Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический

университет им. Носова»

Кафедра машиностроительных и металлургических технологий

Курсовая работа

по дисциплине «Оборудование прокатных цехов»

на тему: «Расчет параметров производственного оборудования ЛПЦ №11 ОАО ММК»

Выполнил: Риттер А.А. Проверил: Голубчик Э.М.

Магнитогорск, 2013.

Оглавление

Исходные данные 3

1 Расчет усилия прокатки 4

2 Расчет прокатного валка на изгиб и на прочность 12

3 Расчет станины на изгиб и на прочность 21

4 Расчет шпинделя на изгиб и на прочность 25

Приложение 1 32

Приложение 2 34

Приложение 3 36

Список использованных источников 37

Исходные данные

В данной работе будет произведен расчет производственного оборудования пятиклетевого стана холодной прокатки, установленного в ЛПЦ №11 ОАО «ММК».

Необходимые чертежи для расчета валка, станины, шпинделя, нажимного винта приведены в приложении в конце работы. Числовые значения, необходимые для расчета, представлены в начале каждого пункта работы.

1 Расчет усилия прокатки

Для дальнейших расчетов оборудования нам необходимо получить расчётное значение усилия прокатки – в документации к оборудованию указано максимальное усилие прокатки, допустимое для прокатной клети, оно составляет 35 кН. Получим это значение расчетом [1].

Для проверочного расчета возьмем режим обжатий, при котором толщина подката составляет 6,00 мм, а толщина прокатанной полосысоставляет 3,00 мм.

В расчетах ниже будем приводить расчет только первой строки, поскольку остальные строки рассчитываются аналогичным образом.

Дано: мм, мм,мм,мм.

Таблица 1 – Расчетные данные для расчета усилия прокатки

	, мм	, %	, мм	, мм
Исходное значение	6,000	-	-	-	-	-	-	-
Клеть 1	5,059	15,68	5,530	0,941	21,251	3,843	0,461	1,271
Клеть 2	4,348	11,85	4,704	0,711	18,471	3,927	0,471	1,277
Клеть 3	3,794	9,24	4,071	0,554	16,313	4,007	0,481	1,284
Клеть 4	3,356	7,30	3,575	0,438	14,503	4,057	0,487	1,288
Клеть 5	3,000	5,93	3,178	0,356	13,067	4,112	0,493	1,293

- толщина полосы после выхода из клети;

–относительное обжатие при проходе через клеть;

–средняя толщина полосы при проходе через клеть;

- абсолютное обжатие при проходе через клеть;

–длина очага деформации;

- абсолютное обжатие при проходе через клеть;

–отношение длины очага деформации и средней толщины полосы для указанной клети;

–расчетный коэффициент,

–отношение, необходимое для дальнейших расчетов.

При прокатке применяют масляную эмульсию, поэтому коэффициент контактного трения , принимаем ; тогда коэффициент, характеризующий наличие зон скольжения и прилипания, будет равен:

.

Проверяем величины зоны прилипания по формуле:

.

В остальных клетях тоже выполняется данное условие.

Коэффициент находим по формуле:

.

Затем находим значение по формуле:

.

В нашем примере мы рассматриваем сталь 600DP, но поскольку мы не имеем данных для расчёта значений физических свойств данной стали при наклепе, то возьмем сталь из марочника сталей и сплавов, имеющую похожий химический состав по основным элементам (C, Si, Mn, Cr) – сталь 12ГС.

Таблица 2 – Сравнение химического состава сталей 600DP и 12ГС

Элемент, %	600DP	12ГС
C	до 0,17	0,09-0,15
Si	до 0,80	0,5-0,8
Mn	до 2,20	0,8-1,2
Al	до 2,00	-
Ni	-	до 0,3
S	-	до 0,04
P	-	до 0,035
Cr	до 0,5	до 0,3
N	-	до 0,008
Cu	-	до 0,3
As	-	до 0,08
Mo	до 0,5	-
Nb+Ti	до 0,15	-

Для определения свойств прокатываемой стали после прохождения клетей №1-5 воспользуемся формулой:

.

Для стали 12ГС: МПа,,.

