Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Кафедра «Сварка и металлургия» Контрольная работа по дисциплине «Перспективные процессы в производстве сортового проката» На тему : «Калибровка угловой стали» Выполнил: студент Пензин Евгений Сергеевич Институт: ИММ Курс: 4 Группа: б МЕТЛипу 41 шифр: 162122 Вариант: 6 Проверил: к.т.н. доцент Пошивалова Е. Ю. Саратов 2020 г. Содержание Введение ................................................................................................................... 3 1. Геометрические соотношения в угловых калибрах ........................................ 4 2. Порядок расчета калибровки валков ................................................................. 9 3. Выбор типа стана и его техническая характеристика ................................... 10 4. Состав основного и вспомогательного оборудования .................................. 11 5. Расчет калибровки валков для прокатки равнополочной угловой стали №20 ................................................................................................................................. 13 ВЫВОДЫ ............................................................................................................... 28 Список литературы ............................................................................................... 29 2 Введение Большое количество стали используют для изготовления строительных стальных конструкций — крупноразмерных элементов зданий и сооружений. Стальные конструкции изготовляют из стального проката, соединяемого сваркой, заклепками и болтами. Начало применения стальных конструкций в строительстве относится к концу XIX в., когда было освоено промышленное производство стали. Стальные конструкции надежны в эксплуатации, обладают небольшой массой и габаритами по сравнению с каменными и железобетонными конструкциями. В современном строительстве стальные конструкции используют в качестве несущих конструкций для высотных жилых зданий, уникальных общественных зданий, промышленных предприятий, а аналогичным образом при строительстве мостов, телевизионных башен и т. п. Чаще всᴇᴦο стальные конструкции воспринимают изгибающие и растягивающие усилия, реже сжимающие. Наиболее рационально использовать стальные конструкции для перекрытия больших пролетов в зданиях (цехи, зрительные залы, Дворцы спорта), для каркасов высотных зданий и промышленных цехов с тяжелым крановым хозяйством. Стальные конструкции обычно выполняют из прокатных элементов различного профиля (выпускаемых по определенному перечню — сортаменту), трубчатых и гнутых профилей, полосовой и листовой стали. В строительстве чаще всᴇᴦο применяют следующие прокатные и гнутые профили: двутавровые балки, швеллеры, уголки равно- и неравнопо-лочные, квадратные и прямоугольные трубы. Важно отметить, что каждый профиль выпускают нескольких типоразмеров, регламентированных стандартами. Прокатную угловую равнополочную сталь выпускают 84 типоразмеров с ширинои̌ полок 20 - 250 мм и толщинои̌ 3 - 30 мм, а неравнополочную 50 типоразмеров с ширинои̌ большей полки 25 - 250 мм и толщинои̌ полок 3 20 мм.