Расчет калибров арматурной стали №20

Определим коэффициент общей вытяжки:

где Fo – площадь поперечного сечения исходной заготовки, мм²;

Fn - площадь поперечного сечения готового профиля, мм².

Размеры поперечного сечения исходной заготовки – 125*125 мм. Площадь поперечного сечения профиля 314 мм²:

Задаемся коэффициентом средней вытяжки μ_ср= 1,26

Определяем число проходов:

Выбор распределение вытяжки по проходам представлено в таблице 1.

Таблица 1 – Распределение вытяжки по проходам

№ клети	Диаметр валка, мм	Форма калибра	Проходы	Вытяжка
			μ₁	1,33
		μ₂	1,34
		μ₃	1,34
		μ₄	1,33

Продолжение таблицы 1

	№ клети	Диаметр валка, мм	Форма калибра	Проходы	Вытяжка
Черновая клеть				μ₅	1,33
			μ₆	1,27
			μ₇	1,29
			μ₈	1,27
Промежуточная				μ₉	1,28
			μ₁₀	1,29
			μ₁₁	1,27
			μ₁₂	1,24
			μ₁₃	1,22
Чистовая				μ₁₄	1,22
			μ₁₅	1,2
			μ₁₆	1,22

1.1 Расчет чистовой группы клетей (клета №16-14)

Для чистовой арматурной стали №20 допуски согласно ГОСТ5781-82 составляют +0,5 и -0,5 при обычной точности прокатки.

КАЛИБР №16

Принимаем минусовой допуск, находим размер в холодном состоянии:

d_х = d_n – h_опт /2,

где d_n – номинальный диаметр, мм;

h_опт – минусовой допуск, мм;

d_х = 20 – 0,5/2 = 19,75 мм

Размер арматуры в горячем состоянии:

d_г = d_х * 1,013

d_г = 19,75 * 1,013 = 20

Наружный диаметр в горячем состоянии:

d₁₆ = d₁ *1,013

d₁₆ = 22 *1,013= 22,3 мм

Площадь чистого профиля в горячем состоянии, мм²:

F₁₆=π * d²_г /4,

F₁₆=π * 20² /4 = 314

Зазор между валками принимаем равным толщине продольного ребра:

s₁₆ = b₁ = 1,5 мм.

Определяем высоту калибра:

h₁₆ = d₁₆ – s₁₆,

h₁₆ = 22,3 – 1,5 = 20,8 мм.

Определяем ширину калибра:

b₁₆ = 1.098 * b₁₆,

b₁₆ = 1.098 * 22,3 = 24,5

Определяем глубину вреза:

мм

Определяем радиус сопряжения:

r₁₆ = (0,08…0,1) * d_г,

r₁₆ = 0,1 * 20 = 2 мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср₁₆ =D_в + s₁₆ – F₁₆/d₁₆,

D_кср16= 350 + 1,5 – 314/22,3 = 337,4 мм

Скорость прокатки принимаем:

v₁₆ = 13,7 м/c

Частота вращения валков:

n₁₆ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₁₆ = 60 * 13,7 / (3,14 * 337,4) = 0.78*10³ об/мин.

Максимальный угол захвата определяем по графику (рисунок 1): α=14⁰

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 10/337,4) = 13⁰98'

Определим константу калибровки:

К₁₆ = F₁₆ * D_к16 * n₁₆,

К₁₆ = 314* 337,4* 0,78 = 58919

Калибр №15

Площадь сечения овала в горячем состоянии:

F₁₅ = μ * F₁₆,

F₁₅ = 1,22 * 314 = 383,1 мм²

Уширение овальной полосы по графику (рисунок 1) принимаем:

Рисунок 1 – Зависимость уширения при прокатки ромбической полосы в квадратном калибре или овальной полосы в круглом калибре

Δb₁₅ = 2 мм

Зазор между валками принимаем равным s₁₅= 2 мм.

