр.

19932,7

1,17

141,2

141,2

141,2

14

141,2

134,1

156,9

14,1

12,7

54,5

12,6

746,0

21,6

3 ящик прямоуг

16379,9

1,22

1о7,6

153,5

17,1

107,6

153,5

170,6

10,7

10,7

33,6

11,0

800,5

16,6

Кантовка

-

-

-

153.5

107,6

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

4 ящик квадр. К

13904,6

1,18

121,6

121,6

121,6

20,2

121,6

121,6

141,0

12,1

12,1

31,9

9,24

792,6

16,3

ХАРАКТЕРИСТИКА

СИСТЕМЫ КАЛИБРОВ РОМБ - КВАДРАТ

Система калибров, в которой чередуются калибры ромбической и квадратной формы, применяется в качестве вытяжной, а также для получения чистового квадрата профиля.

Эта система используется на непрерывно-заготовочных станах для прокатки заготовок со стороной 60…150мм, на сортовых станах в черновых клетях в качестве вытяжной системы, в чистовых клетях для прокатки геометрически правильных квадратов.

Система ромб-квадрат чаще всего комбинируется с системой ящичных калибров или калибрами системы овал-квадрат.

Достоинства системы:

1. Возможности получения геометрически правильных квадратов с острыми или закругленными углами;

2. Возможность получения квадратов из заготовок нескольких размеров из промежуточных квадратных калибров;

3. Достаточно хорошая устойчивость раската в калибре;

4. Возможность применения достаточных вытяжек;

5. Форма калибра предупреждает образование трещин и рванин на границах проката.

Недостатки системы:

1. Неравномерная деформация по ширине раската;

2. Большая глубина ручья, что ведет к ослаблению валка;

3. Значительная разница в катающих диаметрах, а следовательно и в окружных скоростях по ширине калибра и более быстрый его износ;

4. Необходимо удерживать раскат при задаче в валки;

5. Обжатие металла происходит только в двух взаимно перпендикулярных направлениях, в результате углы охлаждаются быстрее основной массы металла.

а Н

Н S h k S h k

 

b k b k

В В

Рисунок 3. Ромбический и квадратный калибры

АЛГОРИТМ

РАСЧЕТА СИСТЕМЫ РОМБ- КВАДРАТ

Исходные данные:

Размеры исходного профиля: сторона квадрата - а0, мм, длина - ℓ0, мм, диаметр валков клети - ДВ, мм, температура начала и конца прокатки - t0,˚С tn˚С, материал валков - сталь (чугун), коэффициент формоизменения - Кф = 1, размеры получаемого профиля - ап ,мм,.

l₀ 45⁰ 90⁰ 90⁰

F₀F₂ h_n-1

F_n-1 a_n h_n

а₀ h₁ F₁ a₂ F_n

b₁ b₂ b_n-1 b_n

Рисунок 4. Система калибров ромб-квадрат

1. Определяем размеры исходной заготовки и готового профиля в горячем состоянии и площади поперечного сечения.

а_{0 гор} = а_{0 хол} *( 1+ α t)

a_{n гор} = а _{п хол} *(1+ α t)

где (1+ α t)- эмпирический коэффициент, учитывающий усадку профиля при охлаждении выбирается согласно таблице 2, в соответствии с температурой, для исходной заготовки это температура начала прокатки, а для получаемого профиля это температура конца прокатки.

F₀ = a _{0 гор}² - 0,86 R₀²

F _n = a _{n гор} ²- 0,86 R _n²

где R_n = 0,2 a - радиус закругления квадратной заготовки

2. Определяем общую и среднюю вытяжки. Калибры разбиваем на пары.

где n - количество пар

В процессе расчета вытяжки по проходам корректируем (уменьшаем или увеличиваем), так чтобы произведение всех вытяжек равнялось общей λ общ.

3. Расчет первой пары калибров. Определяем площади поперечного сечения, катающий диаметр и размеры раската в первом и втором калибрах

где К_∆b - коэффициент учитывающий уширение

где Дк₁ катающий диаметр первого калибра

где S- зазор между валками

h 2 = b 2 = 1,414*а₂ - 0,823*R₂

при задаче в ромб исходная заготовка кантуется на 45˚, ее размеры после кантовки

h'0 = b′0 = 1,414*а ₀-0,828*R₀

где β 2 - коэффициент уширения во втором калибре первой пары

где коэффициенты формы поперечного сечения раската



для квадратной заготовки h = b = a

 = 0,558

Аналогично рассчитываем следующую пару калибров с 3 пункта за исходную заготовку (нулевую) принимается квадрат первой пары

4. Определяем абсолютное обжатие ∆ h ( по приведенным формулам), абсолютное уширение ∆ b, корректируем вытяжку λ, определяем длину раската ℓ, катающий диаметр ( в неопределенных калибрах), угол захвата α по всем проходам по формулам, с учетом кантовок.

