Як самому прокатати із кола квадрат. Машинобудування та механіка

1,06

1,05

1,04

1,03

1,02

1,01

0 1,0 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 h/b

Рисунок 1.5 – Графік залежності стійкості смуги при прокатуванні на гладкій бочці залежно h/b та ε

1) описати технологію виготовлення блюмів; послідовність операцій; характерні характеристики.

2) замалювати ескізи: блюмів, моделей злитків, бічних граней, перекосів перерізів та ін.

Контрольні питання

1 Що входить до основного завдання технологічного процесупрокатного виробництва?

2 Що таке технологічна схема виробництва прокату?

3 Що таке напівпродукт прокатного виробництва?

4 Які Ви знаєте технологічні схемивиробництва напівпродукту та готового прокату?

5 Які технологічні схеми виробництва прокату можна організувати застосуванням безперервнолитих заготовок?

6 Що таке калібрування валків, калібр та гладка бочка валків?

7 Що таке максимальне обтиснення та його вплив при прокатці?

8 Що таке кут захвату валків та його вплив при прокатці?

9 За яких умов проводять кантування смуги?

10 Як знаходять розширення і витяжку смуги, що прокочується?

11 Що таке стійкість смуги та яким показником характеризується?

Лабораторна робота № 2. Вивчення методик калібрування валків для прокатки простих сортових профілів

2.1 Мета роботи

Ознайомитись із системами калібрів для отримання круглого та квадратного профілю, освоєння методик розрахунків основних параметрів калібрування.

2.2 Основні теоретичні відомості

Калібрування являє собою порядок прокатки послідовного ряду перехідних перерізів профілів, що прокатуються. Розрахунки калібрування здійснюють за двома схемами: по ходу прокатки (від заготівлі до кінцевого профілю) та проти ходу прокатки (від кінцевого профілю до заготівлі). За обома схемами для розрахунку та розподілу коефіцієнтів деформації за перепустками необхідно знати розміри вихідної заготівлі.

Прокатка сортових профілів починається у витяжних калібрах, тобто попарно пов'язаних між собою калібрів, призначених для витяжки металу. Застосовують різні схеми обтискних та витяжних калібрівнаприклад, ящикові, ромб-квадрат, ромб-ромб, овал-квадрат і т. д. (рисунок 2.1).

З усіх обтискних (витяжних) калібрів найпоширенішою є схема ящикових калібрів. Часто зустрічається схема гладкої бочки - ящиковий калібр.

а) - ящикові; б) – ромб – квадрат; в) – ромб – ромб; г) – овал – квадрат

Малюнок 2.1 – Схеми витяжних калібрів

При прокатці середньо- та дрібносортної сталі широко використовують схему калібрів ромб-квадрат. Схему геометрично подібних калібрів ромб-ромб, при якій після кожного пропуску гуркіт кантують на 90 °, застосовують досить рідко. Прокатка за цією схемою менш стійка, ніж у схемі ромб-квадрат. Її, головним чином, використовують для прокатки якісних сталей, коли виробляються невеликі обтискання за умов пластичної деформації з витяжкою до 1,3.

Витяжна схема калібрів овал-квадрат є однією з найбільш поширених і застосовуваних на середньо-, дрібносортних та дротяних станах. Її перевагою перед іншими схемами є систематичне оновлення кутів гуркоту, що сприяє отриманню однакової температури за його перерізом. Розкочування поводиться стійко при прокатуванні в овальному і квадратному калібрах. Система характеризується великими витяжками, та його розподіл у кожній парі калібрів завжди нерівномірно. У овальному калібрі витяжка більша, ніж у квадратному. Великі витяжки дають змогу зменшити кількість проходів, тобто підвищити економічну ефективність процесу.

Розглянемо калібрування валків для деяких простих та фасонних профілів масового виробництва, наприклад, прокаткою отримують круглі профілі діаметром від 5 до 250 мм та більше.

Прокатка круглих профілів виконується за різними схемами залежно від діаметра профілю, типу табору, металу, що прокочується. Спільним всім схем прокатки є наявність предчистового овального калібру. Перед завданням смуги чистовий калібр її кантують на 90°.

Зазвичай форма передчистового калібру – правильний овал із ставленням довжин осей 1,4÷1,8. Форма чистового калібру залежить від діаметра кола, що прокатується. При прокатці кола діаметром до 30 мм утворює чистового калібру представляє правильне коло, при прокатці кола більшого діаметра горизонтальний розмір калібру беруть на 1-2% більше вертикального, так як їх температурна усадка неоднакова. Коефіцієнт витяжки у чистовому калібрі приймають рівним 1,075÷1,20. Круглі профілі прокочують лише у проводках за один прохід в останньому – чистовому калібрі.

Широко поширена так звана універсальна схема прокатки круглої смуги за системою квадрат-сходинка-ребро-овал-коло (рисунок 2.2). При прокатці за цією схемою можна в широких межах регулювати розміри смуги, що виходить із ребрового калібру. В тих самих валках можна прокочувати круглі профілі декількох розмірів, змінюючи тільки чистовий калібр. Крім того, застосування універсальної схеми прокатки забезпечує гарне видалення окалини зі смуги.

1 – квадрат; 2- сходинка; 3 – ребро; 4 – овал; 5 – коло

Рисунок 2.2 – Схема прокатки профілів круглого перерізу

При прокатці круглого профілюпорівняно невеликих розмірівчасто застосовують схему калібрів квадрат-овал-коло. Сторона передчистового квадрата, що істотно впливає на отримання хорошого круглого профілю, приймається для профілів невеликих розмірів, що дорівнює діаметру d , а для профілів середніх та великих розмірів 1,1 d.

При розрахунку калібрування валків безперервних станів особливо важливо визначити катаючі діаметри. Це дозволяє вести процес прокатки без утворення петлі або надмірного натягу смуги між клітями.

У прямокутних калібрах катаючий діаметр приймають рівним діаметру валків дном калібру. У ромбічних і квадратних – змінний: максимальний роз'єм калібру і мінімальний у вершині калібру. Окружні швидкості різних точок цих калібрів неоднакові. Смуга виходить з калібру з деякою середньою швидкістю, що відповідає катаючому діаметру, що приблизно визначається за середньою наведеною висотою калібру

Font-size:14.0pt">У цьому випадку катаючий діаметр

Font-size:14.0pt">Де D - Відстань між осями валків при прокатці.

Найбільш простий розрахунок калібрування для станів з індивідуальним приводом валків. У цьому випадку визначають загальний коефіцієнт витяжки

, (10 )

де Fo ~ площа поперечного перерізу вихідної заготівлі;

Fn - Площа поперечного перерізу прокатаного профілю.

Потім з урахуванням співвідношення розподіляють витяжку за клітями. Визначивши, що катає діаметр валків чистової кліті і прийнявши необхідну частоту обертання валків цієї кліті, обчислюють константу калібрування:

font-size:14.0pt">де F 1 ... Fn – площі поперечного перерізу смуги у клітях

1, ..., n; v 1 ,... vn - Швидкості прокатки в цих клітях.

Катаючий діаметр валків при прокатці в ящиковому калібрі

EN-US" style="font-size:14.0pt">2)

де k- Висота калібру.

При прокатуванні у квадратних калібрах

font-size:14.0pt"> (13 )

де h - Сторона квадрата.

Після цього з витяжок визначають розміри проміжних квадратів, а потім проміжних прямокутників. Знаючи константу калібрування З, визначають частоту обертання валків у кожній кліті.

n= З / FD1 (14 )

Квадратні профілі прокочуються зі стороною від 5 до 250 мм. Профіль може мати гострі або закруглені кути. Зазвичай квадратний профіль зі стороною до 100 мм одержують із незакругленими кутами, а зі стороною понад 100 мм - із закругленими кутами (радіус закруглення не перевищує 0,15 сторони квадрата). Найбільш поширена система прокатки квадрат-ромб-квадрат (Малюнок 2.3). За цією схемою прокатка, у кожному наступному калібрі ведеться з кантівкою на 90 °. Після кантування гуркоту, що вийшов з ромбічного калібру, велика його діагональ буде вертикальною, тому смуга прагнутиме перекинутися.

