Технология производства горячекатанного листа в условиях стана 2000 ОАО «Северсталь»

          

           Относительное обжатие за проход в i-ой клети:

 

 ε=                                                                                            (5)   

 

Деформационный режим  выбираем с учетом допустимых усилий, допустимых относительных обжатий  по клетям.

Длина раската после i-ой клети можно определить по формуле:

 

=, м                                                (6)

 

Таблица 15– Режим деформации при прокатке полосы 8х1700 из сляба

            250х1750х10000 мм из стали 9Г2С

Номер клети	, мм	, мм	Δh, мм	ε, %		, м
Черновая группа клетей
1	250	195	55	22	1,28	12,82
2	195	135	60	30,2	1,44	18,52
3	135	92	43	31,8	1,46	27,17
4	92	61	31	33,7	1,51	40,9
5	61	44	17	27,9	1,38	56,81
Чистовая группа клетей
6	44	29,9	14,1	32,04	1,47	83,61
7	29,9	21,5	8,4	28,09	1,39	116,28
8	21,5	16,3	5,2	24,18	1,32	153,37
9	16,3	13	3,3	20,24	1,25	192,3
10	13	10,9	2,1	16,15	1,19	229,36
11	10,9	9,3	1,6	14,67	1,17	268,81
12	9,3	8	1,3	13,97	1,16	312,5

 

Суммарный коэффициент вытяжки:

 

                                                                   (7)

 

=32,17                                         

 

           2.2 Расчет температурного режима

 

Выбор температуры нагрева  обусловлен получением заданной температуры  конца прокатки, от которой зависят  свойства готового проката. Для получения  требуемой структуры необходимо иметь температуру конца прокатки 825-865°С и температуру смотки 545-585°С. Для этой цели нагрев сляба ведем до температуры выхода из печи Температура металла после выдачи его из печи меняется из-за отдачи тепла излучением и конвекцией в окружающую среду и из-за теплопроводности валкам, роликам рольганга и другим деталям стана, а также вследствие приобретения тепла при пластической деформации металла.

Изменение начальной температуры  металла толщиной h за время τ определяется следующим образом.

 

 Δ Δ              (8)

 

   где  – конечная температура металла;

         Δ– падение температуры металла за счет потерь тепла излучением;

         Δ– падение температуры металла за счет потерь конвекцией;

         – падение температуры металла за счет потерь конвективным теплопереносом в рабочие валки;

         – падение температуры на участке гидросбива окалины;

         – повышение температуры за счет энергии деформации.

В соответствии с вычислениями температурный режим приведен в таблице 18.

Таблица 18– Распределение температуры по проходам

Температура полосы на выходе из клети, °С
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1176	1144	1107	1078	1051	1009	978	951	925	899	874	848

 

Температура нагрева в  печи- 1210°С. Температура конца прокатки лежит в диапазоне 780-850°С, что  соответствует требованиям ТИ. лежит в двухфазной области на диаграмме Fe-C. Температура смотки 580°С, что также соответствует требованиям.

 

2.3 Расчет скоростного режима

 

При расчете скоростного  режима было использован закон постоянства  секундных объемов:

 

                                                                                             (9)

 

где  – площадь поперечного сечения в i-ой клети, ;

        – скорость металла в i-ой клети, м/с.

Скоростной режим приведен в таблице 19.

Таблица 19– Скорость прокатки по проходам

Скорость прокатки в клетях, м/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1,13	1,63	2,39	3,6	3,74	5,62	7,81	10,3	12,92	15,41	18,06	21

 

 

 

2.4 Расчет энергосиловых параметров

 

Ручной расчет выполнен для  первой чистовой клети.

Определим длину дуги в  первой чистовой клети:

 

                                                                                                     (10)

 

                                                

Угол захвата определяется по формуле:

 

   ,                                                                                                        (11)

             где  – проекция длины дуги захвата на ось Х, мм;

                     R– радиус валков, мм.

 

  .                                                      

            Скорость прокатки в последней чистовой клети равно 21 м/с, тогда скорость выхода из первой чистовой клети равна:

 

      ,                                                                                                 (12)

 

      .                                                                     

          Определим температурный режим прокатки в первой чистовой клети и температуру входа в следующую клеть. Теплозащитный экран не используем для того, чтобы обеспечить температуру конца прокатки.

 

Изменение температуры раскатом на промежуточном рольганге по формуле Иванцова[16, стр 117] :

Время нахождения раската  на рольганге:

 

,                                                                                                 (13)

 

 .

