Условие захвата полосы валками.

В большинстве проходов при прокатке блюмов и слябов на блюмингах обжатие за проход ограничивается условиями захвата полосы валками. При этом режим обжатий рассчитывают исходя из условий надежного захвата с последующей проверкой прочности валков и деталей стана, а также мощности двигателей.

Максимальное обжатие за проход но условию захвата раската валками может быть определено но формуле

где D - диаметр валков, мм; а - угол захвата.

Прочность валков.

Во многих случаях обжатие за проход может ограничиваться прочностью валков.

Для черновой двухвалковой клети усилие за проход ограничивается но условиям прочности бочки или шейки валка (рис. 8.1):

- из условия прочности бочки валка

где D - диаметр валка, мм; 0ИЗГ - допустимое напряжение на изгиб, Па; Lfi и /ш - соответственно длина бочки и шейки валка; b - ширина прокатываемого листа, мм;

- из условия прочности шейки валка

где d - диаметр шейки валка; ткр - допустимое напряжение на кручение; /ш - длина шейки валка; R - радиус валка; А И - обжатие.

Схема усилий, действующих при прокатке на двухвалковом стане (а - расстояние между осями нажимных винтов, мм)

Рис. 8.1. Схема усилий, действующих при прокатке на двухвалковом стане - расстояние между осями нажимных винтов, мм)

В зависимости от материала валков и способа их изготовления можно принимать следующие значения допускаемых напряжений на изгиб: валки чугунные- 0ИЗГ = 70.. .80 МПа, валки легированные- 0ИЗГ = 80...90 МПа, валки литые стальные - 0ИЗГ = 100... 120 МПа, валки кованые стальные - 0ИЗГ = 120... 140 МПа, валки из легированной стали - 0ИЗГ = 140.. .160 МПа.

Эти значения допускаемых напряжений учитывают не только изгиб, но и кручение. Однако для создания большого запаса прочности валков нужно пользоваться нижними пределами этих напряжений.

Для черновой четырехвалковой клети усилие, допускаемое прочностью опорного валка (рис. 8.2), определяется по формуле

где Don - диаметр бочки опорного валка; L0(l - длина бочки опорного валка.

Схема усилий, действующих на валки при прокатке в четырехвалковой клети

Рис. 8.2. Схема усилий, действующих на валки при прокатке в четырехвалковой клети: don - диаметр шейки опорного валка;

Dp - диаметр бочки рабочего валка; df - диаметр шейки рабочего валка; b - ширина прокатываемой полосы; F/2 - усилие, действующее на шейку валка; L - длина бочки валка; e/i - расстояние между шейками валка

В чистовых четырехвалковых клетях обжатие за проход часто ограничивается прочностью шейки опорных валков. Поэтому обжатие за проход, определенное в зависимости от прочности бочки опорного валка, необходимо проверить по прочности шейки. Усилие на валки, допускаемое прочностью шейки опорного валка, определяется по формуле

где doa и /оп - диаметр и длина шейки опорного валка.

Усилие прокатки на валки в каждом проходе не должно превышать усилия, допускаемого прочностью валков:

Из этой формулы следует, что обжатие за проход

В чистовых четырехвалковых клетях обжатие за проход может ограничиваться прочностью шейки рабочего валка на кручение. Тогда усилие прокатки можно посчитать но формуле, аналогичной формуле (8.3):

где раб - диаметр шейки рабочего валка; ткр - напряжение кручения.

На современных станах холодной прокатки листовую сталь прокатывают с общим обжатием до 70...80 % и более. В некоторых случаях общее обжатие ограничивается прочностью валков и мощностью двигателя стана или пластичностью металла (при прокатке малопластичных сталей).

Общее обжатие может быть ограничено твердостью валков. При недостаточной твердости валков прокатка сильно наклепанной полосы будет сопровождаться смятием валков.

На практике обжатие за проход обычно не превышает 45...50%. Это объясняется гем, что усилие прокатки при больших обжатиях вызывает значительные упругие деформации всей клети и обусловленную ими разнотолщинность полосы по ширине; форма полосы при этом получается волнистой. При прокатке низкоуглеродистой стали толщиной 0,5 мм и более на непрерывных станах обжатие в первых клетях составляет 25...45 %, а в последней клети 8...25 %.

Если исходить из прочности валков, то обжагие за проход будет уменьшаться от первого прохода к последнему. Это объясняется гем, что сопротивление деформации увеличивается не только из-за наклепа, но и вследствие уменьшения толщины полосы.

Необходимо также отметить, что высокие контактные давления при прокатке тонких и тончайших листов и полос как при холодной, так и при горячей прокатке вызывают упругий прогиб контактной поверхности валков в вертикальном направлении, гак называемое упругое сплющивание валков. При этом длина контакта металла с валками увеличивается примерно в 1,2-1,7 раза, что соответственно приводит к увеличению площади контакта (рис. 8.3).

Схема к определению дуги контакта с учетом упругого сплющивания валков

Рис. 8.3. Схема к определению дуги контакта с учетом упругого сплющивания валков

Для определения «сплющенного» радиуса /?спл обычно используют решение задачи о контактной деформации цилиндра иод действием эллиптически распределенной нагрузки. Применительно к условиям плоской прокатки решение этой задачи имеет вид

где - модуль контактной жесткости валка; Е - модуль

упругости материала валка; v - коэффициент Пуассона материала валка.

Величина т зависит только от механических свойств материала валков:

  • - для стальных валков Е = 2,06 • 105 МПа; v = 0,3;
  • - для чугунных отбеленных валков Е = 1,26 • 10'^ МПа; v = 0,25;
  • - для твердосплавных валков Е = 6,51 • 105 МПа; v = 0,3.

При использовании уравнения (8.9) для определения сплющенной дуги контакта возникает сложность, связанная с тем, что усилие прокатки F определяется через среднее контактное давление рс{1, которое в свою очередь зависит от величины /,/ и не может быть определено независимо от условий деформации. Однако, когда деформация валков невелика, можно принять, что рср = 1,15а,. Тогда длина сплющенной дуги захвата

Подставляя формулу (8.10) в выражение для расчета контактной площади Лк = ldb, получим

Расчетные данные и экспериментальные исследования показали, что при горячей прокатке с абсолютными обжатиями более 2...3 мм, т.е. практически во всем технологическом диапазоне, кроме последних пропусков при прокатке тонких листов, сплющивание валков можно не учитывать. При холодной тонколистовой прокатке, когда абсолютные обжатия меньше 1 мм, а отношение усилия прокатки на единицу ширины полосы (F/b) больше 8000 Н/мм, учет сплющивания валков обязателен.

Таким образом, для вычисления усилия прокатки необходимо определить сопротивление деформации холодной или горячей полосы, площадь ее контакта с валком и среднее удельное давление, а затем по формуле F = />С|у4к вычислить усилие прокатки и сравнить его с допускаемым значением F:mu.

Затем определить допустимый крутящий момент двигателя стана, и на основание этого рассчитать необходимую потребляемую его мощность, поскольку валки стана приводятся во вращение двигателем.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >