Расчет главной линии рабочей клети и режима прокатки полосы 0,4×1260 мм из стали марки 08КП на четырехклетевом непрерывном стане холодной прок

Липецкий  государственный технический университет

 

 

 

Кафедра обработки  металлов давлением

 

 

 

 

 

 

 

Выпускная работа

«Расчет главной линии рабочей клети и режима прокатки

полосы 0,4×1260 мм из стали марки 08КП на четырехклетевом

 непрерывном  стане холодной прокатки 1400»

 

 

 

 

 

 

Студент                                   ____________________                    Бубенцов М.А.

Группа ОД – 08 – 3 

 

Руководитель                          ____________________                    Чабоненко А.А.

к.т.н. доцент

 

 

 

 

 

 

 

Липецк 2012

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АННОТАЦИЯ

 

С. 61. Рис. 13. Табл. 12. Библиогр.: 15 назв. Прил. 1.

 

В данной работе спроектирована главная линия  рабочей клети 1400 для стана холодной прокатки и разработана технология прокатки электротехнической стали 08КП 0,4×1260 мм. Прокатка ведется на стане, состоящем из четырех клетей, подобных спроектированным в первой части.

Задачей данной работы является приобретение практических навыков в проектировании главной линии клети и разработке технологии прокатки.

 

 

 

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Главная линия клети ……………………………………………………..А1

Всего листов формата А1.…………………………………………………2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

С.

Введение  …. ………………………………………………………………………...6

Часть первая. Проектирование главной линии прокатного стана………….…….7

1. Исходные  данные…………………………………………………………………7

1.1. Основные  параметры и размеры……………………………………………….7

1.2 Производственная программа  и режим работы клети.

       Расчётные нагрузки……………………………………………………………..8

1.3. Картина частот вращения валов,  крутящих моментов 

       и мощностей в кинематической линии клети………………………………..11

2. Проектирование клети…………………………………………………………..14

2.1. Узел валков…………………………………………………………………….14

2.1.1. Узел рабочего валка…………………………………………………………14

2.1.2. Узел опорного валка…………………………………………………………16

2.2. Устройства для установки  валков………………………………………….....20

2.3. Узел станин…………………………………………………………………….24

2.3.1. Станины………………………………………………………………………24

2.3.2. Элементы соединения станин………………………………………………25

2.4. Установка клети………………………………………………………………..26

2.5. Напряжения в деталях клети  и их деформация……………………………...27

2.5.1. Валки………………………………………………………………………….27

2.5.2. Детали, находящиеся в окне  станины……………………………………...29

2.5.3. Станина……………………………………………………………………….30

2.5.4. Суммарная  деформация и модуль жесткости  клети………………………31

2.6. Нагрузки, допускаемые клетью………………………………………………31

3. Проектирование  главного привода клети……………………………………...32

3.1. Шпиндельное  соединение…………………………………………………….32

3.2. Сдвоенный  редуктор…………………………………………………………..34

3.3. Зубчатые  муфты………………………………………………………………..38

3.4. Главные  двигатели…………………………………………………………….40

4. Общая компоновка  линии……………………………………………………….41

Часть вторая. Разработка технологического режима прокатки…………………43

1. Требования ГОСТ 16523-97 к заданному виду проката………….…… .…….43

2. Литературный обзор.…………………………………………………………….46

2.1 Углеродистые стали ………………………………………………………………………………………46

3. Методика расчета энергосиловых параметров...………………………………52

4. Пример расчета и результаты расчета параметров прокатки…….…………...56

Заключение………………………………………………………………………….60

Библиографический список ..……………………………………………………...61

Приложение…………………………………………………………………………63

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Часть первая.

  Проектирование главной линии  прокатного стана

 

В данной работе приведён расчёт главной линии  клети стана холодной прокатки.

Главная линия включает четырёхвалковую клеть с индивидуальным приводом валков от двухъякорных регулируемых электродвигателей постоянного тока с двухзонным регулированием скорости через зубчатые муфты (одна из них с промежуточным валом), мультипликатор, а также зубчатые шпиндели.