∆b n =

где f - коэффициент трения:

f = 1,05 - 0,0005 t - для стальных валков

f = 0,8 ( 1,05 - 0,0005t˚) - для чугунных валков

ℓ_n = ℓ _n-1 *λ _n

5. Определяем размеры калибров, согласно формулам

- РОМБ

h k = h n

S = ( 0,008…0,02)*ДВ

R k = ;

tg

В = Н*tg

b k = B - S*tg β/2

r k = (0,5 … 1,0)*R

- КВАДРАТ

h k = h n

a _k =

H = B = *a_k

tg

S = (0,008…0,02)*Д В

b k = B - S

r k = (0,8…1,0)*R

F_n, h n b n - размеры раската в рассчитываемом калибре

Полученные при расчетах данные заносим в таблицу 1 и по рассчитанным размерам строим калибры

Таблица 1. Результаты расчета

№ калибра, его форма

F

мм²

Λ

Размеры раската, мм

Размеры калибра, мм

∆h

мм

∆ b

мм

α

град

Д к,,

мм

a

h

b

ℓ

h к

bk

H

B

R

r

Заготовка

Кантовка на 45град

1 ромб

Кантовка

2 квадрат

3 ромб

кантовка

квадрат

Таблица 2

t˚ C

900

1000

1100

1200

( 1+ α t )

1,011

1.012

1,013

1,0135

ХАРАКТЕРИСТИКА

СИСТЕМЫ КАЛИБРОВ ОВАЛ- КВАДРАТ

Система овал- квадрат нашла широкое применение на средне-, мелкосортных и проволочных станах.

Достоинства системы;

1. Высокая вытяжная способность (в овале до 2,0, в квадрате до 1,8), что позволяет поддерживать высокую температуру раската, уменьшить число пропусков и снизить расход энергии

2. Применение овальных калибров и кантовка квадратного раската на 45 градусов, обеспечивают обновление углов раската, что способствует равномерному распределению температуры по всему сечению раската;

3. Чередование кантовки на 45 и 90 градусов обеспечивает обжатие в четырех направлениях, что благоприятно влияет на структуру металла;

4. Овальные калибры имеют относительно небольшую глубину ручья;

5. Достаточно хорошая устойчивость раскатов в калибрах, что упрощает настройку стана.

Недостатки системы:

1. Неравномерное распределение деформации по ширине овального калибра, что приводит к увеличению напряжения в металле, быстрому износу валков и увеличению расхода энергии;

2. Значительная разница коэффициентов вытяжки в овальных и квадратных калибрах. Что приводит к неравномерному износу валков (овальные калибры изнашиваются быстрее квадратных), что создает дополнительные затруднения при эксплуатации.

r

S R R r

h k h k S a H

b k b k

Рисунок 5. Калибры овал и квадрат

АЛГОРИТМ

РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ОВАЛ- КВАДРАТ

Исходные данные:

Размеры исходного профиля: сторона квадрата - а0, мм, длина - ℓ0, мм, диаметр валков клети - ДВ, мм, температура начала и конца прокатки - t0,˚С tn˚С, материал валков - сталь (чугун), размеры получаемого профиля - ап ,мм,.

l₀ 90⁰ 45⁰ 90⁰

a₂

h₂ h_n

a₀ F0 h₁ F₁ F₂ h_n-1 F_n-1 a_n

b₁ b₂ b_n-1 b_n

Рисунок 6. Система калибров овал -квадрат

1. Определяем размеры исходной заготовки и готового профиля в горячем состоянии и площади поперечного сечения.

а_{0 гор} = а_{0 хол} ( 1+ α t)

a_{n гор} = а_{n хол} (1+ α t)

где (1+ α t)- эмпирический коэффициент, учитывающий усадку профиля при охлаждении выбирается согласно таблице 2, в соответствии с температурой, для исходной заготовки это температура начала прокатки, а для получаемого профиля это температура конца прокатки.

F₀ = a _{0 гор} ²- 0,86 R₀²

F_n = a _{n гор} ² - 0,86 R _n²

где R_n = 0,2 a - радиус закругления квадратной заготовки

2. Определяем общую и среднюю вытяжки. Калибры разбиваем на пары.

где n - количество пар

В процессе расчета вытяжки по проходам корректируем (уменьшаем или увеличиваем), так чтобы произведение всех вытяжек равнялось общей λ общ при распределении вытяжек необходимо учитывать что λ ов > λ кв

3. Расчет первой пары калибров. Определяем площади поперечного сечения, катающий диаметр и размеры раската в первом и втором калибрах

где К_∆b - коэффициент учитывающий уширение

где Дк₁- катающий диаметр первого калибра

где S- зазор между валками

а ₂ =

R ₂ = (0,008…01)*a₂

h ₂ = b₂ = 1,414*а₂ - 0,823*R₂

К ф - коэффициент формоизменения

где - относительное притупление овала, принимается в пределах 0,15…0,35

В зависимости от стороны квадрата, в который задается овал, наибольшее значение соответствует стороне квадрата 10мм , наименьшее квадратам со стороной больше 50мм

где β₂ - коэффициент уширения во втором калибре первой пары

Аналогично рассчитываем следующую пару калибров с 3 пункта за исходную заготовку (нулевую) принимается квадрат первой пары.

4. Определяем абсолютное обжатие ∆ h ( по приведенным формулам), абсолютное уширение ∆ b, корректируем вытяжку λ, определяем длину раската ℓ, катающий диаметр ( в неопределенных калибрах), угол захвата α . по всем проходам по формулам, с учетом кантовок.

