Удосконалення технології виробництва товстолистової сталі в умовах стану 2250 ВАТ "АМК" з метою підвищення якості (124659)

Посмотреть архив целиком

29



МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра Обробки металів тиском та металознавства









ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА


до дипломного проекту на тему:

«Удосконалення технології виробництва товстолистової сталі в умовах стану 2250 ВАТ «АМК» з метою підвищення якості»





Студент групи: _____( )

Керівник проекту: _____( )

Консультанти: ________( )

_____________________( )

Завідувач кафедри: ____( )





Алчевськ 2009 р.


Донбаський державний технічний університет


Інститут (факультет) металургії Кафедра ОМТ та М р

Спеціальність Обробка металів тиском н


Затверджую

Зав. кафедри. р

« » 2009 р.


ЗАВДАННЯ

На дипломний проект (роботу) студента

__________________ ________________

(прізвище, ім’я, по батькові)

1. Тема проекту (роботи) Удосконалення технології виробництва товстолистової сталі в умовах стану 2250 ВАТ «АМК» з метою підвищення якості.

2. Затверджена наказом по університету від « » 2009 р. № п.

3. Термін здавання студентом закінченого проекту (роботи) а.

4. Вхідні дані проекту (роботи) Технічна література та журнали, патенти, винаходи, технологічні інструкції, звіти з науково-дослідницьких робіт.

5. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що підлягають розробці) Характеристики технологічного процесу та основного обладнання. Аналіз техніко-економічних показників пропозицій та їх удосконаленню. Розрахунок режиму обтиску, температурного та швидкісного режиму прокатки, енергосилових параметрів. Розрахунок обладнання, нагрівних пристроїв, технологічний розрахунок. Заходи з ОП та ЦО.

6. Перелік графічного матеріалу (з точною вказівкою обов’язкових креслень) Схема розташування обладнання. Режим обтиснення листа 4×2000. Фотрама швидкостей та моментів. Валок робочої кліті «Кварто». Нагрівальна піч. Робоча кліть «Кварто». Профілізація валів стану 2250. енергосилові параметри прокатки листа 4×2000.

7. Результати по проекту (роботі) з вказівкою віднесених до них розділів проекту Профилировка


Розділ

Консультант

Підпис, дата

Завдання видав

Завдання прийняв

1-4




5




6




7-8




9





7. Дата видачі завдання _____________________

Керівник ___________________

(підпис)

Завдання прийняв до виконання ___________________

(підпис)


КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН


п/п

Найменування етапів дипломного проекту (роботи)

Термін виконання етапів проекту (роботи)

Примітка

1

Переддипломна практика

19.02-09.03


2

Загальна частина

10.03-25.03


3

Спеціальна частина

26.03-08.04


4

Технологічна частина

09.04-22.04


5

Механічна частина

23.04-29.04


6

Теплотехнічна частина

30.04-06.05


7

Економічна частина

07.05-13.05


8

Охорона праці та навколишнього середовища

14.05-20.05


9

Цивільна оборона

21.05-26.05


10

Оформлення пояснювальної записки

27.05-04.06



Графічна частина

27.05-04.06











Студент-дипломник _____________________

(підпис)

Керівник проекту ________________________

(підпис)



РЕФЕРАТ


Пояснювальна записка до дипломного проекту сторінок, рисунків, таблиць, додатки, посилань.

Об'єкт розробки – технологія виробництва товстолистової сталі в умовах стану 2250 ВАТ «АМК».

Мета роботи – на підставі експериментальних досліджень профілювання валків чорнової та чистової клітей ТЛС 2250 розробити технологію, що забезпечує одержання товстих листів з мінімальною різнотовщиністю і попереджає можливе забуртовування розкатів в процесі і прокатки.

Поставлена мета досягається зміною профілювання робочої поверхні валів чорнової та чистової клітей з урахуванням теплового профілювання, зносу валків, що приведе до зниження відсортування продукції у беззаказну.

ЛИСТ, ЯКІСТЬ, РІЗНОТОВЩИНІСТЬ, ПРОФІЛЮВАННЯ, ВАЛОК, КЛІТЬ, ОБТИСНЕННЯ.



ЗМІСТ


ВСТУП

1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Сортамент листів

1.2 Нагрівання і видача слябів в прокатку

1.3 Чорнова лінія стану 2250. Кліть «ДУО»

1.4 Чистова лінія стану 2250. Кліть «Кварто»

1.5 Гаряча правка листів

1.6 Охолоджування листів

1.7 Різання та таврування листів

1.8 Огляд верхньої поверхні і кантівка листів

1.9 Додаткова обробка листів. Відвантаження

2 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Аналіз чинників, що впливають на профіль валу

2.2 Аналіз стійкості робочих валів кліті «Дуо» стану 2250

2.3 Визначення прогинання і різнотовщинності

3 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

3.1 Фабрикація сляба

3.2 Розрахунок режиму обтиснень на кліті «ДУО»

3.3 Розрахунок швидкісного режиму на кліті «ДУО»

3.4 Визначення допустимих зусиль на валяннях кліті «ДУО»

3.5 Визначення допустимого моменту при прокатці на кліті «ДУО»

3.6 Розрахунок енергосилових параметрів при прокатці на кліті «ДУО»

3.7 Перевірка приводних двигунів кліті «ДУО» на нагрів

3.8 Режим обтиснень на кліті «КВАРТО»

3.9 Визначення допустимого зусилля прокатки на валах кліті «КВАРТО»

3.10 Визначення допустимого моменту при прокатці на кліті «КВАРТО»

4 МЕХАНІЧНА ЧАСТИНА

4.1 Розрахунок деформації і міцності валкового вузла

4.2 Розрахунок станини закритого типу на міцність і визначення її жорсткості

5 ТЕПЛОТЕХНІЧНА ЧАСТИНА

5.1 Розрахунок горіння палива

5.2 Визначення часу нагріву металу

5.3 Заходи щодо зниження витрат палива

6 ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

6.1 Розрахунок економічного ефекту від вдосконалення технології прокатки товстих листів

7 ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

7.1 Аналіз небезпечних і шкідливих чинників

7.2 Заходи щодо безпечної техніки і безпеки праці

7.3 Заходи щодо виробничої санітарії

7.4 Заходи щодо пожежної безпеки

8 ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

9 ЦИВІЛЬНА ОБОРОНА

9.1 Перелік небезпечних місць на ВАТ "АМК" і оцінка можливих надзвичайних ситуацій

9.2 Діяльність комісії по надзвичайних ситуаціях

9.3 Особливості захисту співробітників підприємства від хімічного ураження

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ



ВСТУП


Розвиток промисловості, сільського господарства, будівництва, транспорту багато в чому залежить від виробництва листів, прокату чорних металів. Механічне, електричне і допоміжне устаткування систем і засобів автоматизації виробничого процесу підлягають єдиній меті – забезпечення необхідної якості, службових властивостей і об'єму виробничої продукції.

Споживання сталі, у тому числі і листової, визначається рівнем індустріалізації і економічного розвитку країни. У міру зростання , машинобудування, будівництва, транспорту, частка зростання об'єму виробництва сталі в загальному об'ємі валової продукції повинна зростати. Не дивлячись на виробництво кольорових металів і синтетичних матеріалів на металевій основі, сталь і в першу чергу сталевий листовий прокат продовжують залишатися основними конструкційними матеріалами як в машинобудуванні, так і в будівництві.

Переважне зростання споживання листового прокату спостерігається в різних галузях машинобудування – сільськогосподарському, важкому, транспортному, енергетичному. Найбільша частка споживання листового прокату в електротехнічній промисловості і машинобудуванні для легкої і харчової промисловості.