Прокатная клеть содержит:

1. Узел валков в составе рабочих и опорных валков с подушками. Подшипники рабочих валков четырёхрядные с коническими роликами, опорных - жидкостного трения двух исполнений: с упорным узлом качения со стороны обслуживания и без упорного узла со стороны привода. Подушки рабочих валков, как в кассетах, располагаются в П-образных подушках опорных валков.

2. Устройства для установки валков: нажимное, для уравновешивания верхнего опорного валка, для уравновешивания и противоизгиба рабочих валков.

После установки  линии прокатки нагрузку передают на специальные подкладки. Гидроцилиндры  уравновешивания и противоизгиба рабочих валков расположены в подушках нижних рабочих валков, а уравновешивания опорных - в подушках нижних опорных.

3. Узел станин в составе собственно станин с направляющими планками на внутренних поверхностях окон, соединительных коробов и плитовин.

 

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ  РАСЧЁТЫ

 

1.1. Основные параметры и размеры

 

1. Диаметр рабочего валка D = 500 мм и длина бочки L = 1500 мм.

2. Номинальный диаметр опорного валка оценивают по формуле [3]:

 мм.

Таблица 1

Коэффициенты  для формирования исходных данных

 

Назначение стана	k1	k2	k3	k4	k5
Холодная прокатка	(0,06D+27)	1	0,4	1,2	230

 

По таблице 1 для клети холодной прокатки значение коэффициента k₁=Е(0,06D+27)=Е(0,06·500+27)=Е(57)=57. Окончательно диаметр опорного валка выбирают из ряда 900, 1000, 1120, 1180. 1250, 1320, 1400, 1500, 1600, по ГОСТ 5399 - 69 следующим большим расчетного. В нашем примере следует принять d₀ = 1320 мм.

3. Максимальный ход верхнего валка [3]:

 мм.

4. Минимальные диаметры рабочих и опорных валков после переточек и перешлифовок [3]:

 мм,

                               

мм,    

где k = 0,08 и k₀ = 0,05 - коэффициенты уменьшения диаметров рабочих и опорных валков при переточках и перешлифовках.

5. Другие характеристики валков:

Валки                      Материал        r         Е        HSD      G           [s]         [σ_k]

Рабочие  Сталь 9Х2      7,8   2,10×10⁵    90    0,79×10⁸     140      5200

Здесь r - плотность металла, т/м³, Е и G = 0,375Е - модули упругости первого и второго рода, Н/мм², HSD – твёрдость бочки по Шору, [s],[σ_k] - допускаемые напряжения изгиба и контактные, Н/мм². Допускаемое напряжение кручения  рабочего валка   [τ] = 80 Н/мм².

 

6. Наибольшие размеры сопряжённых с рабочим валком деталей - подушек и головок шпинделей - не должны превышать его минимального диаметра.

Высота подушки

 мм.

Типоразмер  и диаметр D₃ головки зубчатого шпинделя подбирают по табл. 10 [1]. Для нашего случая надо принять зубчатые шпиндели ШЗ 6, у которых диаметр головки D₃ =420 мм.

 

1.2. Программа и режимы работы клети

Установим срок службы клети с приводом Т_сл = 25 лет.

В программе  стана и проектируемой клети  три расчётных профиля с относительной массой (G/B) = 20 т/м, прокатка которых представляет для клети и её привода три характерных нагрузочных режима.

   1. Годовой объём производства:

    т. 

где N₀ – номер варианта (15).

2.Доли расчётных профилей в сортаменте:

а₁ = 0,2,  а₂ = 0,2 + N₀ / 200 =0,275,  a₃ = 0,6 – N₀ / 200 =0,525.  

3. Толщина расчётных профилей:

h₃ = k₂∙No / 200 + k₃ =1×15/200+0,4 = 0,475 мм,

h₂ = 1,6×h₃ = 1,6×0,472 = 0,76 мм,    

h₁ = 3×0,475 = 1,425 мм, 

 

где коэффициенты k₂ = 1 и k₃ =0,4 приняты по табл.1.