Толщина овала в горизонтальной клети будет равна:

h₁₅ = h₁₆ = 20,8

Ширина овала равна:

мм

Ширина калибра овала равна:

b_k₁₅ = 1.1 * b₁₅,

b_k₁₅ = 1.1 * 26,4 = 29 мм

Радиус очертания овала равен:

мм

Радиус закругления равен:

r = (0,1…0,4) * h₁₅,

r = 0,25 * 20,8 = 5,2 мм

Определяем глубину вреза:

мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср15 =D_в + s₁₅ – F₁₅/b₁₅,

D_кср15 = 350 + 2 – 383,1/29= 338,8 мм

Скорость прокатки равна:

v₁₅ = v₁₆ /μ,

v₁₅ = 13,7/ 1,22 = 11,23 м/c

Частота вращения валков:

n₁₅ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₁₅ = 60 * 11,23 / (3,14 * 338,8) = 0,63*10³ об/мин.

Максимальный угол захвата определяем по графику (рисунок 1): α=14⁰

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 3.6/338,8) = 8⁰36'

Определим константу калибровки:

К₁₅ = К₁₆ /1,02,

К₁₅ = 58919 / 1,02 = 57764

КЛЕТЬ №14

Кантовать на 90⁰

Площадь сечения в горячем состоянии:

F₁₄ = μ * F₁₄,

F₁₄ = 1,22 * 383,1 = 461,8 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Ширина ребрового овала, мм:

Высота ребрового овала, мм:

h₁₄ = 1,25 * b₁₄,

h₁₄ = 1,25 * 22,1 = 27,6

Уширение полосы принимаем: Δb₁₄ = 2 мм

Зазор между валками принимаем равным s₁₄= 2 мм.

Ширина калибра овала равна:

b_k₁₄= 1.09 * b₁₄,

b_k₁₄ = 1.09 * 22,1 = 24,1 мм

Радиус сопряжения калибра овала равен, мм:

R_ов = (0,7…1) * b_k₁₄,

R_ов = 0,7 * 24,1 = 16,9

Радиус сопряжения, мм:

r_ов1 = (0,5…0.75) * b_k₁₄,

r_ов1 = 0,6 * 24,1 = 14,5

Радиус очертания овала равен:

r_ов = (0,2…0.25) * r_ов1,

r_ов = 0.2 * 14,5 = 2,9 мм

Определяем глубину вреза:

мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср14 =D_в + s₁₄ – F₁₄/b₁₄,

D_кср14 = 350 + 2 – 461,8 /22,1 = 331,1 мм

Скорость прокатки равна:

v₁₄= v₁₅ /μ,

v₁₄ =11,23 / 1,22 = 9,36 м/c

Частота вращения валков:

n₁₄ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₁₄ = 60 * 9,36/ (3,14 * 331,1) = 0,54*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 1,05/331,1) = 4⁰6'

Определим константу калибровки:

К₁₄ = К₁₅ /1,2,

К₁₄ = 57764/ 1,02 = 56632

КЛЕТЬ №13

Площадь сечения овала в горячем состоянии:

F₁₃ = μ * F₁₃,

F₁₃ = 1,22 * 461,8 = 563,4 мм²

Уширение овальной полосы по графику (рисунок 1) принимаем:

Δb₁₃ = 2 мм

Зазор между валками принимаем равным s₁₃= 2,8 мм.

Толщина овала в горизонтальной клети будет равна:

h₁₃ = h₁₄ = 27,6

Ширина овала равна:

мм

Ширина калибра овала равна:

b_k₁₃ = 1.1 * b₁₃,

b_k₁₃ = 1.1 * 29,1 = 32 мм

Радиус очертания овала равен:

мм

Радиус закругления равен:

r = (0,1…0,4) * h₁₃,

r = 0,25 * 27,6 = 7 мм

Определяем глубину вреза:

мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср13 =D_в + s₁₃ – F₁₃/b₁₃,

D_кср13 = 350 + 2.8 – 563,4/29,1 = 333,4 мм

Скорость прокатки равна:

v₁₃ = v₁₄ /μ,

v₁₃ = 9.36/ 1,22 = 7,7 м/c

Частота вращения валков:

n₁₃ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₁₃ = 60 * 7,7 / (3,14 * 333,4) = 0,44*10³ об/мин.

