1. Расчет режима обжатий
1.1 Расчет максимального обжатия
1.1.1 Максимальное обжатие по условию захвата металла валками
В соответствии с рекомендациями принимаем  для первого калибра (бочки валков) 120 мм, для остальных калибров – 140 мм, зазор между буртами валков выбираем 15 мм.
Тогда рабочий диаметр валков определим по формуле [2, стр. 27]:
 , где (1.1)
 - рабочий диаметр валков, мм;
 – номинальный диаметр валков, мм;
– глубина вреза, мм;
 – зазор между буртами, мм.
в первом калибре:
в остальных калибрах:
Определяем окружную скорость валков при  по формуле [2, стр. 6]:
 , где (1.2)
 – окружная скорость валков, м/с
- рабочий диаметр валков, мм;
 – средняя частота вращения валков в момент захвата раската, об/мин.
в первом калибре:
в остальных калибрах:
По таблице 2.1 [1, стр. 23] допустимый угол захвата  составит:
при прокатке на гладкой бочке валков – 22,460
в калиброванных валках без насечки – 24,560
в калиброванных валках с насечкой – 30,020
Определяем максимальное обжатие [2, стр. 6]:
 , где (1.3)
 – максимальное обжатие по условию захвата металла валками, мм;
– допустимый угол захвата, град.
в первом калибре:
для калиброванных валков без насечки:
для калиброванных валков с насечкой:
1.1.2 Максимальное обжатие по мощности электродвигателя
По таблице 2 [2, стр. 14] для двух электродвигателей П34–160–9К находим:
номинальный крутящий момент 
маховой момент якоря электродвигателей 
частота вращения электродвигателей 
допустимый момент перегрузки 
Допустимый момент электродвигателей определим по формуле [2, стр. 11]:
 , где (1.4)
 – допустимый момент электродвигателя,  ;
 – допустимый момент перегрузки;
 – номинальный крутящий момент,  .
Далее определяем:
приведенный маховой момент [2, с. 13]:
 , где (1.5)
 – приведенный маховой момент,  ;
 – маховой момент якоря электродвигателя, .
динамический момент при  [2, стр. 13]
 , где (1.6)
 – динамический момент, ;
 – ускорение валков,  .
момент холостого хода [2, стр. 13]:
 , где (1.7)
 – момент холостого хода, .
Находим допустимый крутящий момент прокатки на валках блюминга при  и  [2, с. 12]
 , где (1.8)
 – допустимый крутящий момент прокатки,  ;
 – механический КПД при передаче крутящего момента от электродвигателей к рабочим валкам без шестеренной клети;
 – коэффициент, учитывающий снижение крутящего момента электродвигателя привода вследствие ослабления магнитного потока при частоте вращения валков n больше номинальной nн
, принимаем  .
Размеры поперечного сечения слитка посередине  . Ориентировочное значение обжатия найдем по формуле [2, стр. 15]:
 , где (1.9)
 – ориентировочное значение обжатия, мм.
Относительное обжатие рассчитаем по формуле [2, стр. 9]:
 , где (1.10)
 – относительное обжатие;
 – средняя высота слитка, мм
Определим рабочий радиус [2, стр. 9]:
 , где (1.11)
 – рабочий радиус, мм.
Скорость деформации при  рассчитаем по преобразованной формуле А.И. Целикова [2, стр. 9]:
 , где (1.12)
 – скорость деформации,  ;
 – частота вращения валков,  .
Сопротивление деформации зависит от марки металла, его температуры, степени и скорости деформации, для стали 60с2 рассчитывается по формуле Б.П. Бахтинова [1, с. 25]:
 , где (1.13)
 – базисное значение сопротивления деформации, МПа;
 – температурный коэффициент;
 – степенной коэффициент;
 – скоростной коэффициент.
По данным [3] для стали 60с2 находим:  ;  ;  ;  при температуре 12000
С. [3, стр. 8, 21]
Находим длину очага деформации [2, стр. 7]:
 , где (1.14)
 – длина очага деформации, мм.
Фактор формы очага деформации [1, стр. 24]:
 , где (1.15)
 – фактор формы очага деформации.
Коэффициент напряженного состояний, учитывающий влияние на контактное давление внешнего трения n
зависит от фактора формы очага деформации , где Hcp
=
0,5 (
H
0
+
H
1
)
при =
0,2…0,5,
принимается равным 1 [2, с. 9].