Рисунок 2.3 – Схема прокатки лінії квадратного перерізу.

При побудові чистового квадратного калібру розміри його визначають з урахуванням мінусового допуску та усадки при охолодженні. Якщо позначити сторону чистового профілю в холодному стані а1, а мінусовий допуск - ∆а та прийняти коефіцієнт температурного розширення рівним 1,012÷1,015, то сторона чистового квадратного калібру

де а – сторони квадратного профілю у гарячому стані.

При прокатуванні великих квадратних профілів температура кутів заготовки завжди нижча за температуру граней, тому кути квадрата виходять не прямими. Щоб усунути це, кути при вершині квадратного калібру роблять більшими 90° (зазвичай 90°30"). При такому куті висота (вертикальна діагональ) чистового калібру h = 1,41а, а ширина (горизонтальна діагональ) b = 1,42а. Запас на розширення для квадратів зі стороною до 20 мм приймається рівним 1,5÷2 мм, а для квадратів зі стороною понад 20 мм 2÷4 мм. Витяжка у чистовому квадратному калібріприймається рівною 1,1÷1,15.

При виробництві квадратного профілю з гострими кутами істотно важливою є форма передчистового ромбічного калібру, особливо при прокатуванні квадратів зі стороною до 30 мм. Звичайна форма ромбів не забезпечує отримання квадратів з кутами правильної форми лінії роз'єму валків. Для усунення цієї вади застосовують передчистові ромбічні калібри, вершина яких має прямий кут. Розрахунок калібрування квадратного профілю починають із чистового калібру, а потім визначають розміри проміжних витяжних калібрів.

2.3 Методики розрахунків параметрів калібрування простих профілів

2.3.1 Прокат круглого профілю з діаметром d = 16 мм

У розрахунках орієнтуватись на дані малюнка 2.4 (розділу 2.4).

1 Визначити площу чистового профілю

qкр1 = πd2/4, мм2 (16)

2 Вибрати коефіцієнт витяжки в чистовому калібрі µкр та загальний коефіцієнт витяжки у круглому та овальному калібрах µкрів у межах µкр = 1,08 ÷ 1,11, µкрів = 1,27 ÷ 1,30.

3 Визначити площу передчистового овалу

qов2 = qкр1· µкр, мм2 (17)

4 Орієнтовно прийняти розширення овальної смуги в круглому калібрі ∆b1 ~ (1,0 ÷ 1,2).

5 Розміри передчистового овалу h2 = d - ∆b1, мм

b2 = 3q2/(2h2+s2);

де глибина врізу у валках (Малюнок 2,4) становить hвр2 = 6,2 мм. Отже, зазор між валками повинен дорівнювати s2 = h2 - 2 · 6,2 мм.

6 Визначити площу передчистового квадрата (3-ий калібр)

q3 = qкр · µкрів, мм2 звідси сторона квадрата с3 = √1,03 · q3 , мм,

а висота калібру h3 = 1,41 с3 - 0,82 r, мм (r = 2.5 мм), далі за Рисунком 2.4 визначаємо глибину врізу 3 - го калібру у валки hвр3 = 9,35 мм, отже, зазор в 3 - єм калібрі s3 = h3 - 2 · hвр3, мм.

∆b2 = 0,4 √ (с3 – hов ср)Rкс · (с3 – hов ср) / с3 , мм/ (18)

де hов ср = q2/b2; Rкс = 0,5 (D - hов ср); D – діаметр табору (100÷150 мм).

Перевірити наповнення передчистового овального калібру. У разі переповнення слід прийняти менший коефіцієнт витяжки та зменшить розмір передчистового квадрата.

8 Перевірити загальну витяжку між заготівлею зі стороною С0 та квадратом с3 та розподілити її між овальним та квадратним калібрами:

µ = µ4 ов · µ3 кв = С02/с32 (19)

Цю загальну витяжку розподіляємо між овальним та квадратним калібрами таким чином, щоб витяжка в овальному калібрі була більшою, ніж у квадратному:

µ4 = 1 + 1,5 (µ3 – 1); µ3 = (0,5 + √0,25 + 6µ) / 3 (20)

9 Визначаємо площу овалу

q4 = q3 · µ3 , мм2 (21)

Висоту овалу h4 визначаємо з таким розрахунком, щоб при прокатуванні його у квадратному калібрі було місце на розширення:

H4 = 1,41 с3 – s3 – ∆b3, мм (22)

Величину розширення ∆b3 можна визначити за графіками, наведеними в навчальному посібнику «Калібрування прокатних валків», 1971 р.

Діаметр лабораторного стану малий, тому слід зменшувати розширення, користуючись екстраполяцією.

B 4 = 3 q 4 / (2 h 4 – s 4 ), мм (23)

де s 4 = h 4 - 2 h вр 4 мм; h вр 4 = 7,05 мм.

10 Визначаємо розширення в 4-му овальному калібрі (як у пп7)

font-weight:normal"> ∆b4 = 0,4 √ (С0 – h4 ов ср)Rкс · (С0 – h4 ов ср) / С0 , мм (24)

Перевіряємо заповнення 4-го овального калібру. Результати зводимо в таблицю 2.1, де з'ясовується, що 4-ий овальний калібр необхідний для 1-го проходу квадратної заготовки зі стороною С0, тобто вище ми почали розрахунок з останнього 4-го проходу (кінцевого або необхідного перерізу профілю) в 1-му калібрі валків.

2.3.2 Прокатка квадратного профілю зі стороною = 14 мм

У розрахунках також орієнтуємось на дані малюнка 2.4 (розділу 2.4).

1 Визначити площу чистового (кінцевого) профілю

Q1 = с12, мм2 (25)

2 Вибрати коефіцієнт витяжки у чистовому квадратному калібрі та загальний коефіцієнт витяжки у квадратному та передчистовому ромбічному калібрах, тобто µкв = 1,08 ÷ 1,11; µкв · µр = 1,25 ÷ 1,27.

3 Визначити площу передчистового ромба

Q2 = q1 · µкв, мм2 (26)

4 Орієнтовно прийняти розширення ромбічної смуги у квадратному калібрі, що дорівнює ∆b1 = 1,0 ÷ 1,5

5 Визначити розміри передчистового ромба

H2 = 1,41с - ∆b1, мм b2 = 2 q2 / h2, мм. (27)

Глибина врізу у валках для цього калібру на малюнку 2.1 hвр2 = 7,8 мм, отже, зазор s2 = h2 - 2 hвр2, мм.

6 Визначаємо площу передчистового квадрата

h3 = qкв · µкв р, мм2 звідки сторона квадрата с3 = √1,03 · q3

2.4 Необхідне обладнання, інструменти та матеріали

Робота проводиться на лабораторному стані, що має калібрування валків, як, наприклад, наведені на малюнку 2.4. Як заготовки, як для круглого, так і для квадратного профілю, що прокатується застосовують заготовки з квадратним перетином. У принципі дана лабораторна робота розрахункового характеру закінчується заповненням таблиць 2.1 і 2.2.

Малюнок 2.4 – Калібрування валків для круглого та квадратного профілю

Таблиця 2.1 – Калібрування круглого профілю ø 16 мм

№ проходу	№ калібру	Форма калібру	Розміри калібру, мм	Розміри смуги, мм
hвр	b	s	h	b	з (d)
		Квадратна заготівля
		Овал	7,05

Сутність винаходу: чистовий калібр симетричний щодо горизонтальної площини роз'єму, а кожна частина калібру утворена трьома дугами кола однакового радіусу, при цьому центральна дуга обмежена кутом 26 - 32°, а центри бічних дуг зміщені за вісь симетрії струмків0 80,8 0 дуг. 1 іл.