[1] 3 1. Геометрические соотношения в угловых калибрах Размеры, необходимые для расчетов и построения калибров, определяют из геометрических соотношений. Высота чистого калибра h1 по средней линии полки составляет: - для равнополочной угловой стали h1=l1cos45° =0,707 l1 ; - для неравнополочной угловой стали h1=l1mcosφm , Где φm = b/b1 ; l = l1M = b − 0,5d Схема развертывания средней линии полок условного чистого калибра приведена на рис. 1 Рисунок 1 - Схема развертывания средней линии полок условного чистого калибра Величина радиуса развертывания полок c sinφ R= π π φ (2 − φ) − tg (4 − 2) l1 − Высота условного калибра по средней линии полок h = (0,3 … 0,5)l1 , а величина параметра c принимается равной: - для равнополочной угловой стали c=h; - для неравнополочной угловой стали (в соответствии с длиной полок) 4 φ cл = h tgφ, cп = h tg ( ). 2 В соответствии с рекомендациями Б.П. Бахтинова высоту последующих развернутых калибров уменьшают на величину половину обжатия (∆⁄2). Это обеспечивает плавной вход раската в калибр и устойчивый процесс прокатки. .[2] Следует отметить, что форма калибров для прокатки угловой стали не накладывает ограничений на коэффициенты деформации и выбор их значений зависит от условий захвата металла, прочность оборудования, мощность приводов и физико-механических свойств прокатываемого металла. Обычно для прокатки угловой стали больших размеров применяют значения коэффициентов обжатия не более 1,6…1,7. Для угловой стали малых и средних размеров, особенно при прокатке в открытых калибрах со свободным уширением, значение коэффициентов деформации может составлять 2,0 и более. Следует отметить, что применение больших значений коэффициентов деформации в фасонных калибрах (особенно в чистовых и предчистовых) не всегда оправдано, так как приводит к быстрому износу валков. Угловую сталь мелких размеров (№2-7) прокатывает на мелкосортных станах за 3-6 проходов в фасонных калибрах, угловую сталь средних размеров (№7-14) – на среднесортных станах за 5-8 проходов, угловую сталь крупных размеров – на крупносортных станах с диаметров валков 650…800 мм за 6-9 проходов. В некоторых случая число проходов достигает 12. Величину общего коэффициента обжатия и коэффициенты обжатия по проходам рассчитывают с использованием статистических зависимостей, полученных В.К. Смирновым и В.К. Шиловым: - для равнополочной угловой стали 1 η∑ = 0,1384N0,266 E 0,478 n0,778 ; y 5 1 η = 0,7546N 0,068 E 0,188 n0,145 n−0,294 ; y yi для неравнополочной угловой стали 1 η∑ 1 η = 0,0548N−0,06 E 0,459 n1,774 ; y = 1,2205N 0,014 E 0,0678 n0,161 n−0,199 . y yi Величину свободного уширения распределяют пропорционально длине полок, а ее значения определяют по формуле Б.П. Бахтинова или более точно по статистической зависимости, полученной на кафедре ПДСС МИСиС: 1 0,356 β = 0,852 ( ) η 1 −0,08 (E) Λ0,057 . В приведенных формулах N – номер углового профиля; ny – количество фасонных калибров; nyi – номер фасонного калибра против прокатки; E=Dk/d – приведенный диаметр валков; Λ = d⁄l, где d, l и Dk – соответственно толщина, длина полки и катающий диаметр валков, определяемый по нейтральной линии калибра. π π 2 2 bл = Rsin ( − φ) + R [l1 − R ( − φ)] sinφ. Для равнополочной угловой стали bn=bл. Для неравнополочной угловой стали проекцию правой полки условного чистого ипредчистого калибров определяют в соответсвии с углом 6 поворота биссектрисы относительно горизонтальной оси валков, равным π (2 − φ). Для остальных фасонных калибров биссектриса угла при вершине профиля может быть перпендикулярна горизонтальной оси валков. [3] Чтобы не допустить притупления угла, радиус сопряжения полок выбирают в соответствии с рекомендациями Б.