В даний час листопрокатне виробництво в Україні, як втім і весь металургійний комплекс в цілому, переживають не кращі часи. Але необхідно відзначити, що за останні декілька років намітилися позитивні тенденції до збільшення об'єму виробництва листового прокату, який користується попитом на світовому ринку. Сподіватимемося, що це послужить тим необхідним зсувом, який допоможе вивести чорну металургію України в ряд високорентабельних виробництв.



1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА


1.1 Сортамент листів


На товстолистовому стані 2250 прокатуються листи завтовшки 4-25 мм, шириною 1100 – 1800 мм, і загальною довжиною до 18 м по годному з обрізною кромкою.

Вихідним матеріалом служать сляби, прокатані на блюмінгу 1250 і такі, що поставляються іншими заводами. Раціональні розміри слябів визначаються залежно від схеми прокатки на кліті ДУО, та умов нагріву в печі.


Таблиця 1.1 – Сортамент слябів

Товщина, мм

Ширина, мм

Довжина, мм

Маса, кг

105-250

550-1050

1200-1850

550-3800


Призначення слябів в прокатку і фабрикація листів проводиться інженером-фабрикатором або бригадиром по переміщенню сировини. Робиться вибіркова перевірка розмірів слябів, стан поверхні, якість обробки і форми бічних граней. Сляби штабелюються за плавкою і за розміром. Всі сляби повинні бути обернути клеймом в одну сторону. Окрім знаків таврування, кожний сляб повинен бути замаркірований вапном або фарбою, причому на торці, де розташовані клейма, наноситься номер плавки і марка сталі, а на протилежному торці – номінальні розміри сляба. Сляби з суцільною зачисткою дефектів глибиною більше 30 мм на площині, що перевищує 30% площі широкої грані, виділяються в окрему партію і маркіруються по бічній грані «легкий».

Сляби подаються на завантажувальний рольганг через приймальні столи, при гарячому посаді – стопами за допомогою підхватів, при холодному в основному магнітами. При посаді слябів шириною до 700 мм з приймального столу одночасно зіштовхуються і задаються в піч два сляби. Гарячі сляби для уникнення одностороннього нагріву роликів повинні безперервно переміщатися по рольгангу. Перед посадкою в піч поверхня слябів повинна бути ретельно обчищена від сміття, шлаку і окалини. Посадка слябів в нагрівальні печі повинна проводитися в порядку, рівномірно у всі ряди. У разі великої різниці в товщині або режимах нагріву допускається посадка товстих слябів в одну піч, а тонких в іншу. При посадці слябів різних марок сталі близьких розмірів, їх розділяють слябами з різко відмінними габаритами.

Щоб уникнути порушень в режимах нагріву і роботи печі забороняється при холодній посадці завантажувати в піч сляби, що розрізняються по товщині більше ніж на 30 мм. Забороняється:

  • розривати плавки при посадці в піч;

  • проводити посадку в піч слябів без сертифікату на плавку і завдання на посадку.


1.2 Нагрівання і видача слябів в прокатку


Нагрівальні печі призначені для нагріву слябів перед прокаткою, кількість печей – дві: тип - методичні чотирьохзонні з нижнім підігрівом, торцевими завантаженням і видачею, дворядні. Пальники низького тиску «труба в трубі».

Щоб уникнути надмірного утворення окалин нагрів необхідно вести форсовано. Щоб уникнути підсосу повітря через вікна томильної зони тиск в пічному просторі необхідно підтримувати позитивним, рівним 22,5–24,5 кПа.

Про правильність режиму спалювання палива судять за кольором полум'ю. Якщо зелене мало прозоре, коптить – недолік повітря. При нормальному згоранні палива полум'я прозоре, має зеленуватий колір. Основні види і причини браку через порушення технології нагріву:

  • нагрів заготівок;

  • перегрів поверхні;

  • перепалив металу в печі;

  • окалина на слябах;

  • нерівномірний нагрів заготівок по товщині або довжині.

Виданий з печі сляб має


1.3 Чорнова лінія стану 2250. Кліть «ДУО»


Виданий з печі сляб по приймальному і робочому рольгангу переміщається до валів і задається в них при мінімальних оборотах. Якщо сляб рухається не по осі рольганга, то він на ходу центрується одній з лінійок маніпулятора, цеглина, що знаходиться на поверхні сляба, віддаляється вальцювальником. Перші два пропуски проводяться уздовж слябу: при подовжній прокатці, щоб уникнути отримання вузьких кінців розкату, сумарна величина витяжки повинна бути максимальною (не менше 1520% від товщини сляба), при цьому довжина розкату, що виходить після цих пропусків, не повинна перевищувати 2300 мм.

При поперечній прокатці для отримання потрібної ширини розкату з припуском кромок, сумарна величина обжимання обмежується довжиною сляба і необхідною шириною листа.

Сумарне обжимання двох перших пропусків розподіляється між пропусками так, щоб забезпечити хороше розпушування і збивання окалини; зменшення згинання слябів вниз в другому пропуску, щоб полегшити кантівку сляба. Згинання сляба зменшується із зменшенням обжимання.

При поперечній прокатці, окрім вимірювання довжини сляба після протяжки, проводиться вибірково вимірювання ширини розкату перед останнім пропуском. При цьому лінійка накладається посередині розкату. У всіх випадках вимірювання ширини розкату лінійка накладається перпендикулярно до осі розкату. Величина припуску на обрізання кромок встановлюється в межах 80140 мм, залежно від ширини листа, схеми прокатки, ширини листа, товщини сляба.

Товщина підкату, що передається на чистову кліть, призначається у кожному окремому випадку, виходячи з рівномірного завантаження клітей і максимальної продуктивності стану. При настройці чорнової і чистової клітей, а також при отриманні серповидних розкатів на обох клітях проводиться вимірювання товщини по двох сторонах. При перекосі валів у вертикальній площині до 2 мм за допомогою клина опускають і піднімають на необхідну величину праву сторону верхнього валу, при великому перекосі користуються валом черв'яка натискного гвинта.

Температура початку прокатки слябів, заміряна оптичним пірометром після другого пропуску і видалення окалини, повинна бути 1160°С – для сталі із змістом вуглецю до 0,3%, 1180°С – для сталі із змістом вуглецю 0,3% і більше. Якщо розкат, унаслідок великої опуклості валів, має середину тонше за кромки, то при розбитті ширини набуває бочкоподібну форму. Температура кінця прокатки або температура розкату, що відправляється на чистову кліть, повинна бути не менше 1300°С – для розкату товщиною до 20 мм; 1050°С – для розкату товщиною більше 20 мм. Розкат повинен прокатуватися і відправлятися на чистову кліть строго по осі рольганга.

При прокатці на чорновій кліті з поверхні сляба повинна бути повністю видалена пічна окалина. Окалину з поверхні смуги видаляють за допомогою гідрозбива, встановленого із задньої сторони кліті. На верхню і нижню поверхню розкату вода подається із тиском 10,111,1 МПа, вона прямує на поверхню розкату проти його руху. Кут нахилу сопел повинен складати 1216° від вертикалі. Подача води включається перед підходом до гідрозбиву переднього кінця розкату, а вимикається відразу після виходу з під гідрозбива заднього кінця розкату.

Робоча кліть: тип «ДУО» – реверсивна; станини закритого типу, литі.

Діаметр валу – 940 мм, зусилля плющення, що допускається – 1700 т, Максимальна висота підйому верхнього валу – 600 мм

Привід валів – через універсальні шпинделі і шестерінчасту кліть від двох реверсивних двигунів постійного струму потужністю 1150 кВт кожний, з числом оборотів 0-23-32 об/хв.

Мінімальна товщина розкату – 15 мм, максимальна ширина розкату – 2150 мм.

Розміри валів приведені в таблиці 1.2.


