Расчет энергосиловых параметров процесса листовой прокатки. Методические указания к практическим занятиям для студентов, обучающихся по программе подг

60 = 13,5110,1 = 0,75 м/с;60 = 13,510,04 = 0,003 м/с2;

Время прокатки с ускорением:

Время транспортировки головной части полосы до 6-ой клети после выхода заднего конца из 5-ой клети:

−прг = 50 − 3,5877 = 28,5, с;

Время заправки головной части полосы в чистовую группу

з = 0,7526 = 34,6, с.

Время охлаждения заднего конца полосы на промежуточном рольганге:

τпр х = 28,5 + 34,6 + 55,6 = 118,7 с.

Снижение температуры полосы на промежуточном рольганге за счёт излучения и гидросбива:

Температура заднего конца полосы на входе в чистовую группу:

60 = 1102 − 171 − 12,5 = 918,5

Скорость полосы на выходе из последней клети чистовой группы:

12х =10,1+0,004*55,6=12,33 м/с.

Толщина полосы в нейтральном сечении:

н6 = √34 ∙ 19,67 = 26,5 мм.

Нейтральный угол:

Величина опережения при прокатке:

Скорость деформации:

6 = 1,57 ∙ 0,42 ∙ 103 = 8,22 с−1. 80,1

Температура в 1-ой клети чистовой группы:

346 = 918,5 − 4,65 (19,67 − 1) = 915 ,

Сопротивление металла деформации.

6 = 75,617 ∙ 8,220,135 ∙ (10 ∙ 0,42)0,17 ∙ (1000915 )−3,227 = 168,7

Сопротивление чистому сдвигу:

2 с6 = 1,15 ∙ 168,7 = 194,1 Н/мм2

Коэффициенты, учитывающие натяжение полосы:

Коэффициент трения:

6 = 0,55 − 0,00024 ∙ 915 = 0,33.

Показатель деформации:

= 304,4 Н/мм2.

Усилие прокатки:

6 = 304,4 ∙ 1250 ∙ 80,1 ∙ 10−6 = 29,9 МН.

Коэффициент приложения плеча равнодействующей:

6 = 0,4566 − 0,021 × 80,1 = 0,39. 24,19

32

Момент прокатки:

пр6 = 2 ∙ 29,9 ∙ 0,39 ∙ 80,01 = 1921 кНм.

Момент трения:

тр6 = 29,9 ∙ 0,003 ∙ 1,18 ∙ 1600900 ∙ 10−3 = 60,7 кНм.

Статический момент:

ст6 = 1921 + 60,7 = 2201,7 кНм. 1 ∙ 0,9

Номинальный момент двигателя:

Момент холостого хода:

хх6 = 0,03 ∙ 2177 = 65,3 кНм.

Крутящий момент на валу двигателя:

дв6 = 2201,7 + 65,3 = 2267 кНм.

Мощность двигателя необходимая для прокатки:

2267 ∙ 1,57дв6 = 450 ∙ (1 + 0,12) ∙ 1000 = 11240 кВт = 11,24 МВт.

2.6 Расчёт производительности стана

mсл = 1,280 × 10,4 × 0,25 × 7,85 = 26,12 т;

Время паузы принимаем равной 10 с, тогда:

ц = 34,6 + 55,6 + 10 = 100,2 с;

При расходном коэффициенте 1,02 и коэффициенте использования стана 0,9:

Q = 3600 * 26 ,12 * 0 ,9 = 828 т/ч. 100 , 2 * 1,02

33

3 Методика расчёта энергосиловых параметров холодной прокатки на стане 2030 ПАО «НЛМК»

Усилие рассчитаем по формуле А.И. Целикова:

где hi-1 – толщина металла на входе в клеть, мм;

hi – толщина металла на выходе из клети, мм.