Винахід відноситься до обробки металів тиском і призначене для використання переважно у чорній металургії, а також у машинобудуванні. Метою винаходу є спрощення налаштування калібру та збільшення виходу придатного. На кресленні схематично зображено чистовий калібр для прокатки круглої сталі. Пропонований чистовий калібр для прокатки круглої сталі містить два струмки 1 і 2, симетричних щодо горизонтальної осі Х і вертикальної осі Y. Кожен з цих струмків має по три ділянки 3,4 і 5, утворених дугами АВ, ПС, CD, A"B" , B"C" і C"D" одного радіусу R. Центральні дуги ВС і B"C" обмежені кутом 26-32 про і окреслені радіусом R з точки перетину осей Х і Y калібру. Бічні дуги АВ, A"B" і CD, C"D" окреслені також радіусом R, але з центрів, зміщених за вертикальну вісь симетрії Y калібру у бік, протилежний цим дугам. Дуги АВ і CD окреслені із центрів О 2 і О 1 , а дуги A"B" і C"D із центрів О 3 і О 4. Величина зміщення центрів за вертикальну вісь симетрії Y становить рівну половині поля допуску на готовий профіль. Калібр забезпечений випусками (побудований з "розвалом") 6. Вони будуються за відомими методиками, проведенням з точок A, D і A"D", що стосуються дуг A 1 AB, CDD 1 і A 1 A"B", C"D"D 1. Верхній і нижній струмки встановлені із зазором 7 величиною S. У процесі роботи прокатного стану перед прокаткою в новому чистовому калібрі величину зазору S встановлюють такою, щоб висота калібру відповідала мінімально допустимому значенню розміру діаметра кола. у міру зношування струмків калібру, роблять його підстроювання, при цьому критерієм є "овальність" профілю, прокатки ведуть у калібрі до зносу його по ширині, що відповідає максимально допустимому розміру діаметра кола по ширині калібру (осі Х), після чого переходять до прокатки в новому. калібрі В результаті підвищеного зносу струмків на ділянках 4 і 5 гранична величина діаметра готового профілю на відповідних ділянках виходить практично одночасно з відповідним розмірам по осі Х. При цьому розмір готового прокату по вертикалі (по осі Y) легко регулюється зміна величини зазору S. виході розмірів центральних дуг 1 за межі, зазначені у формулі винаходу, позитивний ефект з його використання зменшується, це видно за даними таблиці, де представлені результати прокатки кола 1600 мм. Як показали дані дослідних прокаток, в результаті використання заявляється чистового калібру для прокатки круглої сталі збільшився знімання металу з чистового калібру на 38% вихід других сортів зменшився на 60% Заявляється чистовий калібр для прокатки круглої сталі є безперечним інтересом народного господарства, оскільки дозволить зменшити витрату металу: значно підвищити продуктивність праці щонайменше ніж 12% з допомогою зменшення часу на перевалки.

формула винаходу

ЧИСТОВИЙ КАЛІБР ДЛЯ ПРОКАТКИ КРУГЛОЇ СТАЛІ, утворений двома симетричними відносно горизонтальної площини роз'єму струмками, обмеженими дугами кіл, що відрізняється тим, що, з метою спрощення налаштування калібру і збільшення виходу придатного, кожен з струмків утворений трьома дугами одного радіусу, за вертикальну вісь симетрії струмків на 0,007 0,08 цього радіусу, а центральна дуга обмежена кутом 26 32 o .

Малюнки

,

MM4A - Дострокове припинення дії патенту СРСР або патенту Російської Федераціїна винахід через несплату в встановлений термінмита за підтримку патенту в силі

Плоскі види прокату (листи, смуги) зазвичай прокочують у гладких циліндричних валках. Задана товщина прокату досягається зменшенням міжвалкового зазору. Прокатку сортових профілів здійснюють каліброваних валках, тобто. валках, що мають кільцеві проточки, відповідні конфігурації розкочування послідовно від заготовки до готового профілю.

Кільцевий виріз в одному валку називають струмком, а просвіт між двома струмками в парі валків, що розташовані один над одним з урахуванням зазору між ними - калібром (рис.8.1).

Зазвичай як вихідний матеріал використовують заготівлю квадратного або прямокутного перерізу. У завдання калібрування входить визначення форми, розмірів та кількості проміжних (перехідних) перерізів гуркоту від заготовки до готового профілю, а також порядку розташування калібрів у валках. Калібруванням валків називається система послідовно розташованих калібрів, що забезпечують отримання прокатних виробів заданої форми та розмірів.

Кордон струмків з обох сторін називається роз'ємом або зазором калібру. Він становить 0,5-1,0% від діаметра валків. Зазор передбачають компенсації пружних деформацій елементів робочої кліті, що виникають під впливом сили прокатки (т.зв. віддача, пружина кліті). При цьому міжосьова відстань збільшується від часток міліметра на листових станах до 5...10 мм - на обтискних. Тому при налаштуванні зазор між валками зменшують величину віддачі.

Ухил бічних граней калібру до вертикалі називається випуском калібру. Наявність ухилу сприяє центруванню гуркоту в калібрі, полегшує його прямолінійний вихід із валків, створює простір на розширення металу, забезпечує можливість відновлення калібру під час переточування (рис.8.2). Величину випуску визначають ставленням горизонтальної проекції бічної грані калібру до висоті струмка і виражають у відсотках. Для ящикових калібрів випуск становить 10...25%, для чорнових фасонних - 5...10%, для чистових - 1,0...1,5%.

У- ширина калібру біля роз'єму, b- ширина калібру в глибині струмка, h до- Висота калібру, h р- висота струмка, S- Зазор калібру.

Відстань між осями двох суміжних валків називається середнім або початковим діаметром валків. D c, тобто. це уявні діаметри валків, кола яких стикаються по твірній. Поняття середній діаметр входить зазор між валками.

Середня лінія валків - це горизонтальна лінія, що ділить навпіл відстань між осями двох валків, тобто. це лінія зіткнення уявних кіл двох валків рівного діаметра.

Нейтральна лінія калібру – для симетричних калібрів це горизонтальна вісь симетрії; для несиметричних калібрів нейтральну лінію знаходять аналітично, наприклад, шляхом знаходження центру тяжіння. Горизонтальна лінія, що проходить через нього, ділить площу калібру навпіл (рис.8.3). Нейтральна лінія калібру визначає положення лінії (осі) прокатки.

Діючий (робочий) діаметр валків - це діаметр валків по робочій поверхні калібру: . У калібрах з криволінійною або ламаною поверхнею діаметр, що катає, визначають як різницю і , де - середня висота, що дорівнює відношенню , - площа калібру (рис.8.4).

Ідеальним є варіант, коли нейтральна лінія калібру розташовується на середній лінії, тобто. вони збігаються. Тоді й сума моментів сил, що діють на смугу з боку верхнього та нижнього валків, однакова. При такому розташуванні смуга повинна виходити з валків горизонтально по осі прокатки. У реальному процесі прокатки умови на контактних поверхнях металу з верхнім і нижнім валком різні і передній кінець смуги непередбачено може піти вгору або вниз. Щоб уникнути подібної ситуації, смугу примусово згинають найчастіше вниз на проводку. Найпростіше це зробити за рахунок різниці катаючих діаметрів валків, яка називається тиском і виражається в міліметрах. DD, мм. Якщо , має місце верхній тиск, якщо - нижній.

У цьому випадку нейтральна лінія калібру зміщується із середньою лінією на величину х(див. рис.8.1) та , а . Віднімаючи другу рівність з першого, отримаємо . Звідки. Знаючи і можна легко визначити початкові та .

Наприклад, мм та мм. Тоді мм та мм.

Зазвичай на сортових станах застосовують верхній тиск приблизно 1%. На блюмінг зазвичай застосовують нижній тиск величиною 10 ... 15 мм.

У валках калібри поділяють друг від друга буртами. Щоб уникнути концентрації напруги у валках і розкочуванні грані калібрів і буртів відмінюють радіусами. У глибині струмка , а біля роз'єму .

