Расчет системы прямоугольных (ящичных) калибров

Теоретические сведения

В этой системе калибров чередуются плоский прямоугольный ящичный калибр и ящичный квадрат. Перед задачей раската в ящичный квадрат выполняется кантовка полосы на 90°.

Геометрия ящичных калибров

В зависимости от ширины исходной полосы b ₀ выбирается ширина калибра по дну ручья:

для чистовых калибров

;                          (2.1)

для промежуточных калибров (без закругления углов)

;                       (2.2)

для промежуточных калибров (с закруглением углов)

.                        (2.3)

 

При  происходит удержание и боковое обжатие (защемления) заготовки стенками калибра при входе ее в валки, улучшаются условия захвата и устойчивость раската в калибре.

Высота калибра определяется в соответствии с толщиной исходной полосы h ₀ и принятым обжатием Δh:

.                               (2.4)

Выпуск боковых стенок калибра tgφ можно определить по следующим формулам, %:

для обычных калибров

;                         (2.5)

для калибров с небольшой глубиной вреза ручья

.                          (2.6)

Выбрав величину выпуска боковых стенок калибра в соответствии с назначением калибра, определяют ширину калибра:

;                            (2.7)

 .                       (2.7а)

Величина практически находится в пределах 0,5-2,5.

По найденным размерам выполняют построение калибра (рис.2.1). В зависимости от диаметра валков и назначения калибра принимают величину зазора t (табл.2.1). Глубину вреза ручьев можно рассчитать по формулам:

;                                  (2.8)

при         ;                             (2.8a) при         ;                          (2.8б)

Ширину вреза ручьев можно рассчитать по формуле:

 

.                          (2.9)

Радиус закруглений:

 ;                               (2.10)

.                                    (2.11)

В некоторых случаях дно ящичного калибра выполняют с выпуклостью s. Это способствует улучшению устойчивости раската на рольганге, предотвращает переполнение при прокатке в следующем калибре после кантовки на 90°. Величину выпуклости s принимают 0,5÷5,0 мм в зависимости от размеров прокатываемого профиля.

Степень заполнения металлом ящичных калибров рекомендуется принимать .

В зависимости от степени заполнения можно определить площадь сечения раската в ящичном калибре:

.     (2.12)

За счет выполнения выпуклости дна калибра площадь сечения раската уменьшается на величину

.

При приближенных расчетах площадь сечения раската с учетом закруглений углов принимают равной

.                                  (2.12а)

Расчет режима обжатий

Обжатие за проход Δh_max можно определить по одной из формул:

,                      (2.13)

где D_K – катающий диаметр, мм;

α_max – угол захвата металла валками, град (табл.2.2).

,                       (2.13a)

где μ – коэффициент трения металла о валки, определяемый по формуле Экелунга:

 

Таблица 2.1

Зазоры t между валками для различных калибров

 

Тип стана	Тип калибра	Зазор между валками, мм
Проволочный и мелкосортный	Обжимные
	Черновые
	чистовые
Среднесортные	Обжимные
	Черновые
	Чистовые и предчистовые
Крупносортные	Обжимные
	Черновые
Непрерывные заготовочные	Черновые
	Предчистовые и чистовые
Блюминги	Калибры при сведенных валках
* - В числителе – для текстолитовых подшипников, в знаменателе – для подшипников качения и жидкостного трения.

 

 

 

Рис. 2.1 Построение ящичного калибра

Таблица 2.2

Расчетные уравнения для определения допустимого угла захвата

Скорость  прокатки, м/с	Угол захвата металла валками αmax, град
	Стальные валки	Чугунные валки
0-2 2-4 4-6 6-8 более 8

 

(для стальных валков);

(для чугунных валков).

,                             (2.13б)

где R_K – катающий радиус, мм.                          

Если известны число проходов n, площади поперечного сечения заготовки F₀ и конечного профиля F_n, то средняя вытяжка λ_ср

,                                 (2.14)

где λ_общ – общая вытяжка при прокатке за n проходов.

 Зная частные вытяжки (средняя вытяжка) и сторону готового профиля а _n можно найти размеры переходных квадратов в четных клетях

.                                     (2.15)

Уширение полосы Δb в ящичных калибрах можно определить по формуле Э. Зибеля:          

,                 (2.16)

где Н – высота задаваемой полосы в калибр, мм;

h – высота профиля на выходе из калибра, мм.

