Металлургия

Прокатное производство

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Методы расчета режимов обжатий при прокатке слябов, толстых и тонких листов

В настоящее время насчитывается одиннадцать методов определения режимов обжатий, имеющих теоретическое обоснование.

1. Метод, основанный на предельных условиях захвата. Большая часть действующих блюмингов, блюмингов— слябингов, слябингов, листовых прокатных станов по всей рабочей линии клети или клетей имеет достаточную прочность и мощность двигателей.

В таком случае рекомендуется расчет режимов обжатий выполнять по предельным условиям захвата раската валками.

Этот метод получил наибольшее распространение в отечественной металлургии и применяется тогда, когда заранее известно, что нет никаких ограничивающих условий, связанных с прочностью оборудования или мощностью привода.

Если же указанные данные отсутствуют, тогда при определении величин обжатий, составлении общей схемы прокатки необходимо выполнить дополнительные проверочные расчеты на прочность элементов рабочей линии или мощность электродвигателя.

При определении максимального обжатия необходимо учитывать износ прокатных валков и устойчивость работы приборов автоматического управления процессом прокатки, что возможно только при надежном захвате полосы валками.

2. Метод; основанный на использовании полной мощности электродвигателя. Оборудование современных листовых станов выполняется с достаточным запасом прочности и в ряде случаев «узким» местом является недостаточная мощность электропривода. В таком случае расчет режимов обжатий следует основывать только на мощности электродвигателей.

При применении этого метода необходимо сделать следующие дополнительные замечания. Как правило, максимальные мощности электродвигателей используются на тонколистовых станах холодной прокатки и чистовых группах клетей тонколистовых станов горячей прокатки.

Однако при прокатке листа максимально возможной ширины и минимальной толщины, который ранее в сортамент стана не входил, что сейчас на практике часто встречается, расчет режимов обжатий выполнять следует также по данному методу.

Полная мощность прокатки включает в себя пять составляющих, расходуемых на: N\ — преодоление внутренних сил трения (внутрикристаллитные сдвиги в процессе пластической деформации); N2 — преодоление контактных сил трения между полосой и валками; N3 — преодоление сил трения в подшипниках шеек прокатных валков; N4 — преодоление сил трения, возникающих в подшипниках всех опор главной линии прокатной клети или стана, когда процесс прокатки отсутствует, ее называют мощностью холостого хода; N5 — ускорение или замедление вращающихся масс главной линии прокатного стана или клети.

Величина удельного давления принимается предварительно на основе литературных данных, а затем снова проверяется после определения Ah; возможно двукратное повторение расчетов. N5 учитывается при определении обжатий на блюмингах и слябингах.

3. Метод расчета режимов обжатий, основанный на равенстве полных давлений металла на валки в каждом проходе. Если в рабочих линиях прокатных клетей нет никаких других факторов, ограничивающих возможность использования полной мощности электродвигателя, кроме прочности прокатных валков, то расчет режимов обжатий следует вести только по данному методу.

Технологический процесс прокатки листов при равенстве величин полного давления металла на валки характеризуется высокой устойчивостью работы оборудования в целом.

В этом методе также приходится предварительно принимать величину удельного давления если рп-\ известно. Затем по найденному значению Ahn производится повторный расчет: определяется рп, уточняются все параметры. Если отсутствуют хотя бы примерные данные по величинам удельных давлений, р находят по наиболее слабому месту на стане (по прочностидеталей привода или прокатных валков). Затем в первом проходе принимают определенное среднее значение удельного давления с известным запасом, полагая, что в последнем проходе его величина приблизится к максимальной. Обычно строится примерный график распределения удельного давления по проходам и на его основе, производится предварительный расчет с последующей повторной проверкой и уточнением величины удельного давления на валки.

Если же в процессе прокатки происходит заметное изменение ширины полосы и диаметры прокатных валков по клетям разные, тогда задачу надо решать по уравнению с полной подстановкой входящих в него параметров.

4. Метод, основанный на использовании прочности прокатных валков, является дополняющим к расчету режимов обжатий, основанному на равенстве величин полного давления металла на валки в каждом проходе.

Применение данного рассматриваемого метода расчета режимов обжатий получило большое распространение, так как на современных листовых станах прочность прокатных валков является основным граничным фактором.