П. Бахтинова: - при прокатке в закрытых калибрах 1 r ′ = r + 1,2∆h ; η - при прокатке в открытых калибрах 1 r ′ = r + 2,4∆h . η Острые углы при вершине профиля должны быть в первых трехчетырех калибрах по ходу расчета. В остальных калибрах вершины могут быть притуплены радиусом, составляющим примерно 0,2…0,25 от толщины полки. Это позволяет уменьшить преждевременное охлаждение углов раската. Разъемы калибров при прокатке со стесненным уширением чередуют. Выпуск калибров должен быть не менее 5…10%. Радиусы закругления на концах полок составляют: - при разъеме сверху r ′ = r1 + ∆h; - при разъеме снизу 7 r ′ ≈ ∆h. Площадь поперечного сечения раската в угловых калибрах рассчитывают по формулам: - для равнополочных профилей A=2,04dl1; - для неравнополочных профилей A=1,02h(l1л+l1п). Положение нейтральной линии калибра определяют по средней линии полок, разделив ее на 2 участка (прямолинейный длиной l1 и дугу длиной l12) и определив для каждого участка центр тяжести по формулам: π l11 = l1 − l12 , l12 = R ∗ ( − φ); 2 π π φ z1 = h − 0,5 [l1 − R ( − φ)] cosφ, z2 = R [1 − cos ( − )]; 2 4 2 z= l11 z1 + l12 z2 l1 Для неравнополочных калибров определяют координаты центра тяжести отдельно каждой полки и после этого находят положение центра тяжести всего калибра по формуле: z= l1л zл + l1п zп l1 При расчете энергосиловых параметров для определения коэффициента плеча приложения равнодействующей усилия прокатки можно использовать 8 формулу Зайкова-Федорова: ψ = 7,0 − 13,4 ( lд hср ) + 8,9 ( lд hср 2 𝑙 3 ) − 1,9 (ℎ д ) . ср 2. Порядок расчета калибровки валков Исходные данные для расчета калибровки валков должны содержать технические характеристики стана, размеры готового профиля марку стали и начальную температуру прокатки; иногда указывают дополнительные ограничения на условия прокатки и физико-механические свойства профиля. [4] Расчет выполняется в следующем порядке. 1. Определяют размеры чистого калибра, для чего по формуле 𝑎 = [𝑎𝑥 − (0,6 … 0,8)∆𝑎](1 + 0,12 ∗ 10−4 ∗ 𝑇) рассчитывают «горячие» основные размеры профиля, определяют среднюю линию полок и высоту чистого калибра. 2. С учетом типа стана выбирают количество проходов фасонных калибрах ny (для мелких и средних профилей количество проходов составляет 4-5, для крупных 6-7 проходов) и составляют схему прокатки (маршрутную схему). 3. Рассчитывают общий 1⁄𝑛𝛴 коэффициенты обжатия и и частные по проходам 1⁄𝑛𝑖 проверяют выполнение условия 1⁄𝑛𝛴 = 𝑛 ∏1 𝑦(1⁄𝑛𝑖 ). При необходимости корректируют частные коэффициенты обжатия, учитывая ограничения по устойчивости раската при прокатке: (1⁄𝑛𝑚𝑖𝑛 ) ≥ 1,07 … 1,20. 4. Рассчитываю параметры условного чистого калибра. 9 5. Последовательно против хода прокатки определяют параметры деформации, размеры поперечного сечения раската и рассчитывают размеры угловых калибров, соблюдая ограничения по условиям входа раската в калибр (ширина задаваемого раската должна быть меньше ширины калибра). При необходимости корректируют размеры калибра. 