4. Ширина полос:

                                b₁ = L - 150 = 1500 – 150 = 1350 мм,

                  b₂ =0,9·b₁=0,9∙1350 = 1215 мм,      

                                b₃ =0,8·b₁ = 0,8×1350 = 1080 мм.

5. Годовое производство каждого из профилей:

А_i = а_i А₀ ,

                             А₁ = а₁ ∙А₀ = 0,2×8×10⁵ =160000 т,

А₂ = а₂ ∙А₀ = 0,32×8×10⁵ = 220000 т,

А₃ = а₃ ∙А₀ = 0,48×8×10⁵ = 420000 т.

6. Число полос каждого вида, которое может быть прокатано в клети за срок службы, а также суммарное их число:

Z_i = A_iТ_сл /((G/B)×b_i),

Z₁ = A₁Т_сл /((G/B)×b₁) = 1,6∙10⁵×25/((20)×1,35) =148148,

           Z₂ = A₂Т_сл /((G/B)×b₂) = 2,2∙10⁵×25/((20)×1,215) = 226337, 

Z₃ = A₃Т_сл /((G/B)×b₃) = 4,2∙10⁵ ×25/((20)×1,08)=486111 ,

Z₀ = Z₁ + Z₂+ Z₃ = 148148+226337+486111=860596.

 

7. Крутящий момент на приводном конце одного наиболее нагруженного рабочего валка при прокатке расчётных профилей:

 

M₁ =Е(225∙LD² )= Е(225×1,5×0,5² )= 84 кНм,

  М₂ =Е(0,7М₁ )=Е( 0,7×84) = 58 кНм,     

                               М₃ = Е(0,5М₁ )= Е(0,5×84) = 42 кНм.

 

 

8. Частота вращения валков при прокатке расчётных профилей и частота при заправке полос п₀ :

 мин^-1,

   n₂ =Е( 1,4∙n₁ )= Е(1,4×260) = 364 мин^-1,                    

n₃ = Е(1,9∙n₁ )= Е(1,9×260) = 494 мин^-1,

n₀ =Е(0,4∙n₁ )= Е(0,4×260) = 104 мин^-1.

По данным этих расчётов построена циклограмма (рис.1).

 

 

 

 

 

 

Рис. 1

Циклограмма нагружения линии привода валка

9.  Линейная скорость валков номинального диаметра при прокатке расчётных профилей

ν_i = πDn_i /60, i=1, 2, 3.                   ν₁ = π·0,5·260 / 60 = 6,81 м/с,

ν₂ = π·0,5·364 / 60 = 9,52 м/с,         ν₃ = π·0,5·484 / 60 = 12,93 м/с.

 

10. Номинальная частота вращения двигателей п_¶ и оценка передаточного числа редуктора и.

Номинальную частоту вращения двигателей, выбираем из параметрического ряда 50,75,100,125,150,200,300,400,500,600,750,1000 по ГОСТ 10683 - 73 согласно следующему алгоритму. Находим отношения и₁ (следующей большей частоты из параметрического ряда к частоте п₁) и и₂ (частоты п₁ к предыдущей меньшей). Если и₁ < и₂, в качестве номинальной принимаем следующую большую частоту из параметрического ряда, в противном случае - предыдущую меньшую:

и₁ = 300/260 = 1,15, и₂ = 260/200 = 1,3, и₁ < и₂ ,  

n_¶  > 260Þ 300 мин^-1,  u= n_¶ / n₁ = 300/260 = 1,15.

 

11. Оценка параметров регулирования  скорости при прокатке расчетных  профилей: обобщенного ψ^* и в первой зоне ξ^*

 

         ψ_i^*=n_iu / n_д, i=1,2,3.           ψ₁^*=260∙1,15 / 300=0,9967,

         ψ₂^*=364∙1,15 / 300=1,3953,     ψ₃^*=494∙1,15 / 300=1,8937.                         

Если ψ_i^* >1, то ξ_i^*=1, иначе ξ_i^*= ψ_i^*