Разработка режимов прокатки листовой стали 5 х 2,2 мм из стали марки 12Х18Н10Т

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственноеобразовательноеучреждениевысшегопрофессиональногообразования

«Южно-уральский государственный университет»

Факультет «Физико-металлургический»

Кафедра «Обработка металлов давлением»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технология прокатного производства»

Разработка режимов прокатки листовой стали 5 х 2,2 мм из стали марки 12Х18Н10Т

Челябинск 2012

Аннотация

Березин Е.А. Разработка режимов прокатки листовой стали 5 х 2,2 мм из стали марки 12Х18Н10Т. - Челябинск: ЮУрГУ, ФМ-216м, кафедра «Обработка металлов давлением»; 2012, 29 с, 10 иллюстраций, 3 таблицы. Библиография литературы 7 наименований. 2 листа чертежей ф. А3.

В данной курсовой работе разработаны режимы прокатки листовой стали 5 х 2,2 мм из стали марки 12Х18Н10Т.Выбран тип стана для таких режимов, кратко описаны основные технологические операции на нем.

Произведен расчет режимов обжатий. Рассчитаны энергосиловые параметры процесса прокатки. Приведены графики изменения усилия и момента прокатки по проходам. Выполнен расчет скоростных режимов прокатки. Построены графики изменения скорости. Рассмотрены основные виды дефектов холоднокатаного листового проката.

Оглавление

Введение

1. Реверсивный стан 1700 Челябинского металлургического комбината. Основные технологические операции

2. Расчет режимов обжатий

3. Расчет скоростных режимов прокатки

4. Расчет энергосиловых параметров

4.1 Определение усилия прокатки

4.2 Определение момента прокатки

5. Дефекты холоднокатаных листов и полос

Заключение

Библиографический список

Введение

По сравнению с горячей прокаткой холодная прокатка имеет два преимущества:

· во-первых, она позволяет производить листы и полосы толщиной менее 0,8…1 мм, вплоть до нескольких микрон, что горячей прокаткой недостижимо;

· во-вторых, она обеспечивает получение продукции более высокого качества по всем показателям - точности размеров, отделке поверхности, физико-механическим свойствам.

Эти преимущества холодной прокатки обусловили ее широкое использование как в черной, так и в цветной металлургии.

Вместе с тем необходимо отметить, что процессы холодной прокатки являются более энергоемкими, чем процессы горячей прокатку. При холодной деформации металл упрочняется (наклепывается), в связи с этим для восстановления пластических свойств приходится проводить отжиг. Технология производства холоднокатаных листов включает большое число переделов, требует применения сложного и многообразного оборудования.

1. Реверсивный стан 1700 Челябинского металлургического комбината. Основные технологические операции

Стан 1700 предназначен для холодной прокатки полос толщиной 0,5…3,5 мм из коррозионностойких сталей мартенситного, мартенситно-ферритного, аустенитного, аустенитно-мартенситного, аустенитно-ферритного, ферритного классов[1].

Реверсивный четырехвалковый стан 1700 (рисунок 1.1) состоит из одной клети с двумя станинами закрытого типа, отлитыми из стали 25Л. Станины установлены на плитовины, прикреплены к ним болтами и скреплены между собой траверсой. Уравновешивание рабочих и опорных валков гидравлическое. Каждый рабочий валок приводится от индивидуального электродвигателя через комбинированный редуктор и шпиндельное устройство с универсальными, зубчатыми шпинделями.

Рисунок 1.1 - Схема расположения основного технологического оборудования стана кварто 1700: 1 - бумагомоталка; 2 - разматыватель; 3 - правильная машина; 4 - натяжные барабаны; 5 - клеть кварто-1700; 6 - гильотинные ножницы; 7 - съемная моталка; 8 - бумагоразматыватель

Подкатом служат термообработанные и травленые горячекатаные и холоднокатаные полосы толщиной 2,0…6,0 мм, шириной 600…1550 мм, смотанные в рулон.