6. Определяют положение нейтральной линии калибра и с ее учетом определяют рабочие диаметры. 7. Определяют скорость прокатки и распределение температуры металла по проходам. С использованием метода «приведенной полосы» рассчитывают энергосиловые параметры. Проверяют ограничения по условиям захвата металла валками, прочности оборудования и мощности приводов. 3. Выбор типа стана и его техническая характеристика Мелкосортный полунепрерывный стан 250 установлен в 1976 г. и эксплуатируется Нижнесергинским металлургическим заводом с очень широким сортаментом профилей при средней производительности 30 т/ч. Стан предназначен для прокатки сложных фасонных профилей малотоннажных партий из углеродистой, качественной и низколегированной марок стали. Сортамент стана определен следующими наиболее дефицитными профилями: сталь угловая, равнополочная (25X25) X (3—4), 32X32X3 и 36X36X4 мм; средняя производительность при прокатке угловой стали 27,5— 43,4 т/ч соответственно; сталь круглая и шестигранная диаметрами 12—14 и 16—24 мм (средняя производительность 24,9—43,4 т/ч соответственно); бортовые кольца для автомобилей, замочные и затворные кольца, профили фонарных переплетов (средняя производительность стана 30 т/ч); лента стальная для конноподковных гвоздей, для реечных 10 домкратов, сталь полосовая и специальные фасонные профили, сталь зетовая малых размеров; бортовые, замочные и установочные кольца для автомобилей КАМАЗА, новые периодические профили и т. д. [5] Сторона исходной заготовки квадратного сечения 100Х100 мм в пределах 2500-3300 мм. Готовая продукция выдается в зависимости от сортамента: полосы разных профилей — в пакетах диаметром 250—500 мм, длиной 2000—6000 мм, массой до 5 т; профили в бунтах — массой до 190 кг, в рулонах —100 кг. Производительность стана 250 тыс. т/год. Производительность нагревательной печи 30 т/ч. 4. Состав основного и вспомогательного оборудования Состав основного и вспомогательного оборудования следующий. Для приема заготовок установлены механизированные стеллажи. Нагрев заготовок осуществляется в двух методических нагревательных печах (трехзонных, с двусторонним подогревом, с торцовой задачей и выдачей). Первая клеть — трехвалковая, снабжена односторонним подъемнокачающимся столом для передачи раската с нижнего горизонта прокатки на верхний. Трехвалковая клеть предназначена для предварительной прокатки заготовки на раскат прямоугольного сечения за три — пять проходов. Для обрезки переднего.и заднего концов и резки раската на мерные длины служат ножницы. Далее размещена трехклетевая непрерывная группа двухвалковых клетей. Средняя группа состоит из четырех двухвалковых клетей, расположенных в шахматном порядке. Передача раската из одной клети в другую осуществляется рольгангом с косорасположенными роликами. Также присуще некоторое смещение средней группы клетей относительно линии расположения черновых клетей. Такое конструктивное оформление расположения клетей средней группы обусловлено возможностью исключения двух из них в отдельных схемах прокатки 11 профилей сортамента стана. В этом случае из IV клети по устанавливаемому специальному желобу раскат направляется в VII клеть; V—VI клети отличаются. В чистовой