где f - коэффициент трения:

- f = 1,05 - 0,0005 t - для стальных валков

- f = 0,8 ( 1,05 - 0,0005t ˚) - для чугунных валков

ℓ_n = ℓ _n-1 *λ _n

5. Определяем размеры калибров, согласно формулам

h k = h n

S = (0,008…0,02)*ДВ

r _k = (0,1 … 0,4)*R

b _k = 2*

- КВАДРАТ

h _k = h _n

a _k =

H = B = a_k

S = (0,008…0,02)*Д В

b _k = B - S

r _k = (0,8…1,0)*R

h n b n - размеры раската в рассчитываемом калибре

Полученные при расчетах данные заносим в таблицу 1 и по рассчитанным размерам строим калибры

Таблица 1 Расчет результатов

№ калибра, его форма

F

мм²

Λ

Размеры раската, мм

Размеры калибра, мм

∆h

мм

∆ b

мм

α

град

Д к,,

мм

a

h

b

ℓ

h к

bk

Н

В

R

r

Заготовка

1 овал

Кантовка

2 квадрат

Кантовка 45˚

3. овал

Кантовка

квадрат

Таблица 2

t˚ C

900

1000

1100

1200

( 1+ α t )

1,011

1.012

1,013

1,0135

ХАРАКТЕРИСТИКА

СИСТЕМЫ КАЛИБРОВ ШЕСТИУГОЛЬНИК - КВАДРАТ

Система шестиугольник квадрат часто применяется при переходе от ящичных калибров к системам калибров ромб - квадрат и овал - квадрат.

Данная система широко применяется в обжимных и и черновых клетях сортовых станов. Система шестиугольник квадрат обеспечивает стабильную работу и может при необходимости заменить систему овал - квадрат на мелкосортных и проволочных станах. Необходимым условием для надежной работы системы, является применение высоких вытяжек, ( 1,30…1,60).

Эта система практически не имеет недостатков.

Достоинства системы:

1. Равномерное обжатие раската по всей его ширине;

2. Небольшое давление металла на валки и меньший износ валков;

3. Хорошая устойчивость раската при захвате металла;

4. Устойчивое положение раската в валках, сравнительно простая конструкция и настройка проводок, что значительно упрощает конструкцию привалковой арматуры и увеличивает срок ее службы;

5. небольшая глубина ручьев калибров;

6. Равномерное распределение коэффициентов вытяжек между шестиугольником и квадратом.

b д

 R h k

r h k r a Н

S



b k

b k B

Рисунок 7. Калибры шестиугольник - квадрат

АЛГОРИТМ

РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ШЕСТИУГОЛЬНИК- КВАДРАТ

Исходные данные:

Размеры исходного профиля: сторона квадрата - а0, мм, длина - ℓ0, мм, диаметр валков клети - ДВ, мм, температура начала и конца прокатки - t0,˚С tn˚С, материал валков - сталь (чугун), размеры получаемого профиля - ап ,мм.

l₀ 90⁰ 45⁰ 90⁰

a₂ a_n

h₂

a₀ h₁ F_n h_n

F₁ F₂ F₃ h_n-1 F_n-1

b₁ b₂ b_n-1 b_n

Рисунок 8. Система калибров шестиугольник -квадрат

1. Определяем размеры исходной заготовки и готового профиля в горячем состоянии и площади поперечного сечения.

а_{0 гор} = а_{0 хол} *( 1+ α t)

a_{n гор} = а_{n хол} *(1+ α t)

где (1+ α t)- эмпирический коэффициент, учитывающий усадку профиля при охлаждении выбирается согласно таблице 2, (дана в других системах) в соответствии с температурой, для исходной заготовки это температура начала прокатки, а для получаемого профиля это температура конца прокатки.

F₀ = a _{0 гор} ²- 0,86 R₀²

F _n = a _{n гор} ²- 0,86 R _n²

где R_n = 0,2 a - радиус закругления квадратной заготовки

2. Определяем общую и среднюю вытяжки. Калибры разбиваем на пары.

где n - количество пар

В процессе расчета вытяжки по проходам корректируем (уменьшаем или увеличиваем), так чтобы произведение всех вытяжек равнялось общей λ общ.

3. Расчет первой пары калибров. Определяем площади поперечного сечения, катающий диаметр и размеры раската в первом и втором калибрах

где К_∆b - коэффициент учитывающий уширение

где Дк₁ катающий диаметр первого калибра

где S- зазор между валками

К_ф - коэффициент формоизменения

Отношение принимается в пределах 0,3…0,4

а₂ =

R₂ = (0,008…01)a 2

h₂ = b₂ = 1,414* а₂ - 0,823*R₂

где f - коэффициент трения, зависящий от материала валков

f = 1,05 - 0,0005 t˚ - для стальных валков

f = 0,8 (1,05 - 0,0005 t˚) - для чугунных валков

t˚ - температура раската

b₁ = b₀ *β₂

где β 2 - коэффициент уширения во втором калибре первой пары

Аналогично рассчитываем следующую пару калибров с 3 пункта за исходную заготовку (нулевую) принимается квадрат первой пары

4. Определяем абсолютное обжатие ∆ h ( по приведенным формулам), абсолютное уширение ∆ b, корректируем вытяжку λ, определяем длину раската ℓ, катающий диаметр ( в неопределенных калибрах), угол захвата α . по всем проходам по формулам, с учетом кантовок.

