Підвищення точності розмірів листового прокату

Профілювання валків листових (штабових) станів. Способи удосконалення конструкцій прокатного устаткування і технології прокатки. Розробка і впровадження систем автоматичного регулювання розмірів штаби. Алгоритм розрахунку сили при холодній прокатці.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык украинский
Дата добавления 23.12.2014
Размер файла 1,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

1

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ПРОФІЛЮВАННЯ ВАЛКІВ ЛИСТОВИХ (ШТАБОВИХ) СТАНІВ

2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

2.1 Алгоритм розрахунку сили Pc при холодній прокатці

2.2 Розв'язання задачі

ВИСНОВКИ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ВСТУП

Реальний процес прокатки характеризується безперервною зміною технологічних умов.

Технологічні умови прокатки змінюються внаслідок коливань геометричних розмірів, температури і механічних властивостей вихідного підкату, натягу і швидкості прокатки, а також внаслідок биття, зносу валків і нестабільності їх теплового профілю. Нестабільність прокатки, кінцевим чином, викликає змінення тиску металу на валки, що призводить до змін товщини штаби, що прокатується, як в подовжньому, так і в поперечному напрямках [1]. прокатний устаткування штабовий листовий

Додаткове викривлення поперечного профілю штаби викликає нерівномірність зносу і коливання теплового профілю валків уздовж бочок.

Невідповідність форми поперечного профілю підкату формі штаби, що прокатується, викликає нерівномірність витяжок за шириною штаби, яка призводить до додаткових внутрішніх напружень, що зовнішньо проявляються у вигляді хвилястості і коробкоподібності [1].

Таким чином, нестабільність технологічних умов прокатки відбивається на точності розмірів листів і штаб, що прокатуються.

Підвищення точності розмірів листового прокату є важливішим завданням, розв'язання якого дозволить покращити якість виробів і експлуатаційні характеристики машин, споруд і конструкцій. Ця задача вирішується в двох напрямках:

1) удосконалення конструкцій прокатного устаткування і технології прокатки;

2) розробка і впровадження систем автоматичного регулювання розмірів штаби [1].

1. ПРОФІЛЮВАННЯ ВАЛКІВ ЛИСТОВИХ (ШТАБОВИХ) СТАНІВ

Найбільша різноманітність профіліровок валків спостерігається на станах гарячої прокатки, що пояснюється наступним. Часто при профілювання робітник і опорний валки розглядають окремо один від одного, а не як систему робочий-опорний валки. Наприклад, виходячи з необхідності утримання розкату на осі прокатки рекомендують увігнуту з прямолінійним ділянкою або з опуклістю на середині бочки профілювання робочих валків. При цьому неясно, яким повинен бути вихідний профіль опорних валків. При вдосконаленні профіліровок використовують методики розрахунку, не повною мірою враховують основні фактори, що впливають на деформацію валків і контактні умови їх роботи.

При розробці чи коригуванні профилировки валків часто не виділяють фактори, що визначальний вплив на деформацію і стійкість валків і є загальними для певного типу ста-нов. Наслідком названих причин є те, що з увігнутим вихідним профілем робочих валків застосовують на станах гарячої прокатки різні профилировки опорних валків.

З урахуванням викладеного проаналізуємо профилировки робочих Р і опорних Про валків чистових четирехвалкових клітей, найбільш часто застосовуються на листових станах гарячої і холодної прокатки (рис. 1).

