Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

• Вступ
• 1. Характеристика устаткування стану 1050
• 1.1 Призначення й основний сортамент стану
• 1.2 Конструкція робочої кліті стану 1050
• 1.3 Визначення розмірів й матеріалу основних деталей робочої кліті стану
• 2. Розрахунок на міцність та деформацію деталей робочої кліті
• 2.1 Розрахунок валків на міцність та деформацію
• 2.1.1 Методика розрахунку
• 2.1.2 Розрахунок валків на міцність двовалкової кліті стана 1050
• 2.2 Розрахунок станини на міцність
• 2.3 Розрахунок натискного гвинта
• 2.4 Розрахунок гайки натискного гвинта
• 2.5 Розрахунок пружної деформації кліті
• 2.5.1 Розрахунок пружної деформації валків
• 2.5.2 Розрахунок пружної деформації станини
• 2.5.3 Розрахунок пружної деформації натискного гвинта
• 2.5.4 Розрахунок пружної деформації гайки натискного гвинта
• 2.5.5 Сумарна пружна деформація кліті у вертикальному напрямку
• 2.5.6 Жорсткість кліті
• Висновки
• Перелік посилань


Вступ

Якість готової продукції прокатного цеха №1 в цілому відповідає сучасним вимогам. Але внаслідок наявності застарілого обладнання, діюча технологія має деякі недоліки

До переваг технології відносяться:

- Швидкий перехід із профілю на профіль

- Легкість у настроюванні стану

- Реверс що дозволяє регулювати, у залежності від ситуації, швидкість прокатки

До недоліків можна віднести:

- Велику енергоємність

- Обмеження довжини розкату розмірами розкатного поля стану 800

- Привід заготовочної та чернової клітей стану 800 від одного електродвигуна

- Передача трубної заготовки з холодильника на склад за допомогою залізничного транспорту

Слідством обмежень по довжині розкату є неможливість прокатки квадратної заготівки з перерізом менше 120х 120 мм, а також необхідність порізки блюмсового розкату на дві та більше частин при виробництві швелерів, балок та рейок.

Привід від одного двигуна не дозволяє вести одночасно прокатку двух штаб в чорновій та заготовчій клітях. Зробити незалежний електропривід для кожної кліті неможливо без перебудови цеху.

Негативні наслідки обмежень, виникаючих внаслідок розмірів розкатного поля можна зменшити, якщо замість діючих стаціонарних пилок гарячого різання встановити літаючи ножиці, або пересувні пили гарячого різання. Це дозволить розміщення олзкатів більшої довжини між станом 800 та пристроями для різання за рахунок пересування останніх вздовж рольгангу, але впровадження цих удосконалень потребує значної реконструкції цеху з великим капіталовкладенням.

Всі вищевикладені заходи потребують значних капіталовкладень та реконструкції технологічного обладнання, тому основним напрямком удосконалення діючої технології в теперішніх умовах, є зниження її матеріало- та енергоємності та збільшення продуктивності за рахунок пошуків внутрішніх резервів, особливо при виробництві квадратної заготовки, яка складає основну частку сортаменту цеху.



1. Характеристика устаткування стану 1050

1.1 Призначення й основний сортамент стану

Блюмінг 1050 призначений для прокатки зі злитків розкатів прямокутного перерізу. Блюми є напівпродуктом для подальшої прокатки та одержання сортових профілів. Сортамент блюмінга наведений у таблиці 1.1

Таблиця 1.1 - Сортамент блюмінга 1050 [1]

Призначення блюмсових розкатів	Переріз блюмсових розкатів HB,мм	Маса 1 п.м блюмсового розкату, кг
Рейки КР-70,РТЖД-58 КР-80 КР-100 КР-120,КР-140	19061976 20561956 21062106 25062106	280 300 330 395
Швелер №№22,24	18562076	285
Балка №22С, Рейки Р-34	18561986	270
СП-5-1,СП-5-2	21061986	310
Трубна заготовка 120мм 130мм 150мм 180мм	21061956 24061956 23062056 24562056	310 350 350 375
Квадратна заготовка 120120мм, 125125мм, 130130мм,150150мм, 170170мм	п.21061956 л.24061956	310 350
Прямокутна заготівка перерізом 135280мм	28061956	410



1.2 Конструкція робочої кліті стану 1050

Блюмінг 1050 є одноклітьовим обтисковим станом призначеним для прокатки злитків з різних марок сталі масою до 8т на блюмси різного перетину (у залежності від профілів, що прокочуються на рейкобалковому стані 800) Розташування устаткування блюмінгу наведено на рис 1.1