ℓ_n = ℓ _n-1 *λ _n

5. Определяем размеры калибров, согласно формулам

- ШеСТИУГОЛЬНИК

h_k = h_n

b_k = b_д+(h _k-S)*tg

R=(0,1…0,15)*h_k

b_д=(0,95…1,0)*b_n

˚

S=( 0,008…0,02)*ДВ

r_k=(0,8 … 0,1)*R

- КВАДРАТ

h_k = h_n

S = (0,008…0,02) *Д В

r_k = (0,8…1,0) *R

H = B = a_k

b_k = B - S

h n b n - размеры раската в рассчитываемом калибре

Полученные при расчетах данные заносим в таблицу 1 и по рассчитанным размерам строим калибры

Таблица 1 Результаты расчета

№ калибра, его форма

F

мм²

Λ

Размеры раската, мм

Размеры калибра, мм

∆h

мм

∆ b

мм

α

град

Д к,,

мм

a

h

b

ℓ

h к

bk

B

H

R

r

Заготовка

1.Шестиуг

Кантовка

2 квадрат

Кантовка 45

3 шестиуг

кантовка

4 квадрат

ХАРАКТЕРИСТИКА

СИСТЕМЫ КАЛИБРОВ ОВАЛ - КРУГ

Система овал - круг может применяться в качестве вытяжной, (в том числе и для металлов с пониженной пластичностью) в черновых, промежуточных и чистовых клетях, средне-, мелкосортных и проволочных станах, а также в качестве в качестве чистовой системы на всех типах станов.

Особенно широко данная система применяется на непрерывных мелкосортных и проволочных станах с чередованием вертикальных и горизонтальных клетей, а также исключает скручивание раската при кантовке.

Достоинства системы;

1. Форма калибров обеспечивает плавный переход от одного профиля поперечного сечения в другой с наименьшим напряжением;

2. Отсутствие острых углов обеспечивает равномерное остывание раската, хорошее удаление окалины и предотвращает образование трещин при прокатке;

3. Возможность получение круглых профилей без промежуточных калибров.

Недостатки системы:

1. Относительно низкая вытяжка, что требует увеличение проходов;

2. Неравномерность деформации по ширине калибров;

3. Овальный раскат незначительно устойчив в круглом калибре, что требует плотной установки и тщательной настройки привалковой арматуры для его удержания;

4. Круглые калибры склонны к образованию дефекта в виде уса при незначительном переполнении.

h_k r

S S d

m

b_k d_k

Рисунок 9. Калибры овал и круг

АЛГОРИТМ

РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ОВАЛ- КРУГ

Исходные данные:

Размеры исходного профиля: сторона квадрата - а0, мм, длина - ℓ0, мм, диаметр валков клети - ДВ, мм, температура начала и конца прокатки - t0,˚С tn˚С, материал валков - сталь (чугун), размеры получаемого профиля -d п ,мм,.

l₀ 90⁰

90⁰

S r r

a₀ F₀ h₂ R m F₂ F_n-1

F₁ h_n-1 F_n

b₂ b₂ b_n-1 b_n

Рисунок 10. Система калибров шестиугольник -квадрат

1. Определяем размеры исходной заготовки и готового профиля в горячем состоянии и площади поперечного сечения.

а_{0 гор} = а_{0 хол}*( 1+ α t)

d_{n гор} = d_{n хол}*(1+ α t)

где (1+ α t)- эмпирический коэффициент, учитывающий усадку профиля при охлаждении выбирается согласно таблице 2, в соответствии с температурой, для исходной заготовки это температура начала прокатки, а для получаемого профиля это температура конца прокатки.

F₀ = a _{0 гор} ² - 0,86 R₀²

F _n = 0,785* d ²_{n гор}

где R_n = 0,2 a - радиус закругления квадратной заготовки

2. Определяем общую и среднюю вытяжки. Калибры разбиваем на пары.

где n - количество пар

В процессе расчета вытяжки по проходам корректируем (уменьшаем или увеличиваем), так чтобы произведение всех вытяжек равнялось общей λ общ

3. Расчет первой пары калибров. Определяем площади поперечного сечения, катающий диаметр и размеры раската в первом и втором калибрах

где К_∆b - коэффициент учитывающий уширение

где Дк₁ катающий диаметр первого калибра

где S- зазор между валками

К _ф - коэффициент формоизменения

где - относительное притупление овала, принимается в пределах 0,15…0,35

в зависимости от диаметра круга, в который задается овал, наибольшее значение соответствует диаметру 10мм , наименьшее квадрату диаметром больше 50мм

где β 2 - коэффициент уширения во втором калибре первой пары

Аналогично рассчитываем следующую пару калибров с 3 пункта за исходную заготовку (нулевую) принимается круг первой пары ( в формулы вместо а, ставим d)

4. Определяем абсолютное обжатие ∆ h ( по приведенным формулам), абсолютное уширение ∆ b, корректируем вытяжку λ, определяем длину раската ℓ, катающий диаметр ( в неопределенных калибрах), угол захвата α . по всем проходам по формулам, с учетом кантовок

где f - коэффициент трения:

- f = 1,05 - 0,0005 t - для стальных валков

- f = 0,8 ( 1,05 - 0,0005t ˚) - для чугунных валков

ℓ_n = ℓ _{n-1 *}λ _n

5. Определяем размеры калибров, согласно формулам

- ОВАЛ

h_k = h_n

S = ( 0,008…0,02)*ДВ

r _k = (0,1 … 0,4)*R

- КРУГ

r _k=1,0…5,0

d_k= d + (0,3…0,8)