На рис. 1, а-ж показані профилировки валків, застосовувані на станах гарячої прокатки. Валки чистових четирехвалкових клітей TЛC мають, як правило, симетричну профілювання,тобто верхній і нижній робітники, а також верхній і нижній опорні валки мають відповідно однакові вихідні профілі. На ШСГП в більшості випадків профіліруют верхні робочі валки безперервної групи клітей, а нижні виконують циліндричними. Часто також верхнім опорним валянням надають певний профіль, а нижнім - циліндричний. Рідше опорні валки профилируют однаково. Такий принцип профилирования валків ШСГП пов'язаний з трудомісткістю перешлифовки великого числа валків, необхідних для їх одночасної перевалки. Такий підхід не можна вважати раціональним, так як при цьому нижні і верхні валки важливо встановити, наскільки вона відповідає висунутим до неї вимогам не тільки на початку кампанії робітників і опорних валків, айв протягом усього періоду їх роботи. На станах гарячої прокатки листа ділянки бочок робочих валків, що знаходяться в контакті з металом, зношуються швидше, ніж бочки опорних валків. У зв'язку з цим між валками утворюється міжвалкового зазор, що збільшує прогин робочих валків і погіршує контактні умови роботи валків. Тому поєднання вихідних профілів робочих і опорних валків повинно бути таким, що б виключити або звести до мінімуму негативний вплив міжвалкового зазору на поперечну разнотолщинность і стійкість валків протягом всієї кампанії.

Для визначення можливості виконання даної умови на існуючих станах гарячої прокатки були розраховані пружні прогини і розподілу міжвалкового тисків у різні періоди їх роботи за викладеною раніше методикою. На рис. 2 показані приведені до однієї лінії міжвалкового зазори отримані на підставі фактичних замірів профілю валків перед завалкою і після вивалкі їх з кліті, на станах 2300 ДМЗ, 2250 і 2800 КомМК, де застосовують профилировки валків, показані на рис. 1, д, в, г відповідно.

Рис. 1. Схеми профілювання валків листових станів

На початку кампанії робітників і опорних валків зазор між ними (рис. 2, криві 1) знаходиться на краях бочок на стані 2300 і на середині бочок на станах 2250 і 2800. У міру зношування валків величина S увелічівается на середині бочки на останніх двох станах і зазор переміщається від краю на середину на стані 2300 (рис. 2, криві 4).

Прогин робочих валків збільшується наприкінці кампанії валків у порівнянні з початком на 0,37-0,35 мм (величину, чисельно рівну збільшенню зазору) на стані 2300, на 0,23-0,21 мм на стані 2250 і 0,09- 0,13 мм на стані 2800 при прокатці відповідно вузьких І широких ЛИСТІВ. Менша зміна t) L і S на стані 2800 пов'язано зі зменшенням угнутості опорних валків внаслідок переважного зносу крайніх ділянок бочки в процесі роботи. У початковий же період прогин робочих валків на цьому таборі має велику величину (0,67 -0,39 мм), ніж на перших двох, через значну угнутості профілю опорних валків (0,5 мм на діаметр).

На станах 2250 і 2800 наприкінці кампанії робочих валків і на початку - опорних міжвалкового зазори мають максимальне значення (рис. 2, криві 2). Величина їх трохи нижче, ніж наприкінці кампанії робітників і опорних валків, і зміна yL в порівнянні з початковим періодом (рис. 2, криві 1) досягає максимальних значень: 0,31-0,29 на стані 2250 і 0, 21-0,27 мм на стані 2800 при прокатці аркушів мінімальної і максимальної ширини в їх сортаменті. На стані 2300 в цьому випадку величина міжвалкового

Рис. 2. Наведені до однієї лінії міжвалкового зазори

зазору має проміжну величину, і крива 2 знаходиться між кривими 1 і 4. Також змінюється на меншу величину (0,15-0,11 мм) і має проміжні значення.

Це пов'язано з наступним. У міру зношування робочих валків на станах 2250 і 2800 при вихідному профілі опорних валків міжвалкового зазор на середині їх бочки весь час збільшується. На стані 2300 знос робочих валків до деякої величини не призводить до збільшення S, так як опорні валки своєї випуклостью закривають цю ділянку бочки. Це відбувається до тих пір, поки величина зносу робочого валка з урахуванням теплового профілю (на радіус) не перевищить радіальну опуклість опорного валка. Після цього межвалковий зазор в ненавантаженому стані утворюється на середині бочки і в міру подальшого зносу робочих валків збільшується.