 

                                                                              (14)

где  – время охлаждения металла, с.

 

          

Конвективные потери на рольганге:

 

                                                                           (15)

 

Температура металла на входе  в первую чистовую клеть:

 

T=1051-42-3=1006

 

Скорость деформации определяется по формуле:

                                                                                                     (16)

 

 

 

Фактическое сопротивление  деформации вычислим с помощью формулы  Андриюка Л.В.[17, стр 232]:

 

  ,                                                                (17)

где a, b и c– коэффициенты, зависящие от марки стали.

      

                                                                                  

Для стали 09Г2С справедливы  следующие коэффициенты:

 

; a=0,125; b=0,174; c= -3,499                                           (18)  

 

Деформационный разогрев определяем по формуле Венцеля [18, стр. 158]:

 

                                                                              (19)

 

                                     

          Определим потерю тепла теплопроводностью в валки по формуле Венцеля [2, стр 141]:

 

                                                 (20)

 

 

           Температура металла на выходе из первой чистовой клети:

 

=1009°С.                                                               (21)

 

Определим температуру на входе во вторую чистовую клеть .

Время нахождения металла  в межклетьевом промежутке:

 

                                                                                               (22)

  

                                                                     

                                                                  (23)

 

                                                                                          

Конвективные потери допускаем  равными 7% от потерь тепла излучением:

 

                                                                       (24)

 

Температура металла на входе  во вторую чистовую клеть:

 

                                                (25)

 

Определим энергосиловые  параметры.

Коэффициент трения определяется по формуле Экелунда [19, стр 22]:

 

                                                                (26)

где  =0,8 – для чугунных валков;

=                          (27)

           =1 для углеродистых и низколегированных марок сталей.

          

          

Коэффициент напряженного состояния  определяем по формуле:

 

При                                                                     (28)

 

Следовательно, коэффициент определяем по формуле:

 

            (29)

 

где ;                                                           (30)

 

(31)

 

.                                                   (32)

 

Величина среднего контактного  давления определяется по формуле

 

,                                                                                            (33)

где  =1,15– коэффициент Ладе.

 

                               

Теперь рассчитаем среднее  контактное давление с учетом сплющивания  валков.

 

                                                                               (34)      

 

                       

где ;                                                                             (35)

 

 

 

Е=18,63– модуль упругости;

  – коэффициент Пуассона.

Среднее давление с учетом переднего натяжения определяется по формуле:

 

                                                                                          (36)

 

 

 

Среднее  контактное давление с учетом сплющивания валков равно:

Принимаем 3% от

 

                                                                              (37)

где  натяжение в i-ой клети.

 

 

Усилие прокатки каждой клети  определяется по формуле:

 

                                                                                                (38)

где среднее давление на валки, МПа;

       b ширины полосы,м;

       длина дуги деформации с учетом сплющивания валков,м.

 

                             

Коэффициент плеча равнодействующей:

 

                                                                     (39)

 

 

Момент прокатки:

 

                                                                                     (40)

 

          

Мощность прокатки определяется по формуле:

 

                                                                                                   (41)

где Ммомент прокатки;

        v cкорость прокатки, м/с;

        R радиус валков, м.

 

 

В таблице 20 представлены результаты расчетов энергосиловых параметров для чистовой группы клетей.

 

 

 

 

Таблица 20 Энергосиловые параметры в чистовой группе

Номер клети	, мм	, МПа	P, МПа		ѱ	М, МН м	N, кВт
6	76,03	259,12	33,5	0,29	0,44	2,24	3070
7	58,68	249,7	32,27	0,26	0,434	1,27	2419
8	46,17	244,1	31,5	0,24	0,429	1,25	3140
9	36,78	244	31,5	0,22	0,427	0,99	3119
10	29,34	216,7	28	0,21	0,429	0,7	2631
11	25,6	193,3	24,9	0,2	0,426	0,54	2378
12	23,08	169,9	15,6	0,19	0,423	0,3	1536

 

 

2.5 Расчет статической прочности

 

Параметры валкового  узла стана 2000:

длина бочки рабочего валка L=1000 мм;

ширина прокатываемой полосы В=1700 мм ;

расстояние между осями нажимных винтов а=3270 мм;

диаметр рабочих валков ;

диаметр опорных валков ;

диаметр шейки опорного валка ;

диаметр концевой части рабочего валка ;

расстояние между бочкой валка и опорой с=635 мм.