Максимальный угол захвата определяем по графику (рисунок 1): α=14⁰

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 10/333,4) = 14⁰8'

Определим константу калибровки:

К₁₃ = К₁₄ /1,02,

К₁₃ = 56632/ 1,02 = 55521

КЛЕТЬ №12

Кантовать на 90⁰

Площадь сечения в горячем состоянии:

F₁₂ = μ * F₁₂,

F₁₂ = 1,22* 563,4 = 688.41 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Ширина ребрового овала, мм:

Высота ребрового овала, мм:

h₁₂ = 1,25 * b₁₂,

h₁₂ = 1,25 * 27 = 33,8

Уширение полосы принимаем: Δb₁₂ = 6 мм

Зазор между валками принимаем равным s₁₂= 3,5 мм.

Ширина калибра овала равна:

b_k₁₂= 1.09 * b₁₂,

b_k₁₂ = 1.09 * 27 = 29,4 мм

Радиус сопряжения калибра овала равен, мм:

R_ов = (0,7…1) * b_k₁₂,

R_ов = 0,7 * 29,4 = 20,6

Радиус сопряжения, мм:

r_ов1 = (0,5…0.75) * b_k₁₄,

r_ов1 = 0,6 * 29,4 = 17,6

Радиус очертания овала равен:

r_ов = (0,2…0.25) * r_ов1,

r_ов = 0.2 * 17,6 = 3,5 мм

Определяем глубину вреза:

мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср12 =D_в + s₁₂ – F₁₂/b₁₂,

D_кср12 = 350 + 3,5 – 688.41 /27 = 328 мм

Скорость прокатки равна:

v₁₂= v₁₃ /μ,

v₁₂ =7,7 / 1,22 = 6,3 м/c

Частота вращения валков:

n₁₂ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₁₂ = 60 * 7,7/ (3,14 * 328) = 0,45*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 4,8/328) = 9⁰52'

Определим константу калибровки:

К₁₂ = К₁₃ /1,02,

К₁₂ = 55521 / 1,02 = 54433

КЛЕТЬ №11

Кантовать на 90⁰

Площадь сечения в горячем состоянии:

F₁₁ = μ * F₁₂,

F₁₁ = 1,24 * 688.41 = 853.68 мм²

Уширение овальной полосы принимаем:

Δb₁₁ = 5 мм

Зазор между валками принимаем равным s₁₁= 6 мм.

Толщина овала в горизонтальной клети будет равна:

h₁₁ = 1,41 * с₁₂ – s - Δb₁₁,

h₁₁ = 1.41 * 26.5 – 6 –5 = 26.37 мм

Ширина овала равна:

мм

Ширина калибра овала равна:

b_k₁₁ = 1.1 * b₁₁,

b_k₁₁ = 1.1 * 43.6 = 47.96 мм

Радиус очертания овала равен:

мм

Радиус закругления равен:

r = (0,1…0,4) * h₁₃,

r = 0,25 * 13.7 = 3.4 мм

Определяем глубину вреза:

мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср11 =D_в + s₁₁ – F₁₁/b₁₁,

D_кср11 = 420 + 6 – 853.68/45 = 408.2 мм

Скорость прокатки равна:

v₁₁ = v₁₂ /μ,

v₁₁ = 4.57 / 1,24 = 3.69 м/c

Частота вращения валков:

n₁₁ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₁₁ = 60 * 3.69 / (3,14 * 408.2) = 0,17*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 15.8/408.2) = 15⁰59'

Определим константу калибровки:

К₁₁ = К₁₂ /1,02,

К₁₁ = 54433 / 1,02 = 53365

КЛЕТЬ №10

Площадь сечения в горячем состоянии:

F₁₀ = μ * F₁₁,

F₁₀ = 1,27 * 853.68 = 1084.17 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Ширина ребрового овала, мм:

Высота ребрового овала, мм:

h₁₀ = 1,25 * b₁₀,

h₁₀ = 1,25 * 33.9 = 42.17

Уширение полосы принимаем: Δb₁₁ = 6 мм

Зазор между валками принимаем равным s₁₁= 7 мм.