Таким чином, застосування увігнутою і циліндричної профіліровок опорних валків на станах 2800 і 2250 не сприяє зниженню негативного впливу 5 на прогин робочих валків. На стані 2300 для часткового зниження цього впливу застосовують опорні валки з опуклим вихідним профілем. Однак повного усунення освіти S не досягає навіть у початковий період роботи опорних валків внаслідок недостатньої величини їх опуклості (0,3 мм на діаметр).

На рис. 2 (криві 3) показані міжвалкового зазори при поєднанні вихідного профілю робочих валков (початок кампанії) і зношених опорних (кінець кампанії). Зміна його на стані 2300 від 0 до 0,22 на середині бочки (криві 1 і 3) обумовлено зносом опуклості опорного валка. Величина S і і в цей період мають проміжне значення. На станах 2250 і 2800 міжвалкового зазор має мінімальне значення (рис. 2, б, в, криві 3).

З цього випливає, що профілювання опорних валків на цих станах не повною мірою відповідає умовам їхньої роботи. Це ще раз підтверджує необхідність спільного розгляду системи опорний - робочий валки при розробці профилировки валків.

Для дослідження контактних умов роботи валков при різних профилировкой виконали розрахунок міжвалкового тиску. Характер його розподілу (рис. 3) відповідає міжвалкового зазорам на початку і в кінці кампанії валків. Загальні принципи профілювання валків

Перш ніж перейти до розгляду загальних принципів профілювання валків листових станів нагадаємо про вже викладеному раніше, більшою чи меншою мірою визначає профілювання валків.

1. Причиною неплощинності листів і смуг є нерівномірність деформацій і швидкостей течії металу по ширині смуги.

2. Визначальним видом зносу робочих валків станів гарячої прокатки є тепловий, а робочих валків станів холодної прокатки і опорних валків всіх листових станів - абразивний.

Рис. 3. Розподіл міжвалкового тиску на початку (1) і в кінці (4) кампанії валків при прокатці листів мінімальної (__) і максимальної (----) ширини в сортаменті стану.

3. Робочі валки станів гарячої прокатки зношуються нерівномірно - переважно середіна бочки. Величина зносу знаходиться в межах 0,15-0,85 мм.

4. Форма зносу робочих валків визначається ісходной профилировкой і сортаментом прокатаних за їх кампанію листів і смуг.

5. Знос робочих валків станів холодної прокатки визначається мікро- і макроізносом. Макроізнос робочих валків станів холодної прокатки має значітельно меншу величину, ніж на станах гарячої прокатки.

6. Основним фактором, що впливає на характер і величину зносу опорних валків, є розподіл міжвалкового тиску, який визначається профілем робочих і опорних валків, формою і величиною зносу і модулем жорсткості робочих валків.

7. Теплова опуклість робочих валків робить істотний вплив на поперечну разнотолщинность листів і смуг.

8. Утворені в ненавантаженому стані зазори між робітниками і опорними валками внаслідок зносу валків приводять до значного збільшення пружного прогину робочих валків, концентрації міжвалкового тисків на краях бочок валків. Це призводить до зростання поперечної різнотовщинності листів і смуг, зниженню жорсткості і погіршення контактних умов роботи валків.

9. Одна і та ж величина міжвалкового зазору надає різний вплив на пружний прогин валків на різних станах і залежить від модуля жорсткості робочих валків.

10. Викришування валків відбувається в зонах різкої наравномерності наклепу, є концентратами напруг.

11. Протівоізгіб робочих валків істотно збільшує міжвалкового тиск на краях бочок валків.

12. Ефективність регулювання поперечного профілю і площинності листів і смуг протівоізгібом робочих валків істотно залежить від профилировки валків.

