Энергосиловые параметры сортовой прокатки

Ниже будут предложены две методики расчета энергосиловых параметров.

Методика М.Я. Бровмана [4].

Усилие и момент прокатки определяются по формулам:

(5.1)

, (5.2)

где – среднее давление металла на валки;

- горизонтальная проекция контактной площади деформируемой заготовки и валка;

- длина зоны деформации;

- коэффициент плеча равнодействующей;

, (5.3)

где k - предел текучести (сопротивление деформации) при сдвиге, ;

- коэффициент напряженного состояния;

- действительный предел текучести прокатываемого металла (в состоянии линейного напряженного состояния при пластометрических испытаниях), определяемый из степенной функции [5]:

, (5.4)

где – величины постоянные для данной марки стали, определяются по таблице 10.1.

Проекция контактной площади определяется по формуле:

(5.5)

где – средняя ширина раската;

- коэффициент, зависящий от типа калибра.

. (5.6)

При горячей прокатке величину можно рассматривать как функцию одного параметра:

, (5.7)

Таблица 5.1 Коэффициенты для определения

Материал	Диапазон температур	, мПа	n1	n2	n3•102 град -1
Ст 20 Ст 45 Ст ШХ15 Ст 40ХН Ст 40Х Ст12 ХН3А Ст 30ХГСА Сталь 55С2 и Сталь 60С2	900-1300 900-1300 900-1300 900-1300 900-1300 900-1300 900-1200   900-1300		0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25   0,25	0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14   0,14	0,25 0,25 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30   0,30

где - средняя высота раската;

(5.8)

при

(5.9)

при

, (5.10)

. (5.11)

Коэффициент плеча равнодействующей равен:

, (5.12)

при , где - характеризует форму поперечного сечения заготовки;

, (5.13)

при .

Коэффициенты , определены для различных типов калибров [4] и приведены в таблице 5.2.

Необходимые в ходе расчета геометрические параметры очага деформации рекомендуется брать как для «соответственной» полосы, в этом случае не нужно пользоваться коэффициентами .

Методика А.И. Целикова и В.И. Зюзина.

Действительный предел текучести деформируемого металла определяется методом термодинамических коэффициентов В.И. Зюзина:

, МПа (5.14)

где s_о.д – базисная величина предела текучести металла, опреде

ленная опытами при следующих параметрах деформации: одно

осное растяжение при t=1000°С; e=0,1; u=10 1/с;

- термомеханические коэффициенты, учитывающие, соответственно, температуру, степень и скорость деформации.

Таблица 5.2. Коэффициенты для определения энергосиловых параметров

калибр/ коэффициент	гладкая бочка	ромбический и квадратный	овальный, круглый, шестигранный	ящичный и ящичный шестиугольный
		0,72	0,84	0,9
	0,5	0,71	0,57	0,56
		0,5	0,79	0,8
	0,25	0,28	0,28	0,28
		1,41	1,19	1,13
		0,5	0,79	0,8
		1,41	1,7	1,7
	0,5	0,35	0,4	0,4

В справочной литературе [11] приведены базисные значения предела текучести различных марок стали, а термомеханические коэффициенты определяют по специальным графикам, построенным для каждой марки стали в зависимости от параметров (t; e; u).

Сопротивление металла деформации определяется по формуле А.И. Целикова – В.С. Смирнова:

, (5.15)

где - интенсивность нормальных напряжений при плоском деформированном состоянии;

- коэффициент напряженного состояния металла в очаге деформации, определяется как произведение пяти коэффициентов:

, (5.16)

где – коэффициент, учитывающий влияние ширины прокатываемой полосы (рисунок 5.1), может быть определен по регрессионной зависимости:

, (5.17)

Рисунок 5.1. Определение коэффициента ширины полосы

- коэффициент, учитывающий влияние внешнего (контактного) трения, определяется по формуле:

, (5.18)

, (5.19)

, (5.20)

где – толщина полосы в нейтральном сечении очага деформации;

– толщина полосы, выходящей из очага деформации;

f_у - коэффициент контактного трения в установившимся периоде процесса прокатки;

l – длина очага деформации, мм.

- коэффициент, учитывающий влияние внешних зон;

, (5.21)

- коэффициент, учитывающий влияние межклетевого натяжения прокатываемой полосы в клетях непрерывных групп прокатных станов:

, (5.22)

где и - соответственно, натяжения заднего и перед

него концов прокатываемой полосы.

, (5.23)

где П – периметр полосы.

Кроме сопротивления металла деформации , остальные энергосиловые параметры для любой методики определяются одинаково. Усилие прокатки и момент определяются по формулам 5.1, 5.2.

Загрузка рабочей клети по усилию прокатки определяется по формуле:

(5.24)

где - допускаемое усилие прокатки (приложение 1)

Ориентировочно, крутящий момент прокатки с учетом затрат энергии на преодоление трения в механизмах главной линии и других технологических факторов, составляет:

(5.25)

Момент, развиваемый электродвигателем:

, (5.26)

где - кпд механизмов главной линии клети;

- передаточное число редуктора (приложение 1).

Мощность электродвигателя главного привода:

, (5.27)

Угловая скорость вращения вала двигателя:

, (5.28)

где - частота вращения валков, об/мин.

Коэффициент использования мощности двигателя:

(5.29)

где - мощность двигателей, согласно технологических характеристик (приложение 1).

ЛИТЕРАТУРА

1. Пратусевич А.Е. Вальцовщик-оператор прокатного стана. Учебник в 6 книгах. Книга 5. – Старый Оскол, 1995

2. Мастеров В.А., Берковский В.С. Теория пластической деформации и пластической обработки металлов давлением. – М.: Металлургия, 1989

3. Смирнов В.К., Шилов В.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. Учебное пособие для вузов. – М.: Металлургия, 1987

4. Бровман Н. Я. Энергосиловые параметры и усовершенствование технологии прокатки. М.: Металлургия, 1995

5. Гетманец В.В., Тильга С.С., Кузьменко А.Г., Романченко В.Л.Справочник калибровщика. – Кривой Рог: Минерал, 1995

6. Грудев А.П. Теория прокатки. - М.: Металлургия, 1988

7. Производство проката не непрерывном мелкосортно-среднесортном стане 350. Временная технологическая инструкция. – ВТИ 00187895-П.С-346-2001

8. Кузьменко А.Г. Мелкосортные станы. Состояние, проблемы, перспективы. – М.: Металлургия, 1996

9. Грудев А.П., Машкин Л.Ф., Ханин М.И. Технология прокатного производства. – М.: Металлургия, 1994

10. Тарновский И.Я. Формоизменение при пластической обработке. – М.: Металлургиздат, 1954

11. Целиков А.И., Томленов А.Д., Зюзин В.И., Третьяков А.В., Никитин Г.С.Теория прокатки. Справочник. – М.: Металлургия, 1982.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1