S= (0,005…0,01)*ДВ

h n b n F n - размеры раската в рассчитываемом калибре

Полученные при расчетах данные заносим в таблицу 1 и по рассчитанным размерам строим калибры

Таблица 1 Результаты расчета

№ калибра, его форма

F

мм²

Λ

Размеры раската, мм

Размеры калибра, мм

∆h

мм

∆ b

мм

α

град

Д к,,

мм

a

h

b

ℓ

h к

bk

B

H

R

r

Заготовка

1. овал

Кантовка

2. круг

3.овал

Кантовка

4 круг

Таблица 2

t˚ C

900

1000

1100

1200

(1+ α t )

1,011

1,012

1,013

1,0135

ХАРАКТЕРИСТИКА

СИСТЕМЫ КАЛИБРОВ ОВАЛ- РЕБРОВОЙ ОВАЛ

Наиболее широкое применение данная система получила на непрерывных станах, поскольку позволяет исключить кантовку раската между чередующимися клетями с горизонтальными и вертикальными валками, которая неизбежна в других системах.

В системе достигаются средние по величине вытяжки (1,25…1,45)

Достоинства системы:

1. Равномерная деформация по ширине овального калибра при прокатки ребровой овальной полосы;

2. Хорошее качество поверхности раската, в связи с чем может быть

3. использована при прокатке сталей для холодной высадки;

4. Устойчивость раската в калибрах;

5. Плавный переход одной формы в другую позволяет прокатывать стали со слабыми пластическими свойствами.

Недостатки системы:

1. Малые вытяжки требуют установку дополнительных клетей, чем увеличивают парк валков;

2. Глубокий врез в валки ребрового овала, ослабевает прочность валка и ускоряет износ калибра;

3. Вследствие разности скоростей поверхности валка по высоте калибра, увеличивает расход энергии.

b k

R^/

m

S h k S h k

b k

Рисунок 11. Калибры овал и ребровой овал

АЛГОРИТМ

РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ОВАЛ- РЕБРОВОЙ ОВАЛ

Исходные данные:

Размеры исходного профиля: сторона квадрата - а0, мм, длина - ℓ0, мм, диаметр валков клети - ДВ, мм, температура начала и конца прокатки - t0,˚С tn˚С, материал валков - сталь (чугун), размеры получаемого профиля - b n , h n мм.

90⁰ 90⁰ 90⁰

а₀F₀h₁F₁F₂h_n-1F_n-1h_n

F_n

b₁b_n-1

b_n

b₂

Рисунок 12. Система калибров овал - ребровой овал

1. Определяем размеры исходной заготовки и готового профиля в горячем состоянии и площади поперечного сечения, (для расчета площади конечный ребровой овал принимаем как круг).

а_{0 гор} = а_{0 хол} ( 1+ α t)

b _{n гор} = b _{п хол} (1+ α t)

h _{n гор} = h _{n хол} (1+α t )

где (1+ α t)- эмпирический коэффициент, учитывающий усадку профиля при охлаждении, выбирается согласно таблице 2, в соответствии с температурой, для исходной заготовки это температура начала прокатки, а для получаемого профиля это температура конца прокатки.

F₀ = a _{0 гор} ² - 0,86 R₀²

F _n = 0,703*h _{n гор} *b _{n гор}

где R_n = 0,2 a - радиус закругления квадратной заготовки

2. Определяем общую и среднюю вытяжки. Калибры разбиваем на пары.

где n - количество пар

В процессе расчета вытяжки по проходам корректируем (уменьшаем или увеличиваем), так чтобы произведение всех вытяжек ровнялось общей вытяжки

3. Расчет первой пары калибров. Определяем площади поперечного сечения, катающий диаметр и размеры раската в первом и втором калибрах

где К_∆b- коэффициент учитывающий уширение

где Дк₁ катающий диаметр первого калибра

где S- зазор между валками

задаемся отношением для ребрового овала = 1,15…1,40

h₂ = (1,15…1,40)*b₂

К _ф - коэффициент формоизменения

где- относительное притупление овала, принимается в пределах 0,15…0,35

в зависимости от размеров ребрового овала в который задается овал,(чем больше размеры ребрового овала тем меньшее значение отношения)

где β ₂ - коэффициент уширения во втором калибре первой пары

Аналогично рассчитываем следующую пару калибров с 3 пункта за исходную заготовку (нулевую) принимается ребровой овал первой пары

4. Определяем абсолютное обжатие ∆ h ( по приведенным формулам), абсолютное уширение ∆ b, корректируем вытяжку λ, определяем длину раската ℓ, катающий диаметр ( в неопределенных калибрах), угол захвата α . по всем проходам по формулам, с учетом кантовок.