Таблиця 1.2 – Розміри валів кліті Дуо

Бочка

Шийка

Приводний кінець

Маса валу, кг

діаметр, мм

довжина, мм

діаметр, мм

діаметр мм

довжина, мм

діаметр, мм

940

2500

640

690

520

500

18500


Матеріал валів – чавун ЛШН-45 чи ЛШН-50. Мінімально допустимий діаметр бочки валів після переточування – 885 мм.


1.4 Чистова лінія ставу 2250. Кліть «Кварто»


Робоча кліть: тип – «Кварто» – реверсивна, допустиме зусилля прокатки , максимальна висота підйому верхньої пари валів – 100 мм, привід через універсальні шпиндель і шестерінчасту кліть від двигуна постійного струму потужністю 2300 кВт, з числом оборотів 4,8 – 6,7 рад/с.

На початку прокатки і при переході на прокатку іншого типорозміру, а також при зміні марки сталі або режиму обжимань на перших листах вимірюється товщина розкату перед останнім проходом, товщина і ширина листів після прокатки. Після отримання листа необхідного розміру і форми, подальші листи вимірюються через 1015 розкатів, у разі потреби кожний. Ширина вимірюється в найвужчій частині розкату, не підлягаючий кінцевому обрізанню.

Прокатку листів на стані слід вести тільки з мінусовими допусками згідно стандарту. При прокатці листів завтовшки 47 мм всіх ширин, особливо з низьколегованих і міцних вуглецевих марок сталі, для зняття хвилястості кромок, зменшення поперечної різнотовщиності слід застосовувати прогладжування в останньому пропуску з установкою розміру між валами на 0,30,1 мм, більше, ніж в попередньому пропуску. При прогладжуванні, окрім зменшення різнотовщиності листа, відбувається також загальне зменшення товщини на 0,40,7 мм. Величина «підриву» при прогладжуванні залежить від розмірів листа, марки сталі, температури листа, виробки робочих і опорних валів, їх температури і інших чинників.

Температура початку прокатки листів на чистовій кліті після першого пропуску повинна складати не менше 960°С – для розкатів товщиною до 20 мм; 1000°С – для розкатів завтовшки понад 30 мм. При прокатці товстих листів з обмеженням температури початку прокатки, вона може бути понижена до 950ºС. Температура перед останнім пропуском повинна бути не нижчою 720°С. За один пропуск температура тонкого листа знижується на 4050°С, листи 45 мм які мають температуру останнього пропуску не нижче 670°С, можуть вважатися такими, що прокатані нормально. Температура вимірюється фотоелектричним або радіаційним пірометрами, встановленими позаду чистової кліті. Вимірювання слід фіксувати тільки за відсутності на поверхні розкату води.

Опорні вали. Матеріал валів – кована сталь, марки 9ХФ.

Розміри опорних валів приведені в таблиці 1.3.


Таблиця 1.3 – Розміри опорних валів кліті «Кварто»

Бочка

Шийка

Маса валу, кг

діаметр, мм

довжина, мм

діаметр, мм

довжина, мм

1310

2250

750

760

30400


Мінімальний допустимий діаметр бочки – 1270 мм

Робочі вали. Матеріал валів – чавун ЛП-58.

Розміри робочих валів приведені в таблиці 1.4.


Таблиця 1.4 – Розміри робочих валів кліті «Кварто»

Бочка

Шийка

Приводний кінець

Маса валу, кг

діаметр, мм

довжина, мм

діаметр, мм

довжина, мм

діаметр, мм

довжина, мм


685

2250

440

760

405

420

9200


Мінімально допустимий діаметр бочки валів після переточування – 665 мм.


1.5 Гаряча правка листів


Всі листи, що прокатали на стані, проходять гарячу правку в РПМ-1, а листи, що проходять через нормалізаційну піч, додатково правляться в РПМ-2.

РПМ-1. Розміри листів, що підлягають правці: при температурі листів 600800°С - 4 – 25 мм, ширина до 2200 мм, при температурі листів менше 600°С – 4 – 12 мм. Тимчасовий опір розриву листів, що підлягають правці - не більше 735 МПа Максимальна ширина листа – 2200 мм. Кількість робочих роликів – 7. Внизу – 4, вгорі – 3. Кількість направляючих роликів – 2.

РПМ-2. Розміри листів: товщина 412 мм, ширина 1000–1900 мм, температура правки допускається 700800°С. Тимчасовий опір розриву листів, що підлягають правці - не більше 735 МПа. Кількість робочих роликів – 9, внизу – 5, вгорі – 4.


1.6 Охолоджування листів


Охолоджування листів проводиться під час їх переміщення по транспортним рольгангам і передавальним шлеперам. Охолоджування повинне бути рівномірним, листи повинні безперервно переміщатися. На транспортному рольгангу перед інспекторським столом листи можуть охолоджуватися за допомогою вентилятора з розпилювачем води. Охолоджування листів в потоці повинне бути рівномірним. Не допускається наганяти листи один на одного при русі їх по рольгангам, оскільки це може привести до великої різниці у властивостях листів по довжині через різну швидкість охолоджування окремих їх ділянок. Забороняється залишати без руху на рольгангах і шлеперах листи до повного охолодження, щоб уникнути нерівномірного викривлення і хвилястості.


1.7 Розрізання та таврування листів


Розрізання листів виконується на ділянці різки.

Обрізка кромок виконується на дискових ножицях із швидкістю 0,2980,33 м/с. Діаметр ножів – 9201000 мм. Товщина листів, що обрізаються 425 мм, ширина листів 9002300 мм.

Обрізана кромка листів крушиться кромкокрушильними ножами. Ширина кромок листів 10150 мм. Довжина кромки, що обрізається – 1000 мм. Число відрізів у хвилину – 15. Прибирання обрізі проводиться ланцюговим скребковим конвеєром з вантаженням її в мульди або короби.

Температура листів при різанні обмежується якістю кромки та складає 250300°С. Заусенцы Тип ножниц

При різанні розкатів на гільйотинних ножицях, під час установки розмітки, розкат оглядають з метою виявлення крупних дефектів, що підлягають вирізці. Потім листи розмічаються відповідно до замовлення і ріжуться на необхідні довжини, при цьому видаляється залишок і відбираються необхідні проби. Ножі повинні бути гострими, не м'яти листи і не утворювати задирки. Тип ножиць – без маховика; максимальне зусилля різа – 125 т; максимальна товщина листа, що розрізається – 25 мм; ширина листа – 2100 мм; хід ножа – 320 мм; число відрізів в хвилину – 12.

На станині гільйотинних ножицях встановлена пневматична поршнева машина, що таврує з діаметром поршня 125 мм і тиском в системі – 3,5 атмосфер. Клеймо містить: номер плавки, марку сталі, номер партії, номер бригади, клеймо ВТК, товарний знак виробника.


1.8 Огляд верхньої поверхні і кантівка листів


Верхня сторона листів оглядається контролером ВТК на транспортному рольгангу перед інспекторським столом. Якщо на верхній стороні дефекти не знайдені, то листи кантуються і відправляються на стелажі видачі для подальшого огляду. У разі виявлення дефектів на верхній стороні листа він прямує на стелажі видачі без кантівки і пишеться на листі крейдою слово «кантувати». Для кантівки листи повинні встановлюватися паралельно осі кантування на відстані не більше 20 мм від виступів рольгангів. Листи завдовжки 8 м і більш короткі листи всіх товщин з низьколегованих, котельних і інших марок сталей, а також листи товщі 16 мм при будь-якій довжині кантуються. Кантування листів: час кантівки 17 секунд, відстань між рольгангами – 2000 мм, довжина рольганга – 1870 мм. Клеймо наноситься на відстані 200 мм від торця листа.


1.9 Додаткова обробка листів. Відвантаження


Листи з дефектами підлягають зачистці на стелажах видачі пересувними наждачними машинами.

