Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (Национальный исследовательский университет)» Институт открытого и дистанционного образования Кафедра «Техники, технологий и строительства» Разработка технологии прокатки марки стали 12Х18Н10Т КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ЮУрГУ – 22.03.02.2020.081 КП Нормоконтролер доцент кафедры ТТС Мохова А.В. 20 20г. Руководитель работы доцент кафедры ТТС Мохова А.В. 20 20г. Автор проекта студент группы ДО–475 Благодарный М.С. 20 20г. Работа защищена с оценкой 20 20г. Челябинск 2020 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет» (Национальный исследовательский университет) Институт открытого и дистанционного образования Кафедра «Техники, технологии и строительства» Направление подготовки «Металлургия» УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой __________Виноградов К.М. ___________________ 2020г. ЗАДАНИЕ на курсовой проект студента Благодарного Максима Сергеевича (Имя, Отчество, Фамилия полностью) Группа До-475 1 Дисциплина «Практикум по виду профессиональной деятельности» 2 Тема работы «Разработка технологии прокатки марки стали 12Х18Н10Т»» 3 Срок сдачи студентом законченной работы 25 декабря 2020г. 4 Перечень вопросов, подлежащих разработке: 4.1 Технологическая часть 4.1.1 Анализ технологий горячей прокатки 4.1.2 Назначение выплавляемой стали 4.1.3. Технологическая схема производства. 4.1.4. Выбор оборудования для прокатки. 4.1.5. Контроль качества продукции. 4.2. Расчетная часть 4.2.1. Расчет очага деформации. 4.2.2. Расчет энергосиловых параметров прокатки. 5 Календарный план Срок выполнения Наименование разделов курсовой работы разделов (проекта) работы (проекта) 4.1.1 Анализ технологий горячей прокатки 4.1.2 Назначение выплавляемой стали 15.11.2020 4.1.3. Технологическая схема производства. 4.1.4. Выбор оборудования для прокатки. 4.1.5. Контроль качества продукции. 4.2.1. Расчет очага деформации. 4.2.2. Расчет энергосиловых прокатки. параметров 5. Оформление и защита работы 25.11.2020 10.12.2020 25.12.2020 Руководитель работы __________/ Мохова А.В. (подпись) Студент (подпись) __________/ Благодарный М.С. Отметка о выполнении руководителя АННОТАЦИЯ Благодарный М.С. Разработка технологии прокатки марки стали 12Х18Н10Т. – Аша: ф-л ЮУРГУ, ДО-475, 2020, 24 с., 12 табл., библиогр. список – 7 наим. Цель курсовой работы по курсу «Практикум по виду профессиональной деятельности»: Разработка технологии прокатки марки стали 12Х18Н10Т Курсовая работа включает разделы - введение, технологическую часть и расчётную. В разделе технологическая часть представлены характеристики кольцевой печи, стана 1500, и вспомогательного оборудования. ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………… 1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.1 Анализ технологий горячей прокатки …………………………………. 1.2 Назначение выплавляемой стали………………………………………… 1.3. Технологическая схема производства…………………………………… 1.4. Выбор оборудования для прокатки……………………………………… 1.5. Контроль качества продукции…………………………………………… 2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ………………………………………………………….. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………… БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК….………………………………………… 2 3 4 5 7 9 10 19 20 1 ВВЕДЕНИЕ Прокатка является основным видом обработки металлов давлением. Около 3/4 стали, выплавляемой на металлургических заводах, обрабатывается на прокатных станах и выпускается в виде готового проката: листов, сортовых профилей, труб. В отличие от других видов обработки металлов давлением (ковки, штамповки, прессования), деформация металла при прокатке осуществляется непрерывновращающимися валками, поэтому процесс прокатки является наиболее высокопроизводительным. Прокатные изделия - листы и полосы, различные сортовые профили и трубы - стали основными исходными продуктами в машиностроении, строительстве и других отраслях экономики. Прокатка - один из самых распространенных видов обработки металлов давлением. Заключается в обжатии металла между двумя, реже тремя, вращающимися в разные стороны валками. Силами трения заготовка затягивается в зазор между валками и обжимается по высоте. Тангенс угла захвата равен коэффициенту трения. После прокатки отношение площади сечения готового профиля равно отношению длины готового профиля к длине исходной заготовки (то есть объем при прокатке не изменяется) без учета потерь по пределу и называется коэффициентом вытяжки. Прокаткой получают прокат различного назначения. Прокатка - процесс обжатия заготовки между вращающимися валками с целью придания ей требуемой формы и размеров. Различают три способа прокатки: продольную, поперечную, поперечно-винтовую. Основным способом, при помощи которого производится до 90% проката в стране, является продольная прокатка, в процессе которой металл подвергается обжатию между вращающимися в разные стороны параллельными валками. Прокатное производство - это заготовительное производство для машиностроения и других отраслей промышленности. Прокаткой обрабатывают до 70 - 80 % металлов. 2 1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.1 Анализ технологий горячей прокатки Сегодня в мире горячей прокаткой получают около 80% общего объёма металлопроката. Она требует меньше производственных усилий и, следовательно, меньше электроэнергии. Повышенная пластичность при такой прокатке позволяет за один передел получать значительное сокращение площади поперечного сечения заготовки. Слитки, в значительной мере неоднородные структурно и химически, могут быть обработаны только горячими. «Горячие» станы способны производить плиты толщиной 50-350 мм, листы 350 мм и полосы (сматываемые в рулоны) толщиной до 20 мм. Станы для толстого листа включают 1-2 клети типа «дуо» или «кварто» (т.е. с одной или двумя парами валков), иногда с дополнительными вертикальными клетями для обжатия боковых кромок. Для полос применяются станы из 10-15 клетей «кварто» и клетей с вертикальными валками. На выходе из валков ставятся выходные рольганги и другое вспомогательное оборудование для дальнейшей обработки: у толстолистовых станов – правильные машины, ножницы, термические печи и др., у полосовых – моталки для сматывания в рулоны, конвейер для рулонов, оборудование для их разматывания, правки, резки. К примеру, для горячей прокатки можно использовать широкополосный стан горячей прокатки 2500 состоит из участка загрузки, участка нагревательных печей, черновой и чистовой групп с промежуточным рольгангом между ними и линии смотки. Участок загрузки состоит из склада слябов и загрузочного рольганга, 3 подъемных столов со сталкивателями. Участок нагревательных печей состоит из собственно 6 нагревательных методических печей, рольганга перед печами с толкателями и подпечного рольганга после печей. Черновая группа состоит из клетей: реверсивная клеть дуо; уширительная клеть кварто; реверсивная универсальная клеть кварто; универсальная клеть кварто. Чистовая группа включает летучие ножницы, чистовой окалиноломатель (клеть дуо), 7 клетей кварто. Между клетями установлены устройства ускоренного охлаждения полос (межклетьевое охлаждение). Промежуточный рольганг обеспечивает сброс и разделку недостатков (планируется оснащение рольганга тепловыми экранами типа энкопанель). Линия смотки включает отводящий рольганг с 30 секциями охлаждения полосы (верхнее и нижнее душирование), четыре моталки, тележки с подъемноповоротными столами.