Курсовая работа: Проект литейно-прокатного модуля с косовалковым планетарным станом РSW для производства легированного мелкого сорта
Расчетные
схемы калибров валков по всем клетям стана при прокатке круга ∅18мм из непрерывнолитой заготовки ∅200мм приведены на рис. 25.
Рис.25.
Калибровка валков для прокатки круглой стали ∅18мм в чистовой, подготовительной,
черновой и обжимной группах клетей стана.
6. Выбор и
расчет скоростного режима прокатки по клетям (проходам с учетом разливки на
МНЛЗ)
Определение
скоростей прокатки по клетям для расчетного профиля было выполнено в предыдущем
разделе при расчете калибровки в зависимости от выбранной скорости прокатки. В
данном разделе предлагается подход к выбору скоростей прокатки профилей в
зависимости от их сортамента, технических возможностей стана и оптимальных
условий производительности МНЛЗ.
Сортамент
профилей проектируемого литейно-прокатного модуля включает ряд профилей
указанных в ранее приведенной укрупненной программе производства. (см. табл.
1). Как видно сортамент профилей для скорости их прокатки наиболее целесообразно
сгруппировать по их сечению и группам сталей, углеродистых и легированных.
Такой подход позволит оптимально загрузить двигатели согласно рассчитанной их
мощности и получить требуемую производительность стана с учетом возможностей
МНЛЗ. Так, максимальную скорость прокатки 10 м/с предлагается назначить для
наиболее мелкого сорта стана из рядовых углеродистых сталей, а минимальную – 6
м/с будет у наиболее крупной части сорта из легированных сталей. Параметром
размера профиля может быть площадь его поперечного сечения.
И тогда, для
всех остальных профилей, оптимальную скорость прокатки можно определить по
графикам скоростной зависимости, представленным на рис. 26. При этом, скорость
прокатки легированных сталей предлагается уменьшить примерно на 10-15%.
Рис.26.
Графики выбора скорости прокатки профилей в зависимости от площади их
поперечного сечения на комбинированном мелкосортно-проволочном стане литейно
прокатного модуля: 1 – для углеродистых сталей; 2 – для легированных сталей.
Пунктиром
показан выбор скорости прокатки расчетного профиля. Так, например, площадь
сечения круглого профиля диаметром 18 мм равна 254.5 ; профиль из легированной стали, и тогда, согласно
графику 2, скорость прокатки составляет 8 м/с.
При прокатке
на непрерывном стане профилей, необходимо знать опережение, которое связывает
скорость прокатки их со скоростью валков следующей формулой
(109)
Где – опережение при прокатке в калибрах.
Следует
обратить внимание, что при прокатке в калибрах, когда диаметр валка изменяется
в соответствии с конфигурацией калибра, необходимо использовать понятие
среднего катающего диаметра.
Для простых
калибров, которые используются для прокатки расчетного профиля, катающий
диаметр валков рекомендуется определять по средней высоте приведенной полосы
[11] как
(110)
При прокатке
в калибрах величину опережения по отношению к катающему диаметру следует
рассчитывать по формуле
(111)
Где - среднее значение угла нейтрального сечения,
определяемое по методу приведенной полосы
(112)
Где - среднее значение угла захвата, определяется как
(113)
Где - среднее обжатие в калибре, определяемое по методу
приведенной полосы.
И тогда,
окружная скорость валка по катающему диаметру будет
(114)
И затем из
этой формулы частота вращения валков
(115)
Для определения
входящего в формулу коэффициента трения в условиях установившегося процесса
может быть использована методика ДРМстУ в виде следующей эмпирической формулы
(116)
Где t - температура прокатки, ℃;
- коэффициент, учитывающий состояние поверхности и
материал валков;
- коэффициент, учитывающий содержание углерода в
стали;
– коэффициент, учитывающий скорость прокатки.
Так,
например, расчеты по формулам для чистовой клети будут:
Коэффициенты
для расчета коэффициента трения будут: для чугунных шлифованных валков при прокатке стали 30ХГСА и при скорости прокатки >5м/с . И тогда, при t=950℃
Далее
или 1.4%
;
об/мин.
Как показали
расчеты опережение по клетям в среднем составляет 2%.
И тогда,
окружные скорости валков по катающему диаметру и частота вращения валков по
клетям мелкосортной части стана будут:
; ; ;
; ; ;
; ; ;
; ; ;
; ; ;
; ; ;
; ; ;
; ; ;
7. Определение
времени, ритма прокатки и расчет производительности стана по расчетному профилю
Определение
времени и ритма прокатки круглого профиля диаметром 18 мм.
Прокатка
непрерывно-литой заготовки в круглый профиль ∅18мм производится на непрерывном
стане, состоящем из 4-х групп клетей: обжимной-планетарной с 3-мя
косорасположенными валками; черновой, состоящей из 6-ти клетей;
подготовительной, состоящей из 4-х клетей; и чистовой, состоящей из 2-х
двухклетевых подгрупп, где прокатка в каждой после разделения ведется в одну
нитку, а затем при необходимости профиль ∅18мм может служить заготовкой и
прокатывается в проволоку ∅6мм в 10-ти клетевом блоке 150.
Прокатка
ведется одновременно во всех клетях с использованием условия постоянства
секундных объемов.
Прокатка
ведется из непрерывно-литых круглых заготовок ∅200мм и длиной 6-12 м. Для уменьшения
падения температуры конца заготовки лучше использовать заготовки длиной 6 м,
хотя это несколько снижает производительность.
Машинное
время прокатки на непрерывном стане примерно одинаково для каждой клети. Так,
например, его можно определить следующим образом для 1-й (обжимной) клети (см.
табл.3)
(117)
Где - длина заготовки,
- коэффициент вытяжки в 1-й клети
– скорость прокатки заготовки.
Паузу между
заготовками принимаем равной 3с, откуда частичный ритм прокатки круглой стали ∅18мм составляет
(118)
Время пробега
полосы от одной клети к другой может быть определено как
, (119)
Где – расстояние между соседними клетями;
– скорость движения полосы между этими клетями.
Результаты
расчетов по формуле (212) будут:
И тогда,
график прокатки круглой стали ∅18мм на основании проведенных расчетов представлен на
рис.27.
Рис.27.
График прокатки круглой стали ∅18мм на непрерывном стане с планетарной клетью PSW литейно-прокатного модуля по
производству легированного мелкого сорта и проволоки.
Как видно из
графика полное время прокатки 6-ти метровой заготовки в круглый профиль
составляет 84.74с.
Расчет
производительности стана при прокатке расчетного профиля.
При
определении среднечасовой производительности стана за смену необходимо учесть
время на прием и сдачу смены, профилактический осмотр и ремонт оборудования и
другие регламентированные перерывы во время смены (это должно учитываться
специальными коэффициентами использования стана) [21].
Часовая
производительность прокатного стана по годному [17]
, (120)
Где r – ритм прокатки, сек;
К – коэффициент
использования стана (для новых автоматизированных станов в стадии освоения,
К=0.9);
б –
коэффициент выхода годного (иначе в.г.), согласно табл.2 он равен 95.72%;
Q – масса исходной заготовки
определяется как
(121)
Где - диаметр заготовки, м;
– длина заготовки, м;
с – плотность
стали, т/.
И тогда
.
Годовая
производительность стана по расчетному профилю определяется как
[т] (122)
Где – число рабочих часов работы стана в году
(принимается на основании практики работы станов равным 7100 час).
И тогда,
тонн
Производительность
стана по укрупненной программе определяется: среднечасовая как
[ т/час]
Где - соответственно удельный вес отдельных
профилеразмеров профилей в сортаменте стана;
- часовая производительность при прокатке каждого
профиля сортамента;
И годовая [т]
8.
Определение энергосиловых параметров и фактической мощности, приходящейся на
главные приводы стана, при производстве расчетного профиля
Расчет
контактного давления и усилия прокатки на валках стана
Усилие,
действующее на валок в процессе прокатки определяется по формуле
(123)
Где – среднее контактное давление, МПа;
– горизонтальная проекция контактной поверхности, .
Среднее
контактное давление определяется в зависимости от истинного сопротивления
деформации и коэффициента напряженного состояния по формуле
(124)
Определение
истинного сопротивления деформации определяется с учетом температуры, степени и
скорости деформации по графоаналитическому методу А.А Динника, по специальным
номограммам и формуле
(125)
Где к –
коэффициент, учитывающий степень деформации;
- сопротивление деформации в зависимости от
температуры и скорости деформации при е=30%.
Степень
деформации и скорость деформации с учетом прокатки в калибрах определяется по
параметрам, соответствующих методу проведенной полосы при котором средняя
толщина полосы в калибре определяется как
(126)
Где – площадь сечения раската в калибре,
- ширина раската в калибре.
И тогда,
степень деформации раската в калибре будет
; (127)
скорость
деформации определяется как
(128)
Коэффициент
напряженного состояния при прокатке в простых калибрах можно определить по
эмпирической формуле М.Я Бровмака [14] как
(129)
Где m=- фактор формы, определяемый для продольного сечения
очага деформации по вертикальной оси симметрии калибра;
a,b – постоянные для каждого типа калибров, так: для ромбических
и квадратных калибров а=0.75; b=0.5;
для овальных калибров a=0.6;
b=0.8.
Горизонтальная
проекция контактной поверхности валка деформируемым металлом определяется по
формулам В.Г Дрозда, полученных аналитическим методом [14] для следующих
калибров:
Ромб-квадрат (130)
Квадрат-овал (131)
Овал-овал,
овал-круг, овал-квадрат и круг-овал (132)
При этом:
длина очага деформации определяется по середине калибра, а и – представляет ширину раската из предыдущего калибра
и ширину рассматриваемого калибра.
Согласно
принятой методике [14] и приведенных формул определяются силовые параметры Р и соответствующие им параметры.
Так,
например, для 13-й (чистовой клети) необходимые расчеты с учетом данных табл.3
и системы калибров овал-круг будут:
; мм; ;
По
графическому методу А.А. Динника [16] из номограмм стали 30ХГСА будут:
К=0.98 и тогда
m=
мН или 111.7кН.
Для 8-й
(подготовительной) клети необходимые расчеты с учетом данных табл.3 и системы калибров
овал-ромб будут:
По
графическому методу А.А. Динника из номограмм находим:
к=1.04; и тогда
m=
мН или 336.9кН;
Для 4-й
(черновой) клети необходимые расчеты с учетом данных табл.3 и системы калибров
овал-круг будут:
По
графоаналитическому методу А.А. Динника из номограмм находим
к=1.0; т.е
m=
МН или 565.5 кН
В обжимной
клети ориентировочно принимаем , так как методика расчета энергосиловых параметров
для клети PSW в литературе отсутствует.
Расчет
крутящих моментов и мощности прокатки. Определение мощности главных двигателей
стана.
В
практических расчетах крутящий момент прокатки определяется по усилию прокатки Р и плеча а, которое
представляет некоторую часть длины очага деформации. И тогда, для 2-х валков
(133)
где - коэффициент плеча, который при прокатке круглых
профилей рекомендуется брать [11].
Стан работает
без ускорений и торможений и поэтому динамический момент отсутствует.
Мощность,
расходуемая на прокатку, определяется по формуле:
(134)
где - угловая скорость валков, 1/с; (которая может быть
определена как (135)
Частота
оборотов валков определяется из выражения
(136)
И, наконец, мощность,
отнесенная к валу двигателя будет,
(137)
где – з
коэффициент полезного действия привода, ориентировочно можно принять =0,7.
Итак,
приведенная методика может быть использована для всех клетей черновой,
подготовительной и чистовой группы клетей.
Что касается
обжимной 3-х валковой планетарной клети, то мощность ее привода может быть
определена как
(138)
Где Апр –
работа прокатки, которая может быть определена по формуле Финка [14] как
(139)
- время прокатки заготовки в обжимной клети, сек.
Объем прокатываемой заготовки определяется как
,, (140)
а время прокатки будет
(141)
Выборочные
расчеты по 13-ой, 8-ой, 4-ой и 1-ой мелкосортной части стана имеют следующий
вид:
По 13-ой
(чистовой) клети:
; ;
По 8-ой
(подготовительной) клети:
; ;
По 4-ой
(черновой) клети:
; ;
По 1-ой
(обжимной клети) расчет мощности производится с использованием формулы Финка
; ;
При выборе
двигателей стана рассчитанные мощности следует завысить на 30-50%, так как
возможна прокатка труднодеформируемых сталей и более крупного сортамента.
|