8.2 Класифікація калібрів

Калібри класифікують за декількома ознаками: за призначенням, формою, розташуванням у валках.

За призначенням розрізняють обтискні (витяжні), чернові (підготовчі), передчистові та чистові (оздоблювальні) калібри.

Обтискні калібри використовують для витяжки розкочування за рахунок зменшення площі його поперечного перерізу зазвичай без зміни форми. До них відносять ящикові (прямокутні та квадратні), стрілчасті, ромбічні, овальні та квадратні (рис.8.5).

Чорнові калібри призначені до витяжки гуркоту з одночасним формуванням поперечного перерізу ближче до форми готового профілю.

Передчистові калібри безпосередньо передують чистовим і вирішальною мірою визначають отримання готового профілю заданої форми і розмірів.

Чистові калібри надають остаточної форми та розмірів профілю відповідно до вимог ГОСТ з урахуванням термічної усадки.

За формою калібри ділять на прості та складні (фасонні). До простих калібрів відносять прямокутні, квадратні, овальні та ін., до фасонних - кутові, балкові, рейкові та ін.

За розташуванням у валкахрозрізняють закриті та відкриті калібри. До відкритих відносять калібри, у яких роз'єми знаходяться в межах калібру, а сам калібр утворюється струмками, врізаними в обидва валка (див. рис.8.5).

До закритих відносять калібри, у яких роз'єми знаходяться поза межами калібру, а сам калібр утворюється врізом в одному валку та виступом в іншому (рис.8.6).

Залежно від розмірів перерізу профілю, діаметра валків, типу табору та ін. застосовують витяжні калібри в різних поєднаннях. Такі поєднання називають системами калібрів.

8.3 Системи витяжних калібрів

Систему ящикових (прямокутних) калібрів застосовують головним чином при прокатуванні прямокутних і квадратних заготовок зі стороною перерізу понад 150 мм на блюмінгах, обтискних та безперервних станах, у чорнових клітях сортових станів(Рис.8.7). Перевагою системи є:

-

можливість використання одного і того ж калібру для прокатки заготовок різних вихідних та кінцевих перерізів. З допомогою зміни становища верхнього валка змінюються розміри калібру (рис.8.8);

Порівняно невелика глибина врізу струмка;

Хороші умови для сходження окалини з бічних граней;

Рівномірна деформація за шириною заготовки.

До недоліків цієї системи калібрів можна віднести неможливість отримання заготовок правильної геометричної форми через наявність ухилів бічних граней калібрів відносно низькі коефіцієнти витяжок (до 1.3), одностороння деформація гуркоту.

Систему ромб-квадрат (див. рис.8.7-в) використовують у заготівельних та чорнових клітях сортових станів як перехідну від системи ящикових калібрів для отримання заготовок зі стороною квадрата менше 150 мм. Перевагою системи є можливість отримання квадратів правильної геометричної форми, значні разові витяжки (до 1.6). Недоліком системи є глибокі врізи у валки, збіги ребер ромба та квадрата, що сприяє їхньому швидкому охолодженню.

Система квадрат-овал (див. рис.8.7-г) краща для отримання заготовки зі стороною перерізу менше 75 мм. Використовується в чорнових та передчистових клітях сортових станів. Забезпечує витяжки до 1.8 за прохід, малий вріз овального калібру у валки, систематичне оновлення кутів гуркоту, що сприяє більш рівномірному розподілу температури, стійкість гуркотів у калібрах.

Крім названих застосовують системи ромб-ромб, овал-коло, овал-овал та ін.

8.4 Схеми калібрування простих профілів (квадратних та круглих)

Чорнові калібри валків для прокатки квадратних профілів можна виконувати в будь-якій системі, але останні три калібру переважно в системі ромб-квадрат. Кут при вершині ромба приймають до 120 0 . Іноді для кращого виконання кутів квадрата кут біля вершини ромба зменшують до прямого.

При прокатуванні квадратів зі стороною до 25 мм чистовий калібр будують у вигляді геометрично правильного квадрата, а при боці понад 25мм - горизонтальну діагональ приймають на 1...2% більше від вертикальної через температуру.

Чорнові калібри для прокатки круглих профілів також виконують у будь-якій системі, а останні три калібру – у системі квадрат-овал-коло. Сторону предчистового квадрата для невеликих кіл приймають рівною діаметру чистового кола, а середніх розмірів - в 1,1 разу більше діаметра кола.

Чистові калібри для кіл діаметром менше 25 м виконують у вигляді геометрично правильного кола, а для кіл діаметром більше 25 мм горизонтальну вісь застосовують на 1 ... 2% більше вертикальної. Іноді замість овалу, оформленого одним радіусом, застосовують плоский овал для більшої стійкості гуркоту в круглому калібрі.

На рис.8.9 представлені схеми калібрування валків табору 500, на яких наведені розглянуті вище системи витяжних калібрів у чорнових клітях, калібрування квадратних, круглих та інших профілів.

8.5 Особливості калібрування фланцевих профілів

,

де а г- розмір чистового профілю при температурі кінця прокатки,

а х- Стандартний розмір профілю;

Dа- Мінусовий допуск на розмір а х;

до- Коефіцієнт термічного розширення (усадки), рівний 1,012 ... 1,015.

Для великих профілів, у яких допуск явно перевищує величину термічної усадки, розрахунок калібрування ведуть на холодний профіль.

3. З метою досягнення максимальної продуктивності чернові калібри розраховують з урахуванням максимальних кутів захоплення з подальшим уточненням по міцності валків, потужності двигуна та ін. .е. при низьких значеннях коефіцієнта витяжки. Зазвичай у чистових калібрах m= 1,05 ... 1,15, в передчистових m = 1,15…1,25.

Загальна кількість проходів при прокатці на реверсивних станах, в клітях тріо, на станах лінійного типу має бути непарним, щоб останній прохід був у прямому напрямку.

Прокатка на проектованому ливарно-прокатному модулі з планетарним косовалковим станом проводиться в 13 клітях, які умовно, як було показано на рис.7, виділені в наступні групи: обтискну (у вигляді планетарної кліті), чорнову (у кількості 6 клітей), проміжну (з 4-х клітей) та 2 чистові групи (по 2 кліті).

В обтискній планетарній косовалковій кліті прокатка проводиться з круглої литої заготовки в круглу катану з великим ступенем деформації.

Надалі прокатка круглої міцної легованої сталі діаметром 18мм високої точності проводиться наступним чином.

У чорновій групі клітей прокатка з круглої заготовки в овальний профіль проводиться по одній із систем витяжних калібрувань- системі овал - ребровий овал, яка найбільше підходить для виробництва круглих профілів високої точності з високоміцних легованих сталей.

Необхідний перехід до ромбічної та квадратної форми розкочування з наступним поздовжнім поділом здійснюється у спеціальних калібрах підготовчої групи клітей за рекомендаціями та методиками.

І, нарешті, в чистових групах клітей прокату кожної нитки розділеного розкочування, проводиться за системою квадрат-овал-коло, яка знаходить широке застосування для переведення квадратного перерізу в кругле (для прокатки дрібносортної круглої сталі).

Розрахунок калібрування круглої сталі діаметром 18 мм провадиться проти ходу прокатки.

Розрахунок калібрів чистової групи клітей табору. Для прокатки круглої сталі використовують кілька схем калібрування, які застосовуються в залежності від розміру профілю, якості сталі, типу табору та його сортаменту, а також інших умов прокатки. Однак у всіх випадках передчистовим калібром є або звичайний однорадіусний овал або плоский овал. Але ширше застосовуються предчистові однорадіусні овальні калібри зі ставленням осей =1.5, причому для хорошої стійкості в круглому калібрі овальний профіль повинен мати значне притуплення. Підготовчим калібром є розділовий калібр, що виробляє два діагональні гуркіти.

За всіх способів прокатки чистової круглий калібрвиконують з «розвалом» - випуском для запобігання переповненню калібру та отримання правильного круглого профілю. Побудова такого круглого калібру показано на рис. 14.