Рисунок 1.1 - Схема розташування устаткування блюмінга 1050: 1 - головний двигун блюмінга, 2 - з'єднувальна муфта 3 - шестеренна кліть 4 - шпиндель 5 - робоча кліть блюмінгу 6 - кантувач 7 - лінійки 8 - рольганг 9 - розкатний жолоб, 10 - парогідравлічні ножиці, 11 - розкатне поле

Робоча кліть реверсивна дуо, станини робочої кліті - сталеві, литі. Привод валків здійснюється від електродвигуна через шестеренну кліть і універсальні шпинделі. Натискний пристрій електричний. Натискні гвинти проводяться в обертання від двох вертикальних електродвигунів потужністю 200 кВт кожний з числом обертів 750 об/хв через циліндричний редуктор. Швидкість переміщення верхнього валка дорівнює 135мм/с. Зрівноваження верхнього валка - гідравлічне. З попередньої сторони робоча кліть блюмінга обладнана маніпулятором, у лівій лінійці якого вмонтований 4-х крюковий кантувач. Положення зливка що до калібрів валків із задньої сторони кліті фіксується станиним ребристим роликом. Характеристику блюмінга наведено у таблиці 1.2

Таблиця 1.2 - Характеристика блюмінга [1]

Параметр	Значення
Матеріал станин	Сталь 35Л
Діаметр робочих валків, мм	1095
Довжина бочки валків, мм	2600
Діаметр шийки валків, мм	600
Довжина шийки, мм	580
Матеріал валків	Сталь 50ХН
Швидкість опускання верхнього валка мм/с	135
Діаметр валків шестеренної кліті,мм	1187
Довжина валків шестеренної кліті,мм	1150
Потужність головного приводу, кВт	10000

1.3 Визначення розмірів й матеріалу основних деталей робочої кліті стану

прокатний блюмінг злиток деформація

Станини робочої кліті є самими відповідальними деталями прокатного стана. У них монтуються валки стана, що деформують метал при прокатці, а також інші пристрої й механізми, що забезпечують задану точність прокату й продуктивність стана. Тому при конструюванні й виготовленні станин особлива увага приділяється їхній міцності й твердості.

Станини по своїй конструкції бувають закритого й відкритого типу.

Станина закритого типу являє собою литу масивну тверду раму; у станині є вікно для установки в ньому подушок валків

Станина відкритого типу складається із двох частин: станини й кришки до неї. Розміри станин визначаються трьома умовами: 1) можливостю розміщення у вікні станини подушок валків і натискного гвинта 2) необхідною міцністю їх і твердістю 3) необхідними розмірами вікна.

Валки прокатних станів виконують основну операції прокатки - деформацію металу й надають йому необхідну форму поперечного перерізу. У процесу деформації металу обертові валки сприймають тиск, що виникає при прокатці і передають цей тиск на підшипники. Валки прокатних станів можна розділити на дві основні групи: листові й сортові. Листові валки служать для прокатки листів та смуг. Бочка в цих валків циліндричної форми.

Сортові валки служать для прокатки різного сортового профілю і заготовок. На поверхні цих валків є поглиблення, що відповідають профілю металу що прокатується. Ці поглиблення називають струмками (струмки двох валків утворюють калібри), а валки - струмковими (каліброваними)

Основні розміри валків - їхній діаметр і довжина бочки, вибирають із урахуванням міцності валків на вигін і припустимий прогин їх при прокатці. До якості валків прокатних станів пред'являються дуже високі вимоги, звичайні сталеві й чавунні валки не завжди задовольняють підвищеним вимогам пропонованим до них, у зв'язку з чим виникла необхідність застосувати литі й ковані високоміцні сталеві валки й чавунні валки підвищеної міцності. Натискний гвинт сприймає на себе при прокатці тиск металу на валки, що доводиться на одну шийку.

Для приводу натисного гвинта черв'ячним колесом верхня кінцева частина настиного гвинта робиться квадратною або зі шліцами.

Профіль різьблення натисних гвинтів і гайок застосовується двох видів:

1)Трапецієподібне різьблення; цей профіль різьблення робиться на натискних гвинтах всіх станів, крім тонколистових.

2)Двостороннє трапецієподібне різьблення; цей профіль різьблення (як більш міцний) застосовується для натискних гвинтів і гайок тонколистових станів, на яких при прокатці виникає більший тиск.