[1] 3 1.2 Назначение выплавляемой стали Сталь 12Х18Н10Т – нержавеющая титаносодержащая сталь аустенитного класса. Химический состав регламентирован ГОСТ 5632-72 нержавеющих сталей аустенитного класса. Преимущества: высокая пластичность и ударная вязкость. Таблица 1- Химический состав стали 12Х18Н10Т Химический элемент Кремний (Si), не более Медь (Cu), не более Марганец (Mn), не более Никель (Ni) Титан (Ti) Фосфор (P), не более Хром (Cr) Сера (S), не более % 0.8 0.30 2.0 9.0-11.0 0.6-0.8 0.035 17.019.0 0.020 Коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н10Т используется для изготовления сварной аппаратуры в разных отраслях промышленности, а также конструкций, работающих в контакте с азотной кислотой и другими окислительными средами, некоторыми органическими кислотами средней концентрации, органическими растворителями, в атмосферных условиях и т.д. Сталь 08Х18Н10Т рекомендуется для сварных изделий, работающих в средах более высокой агрессивности, чем сталь 12Х18Н10Т и обладает повышенной сопротивляемости межкристаллитной коррозии. Таким образом, благодаря уникальному сочетанию свойств и прочностных характеристик, нержавеющая сталь 12Х18Н10Т нашла самое широкое применение практически во всех отраслях промышленности, изделия из этой стали имеют длительный срок службы и неизменно высокие характеристики в течение всего срока службы. 4 1.3. Технологическая схема производства. В цех ЛПЦ2 стан «1500» поступает привозная сутунка, она сортируется по плавкам, по толщине и зачищается. После получения наряда на прокатку металла, в данном случае стали 12Х18Н10Т, сутунка задаётся в кольцевую печь специальной машиной. Техническая характеристика стана 1500 Диаметр, мм Рабочих валков 580 – 610мм Диаметр Опорных 1300 - 1450 мм Рабочие валки двухслойные чугунные с отбеленным слоем, с твердостью по Шору не менее 70 единиц. Рабочие валки из стали марок 9ХФ, 75ХНМ с твердостью по Шору не менее 45 единиц. Рабочие и опорные валки установлены в подшипниках качения. Максимальное давление на валки 22,5 МН. Привод рабочих валков осуществляется от двигателя ПМ 2600 – 40 через шестеренную клеть и универсальные шпиндели. Мощность электродвигателя 1900 КВт, Частота вращения ротора 0 - 40 – 80 об/мин. Максимально допустимый крутящий момент 0,9 МН*м. Уравновешивание верхних опорного и рабочего валков гидравлическое с рабочим давлением масла в цилиндрах 9,8МПа. Привод нажимных винтов от двух электродвигателей постоянного тока мощностью 45 КВт через два глобоидных редуктора с общим передаточным числом 44. Рабочее перемещение нажимных винтов 75 мм, максимальное перемещение 150 мм. Для контроля установленного зазора между рабочими валками стан оборудован указателем раствора валков. Клеть закрытого типа. Стан оборудован установкой для приготовления и использования технологической смазки на стане во время прокатки. Для выравнивания сутунки и заготовки перед прокаткой стан оборудован равняющими линейками. Стан обслуживается подъемным краном грузоподъемностью 75 т; За станом расположена 11 роликовая правильная машина. Диаметр правильных роликов машины 180 мм, материал роликов - сталь 9Х, толщина листов подвергаемых правке от 2,0 до 11,0 мм, скорость правки 1,5 м/с, рекомендуемый предел текучести металла листов, подвергаемых правке до 480Н/мм2. Пред правильной машиной расположено