Разработка технологического процесса получения горячекатаного листа (стр. 7 из 10)

Р - полное давление металла на валки, кг.

D - диаметр валка, см.

L - длина бочки валка, см.

l - длина шейки валка, см.

Е - модуль упругости (Юнга) материала валка,

N -коэффициент зависящий от ширины листа (раската) b, от отношения

b/L+l. N=6,8.

Вычисленный прогиб - это прогиб рабочего валка между опорами.

Упругое сплющивание валков

Упругое сплющивание валков можно определить, воспользовавшись схемой А.И.Целикова и пренебрегая упругой деформацией полосы (рис.8.2).

(8.9)

(8.10)

Рис. 8.2. Упругое сплющивание валков

здесь v - коэффициент Пуассона материала валков (модуль упругости второго рода для чугуна v=0,4);

Е - модуль упругости первого рода;

г - радиус валка;

р - удельное давление металла на валки.

После подстановки в уравнение (8.10) значений Е имеем:

(8.11)

Тепловая выпуклость

Тепловая выпуклость, в противоположность прогибу, должна компенсироваться вогнутой профилировкой или прогибом. Величина тепловой выпуклости валка по длине бочки зависит от его диаметра и разности температур между краями и серединой, которая, в свою очередь, зависит от ширины листа и охлаждения бочки и шеек.

Увеличение диаметра валка за счёт разности температур определяется по формуле:

(8.12)

где а - коэффициент линейного расширения материала валка при нагревании,

;

d- диаметр валка, мм;

- температура середины бочки, 70 °С;

- температура краёв бочки, 30 °С

Износ валков

Количественно рассчитать износ весьма затруднительно, так как он определяется очень многими факторами, поэтому его определяют практически путём замеров на прокатанном листе или самого валка.

Рис.8.3. Профилировка рабочих валков.

Устойчивое положение раската в валках при прокатке возможно только в том случае, если щель между валками будет иметь выпуклую форму. При этом раскат самоцентрируется, очевидно, вследствие вынужденной утяжки металла, происходящей из-за неравномерности деформаций по ширине полосы.

После подстановки полученных данных в уравнение (8.7) получим, что профилировка рабочих валков будет иметь выпуклую форму (рис.8.3).

у= +0,3 мм.

8.3 Прочность станины прокатного стана кварто 2800

Станина рабочей клети является самой ответственной деталью прокатного стана. В ней расположены валки стана, производящие непосредственную деформацию металла при прокатке. Все давление металла на валки, возникающее при прокатке, воспринимается станиной. Поэтому при конструировании и изготовлению станин особое внимание уделяют ее прочности и жесткости.

В клети листопрокатного стана 2800 применяется станина закрытого типа. Она представляет собой литую массивную жесткую раму. В середине станины имеются окна для установки подушек валков. В низу станины имеются приливы (лапы), при помощи которых ее устанавливают на плитовину и крепят болтами.

Расчёт станины на прочность производится по методике, разработанной А. А. Королёвым. Станины рассчитывают на максимальное вертикальное усилие, действующее при прокатке на шейку валка. Горизонтальными усилиями, действующими на валки и станину в момент захвата, обычно пренебрегают, так как по сравнению с вертикальным усилием их величина незначительна [11].

Для упрощения расчёта станину представляют в виде жесткой прямоугольной рамы, состоящей из двух одинаковых стоек и двух одинаковых поперечин (рис. 8.4).

Со стороны нижней подушки на нижнюю поперечину и со стороны нажимного винта на верхнюю поперечину станины действуют вертикальные силы Y, равные максимальному усилию, воспринимаемому шейкой валка при прокатке. В листовых станах это усилие равно половине максимального давления металла на валки

Y = P/2; (8.13)

где Р- максимальное давление металла на валки.

Y =7,7 МН.

Под действием силы Yв углах жесткой рамы возникнут статически неопределимые моменты M₀. Эти моменты будут изгибать стойки внутрь окна станины, а поперечины - против действия сил Y. На рисунке показаны нейтральные линии сечений поперечин и стоек станины, проведённые через центры тяжести сечений, и их и вменение при деформации станины.

Каждая стойка станины растягивается под действием силы Y/2 и изгибается постоянным по всей высоте стойки моментом М₀. Напряжение растяжения в любом сечении по высоте стойки определиться:

(8.14)

где F₂— площадь сечения стойки станины;

F2=(l...l,2)d², (8.15)

здесь d- диаметр шейки валка.

Рис. 8.4. Схема к расчёту станины закрытого типа F2= 0,869 м2,

=73,2 МПа.

Под действием изгибающего момента М₀ наружная сторона стойки будет испытывать напряжение сжатия, а внутренняя - напряжение растяжения.

Определим растягивающее напряжение от изгиба:

=M0/W2, (8.16)

где W₂ - момент сопротивления сечения стойки.

Определим момент инерции сечения стойки:

J₂=(B*H)3/12, (8.17)

J₂=0,025 м4.

Хc=0,45 м.

W₂=J₂/x₂ (8.18)

W₂=0,055 м³.

Определим момент инерции сечения поперечины:

J₁=0,07 м⁴;

y_c=0,65 м.

Определим момент сопротивления сечения поперечины:

W₁=0,l 07 м³.

Определим статически неопределимый момент в углах рамы:

M₀ = (Y*l₁/4) *[l/(2 *(1 +l₂/l₁ *J₁/J₂))], (8.19)

М₀=111,8 кНм.

Подставим значение М₀ W₂ в формулу (6.3), получим

=81,5 МПа

Определим изгибающий момент в поперечине:

M_n=(Y*l₁/4)-M₀, (8.20)

М_n=1614,7 кНм.

Определим напряжение изгиба в середине поперечины:

(8.21)

=15,08 МПа.

Определим напряжение растяжения в стойке станины:

=(Y/2 *F₂) + (M₀/W₂), (8.22)

=5,914 МПа.

Станина изготовлена стального углеродистого литья, содержащего 0,3% углерода и имеет предел прочности

=50 Н/мм² [12].

Определим запас прочности станины

, (8.23)

n=33,15.

где

- допустимый запас прочности станины.

Расчет на прочность станины выполняется.

9. Расчет производительности и технико-экономических показателей работы прокатного стана

Производительность определим по массе годного металла, полученного после его отделки. Расчете производительности определим по всаду, т.е. по массе поступивших на стан слитков.

Основным показателем использования прокатного стана является его производительность в фактический час работы;

(9.1)

где G — масса слитка, т; Т — ритм прокатки, с.

Как видно из формулы, часовая производительность прокатного стана прямо пропорциональна массе прокатываемого металла и обратно пропорциональна ритму прокатки. Ритм прокатки определяется временем необходимым на осуществление процесса прокатки металла с учетом основных и вспомогательных операций. Чем меньше ритм прокатки, тем выше производительность.

Ритм прокатки стана равен:

, (9.2)

где

- суммарное машинное время всех проходов, с; - суммарное время пауз, с; - интервал между раскатами, с.

Машинное время для 25 проходов рано:

(9.3)

где

- длина полосы в i проходе

- скорость прокатки в проходе, м/с., тогда