Гайки натискних гвинтів здебільшого роблять із бронзи й латуні. Для передачі обертання й крутних моментів від шестеренної кліті (або безпосередньо від електродвигунів) валянням робочої кліті засовуються шпинделі двох типів: універсальні й трефові



2. Розрахунок на міцність та деформацію деталей робочої кліті

2.1 Розрахунок валків на міцність та деформацію

2.1.1 Методика розрахунку

Напруження вигину в бочці валка визначають за формулою [2]:

(2.1)

Де - момент вигину, який діє в розглянутому перерізі, кНм; - момент опору поперечного перерізу бочки валка на вигин,

(2.2)

Максимально згинаючі напруги у шийці валка виникають по жолобнику (у місці з єднання шейки й бочки валка):

(2.3)

Найбільші дотичні напруження крутіння виходять у приводній шийці валка і (рис 2.1) становлять:

(2.4)



Рисунок 2.1 - Схема напруження сортового валка кліті дуо

Сумарна напруга в шийці визначають залежно від матеріалу валка:

- Для сталевих валків - за 4-й теорії міцності:

(2.5)

- Для чавунних валків - на підставі теорії Мору:

(2.6)

2.1.2 Розрахунок валків на міцність двовалкової кліті стана 1050

Дано:

Максимальне зусилля прокатки: P = 9950 кН

Катаючий діаметр валка:

Довжина шийки валка:

Довжина бочки валка:

Діаметр шийки валка:

Момент прокатки:

Відстань між реакціями опор:

Відстань від реакції опори до вершини калібру:

Коефіцієнт тертя в підшипниках:

1. Визначаємо опорні реакції на шейках валка:

2. Момент вигину у середньому перерізі (приймаємо більше значення реакції):

3. Напруги вигину в перетині струмка розраховують по формулі

4. Напруги вигину та крутіння в провидній шийці валка:

Так як валок виконаний із чавуну, сумарна напруга в шийці валка:

З урахуванням отриманих напруг визначимо коефіцієнти запасу міцності в кожному елементі валка ухвалюючи межу міцності для матеріалу валка на вигін та на крутіння

У результаті одержимо наступні значення коефіцієнтів запасу міцності: У бочці валка:

У шийці валка:

Всі елементи валка мають коефіцієнт запасу міцності нижче допустимого n=5. При цьому найбільш слабкими елементом валка є приводна шийка.

2.2 Розрахунок станини на міцність

Станини закритого типу розглядають як тверду статично невизначену раму, що полягає із двох однакових стойок і двох поперечок, які можуть бути прямокутної форма, з округленими кутами або напівкруглими.

У загальному випадку в станині можна виділити три небезпечні перерізи: поперечний переріз нижньої поперечки (перетин I-I), поперечний переріз стійки (перетин II-II), поперечний переріз верхньої поперечки (перетин III-III), та поперечний переріз у місці сполучення стійки з верхньою поперечкою (перетин IY-IY) [2]. Розміри для розрахунків показані на рисунку 2.1



Рисунок 2.1 - Схема для розрахунку станини на міцність

Переріз I-I

Площа перерізу:

, (2.7)

момент інерцїї:

(2.8)

координата центра ваги:

, (2.9)



момент опору вигину:

. (2.10)

Переріз II-II.

Площа перерізу:

,

момент інерцїї:

(2.13)

координата центра ваги:

,

момент опору вигину:

. (2.14)

Переріз III-III (з вирізом під натискну гайку та гвинт)

Площа перерізу



(2.15)

Статичний момент щодо осі х-х, який проходить через верхню підставу перетину:

(2.16)

Координата центру ваги:

(2.17)

Момент інерції перетину щодо нейтральної осі, що проходить через центр ваги:

(2.18)

Момент опору вигину:

(2.19)

Переріз IV - IV

Площа перерізу:

(2.20)

Момент інерції:

(2.21)

Координата центру ваги:

, (2.22)

Момент опору вигину:

. (2.23)

Під дією сили в кутах твердої рами виникають статичні невизначені моменти спрямовані як показано на рис 2.2. Ці моменти згинають стики станини у середину, а поперечки - по напрямку дії сили



Рисунок 2.2 - Епюри згинальних моментів у станині закритого типу

Довжина поперечки по нейтральній лінії:

(2.24)

Довжина стойок по нейтральній лінії:

(2.25)

Статично невизначений момент:

(2.26)



Де r - радіус закруглення кутів станини по нейтральній лінії

(2.27)