душирующее устройство; Гильотинные ножницы для обрезки переднего и заднего концов прокатанных листов. Мощность двигателя привода ножниц 40 КВт. Скорость работы двигателя 90 об/мин. Максимальное давление металла на нож 100 т. Число резов в минуту 10. Максимальная толщина обрезаемых листов 18 мм. Угол наклона верхнего ножа 3,5 – 10,0°; Штабелировщик прокатанных листов, снабженный выкатной тележкой; Гидравлические ножницы для порезки долевой заготовки. Максимальное давление масла в гидроцилиндре 20 МПа. Длина ножа 550 мм. Максимальная толщина обрезаемой заготовки 22 мм. Максимальная ширина заготовки 400 мм; 5 Транспортные тележки для передачи металла между пролетами и между стана грузоподъемностью 10 т. Скорость перемещения 15,3 м/мин; Камерные электропечи СДО - 14.20.10/12-8Л1, расположенных в модуле стана «1500» подвергаются термообработке подкаты, полураскаты, готовые холоднокатаные и горячекатаные листы из углеродистых, конструкционных марок стали. Назначение металла на нагрев и прокатку производит ПДБ цеха. Заготовка моет быть задана в производство только принятая ОТК. После того как ОТК приняли сутунку, её сажают в печь, температура нагрева для стали 12Х18Н10Т 1130-1160 °С, в заведомо прогретую печь. Время нагрева для данного металла, принято считать 1 минуту на 1 мм толщины сутунки. Т.е. для нашей сутунки в 15 мм толщиной, время нагрева будет 15 минут. Далее сутунка вынимается из печи и по рольгангам поступает на стан 1500. Где её сначала разбивают по ширине, а потом по длине. После прокатки металла, он перемещается по рольгангу к ножницам с нижним резом, где его режут на необходимый размер.[2] 6 1.4. Выбор оборудования для прокатки. Таблица 2- Характеристика валков стана 1500 Наименование обозначение Длина бочки Диаметр опорных валков Диаметр шейки опорного валка Длина шейки опорного валка Диаметр рабочих валков Диаметр шейки рабочего валка Длина шейки рабочего валка Максимальное давление металла на валки Условное Значение мм мм мм мм мм мм мм 1500 1250 875 975 630 441 975 мн 154 Рабочие валки двухслойные чугунные с отбеленным слоем, с твердостью по Шору 70 единиц. Опорные валки из стали 9ХФ с твердостью по Шору 45 единиц. Материал и технические характеристики валков должны соответствовать ОСТ 24.0П.04-90Е и ТУ 14-120-28-93. Валки стана установлены на четырехрядных ролико-подшипниках. Смазка шеек валков производится густой смазкой П-28 от автоматической станции. Уравновешивание валков гидравлическое при помощи восьми цилиндров, расположенных в подушках нижних валков и работающих на распор подушек. Рабочей жидкостью является масло-водяная эмульсия. Рабочая клеть оборудована нажимным механизмом комбинированного гидромеханического типа. Кольцевая печь Краткая характеристика кольцевой печи: Кольцевые печи- 2 шт Диаметр печи по кладке- 10430 мм Кладка свода- шамот, ША Кладка подины- периклазохромитовый кирпич Максимальная температура печи- 1220°С Скорость вращения пода м/с- 0,4 Угол поворота за один период, град- 30 Максимальная масса сутунки- 200кг Кольцевые печи оснащены горелками типа ГР-250 в количестве 30 шт. Печи снабжены загрузочными и выгрузочными машинами Печь обслуживают 2 мостовых крана с грузоподъёмностью 10т. Вспомогательное оборудование: Прокатываемые полосы необходимо перемещать от одного устройства к другому Для этого предусмотрено специальное транспортное оборудование: 7 рольганги, транспортеры, манипуляторы, толкатели, выталкиватели и сталкиватели. Для изменения и фиксации положения валков в вертикальном и осевом направлениях и удержания их в нужном положении применяют различные