непрерывной группе с наличием чередующихся клетей с горизонтальным и вертикальным расположением валков полоса прокатывается в готовый профиль. В потоке на линии отводящего рольганга установлены ножницы, осуществляющие рез раската соответственно длине холодильника и намеченному раскрою по длине поставляемой продукции. На этом же отводящем рольганге предусмотрен механизм взятия проб для проверки профиля, что позволяет более точно настраивать стан на прокатку и получение профиля высокой точности. Двусторонний холодильник реечного типа обеспечивает охлаждение раскатов; после этого раскаты подвергают правке в роликовой правильной машине; затем раскаты разрезаются с помощью дисковых пил или ножницами холодной резки на мерные длины. Окончательно полосы набираются в пакеты, увязываются, взвешиваются. Но при необходимости они могут передаваться и на участок отделки — для удаления поверхностных дефектов. [6] Если оговорено, что прокатываемые профили круглой и полосовой стали будут поставляться заказчику в виде бунтов и рулонов, то по выходе из чистовой клети раскат направляется в специальные моталки. Бунты и рулоны передаются с помощью конвейера на склад готовой продукции. Отметим, что подобные станы по своему расположению и составу оборудования являются технологичными, экономически рациональными. 12 Рисунок 2 - Схема расположения оборудования непрерывного мелкосортного стана 250 Стан предназначен для прокатки круглой стали диаметром 8—30 мм, квадратной стали со стороной квадрата 8—27 мм, полосовой стали толщиной 2—12 мм, шестигранной стали диаметром 8—27 мм, угловой стали — 20х20—40х40 мм. Исходным материалом являются заготовки сечением 60х60 и 80х80 мм, длиной 12 м и массой 340 и 600 кг. Прокатка в черновой группе клетей производится в две нитки, а в каждой чистовой группе в одну нитку. Анализ показывает, что безопасность труда в прокатном производстве находится в прямой зависимости от уровня механизации и автоматизации основных и вспомогательных технологических операций. В связи с этим прокатка сортового металла на старых линейных станах с применением ручных операций наиболее опасна. На современных непрерывных высоко механизированных и автоматизированных прокатных станах степень безопасности наиболее высокая и при правильной организации труда, соблюдении требований техники безопасности несчастные случаи могут быть полностью исключены. [7] 5. Расчет калибровки валков для прокатки равнополочной угловой стали №20 Исходные данные. Рассчитать параметры деформации и определить размеры фасонных калибров для прокатки равнополочной угловой стали 20 мм (ГОСТ 8509-93) с толщиной полок 2 мм на мелкосортном линейном стане 250. Температура конца прокатки 950 .[8] Радиус сопряжения полок r=3,5 мм, радиусы закругления концов полок r1=1,2 мм, площадь поперечного сечения профиля A=113 мм2. Допускаемые отклонения размеров профиля по длине полки 1 мм, по 13 толщине полки +0,3…-0,4 мм. Решение 1. Горячие размеры чистого профиля 𝑏 = [𝑏𝑥 − (0,6 … 0,8)∆𝑏](1 + 0,12 ∗ 10−4 ∗ 𝑇) = [20 − 0,6 ∗ 1](1 + 0,12 ∗ 10−4 ∗ 950) = 19,62 мм 𝑑 = [𝑑𝑥 − (0,6 … 0,8)∆𝑑](1 + 0,12 ∗ 10−4 ∗ 𝑇) = [2 − 0,6 ∗ 0,2](1 + 0,12 ∗ 10−4 ∗ 950) = 1,9 мм Рисунок 3. Чистовой калибр для прокатки угловой стали №20 Радиус сопряжения полок и