Лекция на тему: «Калибровка валков блюминга».

Лекция № 28
Тема: «Калибровка валков блюминга».
Проблема: «Показать методику расчета режима обжатий блюминга на обжимно-заготовочных станах».
План
1. Выбор схемы прокатки.
2. Расчет режима обжатия.
3. Распределение обжатия по проходам.
1.Выбор схемы прокатки. Расчет калибровки блюминга включает в себя:
выбор схем прокатки, число проходов, распределение обжатий по проходам и число кантовок слитка;
выбор рациональной формы и геометрических размеров калибров и расположение их по длине бочки валков.
Оптимальные обжатия и скорость прокатки определяют в зависимости от конструкции основных узлов рабочей клети и возможностей главного привода. Выбор рациональной калибровки блюмингов усложняется тем, что на одних и тех же валках необходимо обеспечить прокатку различных по размерам, химическому составу и свойствам слитков и получить сечения квадратных (блюмы) и плоских (слябы) заготовок разных размеров.
Выбор максимально возможных обжатий Δhmaxв данном проходе определяется прочностью валков и других элементов рабочей клети, возможностями привода, а также условиями захвата:
∆hmax=D∙1-11+f2где D— катающий диаметр валков;
f— коэффициент трения.
При благоприятных условиях угол захвата может достигать 0,56 рад (32°).
Обжатие в каждом проходе выбирают с учетом мощности двигателя, условий захвата, динамических и скоростных условий.
При прокатке на повышенных скоростях с большими обжатиями и углами захвата может возникнуть пробуксовка валков и связанные с ней опасные динамические нагрузки во всех узлах привода.
Известны два различных метода определения величин максимальных обжатий. На одних заводах применяют умеренные обжатия (до 80'мм) в условиях надежного захвата, но используют форсированный скоростной режим главных двигателей, добиваясь сокращения машинного времени. На других заводах, работая с большими обжатиями, сокращают число проходов, но прокатку ведут при пониженных скоростях. Первый метод считается более предпочтительным.
Суммарное обжатие за весь цикл прокатки (рис. 1) без учета уширения равно:
B-b+H-h
Рисунок 1 К определению суммарного обжатия на блюминге.
Общее уширение:
Σ∆b=0,10÷0,15∙B-b+H-hОбщее обжатие с учетом уширения
Σ∆h=B-b+H-h+0,10÷0,15∙B-b+H-h==1,10÷1,15∙B-b+H-h.
Среднее обжатие Δhcpвыбирают равным 65—80 мм для сталей с низким сопротивлением деформации и 60—70 мм для сталей с высоким сопротивлением деформации.
Число проходов
n=ΣΔhΔhсрЧисло проходов для одноклетьевых блюмингов должно быть нечетным. Уширение, едва заметное в первых проходах, по ходу прокатки слитка увеличивается. Рекомендуются такие ориентировочные значения уширения: Δb = 0 в первых проходах, Δb = 5 мм в средних и Δb= 10 мм в последних.
Значение показателя уширения
k=ΔbΔh=0,1÷0,25Большое значение при выборе схемы прокатки имеет выбор числа кантовок раската по ходу прокатки и распределение их между проходами. Увеличение числа кантовок, как правило, приводит к улучшению качества поверхности и структуры металла. Однако большое число кантовок связано с уменьшением производительности блюминга. Получила распространение следующая схема кантовок: первая кантовка после первых двух проходов, вторая после четырех, третья и последующие через четыре или два прохода и последняя кантовка после предпоследнего прохода.
При выборе числа кантовок надо иметь в виду, что обычно кантователь располагается с передней стороны стана, поэтому кантовки делают после четных проходов.