механизмы: нажимные устройства для верхнего, среднего, нижнего и вертикальных валков; уравновешивающие устройства для верхних и средних валков; устройства для осевой установки. В горизонтальных клетях зазор между валками устанавливается перемещением верхнего валка. Валковая арматура — это все виды устройств и приспособлений, которые необходимы для направления и удержания в нужном положении прокатываемой полосы как при подаче к валкам, так и при выходе из валков: вводная арматура, обеспечивающая правильную подачу (линейки, воронки, коробки, пропуски и пр. ); выводная арматура, обеспечивающая правильный выход полосы из валков (линейки, проводки); передаточные устройства, обеспечивающие передачу полосы от одной клети к другой, с кантовкой или без (различные трубки, геликоидальные проводки, кантующие ролики), обводная арматура, которая обеспечивает автоматическую передачу полосы из калибра в калибр как в одной клети, так и из одной клети в другую К валковой арматуре, устанавливаемой с передней стороны клети, относятся, в частности, направляющие вводные линейки, которые являются неподвижным продолжением буртов калибра Вводные линейки обеспечивают направленную подачу полосы в валки.[3] 8 1.5. Контроль качества продукции. Качество готового проката принимается по ГОСТ 19903-74 (геометрическое соответствие листов), ГОСТ 26877-91 (планшетность листов, их волнистость и коробоватость), ГОСТ 65007-90 (замеры по толщине с допусками), ГОСТ 166-89 (замеры трещин и волосовин щупом их глубины). При приемке слитков и готового проката должны отсутствовать следующие дефекты, которые приведены в табл. 1. Таблица 3 - Основные дефекты исходной заготовки и готовой продукции Дефекты заготовки 11.трещины (продольные и поперечные); 2.плены (образуются при отливке слитка); 3.песочины; 4.пузыри - вздутия; 5.рванины (по кромкам); 6. шамот; 7.расслой; Дефекты готовой продукции 1.пережег (дефект нагрева) 2.вкат; З.карабоватость листа; 4.риска; 5.волосовина; 6.отпечаток; 7.заусенец (не более 2 мм); 8.зуб (не более 2 мм); 9.гармошка. Основные виды и причины брака из-за нарушения технологии нагрева, а также меры по устранению и предупреждению их приведены в таблице 2. Таблица 4- Основные виды и причины брака металла и меры по их устранению и предупреждению Вид дефекта, Причины брака Меры по устранению и брака предупреждению дефекта. Недогрев а) низкая температура по зонам а) повышение температуры слитков, слябов печи б) недостаточное время печи по зонам, (визуально). пребывания металла в печи. увеличением расхода топлива б) снижение темпа выдачи слитков. Неравномерный а) непрогретая монолитная подина а) дополнительный нагрев металла после длительной остановки печи подогрев томильной зоны; по толщине или б) недостаточная выдержка б) изменение темпа выдачи длине металла в томильной зоне в) металла из печи в) (визуально). чрезмерный подсос наружного повышение давления газов воздуха через боковые окна в печи. Пережог а) высокие температуры по зонам а) устранение превышения металла в печи печи б) нагрев в чрезмерно температур в зонах печи; (визуально). окислительной атмосфере печи. 9 2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ Исходные данные: Марка стали 12Х18Н10Т Сутунка с размерами b0= 1200мм, h0= 15мм Скорость прокатки 5 м/с Конечные размеры листа b0=1220мм, h0=2 мм Размеры валков приведены в табл. 5 – Характеристика стана 1500 Таблица 5- Характеристика Стана 1500 Наименование обозначение Длина бочки Диаметр опорных валков Диаметр шейки опорного валка Длина шейки опорного валка Диаметр рабочих валков Диаметр шейки рабочего