где f - коэффициент трения:

- f = 1,05 - 0,0005 t - для стальных валков

- f = 0,8 ( 1,05 - 0,0005t ˚) - для чугунных валков

ℓ_n = ℓ _n-1*λ_n

5. Определяем размеры калибров, согласно формулам

- ОВАЛ

h_k = h_n

S = ( 0,008…0,02)* Д В

r _k = (0,1 … 0,4)*R

- РЕБРОВОЙ ОВАЛ

h _k = h _n

a _k = b _k / h _k

S = (0,008…0,02) *Д В

r _k = 1,0…5,0

R =

b _k = (1,05…1,1) *b _n

R′ = (0,2…0,4) b _k

h n b n F n - размеры раската в рассчитываемом калибре

Полученные при расчетах данные заносим в таблицу 1 и по рассчитанным размерам строим калибры

Таблица 1 Результаты расчета

№ калибра, его форма

F

мм²

Λ

Размеры раската, мм

Размеры калибра, мм

∆h

мм

∆ b

мм

α

град

Д к,,

мм

a

h

b

ℓ

h к

bk

H

B

R

r

Заготовка

1. овал

Кантовка

2. р. овал

кантовка

3 овал

Кантовка

4. р. овал

Таблица 2

t˚ C

900

1000

1100

1200

( 1+ α t )

1,011

1.012

1,013

1,0135

КАЛИБРОВКА ПОЛОСОВОЙ СТАЛИ

К полосовой стали относятся профили прямоугольного сечения со слегка притупленными краями. Размеры профилей, входящих в эту группу, составляет: ширина b=12÷ 200 мм, толщина h = 4÷ 60 мм. Наибольшее применение находят полосы толщиной до 18 мм.

Кроме полос основного сортамента, имеются и некоторые разновидности полосовой стали: рессоры гладкая, двояковогнутая и желобочная, полосы штрипсовая и гаечная лента, лемешная сталь, автообод, обручка.

Существует несколько способов прокатки полосы основного сортамента.

1. Прокатка на ступенчатых валках производится на станах трио. При этом способе длина бочки валков разделена на участки пропорциональные максимальной ширине прокатываемой полосы. Участки растачиваются по диаметру, таким образом, чтобы в каждом проходе обеспечивалась высотная деформация заготовки до получения конечной толщины.

Недостатки данного способа:

- не возможность получения точного профиля по ширине, так как различные меняющиеся факторы сопутствующие процессу прокатки, вызывают различную величину уширения по проходам;

- узкий диапазон прокатываемых полос по ширине и особенно по толщине. Чтобы получить профиль иной ширины, чем предусмотрено, каждый раз требуется иметь особую исходную заготовку;

- возникновение неудовлетворительной формы боковых кромок у прокатываемой полосы, в связи с отсутствием проходов, в которых обрабатывались бы кромки, полоса получается различной ширины по длине и с непрямоугольным очертанием боковых граней.

2. Прокатка в закрытых калибрах со стесненным уширением дает возможность получит полосы различной толщины с обработанными кромками.

Недостатки данного способа:

- невозможно изменить ширину полосы, которая зависит от ширины калибра для данного комплекта валков;

- использование калибров с малым выпуском и наличие стесненного уширения ускоряет износ боковых стенок ручьев, способствует защемлению полосы в них;

- увеличивается расход энергии на деформацию металла.

3. Прокатка на современных станах. Современные станы можно разделить на три группы:

а) с последовательным расположением клетей, когда металл во время прокатки находится только в одной из них;

б) с последовательным расположением клетей и с наличием непрерывных групп (в том числе полунепрерывные с линейным расположением части клетей);

в) станы непрерывной прокатки.

Для всех способов прокатки на современных станах характерны несколько ребровых проходов (калибров) после каждых трех - четырех проходов в валках с гладкой бочкой.

Общей закономерностью является прокатка в последнем ребровом калибре по ходу прокатки в валках предчистовой клети. Для полос тонких и широких, когда необходимо иметь хорошо обработанные кромки при больших суммарных обжатиях, производят два ребровых обжатия перед проходом в чистовой клети.

bK

β

S

h K

Рисунок 13. Ребровой калибр

АЛГОРИТМ

РАСЧЕТА ПОЛОСОВОЙ СТАЛИ

Исходные данные:

Размеры исходной заготовки h0 ,мм, b0 , мм, ℓ0, мм диаметр валков ДВ, мм, температура прокатки t˚C , размеры готового профиля hp+1 мм bр+1, мм

р′ р

р′ - 1 р′ +1 р - 1 р + 1

…

Рисунок 14. Калибровка полосовой стали

1. Определяем размеры исходной заготовки и готовой полосы в горячем состоянии

h_{0 гор} = h_{0 хол} *(1+α t)

b_{0 гор} = b_{0 хол} *(1+α t)

h _{p+1 гор} = h _{p+1 хол} *(1+α t)

b_{p+1 гор} = b _{p+1 хол} * (1+ α t)

где (1 + α t ) эмпирический коэффициент выбирается в зависимости от температуры, согласно таблицы 2

2. Определяем общий коэффициент деформации по толщине полосы

1. Определяем максимальное обжатие

где f - коэффициент трения

f = 1,05 - 0,0005t˚ - для стальных валков 

f = 0,8 (1,05 - 0,0005t˚) - для чугунных валков

2. Определение толщины полосы и коэффициентов деформации на гладкой бочке (до ребрового калибра р′) в соответствии с формулами

h₁= h₀- ∆h _max

h₂ = h₁ - ∆h _max так до р′ - 1 включительно

и т.д.