Під дією статично невизначеного моменту та сили в поперечках виникають напруги вигину а в стійках - напруги вигину і розтягнення. Напруги в перерізах станини:

У нижній поперечці:

(2.28)

в стійках:

(2.29)

в верхній поперечині:

(2.30)

Визначаємо коефіцієнти запасу міцності по формулі, прийнявши межу міцності матеріалу станини :

для нижній поперечині:

для стійки:

для верхньої поперечини

Умова міцності виконується для всіх елементів станини, тому що розрахункові коефіцієнти запасу міцності більше припустимого [n]=10

2.3 Розрахунок натискного гвинта

Схема навантаження гвинтового натискного пристрою показана на рис.. Натискний гвинт обертається в гайці, встановленої в поперечині станини робочої кліті.

Рис 2.3 Розрахункова схема гвинтового натискного пристрою

На натискних гвинтах звичайно застосовують одноходове різьблення й тільки у швидкохідних натискних механізмах блюмінгів іноді використовують двохзаходне різьблення.

Натискні гвинти зазвичай виготовляють з кованої вуглецевої або низьколегованої сталі з межею міцності, зазначеним в табл. 2.1.

Таблиця 2.1 Межа міцності матеріалу натискних гвинті

Марка сталі	Межа міцності, МПа
50	600 - 650
40Х - 40ХН	750 - 1000
50Х - 50ХН	850 - 1100

Розрахунковий діаметр натискного гвинта визначається по максимальному тиску на шийку валка без обліку повздовжнього вигину гвинта (через мале відношення довжини виступаючих моментів до його діаметру)

Дано:

Діаметр шийка валка, 600мм

При коефіцієнті запасу міцності n = 5

Допускаюча напруга дорівнює:

Максимальний тиск на гвинт, :

Зовнішній діаметр натискного гвинта:

(2.31)

Крок різьблення:

(2.32)

Висота різьблення гвинта:



(2.33)

Внутрішній діаметр гвинта (по глибині нарізки)

(2.34)

Виходячи з максимального можливого зусилля на натискний гвинт, внутрішній діаметр його не повинен бути менше:

(2.35)

Міцність гвинта забезпечується, тому що розрахунковий діаметр менше обраного

2.4 Розрахунок гайки натискного гвинта

Гайки натискних гвинтів - швидко зношуються як елемент натискного пристрою. Їх виготовляють із литої бронзи марок АЖ 9-4 й Ажмц 10-3-1.5

Для економії бронзи іноді гайки натискних гвинтів роблять складовими: зовнішні бандажі роблять із високоміцного чавуну. При стиску чавун і бронза деформуються однаково, тому що модулі пружності цих матеріалів близькі по своїй величині

Важко навантаженні гайки виготовляють із високоміцної бронзи марки Браж 9 - 4 або латуні марки ЛАжмц 66 - 6 - 3 - 2 . Вага гайок у великих стаканів досить велика; у блюмінгів до 1.5.

Зовнішній діаметр гайки:



(2.36)

Висота гайки:

(2.37)

Питомий тиск на опору поверхню гайки:

(2.38)

Допустима напруга зминання для бронзи:

(2.39)

Число витків різьблення в гайці:

(2.40)

Напруга зминання в різьбленні гайки:

Напруга зрізу в різьбленні гайки:

(2.41)

Допустима напруга на зріз:

Момент вигину витка:

(2.42)

Момент опору вигину одного витку:

(2.43)

Допускна напруга вигину:

2.5 Розрахунок пружної деформації кліті

Підвищення точності прокатки - один з основних напрямків технічного прогресу в прокатному виробництві. На точність розміру прокату впливають відхиленням розмірів вихідної заготовки, зношування калібрів валків, биття валків зміна зусилля прокатки й інших факторів, що викликають зміну зазору між валками.

Для прокатки металу з мінімальним відхиленням від номінальних розмірів використовується ряд нових конструкцій робочих клітей. У практиці прокатних цехів дуже часто потрібно визначати кінцевий розмір металу, що прокочується по відомому зусиллю прокатки. У цьому зв'язку великого значення набуває вміння правильно розрахувати пружну деформацію елементів робочої кліті. Пружна деформація кліті складається з деформації робочих валків, підшипників подушок, натискних гвинтів і гайок, станини й інш.