Холодній правці піддаються листи зі всіх марок сталі, що мають хвилястість кромки і коробоватість, перевищуючу встановлену норму, а також листи, зігнуті в результаті падіння. Листи пропускаються через правильну машину 24 рази. При правці листів після термообробки необхідно стежити за якістю клейма, і щоб не знеособити листи після правки, робиться крейдяна маркіровка з подальшим перенесенням маркіровки на лист. На гільйотинних ножицях проводиться обрізання листів, що поступають з шлеперів видачі, правильної машини і термообробки, по довжині і ширині, вирізка дефектів, оброблення проб. Всі залишки, що одержані на цих ножицях, повинні бути габаритними.

Весь оброблений і прийнятий метал укладається в штабелі на складі. Майстер контрольний або контролер спільно з бригадиром на ділянці обробки перевіряють наявність металу на складі, стан кромок листів, відповідність металу замовленню, даним формувальної картки, стандарту. Після цього майстер контрольний підписує картку і рапорт здачі металу. Зданий таким чином метал вважають готовою продукцією.

Оформлену формувальну картку передають бригадиру (або майстру ділянки обробки) і вона служить підставою для виписування сертифікату і накладної на відвантаження. При подачі вагонів в цех бригадир указує машиністу крана з якого штабелю в який вагон вантажити метал.

В уникнення переплутування штабелів (металу) відвантаження проводять у присутності бригадира і контролера відвантаження [1].



2 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА


2.1 Аналіз чинників, що впливають на профіль валу


Отримання листів сталі однакової товщини по ширині або близької до цього стане можливим, якщо повною мірою будуть вивчені умови роботи валів у кожному окремому випадку і на кожному прокатному стані. Слід зазначити, що уявна простота питання роботи валів листопрокатних станів необґрунтована. Справа йде якраз навпаки. За останній час в прокатному виробництві багато що зроблено в області вивчення умов роботи прокатних валів. Є оригінальні дослідження по визначенню величини прогинання валів стану гарячої і холодної прокатки і зносостійкості валів, виготовлених з різних сталей і чавуну.

Пружне прогинання прокатних валів залежить від діаметра і довжини бочки валів, ширини прокатаної смуги і зусилля, що виникає в процесі прокатки. На практиці дуже важливо, щоб всі інші чинники, що впливають на роботу валів, були постійними і не робили помітного впливу на зміну пружного прогинання валів.

Тоді представляється можливим визначити необхідну профілізацію валів, при якій забезпечується однакова товщина розкату по ширині в кожній кліті при даних технологічних умовах процесу прокатки і якнайменший вплив зносу робочої поверхні валу на якість продукції.


2.2 Аналіз стійкості робочих валів кліті Дуо стану 2250


За період з січня по липень 2006 року в роботі на кліті Дуо 2250 було використано 13 валів, загальна і середня стійкості яких приведені в таблиці 2.1.


Таблиця 2.1 – Аналіз стійкості валів кліті Дуо 2250

Номер валу (верхній, нижній)

Діаметр, мм

Кількість завалень

Загальна стійкість за досліджуваний період, т

Середня стійкість за кампанію, т

Середнє знімання за переточування мм

Примітки

Початковий

Кінцевий

33в

887

882

1

6026

6026

5

виведений по «-» (882 мм)

37н

886

882

2

10413

5206

4

виведений по «-» (882 мм)

38в

896

885

3

19202

6400

4,5

виведений по «-» (885 мм)

39н

903

888

4

23589

5897

5


40н

920

892

6

52542

8757

5,6


41в

913

881

6

52542

8757

5,6

Поломка 4.08.06 (881мм)

42в

922

885

7

53502

7643

6,2


43н

928

892

7

53502

7643

6


44в

939

903

7

54757

7822

6


45н

945

910

7

54757

7822

5,8


46в

936

922

4

31661

7915

4,7


47н

943

938

2

10798

5399

5

Поломка 22.04.06 на діаметрі 938 мм, термоізлом, прокатали 1607 т

48н

933

928

2

20863

10431

5

Доданий в пару до валу 46в

Всього

58:2= =29

444154:2= =222077

95718:13= =7363

68,4:13=

= 5,26



З аналізу середньої стійкості валів за кампанію можна зробити висновок, що тільки на одному з валів була досягнута встановлена стійкість (по ТІ – 10000 т), це пов'язано з великим розкидом величин стійкості за кампанію (від 3756 т до 13100 т). До причин, що впливають на малу середню стійкість валів (7363 т), можна віднести велику кількість кампаній з низькими і середніми показниками по стійкості (таблиця 2.2).


Таблиця 2.2 – Кількість завалень валів при певній їх стійкості

Стійкість

до 5 тис. т

до 6 тис. т

до 7 тис. т

до 8 тис. т

до 9 тис. т

до 10 тис. т

понад 10 тис. т

Кількість завалень

5

2

3

6

5

4

4


Пояснюється це як неповним парком валів (в наявності 7 валів прийнятного діаметра замість нормативних 10), так і зміною сортаменту стану у бік зменшення товщини листа, збільшення кількості листів максимальної ширини (2000 мм) і збільшення об'ємів виробництва сталей підвищеної міцності (таблиця 2.3), що приводить до швидкого зносу робочої поверхні валу.


Таблиця 2.3 – Аналіз завантаження стану по сортаменту

Період роботи

Сортамент стану по товщині %

Кількість слябів, що прокатали на лист шириною 2000 мм

Марочний сортамент %

4 мм

5-6 мм

7-12 мм

13-25 мм

Загальне шт.

середнє за місяць шт / %

Судова сталь підвищеної міцності

Низьколегована сталь підвищеної

міцності

Конструкційна сталь

2002-2004г

3,74

37,87

57,03

1,35

44091

1520/5,1

1,38

4,7

15,8

01.2006-07.2007г

5,1

41,71

52,83

0,36

18496

2642 / 8,8

2,3

9,7

12,7


З таблиці 2.3 виходить, що сортамент стану змінився у бік зменшення товщини листа на 5,2% (4-6 мм), збільшення кількості прокатаних листів максимальної ширини на 3,7% (2000 мм) і збільшення об'єму виробництва сталей підвищеної міцності на 2,82%, що відповідає підвищенню складності сортаменту на 11,72%.

Аналіз стійкості робочих валів кліті Дуо 2250, що експлуатувалися в період з січня по липень 2006 року, показує, що стійкість валів за кампанію нижче за норми, передбачені ТІ (10 000т), в 25 з 29 випадках (86,8%). Середня стійкість валів 7363 т. Стійкість валів, введених в експлуатацію з серпня 2002 по грудня 2004 року нижче за норму в 12 випадках з 34 (35,3%), з середньою стійкістю 10485 т. Таким чином, в даний час середня стійкість знизилася на 29,7%, що викликане перерахованими вище причинами.

Дослідження, проведені за період з травня 2005 по березень 2007 року, показали, що середня стійкість валів щодо періоду з серпня 2002 по грудень 2004 року знизилася на 10,9%. Таким чином, в нашому випадку спостерігається подальше зниження стійкості.

На зниження середньої стійкості вплинула також поломка нижнього валу діаметром 938 мм 22.04.06 (термоізлом), тоді за компанію прокатали всього 1607 т.