Перед прокаткой горячекатаные полосы обрабатывают на непрерывных закалочно-травильных агрегатах (НЗТА). На НЗТА выполняются следующие операции: обезжиривание металла, термическая обработка, дробеметная очистка, электролитическое травление, размотка, смотка рулонов, обрезка и сварка концов. прокатка реверсивный стан лист

На выходе из агрегата рулоны взвешиваются, обвязываются вручную и убираются передаточной тележкой на склад травленых рулонов.

Рулоны, сваренные встык, прошедшие закалку и травление, подаются к стану, и устанавливаются на разматывателе 2. Передний конец установленного на консольном разматывателе рулона через правильную машину 3 с тянущими роликами подается в стан, а затем в натяжной барабан 4, размещенный на поворотном устройстве. После включения привода барабана разматывателя рулон поворачивается в положение, удобное для отгибания переднего конца полосы скребковым отгибателем, и через пресс-проводку и центрующие ролики подается к валкам. Совместным толчком разматывателя и валков клети 5, конец полосы задается в щель натяжного барабана и закрепляется там. После подачи технологической смазки на полосу стан запускается с заправочной скоростью, толщина полосы корректируется нажимными винтами, затем стан переводится на рабочую скорость первого прохода, и рулон с обжатием перематывается на натяжной барабан 4 за клетью. В конце полосы стан переводится на заправочную скорость и при входе заднего конца полосы в пресс-проводку останавливается. Нажимными винтами рабочие валки разводятся до зазора, превышающего толщину подката, отключается уравновешивание рабочих валков, сводятся центрирующие ролики и задний конец полосы задается в щель барабана перед клетью. После этого конец полосы закрепляется на барабане и наматывается 1-1,5 витка полосы. Нажимными винтами устанавливается необходимое обжатие, задается натяжение и стан разгоняется до рабочей скорости.

Применяются следующие схемы прокатки: на конечную толщину без промежуточной термической обработки (в один передел), с промежуточной термической обработкой, с предварительной нагартовкой и зачисткой.

Для окончательной отделки поверхности холоднокатаных полос и улучшения плоскостности проводится дрессировка полос с относительным обжатием 0,5…1,5 % без технологической смазки и охлаждения рабочих валков.

Окончательная термообработка холоднокатаной полосовой стали производится на агрегатах светлого отжига или непрерывном закалочно-травильном агрегате по аналогии с обработкой горячекатаных полос перед прокаткой.

Комбинированные агрегаты резки и агрегат поперечной резки предназначены для продольной и поперечной резки термообработанной, травленой полосовой стали, обрезки кромок полосы, смотки в бунты штрипсов, укладки листов в пачки в соответствии с заказами.

Обрезанные листы выдаются на ленточный транспортер, которым передаются в листоправильную машину для окончательной правки, а затем на транспортеры пакетирующего устройства. После набора пачки взвешиваются на 10-т весах и электрокраном передаются на склад.

2. Расчет режимов обжатий

Задаём величину обжатия ?h₁из практических данных:

Следовательно, принимаем:

?h₁=1,25мм

Задаем обжатие в последнем проходе из практических данных:

Отсюда, принимаем:

?h_n=0,22 мм

Рассчитываем коэффициенты высотной деформации:

(2.1)

Для первого прохода формула (2.1) примет вид:

(2.2)

Для последнего прохода выражение (2.1) преобразуется:

(2.3)

Находим средний коэффициент высотной деформации:

(2.4)

Рассчитываем суммарный коэффициент высотной деформации:

(2.5)

Определяем количество проходов:

(2.6)

Принимаем n=4.

С учетом принятого количества проходов, пересчитываем средний коэффициент высотной деформации:

(2.7)

Примем линейный закон изменения коэффициента высотной деформации по проходам. Построим график изменения коэффициента высотной деформации по проходам (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - График изменения коэффициента высотной деформации по проходам

Исходя из уравнения кривой:

Следовательно, основываясь на формуле (2.1):

(2.10)

Находим абсолютные обжатия в каждом проходе:

(2.11)

Рассчитаем относительные обжатия в каждом проходе:

(2.12)

Определим углы захвата для каждого прохода:

(2.13)

Определим критические углы:

, (2.14)

где f - коэффициент трения. Величину принимаем равной 0,1 исходя из экспериментальных значений для различных скоростей прокатки разных марок стали, приведенных в работе [4].