закругления концов полок на горячие размеры не пересчитывают. Длина средней линии полки 𝑙1 = 𝑏 − 0,5𝑑 = 𝑏 − 0,5 ∗ 1,9= 18,61 мм. Прокатка в чистовом калибре ведется со свободным уширением: - высота профиля по средней линии в чистовом калибре ℎ = 𝑙1 𝑐𝑜𝑠 𝜋 𝜋 = 18,67 ∗ 𝑐𝑜𝑠 = 13,1 мм; 4 4 - положение нейтральной линии калибра z=0,5h=0,5*13,21=6,6 мм; 14 - приведенный диаметр валков 𝐸1 = 𝐷−𝑑 𝑑 = 250−1,9 1,9 = 130,57 мм. 2. Для угловой стали №20 на линейном стане 250 принята схема прокатки за 3 прохода (n=3) в 2 чередующихся закрытых калибрах и чистовом калибре со свободным уширением металла. 3. Общий коэффициент обжатия в фасонных калибрах 1 = 0,1384𝑁 0,266 𝐸 0,478 𝑛𝑦0,778 = 0,1384 ∗ 20,266 ∗ 130,570,478 30,778 𝜂∑ = 3,88 мм Коэффициент обжатия в первом против хода прокатки (чистовом) калибре: 1 0,145 −0,294 = 0,7546𝑁 0,068 𝐸 0,188 𝑛𝑦𝑖 𝑛𝑦 𝜂1 = 0,7546 ∗ 20,068 ∗ 130,570,188 10,145 3−0,294 = 1,43 мм Приведенный диаметр и коэффициент обжатия во втором калибре: 𝐸2 = 𝐸1 +1 1 𝜂1 −1= 130,57+1 1,43 − 1 =91 мм 1 0,145 −0,294 = 0,7546𝑁 0,068 𝐸 0,188 𝑛𝑦𝑖 𝑛𝑦 𝜂2 = 0,7546 ∗ 20,068 ∗ 910,188 20,145 3−0,294 = 1,48 мм Аналогично для третьего калибра 15 𝐸3 = 𝐸2 + 1 91 + 1 −1= − 1 = 61,2 мм 1 1,48 𝜂2 1 0,145 −0,294 = 0,7546𝑁 0,068 𝐸 0,188 𝑛𝑦𝑖 𝑛𝑦 𝜂3 = 0,7546 ∗ 20,068 ∗ 61,20,188 30,145 3−0,294 = 1,45 мм Произведение вычисленных коэффициентов обжатия 𝑛𝑦 ∏ 1 1 = 1,43 ∗ 1,48 ∗ 1,45 = 3,1 𝑛𝑖 Невязка составляет 𝛽2 = 3,88 3,1 = 1,25 В чистовом калибре обжатие увеличивать нецелесообразно, поэтому невязку следует распределить равномерно между первыми тремя калибрами: 3 3 𝛿 = √𝛿𝛴 = √1,25 = 1,08 1 𝜂2 1 𝜂3 =1,48*1,08=1,59 =1,45*1,08=1,57 4. Схема построения условного чистового калибра приведена на рисунке 4. угловой сталь прокатный стан Размеры условного чистового калибра: h1=(0,3…0,5)l1=0,3*18,67=5,6 мм c=h1=const; 𝑐 5,6 18,67 − 𝑠𝑖𝑛𝜑 𝑠𝑖𝑛0,785 𝑅= 𝜋 𝜑 𝜋 𝜑 = 0,785 − 𝑡𝑔0,393 = 29,05 мм (2 − 4 ) − 𝑡𝑔 (4 − 2 ) 𝑙1 − 16 r=3,5 мм, r1=1,2 мм Рисунок 4 - Схема построения условного чистового калибра для прокатки угловой стали №20 Горизонтальная проекция полки чистого профиля 𝑏л = 𝑙1 𝑠𝑖𝑛𝜑 = 18,67 ∗ 𝑠𝑖𝑛0,785 = 13,2 мм 5. Параметры деформации и размеры фасонных калибров а) параметры деформации и размеры второго калибра Обжатие и высота калибра: 𝛥ℎ = 𝑑1 ( 1 𝜂1 ℎ2 = ℎ1 − − 1) = 1,9(1,43 − 1) =0,817 мм 𝛥ℎ 0,817 = 5,63 − = 5,19 мм 2 2 Угол при вершине калибра 𝜑 = 𝑎𝑟𝑡𝑔 𝑐 5,6 = 𝑎𝑟𝑡𝑔 = 0,82 рад = 47 град. ℎ2 5,19 Отношение толщины полки к ширине в первом калибре 𝛬= 𝑑1 1,9 = = 0,1 𝑙1 18,67 17 Коэффициент уширения в первом калибре 1 0,356 𝛽 = 0,852 ( ) 𝜂 1 −0,08 (𝐸 ) 𝛬0,057 = 0,852 ∗ 1,430,356 ∗ 130,57−0,08 ∗ 0,10,057 =1,25 Длина средней линии полки во втором калибре 𝑙2 = 𝑙1 18,67 = = 17,2 мм 𝛽 1,25 Толщины полки во втором калибре 𝑑2 = 𝑑1 + 𝛥ℎ = 1,9 + 0,817 = 2,7 мм Радиусы развертывания и сопряжения полок 5,6 𝑠𝑖𝑛0,82 𝑅= 𝜋 𝜋 𝜑 = 20,19 мм (2 − 0,82) − 𝑡𝑔 ( 4 − 2 ) 𝑑2 2,7 𝑅в = 𝑅 − = 20,19 − = 18,84 мм 2 2 𝑑2 2,7 𝑅н = 𝑅 + = 20,19 + = 21,54 мм 2 2 1 𝑟 ′ = 𝑟 + 2,4𝛥ℎ = 3,5 ∗ 1,41 + 2,4 ∗ 0,817 = 6,96 мм 𝜂1 17,2 − 𝑟1′ = 𝑟1 + 𝛥ℎ = 1,2 + 0,817 = 2 мм Положение нейтральной линии калибра 18 𝜋 3,14 𝑙 ′′ = 𝑅 ( − 𝜑) = 20,19 ( − 0,82) = 15,14 мм 2 2 𝑙 ′ = 𝑙2 − 𝑙 ′′ = 17,2 − 15,14 = 2,06 мм 𝜋 𝜑 3,14 0,82 𝑧2 = 𝑅 [1 − 𝑐𝑜𝑠 ( − )] = 20,19 [1 − 𝑐𝑜𝑠 ( − )] = 1,4 мм 4 2 4 2 𝜋 [𝑙2 − 𝑅 ( − 𝜑)] 2 𝑧1 = ℎ2 − 𝑐𝑜𝑠𝜑 2 3,14 [17,2 − 20,19 ( − 0,82)] 2 = 12,44 − 𝑐𝑜𝑠0,82 = 0,7 мм 2 𝑙𝑧1 + 𝑙 ′′ 𝑧2 2,06 ∗ 0,7 + 15,14 ∗ 1,4 𝑧= = = 1,32 мм 𝑙2 17,2 Горизонтальная проекция полки: 𝜋 𝜋 3,14 𝑏л = 𝑅𝑠𝑖𝑛 ( − 𝜑) + [𝑙2 − 𝑅 ( − 𝜑)] 𝑠𝑖𝑛𝜑 20,19 𝑠𝑖𝑛 ( − 0,82) 2 2 2 3,14 + [17,2 − 20,19 ( − 0,82)] 𝑠𝑖𝑛0,82 = 15,25 мм 2 Чтобы обеспечить нормальный вход раската из второго калибра в первый калибр, ширина калибра должна быть не менее 30,51 мм. Площадь поперечного сечения профиля A2=2,04l2d2=2,04*2,7*17,2=115,69 мм2 Коэффициент вытяжки в первом калибре 𝜇1 = 𝐴2 115,69 = = 1,024 𝐴1 113 Размеры второго калибра приведены на рис. 5. 19 Рисунок 5 - Размеры второго калибра б) параметры деформации и размеры третьего калибра Обжатие и высота калибра: 𝛥ℎ =2,7(1,9-1)=1,59 мм ℎ3 = ℎ2 − 𝛥ℎ 1,59 = 5,19 − = 4,39 мм 2 2 Угол при вершине калибра 𝜑 = 𝑎𝑟𝑡𝑔 𝑐 5,6 = 𝑎𝑟𝑡𝑔 = 0,9 рад = 51,5 град ℎ3 4,39 Отношение толщины полки к ширине во втором калибре 𝛬= 𝑑2 2,7 = = 0,16 𝑙2 17,2 Коэффициент уширения во втором калибре 1 0,356 1 −0,08 0,057 1 −0,08 0,356 𝛽 = 0,852 ( ) 𝛬 = 0,852 ∗ 1,54 0,160,057 ( ) ( ) 𝜂 𝐸 91 = 1,28 Величина уширения с учетом 𝛾 = 0,5, 𝛥𝑏 =1,88 мм 20 средней линии полки во втором калибре 𝑙3 = 𝑙2 − 𝛥𝑏 = 17,2 − 1,88 = 15,3 мм Толщины полки во втором калибре 𝑑3 = 𝑑2 + 𝛥ℎ = 2,7 + 1,88 = 4,58 мм Радиусы развертывания и сопряжения полок 5,6 𝑠𝑖𝑛0,9 𝑅= = 25,31 мм 3,14 3,14 0,9 ( 2 − 0,9) − 𝑡𝑔 ( 4 − 2 ) 𝑑3 4,58 𝑅в = 𝑅 − = 25,31 − = 23,02 мм 2 2 𝑑3 4,58 𝑅н = 𝑅 + = 25,31 + = 27,06 мм 2 2 15,3 − 𝑟 ′ =14,26 мм Радиус на конце полки (направлен вниз)𝑟1′ = 1,59 мм Положение нейтральной линии калибра 𝜋 3,14 𝑙 ′′ = 𝑅 ( − 𝜑) = 25,31 ( − 0,9) = 16,96 мм 2 2 𝑙 ′ = 𝑙3 − 𝑙 ′′ = 16,96 − 15,93 = 1,65 мм 𝜋 𝜑 3,14 0,9 𝑧2 = 𝑅 [1 − 𝑐𝑜𝑠 ( − )] = 25,31 [1 − 𝑐𝑜𝑠 ( − )] = 1,4 мм 4 2 4 2 𝜋 [𝑙3 − 𝑅 ( − 𝜑)] 2 𝑧1 = ℎ3 − 𝑐𝑜𝑠𝜑 2 3,14 [13,38 − 25,31 ( − 0,9)] 2 = 4,39 − 𝑐𝑜𝑠0,9 = 1,7 мм 2 21 𝑙𝑧1 + 𝑙 ′′ 𝑧2 1,65 ∗ 1,7 + 16,69 ∗ 1,4 𝑧= = = 1,73 мм 𝑙3 15,3 Горизонтальная проекция полки 𝜋 𝜋 𝑏л = 𝑅𝑠𝑖𝑛 ( − 𝜑) + [𝑙3 − 𝑅 ( − 𝜑)] 𝑠𝑖𝑛𝜑 2 2 3,14 = 25,31𝑠𝑖𝑛 ( − 0,9) 2 3,14 + [15,3 − 25,31 ( − 0,9)] 𝑠𝑖𝑛0,9 = 17,51 мм 2 Площадь поперечного сечения профиля A2=2,04l3d3=2,04*4,58*15,3=142,9 мм2 Коэффициент вытяжки во втором калибре 𝜇2 = 𝐴3 142,9 = = 1,23 𝐴2 115,69 Размеры третьего калибра приведены на рис. 6. Рисунок 6 - Размеры третьего калибра в) параметры деформации и размеры четвертого калибра Обжатие и высота калибра: 𝛥ℎ =2,61 мм 22 ℎ4 = ℎ3 − 𝛥ℎ 2,61 = 4,39 − = 3,08 мм 2 2 Угол при вершине калибра 𝜑 = 𝑎𝑟𝑡𝑔 𝑐 5,6 = 𝑎𝑟𝑡𝑔 = 1,07 рад = 67,9 град ℎ4 3,08 Отношение толщины полки к ширине в третьем калибре 𝛬= 𝑑3 4,58 = = 0,29 𝑙3 15,3 Коэффициент уширения в третьем калибре [9] 1 0,356 1 −0,08 0,057 𝛽 = 0,852 ( ) 𝛬 ( ) 𝜂 𝐸 = 0,852 ∗ 1,570,356 ∗ 61,2−0,08 0,290,057 = 1,29 Величина уширения с учетом 𝛾 = 0,5, 𝛥𝑏 =1,72 мм Длина средней линии полки в третьем калибре 𝑙4 = 𝑙3 − 𝛥𝑏 = 17,3 − 1,72 = 15,58 мм Толщины полки в третьем калибре 𝑑4 = 𝑑3 + 𝛥ℎ = 4,58 + 2,61 = 7,19 мм Радиусы развертывания и сопряжения полок 23 5,6 𝑠𝑖𝑛1,07 𝑅= 𝜋 𝜋 𝜑 = 29,75 мм (2 − 1,07) − 𝑡𝑔 ( 4 − 2 ) 15,58 − 𝑅в = 𝑅 − 𝑅н = 𝑅 + 𝑑4 2 𝑑4 2 = 29,75 − 7,19 = 29,75 + 2 7,19 2 =26,15 мм =33,35 мм 𝑟 ′ = 25,5 мм Радиус на конце полки (направлен вверх) 𝑟1′ = r ′ + Δh =28,11 