валка Длина шейки рабочего валка Максимальное давление металла на валки Условное Значение мм мм мм мм мм мм мм 1500 1250 875 975 630 441 975 Н/мм2 154 Расчёт коэффициентов деформации состоит из следующих этапов: 1) Расчёт абсолютного обжатия ∆ℎ = ℎ0𝑖 − ℎ𝑖 ∆ℎ1 = 15 − 8 = 7 мм; 2) Определение относительного обжатия 𝜀𝑖 = 𝜀1 = ∆ℎ1 ℎ0 8 = 0,53; 15 3) Расчёт общего относительного обжатия 5 𝜀общ = 1 − ∏(1 − 𝜀𝑖 ), 1 𝜀общ1 = 1 − (1 − 0,53) = 0,53; 10 4) Определение вытяжки металла 𝜆𝑖 = 𝜆1 = 1 , 1 − 𝜀𝑖 1 = 2,13 1 − 0,53 Полученные данные сведём в табл. 6 – расчёт кинематических параметров прокатки.[4] Таблица 6- расчёт кинематических параметров прокатки Номер ℎ0𝑖, ℎ𝑖 ∆ℎ𝑖 прохода мм мм мм 1 15 7 2 8 3 𝜀𝑖 𝜀общ 𝜆𝑖 8 0,53 0,53 2,13 5 3 0,375 0,7 1,6 5 3,5 1,5 0,3 0,8 1,43 4 3,5 2,5 1 0,125 0,82 1,143 5 2,5 2 0,5 0,143 0,85 1,17 Расчёт параметров зоны деформации Расчёт параметров зоны деформации сводится к следующим этапам: 1) Расчёт угла захвата ∆ℎ𝑖 𝛼𝑖 = √ 𝑅𝑝 8 𝛼=√ = 0.16 рад. 315 2) Определение длины дуги захвата без учёта упругого сплющивания валков 𝑙д𝑖 = 𝛼 ∙ 𝑅𝑝 𝑙д = 0.16 ∙ 315 = 50.4мм 3) Расчёт площади контакта металла с прокатными валками 𝐹𝑘𝑖 = 𝑏ср ∙ 𝑙д𝑖 11 𝐹𝑘1 = 1220 ∙ 50,4 = 61488 мм2 = 0,061488 м2 4) Средняя скорость деформации при продольной прокатке 𝑢ср = 𝜐1 ∆ℎ ∙ 𝑙 ℎ0 Где 𝜐1 – скорость выхода металла из валков ℎ0 - высота сечения металла перед входом в валки, 𝑣ср = 3,508 ∙ 8 = 0,053 с−1 50,4 ∙ 15 Результаты расчётов представлены в табл.7 расчёт параметров зоны деформации. Таблица 7 Расчёт параметров зоны деформации Номер 𝛼𝑖 рад 𝑙д𝑖 мм 𝐹𝑘𝑖 м2 𝜐1 ∆ℎ ℎ0 𝑣ср с−1 1 0,16 50,4 0,061 3,508 0,53 0,037 2 0,098 30,87 0,038 3,4 0,375 0,041 3 0,07 22,05 0,027 2,5 0,3 0,034 4 0,056 17,64 0,0215 2,54 0,125 0,018 5 0,04 12,6 0,0153 2,478 0,143 0,028 прохода Сопротивление пластической деформации материала полосы при нагреве до 1200 °C и обжатии при 𝜀 = 0,53 равно 0,530,28 ∙ 8,4660,087 𝜎 = 325 ∙ ∙ 9,81 = 111,6 МПа. е0,0028∙1200 Контактное давление металла на валки определяется по формуле А. И. Целикова: рср = 1,15𝑛𝜎′ 𝑛𝜎′′ 𝑛𝜎′′′ 𝑛𝑏 𝜎 Коэффициент 𝑛𝜎′ учитывающий влияние внешнего трения, рассчитывается в зависимости от отношения 𝑙д ℎср . Формулы для определения 𝑛𝜎′ представлены в табл. 8 12 Находим 𝑛𝜎′ по формуле 𝑙д 1 𝑙д > 4, следовательно 𝑛у′ = 1 + ∙ ℎср 4 ℎср ℎср = 1 50,4 Где 𝑛𝜎′ = 1 + ∙ 4 11,5 ℎ0 + ℎ 2 = 2,095 Таблица 8 – Формулы для определения 𝑛𝜎′ Вид прокатки 1..2 Горячая 𝑛𝜎′ Свыше 4 2..4 𝑛𝜎′ 1 𝑙 =1+ ∙ 6 ℎср = 2ℎ𝐻 ∆ℎ∙(𝛿−1) ℎ𝐻 𝛿 [( ℎ ) − 1 ℎ𝐻 1]. ℎ1 1+√1+(𝛿 2 −1)∙(ℎ0 /ℎ1 )д [ 𝛿+1 = 𝑛у′ 1 𝑙д =1+ ∙ 4 ℎср 1/𝛿 ] Коэффициент, учитывающий влияние внешних зон 𝑛𝜎′′ ℎ0 𝑏0 𝑙 −0,4 = (0,4 ∙ + 0,6) ∙ ( ) ℎ1 𝑏1 ℎ 𝑛𝜎′′ = (0,4 ∙ 1,304 + 0,6) ∙ (7,2)−0,4 = 0,509 Прокатка осуществляется без натяжения, поэтому 𝑛𝜎′′′ = 1 Коэффициент, учитывающий изменение влияния внешнего трения в связи с уширением 1+ 𝑛𝑏 = 3 ∙ 𝑏ср − 𝑙 𝑙 ∙ 3 ∙ 𝑏ср 4 ∙ ℎ𝑐𝑝 𝑙 1+ 4 ∙ ℎ𝑐𝑝 13 1+ 𝑛𝑏 = 3 ∙ 1220 − 50,4 50,4 ∙ 3 ∙ 1220 4 ∙ 11,5 = 0,992 50,4 1+ 4 ∙ 11,5 Результаты расчёта коэффициентов представлены в табл.9 Таблица 9- Расчёт коэффициентов, средней скорости и опережения при прокатке Номе ℎср 𝑛𝜎′ 𝑛𝜎′′ 𝑛𝑏 𝑣ср s 1 11,5 2,095 0,509 0,992 2,754 1,51 2 6,5 2,187 0,522 0,995 2,7 1,4 3 4,25 2,3 0,527 0,996 2,25 0,5 4 3 2,47 0,522 0,997 2,27 0,54 5 2,25 2,4 0,495 0,998 2,239 0,48 р прохо да Расчёт силы прокатки Проведём расчёт силы прокатки по следующей формуле: Р = рср ∙ 𝐹, Р = 135,7 ∙ 0,061 = 8,28МН При выходе из первой рабочей клети температура полосы изменится вследствие влияния многих факторов. Рассчитаем некоторые из них. Приращение температуры вследствие работы пластической деформации при деформации полосы[5] 1 1 − 𝜀𝑖 ) ∙ 𝜂вых сп ∙ 𝜌п lg ( ∆𝑡𝑤 = 2300 ∙ рср ∙ 14 Где сп = 0,67кДж/(кг∙град)- удельная теплоёмкость прокатываемого металла. 