На збільшення середньої стійкості вплинуло використовування дослідницької пари валів із зміненою профілізацією. З метою зниження передчасного вироблення і перевалювань кліті Дуо був підготовлений проект дослідницької профілізації валів, згідно технологічному завданню, із збільшенням опуклості бочки валу на величину, застерігаючи передчасний знос до 1,5 мм замість 1,0 мм по ТІ. Дослідницька профілізація випробувана на валах №46 і №48 з 1.07 06 по 17.07.06. При цьому прокатали 13 100 т (330 годин). Перевалювання провели в ППР. Поверхня валів з рівномірною сіткою розпалу в кінці кампанії не впливала на погіршення якості підкату, що передається на кліть Кварто. Було проведено дослідження валів на знос. Вироблення визначали шляхом виміру діаметра валу пасометром через 100 мм. За наслідками вимірів встановлено, що верхній вал по обох профілізаціях зношений до однакових розмірів, за рахунок вживання більшої опуклості (на 0,5 мм) на дослідницьких валах. Проте нижній вал фактично не зношений. З приводної сторони нижнього валу на відстані до 100 мм від торця бочки виявлений незначний знос (0,5 мм).

Аналіз стійкості процесу прокатки на кліті Кварто тонких і широких листів (5×2000×6000 мм) показав, що при прокатці на валах з дослідницькою профілізацією до 1500 тонн, спостерігається нестійка задача розкату у вали кліті Кварто, що привело до отримання браку по «забуртовці» в кількості 0,9 т. При плануванні виробництва тонких і широких листів не врахований чинник підробки валів під складний сортамент. При такій профілізації валів прокатка тонких і широких листів можлива тільки після прокатки на валах більше 5000 т листів простого сортаменту.

Для уніфікації профілізації з метою розширення сортаменту на початку кампанії запропоновано удосконалити дослідницьку профілізацію із зміною опуклості робочого валу з 1,5 мм до 1,25 мм, що дозволить запобігти «забуртовки» розкатів на чистовій кліті Кварто. Пропонована профілізація показана на малюнку 2.1.


Рисунок 2.1 – Профілізація робочого валу кліті Дуо


2. 3 Визначення прогинання і різнотовщинності


Сумарне прогинання валу, необхідне для попереднього розрахунку профілю його бочки, рівне:


,


де та – складові прогинання при дії згинаючих моментів і поперечних сил.

Ці величини визначаються по теоремі Кастільяно:

(2.1)


(2.2)


де Р – повний тиск металу на вали;

Е і G – модулі пружності при розтягуванні і зсуві;

L – довжина бочки валу, мм;

D – діаметр бочки валу, мм;

l – довжина шийки валу, мм;

а – відстань між осями натискних гвинтів, мм;

b – ширина листа, мм.

Якщо ширина листа близька до довжини бочки валу, то, спрощуючи рівняння (2.1) і (2.2), одержимо :


(2.3)


(2.4)


На максимальне прогинання валу двохвалкової кліті посередині бочки з достатнім ступенем точності можна визначити і по спрощеній формулі:


(2.5)


де n – коефіцієнт, залежний від відношення b/а;


Таблиця 2.4 – Значення коефіцієнту n

b/а

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

n

8

7,8

7,7

7,5

7,1

6,8

6,7


При розрахунку максимального сумарного прогинання для робочого і опорного валів чотирьохвалкової кліті можна користуватися спрощеною формулою (якщо обидва вали циліндричні):


(2.6)


де і – модулі пружності робочого і опорного валів;

і діаметри робочого та опорного валів.

По формулах (2.5) і (2.6) визначається максимальне двостороннє прогинання валу, який необхідно враховувати при визначенні різнотовщинності листів по ширині.

Слід зазначити, що різнотовщинність профілю не відповідатиме набутим розрахунковим значенням по формулах (2.5) і (2.6), оскільки вони виведені по відстанях між двома опорами. На самій же справі, одностороння опуклість на готовому профілі визначається по відношенню:


звідки


(2.7)

Різнотовщинність, або двостороння опуклість на готовому профілі остаточно визначається як:


(2.8)


Отже, якщо ширина профілю, що прокатується велика і, можна сказати, наближається до довжини бочки валу, то складаючи прогинання слід визначати по рівняннях (2.3) і (2.4). На практиці прогинання і різнотовщинність визначають також і по рівняннях (2.5) і (2.7), .

В механічній частині проекту буде розрахована можлива різнотовщинність готового профілю листа, яка планується 0,32 мм, прогинання валкової системи чистової кліті планується 0,23 мм. При виготовленні профілізації валів, що враховує розраховане прогинання, можливо попередити отримання браку по різнотовщинності при прокатці тонких і широких листів.



З ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА


Характеристика чорнової кліті «ДУО» 2250 [1].

Робочі вали:

Матеріал – чавунні

Номінальний діаметр

Мінімальний діаметр

Довжина бочки

Діаметр шийки

Маса робочого валу

Підшипники текстолітові;

Потужність одного двигуна

Кутова швидкість обертання двигуна

Номінальний момент двигуна

Максимальний момент двигуна

Кутове прискорення

Кутове уповільнення

Швидкість підйому і опускання

натискних гвинтів

Прискорення натискних гвинтів

Махова маса якоря

Діаметр муфти

Діаметр головки шпинделя

Маса тіла шпинделя

Маса головки шпинделя

Діаметр тіла шпинделя

Відстань між клітями

Швидкість транспортування рольганга


Характеристика чорнової кліті «Кварто» [1].

Робочі вали:

Матеріал – нелегований чавун з графітом;

Номінальний діаметр

Мінімальний діаметр

Довжина бочки

Діаметр шийки

Довжина шийки

Маса робочого валу

Опорні вали:

Матеріал – кована сталь 9ХФ;

Номінальний діаметр

Мінімальний діаметр

Діаметр шийки

Довжина шийки

Потужність приводного двигуна

Кутова швидкість обертання двигуна

Номінальний момент прокатки

Кутове прискорення

Кутове уповільнення

Махова маса якоря

Швидкість підйому і опускання

натискних гвинтів

Прискорення натискних гвинтів

Маса корінної муфти

Діаметр корінної муфти

Маса валу шестерінчастої кліті

Діаметр валу шестерінчастої кліті

Діаметр головки шпинделя

Маса тіла шпинделя

Маса головки шпинделя

Діаметр тіла шпинделя


3.1 Фабрикація сляба


Розробити режим прокатки листів 4×2000×6500 мм із сталі 3 сп. на стані 2250 АМК.

Визначимо номінальну масу одного листа:



де – відповідно товщина, ширина і довжина готового листа;

На стані 2250 можлива прокатка розкатів завдовжки до 18 м. Передній і задній кінець розкату мають нерівну форму, тому для отримання прямокутного листа необхідно відрізувати передній і задній нерівні кінці. Крім того необхідно відібрати планки для механічних випробувань.

Виходячи з можливостей стану і з урахуванням торцевого обрізання вибираємо двократний розкат.

Загальна маса двох листів:

Визначаємо необхідну масу сляба:



де: – коефіцієнт фабрикації переходу від сляба до листа, що забезпечує вирізку з розкату готових листів заданих розмірів.

Приймаємо

Вибираємо геометричний розмір сляба. Ширину сляба вибираємо рівною довжину сляба приймаємо

Знаходимо товщину сляба:



Остаточні розміри сляба: 100×800×1500 мм


3.2 Розрахунок режиму обжимань на кліті «ДУО»


Оскільки довжина бочки валу на кліті ДУО складає 2250 мм, то витяжка слябу в довжину можлива до Тоді коефіцієнт витяжки при прокатці сляба у перших подовжніх проходах складе [4]:



Знаходимо товщину сляба після протяжки його в довжину:



Визначаємо сумарне обжимання в подовжніх проходах:



Знаходимо сумарний коефіцієнт витяжки при розбитті ширини:



Знаходимо товщину розкату після розбиття ширини:



Знаходимо сумарне обжимання при розбитті ширини:



Сумарне обжимання в подовжніх проходах з урахуванням товщини рівної 16 мм [1] визначаємо як:


Визначимо обжимання по проходах:

1-й прохід

2-й прохід

3-й прохід

4-й прохід

5-й прохід

6-й прохід

7-й прохід

8-й прохід

9-й прохід

10-й прохід

Знаходимо коефіцієнти витяжки і довжину розкату по проходах на кліті ДУО:

1-й прохід.