Рис.14.

При конструюванні чистового круглого калібру необхідно враховувати температурне розширення металу та допуски на відхилення розмірів готового профілю.

Побудова круглого калібру провадиться наступним чином. На колі діаметра променями, проведеними з центру калібру під кутом горизонтальної осі, визначаться точки початку випуску бічних сторін калібру і визначають ширину калібру .

Для розрахунку діаметра профілю в гарячому стані в чистовій кліті стану (клітина 13-та), використовується вираз

=(1.0121.015)(+) (1)

де - Діаметр профілю в холодному стані;

Мінусовий допуск

Розрахунок будемо проводити при прокатці легованої сталі 30ХГСА у круглий профіль високої точності. І, тоді згідно з ГОСТ 2590-88, допуски становитимуть: +0.1мм та -0.3мм, а діаметр профілю у гарячому стані буде

1.013(18-) = 18.1 мм.

Ширина чистового калібру (згідно з рис.14) буде

Де - кут випуску, який практично для діаметрів круглої сталі 10-30 мм приймають 26.5

І тоді = 20.22 мм.

Зазор між буртами калібру - S вибирають у межах (0.080.15) і тоді,

S=0.111.81=2.0 мм.

Точки перетину ліній зазору S з лінією випуску визначають ширину врізу струмка, яка визначається як

Підставляючи значення отримаємо

20.22 – = 18.22мм. (3)

Закруглення буртів виконують радіусом.

= (0.08 - 0.10) і тоді

0.008518.1 = 1.5мм.

Профіль матиме круглу форму, якщо ширина =. При цьому ступінь заповнення калібру буде

Правильно виконаний круглий профіль у чистовому калібрі 13-ої кліті матиме площу поперечного перерізу

Чистова група клітей має обидві групи кліті з номінальним діаметром валків 250мм, при цьому чистова (13-та) – горизонтальні валки, а передчистова (12-а) – вертикальні валки.

Отже, чистова (13-та) кліть має круглий калібр, передчистова (12-а) кліть - однорадіусний овальний калібр, а підготовчий калібр (11-а) кліть є роздільним здвоєним діагональним квадратом.

Номінальний діаметр валків 11-ї кліті, що входить уже в підготовчу групуклітей складає 330мм.

Валки чистової та передчистової групи клітей виготовляються з вибіленого чавуну. Швидкість прокатки в чистовій кліті стану профілів круглого перерізу високої точності з міцних легованих сталей приймається близько 8 . Температура прокатки 950 °С.

Для визначення коефіцієнта витяжки в чистовому калібрі можна використовувати формулу, яка має вигляд

1.12+0.0004 (6)

Де - відповідає діаметр чистового калібру в гарячому стані, тобто. =

1.12=0.0004 1.81 = 1.127

Поширення в чистовому колі визначається за формулою, яка має вигляд

?= (7)

Де Д – номінальний діаметр валків, мм.

1.81 = 2.3мм.

Як передчистовий калібр може бути використаний простий однорадіусний овальний калібр, побудова якого представлена ​​на рис. 15

Рис.15.

Для побудови калібру використовуються певні відповідно до прийнятого при розрахунку калібрування режимом обтискання розміри висоти овального калібру та ширини. У практичних калібруваннях використовуються овали з відношенням розмірів

Площа передчистового овалу

257.3 1.127=290. (8)

Товщина передчистового овалу = визначається як

18.1-2.3 = 15.8мм. (9)

Ширина передчистового овалу

26.2мм. (10)

Обтискання в чистовому калібрі

26.2-18.1 = 8.1мм. (11)

Кут захоплення у чистовому калібрі

Arccos(1-)=arccos(1-)=15°19" (12)

Допустимий кут захоплення можна визначити за методикою з урахуванням значень коефіцієнтів для схеми прокатки овал-коло за формулою

де v - швидкість прокатки;

Коефіцієнт, що враховує стан поверхні валків (для чавунних валків = 10);

M - коефіцієнт, що враховує марку сталі, що прокочується (для легованої сталі M=1.4);

t - температура смуги, що прокатується,?;

Ступінь заповнення попереднього по ходу прокатки калібру;

K б; ; ;;; ; ; - Значення коефіцієнтів, що визначаються при різних схемах прокатки (витяжних калібрів), визначаються за таблицею; для системи овал-коло (=1.25; =27.74; =2.3; =0.44; =2.15; =19.8; =3.98).

Приймемо рівень заповнення передчистового овального калібру =0.9

І тоді максимально допустиме значення кута захоплення в чистовому калібрі складе

Оскільки<, условия захвата в чистовом калибре обеспечивается.

Відношення осей овального профілю, що задається в чистовий калібр, становить

При ступені заповнення передчистового овального калібру =0.9, знайдемо ширину передчистового овального калібру

29.1мм. (15)

Коефіцієнт форми калібру визначається як

Радіус контуру струмка овального калібру

17.4мм. (16)

Визначимо допустиме відношення осей овальної смуги за умовою стійкості її у круглому калібрі за методикою за формулою

де: ; ; ; ; ; - значення коефіцієнтів, що визначаються для схеми прокатки овал-круг, що визначаються за таблицею (

Оскільки умови стійкості профілю виконуються.

Зазор S по буртах овального калібру приймаємо згідно у межах (0.15-0.2)

S = 0.16 = 0.16 15.8 = 2.5мм. (18)

Радіуси закруглених кутів в овальному калібрі = (0.1-0.4).

Притуплення овального калібру на практиці найчастіше складає

0.2 15.8 = 3.2мм (20)

Площа перерізу одного з підготовчих квадратів у здвоєному розділювальному калібрі 11-ї кліті можна визначити як для звичайного квадратного діагонального калібру.

І тоді, його площа дорівнюватиме

Коефіцієнт витяжки підготовчого квадрата в овальному калібрі 12-ї кліті може бути визначений згідно з рекомендаціями методики. Так, згідно з цією методикою рекомендується загальний коефіцієнт витяжки при прокатці квадрата в овальному і круглому калібрі визначати з графіка в залежності від діаметра круглої сталі, що отримується. При заданому діаметрі круглої сталі дорівнює 18 мм, загальний коефіцієнт витяжки =1.41. І оскільки

Площа квадрата, що задається, визначиться за формулою (21) і буде

290 1.25=362 .

Побудова стандартного діагонального квадратного калібру представлена ​​на рис.

Мал. 16.

Кут при вершині має бути 90° і =. Рівень заповнення квадратного калібру рекомендується 0.9. Наближено можна прийняти

І тоді сторона квадрата калібру – c буде

19.2мм. (25)

Радіус закруглення вершини квадратного калібру визначається як

=(0.1ч0.2) = 0.105 19.2 = 2мм (26)

Заокруглення бунту виконують радіусом, який визначається як

= (0.10ч0.15) = (0.10ч0.15) = 0.11 19.2 = 3мм. (27)

Висота профілю, що виходить з квадратного калібру, буде дещо меншою за висоту калібру через закруглення вершин радіусом, і тоді

0.83 = 19.2-0.83 2 = 25.5мм (28)

Як було зазначено, калібр в 11-й кліті представляє здвоєний діагональний квадратний калібр у якому проводиться прокатка поділу. Побудова та загальний виглядцього калібру наведено на рис. 17. На цьому ж малюнку накладено контур обрису гуркоту з 10-ї кліті, що надходить у цей калібр.

Рис.17.

Поздовжнє поділ багатониткового гуркоту контрольованим розривом здійснюється шляхом створення в зоні перемички напруг, що розтягують, під дією осьових сил з боку бічних поверхонь гребенів двострумкових калібрів, що впроваджуються в метал як це може бути показано на рис.18.

Рис.18.

