Форма и размеры калибров, расположение их на бочке валков

В абсолютном большинстве случаев, на блюмингах применяется система ящичных калибров или системы «гладкая бочка-ящичный калибр». Однако, проектирование ящичных калибров для обжимного стана имеет ряд особенностей.

Высоту ручья h_ср (рис. 1.10) при построении прямоугольных (ящичных) калибров валков блюмингов в зависимости от устойчивости раската при обжатии принимают следующей:

hср = (0,35-0,45)H_min при Н/В>1,3, (2.33)

hcp = (0,2-0,3)H_min при Н/В< 1,3; (2.34)

где Н/В – отношение высоты к ширине задаваемого в данный калибр раската.

Высоту первого калибра (бочки) принимают по таблице 2.1, а иногда заменяют гладкой бочкой при прокатке слитков. Обычно все калибры, кроме первого (бочки), стремятся выполнить одной высоты, что упрощает калибровку станинных роликов и повышает их прочность.

Ширину калибра принимают равной по дну:

В_к = B_min – (0 -10) мм,

по зазорам В_к = В_max +(10-20) мм;

Bmin и Вmах соответственно ширина полосы минимальная до прокатки и максимальная после прокатки в данном калибре.

Выпуск калибра представляет собой тангенс угла y

tgy = В_к - b_к / (h_к - s). (2.35)

На практике выпуск принимают равным от 15 до 35%. Величина зазора между валками S = 10 - 20 мм. Если разность между минимальной и максимальной шириной раската значительна (например, в случае нескольких режимов обжатий) выпуск будет очень большим и не обеспечит удержание полосы. В этом случае величину В_к принимают равной или несколько больше b_min. Устойчивая прокатка при недостаточно тесном калибре может быть обеспечена при h / b≤ 1,5.

Выпуклость дна ручья D = 2,5 - 5 мм выполняют для того, чтобы компенсировать уширение при прокатке в следующем калибре. В первом и последних калибрах D=0, кроме случаев, когда блюм поступает для прокатки на непрерывно -заготовочный стан.

Радиус закругления у дна калибра:

r₂=(0,08-0,1)b_k; (2.36)

радиус у зазора:

г₁=(0,1-0,15)h_k. (2.37)

Длина бочки валков блюмингов изменяется в пределах 2400 – 2800 мм. При размещении калибров на валках принимают крайние бурты шириной 100 – 180 мм. Ширину буртов между калибрами принимают равной 0,4h_k и она составляет 70 – 100 мм, хотя в заводских калибровках встречаются и меньшие значения при ограниченной длине бочки валка. На блюмингах работают с нижним давлением, что снижает нагрузку на станинные ролики и рольганг. При общем приводе применяют нижнее давление валков 20 мм. При индивидуальном приводе нижний валок в начале прохода вращается быстрее верхнего, что обеспечивает изгиб переднего конца раската кверху. В этом случае желательно иметь одинаковый диаметр валков во всех калибрах, так как при этом отпадает частая регулировка числа оборотов.

Расстояние между осями верхнего и нижнего валков с учетом зазора по буртам называется номинальным начальным или средним диаметром D₀ данной пары валков.

Диаметр, которому соответствует скорость выхода металла из валков без учета опережения, называется катающим (рабочим) диаметром D_к.

Номинальный диаметр валков D₀ можно определить из выражения:

(2.38)

или

, (2.39)

где S – зазор между валками, мм;

Н – высота калибра, мм;

D_бв – диаметр бочки верхнего валка, мм;

D_бн – диаметр бочки нижнего валка, мм;

D_кв – катающий диаметр верхнего валка, мм;

D_кн- катающий диаметр нижнего валка, мм.

При прокатке в ящичных калибрах величина катающего диаметра определяется по дну калибра:

D_кв=D_бв – 2h_рв , (2.40)

D_кн=D_бн – 2h_рн , (2.41)

Для случая равенства диаметров бочек верхнего и нижнего валков катающий диаметр определить по формуле (2.42).

С учетом влияния боковых стенок ящичного калибра катающий диаметр определяют по формуле:

, (2.42)

где b_д – ширина по дну калибра, мм;

С – длина боковых стенок калибра, мм.

Для того, чтобы упростить привалковую арматуру и обеспечить заданное направление движения полосы обычно задаются верхним или нижним давлением за счет применения разных катающих диаметров верхнего и нижнего валков. Это дает возможность использования одну (верхнюю или нижнюю) проводку на выходе полосы из валков. В обжимных станах применяют нижнее давление m_н (нижний валок применяют большего диаметра, чем верхний). Если катающий диаметр верхнего валка больше нижнего, то будет верхнее давление m_в . Величина верхнего (или нижнего) давления условно выражается разностью катающих диаметров нижнего и верхнего валков (в мм):

m_н = D_кн – D_кв > 0; (2.43)

m_в = D_кв – D_кн > 0. (2.44)

В этом случае при выходе из валков металл изгибается в сторону меньшего диаметра валка.

На практике разность окружных скоростей верхнего и нижнего валков, вследствие разности катающих диаметров, обычно получают около 50 мм/сек. Этим создается такое усилие, при котором передний конец полосы будет стремится изгибаться все время в одном направлении, т.е. полосу можно направить вверх или вниз.

