- •1 Общецеховые проектные решения
- •1.1 Производственная программа
- •Выбор расчетных профилей.
- •1.2 Информационный поиск
- •1.3 Структура основного производства и загрузка цеха производственной программой
- •1.3.1 Структура основного производства. Состав оборудования цеха.
- •1.3.2 Загрузка оборудования цеха производственной программой
- •1.4 Схема расположения оборудования
- •2. Проектные решения по прокатным станам со смежными агрегатами
- •2.1 Определение параметров прокатного стана
- •2.1.1 Сортамент и технический уровень стана
- •2.1.2 Параметры стана
- •2.2. Расчет режима прокатки
- •2.2.1. Описание методики расчета и критерии выбора режима прокатки
- •2.2.2 Исходные данные и ограничения
- •2.2.3 Расчет режима прокатки
- •2.2.4 Энергосиловые параметры
- •2.2.4.1 Описание методики расчета энергосиловых параметров
- •2.2.4.2 Алгоритм (блок-схема) расчета энергосиловых параметров.
- •Мощность
- •2.2.4.3 Расчет и анализ энергосиловых характеристик принятых режимов прокатки полос расчетных профилей
- •2,30,51250 Мм марки 08пс
- •2.2.5. Расчет производительности стана
- •2.3 Обеспечение процесса прокатки
- •2.3.1 Контроль качества проката
- •2.3.2 . Автоматизация процесса Система автоматического регулирования плоскостности полос в процессе прокатки.
- •Протокол
- •2.3.3 Подготовка валков
- •2.4 Проектирование главной лини клети
- •Установка клети
- •2.5 Параметры смежных агрегатов
- •3 Социально – экономические результаты
- •3.1 Охрана труда
- •3.1.1 Анализ условий труда на проектируемом объекте
- •3.1.2 Мероприятия по нормализации условий труда
- •3.1.2.1 Опасные производственные факторы
- •3.1.2.2 Вредные производственные факторы
- •3.1.3 Специальная часть
2.2.3 Расчет режима прокатки
Суммарное обжатие при холодной прокатке углеродистых и низколегированных конструкционных сталей в большинстве случаев находится в пределах 65-80 %[10]. Важное значение имеет распределение частных по клетям или проходам; оно влияет на точность прокатки, загрузку оборудования, производительность стана.
Холодная прокатка полос всегда ведётся с натяжением. Оно создаётся принудительно между всеми клетями за счёт некоторого рассогласования чисел оборотов валков (по сравнению со свободной прокаткой). В последней клети непрерывного стана переднее натяжение создаётся действием моталки.
На прокатываемую полосу действует два натяжения: со стороны входа металла в валки - заднее и со стороны выхода металла из валков – переднее. Особенно важную роль играет натяжение при прокатке полос малой толщины с большой степенью наклёпа, так как при этом происходит сплющивание контактных поверхностей валков на большую величину, в результате чего иногда невозможно получить полосу заданной полосы. Для облегчения условий прокатки таких полос применяют максимально возможные переднее и заднее удельные натяжения.
Натяжение полосы между последней клетью и моталкой регулируется автоматически с учётом получения равномерной толщины и ровной намотки прокатываемой полосы, а также предотвращения дефектов “слипание “ и “излом” готовой полосы.
Принятые режимы обжатия были выбраны с целью максимальной производительности стана и уменьшения расхода энергии.
Таблица № 9. Распределение обжатий по клетям
Относительные обжатия, % | |||||
№ клети |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
08Ю 2,70,601250 мм |
42,6 |
32,9 |
22,1 |
18,5 |
9,1 |
08пс 1,80,351220 мм |
42,2 |
35,6 |
25,4 |
22,0 |
10,2 |
08пс 2,30,501250 мм |
38,6 |
29,6 |
26,3 |
20,0 |
10,7 |
Суммарные обжатия, % | |||||
08Ю 2,70,601250 мм |
42,6 |
61,5 |
70,0 |
75,5 |
77,8 |
08пс 1,80,351220 мм |
42,2 |
62,8 |
72,2 |
78,3 |
80,5 |
08пс 2,30,501250 мм |
38,6 |
56,8 |
68,2 |
74,5 |
80,0 |
Толщины по клетям, мм | |||||
08Ю 2,70,601250 мм |
1,55 |
1,04 |
0,81 |
0,66 |
0,60 |
08пс 1,80,351220 мм |
1,04 |
0,67 |
0,50 |
0,39 |
0,35 |
08пс 2,30,501250 мм |
1,35 |
0,95 |
0,70 |
0,56 |
0,50 |
2.2.4 Энергосиловые параметры
2.2.4.1 Описание методики расчета энергосиловых параметров
В настоящее время разработан целый ряд методик для расчета параметров прокатки.
Наибольшая заслуга в разработке инженерной методики интегрирования дифференциального уравнения принадлежит А.И. Целикову. По этой методике дифференциальное уравнение прокатки дает эпюру удельных давлений и нейтральный угол, а усилие прокатки и момент прокатки получают интегрированием эпюр контактных напряжений [11].