Виходячи з викладеного, можна сформулювати загальні положення профілювання валків. При розробці профилировки валків необхідно враховувати наступні фактори: забезпечення стійкого утримання розкату на осі прокатки за допомогою профілювання або допоміжних пристроїв; взаємодія валків як системи робітник - опорний валки; режим обтиснень по клетям (перепустками); характер і величину зносу робочих і опорних валків;

теплової профіль валків; форму профилировки валків; отримання мінімальної величини і відносної металоємності поперечної різнотовщинності листів і смуг протягом кампанії робітників і опорних валків; забезпечення мінімальної неплощинності листів і смуг; забезпечення мінімального негативного впливу міжвалкового зазору на деформацію і розподіл міжвалкового тиску;

модуль жорсткості валкової системи; наявність систем і пристроїв регулювання профілю валків у процесі прокатки; мінімальну трудомісткість виготовлення холодного профілю валків на шліфувальному станку; необхідність виділення основного технологічного фактора, що визначає деформацію і стійкість валків.

2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

Для розрахунку сили Pc при холодній прокатці з урахуванням впливу зміцнення матеріалу штаби, натягу, коефіцієнта тертя та пружних деформацій штаби та валків рекомендована методика, наведена у роботах [2, 3].

Особливістю розрахунку сили Pc при холодній прокатці є той факт, що довжина пружно-пластичного осередку деформації lc визначається не тільки геометричними, але й силовими умовами прокатки. Зокрема, довжина lc залежить від величини середнього контактного нормального напруження pсрс. Оскільки lc залежить від pсрс, а pсрс, у свою чергу, залежить від lc, розрахунок довжини пружно-пластичного осередку деформації, а отже й сили прокатки Pc, здійснюється методом ітерації, тобто методом послідовних приближень. Суть цього методу полягає в тому, що розрахунок lc та pсрс виконується багаторазово з підстановкою у кожному наступному циклі розрахунку результатів обчислень попереднього циклу. Після кожного циклу розрахунку перевіряється умова:

, (2.1)

де lcj, lcj-1 - довжина пружно-пластичного осередку деформації після даного та попереднього циклу розрахунку; Д - задана точність розрахунку (зазвичай Д = 0,001 - 0,01). Розрахунок вважається завершеним після виконання умови (2.1). Зазвичай це досягається після 3 - 15 ітераційних циклів розрахунку. Нижче наведено алгоритм розрахунку сили, що діє на валки при холодній прокатці [4].

2.1 Алгоритм розрахунку сили Pc при холодній прокатці

Вихідні дані: R; f; h0; b0; ??; ?; ?тисх; m; k; n0; n1; Eп; ?п; Eв; ?в; [?к]; ?.

1. ; (2.2)

2. ; (2.3)

3. ; (2.4)

4. ; (2.5)

5. ; (2.6)

6. ; (2.7)

7. ; (2.8)

8. ; (2.9)

9. ; (2.10)

10. ; (2.11)

11. ; (2.12)

12. ; (2.13)

13. ; (2.14)

14. ; (2.15)

15. Приймаємо lc = l.

16. ; (2.16)

17.

; (2.17)

18. ; (2.18)

19. ; (2.19)

20. ; (2.20)

21. ; (2.21)

22. (2.22)

23. ; (2.23)

24. ; (2.24)

25. . (2.25)

Зв'язок між товщиною штаби на виході з осередку деформації h1, зазором між валками до прокатки s0, силою прокатки Pc та модулем жорсткості робочої кліті Mкл встановлюється рівнянням пружної лінії кліті (рівнянням Головіна-Сімса), яке записується у вигляді:

. (2.26)

З рівняння (2.26) знаходимо:

, (2.27)

де дКЛ - пружна деформація робочої кліті, мм.