Длина дуги контакта металла с валками при первом расчете без учета

– коэффициент, учитывающий природу смазки (в данных расчетах принимаем, что используется эмульсия «Эмульсол Т-5%», для которой kсм=1 [4];

Rz – высота неровностей на поверхности валка, мкм;

ϑ50 – кинематическая вязкость смазки при 50 (31 мм2/с),

νв – окружная скорость валков, м/с;

Относительное обжатие:

Суммарное относительное обжатие:

где H – толщина подката, мм;

hк – толщина после последней клети, мм.

Условный предел текучести на выходе из клети:

1 2τs1

Натяжение на разматывателе σ0 = 40 МПа.

Толщина полосы в нейтральном сечении:

1

hн = [ξ0 (h0)δ−1(h1)δ+1]2 δ ; (12)

ξ1

где ξ0 и ξ1 – коэффициент, учитывающий натяжение соответственно в преды-

дущем и последующем межклетьевом промежутке.

После расчёта pср по формуле Целикова [1], рассчитываем усилие про-

катки:

Коэффициент напряженного состояния с учётом сплющивания:

Толщина полосы в нейтральном сечении с учётом сплющивания:

1

hн = [ξ0 (h0)δ−1(h1)δ+1]2 δ ; (17)

ξ1

В результате сплющивания валков изменились расчётные значения:

длины дуги контакта металла с валками, коэффициента напряженного состо-

яния, толщины полосы в нейтральном сечении, которые непосредственно влияют на среднее контактное давление и усилие прокатки, их необходимо пересчитать.

Пересчитанное усилие прокатки должно соответствовать условию:

Pi Pi 1 0 ,05 ;

Pi 1

Если пересчитанное усилие прокатки не соответствует условию, при-

ведённому выше, то продолжаем интеграцию, если соответствует условию,

то интеграцию заканчиваем.

Скорость валков:

Опережение с учётом сплющивания по формуле:

Момент прокатки определяем по формуле, дающей результаты, при-

ближенные к практическим, кНм:

Момент, учитывающий трение в подшипниках трения опорных валков,

кНм:

где Dо =0,85 – диаметр цапфы опорного валка, м;

o =0,003 – коэффициент трения в ПЖТ опорного валка;

Р – усилие прокатки, МН;

Dр=0,6 и Dо=1,5 – диаметр рабочего и опорного валка, м;

36

Момент потерь на трение в передачах, приведенный к валу двигателя,

кНм:

Суммарный момент трения, кНм:

где nном = 315 об/мин – номинальная скорость двигателя. Момент на валу двигателя, кНм:

Мощность необходимая для прокатки, кВт.

где ηш, ηр, ηм – КПД элементов главной линии клети: шпинделя, редуктора и муфты соответственно.

Допустимые моменты прокатки, приведенные к валу двигателя, кНм:

– передаточное отношение;

q = 0,0036 · · ρ · В · · т/час; (29)

где – коэффициент использования стана; ρ, т/м3 – плотность материала прокатываемой полосы;

В, мм – ширина полосы;

, мм − толщина полосы на выходе стана;

, м/с – скорость полосы на выходе стана.

Коэффициент использования стана определяется его конструктивными

37

особенностями, видом прокатки и сортаментом прокатываемых полос. Для расчета производительности рекомендуются следующие значения коэффици-

ента использования стана: 0,9 – при прокатке рядовых и конструкционных марок стали на НШСГП и станах бесконечной прокатки.

3.1 Пример расчета режима и энергосиловых параметров холодной прокатки для первой клети

Исходные данные: h0 = 2,0 мм, h1 = 1,34 мм, b = 1250мм. Скорость прокатки после 5 клети 5 = 19,2 м/с. Принимаем: 1= 4 мкм, 2−4= 3 мкм,

5= 6 мкм.

Удельное натяжение перед клетью 0 = 40 МПа.

Абсолютное обжатие в данной клети:

h = h0 – h1= 2,0 – 1,34 = 0,66 мм.

Суммарное относительное обжатие:

ε = 2,0 − 1,34 ∙ 100% = 33%. 2,0

Длина дуги контакта металла с валками:

lд = √0,66 ∙ 300 = 14,07 мм.