3. Намечаем коэффициенты деформации во всех гладких бочках, так чтобы их произведение равнялось η общ

η ₁ * η ₂ …η _{р′ -1} * η _{р′ +1} *η _{р -1} *η _р+1 = η _общ

4. Определяем толщину полосы, абсолютное обжатие и абсолютное уширение на всех гладких бочках c учетом намеченных коэффициентов деформации

∆h₁ = h ₀- h ₁

∆ h₂ = h ₁- h₂

∆h p+1 = hp-1 - h p+1

5. Определяем суммарное обжатие в ребровых калибрах

∆h p′ + ∆h p = b 0 - b n + ∑ ∆b

где ∑ ∆b = ∆b 1 + ∆b 2 +…∆bp′ -1 +∆bp′ + 1 +∆bp -1 +∆b p+ 1

∆ b p = ∆ b p′ = 0

так как прокатка в ребровых калибрах без уширения

Суммарное абсолютное обжатие делится между ребровыми калибрами не поровну ∆h p< ∆h p′

6. Определяем ширину гладких бочек и высоту ребровых калибров

b₁ = b₀ + ∆b₁

b₂ = b₁ + ∆b₂

h _p′ = b _{p′ -1} - ∆h _p′

b _p′ = h _p-1

b _{p′ +1} = h _p′ +∆b _{p′ +1}

b _p-1 = b _{p′ +1} +∆b _{p′ -1}

h _p = b _p-1 - ∆h _p

7. Определяем площадь поперечного сечения, катающий диаметр, вытяжку, длину раската и угол захвата по всем проходам с учетом кантовок согласно формулам

F _n = h _n *b _n

ℓ_n = λ _n *ℓ _n-1

где S = 0,01Д В зазор между валками

8 Определяем размеры ребрового калибра

h _K = h _n

tg β = 0,05 ÷ 0,1

R = 5 ÷ 15

b _K = (0,98 ÷ 1,05) *b _n

S = 0,5 ÷ 1,0

где h n b n размеры профиля, задаваемого в калибр

Результаты расчета заносим в таблицу 1

ТАБЛИЦА 1

Калибр

F мм²

λ

η

Размеры заготовки

Размеры калибра

∆ h

мм

∆ b

мм

Д к

α

град

h мм

b мм

ℓ м

h k мм

b k мм

R град

Заготовка

29584,0

172,0

172,0

6,0

1 гл. бочка

23628,0

1,25

1,3

132,0

179,0

7,5

40,0

7,0

370,5

26,6

2 гл. бочка

17130,8

1,38

1,46

90,4

189,5

10,35

41,6

10,5

412,1

25,7

3 гл. бочка К

11392,8

1,50

1,6

56,4

202,0

15,53

34,0

12,5

442,1

22,4

4 ребров. калибр К

9351,12

1,22

1,22

165,8

56,4

18,94

165,8

59,22

5,0

36,2

-

336,7

26,5

5 гл. бочка

6326,22

1,40

1,55

36,4

173,8

26,52

20,0

8,0

466,1

16,7

6 гл. бочка

4677,4

1,35

1,4

26,0

179,9

35,8

10,4

6,1

476,5

11,9

7 гл. бочка К

3680,0

1,27

1,3

20,0

184,0

45,46

16,0

4,1

481,5

14,7

8 ребров

калибр К

3180,0

1,16

1,16

159,0

20,0

52,74

159,0

20,4

5,0

25,0

-

349,5

21,6

9 гл. бочка

2608,2

1,22

1,25

16,2

162,0

64,32

3,9

3,0

486,4

7,2

Таблица 2

t˚ C

900

1000

1100

1200

( 1+ α t )

1,011

1.012

1,013

1,0135

РАСЧЕТ ПОЛОСОВОЙ СТАЛИ

Исходные данные:

Размеры исходной заготовки h0 = 170 мм, b0 =170 мм, ℓ0 = 6,0м диаметр валков ДВ= 500 мм, температура прокатки t 0˚C = 1250˚С, t˚ 9 = 950˚C материал валков - сталь размеры готового профиля h 9 = 16 мм b 9 = 160, мм

8

4

1 2 3 5 6 7 9

Рисунок 15. Калибровка полосовой стали

1. Определяем размеры исходной заготовки и готовой полосы в горячем состоянии согласно формулам

h _гор = h _хол (1+α t)

b _гор = b_хол (1+α t)

h _{0 гор} = 170 *1,0135 = 172

b _{0 гор} = 170 * 1,0135 = 172

h _{9 гор} = 16 * 1,012 = 16,2

b _{9 гор} = 160 * 1,012 = 162

2. Определяем общий коэффициент деформации по толщине полосы

3. Определяем максимальное обжатие

f = 1,05 - 0,0005t˚ - для стальных валков

f = 1,05-0,0005*1250=0,43

4. Определение толщины полосы и коэффициентов деформации на гладкой бочке (до ребрового калибра 4) в соответствии с формулами

h ₁= h₀- ∆h _max

h ₁ = 172 - 42 = 130

h ₂ = 130 - 42 = 88

h ₃ = 88 - 42 = 46

= 1,32 принимаем 1,3

= 1,48 принимаем 1,46

= 1,91 принимаем 1,6

5. Намечаем коэффициенты деформации во всех гладких бочках, так чтобы их произведение равнялось η общ

η₅=1,55, η ₆=1,4, η ₇ = 1,3, η ₉ = 1,25

η ₁ η ₂ η ₃ η ₅ η ₆ η ₇ η ₉ = η общ

1,3 * 1,46 * 1,6 * 1,55 * 1,4 * 1,3 * 1,25 = 10,6

6. Определяем толщину полосы, абсолютное обжатие и абсолютное уширение на всех гладких бочках c учетом намеченных коэффициентов деформации согласно формулам