У момент захоплення за рахунок зминання поверхні розкочування внутрішніми бічними гранями струмків калібру виникає нормальна сила N і сила тертя T. Равнодіючи цих сил можна розкласти на поперечну Q і вертикальну P складові. Під дією сили P здійснюється обтиснення металу валками, сила Q сприяє розтягуванню перемички в поперечному напрямку і викликає появу сили опору розтягування перемички S і сили опору пластичному вигину крайньої заготовки у бік роз'єму калібру G.

Шляхом вимірювання товщини перемички розкату, що задається - і зазору між гребенями валків - t розділяючого калібру (див. рис.17) можна змінювати радіус кривизни передніх кінців розділених профілів на виході з валків і на умови поділу розкату. Відсутність у місці поділу профілів шийки розриву перемички дозволяє отримати якісну поверхню готового профілю при мінімальному числі наступних проходів з обтисканням місць поділу. У зв'язку з цим спосіб поздовжнього поділу гуркоту контрольованим розривом рекомендований до використання в чистових клітях прокатних станів.

Дослідження поздовжнього поділу двониткового гуркоту контрольованим розривом показали, що товщина перемички задається в розділову кліть гуркоту повинна дорівнювати 0.5ч0.55 сторони квадрата.

Дослідження величини зазору між гребенями валків впливає зміну кривизни передніх кінців розділених квадратних профілів при виході з валків. Так, прямолінійність виходу одержувала при зазорі =16мм рівному товщині перемички, то вибираємо

З практики розрахунку калібрування при прокатці-поділі квадратних профілів, коефіцієнт обтиснення сторін квадратного профілю приймають в межах 1.10-1.15. І тоді, з виразу (вибираючи) визначимо бік квадрата в 10 калібру

19.2 1.125 = 21.6 мм. (29)

Площа роздільного здвоєного калібру 11 кліті дорівнює фактично подвоєної площі розрахункового діагонального квадрата.

І тоді (30)

Відстань між осями струмків у калібрі 11-ї кліті - визначається як

Довжина перемички між струмками у цьому калібрі визначається як

Як було зазначено вище, товщина перемички в 10-й кліті може бути визначена як

Для перевірки на захоплення 12-ї кліті, що надходить у калібр, розкочування, необхідно провести розрахунок абсолютного обтиснення в цьому калібрі і порівняти з даними, що допускаються.

При вході квадратного профілю до овального калібру абсолютні обтискання по середині та краях профілю будуть різними та визначаються геметрично накладенням перерізу квадратного профілю на овальний калібр та будуть по середині калібру

Обтискання по крайніх точках квадрата в овальному калібрі на підставі геометричних перетворень орієнтовно будуть.

Як видно, ці абсолютні обтискання менше ніж абсолютні обтискання в 13 калібру і, отже, при однаковому номінальному діаметрі валків і тому ж матеріалі перевірка на допустимі умови захоплення не потрібна.

З урахуванням викладеного, побудова та загальний вигляд підготовчого калібру в 10-й кліті (перед прокаткою-поділом) може бути представлений на рис.19.

Рис.19.

Деякі розміри калібру можна визначити так: приймаємо на підставі існуючих калібрувань при прокатці-розділі довжину перемички;

радіус закруглення вершини квадратного калібру в цій кліті

Величина може бути визначена згідно з рис.17 за формулою

Висота гуркоту, що виходить з калібру 10-ї кліті

Відстань між осями струмків у калібрі 10-ї кліті - визначається як

Величина зазору по буртах калібру в 10 кліті приймається мм.

Площа гуркоту, що виходить з калібру 10-ї кліті, може бути визначена згідно з рис.17, як

Підставляючи значення вказаних параметрів отримаємо

Площа не розділеного гуркоту калібрі 11-ї кліті дорівнює подвоєної площі діагонального квадратного гуркоту, тобто.

І тоді коефіцієнт витяжки в калібрі 11-ї кліті визначається як

Теоретична ширина гуркоту, що виходить з 11-ї кліті

Теоретична ширина гуркоту, що виходить з 10-ї кліті (при радіусі закруглення у бурта =5)

Для перевірки на захоплення поступаючого в калібр 11-ї кліті гуркоту, необхідно провести розрахунок абсолютного обтиснення в характерних точках калібру і порівняти з даними, що допускаються.

Так, величина абсолютного обтиснення в районі перемички двониткового гуркоту буде

а в районі розриву осей струмків становитиме

легований сталь прокат ливарний модуль

Отже, мабуть, тут вимагає перевірки на умову захоплення район перемички гуркоту.

Кут захоплення в районі перемички при прокатці в калібрі 11 кліті може бути визначений як

де: Д-номінальний діаметр валків в 11-й кліті (Д = 33мм).

Допустимий кут захоплення у цьому калібрі можна визначити за методикою М.С. Мутьєва та П.Л. Клименко, для цього необхідна швидкість прокатки в цій кліті, яка буде

5.67 м/с, (45)

і тоді максимальний кут захоплення, що допускається, визначається за формулою (t = 980?)

Оскільки умови захоплення в 11-му розділовому калібрі виконуються.

Калібр у 9-ій кліті проміжної групи клітей, розташований у вертикальних валках і може великою мірою нагадувати діагональний квадратний калібр, але має свої особливості. Він призначений для прокатки ромбічного гуркоту і в районі роз'єму має більш стисну форму, ніж звичайний діагональний калібр. Прокатака в цьому калібрі передбачає деформаційне опрацювання майбутніх бічних горизонтальних частин двониткового прокату, який піддаватиметься прокатці-поділу. З урахуванням викладеного побудова та загальний вигляд цього підготовчого калібру в 9-клітині може бути представлений на рис.20.

Рис.20.

Для визначення ряду параметрів калібру використовуємо деякі емперичні залежності, отримані в аналогічних калібрування при прокатці-розділі.

Так, сторона квадрата як і для 10 калібру може бути визначена як

Величина, що становить середню частину калібру, рекомендується брати як 40% від діагональної частини калібру.

Ухил буртів у середній частині калібру на підставі практичних даних беремо в межах 25%, це дозволяє отримати максимальну ширину гуркоту.

Ширина діагональної квадратної частини калібру буде

З практичних даних калібрувань з прокатці-поділу приймаємо радіуси закруглень у вершин калібрів і буртів однаковими і рівними 5мм, тобто. мм.

Товщина калібру 9-ї кліті буде

Товщина гуркоту, що виходить з калібру 9-ї кліті

Також виходячи з практичних даних величину зазору по буртах калібру приймаємо 5мм, тобто. мм.

Площа гуркоту, що виходить з 9-ї кліті може бути визначена як

і тоді, підставляючи значення зазначених параметрів, отримаємо

Коефіцієнт витяжки в калібрі 10-клітини визначається як

Для перевірки на захоплення, що надходить у калібр 10-ї кліті гуркоту, необхідно провести розрахунок абсолютного обтиснення в цій кліті.

Так як форми калібрів 9-ї і 10-ї кліті сильно різняться по конфігурації, то замінимо їх площу наведеної (прямокутної форми), де ширина смуги дорівнюватиме ширині розкочування, а товщина наведеної смуги може визначена

Наведена величина абсолютного обтиснення буде

Наведена величина кута захвату в калібрі 10-ї кліті буде

Як видно наведений кут захоплення значно менше раніше підрахованих максимальних значень для подібних умов і, отже, умова захоплення має виконуватися.

Найбільш доцільною формою калібру 8-клітини є ромбічний калібр, розташований у горизонтальних валках. Побудова та загальний вигляд цього калібру представлено на рис.21.

Рис.21.

Розміри та ромбічного калібру визначають у процесі розрахунку калібрування з урахуванням заданої величини коефіцієнта витяжки в калібрі, правильного заповнення калібру, а також з урахуванням отримання розмірів перерізу, що задовольняють умовам прокатки наступного калібру.

Насправді використовуються ромбічні калібри, що характеризуються величиною.