Верхнее или нижнее давление должно выбираться с учетом числа оборотов валков.

На сортовых станах обычно принимают верхнее давление, в этом случае отпадает необходимость в верхних проводках, установка которых сложнее нижних. В обжимных станах, принимая нижнее давление, добиваются уменьшения динамических ударов полосы о станинные ролики и ролики рольганга. При значительной разнице в диаметрах верхнего и нижнего валков усиливается износ из-за наличия значительного скольжения между валками и полосой ввиду различных окружных скоростей, а также появляются удары в шпинделях стана. Величины верхнего давления в сортовых станах и нижнего – в обжимных принимают следующие:

– для обжимных ящичных калибров

m = (0,01 – 0,015)D_к; (2.45)

– для черновых калибров

m = (0,005 – 0,01)D_к; (2.46)

– для чистовых калибров

m = 0.

С учетом приведенных зависимостей величину нижнего давления на блюмингах принимают m_н= 10 – 15 мм, на черновых клетях крупно и среднесортных станов m_в = 6 – 3 мм, на промежуточных клетях указанных станов m_в = 3 – 2 мм и на предчистовых клетях m_в =1,0 – 0,5 мм.

На современных блюмингах, имеющих индивидуальные приводы верхнего и нижнего валков, принимают равные диаметры валков, а нижнее давление обеспечивается путем рассогласования скоростей вращения – нижнему валку придают несколько большее число оборотов в минуту; этим достигается та же цель, что и разностью катающих диаметров.

На валках блюмингов располагают от трех до пяти калибров. Применяют два способа размещения калибров: последовательное, когда калибры располагают на бочке валка последовательно в соответствии с порядком обжатия в них раската (рис. 2.3 а) и симметричное, когда первый калибр располагают посредине бочки валка (рис. 2.3 б).

Последовательное расположение калибров имеет то преимущество, что раскат при прокатке перемешают в одном направлении и поэтому паузы получаются меньшими. Однако при таком расположении калибров опоры валков нагружены неравномерно. Симметричное расположение валков себя оправдывает в ряде конкретных случаев, особенно при прокатке слябов.

Рисунок 2.3 – Монтаж калибров блюминга:

а – 1300 комбинат «Криворожсталь»;

б – 950 – Донецкий металлургический завод.

Для расположения калибров на валках берут вертикальную плоскость, проведенную через оси верхнего и нижнего валков (плоскость чертежа) и на ней располагают среднюю линию валков и линию прокатки (рисунок 2.4).

Горизонтальная линия, которая делит расстояние между осями валков пополам, называется средней линией валков, а линия, на которой располагается калибры, называется линией прокатки. Линия прокатки находится от средней линии валков на расстоянии , где m – верхнее или нижнее давление.

Величина e откладывается вниз от средней линии валков для создания верхнего давления или вверх от средней линии для создания нижнего давления.

При отсутствии верхнего или нижнего давления линия прокатки совмещается со средней линией валков.

Калибры располагаются на валках таким образом, чтобы нейтральная линия калибра совпадала с линией прокатки; в этом случае будет соблюдаться условие симметричности процесса прокатки относительно линии прокатки.

Калибры на валках располагают в следующей последовательности:

1) на расстоянии D₀ проводят оси нижнего и верхнего валков;

2) расстояние между осями верхнего и нижнего валков делят пополам и проводят среднюю линию валков;

3) в зависимости от типа стана и калибра принимают в соответствии с вышеприведенными рекомендациями верхнее m_в или нижнее m_н давления;

4) на расстоянии от средней линии валков проводят линию прокатки;

Рисунок 2.4 – Расположение калибров на валках:

5) для каждого калибра определяют нейтральную линию;

6) размещают калибры на валках таким образом, чтобы нейтральные линии калибров совмещались с линией прокатки;

7) находят катающие диаметры валков. Для ящичных калибров m_н будем иметь:

; (2.47)

(2.48)

8) по формуле (50) производят проверку правильности расчета катающих диаметров;

9) в зависимости от типа стана и калибра по таблице 2.10 принимают зазор между валками;

10) определяют диаметры бочек верхнего и нижнего валков. При нижнем давлении

; (2.49)

; (2.50)

11) по формуле (6.6) производят проверку правильности расчета бочек валков;

12) принимают ширину буртов между калибрами. Ширина буртов принимается конструктивно с таким расчетом, чтобы обеспечивалась их прочность и возможность размещения вводной и выводной арматуры. В ряде случаев ширину бурта принимают исходя из их прочности, глубины ручьев и величины выпуска, при определении ширины буртов можно пользоваться следующими зависимостями: для промежуточных буртов стальных валков 0,5h_р, чугунных валков 0,8 – 1,0 h_р , ширина крайних буртов (1,5 – 2,0) ширины промежуточного бурта;

13) проверяют размещение калибров по длине бочки валков по формуле:

; (2.51)

где B – ширина калибра у разъема;

– ширина крайних буртов;

Таблица 2.10 – Величина зазора между валками различных типов станов и калибров

b – ширина промежуточных буртов;

n –число калибров.

Если длина бочки L в формуле (2.51) окажется больше правой части равенства, то в этом случае размещают дополнительные калибры, либо увеличивают ширину буртов.