Ширина калибра овала равна:

b_k₁₀ = 1.09 * b₁₀,

b_k₁₀ = 1.09 * 33.9 = 36.95 мм

Радиус сопряжения калибра овала равен, мм:

R_ов = (0,7…1) * b_k₁₀,

R_ов = 0,7 * 36.95 = 25.87

Радиус сопряжения, мм:

r_ов1 = (0,5…0.75) * b_k₁₀,

r_ов1 = 0,6 * 25.87 = 15.52

Радиус очертания овала равен:

r_ов = (0,2…0.25) * r_ов1,

r_ов = 0.2 * 15.52 = 3 мм

Определяем глубину вреза:

мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср10 =D_в + s₁₀ – F₁₀/b₁₀,

D_кср10 = 420 + 7 – 1084.17/33.9 = 397.8 мм

Скорость прокатки равна:

v₁₀ = v₁₁ /μ,

v₁₀ =3.69 / 1,27 = 2.9 м/c

Частота вращения валков:

n₁₀ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₁₀ = 60 * 2.9/ (3,14 * 397.8) = 0,14*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 25.62/402.8) = 20⁰40'

Определим константу калибровки:

К₁₀ = К₁₁ /1,02,

К₁₀ = 53365 / 1,02 = 52319

КЛЕТЬ №9

Кантовать на 90⁰

Площадь сечения овала в горячем состоянии:

F₉ = μ * F₁₀,

F₉ = 1,29 * 1084,17 = 1398,58 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Уширение овальной полосы принимаем:

Δb₉ = 6 мм

Зазор между валками принимаем равным s₉= 6 мм.

Высота ребрового овала, мм:

h₉ = b₁₀ - Δb₁₁

h₉ = 33,9 - 6 = 27,9

Ширина овала, мм:

Ширина калибра овала равна:

b_k₉ = 1.1 * b₉,

b_k₉ = 1.1 * 68,41 = 75,25 мм

Радиус очертания овала равен:

мм

Радиус закругления, мм:

r_ов = (0,1…0.4) * h₉

r_ов = 0,3 * 27.9 = 8.36

Из формулы площади овального калибра определяем толщину полосы металла, мм:

b_ов = F_ов / (0,74 * h_ов),

b_ов = 1398.58 / (0,74 * 27.9) = 67.79

Определяем глубину вреза:

мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср9 =D_в + s₉ – F₉/b₉,

D_кср9 = 460 + 6 – 1398.58/68.41 = 445.13 мм

Скорость прокатки равна:

v₉ = v₁₀ /μ,

v₉ = 2.9 / 1.29 = 2.25 м/c

Частота вращения валков:

n₉ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₉ = 60 * 2.25 / (3,14 * 445.13) = 0,1*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 26.57/445.13) = 19⁰54'

Определим константу калибровки:

К₉ = К₁₀ /1,02,

К₉ = 52319 / 1,02 = 51293

Расчет черновой группы клетей (клети № 8-1)

КЛЕТЬ №8

Площадь сечения овала в горячем состоянии:

F₈ = μ * F₉,

F₈ = 1,28 * 1398.58 = 1790.18 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Ширина ребрового овала, мм:

Высота ребрового овала, мм:

h₈ = 1,25 * b₈,

h₈ = 1,25 * 43.56= 54.45

Уширение овальной полосы принимаем:

Δb₈ = 6 мм

Зазор между валками принимаем равным s₁₁= 7 мм.