Интегральная методика, основанная на условии равновесия или законе сохранения энергии, обладает существенным недостатком – на ее основе нельзя получить формулу для расчета усилия прокатки. Поэтому дифференциальная методика обладает существенным преимуществом.
При одинаковых исходных данных дифференциальной методики наименьшая ошибка получается при расчете среднего контактного давления путем численного интегрирования уравнения Т. Кармана. Несколько большую погрешность, но близкие между собой результаты обеспечивают уравнения А.И. Целикова. Модели В.М. Луговского в большинстве случаев занижают, а модели В. Робертса – завышают расчетное усилие прокатки [11].
Расчет среднего усилия прокатки будем производить по методике А.И. Целикова.
Методика учитывает наклеп металла при холодной прокатке с натяжение полосы в межклетевых промежутках. При выводе методики приняты следующие допущения:
постоянство предела текучести металла в очаге деформации, равного полусумме предела текучести до и после прокатки;
отсутствие зоны прилипания;
постоянства коэффициента трения на всей поверхности контакта металла с валками;
равномерное распределение нормальных напряжений и скорости движения металла по поперечному сечению полосы;
отсутствия уширения полосы при прокатке;
замена дуги контакта хордой[11].
Перечень расчетных формул приведен ниже.
Среднее давление прокатки в j-й клети, МПа:
, |
(10) |
где 2сj-1, 2сj– сопротивление деформации полосы соответственно на входе и выходе j-й клети при двухмерном простом сжатии, МПа,
j-1,j - коэффициенты, учитывающие соответственно влияние заднего и переднего удельного натяжения на смещение координаты нейтрального сечения, ед,
- показатель деформации в j-й клети, ед,
hj-1,hj - толщина полосы на входе и выходеj-й клети, мм,
Δhj - абсолютное обжатие в j-й клети, мм, Δhj = hj-1 -hj,
hн - высота металла в нейтральном сечении, мм.
2с j-1 = 1,15 0,2 j-1, 2с j = 1,15 0,2 j, |
(11) |
где 0,2 j-1, 0,2 j - сопротивление металла деформации на входе и выходе j-й клети, МПа:
0,2 j-1 =а + в j-1c, 0,2 j = а + вjc, |
(12) |
j-1,j - суммарное обжатие полосы соответственно на входе и выходеj-й клети, %,
, ,h0 - толщина подката, мм.
j-1= 1 - j-1 / 2 с j-1, j= 1 - j / 2 с j, |
(13) |
j-1, j - соответственно заднее (на входе) и переднее (на выходе) удельные натяжения в полосе в j-й клети, МПа.
. |
(14) |
= 2jlcj/ hj, |
(15) |
где j- коэффициента трения в j-й клети, ед, (рассчитываем по формуле А.П. Грудева ).
- длина дуги захвата c учетом сплющивания в j-й клети, мм.
Коэффициент трения рассчитываем по формуле А.П. Грудева
, |
(16) |
где kсм– коэффициент, учитывающий природу смазки, для синтетических масел равен 1.
ε j –относительное обжатие в j-й клети, %,,
Rzj – высота неровностей на поверхности рабочих валков в j-й клети, мкм,
v50 – кинематическая вязкость смазки Quakerol 402-1-DPD при 50С, мм2/с,
VB j – окружная скорость рабочих валков в j-й клети, м/с.
VB j=Vj/(1+s j), (17)
где V j - скорость полосы в j-й клети, м/с,
s j – опережение, ед.
V j=Vnhn /hj, |
(18) |
где Vn, hn- скорость и толщина полосы в последней n-й клети.
Опережение будем рассчитывать по следующей формуле
, |
(19) |
где Rcj – сплющенный радиус рабочих валков в j-й клети, мм;
j - нейтральный угол, рад[11].
, |
(20) |
, |
(21) |
где хm - протяженность дуги контакта за линию центров валков, мм:
, |
(22) |
где Rj – радиус рабочих валков в j-й клети без учета сплющивания, мм,
рср j– давление прокатки, рассчитанное на 1-м шаге итерации по ф.(10),
=95000 МПа;
Е=2,2105 – модуль Юнга металла;
=0,3 – коэффициент Пуаcсона металла,
m - шаг итерации.
На первом шаге итерации хm =0.
Усилие прокатки находим по формуле, МН:
Рj= рсрj blcj, |
(23) |
где b– ширина полосы, мм.
Расчет усилия прокатки является итерационным процессом. Итерация продолжается до тех пока не будет выполнено условие:
, |
(24) |
где - точность приближений, принимаем = 5 %.
Мпрj = ( рсрjln(hj-1 /hj) + j-1 - j ) bhjRj(1+ sj) . |
(25) |
Соответственно на двух валках момент прокатки будет равен:
Мпрj = 2 М'прj.
Момент трения, кНм:
|
(26) |
где dо - диаметр цапфы опорного валка, м;
o - коэффициент трения в цапфе ПЖТ опорного валка, о=0,003;
Dр, Dо - диаметр рабочего и опорного валка, м.
(27)
где η – КПД механического привода валков, принимаем η=0,85 – 0,91; i–передаточное число редуктора, (мультипликатора).
Мощность двигателя, рассчитывается по формуле:
(28)