В залежності від умов холодної прокатки закладений у вихідних даних зазор між валками s0 може набувати позитивних (додатних) (при h1 > дКЛ) або негативних (від'ємних) (при h1 < дКЛ) значень. В останньому випадку, (при s0<0), валки перед прокаткою знаходяться «в забої», і початкова настройка робочої кліті зводиться до визначення сили їх попереднього притиску Рпредв [4]:

Рпредв = Рс - h1 · МКЛ. (2.28)

2.2 Розв'язання задачі

Вихідні дані

Варіант

h0, мм

е

епр

n0

n1

R, мм

МКЛ, МН/мм2

b, мм

f

Марка сталі

уТИСХ, Н/мм2

m, Н/мм2

k

6

3,0

0,20

0

0,15

0,25

300

5,0

1000

0,10

10

300

29,5

0,64

Додаткові вихідні дані, які є спільними для всіх варіантів:

Еп = ЕВ = 2,2 105 Н/мм2; хп = хв = 0,3; [ук] =1500 - 2200 Н/мм2; Д = 0,001 (або 0,01).

Розрахунок виконуємо за формулами (2.1) - (2.28).

1. мм.

2. мм.

3. .

4. Н/мм2.

5. Н/мм2.

6.

Н/мм2.

7. мм.

8. мм.

9. .

10. .

11. .

12. .

13. .

14. .

15. Приймаємо lc = l.

16. мм.

17.

Н/мм2.

18. мм.

19. мм2/Н.

20.

мм.

21. мм.

22. .

Умова (2.22) не виконується. Тому для подальшого розрахунку необхідно застосувати ітераційний цикл, повертаючись у пункт 15, і повторно розраховувати параметри процесу по пунктах 16-21.

Перший ітераційний цикл.

15. Приймаємо мм.

16. мм.

17.

Н/мм2.

18. мм.

19. мм2/Н.

20.

мм.

21. мм.

22. .

Умова (2.22) не виконується, тому ітераційний цикл продовжується.

Другий ітераційний цикл.

15. Приймаємо мм.

16. мм.

17.

Н/мм2.

18. мм.

19. мм2/Н.

20.

мм.

21. мм.

22. .

Умова (2.22) не виконується, тому ітераційний цикл продовжується.

Третій ітераційний цикл.

15. Приймаємо мм.

16. мм.

17.

Н/мм2.

18. мм.

19. мм2/Н.

20.

мм.

21. мм.

22. .

Умова (2.22) виконується. Ітераційний цикл завершений, отже став можливим розрахунок подальших параметрів процесу.

23. Н/мм2.

24. Н/мм2 Н/мм2.

Умова виконується - продовжуємо розрахунок.

25. МН.

26. мм.

В розглянутих умовах прокатки h1 < дкл, S0 < 0. Тому валки перед прокаткою знаходяться у забої, і початкове налаштування робочої кліті зводиться до визначення сили попереднього притиснення останніх Рпредв (2.28):

Рпредв = 18,26 - 0,6 · 5 = 7,76 МН.

ВИСНОВКИ

1. Найбільша різноманітність профіліровок валків спостерігається на станах гарячої прокатки, часто при профілювання робітник і опорний валки розглядають окремо один від одного, а не як систему робочий -опорний валки. При вдосконаленні профіліровок використовують методики розрахунку, не повною мірою враховують основні фактори, що впливають на деформацію валків і контактні умови їх роботи.

2. Виконаний розрахунок сили Pc при холодній прокатці з урахуванням впливу зміцнення матеріалу штаби, натягу, коефіцієнта тертя та пружних деформацій штаби та валків з використанням методу ітерації. МН, мм, Рпредв = 7,76 МН.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Василев Я.Д. Производство полосовой и листовой стали: Учебник для вузов/ Я.Д. Василев, М.М. Сафьян. ? К.: Вища школа, 1976. - 192 с.

2. Василев Я.Д. Теория продольной прокатки: Учебник для магистрантов вузов / Я.Д. Василев, А.А. Минаев. - Донецк: УНИТЕХ, 2010. - 456 с.

3. Василев Я.Д. Розрахунок енергосилових параметрів при холодній прокатці: Навч. посібник / Я.Д. Василев. - Д.: НМетАУ, 2005. - 34 с.

4. Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання з дисципліни «Основи теорії точної прокатки» [для студентів спеціальності 7.05040104 - обробка металів тиском] / Укл. Я.Д. Василев; Національна металургійна академія України. - Д.: НМетАУ, 2013. - 24 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.