Ширина калибра овала равна:

b_k₈ = 1.09 * b₈,

b_k₈ = 1.09 * 43.56 = 47.78 мм

Радиус сопряжения калибра овала равен, мм:

R_ов = (0,7…1) * b_k₈,

R_ов = 0,7 * 47.78 = 33.24

Радиус сопряжения, мм:

r_ов1 = (0,5…0.75) * R_ов,

r_ов1 = 0,6 * 33.24 = 19.94

Радиус очертания овала равен:

r_ов = (0,2…0.25) * r_ов1,

r_ов = 0.2 * 19.94 = 4 мм

Определяем глубину вреза:

мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср8 =D_в + s₈ – F₈/b₈,

D_кср8 = 460+ 7 –1790.18/43.56 = 429.37 мм

Скорость прокатки равна:

v₈ = v₉ /μ,

v₈ = 2.25 / 1,28 = 1.76 м/c

Частота вращения валков:

n₈ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₈ = 60 * 1.76 / (3,14 * 429.37) = 0,08*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 30.71/429.37) = 21⁰48'

Определим константу калибровки:

К₈ = К₉ /1,02,

К₈ = 51293 / 1,02 = 50287

КЛЕТЬ №7

Кантовать на 90⁰

Площадь сечения овала в горячем состоянии:

F₇ = μ * F₈,

F₇ = 1,27 * 1790.18 = 2273.53 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Уширение овальной полосы принимаем:

Δb₇ = 7 мм

Зазор между валками принимаем равным s₇= 6 мм.

Высота ребрового овала, мм:

h₇ = b₇ – Δb₈

h₇ = 43.56 – 6.5 = 37.05

Ширина овала, мм:

Ширина калибра овала равна:

b_k₇ = 1.1 * b₇,

b_k₇ = 1.08 * 85.16 = 93.67 мм

Радиус очертания овала равен:

мм

Радиус закругления, мм:

r_ов = (0,1…0.4) * b_k₇,

r_ов = 0,3 * 37.25 = 11.2

Определяем глубину вреза:

мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср7 =D_в + s₇ – F₇/b₇,

D_кср7 = 460 + 6 – 2273.53/85.16 = 441.32 мм

Скорость прокатки равна:

v₇ = v₈ /μ,

v₇ = 1.76 / 1,27 = 1.38 м/c

Частота вращения валков:

n₇ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₇ = 60 * 1.38 / (3,14 * 441.32) = 0,06*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 32.45/441.32) = 22⁰6'

Определим константу калибровки:

К₇ = К₁₀ /1,02,

К₇ = 50287/ 1,02 = 49301

КЛЕТЬ №6

Площадь сечения овала в горячем состоянии:

F₆ = μ * F₇,

F₆ = 1,29 * 2273.53 = 2935.85 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Ширина ребрового овала, мм:

Высота ребрового овала, мм:

h₆ = 1,25 * b₆,

h₆ = 1,25 * 55.76= 69.7

Уширение овальной полосы принимаем:

Δb₁₁ = 10 мм

Зазор между валками принимаем равным s₁₁= 6 мм.

Ширина калибра овала равна:

b_k₆ = 1.09 * b₆,

b_k₆ = 1.075 * 55.76 = 59.94 мм

Радиус сопряжения калибра овала равен, мм:

R_ов = (0,7…1) * b_k₆,

R_ов = 0,7 * 59.94 = 41.96

Радиус сопряжения, мм:

r_ов1 = (0,5…0.75) * R_ов,

r_ов1 = 0,6 * 41.96 = 25.17

Радиус очертания овала равен:

r_ов = (0,2…0.25) * r_ов1,

r_ов = 0.2 * 25.17 = 5.03 мм

Определяем глубину вреза:

мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср6 =D_в + s₆ – F₆/b₆,

D_кср6 = 460 + 6 – 2932.85/55.76= 417.97 мм

Скорость прокатки равна:

v₆ = v₇ /μ,

v₆ = 1.38/ 1.29 = 1.07 м/c

Частота вращения валков:

n₆ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₆ = 60 * 1,07 / (3,14 * 417.97) = 0,05*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 9.13/417.97) = 12⁰

Определим константу калибровки:

К₆ = К₇ /1,02,

К₆ = 49301 / 1,02 = 48335

КЛЕТЬ №5

Площадь сечения овала в горячем состоянии:

F₅ = μ * F₆,

F₅ = 1,27 * 2932.85 = 3724.72 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Уширение овальной полосы принимаем:

Δb₅ = 7.5 мм

Зазор между валками принимаем равным s₅= 9 мм.

