Пример расчета режима обжатия на блюминге

Рассчитаем режим обжатия на блюминге 1300 Криворожского металлургического комбината при прокатке из слитка размерами блюма

размерами 360x360 из стали марки Ст45. Слиток без головной насадки имеет форму усеченной пирамиды с максимальным сечением Н₀ — 820, В₍₎ = 720 мм (для примера выбран блюминг криворожского комбината потому, что данные по стану и режимам обжатия указанного слитка опубликованы).

1. Суммарное обжатие

2. Все данные по блюмингу 1300 будут введены по ходу расчета. По чертежу диаметр валка по дну первого калибра /)_к = 1100 мм. Максимальный угол захвата в среднем по всем пропускам можно принимать в пределах 24—28°. Выбираем а_тах = 27°. Тогда

3. Количество пропусков

Примем п = 9 (можно 11 или 13).

Имеем количество пропусков по сторонам Н и В

Средние обжатия

Важно отметить, что средние обжатия по обеим сторонам примерно равны. Это признак того, что размеры слитка выбраны правильно и по обеим сторонам будут примерно одинаковые обжатия, что полезно по загрузке стана.

4. Строим схему обжатий и назначаем кантовки. Для примера на рис. 10.5 приведены две возможные схемы деформации. Реализуем первую из них, в которой обжатия начинаются с уменьшения стороны Я и кантовки осуществляются после каждого второго пропуска (схема 2—2—2—2—1 = 9).

Рис. 10.5. Схемы кантовок

По второй схеме (2—4—2—1 = 9) на одну кантовку меньше, но после первой кантовки есть опасность потери устойчивости полосы. Следует заметить, что даже при расчете режимов обжатия на ЭВМ схему обжатий полезно составлять вручную.

5. Строим графики обжатий по каждой из сторон (рис. 10.6). Допустим, критерием оптимизации является производительность стана, поэтому выберем возрастающие обжатия к концу прокатки. По критерию равномерности загрузки оборудования этот график обжатий также предпочтителен.

Пусть обжатия по пропускам таковы:

по стороне Я: 90—100—100—110—115, среднее — 103;

по стороне В: 90— 100— 110—115, среднее —103.

Следует обратить внимание на то, что обжатия округлены до 5 мм, так как с такой точностью осуществляется прокатка на блюминге. В связи с этим все расчеты на блюминге необходимо осуществлять с точностью до 1 мм с конечным округлением высоты до 5 мм и уширения до 1 мм.

6. Строим таблицу обжатий, точнее, заполняем пока первые шесть столбцов таблицы 10.3. По чертежу на валках блюминга 1300 нарезано четыре калибра, расположенных последовательно (см. рис. 9.7, а). Первые четыре пропуска

Рис. 10.6. Распределение обжатий по пропускам будем осуществлять в первом, следующие два — во втором, очередные два— в третьем и последний пропуск — в четвертом калибрах.

Во всех пропусках без кантовки (в нашем случае — во всех четных пропусках) высота полосы Я, = Я,_, — Д/г,, ширина В₍ = В_г., + А/),, где уширение Д/г,, рассчитывается по формуле Бахтинова без поправки Смирнова (у = 0), так как в этих пропусках ширина />,_, примерно равна или больше высоты И_н1.

Во всех пропусках после кантовка (у нас — во всех нечетных, включая первый) высота Я, = /?,._! — Д/г,., ширина /?, = Н_н1 + Д/г,., в формуле уширения Бахтинова следует принять поправку у = 1, так как полоса после кантовки всегда узкая. Например, для первого пропуска (при ц = 0,5 и у = 1, так как Ь₀ < /г₀)

Округляем до любого ближайшего целого значения, например 8, и заносим в табл. 10.4. Ширина В_х = 720 + 8 = 728 мм.

Для второго пропуска V = 0 и

Округлили до 10.

Таблица 10.4

Результаты расчета (таблица обжатий)

По расчетам получился блюм размерами 350x360, отличающийся от заданного, потому что среднее расчетное уширение (Д6/Д/;)_ср не совпадает с заданным ДЬ/АИ = к_ь — 1 =0,15. Полученную таблицу прокатки необходимо подкорректировать. Видно, что по стороне Н сляб пережат на 10 мм. Следует уменьшить обжатия в одном пропуске на 10 мм или в двух — по 5 мм. Уменьшим обжатия на 5 мм в шестом и девятом пропусках. Уширение при этом изменится незначительно, поэтому его пересчитывать не будем (хотя можно), а высоты, начиная с шестого пропуска, пересчитываем.

7. В полученную табл. 10.4 необходимо внести длину проката по пропускам Так как длина слитка задана и объем его Vможно вычислить, то из условия постоянства объема во всех пропусках определяется длина ?₍. = Е/(////). Однако в нескольких первых пропусках, когда уплотняются рыхлые объемы слитка, эта формула не подходит. Можно примерно принять в этих пропусках длину слитка неизменной и равной исходной.

Когда известен вес слитка, лучше использовать условие постоянства веса:

Если удельный вес у принять постоянным во всех пропусках (для стали у = 7,8 т/м³), то длина ?₍ в первых пропусках при расчете по формуле окажется меньше длины слитка. В этих пропусках ее следует принять равной длине слитка ?₀.

Например, известно, что заданный слиток весит 8,5 т. При плотном строении он имел бы длину после первого пропуска

Мы оставляем I, = ?₀ = 2,2 м.

Далее в каждом пропуске или в наиболее нагруженных из них необходимо рассчитать силу прокатки Р₁ и максимальный момент М₂₁ и осуществить основные проверки по ограничениям.

