5.2 Проектирование профилировок листовых станов

Конечная цель разработки – такая выпуклая профилировка

рабочих валков, которая обеспечивает полное устранение δh_b при силе прокатки Р_н и той ширине полосы b, при которой δh_b минимальна.

Для уменьшения неравномерности межвалкового давления нужно использовать итерационный метод расчета профилировок. В этом методе в первом приближении принимается цилиндрическая профилировка всех валков. Профили каждого следующего приближения определяются по изгибам и сближениям осей рабочих и опорных валков на предыдущих итерациях. Поскольку предусматривается выпуклость опорного валка, то в скосах по краям бочек опорных валков нет надобности. Обычно такие скосы делают, чтобы предупредить повышение контактных напряжений на краях бочек, которые приводят к выкрашиванию этих участков.

В качестве примера рассмотрим отечественный стан 3000 ОАО АМК. Профилировка и все следующие расчеты ведутся в соответствии с его параметрами после его реконструкции.

Основные параметры валковой системы, стана и технологии после реконструкции имют такие значения:

1. Диаметр рабочих валков – 900 мм;

2. Диаметр опорных валков – 1650 мм;

3. Длина бочек – 3000 мм;

4. Максимальная сила прокатки – 44,15 МН;

5. Максимальный момент прокатки – 2,94 МНм;

6. Максимальная скорость прокатки – 5 м/с;

7. Толщина листов – от 7 к 60 мм;

8. Ширина листов – от 1500 к 2700 мм

Для определения характера изменения δh_b в зависимости от

ширины полосы, исследовали ее в первом приближении для цилиндрических валков.

При максимальной ширине 2700мм:

Н/м; ;

м2/Н,

где коэффициенты Пуассона и модули упругости – по справочникам. Ширина раскатов принимается как ширина листов, поскольку допуск на боковую обрезь не может быть меньше, чем 140мм, а еще нужен запас бочки на осевое смещение.

м²/Н;

;;;

; ;

; ;

где м⁴;

;

;

Рабочая профилировка и упругие деформации должны быть симметричными для верхних и нижних валков. Известно, что нижние валки нагреваются сильнее и поэтому их тепловая выпуклость больше. Это можно учесть станочной профилировкой, сделав выпуклость нижних валков соответственно меньше. Тогда коэффициенты а₀ и а₁ верх-

них и нижних валков будут одинаковыми:

;

.

Поперечная разнотолщинность:

мм;

мм.

Поскольку расчеты по данной методике достаточно трудоемки, то была разработана программа „Defquarto”. С ее помощью можно рассчитать поперечную разнотолщинность, и другие параметры деформации при разных ширинах полосы. Результаты расчетов сведены в таблицу 5.1.

На рисунке 5.2 показан график зависимости, полученный методом кубической сплайн-интерполяции в среде MathCAD-2001.

Таблица 5.1

Изменения параметров деформации от ширины полосы

	Ширина полосы, мм
	1500	1700	1900	2100	2300	2500	2700
fоп	0,151	0,187	0,224	0,264	0,305	0,348	0,392
η	0,148	0,152	0,145	0,124	0,086	0,027	-0,055
δhb	0,599	0,678	0,738	0,775	0,781	0,750	0,674

Рисунок 5.2 – Зависимость разнотолщинности от ширины полосы

Из таблицы 5.1 и рисунка 5.2 видно, что не монотонно зависит от ширины полосы. Стрела прогиба опорного валка с увеличением ширины монотонно увеличивается, а стрела сближения рабочего и опорного валковη имеет максимум при 1700 мм и при последующем увеличении ширины полосы уменьшается и даже становится негативной. Последнее легко объяснить тем, что при увеличении ширины полосы парабола р(х) межвалкового давления становится вогнутой. Действительно, по (5.3) при ширине 2700мм:

;

.

Следовательно, при цилиндрической профилировке минимальная δh_b имеет место при минимальной ширине раската 1500мм, а максимальная – при b_p = 2200 – 2300мм.

Для разработки профилировки такой, чтобы при заданном усилии прокатки она обеспечивала устранение δh_b при определенной ширине раската, можно использовать зависимость (5.3). Но в ней есть небольшая ошибка: поскольку рабочие валки прогибаются до полного контакта с опорными, то их активная образовывающая будет равняться сумме выпуклостей с обеих сторон, то есть 2h_p. Действительно, допустим, что профилировка опорных валков цилиндрическая. Тогда рабочий валок с выпуклой профилировкой под действием усилия прокатки прогнется до прилегания к образующей цилиндра, а его активная образующая с противоположной стороны будет иметь удвоенную стрелу выпуклости. Если опорный валок имеет выпуклость, то тогда она суммируется с удвоенной выпуклостью рабочего валка. Следовательно, зависимость от прогиба опорного валка, сближения осей рабочих и опорных валков и их профилировка должна иметь вид:

(5.12)

Соответственно в формулах (5.9) и (5.10) нужно заменить на. Используя программу „Defquarto” с вышеупомянутыми изменениями, провели подбор стрел выпуклости рабочегоh_p и опорного h_оп валков методом последовательных приближений. В результате было выяснено, что полное устранение при минимальных выпуклостях обоих валков происходит при максимальной ширине полосы 2700 мм. При других ширинах стрелы выпуклости больше, следовательно, при увеличении ширины будет возникать негативная разнотолщинность, устранить которую будет невозможно. Поэтому было решено принять в конечном варианте профилировку с параметрами:

При такой рабочей профилировке разнотолщинность раската шириной 2700 мм при максимальной силе прокатки будет равняться 0,002 мм. Профилировка показана на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 – Выпуклая профилировка валков

На нем индексами „ц” и „к” обозначенные центры и края бочек. Как уже указывалось, профили валков должны быть параболическими. Следовательно, разработана выпуклая профилировка рабочих и опорных валков для стана 2800 после его реконструкции. Станочную профилировку не разрабатываем, поскольку это задача известная и ее решение не вызывает трудностей.

Была рассчитана разнотолщинность при прокатке полос другой ширины. Результаты сведены в таблицу 5.2. График этой зависимости приведен на рисунке 5.4.

Таблица 5.2

Разнотолщинность при прокатке полос разной ширины.

	Ширина полосы, мм
	1500	1600	1700	1800	1900	2100	2300	2500	2700
δhb,	0,371	0,383	0,389	0,389	0,382	0,346	0,275	0,162	0,002

Рисунок 5.4 – Зависимость разнотолщинности от ширины полосы

По графику видно, что разнотолщинность достигает максимального

значения при ширине 1700 – 1800 мм. Следовательно, профилировка меняет зависимость от δh_b ширины даже качественно. Выпуклость валков, которая при горячей прокатке всегда имеет место, смещает минимум функции в противоположную сторону.