Толщина прямоугольной полосы, мм:

h₅ = h₆ – Δh₅

h₅ = 71.46 – 24.57 = 46.89

Ширина прямоугольной полосы, мм:

b₅ = b₆ + Δb₅

b₅ = 71.46 +7.5 = 78.96

Определим средний катающий диаметр:

D_кср5 =D_в + s₅ – F₅/b₅,

D_кср5 = 460 + 9 – 3724.72/78.83 = 421.95 мм

Скорость прокатки равна:

v₅ = v₆ /μ,

v₅ = 1.07 / 1.27 = 0.84 м/c

Частота вращения валков:

n₅ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₅ = 60 * 0.84 / (3,14 * 421.95) = 0,04*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 24.57/421.95) = 19⁰39'

Определим константу калибровки:

К₅ = К₆ /1,02,

К₅ = 48335 / 1,02 = 47387

КЛЕТЬ №4

Кантовать на 90⁰

Площадь сечения овала в горячем состоянии:

F₄ = μ * F₅,

F₄ = 1,33 * 37240.72 = 4953.88 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Толщина и ширина равны:

F₄ = 0,97 * h₄ * b₄,

Откуда:

h₄ = b₄ =

Ширина у зазора, мм:

Радиус закругления, мм:

r = (0,1…0,15) * h₄,

r = 0,15 * 671.46 = 10.72

Зазор между валками принимаем равным s₅= 11.5 мм.

Определим средний катающий диаметр:

D_кср4 =D_в + s₄ – F₄/b₄,

D_кср4 = 460 + 11.5 – 4953.88/71.46 = 402.18 мм

Скорость прокатки равна:

v₄ = v₅ /μ,

v₄ = 0.84 / 1.33 = 0.64 м/c

Частота вращения валков:

n₄ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₄ = 60 * 0.64 / (3,14 * 402.18) = 0,03*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 34.01/408,57) = 24,9⁰

Определим константу калибровки:

К₄ = К₅ /1,02,

К₄ = 47387 / 1,02 = 46458

КЛЕТЬ №3

Кантовать на 90⁰

Площадь сечения овала в горячем состоянии:

F₃ = μ * F₄,

F₃ = 1,33 * 4953,88 = 6588,66 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Уширение полосы принимаем:

Δb₃ = 10 мм

Обжатие полосы принимаем:

Δh₃ = 33,55 мм

Толщина прямоугольной полосы, мм:

h₃ = h₂ - Δh₃

h₃ = 95,4 – 33,55 = 361,85

Ширина прямоугольной полосы, мм:

b₃ = b₂ - Δb₃

b₅ = 95,4 + 10,07 = 73.4

Зазор между валками рассчитываем по формуле:

s₃ = 0.152 * b₃,

s₃ = 0.152 * 105,47 = 16,1

Определим средний катающий диаметр:

D_кср3 =D_в + s₃ – F₃/b₃,

D_кср3 = 460 + 16,1 – 6588,66/105,47 = 414,25 мм

Скорость прокатки равна:

v₃ = v₄ /μ,

v₃ = 0,64 / 1.33 = 0,48 м/c

Частота вращения валков:

n₃ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₃ = 60 * 0,48 / (3,14 * 414,25) = 0,022*10³об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 33,55/41425) = 23,09⁰

Определим константу калибровки:

К₅ = К₆ /1,02,

К₅ = 45458 / 1,02 = 45547

КЛЕТЬ №2

Кантовать на 90⁰

Площадь сечения овала в горячем состоянии:

F₂ = μ * F₃,

F₂ = 1,34 * 6588,66 = 8828,8 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Толщина и ширина равны:

F₂ = 0,97 * h₂ * b₂,

Откуда:

h₂ = b₂ =

h₄ = b₄ =

Ширина у зазора, мм:

Радиус закругления, мм:

r = (0,1…0,15) * h₂,

r = 0,15 * 95,4 = 11,5

Зазор между валками принимаем равным s₅= 16,24 мм.