Скорость валков:

3,81

vв = 1 + 0,04 = 3,68 м/с;

Коэффициент трения определяем по формуле Грудева А. П:

Коэффициент напряженного состояния :

δ = 2 ∙ 0,053∙14,07 = 2,25. 0,66

Условный предел текучести на выходе из клети:

σ0,2 = 230 + 34,6 ∙ 330,6 = 511,96 МПа.

Сопротивление чистому сдвигу:

2K =1,15·(230+511,96)/2 = 426,63МПа.

38

Коэффициенты, учитывающие натяжение:

ξ0i = 1 – 40/264,5= 0,85;

ξ1i = 1 – 100/588,75 = 0,83.

Толщина полосы в нейтральном сечении:

1

hн = [0,850,83 (2,0)2,25−1(1,34)2,25+1]2 2,25 = 1,51 мм.

Среднее давление:

Рcp = 426,630,66 {0,85 2,252,0−2 [(1,512,0 )2,25−2 − 1] + 0,83 2,25+21,34 [(1,511,34)2,25+2] − 1]}=

= 431,31 Н/мм2

Усилие прокатки:

P = 431,31 ∙ 1,25 ∙ 14,07 ∙ 10−3 = 7,59 МН;

Приращение дуги контакта за счет упругого сплющивания рабочих валков в контакте с полосой, мм:

0 = 8 (300 431,31) = 1,36; 95000

Длина дуги контакта металла с валками с учетом сплющивания:

′д = √300 0,66 + 1,362 + 1,36 = 15,50;

Коэффициент напряженного состояния с учётом сплющивания:

Толщина полосы в нейтральном сечении с учётом сплющивания:

1

hн = [0,850,83 (2,0)2,48−1(1,34)2,48+1]2 2,48 = 1,52;

Среднее давление с учётом сплющивания:

Рcp = 426,630,66 {0,85 2,482,0−2 [(1,522,0 )2,48−2 − 1] + 0,83 2,48+21,34 [(1,521,34)2,48+2] − 1]}=

= 443,54 Н/мм2;

Усилие прокатки с учётом сплющивания:

P = 443,54 ∙ 1,25 ∙ 15,50 ∙ 10−3 = 8,59 МН;

= 8,59−7,59 = 0,13; 8,59

39

Полученное значение не соответствует условию, следовательно, про-

должаем интеграцию.

Приращение дуги контакта за счет упругого сплющивания рабочих валков в контакте с полосой, мм:

0 = 8 (300 443,54) = 1,40; 95000

Длина дуги контакта металла с валками с учетом сплющивания:

′д = √300 0,66 + 1,402 + 1,40 = 15,54;

Коэффициент напряженного состояния с учётом сплющивания:

Толщина полосы в нейтральном сечении с учётом сплющивания:

1

hн = [0,850,83 (2,0)2,48−1(1,34)2,48+1]2 2,48 = 1,52;

Среднее давление с учётом сплющивания:

Рcp = 426,630,66 {0,85 2,482,0−2 [(1,522,0 )2,48−2 − 1] + 0,83 2,48+21,34 [(1,521,34)2,48+2] − 1]}=

= 443,91 Н/мм2;

Усилие прокатки с учётом сплющивания:

P = 443,91 ∙ 1,25 ∙ 15,54 ∙ 10−3 = 8,62 МН;

= 8,62−8,59 = 0,004; 8,59

Полученное значение соответствует условию, следовательно, интегра-

цию заканчиваем.

Опережение находим по формуле:

S = 1,34(2,0−1,34)(1,51−1,34)2 = 0,035;

Момент прокатки:

Mпр = (443,91 ∙ ln (1,342,0 ) + 40 − 100) ∙ 1250 ∙ 1,34 ∙ 300 × (1 + 0,04) ∙ 10−6 = 61,28 кНм

Момент, учитывающий трение в подшипниках жидкостного трения

опорных валков:

40