мм Положение нейтральной линии калибра π 3,14 l′′ = R ( − φ) = 29,75 ( − 1,07) = 14,88 мм 2 2 l′ = l4 − l′′ = 15,58 − 14,88 = 0,7 мм π φ π 1,07 z2 = R [1 − cos ( − )] = 29,75 [1 − cos ( − )] = 0,93 мм 4 2 4 2 π [l4 − R ( − φ)] 2 z1 = h4 − cosφ 2 π [15,58 − 29,75 ( − 1,07)] 2 = 3,08 − cos1,07 = 2,91 мм 2 lz1 + l′′ z2 0,7 ∗ 2,91 + 14,88 ∗ 0,93 z= = = 1,02 мм l4 15,58 Горизонтальная проекция полки π π π bл = Rsin ( − φ) + [l4 − R ( − φ)] sinφ29,75sin ( − 1,07) 2 2 2 π + [15,58 − 29,75 ( − 1,07)] sin1,07 = 14,87 мм 2 24 Площадь поперечного сечения профиля A4=2,04l4d4=2,04*15,58*7,19=228,5 мм2 Коэффициент вытяжки в третьем калибре μ3 = A4 228,5 = = 1,53 A3 149,2 Высота исходной заготовки H = d3 1 = 4,58 ∗ 1,57 = 7,61 мм η3 Ширина исходной заготовки B=2*(17,51-1,72)=26 мм Площадь поперечного сечения исходной заготовки A0 = 26 ∗ 7,61 − 0,86 ∗ 52 = 167,5 мм2 Результаты расчетов приведены в таблице 1,схема прокатки угловой стали №2 – на рис. 7. [10] 25 Таблица 1 Результаты расчета формоизменения металла при прокатке угловой стали №2 Значение параметров для Параметры заготовки калибра с номером 3 2 1 1,57 1,59 1,43 2,61 1,59 0,817 1,29 1,28 1,25 d,мм 4,58 2,7 1,9 l,мм 15,3 17,2 18,61 R,мм 25,31 20,19 29,05 4,39 5,19 13,21 51,5 47 45 r, мм 14,26 6,96 3,5 r1, мм 1,59 2 1,2 142,9 115,69 113 1,53 1,23 1,024 1,02 1,32 6,6 17,51 15,25 13,2 1⁄η Δh, мм β h,мм 7,61 , град A,мм2 167,5 μ Z,мм bл,мм 26 26 Рисунок 7 - Схема прокатки угловой стали №2 27 ВЫВОДЫ В данной контрольной работе были рассмотрены основные требования к профилеразмеру угловой стали №20, ГОСТ 8509-93, разработана технологическая схема, был выбран тип стана, и разработана калибровка валков не непрерывном мелкосортном стане 250. 28 Список литературы 1. Шишко В.Б. Технология прокатки сортовой стали. Особенности калибровки валков для фасонных профилей: Учеб пособие / В.Б. Шишко., В.А.Трусов., Н.А. Чиченев. -М.: МИСиС, 2007.-152с. 2. А.И. Целиков. Машины и агрегаты металлургических заводов. / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребеник и др. - М.: Металлургия, 1988. 3. Прокатное производство. Учебник для вузов. 3-е изд. Полухин П.И., Федосов Н.М., Королев А.А., Матвеев Ю.М. М.: «Металлургия», 1982,696 с. 4. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребенник В.М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1988. - 680 с. 5. Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов: учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1969. - 461 с. 6. Берковский В.С. Теоретические основы и расчёт калибровки валков сортовых прокатных станов.- М.: Учёба, 2003.-109 с. 7. Мастеров В.А., Берковский В.С. Теория пластической деформации и обрабоки металлов давлением. Учебник для машиностроительных техникумов. -М.: Металлургия, 1989. 8. Шишко В.Б. Основы калибровки валков сортопрокатных станов. Учебное пособие для студентов вузов. / В.Б. Шишко, В.А. Трусов, М.А. Чиченёв, В.Б. Крахт. – М.: Учёба, 2003. –102 с. МИСиС. 9. Королёв А.А. Прокатные станы и оборудование прокатных цехов: учебное пособие для металлургических специальностей вузов. 2-е изд. –М.: Металлургия, 1981. –203с. 10. . Грудев А. П., Машкин Л. Ф., Ханин М. И. Технология прокатного производства. Учебник для вузов. – М.: Металлургия, 1994. 29