Для запобігання утворенню в зазорах калібру «лампасів» рекомендується приймати ступінь заповнення калібрів

Визначаємо максимально допустимий кут захоплення у цьому калібрі за формулою М.С.Мутьєва та П.Л.Клименко, якщо v=3.9м/с; t=990? та валки сталеві за формулою , при v=2-4м/с

і тоді величина максимального абсолютного обтиснення буде

При прокатці ромбічної заготівлі в квадратному калібрі (умовно можна вважати прокатку ромбічного гуркоту в 9 калібру). Сторона наведеного квадрата може бути визначена як

Можлива ширина гуркоту, що виходить з ромбічного калібру 8-ї кліті.

Приймаємо коефіцієнт витяжки в 9-му калібрі, можна обчислити площу розкочування в 8-му калібрі як

І тоді, товщина гуркоту, що виходить з ромбічного калібру 8-ї кліті буде

Поширення ромбічної смуги у квадратному калібрі, якщо сторона квадратного (діагонального) калібру >30мм визначається за такою формулою.

і тоді, підставляючи значення отримаємо

З урахуванням розширення ширина гуркоту в 9-му калібрі повинна бути

і як видно такий розкочування з ромбічного калібру в квадратному може бути прокатаний без переповнення калібру, т.к. і, як видно.

Інші розміри ромбічного калібру визначаються з наступних емперичних рекомендацій

Відношення діагоналей у калібрі розрахункове

Величину зазору у роз'єм калібру приймаємо рівним 5мм, тобто. .

Теоретична висота ромбічного калібру може бути визначена за формулою

Притуплення - ромбічної смуги біля рознімання калібру визначається як

Теоретична ширина ромбічного калібру - визначається як

Кут при вершині - може бути визначений як

Звідки (74)

= 2 arctg1.98 = 126.4°

Сторона ромба - визначається як

У чорновій групі клітей, що складається з 6-ти робочих клітей дуо з горизонтальними і вертикальними валками, що чергуються, прокатка круглої заготовки діаметром 80мм, що постає з обтискної косовалкової планетарної кліті прокочується по системі витяжних калібрів овал-ребровий овал. Ця система набула широкого поширення при прокатуванні на безперервних станах круглої сталі підвищеної точності з легованих та високоміцних сталей.

У 7-й кліті чорнової групи калібр представляє ребровий овал, що розташовується у вертикальних валках. Побудова та загальний вигляд цього калібру представлені на рис.22.

Рис.22.

Коефіцієнт витяжки в ромбічному калібрі 8-ї кліті розкочування у вигляді ребрового овалу на підставі практичних даних можна рекомендувати в межах 1.2-1.4. І тоді, площа гуркоту, що виходить з калібру у вигляді ребрового овалу в 7-й кліті буде

Сумарний коефіцієнт витяжки у чорновій групі клітей буде

де - площа круглого гуркоту, що виходить з обтискної планетарної кліті, .

Раніше на підставі практичних зарубіжних даних було показано, що з урахуванням деформації в планетарній кліті безперервно-литих заготовок діаметром 200мм, оптимальним за кінематичними залежностями гуркіт, що виходить з цієї кліті повинен мати круглий переріз діаметром 80мм.

Середній коефіцієнт витяжки у цій системі калібрів буде

Зазвичай, як показує практика, в ребровому овальному калібрі витяжка знаходиться в межах, а в овальних калібрах витяжка зазвичай вища. І тоді, приймаючи витяжку в ребрових овальних калібрах, витяжку в овальних калібрах рекомендується розраховувати за формулою

У другій кліті коло має прокочуватися в овальному калібрі, що призводить до зменшення коефіцієнта витяжки і тоді.

При відношенні розкочування стає нестійким при прокатуванні в ребровому овальному калібрі. Зазвичай використовують овали із співвідношенням. У ребрових овальних калібрах співвідношення між висотою та шириною калібру становить

Визначимо допустимий кут захоплення в ромбічному калібрі 8-клітини, якщо v =3.4 м/с; t = 995? і чавунні валки, за формулою в діапазоні v = 2-4м/с.

І тоді, величина максимального абсолютного обтиснення при, буде

Товщина гуркоту, що виходить з 7-ї кліті буде і визначається як

Ширина гуркоту, що виходить з 7-ї кліті буде і визначається як

Величину радіусу овалу визначають за формулою

Заокруглення бурта виконують радіусом.

Величину зазору приймаємо

Величину притуплення овалу визначаємо рівної величині зазору тобто. мм.

Загальна схема розташування витяжних калібрів чорнової групи клітей стану представлена ​​на рис.23.

Рис.23.

Отже, як видно, в 6-й кліті калібр виконується овальним і знаходиться в горизонтальних валках.

Площа овалу цього калібру визначається як

Овальний калібр виконується однорадіусним і схематично нічим не відрізняється від раніше розглянутого овального калібру в читовій групі клітей (див. рис.15).

Висота овального калібру

де - розширення овальної смуги в ребровому овальному калібрі, рекомендується визначати за формулою

де Д – діаметр валків, рівний 420мм

Ширина гуркоту, що виходить з овального калібру

Як відомо, площа овального калібру є

Формулу (93) можна подати у вигляді квадратного рівняннярішення якого дозволяє визначити

після розкриття дужок отримаємо

І тоді, абсолютне обтиснення в ребровому овальному калібрі 7-ї кліті буде мм.

Визначимо допустимий кут захоплення в ребровому овалі 7-ї кліті, якщо v =2.8м/с; t = 1000? і сталеві валки і тоді, за формулою в діапазоні 2-4 м/с допустимий кут захоплення буде

І тоді, величина максимального допустимого обтиснення при.

Як бачимо умови захоплення виконуються, а розширення буде.

Остаточно розміри овалу в калібрі 6-ї кліті будуть

Інші розміри овального калібру будуть: радіус струмків визначається як

Зазор S по буртах калібру буде

Радіус закруглень кутів

Як видно з рис.23 в 5-й кліті калібр ребровий овал і розташовується у вертикальних валках.

Калібрування валків у парах калібрів 4 і 5-ї клітей, 2 і 3-ї клітей проводиться аналогічно наведеним розрахункам калібрування калібрів 6 і 7 клітей і, згідно з загальною схемою розташування калібрів (див.рис.23) у 2-ой кліті калібр виконується однорадіусного овалу і розташовується у горизонтальних валках. У цьому калібрі передбачається прокатка круглого профілю діаметром 80мм, що надходить з обтискної планетарної 3-х валкової кліті з косим розташуванням валків.

Коефіцієнт витяжки в овальному калібрі 2-ї кліті становитиме

Де - площа перерізу круглого гуркоту (діаметром 80мм), що надходить з обтискної планетарної кліті.

Абсолютне обтиснення по вершинах в овальному калібрі 2-клітини буде

Середній абсолютний обтиск при прокатці кола в овальному калібрі 2-ї кліті буде

При прокатці круглої заготовки на овальному калібрі розширення можна визначити про наближену формулу

Можлива ширина гуркоту в овальному калібрі 2-ї кліті буде

що як видно трохи менше і, отже, переповнення калібру не буде.

Калібрування обтискної косовалкової планетарної кліті полягає в установці похилих конічних валків, які при обертанні навколо своєї осі і планетарному русі повинні утворювати просвіт з необхідним вписаним колом (в даному випадку діаметром 80 мм) на виході розкочування з валків, і аналогічно з необхідним вписаним кругом. 200мм) на вході заготовки у валки. Завдання калібрування валків входить визначення довжини вогнища деформації, яка визначається конічною частиною валка, кутом нахилу валків, діаметром валків.

Загальна схема вогнища деформації із зазначенням необхідних для здійснення прокатки заготовки, що розглядається, параметрів калібрування похилих конічних валків, представлена ​​на рис.24.

Визначення зазначених на схемі параметрів і є завданням калібрування валків обтискної косовалкової планетарної кліті.

Рис.24.

Розміри представлені на рис.22, характеризують такі параметри:

Відстань від осі прокатки у точці схрещування;

Те саме, але сумарне по осі валка;

і - відповідно радіуси заготівлі та прокату;

Кут нахилу утворює конуса осередку деформації;

Кут нахилу утворює поверхні валка;

Ш - кут схрещування валка із віссю прокатки;

Відповідно радіуси валка на перетиску, ділянці, що калібрує, і максимальний (на вході заготовки);

А – тангенсіальне зміщення валка (на малюнку не показано).

На підставі практичних даних, отриманих з умов конструювання та досвіду роботи подібних станів рекомендується вибирати деякі елементи та параметри калібрування валків у таких межах:

(Тобто діаметр валка в перетиску);

(тобто максимальний діаметр валка);

Ш = 45-60 ° (тобто кут схрещування беремо ш = 55 °);

кут між лінією центрів валу-заготівлі та лінією проекції валка щ = 45°.

Коефіцієнт витяжки в 1-й кліті

Інші два робочих валка обтискної кліті мають ті ж розміри, які були представлені вище для розрахованого валка.

У розрахунках калібрування були використані параметри швидкості гуркоту та температури по клітях.

Так, швидкості виходу з клітей розраховувалися за формулою

І тоді, приймаючи швидкість готового гуркоту (у вигляді кола діаметром 18мм) з останньої кліті стану 8 м/с отримаємо:

Швидкість входу заготовки в 1 (планетарну) кліть буде або приблизно 7.9м/хв.

Загальна зміна температури металу під час прокатування може бути визначена за формулою

Де - зниження температури металу внаслідок віддачі теплоти випромінюванням і конвекцією в навколишнє середовище;

зниження температури металу внаслідок віддачі теплоти теплопровідністю при контакті з валками, проводками, роликами рольгангів;

Підвищення температури металу внаслідок переходу механічної енергії до деформації в теплоту.

І тоді, на основі використання методу, зміна температури розкочування за час прокатки в калібрі та переміщення до наступного калібру становитиме

Де - температура гуркоту перед входом у аналізований калібр, ?;

П - периметр поперечного перерізу гуркоту після проходу, мм;

F - площа поперечного перерізу гуркоту після проходу, ;

ф - час охолодження гуркоту, с;

Підвищення температури металу у калібрі, ? і визначається за формулою

р – опір металу пластичної деформації, МПА;

м – коефіцієнт витяжки.

Так, наприклад, зміна температури металу за час руху заготовки від нагрівальної печі до 1-ї кліті стану за формулою (200) складе (якщо температура нагріву заготовки, ф=, П=п 200=628мм, F=31416)

Підвищення температури металу в 1-ій (планетарній) кліті за рахунок інтенсивної деформації можна визначити за формулою (201) приймаючи р=100МПА і тоді

Остаточно температура металу після прокатки в кожній кліті з урахуванням зміни температур розкату, розрахованих за формулами (107) та (108) та внесених практичних поправок становитиме:

Основні розміри гуркоту та параметри калібрування при прокатці кола діаметром 18мм із заготівлі діаметром 200мм за клітями стану наведені в таблиці 3.

Таблиця 3. Основні калібрування проходів при прокатці кола?18мм із заготівлі?200мм.

№ проходу	Вид калібру	Розташування валків	Розміру гуркоту	Обтискання, мм	Уширення,	Площа калібру, F, мм	Коеф. Витяжки, м	Тем-ра гуркоту, t,?	Швидкість прокатки v, м/с	Примітка
Товщина, h
Початкові умови:				Тем-ра нагрівання
	3-х валковий	Похилі							Косова. Планет. Кліти.
	Однорадіусний овал	Горизонтальне
	Ребровий овал	Вертикальне
	Однорадіусний овал	Горизонтальне
	Ребровий овал	Вертикальне
	Однорадіусний овал	Горизонтальне
	Ребровий овал	вертикальне
		Горизонтальне
	Діагон. квадратн. типу	Вертикальне
	Подвійний діагон. Квадри. типу	Горизонтальне
	Подвійний діагональний квадратн.	Горизонтальне									Поділ гуркоту в калібрі
	Однорадіусний овал	Вертикальне									Кантівка на 45 °
		Горизонтальне

Розрахункові схеми калібрів валків по всіх клітках стану при прокатці кола?18мм з безперервнолитої заготовки?200мм наведено на рис. 25.

Калібрування профілів та валків, призначених для прокатки круглої та квадратної сталі

До гарячекатаної круглої сталізгідно з ГОСТ 2590-71 відносять профілі, що мають у поперечному перерізі форму кола діаметром від 5 до 250 мм.

У загальному випадку схема калібрування круглої сталі може бути розділена на дві частини: перша є калібруванням для чорнових і середніх груп клітей і задовольняє ряду профілів, будучи в цьому сенсі загальною для декількох кінцевих профілів різного перерізу (квадратної, смугової, шестикутної та ін.) , а друга призначена як певна система для останніх трьох - чотирьох клітей і властива лише даному профілю круглої сталі. У чорнових та середніх групах клітей можуть застосовуватися системи калібрів: прямокутник – ящиковий квадрат, шестикутник – квадрат, овал – квадрат, овал – вертикальний овал.

Для останніх трьох - чотирьох профільних клітей система калібрів також не є постійною. Певна закономірність спостерігається тільки в останніх двох клітях: чистова має круглий калібр, передчистова - овальний, калібр третьої кліті від кінця прокатки може бути різної форми, від якої залежить система калібрування.

Загальні схеми калібрів останніх чотирьох проходів під час прокатування круглої сталі. З цих схем випливає, що як передчистові застосовують овальні калібри двох форм: однорадіусні та із заокругленням прямокутників - так звані «плоскі» калібри. Першу схему використовують при прокатці круглої сталі більшості профілерозмірів, другу - головним чином для круглої сталі великих діаметрів та арматурної сталі.

За першою загальною схемою прокатки можна відзначити сім типів калібрів, що застосовуються в кліті. За другою загальною схемою найбільше застосування знайшли калібри лише двох видів: ящиковий квадрат 1 і квадрат 3, що врізається на бочці валка при розташуванні діагоналі.

Системи і форма калібрів, що застосовуються для чорнових і середніх груп клітей, можуть бути дуже різноманітними і залежати від ряду факторів, головні з яких тип стану і конструкція його основного і допоміжного обладнання.

Нині існує низка прийомів побудови чистового калібру для круглої сталі: окреслення калібру двома радіусами із різних центрів; зняття фасок у роз'ємів валків з метою запобігання лампасу малої товщини підрізів розкочування буртами калібру; освіту випуску обрисом калібру з роз'єму тощо. Практика показує, що чистовий калібр, окреслений одним радіусом і має лише один розмір - внутрішній діаметр, не задовольняє вимоги отримання геометрично правильного якісного профілю, особливо профілю великого діаметру. Як правило, у такому калібрі, навіть за незначної зміни технологічних умов (зниження температури прокатки, вироблення валків передчистового калібру, збільшення висоти овалу та ін.) струмки переповнюються металом. Отримання профілю відповідно до форми чистового калібру вимагає постійного контролю розмірів передчистового овального гуркоту. У випадках переповнення калібру який завжди вдається витримати діаметр профілю, навіть у межах плюсового допуску.

З метою усунення зазначених недоліків рекомендується для профілю круглої сталі конструювати чистовий калібр з розвалом (випуском), тобто передбачати більший горизонтальний діаметр порівняно з вертикальним. Це необхідно також у зв'язку з тим, що розкочування овального перерізу, що надходить в чистовий калібр, має знижену температуру в місцях по кінцях великої осі і теплова усадка готового профілю при охолодженні в напрямку горизонтального діаметру трохи більше, ніж у напрямку вертикального діаметра. Інтенсивне зношування чистового калібру круглої сталі по вертикалі внаслідок більшого обтиснення також сприяє перевищенню розміру на 1-1,5% горизонтального діаметра над вертикальним.

Круглу стальна вітчизняних заводах прагнуть прокочувати з мінусових допусків.

Визначення розміру горизонтального діаметра за роз'ємом чистового калібру рекомендується за аналітично виведеними рівняннями (Н. В. Литовченко) з урахуванням розмірів діаметрів профілю.