Результаты расчета режимов обжатий по проходам приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Результаты расчета режимов обжатий

Номер прохода	1	2	3	4
Толщина hi, мм	3,75	2,99	2,538	2,2
Коэффициент высотной деформации	1,33	1,257	1,178	1,1
Абсолютное обжатие ?hi , мм	1,25	0,76	0,452	0,338
Относительное обжатие ?	0,25	0,203	0,151	0,133
Угол захвата ?, град	4,036	3,147	2,427	2,01
Критический угол ?, град	1,304	1,138	0,947	0,855

3. Расчет скоростных режимов прокатки

Определим опережение при прокатке для каждого прохода по формуле, приведенной в работе [2]:

(3.1)

где е -коэффициент уширения. Так как b₀=b₁, то принимаем е=0.

Отсюда, по формуле (3.1):

График изменения величины опережения по проходам представлен на рисунке 3.1.

Для определения скорости вращения валков, воспользуемся следующим выражением [3]:

(3.2)

График изменения скорости выхода раската из валков по проходам приведен на рисунке 3.2.

Рассчитаем частоту вращения валков в каждом проходе:

(3.3)

Таблица 3.1 - Результаты расчета скоростных режимов прокатки

Номер прохода	1	2	3	4
Скорость вращения валков ?в, м/с	1,5	1,5	1,5	1,5
Скорость выхода проката из валков ?i , м/с	1,55	1,545	1,538	1,537
Опережение i	0,035	0,0302	0,0252	0,025
Частота вращения валков nв , об/мин	57,256	57,256	57,256	57,256

Рисунок 3.1 - Изменение опережения по проходам

Величина опережения с каждым проходам уменьшается, так как уменьшается и относительное обжатие. Следовательно, длина зоны опережения в каждом последующем проходе становится короче.



Рисунок 3.2 - Изменение скорости выхода раската из валков по проходам

Скорость выхода раската из валков с каждым проходом уменьшается. Это объясняется тем, что с каждым проходом уменьшается опережение.

4. Расчет энергосиловых параметров

4.1 Определение усилия прокатки

Для определения усилия прокатки воспользуемся методикой А.И. Целикова [4]. Она учитывает наклеп металла при холодной прокатке и натяжение полосы в межклетевых промежутках.

При выводе методики А.И. Целикова принимаются следующие допущения:

* отсутствие зоны прилипания;

* постоянство коэффициента трения на всей поверхности контакта металла с валками;

* равномерное распределение нормальных напряжений и скорости движения металла по поперечному сечению полосы;

* отсутствие уширения полосы при прокатке;

* замена дуги контакта хордой.

Усилие прокатки определяется по формуле:

, (4.1)

где b - ширина полосы;

р_ср - среднее контактное нормальное напряжение (давление);

l'_D- длина дуги захвата с учетом упругого сплющивания валка, вычисляемая по формуле:

, (4.2)

где R - радиус валков;

?h_a - абсолютное обжатие;

х - величина, рассчитываемая по формуле:

, (4.3)

где V₁ и V₂ - скорость входа и выхода полосы в клеть и из клети;

Е₁ и Е₂ - модуль упругости первого рода на входе и выходе из клети;

? - величина, определяемая по формуле:

, (4.4)

где l_D - длина дуги захвата, определяемая по формуле:

(4.5)

Отсюда по формуле (4.4):

Среднее контактное нормальное напряжение (давление) определяется по формуле:

, (4.6)

где h_H - толщина полосы в нейтральном сечении;

?_С0 и ?_С1 - сопротивление чистому сдвигу на входе и выходе из клети;

?₀ и ?₁ - величины, определяемые по формулам:

; (4.7)

, (4.8)

где ?₀ и ?₁ - заднее и переднее удельные натяжения полосы.