Определим средний катающий диаметр:

D_кср2 =D_в + s₂– F₂/b₂,

D_кср2 = 560 + 16,24 – 8828,8/95,4 = 480,84 мм

Скорость прокатки равна:

v₂ = v₃ /μ,

v₂ = 0,48/ 1.34 = 0,36 м/c

Частота вращения валков:

n₂ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₂ = 60 * 0,36 / (3,14 * 480,84) = 0,014*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 42,89/480,84) = 24⁰24'

Определим константу калибровки:

К₂ = К₃ /1,02,

К₂ = 45547 / 1,02 = 44654

КЛЕТЬ №1

Кантовать на 90⁰

Площадь сечения овала в горячем состоянии:

F₁ = μ * F₂,

F₁ = 1.33 * 8828.8 = 11830.6 мм²

Определяем геометрические размеры калибра:

Обжатие полосы принимаем:

Δh₁ = (F₀ – F₁)/(b₀*(1-k)),

Δh₁ = (15734,7 – 11830.6)/(125*(1-0,25)) = 44.62

Уширение полосы принимаем:

Δb₁ = к * Δh₁,

Δb₁ = 0,25 * 44.62 = 13.39 мм

Толщина прямоугольной полосы, мм:

h₁ = h₀ – Δh₁

h₁ = 125 – 44.62 = 80.38

Ширина прямоугольной полосы, мм:

b₁ = b₀ + Δb₁

b₁ = 125 + 13.39 = 138.39

Зазор между валками рассчитываем по формуле:

s₁ = 0.182 * b₁,

s₁ = 0.182 * 138,39 = 25,2

Ширину ящичного калибра принимаем: b₁ = 164 мм

Определим средний катающий диаметр:

D_кср1 =D_в + s₁ – F₁/b₁,

D_кср1 = 560 + 25,2 – 11830,6/80,38 = 504,82 мм

Скорость прокатки равна:

v₁ = v₂ /μ,

v₁ = 0,36 / 1.33= 0,27 м/c

Частота вращения валков:

n₁ = 60 * v_к / (π * D_кср),

n₁ = 60 * 0,27 / (3,14 * 504,82) = 0,01*10³ об/мин.

Определим действительный угол захвата:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 44,62/504,82) = 24⁰16'

Определим константу калибровки:

К₅ = К₆ /1,02,

К₅ = 44654 / 1,02 = 43778

Расчет ролика

Расчет вала на прочность будем производить с помощью CAD программы - T-Flex CAD. Данная программа позволяет произвести прочностной расчет конструкций, валов и т.д.

Рисунок 6 – Монограмма для определения среднего удельного давления с учетом упругого сплющивания валков

Расчет вала будем вести для клети №1.

Исходные данные:

h₀ = 125 мм – высота заготовки.

h₁ = 80 мм – высота калибра в 1-м калибре.

Δh = 45 мм – изменение толщены.

D = 560 мм – диаметр валков.

ε = 0,36 – коэффициент обжатия.

l = мм – удлинение.

μ = 0,12 – коэффициент трения.

- предел текучести перед прокаткой.

- предел текучести после прокатки.

к = 1,15 ( + )/2 = 1,15(30+57)/2 =50 средний предел текучести.

Определим коэффициенты А, b и с:

а = 1 - b = 1 – 0,2 = 0.8

Задаемся величиной длины зоны деформации с учетом упругого сжатия валков на 20% больше чем l:

Определим длину контактной зоны:

По монограмме (рисунок 6) определяем среднее удельное давление: . Площадь зоны контакта равна F=15836,74 мм²

Сила действующая на валок равна:

Р = F *

Определим действительный угол захвата в:

α = arcos (1 – Δh/D_кср),

α = arcos (1 – 44,62/504,82) = 24⁰16'

Первым этапом прочностного анализа является разбитие вала на конечные элементы (разбитие на сетку). На рисунке 2 представлен вал разбитый на конечные элементы. Также показана нагрузка на валу, которая возникает при прокатки (стрелки красным цветом) и места крепления вала (желтые стрелки).