Коэффициент n
ж
рассчитывают по эмпирической формуле [2, стр. 9]:
 , где (1.16)
n
ж
– коэффициент, учитывающий влияние внешних зон по отношению к геометрическому очагу деформации.
Коэффициент n
учитывает влияние ширины раската. При прокатке на блюминге принимается равным 1,15.
Контактное давление по формуле А.И. Целикова [2, стр. 7]:
 , где (1.17)
 – контактное давление, МПа.
Определим  по формуле А.П. Чекмарева [2, стр. 11]:
 , где (1.18)
– коэффициент плеча равнодействующей.
Находим длину очага деформации, принимая  ,  и B
ср
=675 мм [2, с. 13, 14,15]
 , где (1.19)
– длина очага деформации, мм;
 – коэффициент трения в шейках валков;
 – диаметр шейки валка, мм;
B
ср
– средняя ширина слитка, мм.
Определим максимальное обжатие по мощности электродвигателей [2, стр. 15]:
 , где (1.20)
 – максимальное обжатие по мощности электродвигателя, мм.
Повторяем расчет при 
Принимаем  .
1.1.3 Максимальное обжатие по прочности валков
В соответствии с рекомендациями [2, стр. 17] для блюминга 1100 принимаем длину бочки валков  , длину шейки  , ширину крайнего бурта  , ширину калибра по дну  , ширину калибра по буртам при выпуске калибра  , ширину вреза рассчитаем по формуле [2, стр. 30]:
 , где (1.21)
 – ширина вреза, мм;
 – ширину калибра по дну, мм;
 – выпуск калибра.
Тогда получим [2, стр. 30]:
 , где (1.22)
 – длина шейки, мм.
Для используемых стальных кованых валков принимаем допустимое напряжение на изгиб  [2, с. 30],
Находим допустимое усилие прокатки [2, с. 16]:
 , где (1.23)
 – допустимое усилие прокатки, кН;
 – допустимое напряжение на изгиб, МПа;
L – длина бочки валков, мм.
Определяем максимальное обжатие по прочности валков при  и  [2, стр. 17]:
 , где (1.24)
 – максимальное обжатие по прочности валков, мм.
1.1.4 Выбор максимального обжатия
В результате расчетов получили значения  :
по условию захвата валками 
по мощности электродвигателей 
по прочности валков 
Окончательно принимаем 
1.2 Среднее обжатие за проход и число проходов
Определим среднее обжатие за проход  .
Числовой коэффициент принимаем равным 0,9 – так как, слиток и блюм имеют разные сечения [2, стр. 17].
 , где (1.25)
– среднее обжатие за проход, мм;
– максимальное обжатие, мм.
Находим число проходов, необходимое для прокатки блюмов сечением  при  [2, стр. 18]:
 , где (1.26)
 – число проходов;
 – высота блюма, мм;
 – ширина блюма, мм.
Так как, по предварительным расчетам число проходов  слишком мало для обжатия данной заготовки, то принимаем число проходов 
Уточняем среднее обжатие [2, стр. 19]:
 (1.27)
1.3 Предварительная схема обжатий
Составляем предварительную схему обжатий. Принимаем первую кантовку после второго прохода.
Таблица 1. Предварительная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250Ч250 на блюминге 1100
| Номер прохода |
Номер калибра |
Размер |
 |
 |
 |
| 0 |
- |
700х700
(625х625)
|
- |
- |
- |
| 1 |
I |
625х705
(590х630)
|
75 (35) |
5 |
| 2 |
I |
555х710
(555х635)
|
70 (35) |
5 |
1,28 |
| кантовка |
| 3 |
I |
610х565
(590х565)
|
100 (45) |
10 |
| 4 |
I |
545х575 |
65 (45) |
10 |
1,06 |
| кантовка |
| 5 |
II |
475х555 |
100 |
10 |
| 6 |
II |
375х565 |
100 |
10 |
1,51 |
| кантовка |
| 7 |
III |
445х390 |
120 |
15 |
| 8 |
III |
325х405 |
120 |
15 |
1,25 |
| кантовка |
| 9 |
IV |
305х345 |
100 |
20 |
| 10 |
IV |
230x365 |
75 |
20 |
1,59 |
| кантовка |
| 11 |
V |
250x250 |
115 |
20 |
1.4 Окончательная схема обжатий
Составляем окончательную схему обжатий с учетом уширения по кривым А.Ф. Головина [2, стр. 21]. Результаты уширения приведены в таблице 2.
Окончательная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250Ч250 мм из слитка  , массой 5500 кг на блюминге 1100 приведена в таблице 3.
Таблица 2. Результаты уширения по методу А.Ф. Головина при прокатке блюмов сечением 250х250 мм на блюминге 1100
| номер прохода |
 мм |
 мм |
 мм |
 |
 |
 |
|
| расчетное |
принятое |
| 1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
5 |
| 2*
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
5 |
| 3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
10 |
| 4*
|
177,1 |
570 |
577,5 |
0,31 |
1,01 |
0,1 |
6,5 |
5 |
| 5 |
217,37 |
550 |
525 |
0,4 |
0,95 |
0,13 |
13 |
15 |
| 6*
|
217,37 |
560 |
425 |
0,39 |
0,76 |
0,13 |
13 |
15 |
| 7 |
238,12 |
382,5 |
505 |
0,62 |
1,32 |
0,185 |
22,2 |
20 |
| 8*
|
238,12 |
397,5 |
385 |
0,6 |
0,97 |
0,195 |
23,4 |
25 |
| 9 |
217,37 |
335 |
355 |
0,65 |
1,06 |
0,2 |
20 |
20 |
| 10* |
188,25 |
355 |
267,5 |
0,53 |
0,75 |
0,18 |
13,5 |
15 |
| 11 |
233,1 |
240 |
307,5 |
0,97 |
1,28 |
0,225 |
25,88 |
25 |
Таблица 3. Окончательная схема обжатий при прокатке блюмов сечением 250Ч250 мм на обжимном реверсивном стане 1100
| номер прохода |
номер калибра |
 |
|
|
|
| 0 |
- |
700х700
(625х625)
|
- |
- |
- |
| 1 |
I |
625х705
(590х630)
|
75 (35) |
5 |
| 2 |
I |
555х710
(555х635)
|
70 (35) |
5 |
1,28 |
| кантовка |
| 3 |
I |
595х565
(575х565)
|
115 (60) |
10 |
| 4 |
I |
510х570 |
85 (65) |
5 |
1,12 |
| кантовка |
| 5 |
II |
480х525 |
90 |
15 |
| 6 |
II |
390х540 |
90 |
15 |
1,38 |
| кантовка |
| 7 |
III |
425х410 |
115 |
20 |
| 8 |
III |
315х435 |
110 |
25 |
1,38 |
| кантовка |
| 9 |
IV |
335х335 |
100 |
20 |
| 10 |
IV |
225x350 |
110 |
15 |
1,56 |
| кантовка |
| 11 |
V |
250x250 |
100 |
25 |
1.5 Длина раската и коэффициент вытяжки по проходам
В первом и втором проходах длину раската принимаем равной длине слитка, а именно 1500 мм.
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в третьем проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
 , где (1.28)
 – площадь поперечного сечения раската в проходе, дм2
;
 – высота слитка в проходе, мм;
 – ширина слитка в проходе, мм.
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
 , где (1.29)
 – объем обжатого металла, м3
;
 – масса слитка, кг;
 – плотность обжатого металла, обычно принимают 
Длина раската составит [2, с. 22]:
 , где (1.30)
 – длина раската в проходе, м.
Коэффициент вытяжки определим по формуле [2, стр. 22]:
 , где (1.31)
 – коэффициент вытяжки.
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в четвертом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в пятом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в шестом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в седьмом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в восьмом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в девятом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в десятом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Рассчитаем длину раската и коэффициент вытяжки в одиннадцатом проходе.
Площадь поперечного сечения раската составит:
Объем обжатого металла найдем следующим образом:
Длина раската составит:
Коэффициент вытяжки определим по формуле:
Результаты расчетов длины раската L1
, коэффициентов вытяжки , углов захвата  и показания циферблата S по проходам приведены в табл. 4.
Таблица 4. Длина раската L1
, коэффициенты вытяжки , углы захвата и показания циферблата S по проходам
| номер прохода |
 |
 |
 |
|
 |
 |
| 0 |
700х700 |
- |
- |
- |
- |
- |
| 1 |
625х705 |
- |
1,5 |
1 |
15,48 |
505 |
| 2*
|
555х710 |
- |
1,5 |
1 |
15,48 |
435 |
| 3 |
595х565 |
33,62 |
2,08 |
1,39 |
20,31 |
475 |
| 4*
|
510х570 |
29,07 |
2,41 |
1,16 |
21,15 |
390 |
| 5 |
480х525 |
25,2 |
2,78 |
1,15 |
25,21 |
340 |
| 6* |
390х540 |
21,06 |
3,32 |
1,19 |
25,21 |
250 |
| 7 |
425х410 |
17,425 |
4,02 |
1,21 |
28,56 |
285 |
| 8*
|
315х435 |
13,7 |
5,11 |
1,27 |
27,92 |
175 |
| 9 |
335х335 |
11,22 |
6,24 |
1,22 |
26,6 |
195 |
| 10* |
225х350 |
7,875 |
8,89 |
1,42 |
27,92 |
85 |
| 11 |
250х250 |
6,25 |
11,2 |
1,26 |
26,6 |
110 |
2. Определение размеров калибров
Определяем размеры калибров и составляем эскизы валков.
Рекомендуемая глубина ручья при отношении сторон раската Н/В£1,3 [1, стр. 33]
 , где (2.1)
 – глубина ручья, мм;
 – минимальная высота раската при прокатке в данном калибре, мм.
во втором калибре 
в третьем калибре 
в четвертом калибре 
в пятом калибре 
С целью сокращения числа ступеней станинных роликов примем у второго, третьего и четвертого калибров глубину ручьев одинаковой  или  .
Глубина ручья у первого калибра принята, как указывалось выше, 60 мм, следовательно,  .
Определим размеры второго калибра
Ширина калибра по дну ручья находится по формуле [1, стр. 34]:
 , где (2.2)
 – минимальная ширина раската, задаваемого в калибр, мм.
Ширина калибра по буртам [1, с. 34]:
 , где (2.3)
 – максимальная ширина раската после прокатки в калибре, мм.
Выпуск калибра определим следующим образом [1, стр. 44]:
 (2.4)
Радиусы закругления в калибрах принимаются в соответствии с рекомендованными значениями [1, стр. 34]:
 , где (2.5)
 и  – радиусы закругления в калибре, мм.
Из указанного интервала принимаем 
Определим размеры третьего калибра
Ширина калибра по дну ручья:
Ширина калибра по буртам:
Выпуск калибра:
Радиусы закругления в калибрах:
Из указанного интервала принимаем 
Определим размеры четвертого калибра
Ширина калибра по дну ручья:
Ширина калибра по буртам:
Выпуск калибра:
Радиусы закругления в калибрах:
Для последнего калибра принимаем 
Определим размеры пятого (последнего) калибра
Ширина калибра по дну ручья:
Ширина калибра по буртам в последнем калибре определяется по формуле [2, с. 36]:
Выпуск калибра:
В последнем калибре  примем равным 10% [1, стр. 34]
Радиусы закругления в последнем калибре [1, стр. 34]:
 , где
H
– сторона квадрата
Для последнего калибра принимаем 
Определим размеры первого калибра
Ширина по буртам определена по разности между длинной бочки валков и шириной буртов [2, стр. 36]:
 , где (2.6)
 – ширина буртов, мм.
Ширина по дну при выпуске  составит [2, стр. 36]:
 (2.7)
Радиусы закругления принимаем
Показания циферблата найдем по формуле [1, с. 34]:
 , где (2.8)
 – показания циферблата, мм.
· для первого прохода 
· для второго прохода 
· для третьего прохода 
· для четвертого прохода 
· для пятого прохода 
· для шестого прохода 
· для седьмого прохода 
· для восьмого прохода 
· для девятого прохода 
· для десятого прохода 
· для одиннадцатого прохода 
Показания циферблата указаны в таблице 4.
Размеры калибров приведены в таблице 5
Таблица 5. Размеры калибров
| калибр |
первый |
второй |
третий |
четвертый |
пятый |
| размер |
| длина бочки валков (L), мм |
2800 |
| зазор между валками (S), мм |
15 |
| номинальный диаметр валков (D), мм |
1100 |
| ширина буртов (), мм |
105 |
60 |
60 |
60 |
105 |
ширина по дну ( ), мм |
693 |
500 |
390 |
315 |
250 |
ширина по буртам ( ), мм |
741 |
550 |
440 |
355 |
264 |
выпуск калибра ( ),% |
40 |
35,71 |
35,71 |
28,57 |
10 |
радиусы закругления ( ), мм |
40 |
40 |
35 |
30 |
25 |
высота ( ), мм |
135 |
155 |
155 |
155 |
155 |
|