Размеры промежуточных прямоугольных полос между квадратными калибрами

;                                 (2.17)

.                                (2.18)

 

Задачи

Задача 1. Рассчитать режимы обжатий и калибровку валков I и II клетей для прокатки заготовки квадратного сечения  мм, исходя из средних величин вытяжек в каждой паре калибров на непрерывном заготовочном шестиклетевом стане. Средняя температура металла при прокатке t = 1060°С. Средние вытяжки от квадрата к квадрату: во втором проходе λ₂ =1,35; в предчистовом квадрате λ₄ = 1,3.

Решение.

1. Исходя из заданных вытяжек определяем стороны квадратов (2.15):

мм;

мм.

Задаемся средней вытяжкой λ_ср =1,32от заготовки к квадрату со стороной а₂, тогда сторона исходной квадратной заготовки А равна

мм.

2. Определяем коэффициент трения

.

3. Задаемся (предварительно) обжатием за проход Δh₁ = 84 мм.

Тогда высота прямоугольного сечения в I калибре

мм.

5. Уширение определяем по формуле Э. Зибеля:           

 

.

Катающий диаметр ориентировочно можно найти из равенства (2.13):

мм.

Тогда

мм,

принимаем мм.

6. Ширина раската

мм;

7. Проверяем возможность получения квадрата а₂ =210 ммво II клети. Прямоугольный раскат кантуется при подаче в квадратный калибр. Тогда обжатие

мм.

При таком обжатии катающий диаметр из равенства (2.13):

мм.

Тогда уширение

мм,

принимаем мм.

Ширина раската во втором калибре

мм.

Таким образом, расчетными размерами раската окончательно являются: мм для I клети и мм для II клети.

8. Определяем геометрические параметры калибра I и II клетей.

Ширина калибра по дну ручья (2.3):

мм;

мм.

Отношения ; .

Высота калибра (2.4):

мм;

мм.

Зазор между валками согласно табл.2.1:

мм;

мм.

Глубину вреза ручьев можно рассчитать по формуле (2.8):

мм;

мм.

Выпуск боковых стенок калибра tgφ можно определяем по формуле (2.5):

%;

%.

 

Ширина вреза ручьев (2.9):

мм; мм.                  

Радиусы закруглений (2.10) и (2.11):

 мм;

мм.                                  

мм;

мм.

 

 

Задача 2. Требуется рассчитать режимы обжатий и калибровку валков промежуточных клетей для прокатки заготовок квадратного сечения 150х150 мм, 190х190 мм, 240х240 мм в первой группе клетей НЗС 900/700/500, которая включает шесть клетей с минимальным диаметром валков 680 мм. Расчетная температура металла в процессе прокатки t = 1100°С. Скорость выхода полосы из последней клети υ₆ = 1,85 м/с.

Задача 3. Определить размеры исходной заготовки для квадратного профиля 240х240 мм получаемого из ящичного калибра 4-ой клети НЗС 900/700/500, если коэффициенты вытяжки имеют следующие значения: λ₁= 1,25; λ₂= 1,30; λ₃= 1,17; λ₄= 1,21; минимальный диаметр валков 680 мм.

Задача 4. Определить обжатия по проходам и размеры калибров непрерывного заготовочного стана 720 для получения квадрата 150х150 мм из заготовки сечением 295х295 мм. Диаметры валков по буртам: D₁ = 770 мм; D₂ = 750 мм; D₃ = 725 мм; D₄ = 700 мм; D₅ = 710 мм; D₆ = 715 мм. Скорости вращения валков: n₁ = 14,5 об/мин; n₂ = 19,4 об/мин; n₃ = 23,15 об/мин; n₄ = 31,6 об/мин; n₅ = 35,8 об/мин; n₆ = 45,1 об/мин. Температура прокатываемого металла: t₁ = 1100°C; t₂ = 1080°C; t₃ = 1060°C; t₄ = 1040°C; t₅ = 1020°C; t₆ = 1000°C. Расчет вести против хода прокатки.

Занятие 3