Рисунок 2 – Нагружение и закрепление вала.

После проведенного расчета были получены следующие результаты: эпюра линейных перемещений (рисунок 3); эпюра эквивалентных напряжений (рисунок 4); эпюра коэффициента запаса по эквивалентным напряжениям.

Рисунок 3 – Эпюра линейных перемещений.

Рисунок 4 – Эпюра эквивалентных напряжений

Рисунок 5 - Эпюра коэффициента запаса по эквивалентным напряжениям

Из эпюр видно, что максимальный модуль перемещения равен 0,44*10^{-3 м; максиальные эквивалентные напряжения равны 296 МПа (допустимые напряжения 1800 МПа); минимальный коэффициент запаса по эквивалентным напряжениям равен 2.4.}

Проанализировав полученные результаты можно сделать вывод, что вал имеет достаточную прочность.

Список использованных источников

1. Калибровка прокатных валков. Чекмарев А. П., Мутьев М. С,

Машковцев Р. А. Учебное пособие для вузов. Изд-во «Металлургия», 1971, 512с.

2. Многоручьевая прокатка-разделение. Научные технологические

основы/ Клменко В.М., Ефименко С. П., Губайдулин В. Ф., Шульгин Г. М.; Металлургия, 1987, 168 с.

3 Королев А. А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. – М.: Металлургия, 1987.

4 Проектирование механических передач. Учебно - справочное пособие для ВТУЗов / С. А. Чернавский, Г. А. Снесарев, Б. С. Козинцов и др. - 5-е изд., перераб. и доп. – М: Машиностроение, 1984.

5. Многоручьевая прокатка-разделение. Научные технологические

основы/ Клменко В.М., Ефименко С. П., Губайдулин В. Ф., Шульгин Г. М.; Металлургия, 1987, 168 с.

Группа клетей	№ калибра	Форма калибра	Калибр	Полоса	Коэффициент вытяжки	Обжатие	Уширение	Скорость прокатки	Длина полосы
Ширина	глубина вреза	зазор	выоста	Ширина	площадь сечения
мм	мм	мм	мм	мм	мм2		мм	мм	м/сек	м
ЗАГОТОВКА				125,00	125,00	15712,00				0,20	11,70
Черновая			164,00	27,59	25,20	80,38	138,39	11830,60	1,33	40,07	13,39	0,27
		95,40	39,58	16,24	95,40	95,40	8828,80	1,34	44,95	15,02	0,36
		73,40	22,88	16,10	61,85	73,40	6588,66	1,34	43,60	22,00	0,48
		71,46	29,98	11,50	71,46	71,46	4953,88	1,33	32,68	9,61	0,64
		78,96	18,95	9,00	46,89	78,96	3724,72	1,33	22,24	7,50	0,84
		59,94	31,85	6,00	69,70	55,76	2935,85	1,27	20,21	8,87	1,07
		93,67	15,83	6,00	37,05	85,16	2273,53	1,29	11,11	15,46	1,38
		47,78	23,69	7,00	54,45	43,56	1790,18	1,27	15,85	6,51	1,76	102,84
Промежуточ			75,25	11,20	6,00	27,90	68,41	1398,58	1,28	8,18	13,96	2,25
		36,95	17,58	7,00	42,17	33,90	1084,17	1,29	13,25	6,00	2,90
		47,96	10,20	6,00	26,37	43,60	853,68	1,27	7,55	9,70	3,69
		29,4	15,2	3,5	33,8		688,4	1,24	5,49	16,62	4,57
			12,4	2,8	27,6	29,1	563,4	1,22	5,68	11,75	5,58	326,24
Чистовая			24,1	12,8		27,6	22,1	461,8	1,22	5,66	5,27	6,8
			9,4		20,8	26,4	383,1	1,2	0,00	2,70	8,17
		24,5	9,65	1,5	22,3	22,3		1,22	5,75	0,39

ТАБЛИЦА КАЛИБРОВКИ арматурной стали №20