∆h₁ = h ₀- h ₁

∆ h ₁ = 172 - 132 = 40

∆ h ₂ = 132 - 90,4 = 41,6

∆ h ₃ = 90,4 - 56,4 = 34

∆ h ₅ = 34 - 26 = 20

∆h ₆ = 36,4 - 26 = 10,4

∆h ₇ = 26 - 20 = 6

∆h ₉ = 20 - 16,1 = 3,9

7. Определяем суммарное обжатие в ребровых калибрах

∆h ₄ + ∆h ₈ = b ₀ - b ₉ + ∑ ∆b

∆h ₄ + ∆h ₈ = 172- 162+ 7+10,5+12,5+8+6,1+4,1+3 = 61,2

∆ b _p = ∆ b _p′ = 0

так как прокатка в ребровых калибрах без уширения

Суммарное абсолютное обжатие делится между ребровыми калибрами не поровну ∆h ₄< ∆h ₈ принимаем ∆h ₄=36,2, ∆h ₈ = 25,0

8. Определяем ширину гладких бочек и высоту ребровых калибров согласно формулам

b ₁ = b ₀ + ∆b₁

b ₁ = 172 + 7 = 179

b ₂ = 179 +10,5 = 189,5

b ₃ = 189,5 +12,5 = 202

b ₄ = h ₃ = 56,4

b ₅ = h ₄ +∆b ₅

b ₅ = 165,8+ 8 = 173,8

b ₆ = 173,8 + 6,1 = 179,9

b ₇ = 179,9 + 4,1 = 184

b ₈ = h 7 = 20

h ₄ = b ₃ - ∆h ₄

h₄ = 202 - 36,2 = 165,8

h ₈ = 184- 25 = 159

b ₉ = 159 + 3 = 162

9. Определяем площадь поперечного сечения, катающий диаметр, вытяжку, длину раската и угол захвата по всем проходам с учетом кантовок согласно формулам

F _n = h _n * b _n

F ₀ = 172 * 172 = 29584,0

F ₁= 132 * 179 = 23628,0

F ₂ = 90,4 * 189.5 = 17130,8

F ₃ = 56,4 * 202 = 11392,8

F₄ = 165,8 * 56,4 = 9351,12

F ₅ = 36,4 * 173,8 = 6326,32

F₆ = 26* 179,9 = 4677,4

F ₇ = 20 * 184 = 3680,0

F₈ = 159 * 20 = 3180,0

F₉ = 162 * 16,2 = 2608,2

ℓ_n = λ _n ℓ _n-1

ℓ₁ = 6,0 * 1,25 = 7,5

ℓ ₂ = 7,5 * 1,38 =10,35

ℓ ₃ = 10,35 * 1,5 = 15,53

ℓ ₄ = 15,35 * 1,22 = 18,94

ℓ₅ = 18,94 * 1,4 = 26,52

ℓ₆ = 26,54 * 1,35 =35,80

ℓ₇ = 35,80 * 1,27 = 45,46

ℓ₈ = 45,46 * 1,16 = 52,74

ℓ₉ = 52,74 * 1,22 = 64,34

λ _n =

10 Определяем размеры ребровых калибров

h _K = h _n

tg β = 0,05 ÷ 0,1

b _K = (0.98 ÷ 1,05) *b

S = (0,5 ÷ 1,0)*ДВ

R = 5 ÷ 15

где h n b n размеры профиля, задаваемого в калибр

h _{K 4} = 165,8

tg β = 0, 067

β = 3,7˚

R = 5

h _{K 8} = 159

tg β = 0,1

R = 5

b_{K 4} = 1,05 * 56,4 = 59,22

S = 0,5x 500 = 2,5

b _{K 8} = 1,02 * 20 = 20,4

β = 7,3˚

S = 0,5 * 500 = 2,5

Результаты расчета заносим в таблицу 1

ТАБЛИЦА 1

Калибр

F мм²

λ

η

Размеры заготовки

Размеры калибра

∆ h

мм

∆ b

мм

Д к

α

град

h мм

b мм

ℓ м

h k мм

b k мм

R град

Заготовка

29584,0

172,0

172,0

6,0

1 гл. бочка

23628,0

1,25

1,3

132,0

179,0

7,5

40,0

7,0

370,5

26,6

2 гл. бочка

17130,8

1,38

1,46

90,4

189,5

10,35

41,6

10,5

412,1

25,7

3 гл. бочка К

11392,8

1,50

1,6

56,4

202,0

15,53

34,0

12,5

442,1

22,4

4 ребров. калибр К

9351,12

1,22

1,22

165,8

56,4

18,94

165,8

59,22

5,0

36,2

-

336,7

26,5

5 гл. бочка

6326,22

1,40

1,55

36,4

173,8

26,52

20,0

8,0

466,1

16,7

6 гл. бочка

4677,4

1,35

1,4

26,0

179,9

35,8

10,4

6,1

476,5

11,9

7 гл. бочка К

3680,0

1,27

1,3

20,0

184,0

45,46

16,0

4,1

481,5

14,7

8 ребров

калибр К

3180,0

1,16

1,16

159,0

20,0

52,74

159,0

20,4

5,0

25,0

-

349,5

21,6

9 гл. бочка

2608,2

1,22

1,25

16,2

162,0

64,32

3,9

3,0

486,4

7,2