Для примера рассчитаем силу прокатки в первом пропуске. Имеем А₀ = 820,

Степень деформации е = А/г/%₀ = 90/820 = 0,11.

Параметр //Л_ср = 222,5-2/(820 + 730) = 0,29 < 1. Очаг деформации высокий, поэтому п_а = 1 и

Коэффициент натяжения полосы л_нат = 1. Коэффициент, учитывающий ширину полосы,

что меньше значения 1,155, поэтому принимаем расчетное значение 1,14. Скорость деформации

Температура нагрева слитка под прокатку для стали 45, согласно диаграмме Ре—С (см. рис. 9.6), может лежать в пределах 1250—1300 °С. Температура прокатки будет на 50—100 °С ниже. В процессе прокатки тепло, выделяемое за счет пластической деформации, примерно компенсирует потери тепла за счет остывания слитка, поэтому обычно в расчетах на блюминге и слябинге температуру прокатки во всех проходах считают неизменной. Примем температуру прокатки Т — 1150 °С. По справочнику [5] (с. 185) по графику К = / (е, и,Т) находим К = 3,8 кгс/мм² = 38 Н/мм².

Получаем

В старой справочной литературе (включая использованную) было принято считать силу прокатки на блюминге в гонносилах (тс), а моменты в гонноси- лах, умноженных на метр (те м) (обозначаемых обычно тм). Мы рекомендуем все расчеты производить только в системе единиц СИ. Только для сравнения со справочными данными оставим значения также в старых единицах.

Обычно допустимые силы прокатки | Р на блюмингах лежат в пределах 20—25 МН (2500—3000 тс). На слябингах они больше: [Р] = 30-40 МН. Самые высокие усилия прокатки возникают на крупных толстолистовых станах: [/>] = 50-90 МН (даже до 150 МН).

Итак, в нашем примере первый пропуск по силе прокатки проходит. Проверим его по отключающему моменту.

1. Примем предельный коэффициент плеча равнодействующей Ч^/ = 0,58. Момент прокатки

2. При коэффициенте трения в подшипниках ц_ш = 0,005 и диаметре шеек d_ш = 0,6Р (диаметр шеек лучше брать из чертежа валков) момент трения в подшипниках

3. Момент холостого хода следует измерить на холостом ходу стана, однако можно положить М_хх = 0,05М_н. Номинальный момент, как и другие паспортные характеристики двигателя, должны быть известны. При выборе нового двигателя или в учебных целях можно воспользоваться табл. 10.1. Допустим, для привода каждого валка выбран двигатель МП5000-50 мощностью N_н = = 3680 кВт с номинальным моментом 720 кН м. На один двигатель

4. Расчет динамического момента. По паспорту двигателя (см. табл. 10.1) номинальные скорости валков л, = 50 и п₂ = 100 об/мин, маховый момент якоря двигателя С0²я = 250 т м², коэффициент перегрузки к = 2,5. Выберем ускорение А = (?п/Ш — 60 об/мин/с и замедление В — dn/dt = 60 об/мин/с.

Полный маховый момент на валу одного двигателя

Для валка и шпинделя необходимо по чертежу или паспорту стана найти диаметры в метрах и массы валка и шпинделя в тоннах. Попытаемся восстановить эти данные, пользуясь имеющимися соотношениями между размерами. Исходной и главной характеристикой блюминга (как и сортового стана) является номинальный диаметр Д валка. Остальные размеры связаны с ним примерными соотношениями: для шейки валка — длина /_ш = Д диаметр шейки с1_ш - 0,6А длина бочки валка Е = (2,2—2,3)Д для средней части шпинделя (расточка) — длина ?_1ши = 8—12 м и диаметр ?)_|шп = (0,4—0,5)Д для головки шпинделя — диаметр Д_2шп = (0,9-1,0)Д и длина ?_2шп = Д_2шп.

Маховый момент валка принято вычислять в старой системе единиц (тм²) потому, что справочная литература оперирует такими данными. Если размеры проставлены в метрах, он таков:

Аналогично оцениваем маховый момент шпинделя:

Суммарный маховый момент на валу одного двигателя Динамический момент при разгоне и остановке двигателя

Обращаем внимание на то, что коэффициент в знаменателе равен 375 только потому, что маховый момент рассчитывался в старой системе единиц — тм².

Максимальный момент на валу двигателя, возникающий на втором участке скоростной диаграммы, таков:

Полезно сравнить соотношение моментов, входящих в сумму.

Отключающий момент Л/_откл = 2,5-720 = 1800 кН-м. Прокатка по выбранному режиму возможна, двигатель не отключается (М₂ < М_откл).

Проверим возможность перегрева двигателя в рассчитываемом пропуске. Предположим, что реализуется прокатка по треугольной диаграмме скоростей. Тогда при т₃ = 0 и скоростях п_ум = 15 об/мин и я_выб = 25 об/мин получим

Решая относительно п_тах, получим «_тах = 54,6 об/мин. Скорость не превышает значения п₂, даже ниже поэтому принимаем прокатку по треугольной диаграмме.

Введем паузу после остановки двигателя (т₀ = 0,5 с). Моменты на валу двигателя на каждом участке скоростной диаграммы:

В первом пропуске двигатель перегревается, однако это еще ничего не значит. Режим прокатки не принимается тогда, когда по всем пропускам не удовлетворяется условие перегрева.

Кстати, на криворожском комбинате при менее мощном двигателе предпочитают прокатывать рассмотренный слиток за 13 пропусков.