Толщину полосы в нейтральном сечении находим по формуле:

, (4.9)

Сопротивление чистому сдвигу рассчитывается по формулам:

; (4.10)

, (4.11)

где ?_0,2⁰и ?_0,2¹- предел текучести до и после деформации, определяемый по формуле:

, (4.12)

где а и n - величины, различные для марок сталей, численные значения которых приведены в работе [5].

Для стали марки 12Х18Н10Т выражение 4.12 примет вид:

(4.13)

Рассчитываем предел текучести после каждого прохода:

По формулам (4.10) и (4.11) определяем сопротивление чистому сдвигу:

По формулам (4.7) и (4.8) определяем следующие величины:

Тогда толщина полосы в нейтральном сечении для каждого прохода по формуле (4.9):

Рассчитываем среднее контактное нормальное напряжение в каждом проходе по выражению (4.6):

Определяем величину «x» по формуле (4.3):

Определяем длину дуги захвата с учетом упругого сплющивания валка, по формуле (4.2):

Усилие прокатки определяем по выражению (4.1):

4.2 Определение момента прокатки

Момент прокатки на одном валке определяется по следующей формуле [2]:

, (4.14)

где а - плечо равнодействующей, рассчитываемое по выражению:

, (4.15)

где ? - коэффициент плеча равнодействующей:

, (4.16)

где m - величина, определяемая по следующей формуле:

(4.17)

Отсюда коэффициент плеча равнодействующей по формуле (4.16):

Тогда плечо равнодействующей для каждого прохода по формуле (4.15):

Момент прокатки на одном валке определяем по формуле (4.14):

График изменения момента прокатки по проходам показан на рисунке 4.3.

Таблица 4.1 - Результаты расчета энергосиловых параметров

Номер прохода	1	2	3	4
Среднее сопротивление деформации ?sc, МПа	201	201,83	202,49	203,08
Среднее удельное давление рс, МПа	35,82	36,3	36,47	36,73
Усилие прокатки Р, кН	629,35	494,4	381,1	329,83
Момент прокатки Мв ,	7,97	4,5	2,49	1,81



Рисунок 4.1 - Изменение сопротивления металла пластической деформации по проходам

Сопротивление металла пластической деформации увеличивается с каждым проходом, так как повышается степень наклепа металла.

Рисунок 4.2 - Изменение усилия прокатки по проходам

Усилие прокатки увеличивается при переходе от первого прохода ко второму, а затем уменьшается. Это объясняется неравномерностью увеличения сопротивления металла пластической деформации и уменьшения относительного обжатия по проходам.

Рисунок 4.3 - Изменение момента прокатки по проходам

Момент прокатки уменьшается с каждым проходом. Это происходит из-за уменьшения относительного обжатия по проходам, а, следовательно, и длины очага деформации.

5. Дефекты холоднокатаных листов и полос

Дефекты холоднокатаных листов и полос можно разделить на несколько основных групп [5]:

1. Несоблюдение точности размеров и формы листов и полос. Сюда относятся поперечная и продольная разнотолщинность, волнистость, коробоватость.

Волнистость[6] - неплоскостность в виде чередования гребней и впадин на одной или обеих кромках, образующихся из-за большой вытяжки длины кромки по сравнению с серединой листа в результате чрезмерных обжатий, прокатки на выработанных рабочих валках или несимметричного расположения полосы относительно оси прокатки. Волнистость полностью устраняется дрессировкой.

Коробоватость - неплоскостность в виде местного изгиба листа (полосы) в поперечном и продольном направлениях, образующаяся из-за неравномерности деформации по длине и ширине заготовки, в результате повышенной выпуклости валков при малых обжатиях. Коробоватость может быть симметричной или несимметричной по отношению к направлению прокатки. Устраняется дрессировкой и правкой.

2. Нарушение сплошности металла. К такому типу дефектов относятся: дыры, трещины, рваная кромка, плены, расслоения и др.

Дыры - дефект поверхности в виде сквозных несплошностей листа и ленты, образующихся при деформации полосы неравномерной толщины или с вкатанными инородными телами.

Рваная кромка - дефект поверхности листа и ленты в виде разрыва металла по кромкам листа и ленты, образовавшегося из-за нарушения технологии прокатки, а также при прокатке металла с пониженной пластичностью, обусловленной технологией выплавки.

Расслоение - дефект поверхности в виде трещин на кромках иторцах листов и других видов проката, образовавшихся при наличии в металле усадочных дефектов, внутренних разрывов, повышенной загрязненности неметаллическими включениями и при пережоге.

3. Дефекты поверхности листов и полос. К ним относятся: недотрав, перетрав, вкатанная металлическая крошка, цвета, риски, царапины.

Царапина - дефект поверхности, представляющий собой углубление неправильной формы и произвольного направления, образующегося в результате механических повреждений, в том числе, при складировании и транспортировании металла.

Риска - дефект поверхности в виде канавки без выступа кромок с закругленным или плоским дном, образовавшийся от царапания поверхности металла изношенной прокатной арматурой. Дефект не сопровождается изменением структуры и неметаллическими включениями. На последующих операциях края риски могут прикатываться.

Распространенным видом повреждения холоднокатаных листов и полос является вкатанная металлическая крошка. Дефект возникает в результате попадания кусочков металла на поверхность прокатываемой полосы. Часто кусочки металла отрываются с кромок полосы, когда на кромках имеются трещины или заусенцы.

4. Отклонения по структуре и физико-механическим свойствам металла зависят главным образом от выполнения предписанных режимов термической обработки. Также большое влияние оказывают режимы деформации, которые должны быть выбраны с учетом конечных свойств металла.

Заключение

В данной работе были разработаны режимы прокатки листовой стали 5 х 2,2 мм из стали марки 12Х18Н10Т.Для этой цели был выбран реверсивный стан кварто 1700.

Был произведен расчет режимов обжатий металла. На основании этого была рассчитана толщина полосы после каждого прохода.

Так же произведен расчет скоростных режимов прокатки по проходам и построена соответствующая графическая зависимость. Скорость выхода раската из валков с каждым проходом уменьшается. Это объясняется тем, что с каждым проходом уменьшается опережение.

Были определены энергосиловые параметры процесса прокатки. Были построены соответствующие графики изменения усилия и момента прокатки по проходам.

Изменение моментов прокатки носит линейный характер и уменьшается с каждым проходом. Это происходит из-за уменьшения относительного обжатия по проходам, а, следовательно, и длины очага деформации.

Усилие прокатки уменьшается с каждым проходом. Это связано с равномерным увеличением сопротивления металла пластической деформации и уменьшением относительного обжатия по проходам.

Библиографический список

1. Прокатные станы. Справочник. Том 3 / В.Г. Антипин, С.В. Тимофеев, Д.К. Нестеров и др. - М. Металлургия, 1992. - 496 с.

2. Агеев, Л.М. Теория процессов прокатки: курс лекций / Л.М. Агеев. - Челябинск, 2003. - 94 с.

3. Грудев, А.П. Теория прокатки / А.П. Грудев. - М.: Металлургия, 1988. - 240 с.

4. Коновалов, Ю.В. Расчет параметров листовой прокатки: справочник / Ю.В. Коновалов, А.Л. Остапенко, В.И. Пономарев. - М.: Металлургия, 1986. - 430 с.

5. Третьяков, А.В Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением / А.В. Третьяков, В.И. Зюзин. - М.: Металлургия, 1973. - 224 с.

6. Грудев, А.П. Технология прокатного производства / А.П. Грудев, Л.Ф. Машкин, М.И. Ханин. - М.: Металлургия, 1994. - 651 с.

7. ГОСТ 21014-88. Прокат черных металлов: термины и определения дефектов поверхности. - Государственный стандарт союза ССР, 1990. - 37 с.

Размещено на Allbest.ru

...