2-й прохід:

Кантівка на 90° і розбиття ширини в наступних 4-х проходах.

3-й прохід:

4-й прохід:

Далі розрахунок ведеться аналогічно. Розраховані параметри прокатки в чорновій кліті ДУО приведені в таблиці 3.1


Таблиця 3.1 – Розрахункові параметри прокатки в чорновій кліті ДУО

прохід

Режим обжимань

Обжимання Δh, мм


Н, мм

В, мм

L, мм


0

100

800

1500

0

1

84

800

1786

16

2

71

800

2113

13

КАНТІВКА

3

63

2113

902

8

4

55

2113

1033

8

5

47

2113

1209

8

6

40

2113

1421

7

7

33

2113

1722

7

8

27

2113

2104

6

КАНТІВКА

9

21

2104

2717

6

10

16

2104

3565

5



3.3 Розрахунок швидкісного режиму на кліті «ДУО»


1-й прохід.

Кутова швидкість валів при викиді розкату в 1-у проході визначається по умові:



де – час установки верхнього робочого валу для наступного проходу, секунд;

час реверсування двигуна від моменту викиду розкату в попередньому проході до моменту захоплення в даному проході, секунд;

час повернення розкату до валів, секунд;

кутове уповільнення валів, рад/с2;

кутова швидкість валів при захопленні розкату в наступному проході, рад/с.

кутове прискорення валів, рад/с2.

Звідки:



Оскільки

то

Задамося кутовою швидкістю захоплення в другому проході:

тоді

Визначаємо час реверсування розкату:



Задаємося кутовою швидкістю захоплення в першому проході:

Знаходимо найбільшу кутову швидкість валів в першому проході:



Час прискорення валів без металу:



Час прискорення валів з металом до номінальної кутової швидкості:


Час прискорення валів з металом від номінальної кутової швидкості до найбільшої в даному проході:



Час уповільнення валів з металом до кутової швидкості викиду в даному проході:



Час до повної зупинки валів:

Машинний час першого проходу:



Середня швидкість прокатки:



2-й прохід.

Оскільки після другого проходу необхідно проводити кантівку розкату на 90° з метою розбиття ширини, то час паузи між другим і третім проходами визначається тривалістю кантівки. З практичних даних, час кантівки приймаємо рівним 4 секунди,

Задаємося кутовою швидкістю валів при викиді розкату в другому проході , а при захопленні в третьому проході Найбільша кутова швидкість валів в другому проході:

Час прискорення валів без металу:

Час прискорення валів до номінальної кутової швидкості:

Час прискорення валів від номінальної кутової швидкості до найбільшої в даному проході:

Час уповільнення валів від номінальної кутової швидкості в даному проході до кутової швидкості викиду:

Час уповільнення валів від викиду до номінальної кутової швидкості:

Час зупинки валів від номінальної кутової швидкості до повної зупинки:

Машинний час в другому проході:

Середня швидкість прокатки в другому проході:

Далі розрахунок ведемо аналогічно. Результати зводимо в таблицю 3.2.

Таблиця 3.2 – Швидкісний режим прокатки на кліті Дуо

проходу

Висота, h, мм

Ширина, В, мм

Довжина, L, мм

Обжимання, Δh, мм

Швидкість захвату, ω3, рад/с

Швидкість найбільша, ωm, рад/с

Швидкість викиду, ωв, рад/с

Кутове прискорення, ε1, рад/с2

Кутове уповільнення, ε2, рад/с2

Час роботи натискного пристрою, tну, с

Час кантівки, tх, с

Час розгону з металом до номінальної швидкості, tу, с

Час розгону з металом до найбільшої швидкості, tΘу, с

Час уповільнення з металом до ωв, tΘз, с

Машинний час, tМ, с

Час розгону без металу, tР, с

Час до повної зупинки , tО, с

Час уповільнення з ωН до ωВ, tЗ, с

Середня швидкість прокатки, V, м/с


100

8000

1500

















1

84

800

1786

16

1,5

2,738

1,11

1

2,6


0,9

0,338

0,63

1,86

1,5

0,43

0,54

0,96

2

71

800

2113

13

1,5

3,009

2,50

1

2,6

1,93


0,9

0,609

0,20

1,70

1,5

0,96

1,24

3

63

2113

902

8

1

2,02

0,69

1

2,6

4

1,4

0,51

1,91

1

0,27

0,70

0,47

4

55

2113

1033

8

1

2,118

0,69

1

2,6

1,27


1,4

0,55

1,95

1

0,27

0,70

0,53

5

47

2113

1209

8

1

2,244

0,69

1

2,6

1,27


1,4

0,60

2,00

1

0,27

0,70

0,61

6

40

2113

1421

7

1

2,37

0,48

1

2,6

1,27


1,4

0,73

2,13

1

0,18

0,78

0,67

7

33

2113

1722

7

1

2,56

0,48

1

2,6

1,18


1,4

0,16

0,80

2,36

1

0,18

0,78

0,73

8

27

2113

2104

6

1

2,919

2,50

1

2,6

1,18


1,4

0,519

0,16

2,08

1

0,96

1,01

9

21

2104

2717

6

1

3,093

0,25

1

2,6

4

1,4

0,693

1,09

3,19

1

0,10

0,87

0,85

10

16

2104

3565

5

1

3,38

2,50

1

2,6

1,10


1,4

1,217

0,43

3,05

1

0,96

1,17

Визначимо початкову паузу, зв'язану з часом підйому верхнього валу на висоту, що забезпечує прокатку наступного сляба в першому проході кліті Дуо:

Оскільки

то

Параметри швидкісного режиму прокатки:

Сумарний час прокатки 22,23 с

Час підйому валу 6,22 с

Сумарний час пауз 17,2 с

Цикл прокатки 45,65 с


3.4 Визначення допустимих зусиль на валах кліті «ДУО»


Визначення допустимих зусиль при прокатці виходячи з умов міцності валів на вигин:



При прокатці:

При розбитті ширини:

Визначаємо допустиме зусилля по міцності шийки валу. Шийка валу розраховується на вигин і на кручення.



де – крутячий момент, що прикладається до валу (шийки) з боку приводу.

Для шийки валу:



Або




3.5 Визначення допустимого моменту при прокатці на кліті «ДУО»


Максимальний момент двигуна з урахуванням перевантажувального коефіцієнта:

Визначимо динамічний момент головної лінії кліті «ДУО» при прискоренні двигуна:



Динамічний момент при гальмуванні двигуна:



Для розрахунків приймаємо:



де – діаметр елемента головної лінії кліті, що обертається;

та – кутове прискорення і уповільнення елемента, що обертається;

а) якоря двигунів

б) муфти

в) головки шпінделей

г) тіла шпінделей

д) робочих валів



Динамічний момент при розгоні двигунів:

Динамічний момент при гальмуванні двигунів:

Максимальний момент двигуна при прокатці до номінальної кутової швидкості:



де – коефіцієнт корисної дії.

Максимальний момент двигуна при прокатці з найбільшою кутовою швидкістю:



де – відношення найбільшої кутової швидкості до номінальної.


3.6 Розрахунок енергосилових параметрів при прокатці на кліті «ДУО»


1-й прохід

Довжина осередку деформації:



Середній ступінь деформації



Середня швидкість деформації



Температуру початку прокатки на кліті «ДУО» приймаємо на підставі технологічної інструкції рівною 1453°К (1180°С).

Визначаємо межу текучості:



де ,

Марка сталі 3 сп.