Вопросы:
1. Что включает в себя расчет блюминга? (выбор схем прокатки: число
проходов, распределение обжатий по проходам и число кантовок слитка; выбор рациональной формы и геометрических размеров калибров и рас-положение их по длине бочки валков).2. Как определяют оптимальные обжатия и скорость прокатки? (определяют в зависимости от конструкции основных узлов рабочей клети и возможностей главного привода).3. Каким должно быть число проходов для одноклетьевых блюмингов? (нечетным).4. От чего зависит выбор схемы прокатки? (от числа кантовок раската по ходу прокатки и распределения их между проходами).

2. Расчет режима обжатия. На одноклетьевых блюмингах применяют два способа размещения калибров по длине бочки валков. Последовательное расположение калибров (рис. 2) обеспечивает передачу раската по ходу прокатки в одном направлении. При симметричном расположении калибров первый широкий калибр с максимальным катающим диаметром находится посредине бочки.

Рисунок 2 Последовательное (а) и симметричное (б) расположение калибров
на валках блюминга.
Число калибров обычно колеблется от трех до пяти. Возможно большее число проходов производят в первом; калибре, имеющем часто форму гладкой бочки, так как это облегчает центрирование раската при задаче его в валки, уменьшает выработку валков и увеличивает производительность.
Обжатия в каждом проходе устанавливают вертикальным перемещением верхнего валка. Глубину вреза первого калибра принимают в пределах 0— 200 мм; при прокатке слябов на блюминге глубину вреза первого калибра выбирают в соответствии с заданной минимальной толщиной слябов. Глубина вреза последующих калибров составляет 130—250 мм. Прямоугольные калибры блюмингов делают с большими выпусками и радиусами закругления углов. Ширина первого калибра гладкой бочки при прокатке блюмов соответствует максимальной ширине слитка.
На рис. 3 показано построение калибров валков блюмингов. Ширину калибра в глубине вреза выбирают с таким расчетом, чтобы она была несколько меньше (на ~10 мм) минимальной ширины задаваемых раскатов. Ширина калибра' по разъему валков должна быть больше ширины задаваемых раскатов на 5—10 мм. Выпуск калибров составляет 5—30%. Выпуклость дна калибра составляет примерно 5% от высоты калибра (в первых и последних калибрах отсутствует).

Рисунок 3 Построение калибра валков блюминга.
Радиусы:
r=0,12÷0,20∙Ви
r1=0,08÷0,12∙ВШирина буртов составляет не менее 50% отглубина вреза калибра, зазор s=10÷15 мм. Обычно применяется нижнее давление до 10 ÷ 15 мм.
Ниже приведен один из вариантов калибровки валков блюминга 1150 при прокатке блюма сечением 300×300 мм из слитка весом 7 т сечением 760×680 мм. Мощность двигателя 7000л.с., число оборотов в минуту 0-50-120. Сталь среднеуглеродистая с содержанием углерода 0,35-0,50%.
Находим максимальное обжатие с учетом условий захвата в первом калибре. Катающий диаметр в первом калибре, исходя из глубины вреза, зависящей от толщины слябов (140 – 150 мм)
Dк=0,9∙1150-150=900 ммКоэффициент трения определяем по формуле Экелунда для стальных валков. При скорости 50 об/мин, температуре t = 12500С и К = 1:
f=K∙1,05-0,0005∙t=1,05-0,0005∙1250≈0,45.Максимальное обжатие:
∆hmax=D∙1-11+f2=900∙1-11+0,452≈75 ммПроверим максимальное обжатие по номинальной мощности двигателя:
∆hmax=Nдефpср∙bср∙V0Среднее удельное давление pср определяем по формуле Экелунда:
рср=Kf∙σ+ηUПринимаем среднюю величину H0+h1 для первого калибра равной 1100 мм, тогда:
Kf=1+1,6∙0,45∙450∙75-1,2∙751100≈1,04;σ=14-1,01∙t∙1,4+С+Mn=14-12∙1,4+0,4+0,6=4,8кГмм2≈48Мн/м2При С = 1:
η=0,1∙14-0,01∙t∙С=0,1∙14-12≈0,2Скорость деформации:
U=2∙V∙H0-h1RH0+h1=2∙2∙0,0750,451,1=1,45 сек-1при n=40об/мин:
v=π∙D∙n60=3,14∙0,9∙4060≈2 м/секТогда:
рср=1,04∙4,8+0,2∙1,45≈5,2кГмм2≈52 Мн/м2принимаем рср=60Мнм2(6кГмм2)При номинальной мощности двигателя N = 7000 л.с. и при коэффициенте кратковременной перегрузки, равном 2,
Nmax=14000 л.с.=14000∙75=1,05∙106 кГ∙мсек≈10,3 Мдж/секСчитая общую потерю мощности двигателя в приводе равной 20%, получили мощность, затрачиваемую на деформацию:
Nдеф=0,8∙1,05∙106=0,84∙106 кГ∙мсек≈8,25 Мдж/сек∆hmax=0,84∙1066,0∙106∙0,68∙2,0=0,93 м=93 мм ≈90 ммПринимаем обжатия в первых проходах равными 70 мм.