При расчетах обжатий по данному методу исходят из условия, что все остальные параметры не являются

лимитирующими, а условия, возникающие и действующие на валки при прокатке, не должны превышать прочность валков на изгиб.

5. Метод расчета режимов обжатий по крутящему моменту электродвигателя рекомендуется применять в том случае, когда лимитирующим по характеристике крутящего момента в рабочей линии клети является привод. Все остальные элементы рабочей линии имеют достаточную прочность и надежность в работе.

Чаще всего этот метод применяется при расчете режимов обжатий на блюмингах и слябингах; его также можно рекомендовать при расчете режимов обжатий на первых клетях толстолистовых станов.

Если расчет ведется для блюмингов или слябингов, то необходимо учитывать и динамический момент Мдин, принимая его значение по характеристике двигателя или по ранее приведенному уравнению.

6. Метод определения режимов обжатий по коэффициентам высотной деформации применяется, когда известны названные коэффициенты применительно к данному стану. Этот метод рекомендуется применять прежде всего на толстолистовых станах.

Из практики известно, что коэффициенты высотной деформации уменьшаются по ходу прокатки в связи с потерей металлом пластичности и уменьшением толщины полосы. По этим граничным коэффициентам деформации строится график переходных коэффициентов деформации.

7. Метод определения режимов обжатий по величине относительной деформации является одним из самых простых. Он может быть рекомендован для любого типа стана, прокатывающего слябы, толстый и тонкий лист при различном температурном режиме.

Обычно этот метод применяют в том случае, когда заранее проверены технологические параметры стана: мощность электродвигателя, прочность прокатных валков, а по ним соответственно определены относительные деформации. Тогда, принимая практические значения величин относительных деформаций, производят расчет режима обжатий (абсолютных величин) по проходам. В расчетах можно принимать любые значения относительных обжатий, разумеется, меньше их максимальных значений.

Значение коэффициентов относительной деформаций по проходам может быть самым различным в зависимости от типа стана и условий изменения формы металла. Обычно в первых проходах Ко имеет максимальные значения, а к концу прокатки уменьшается.

Для коэффициентов относительной деформации вначале строится график, а затем определяются обжатия и размеры полосы. Для построения графика принимают в первом и последнем проходах Ко, проводят через эти точки прямую, на которой находят его значения для промежуточных проходов; по оси абсцисс откладывают число проходов, по оси ординат — значение Ко

8. Расчет режимов обжатий при прокатке листовой стали с задачей полосы «на угол» нашел применение на толстолистовых станах, имеющих часть механического оборудования или деталей рабочей линии, не удовлетворяющих требованиям необходимой прочности.

Когда сляб или раскат задается передней гранью параллельно продольной оси бочки валков, то возникают большие динамические нагрузки, которые приводят к разрушению муфт, трефов валков и самих валков. В этом случае рациональнее задавать раскат в валки под определенным углом к их горизонтальной оси, тогда динамические воздействия на детали рабочей линии клети будут минимальными, а вытяжки распределяются в поперечном и продольном направлениях.

9.         Метод расчета режимов обжатий по кривым удельного расхода энергии на тонну прокатанной листовой стали в настоящее время начинает широко применяться. Он заключается в измерении расхода энергии при прокатке того или иного профиля и отнесении его к тонне прокатанного металла с учетом толщины, ширины или сечения полосы. Согласно этим данным, можно определить величины обжатий по клетям (проходам). Расход энергии при прокатке представляется в виде графиков, на оси абсцисс которых откладывается вытяжка или толщина полосы. Конкретный пример расчета будет рассмотрен применительно к одному из станов холодной прокатки листа.

10.       Метод расчета режимов обжатий, основанный на использовании пластичности металла, применяется в том случае, если прокатке подвергается малопластичная сталь, а все остальные параметры процесса деформации не являются лимитирующими.

М. А. Зайков, В. Н. Перетятько и В. С. Целуйков предложили расчетную формулу, по которой определяется величина максимального обжатия при прокатке листовой стали

11. Метод расчета режимов обжатий с учетом полной проработки металла по высоте полосы применяется при прокатке слябов в вертикальных валках. Этот же метод может быть применен для определения величины обжатия в редуцирующем стане, когда прокатываются литые слябы, полученные на MHJI3.