𝜌п = 7850 кг/м3 - плотность прокатываемого металла. 𝜂вых = 0,9 - коэффициент выхода тепла при пластической деформации ∆𝑡𝑤 = 2300 ∙ 135,7 ∙ 0,327 5259,5 ∙ 0,9 = 17,5 Падение температуры от контакта полосы с валками в первой клети ℎ − ℎ1 √𝑅𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠 (1 − 0 1+𝑆 2𝑅 ) −2 ∆𝑡в = 1,83 ∙ 10 ∙ ∙ (𝑡вх − 60) ∙ √ ℎ0 + ℎ1 𝑣ср Где S – опережение при прокатке, ∆𝑡в = 1,75 ∙ 10−2 √315 ∙ arccos 0,987 ∗ 1140 = 48,8 В первом проходе получаем 𝑆 = 𝑣1 − 𝑣0 = 3,508 − 2 = 1,508 м/с Средняя скорость прокатки равна 𝑣ср = 𝑣1 +𝑣0 2 Соответственно, при выходе из первой клети полоса будет иметь температуру 𝑡вых = 𝑡вх + ∆𝑡𝑊 − ∆𝑡в 𝑡вых = 1200 + 17,5 − 48,8 = 1168,7 °С Падение температуры в межклетьевом промежутке вычисляется по формуле, учитывающей главным образом излучение, с поправкой на остальные статьи расхода тепла (конвекцию, передачу тепла деталям проводок)[6]: 4 𝑡вых ∆𝑡мк = 𝑘ст ∙ ∙ 𝜏мк ∙ 10−12 ℎ1 Где 𝑘ст – коэффициент, зависящий от марки стали: для углеродистых сталей19,5; для легированных 17,5. 𝜏мк – время прохождения полосы в межклетевом промежутке длиной 𝑙мк = 4500 мм. 𝑙мк 𝜏мк = 𝑣ср 𝜏мк = ∆𝑡мк = 17,5 ∙ 4500 = 1,64с, 2,754 1,865∙10−12 7 ∙ 1,64 ∙ 10−12 = 7,65 °С 15 В результате при входе во вторую клеть полоса будет иметь температуру 𝑡вх = 𝑡вых − ∆𝑡мк 𝑡вх = 1168,7 − 7,65 = 1161,05 °С Результаты расчёта параметров прокатки представлены в табл. 10 Таблица 10- Расчёт температуры, силы и давления при прокатке по проходам Номер прохода 1 2 3 4 5 𝜎, МПа 𝑡вх °С 𝑡вых °С 111,6 1200 1168,7 113,03 1161,05 1112,83 124,5 1103,93 1049,33 117,05 1037,23 958,8 157,38 947,1 874,19 ∆𝑡𝑊 °С ∆𝑡в °С 17,5 11,86 10,5 3,95 5,74 48,8 60,08 65,1 82,6 78,65 ∆𝑡мк °С Р, МН 7,65 8,9 12,1 11,7 10,27 8,28 5,6 4,67 3,72 3,28 рср , Мпа 135,7 147,65 172,8 173,03 214,6 Расчёт давления и силы прокатки с учётом упругого сплющивания прокатных валков. Рассчитаем давление и силу прокатки, для чего по формуле (3.1) определим приращение длины дуги захвата, мм, в результате сплющивания 𝑥0 = 𝑐в ∙ 𝑃ср ∙ 𝑅р Где 𝑐в – упругая постоянная материала рабочих валков 1 − 𝜇п2 𝑐в = 16 ∙ 𝜋∙Е 𝜇п = 0,3 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 Для стали Е=2,15∙ 105 Мпа 𝑐в = 2,16 ∙ 10−5 , м2 /МН 𝑥01 = 2,16 ∙ 10−5 ∙ 135,7 ∙ 315 = 0,923 мм Рассчитаем длину дуги захвата с учётом упругого сплющивания прокатных валков 𝑙𝑐 = 𝑥01 + √𝑥02 + 𝑙д2 𝑙𝑐 > 𝑙д 𝑙𝑐 = 𝑥01 + √𝑥02 + 𝑙д2 = 0,923 + √0,9232 + 50,42 = 51,3 мм 16 Определим площади контакта металла с валками с учётом упругого сплющивания 𝐹𝑘 = 𝑏𝑐𝑝 ∙ 𝑙𝑐 𝐹𝑘1 = 𝑏𝑐𝑝 ∙ 𝑙𝑐1 = 1220 ∙ 51,3 = 62586 мм2 = 0,0626 м2 Результаты расчётов параметров зоны деформации с учётом упругого сплющивания валков сведены в табл. 11 Таблица 11 - Расчёт параметров зоны деформации с учётом упругого сплющивания валков. Номер прохода 𝑥0 , мм 𝑙𝑐 , Мпа 𝐹𝑘𝑐 , м2 1 0,923 51,3 0,0626 2 1,005 31,9 0,0389 3 1,175 23,25 0,0283 4 1,176 18,85 0,023 5 1,46 14,14 0,0172 Коэффициент, учитывающий влияние внешнего трения при средней толщине полосы с учётом сплющивания валков 1 𝑙 𝑛𝜎′ = 1 + ∙ (4 … 6) ℎср 1 51,3 𝑛𝜎′ = 1 + ∙ = 2,11 4 11,5 Коэффициент, учитывающий влияние внешних зон с учётом упругого сплющивания −0,4 ℎ 𝑏 𝑙 0 0 𝑛𝜎′′ = (0,4 ∙ + 0,6) ∙ ( ) ℎ1 𝑏1 ℎср 𝑛𝜎′′ 15 51,3 −0,4 = (0,4 ∙ + 0,6) ∙ ( = 0,8 ) 7 11,5 Прокатка осуществляется без натяжения, поэтому 𝑛𝜎′′′ = 1 Коэффициент, учитывающий изменение влияния внешнего трения в связи с уширением 1+ 𝑛𝑏 = 3 ∙ 𝑏ср − 𝑙 𝑙 ∙ 3 ∙ 𝑏ср 4 ∙ ℎ𝑐𝑝 𝑙 1+ 4 ∙ ℎ𝑐𝑝 17 1+ 𝑛𝑏 = 3 ∙ 1220 − 51,3 51,3 ∙ 3 ∙ 1220 4 ∙ 11,5 = 0,992 51,3 1+ 4 ∙ 11,5 Расчёт среднего давления с учётом сплющивания валков рсср = 1,15𝑛𝜎′ 𝑛𝜎′′ 𝑛𝜎′′′ 𝑛𝑏 𝜎 рсср1 = 1,15 ∙ 2,11 ∙ 0,8 ∙ 0,992 ∙ 1 ∙ 111,6 = 214,9 МПа Сила прокатки с учётом сплющивания валков Рс = рсср ∙ 𝐹𝑘𝑐 𝑐 Р1с = рсср1 ∙ 𝐹𝑘1 = 214,9 ∙ 0,0626 = 13,45 МН Расчёт давления и силы прокатки с учётом упругого сплющивания валков приведены в табл.12[7] Таблица 12- Расчёт давления и силы прокатки с учётом упругого сплющивания валков Номер прохода 𝑛𝜎′ 𝑛𝜎′′ 𝑛𝑏 рсср Рс 1 2,11 0,8 0,992 214,9 13,45 2 2,22 0,621 0,995 178,3 6,93 3 2,36 0,606 0,996 203,9 5,77 4 2,57 0,571 0,997 196,9 4,53 5 2,571 0,552 0,998 256,3 4,4 Вывод: таким образом, в ходе горячей прокатки на стане 1500, мы из подката толщиной 15 мм получили готовый лист толщиной 2 мм и шириной 1220 мм. Сутунка закупалась с других заводов. 18 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В курсовой работе произведён расчёт энергосиловых параметров при горячей прокатке марки стали 12Х18Н10Т. Приведена характеристика данного сплава, его химический состав и влияние легирующих добавок, типичные механические свойства. Прокатка производилась на реверсивном стане 1500. Рассчитаны основные параметры прокатки, такие как угол захвата, температура прокатки, также, рассчитаны энергосиловые параметры. 19 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Коновалов Ю.В. Справочник прокатчика. Книга 1. Производство горячекатанных листов и полос/ М.: Теплотехник, 2008. - 640 с. 2. Рудской, А. И. Теория и технология прокатного производства : учебное пособие / А. И. Рудской, В. А. Лунев. — 3-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2020. — 528 с. — ISBN 978-5-8114-4958-3. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/129221. — Режим доступа: для авториз. пользователей. 3. Коваль, Г. И. Металлургическое оборудование [Текст] Ч. 1 : Конструкции и расчет станов шаговой прокатки прямым и обратным ходом : курс лекций по специальности 151400 "Металлургия" / Г. И. Коваль ; Юж.-Урал. гос. ун-т, Каф. Машины и технологии обработки материалов давлением ; ЮУрГУЧелябинск : Издательский Центр ЮУрГУ , 2013. – 74с. 4. Колесников, А. Г. Технологическое оборудование прокатного производства : учебное пособие / А. Г. Колесников. — Москва : МГТУ им. Баумана, 2014. — 158 с. — ISBN 978-5-7038-4004-7. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/106479 . — Режим доступа: для авториз. пользователей. 5. Белелюбский, Б. Ф. Машины и агрегаты для обработки металлов давлением : учебное пособие / Б. Ф. Белелюбский, А. А. Герасимова, С. С. Хламкова. — Москва : МИСИС, 2019. — 74 с. — ISBN 978-5-907061-95-8. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/129007 . — Режим доступа: для авториз. пользователей. 6. Зобнин, А. Д. Технологические основы проектирования прокатных комплексов. Технология производства отдельных видов проката : учебное пособие / А. Д. Зобнин, Н. А. Чиченев. — Москва : МИСИС, 2013. — 154 с. — ISBN 978-5-87623-651-7. — Текст : электронный // Лань : электроннобиблиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/47420. — Режим доступа: для авториз. пользователей. 7. Зобнин, А. Д. Технологические основы проектирования прокатных комплексов: Расчет параметров листовой прокатки : учебное пособие / А. Д. Зобнин, Н. А. Чиченев, А. Ю. Зарапин. — Москва : МИСИС, 2009. — 124 с. — ISBN 978-5-87623-261-8. — Текст : электронный // Лань : электроннобиблиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/116855 . — Режим доступа: для авториз. пользователей. 20