Нижче приводиться зразковий розрахунок пружної деформації до стану 1050 ПрАТ "ДМЗ" при зусиллі прокатки 9950 кН

2.5.1 Розрахунок пружної деформації валків

Прогин робочих валків впливає головним чином на форму поперечного перерізу полоси й практично не впливає на величину пружної деформації кліті. Зближення центрів валків відбувається в результаті пружного сплющення робочих валків під дією великого полонного тиску [4]

На основі формул А.І. Целікова величини зближення центрів двох циліндрів з однакового матеріалу визначається за формулою:

Де - прогін в результаті дії моментів вигину

- прогін внаслідок дії поперечних сил

(2.44)

(2.45)

Де E,G - модуль пружності й зрушення; P - зусилля прокатки; J-момент інерції перетину валка

(2.46)

Для даного розрахунку:

Максимальне зусилля прокатки: P = 9950 кН

Модуль пружності: Па

Модуль зрушення: Па

Відстань від реакції опори до вершини калібру:

Відстань між реакціями опор:

Катаючий діаметр валка:

Діаметр шийки валка:

Контактний тиск відбувається у двох парах валків у зв'язку із чим сумарна деформація валків дорівнює:

(2.47)

2.5.2 Розрахунок пружної деформації станини

Загальна деформація станини в вертикальному напрямку дорівнює:

Де,

(2.48)

Де Е и G - відповідно, модуль пружності та модуль зсуву матеріла станини.

(2.49)

2.5.3 Розрахунок пружної деформації натискного гвинта

Величина пружної деформації натискного гвинта визначається по формулі:

(2.50)

Де - висота стислої частини гвинта

- внутрішній діаметр натискного гвинта (по різьбленню)

- модуль пружності матеріалу гвинта

При цьому вважають що пружному стиску піддається вільна частина натискного гвинта між гайкою й стаканом, а також чотири витки різьблення.

(2.51)



2.5.4 Розрахунок пружної деформації гайки натискного гвинта

Як відомо, навантаження на витки гайки розподіляються нерівномірно: на перший виток 34% повного навантаження на гайку, на другий виток 23% на третій 15% і на десятий 1%

Виходячи із цього, повна пружна деформація гайки визначається по формулі:

(2.52)

Де - висота гайки

- зовнішній діаметр гайки

- внутрішній діаметр гайки по різьбленню

- модуль пружності матеріалу гайки

(2.53)

2.5.5 Сумарна пружна деформація кліті у вертикальному напрямку

(2.54)

2.5.6 Жорсткість кліті

(2.55)



Висновки

1. Дань опис складу устаткування й сортамент блюмінгу 1050 ПрАТ "ДМЗ". Наведено технічну характеристику основного устаткування стану та виткано його аналіз

2. Обґрунтовано доцільність застосування кліті, яка обладає достатньою жорсткістю і надійністю в експлуатації. Обрано основні параметри вузлів і деталей кліті блюмінгу 1050

3. Виконано розрахунки деталей клітей блюмінгу 1050 ПрАТ "ДМЗ" на міцність і деформацію при сили прокатки P=9950 кН і моменту прокатки . Встановлено, що коефіцієнт запасу міцності у бочці валка , шийці валка . Умова міцності для нижній поперечині станини: , для стійки для верхньої поперечині А загальна деформація станини становить . Міцність натискного гвинта забезпечується, тому що розрахунковий діаметр менше обратного . Момент опору вигину одного витка в гайці становить . При вказаних значеннях сили і моменту прокатки робочі напруження в деталях не перевищують рівня, що допускається.

4. Розрахункове значення модуля жорсткості кліті блюмінгу 1050 дорівнює 0,207 МН/мм що характерно для такого типу стану.



Перелік посилань

1. Технологическая инструкция по производству блюмсов, заготовки и фассоных профилей в прокатном цехе №1: ТИ-233-П.03.С-19-2006; Утв. директором технологическим 08.08.2005. Срок действия с 01.01.2006 по 01.01.2011 / ОАО "ДМЗ им Петровского" - Днепропетровск, 2006. - 258с

2. Шилов В.А. Расчеты рабочих клетей прокатных станов (методика и примеры) / В.А. Шилов, Ю.В. Инатович - методические пособие по курсу "Оборудование цехом ОМД". - Екатеринбург, 2000 - 65с

3. Королев А.А Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов: Учеб пособие для вузов - 2 - е изд., перераб. и доп. / Королев А.А - Москва: Металлургия, 1985 - 376 с

4. Мясников М.В., Шилов В.А Метод расчета жесткости валков сортового стана // Изв. Вузов Черная металлургия, 1998 - №12 - 72-25с

Размещено на Allbest.ru

...