Для определения числа проходов определяем:
∆hср=90+702=80 мм.Число проходов:
n=1,15∙B-b+H-h∆hср=1,15∙760-300+680-30080=12Принимаем нечетное число проходов 13. Тогда среднее обжатие:
∆hср=96613=74 ммВопросы:
1. Сколько способов размещения применяют на одноклетьевых блюмингах? (2 способа калибров по длине бочки валков).2. Как устанавливают обжатия в каждом проходе? (вертикальным перемеще-нием верхнего валка).
3. В каких пределах принимают глубину вреза первого калибра? (от 0 – 200 мм).4.Какую глубину вреза составляют последующие калибры? (от 130 – 250 мм).5. Чему соответствует ширина калибра гладкой бочки при прокатке блюмов? (максимальной ширине слитка).
3. Распределение обжатия по проходам. Составляем схему обжатий. Принимаем порядок кантовок: вначале при обжатии конусного (с обеих сторон) слитка кантовку делаем через каждые два прохода, затем дважды через четыре прохода и перед последним тринадцатым проходом для получения необходимых размеров квадрата делаем еще одну кантовку. Откорректированное среднее обжатие hср= 74 мм.
В первых двух проходах принимаем Δh= 65 мм, затем увеличиваем до 70—80 мм и уменьшаем до 70 мм в последнем проходе. Обычно приходится составлять несколько вариантов схем прокатки, сопоставляя их с принятыми размерами калибров и порядком кантовок.
В табл. 1 приведен заводской вариант режима обжатий, соответствующий выбранным условиям прокатки.
Отношение b/hв первых кантовках составляет до 1,18 при допускаемом 1,3 и при последующих — до 1,65 при допускаемом 1,7.
Иногда производят проверку суммарных уширений для определения ширины калибров:
Вк-bk≥Σ∆bВеличину Δb по проходам можно проверять по формуле Зибеля, принимая коэффициент k = 0,1 в первых проходах и k~ 0,3 в последующих.
Таблица 1 – Распределение обжатий по проходам
Номер прохода Размер сечения, мм Δh, мм Δb, мм Номер калибра
Слиток 760×680 - - 1
1 695×680 65 0 1
2 630×680К 65 0 1
3 610×635 70 5 1
4 540×640К 70 5 1
5 560×545 80 5 1
6 480×550 80 5 1
7 410×555 70 5 1
8 340×565К 70 10 1
9 490×345 75 5 2
10 420×355 70 10 2
11 350×365 70 10 2
12 290×370К 60 10 2
13 300×300 70 10 3
Примечание. К - кантовка
Вопросы:
1. Как составляется схема обжатий, порядок кантовок? (в начале, при обжатии конусного (с обеих сторон) слитка кантовку делаем через каждые два прохода, а затем, дважды через 4 прохода, перед последним тринадца-тым проходом. Для получения необходимых размеров квадрата делаем еще одну кантовку).2. По какой формуле можно проверить величину Δb? (по формуле Зибеля).