5.1.4 Расчёт режима натяжений

Натяжение центрирует полосу по оси прокатки, снижает усилие прокатки и уменьшает неравномерность обжатия по ширине в очаге деформации, улучшая тем самым плоскостность полосы. Оно так же используется в контуре тонкого регулирования толщины полосы.

Для расчёта режима натяжений примем распределение обжатий по клетям, полученное при расчёте обжатий по загрузке двигателей главных приводов.

Определим необходимые средние удельные натяжения в межклетевых промежутках, используя формулу:

Значения суммарных обжатий по клетям указаны в таблице 2, коэффициенты a₀, a_1, a_2, примем рекомендованными для конструкционной стали (при b₀ / L₀ > 0,6).

Аналогично

За последней, пятой, клетью полоса сматывается в рулон. Среднее удельное натяжение на моталке должно быть 30 ÷ 100 МПа. Примем q₅ = 90 МПа. Данное натяжение обеспечит плотную смотку рулона и предотвратит сваривание витков.

Определим уровни натяжения на участках стана. Для этого предварительно необходимо рассчитать предел текучести металла за каждой клетью.

- условный предел текучести найдём по формуле:

Для TRIP стали примем a=5,4; n=0,6.

Для первой клети:

;

Аналогично

Уровень натяжения определим по формуле:

.

Для первой клети:

.

Аналогично

Уровни натяжений в межклетевых промежутках соответствуют известным рекомендациям (k_q = 0,1 ÷ 0,4). Следовательно, можно ожидать, что выбранный режим натяжений обеспечит безобрывную прокатку и необходимую плоскостность полосы.

Найдем усилия натяжения по формуле:

;

где q – среднее удельное натяжение, МПа;

h – толщина полосы, мм;

b – ширина полосы, мм.

Поскольку при холодной прокатке ширина полосы практически не изменяется, b = const = 1260 мм. Тогда на выходе из первой клети должно быть приложено усилие:

Аналогично вычислим усилия для остальных клетей. Результаты занесём в таблицу 5.4.

Таблица 5.4 - Режим натяжений.

Клети	1	2	3	4	5
hi, мм	1,91	1,28	0,97	0,79	0,67
, МПа	873	1032	1101	1139	1162
	0,18	0,12	0,11	0,11	0,08
qi, МПа	154	126	123	124	90
Qi, кН	370	204	150	123	76

5.1.5 Скоростной режим прокатки

Скоростные параметры отдельных клетей непрерывного стана связаны условием постоянства секундных объемов. Поэтому достаточно задать эти значения только для последней клети.

Сначала определим клин скоростей стана (диапазон допустимых значений скорости прокатки в каждой из клетей). Как известно, скорость прокатки в i-ой клети обусловлена оборотами двигателя n_дв (об/мин), передаточным отношением главного привода i_гп и диаметром валков D_р (мм):

_.

Из приведённой формулы следует, что наибольшая допустимая скорость прокатки соответствует максимальным оборотам двигателя n_max и наибольшему диаметру рабочего валка D_max. Наименьшей допустимой скоростью обычно считают такую, которая соответствует номинальным оборотам двигателя n_ном поскольку при n_дв< n_ном ухудшается вентиляция двигателя и возможен его перегрев. Однако на практике допускают, что в одной-двух клетях скорость может быть ниже номинальной, но это снижение должно быть не более 25%. Поэтому в качестве минимальной примем скорость, равную 75% от номинальной скорости прокатки.

Примем, что во всех клетях используются рабочие валки номинального диаметра (D_р=530мм). Например, для первой клети:

;

.

Результаты расчетов для других клетей приведены в таблице 5.5

Таблица 5.5 - Скоростной режим прокатки.

Клети	1	2	3	4	5
Dр, мм	530	530	530	530	530
iгп	2,583	2,346	1,719	1,520	1,445
nном, об/мин	266	385	387	387	389
nmax, об/мин	891	1291	1300	1300	1303
Vmin, м/с	2,9	4,5	6,2	7,1	7,5
Vmax, м/с	9,6	15,3	21,0	23,7	25,0

Выберем рабочую скорость прокатки в последней клети:

Где - максимальная скорость прокатки на стане, м/с;

- коэффициент снижения скорости для обеспечения запаса на регулирование процесса прокатки. Если V_p < 0,9 V_max , то К_рег = 1. В противном случае К_рег = 0,9;

- коэффициент влияния размеров профиля;

- коэффициент влияния прочности подката.

Сначала найдем коэффициент влияния размеров профиля:

;

.

Примем коэффициент влияния прочности К_σ=0,85. Тогда, при коэффициенте регулирования К_рег=1,0 получим:

_.

Так как V_p < 0,9 V_max, (17 < 22,5) в дополнительном снижении скорости для обеспечения необходимого запаса на регулирование процесса нет необходимости.

Из условия постоянства секундных объемов V_i h_i=const определим скорости прокатки в каждой из клетей и сравним их с допустимыми по клину скоростей.

Для 4 клети: V₅ h₅=17 0,6=10,2= V₄ 0,73=> V₄=10,2/0,73=13,97 м/с;

Аналогично рассчитаем скорости для остальных клетей.

Таблица 5.6 - Скоростной режим прокатки по клетям

Клети	1	2	3	4	5
hi , мм	1,83	1,26	0,93	0,73	0,6
Vi, м/с	5,57	8,10	10,97	13,97	17
Vi/ Vmin	1,92	1,80	1,77	1,97	2,27
Vi/ Vmax	0,58	0,53	0,52	0,59	0,68

Результаты расчёта показывают, что во всех клетях стана V_i/V_min > 0,75 и V_i/V_max< 0,9. Это означает, что при рабочей скорости в последней клети кинематические ограничения, обусловленные клином скоростей, удовлетворяются.

Температура полосы за последней клетью:

где - число клетей;

- кинематическая вязкость технологической смазки при 50^оС, мм²/с;

- предел текучести подката, МПа;

- суммарное обжатие, %;

- рабочая скорость прокатки в последней клети, м/с;

- диаметр рабочих валков, мм;

- толщина подката, мм.

Ограничения по стойкости технологической смазки: ν₅₀ = 42 мм²/с для квакерола.

Температура вспышки для «квакерол 27» 245 ^оС. Термическая стойкость технологической смазки будет обеспечена при среднемассовой температуре полосы до 280 ^оС. Следовательно, при ожидаемой температуре металла за пятой клетью 272 ^оС, ограничение по термической стойкости смазки будет удовлетворено.