Знаходимо параметри «m» і «n»:

тому що m > 0,5

тому що n > 0,5, приймемо

Знаходимо середній питомий тиск:



де – межа текучості;

коефіцієнт напруженого стану, визначуваний залежно від відношення довжини вогнища деформації до середньої товщини розкату;

коефіцієнт впливу ширини гуркоту на питомий тиск.

Повний тиск:


В – ширина розкату;


Визначимо момент прокатки для двох двигунів:

де – коефіцієнт додатку рівнодіючої зусиль, рівний 0,48;

коефіцієнт тертя в підшипниках, рівний 0,267.

Далі розрахунок виконується аналогічно, результати розрахунку представлені в таблиці 3.3


Таблиця 3.3 – Енергосилові параметри прокатки на кліті Дуо

проходу

Висота, h, мм

Середня висота, Нср, мм

Середня ширина, Вср, мм

Обжимання, Δh, мм

Довжина осередку деформації, ld, мм

Середній ступінь деформації, ε, %

Середня швидкість деформації, U, 1/с

Температура по проходах, ТºС

Межа плинності, σТ, Н/мм2

Показник m=ldср

Коефіцієнт напруженого стану, nσ

Показник n=Bcpср

Середній питомий тиск, Рср, Н/мм2

Повний тиск прокатки, Р, МН

Момент прокатки, М, МН·м

Допустимий тиск прокатки, Рдоп, МН

Допустимий момент прокатки, Мдоп, МН·м

1

100

92

800

16

84,1

16

1,82

1180

55,95

0,91

1,004

8,7

64,6

4,35

1,09

12,15

2,42

2

84

77,5

800

13

75,8

15,5

2,53

1170

59,22

0,98

1

10,3

68,1

4,13

1,01

12,15

2,42

3

71

67

2113

8

59,5

11,3

0,89

1157

50,79

0,89

1,007

31,5

58,8

7,39

1,69

12,15

2,42

4

63

59

2113

8

59,5

12,7

1,13

1148

54,42

1,01

1

35,8

62,6

7,87

1,79

12,15

2,42

5

55

51

2113

8

59,5

14,5

1,48

1139

58,71

1,17

1,012

41,4

68,3

8,59

1,96

12,15

2,42

6

47

43,5

2113

7

55,7

14,9

1,79

1129

61,7

1,28

1,031

48,6

73,1

8,60

1,93

12,15

2,42

7

40

36,5

2113

7

55,7

17,5

2,29

1117

67,18

1,52

1,09

57,9

84,2

9,91

2,22

12,15

2,42

8

33

30

2113

6

51,5

18,2

3,57

1105

70,06

1,72

1,15

70,4

92,6

10,09

2,22

12,15

2,42

9

27

24

2104

6

51,5

22,2

3,68

1088

64,77

2,15

1,287

87,7

95,8

10,39

2,29

12,15

2,42

10

21

18,5

2104

6

47,0

23,8

5,92

1075

70,53

2,54

1,386

113,7

112,4

11,12

2,40

12,15

2,42


Висновок: повне зусилля прокатки та момент прокатки у всіх проходах не перевищують розрахованих допустимих значень для кліті «ДУО».


3.7 Перевірка приводних двигунів кліті «ДУО» на нагрів


Момент при прискоренні валів без металу:



де – динамічний момент при розгоні системи;

момент холостого ходу головної лінії стану.

Момент при прискоренні валів з металом:



Момент при уповільненні валів з металом:



динамічний момент при уповільненні системи; Момент при зупинці валів:



1-й прохід.

Далі розрахунок ведемо аналогічно.

Результати розрахунку приведені в таблиці 3.4

Визначимо значення середньоквадратичного моменту для ділянок швидкісної діаграми:

Далі розрахунок ведемо аналогічно. Результати розрахунку приведені в таблиці 3.4.

Сума квадратичних моментів

Середньоквадратичний момент прокатки

Висновок: Приведений розрахунок показав, що при прийнятому режимі роботи приводні двигуни кліті «ДУО» будуть тривало нормально працювати без нагріву, оскільки


Таблиця 3.4 – Перевірка на нагрів двигунів кліті «Дуо»

проходу

Момент прискорення без металу, Мр, МН·м

Момент прискорення з металом, МУ, МН·м

Момент уповільнення з металом, Мз, МН·м

Момент при зупинці, МО, МН·м

Мр2·tp

МУ2·tУ

МΘУ2·tΘУ

МΘЗ2·tΘЗ

МО2·tО

ΣМi2·ti

1

0,142

1,236

0,869

-0,225

0,030

1,376

0,593

0,113

0,022

2,133

2

0,142

1,149

0,782

-0,225

0,030

1,189

1,025

0,183

0,049

2,476

3

0,142

1,828

1,461

-0,225

0,020

4,678

1,593

0,391

0,013

6,696

4

0,142

1,936

1,569

-0,225

0,020

5,246

2,062

0,521

0,013

7,862

5

0,142

2,100

1,733

-0,225

0,020

6,176

2,886

0,756

0,013

9,851

6

0,142

2,071

1,704

-0,225

0,020

6,004

3,302

0,86

0,009

10,196

7

0,142

2,364

1,997

-0,225

0,020

7,823

0,955

0,262

0,009

9,07

8

0,142

2,364

1,997

-0,225

0,020

7,827

3,578

0,982

0,049

12,456

9

0,142

2,432

2,065

-0,225

0,020

8,278

5,398

1,497

0,005

15,198

10

0,142

2,464

2,097

-0,225

0,020

8,497

11,76

3,276

0,049

23,602


0,222 57,093 33,151 8,84 0,231 99,538


3.8 Режим обтиснень на кліті «Кварто»


прогладжування з підривом

1-й прохід

2-й прохід

Далі розрахунок ведемо аналогічно. Результати розрахунку зводимо в таблицю 3.5.


Таблиця 3.5 – Режим обтиснень на кліті «Кварто»

Режим обтиснень

Н, мм

Δh, мм

В, мм

µ

L, мм

0

16


2104


3565

1

11

5

2104

1,45

5170

2

7

4

2104

1,57

8117

3

5

2

2104

1,4

11364

4

4

1

2104

1,25

14205

5

4

Прогладжування з підривом 0,5 мм

2104

1,0

14205


3.9 Визначення допустимого зусилля прокатки на валах кліті «Кварто»


Опорний вал на вигин розраховуємо в двох поперечних перетинах, в місці переходу шийки в бочку і в середній частині бочки:



де а – відстань між опорами валу.

Максимально допустиме зусилля при плющенні на шийку опорного валу:

Приймаємо максимально допустиме зусилля

Розрахунок робочого валу на кручення шийки в привідному кінці:



де максимальний крутячий момент.

Для чавунних валів при твердості по Шору 59:

З урахуванням п'ятикратного запасу міцності:

шийка валу працюватиме нормально.


3.10 Визначення допустимого моменту при прокатці на кліті «Кварто»



Визначаємо махові маси елементів в головній лінії кліті «Кварто»:

а) якорі двигуна:

б) корінної муфти:

в) шестерінчастих валів:

г) головок шпинделя:

д) тіло шпинделів:

е) робочих валів:

ж) опорних валів:

Визначимо сумарну махову масу головної лінії чистової кліті:


Динамічний момент головної лінії:

Максимальний момент двигуна з обліком перевантажувального коефіцієнта 2,5:

Максимальний момент двигуна при прокатці з максимальною кутовою швидкістю при обліку КПД передачі:


Момент холостого ходу головної лінії кліті:

Методики розрахунків швидкісного режиму прокатки в чистовій кліті, енергосилових параметрів, а також перевірки двигунів на нагрів аналогічні раніше приведеним.

Результати розрахунків приведені в таблицях 3.6, 3.7, 3.8.