Таблица 3 – Расчетные данные для расчета свойств металла прокатываемой полосы

	, %
Клеть 1	15,68	500,0	553,3	526,6	605,6	1,271	769,5
Клеть 2	11,85	553,3	604,6	578,9	665,8	1,277	850,5
Клеть 3	9,24	604,6	654,2	629,4	723,8	1,284	929,4
Клеть 4	7,30	654,2	702,2	678,2	778,0	1,288	1004,8
Клеть 5	5,93	702,2	748,8	725,5	834,4	1,293	1078,7

- предел текучести, который соответствует напряжению, при котором остаточная (пластическая деформация) составляют 0,2 % от длины испытываемого образца, МПа.

Находим предел текучести стали перед прокаткой полосы в первой клети:

МПа.

Находим среднее значение предела текучести стали во время прокатки полосы в первой клети:

МПа.

Таблица 1 – Расчетные данные для расчета усилия прокатки (продолжение)

Клеть 1	605,6	1,271	769,5	16,351	30,741
Клеть 2	665,8	1,277	850,5	15,709	29,533
Клеть 3	723,8	1,284	929,4	15,162	28,504
Клеть 4	778,0	1,288	1004,8	14,572	27,395
Клеть 5	834,4	1,293	1078,7	14,095	26,499

- коэффициент, необходимый для расчетов;

–соотношение, найденное ранее, берем его из таблицы 1;

–среднее усилие прокатки, кН;

–усилие на 1 мм ширины листа, кН/мм;

–полное усилие прокатки, МН.

Вычисляем значение по формуле:

МПа.

Поскольку значения инами вычислены ранее, то легко найти значение:

МПа.

Усилие на 1 мм ширины листа составляет:

кН/мм.

Полное усилие прокатки при ширине листа мм будет равно:

кН/мм.

Упругое сплющивание валков оказывает существенное влияние на усилие прокатки, поэтому им нельзя пренебрегать в расчетах.

Таблица 4 – Перерасчет усилия прокатки с учетом сплющивания валков

Клеть 1	0,068	0,507	4,225	1,310	793,4	23,363	34,846
Клеть 2	0,088	0,533	4,442	1,335	888,8	20,893	34,910
Клеть 3	0,111	0,561	4,675	1,350	977,1	19,033	34,963
Клеть 4	0,136	0,588	4,900	1,362	1062,3	17,517	34,983
Клеть 5	0,163	0,615	5,125	1,370	1143,1	16,287	35,000

и – коэффициенты, необходимые для расчета;

Находим коэффициент по формуле (мм²/Н):

.

Находим коэффициент , выразив его из формулы (мм²/Н):

;

.

Рассчитываем параметр с учетом упругого сплющивания:

–параметр увеличился враза.

Определяем соотношение по кривым на рисунке 1 (для значенийи):

Рисунок 1 - Кривые зависимости среднего давления (отношения ) от параметрапри различных значениях коэффициента контактного трения: А — кривая, зависящая от одного параметра;

Б — граница скольжения; В. 3 — кривая влияния внешних зон; П — область наличия прилипания по дуге захвата; С — область скольжения.

Из рисунка 1 мы находим , поскольку значенияинам опять же известны, то найдем значение:

МПа.

Таким образом, среднее давление увеличилось в раз.

Длина контакта с учетом упругого сплющивания валков:

мм.

Теперь мы располагаем всеми данными, которые нужны для расчета полного усилия прокатки:

МПа.

То есть упругое сплющивание валков повышает усилие прокатки в раза (для первой клети; к пятой клети это отношение будет все больше и больше).

Таким образом, полное усилие прокатки с учетом упругого сплющивания валков будет на 13,4 % больше в результате влияния двух факторов:

• увеличения среднего давления на 3,1 % ввиду увеличения параметра на 10 %;

• увеличения длины контакта на 10 %.

Отсюда следует, что, несмотря на небольшое увеличение среднего давления металла на валки (3,1 %), полное усилие прокатки при упругом сплющивании их увеличивается значительно (13,4 %), поэтому учет влияния упругого сплющивания валков при определении усилия прокатки считаем обязательным и проводим перерасчет усилия для каждой из пяти клетей.

Теперь, зная, что выбранный режим обжатий не нагружает оборудование сверх указанных границ, мы можем приступить к непосредственному расчету оборудования.