Таблиця 3.6 – Швидкісний режим прокатки на кліті «Кварто»

проходу

Висота, h, мм

Ширина, В, мм

Довжина, L, мм

Обтиснення, Δh, мм

Коефіцієнт витяжки, µ

Швидкість захвату, ω3, рад/с

Швидкість найбільша, ωm, рад/с

Швидкість викиду, ωв, рад/с

Кутове прискорення, ε1, рад/с2

Кутове уповільнення, ε2, рад/с2

Час роботи натискного пристрою, tну, с

Час розгону з металом до номінальної швидкості, tу, с

Час розгону з металом до найбільшої швидкості, tΘу, с

Час уповільнення з металом до ωв, tΘз, с

Час прокатки з постійною швидкістю tп,, с

Машинний час, tМ, с

Час розгону без металу, tР, с

Час до повної зупинки , tО, с

Час уповільнення з ωН до ωВ, tЗ, с

Середня швидкість прокатки, V, м/с

0

16

2104

3565


















1

11

2104

5170

5

1,455

1

6,68

1,83

2,5

3,5

1,57

1,52

0,761

1,39

0

3,66

0,4

0,52

0,85

1,41

2

7

2104

8117

4

1,571

1

8,28

0,70

2,5

3,5

0,92

1,52

0,761

1,71

1,38

5,37

0,4

0,20

1,17

1,51

3

5

2104

11364

2

1,400

1

9,78

0,08

2,5

3,5

0,60

1,52

0,761

1,89

2,82

7,00

0,4

0,02

1,35

1,62

4

4

2104

14205

1

1,250

1

10,96

1,50

2,5

3,5

0,42

1,52

0,761

1,49

4,14

7,91

0,4

0,43

0,94

1,80

5

4,5

2104

14205

0,5

0,000

1

10,96

1,50

2,5

3,5

3,99

1,52

0,761

1,49

4,14

7,91

0,4

0,43

0,94

1,80


Сумарний час прокатки рівний 31,85 секунди;

Час підйому валу рівний 3,99 секунди.

Сумарний час пауз рівний 2,77 секунди.

Цикл прокатки рівний 38,6 секунди.


Таблиця 3.7 – Енергосилові параметри прокатки в кліті «Кварто»

проходу

Висота задавємої смуги, h,, мм

Середня висота, Нср, мм

Середня ширина, Вср, мм

Обтиснення, Δh, мм

Довжина осередку деформації, ld, мм

Середній ступінь деформації, ε, %

Середня швидкість деформації, U, 1/с

Температура по проходах, ТºС

Межа плинності, σТ, Н/мм2

Показник m=ldср

Коефіцієнт напруженого стану, nσ

Показник n=Bcpср

Середній питомий тиск, Рср, Н/мм2

Повний тиск прокатки, Р, МН

Момент прокатки, М, МН·м

1

16

13,5

2104

5

40,8

31,3

10,82

1040

128,09

3,02

1,51

155,9

221,7

19,02

0,73

2

11

9

2104

4

36,5

36,4

15,06

1030

140,27

4,05

1,76

233,8

284,4

21,82

0,76

3

7

6

2104

2

25,8

28,6

18,00

1015

142,97

4,30

1,82

350,7

300,0

16,28

0,41

4

5

4,5

2104

1

18,2

20,0

19,70

990

145,12

4,05

1,76

467,6

294,2

11,29

0,21

5

4

4

2104

0

0,0

0,0

0,00

945

0,00

0,00

0

0,0

0,0

0,00

0,00



Таблиця 3.8 – Перевірка на нагрів двигунів кліті «Кварто»

проходу

Момент прискорення без металу, Мр, МН·м

Момент прискорення з металом, МУ, МН·м

Момент при прокатці з пост. швид., Мп, МН·м

Момент уповільнення з металом, Мз, МН·м

Момент при зупинці, МО, МН·м

Мр2·tp

МУ2·tУ

МΘУ2·tΘУ

Мп2·tп

МΘЗ2·tΘЗ

МО2·tО

ΣМi2·ti

1

0,164

0,882

0,73

0,522

-0,196

0,011

1,182

0,856

0,000

0,214

0,020

2,283

2

0,164

0,905

0,76

0,545

-0,196

0,011

1,246

0,902

1,098

0,234

0,008

3,498

3

0,164

0,557

0,41

0,197

-0,196

0,011

0,471

0,341

0,652

0,030

0,001

1,507

4

0,164

0,355

0,21

-0,005

-0,196

0,011

0,192

0,139

0,244

0,000

0,016

0,602

5

0,164

0,150

0,00

-0,210

-0,196

0,011

0,034

0,025

0,000

0,035

0,016

0,121

0,054 3,125 2,263 1,995 0,513 0,062 8,011

0,456

середньоквадратичний момент прокатки рівний:


4 МЕХАНІЧНА ЧАСТИНА


4.1 Розрахунок деформації і міцності валкового вузла


Загальне прогинання робочого валу 4-х валкового стану складається з прогинання опорного валу і власне прогинання, визначуваного сплющенням робочого і опорного валів по поверхні контакту і вигином вільних від смуги торцевих ділянок бочки робочого валу. Таким чином, робочі і опорні вали працюють за різними схемами навантаження.

Визначаємо розподіл зусилля між робочими і опорними валами, враховуючи, що мінімальний діаметр валів після переточування: , .



Таким чином робочі вали сприймають від загального тиску на вали при прокатці.

Прогинання опорного валу визначаємо по методиці Целікова А.И. [5]:



де – діаметр шийки опорного валу;

а – відстань між осями натискних гвинтів;

с – відстань від осі натискного гвинта до краю бочки опорного валу;

смуга контакту;

і – модулі пружності матеріалу опорного валу.

Під дією зусилля прокатки вали сплющуються в радіальному напрямі. Деформація сплющення досягає великих значень при прокатці тонких смуг.

В наслідок нерівномірності розподілу міжвалкового тиску по довжині бочки, величина зближення осей валів в різних перетинах буде різною. Тому, робочий вал одержує додатковий вигин на величину Визначаємо різницю прогинання у центрі і у краю бочки:



де – площа поперечного перетину бочки:

;

Визначаємо різницю прогинання середини і по краю смуги:



Поперечну різнотовщинність визначимо як:



де – різниця прогинання в середині і у краю смуги;

величина зближення осей валів в різних перетинах унаслідок нерівномірності розподілу міжвалкового тиску по довжині бочки.



де – погонне зусилля прокатки,

коефіцієнт Пуассона,

підстава натурального логарифму,

що менше допустимого значення для станів гарячої прокатки (0,3 – 1,0 мм) [5].

При розрахунку по спрощеній формулі (спеціальна частина) сумарний прогин опорного та робочого валів:

що також менше допустимого значення.

Тоді різнотовщинність (2.8):

при допустимому значенні – 0,5 мм [1].

Розрахуємо на міцність опорний вал.

Напругу вигину в бочці валу визначаємо по формулі:



де – момент опору поперечного перетину бочки валу на вигин.

Допустима напруга для сталевих валів

Перевіримо на міцність шийку опорного валу:

Розрахунок на міцність робочого валу.

Шийку валу розраховуємо на вигин і кручення:

Допустима напруга для чавунних валів виходячи з п'ятикратного запасу міцності:

Висновок: При знайдених напругах вал працюватиме довго, оскільки ці напруги менше допустимих.


4.2 Розрахунок станини закритого типу на міцність і визначення її жорсткості


Станини розраховують на максимальне вертикальне зусилля, діюче при прокатці на шийку валу.

Для спрощення розрахунку, станину закритого типу представляють у вигляді жорсткої прямокутної рами (рис. 4.1), що складається з двох однакових стійок і двох поперечин. Верхня поперечина має отвір для натискного пристрою, розрахуємо цю поперечину.

Площа перетину: