Совершенствование технологического процесса волочения передельной латунированной проволоки диаметром 1,33 из стали 70 на волочильном стан

2.2 Расчет параметров волочения проволоки диаметром 1,33 из стали 70 с применением роликовых волок

2.2.1 Технические характеристики выбранного оборудования

 

Волочильный стан прямоточного типа 9/350.

Максимальная скорость проволоки на выходе из стана, м/с: 16

Максимальное конструктивное количество волок, шт.:   9;

Диаметры тяговых барабанов, мм.: 350;

Средняя кинематическая вытяжка стана: 1,22;

Средняя суммарная кинематическая вытяжка стана: 5,1598;

Максимальное допустимое усилие волочения, Н:7500;

Мощность двигателя индивидуального привода тягового барабана, кВт: 27.

 

      2.2.2  Выбор отделочных калибров и расчёт площадей сечений раската

     

     Количество и форма отделочных калибров, т.е. чистового и предчистовых калибров, зависит от формы готового или конечного профиля и от принятой системы калибровки отделочных калибров.

            

Рисунок 2.1- Схема отделочных калибров для круглого профиля

     Для круглого профиля отделочными калибрами служат овальный предчистовой калибр и чистовой круглый калибр (рисунок 2.1).

 

Для увеличения срока  службы калибров расчет производится на получение профиля с минусовыми допусками его размеров.

Принимая минусовой допуск для  круглого конечного профиля, находим размер:

 

,                                                    (2.19)

 

.

Коэффициенты вытяжки  в чистовом и предчистовом калибрах определяются согласно практическим рекомендациям для конкретного профиля.

     Согласно рекомендациям для круга с диаметром принимаем коэффициент вытяжки для чистового круглого калибра и и предчистового овального калибра   .

Определим площадь сечения  прутка в чистовом круглом калибре:

 

,                                               (2.20)

 

        .

Площадь сечения прутка в предчистовом овальном калибре равна:

 

,                                                 (2.21)

 

          .

 

Площадь сечения в  последнем черновом калибре  и  соответственно в последнем  – ом проходе прокатки вытяжной группы калибров равна:

 

,                                                  (2.22)

 

.

    

     2.2.3 Выбор вытяжных калибров и расчёт площадей сечений раската

       

Как правило, вытяжные калибры  формируются по определенным системам, которые определяются чередующейся однотипной формой калибров.

Каждая система вытяжных калибров характеризуется своей парой калибров, которая и определяет название системы вытяжных калибров.

Пара вытяжных калибров - это два последовательных калибра, в которых заготовка от равноосного состояние в первом калибре переходит в неравноосное состояние, а во втором опять в равноосное, но с меньшей площадью сечения.

Существуют свыше десяти систем вытяжных калибров. В практике сортовой прокатки выработаны такие системы вытяжных калибров, которые обеспечивают высокие вытяжки, устойчивость раската в калибре, возможность механизации и хорошие условия для удаления окалины с поверхности раската, минимальный и равномерный износ ручьев.

Применяются следующие системы  вытяжных калибров:

• система прямоугольных калибров;
• система прямоугольник - гладкая бочка;
• система овал - квадрат;
• система ромб - квадрат;
• система ромб - ромб;
• система квадрат - квадрат;
• универсальная система;
• комбинированная система;
• система овал - круг;
• система овал - ребровый овал.

Каждая из этих систем в разной степени удовлетворяет  вышеперечисленным условиям.

На волочильных станах, при применении роликовых кассет, целесообразно использовать систему калибров овал-круг.

 

Это обуславливается  тем, что на выходе из кассеты проволока  будет иметь круглое сечение, а это необходимо для качественного обхвата тяговых барабанов волочильного стана и соответственно осуществлению процесса волочения.

При прокатке в вытяжных калибрах всегда применяется кантовка раската или поворот его вокруг своей продольной оси на определенный угол (обычно 45° или 90°).

Кантовка может заменяться чередованием горизонтальных вертикальных прокатных клетей, что обеспечивает эффект кантовки без поворота заготовки. В роликовых кассетах изначально пары валков находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Одной из перспективных  систем калибровки является система овал - круг, обеспечивающая устойчивый режим прокатки, хорошее качество проката. Таким образом, заготовка последовательно проходит типы калибров: овал - круг, снова овал - круг и т.д. до получения требуемого уменьшения сечения заготовки.

Кантовка раската или чередование горизонтальных и вертикальных прокатных клетей или валков необходима для перевода неравноосного состояния заготовки после прохода первого калибра пары вытяжных калибров в равноосное состояние во втором калибре пары.

     Величина средней рекомендуемой вытяжки пары калибров назначается по практическим рекомендациям и зависит от типа системы вытяжных калибров.

Для определения числа  проходов прокатки в начале определяется расчетное число пар вытяжных калибров :

,                                                         (2.23)

 

где – площадь сечения заготовки;

 – площадь сечения заготовки  в последнем вытяжном калибре.

Обычно число  не целое, поэтому его необходимо округлять до целого числа . При этом округлять можно до большего целого числа, если есть возможность вести прокатку за большее количество проходов, разгружая валки. Можно округлять и до меньшего целого числа, если необходимо вести прокатку за меньшее количество проходов. Это позволит получить экономию энергии за счет отключения незадействованных двигателей волочильного стана при условии запаса прочности валков и мощности их приводов.

Определив точное число пар вытяжных калибров , далее необходимо установить уточненное значение средней вытяжки для пары вытяжных калибров

.                                                  (2.24)

 

Количество проходов прокатки в вытяжных калибрах равно:

 

     .

 

Количество проходов прокатки для всей технологии прокатки равно:

 

      .

Здесь необходимо проверить не будет ли общее число проходов прокатки превышать число прокатных кассет стана по неравенству:

 

,                                                      (2.25)

 

где - количество прокатных клетей стана.

Если это условие  не выполняется, необходимо расчетное  число пар вытяжных калибров округлить до меньшего целого числа, если это не поможет, то необходимо в формуле увеличивать в допустимых пределах. Если это действие не позволит выполнить условие , прокатка в данных условиях будет невозможна.

            .

 

Примем  .

В соответствии с предварительным  расчётом .

Расчетное число пар  вытяжных калибров равно:

 

              .

 

Точное число пар вытяжных калибров примем 8.

Уточненное значение средне вытяжки  для пары вытяжных калибров:

 

 

             .

Число проходов прокатки в вытяжных калибрах равно:

         .

Для распределения проходов прокатки по кассетам волочильного стана 9/350 необходимо использовать рекомендации для этого стана. Задействуются все девять проходов. Восемь роликовых кассет устанавливаются на вытяжную группу и одна кассета на чистовую. 

Для определения вытяжки  каждой пары вытяжных калибров , где – номер пары калибров по ходу прокатки, необходимо перераспределить значения так, чтобы последние пары имели бы меньшие , а начальные – большие. При этом все перераспределения должны проводиться в рекомендуемых пределах.

Изменения величины могут быть вызваны и конструктивно – кинематическими особенностями волочильного стана.

Таким образом, для каждой пары калибров вытяжка будет определяться по зависимости:

 

,                                            (2.26)

где - изменение величины .

В соответствии с рекомендациями принимаем коэффициенты вытяжки:

          ;

Вытяжку для пары вытяжных калибров в системе овал – круг можно представить в виде:

 

,                                             (2.27)

 

где - вытяжка для овальных калибров;

- вытяжка для ребровых овальных  калибров.

Вытяжку для ребровых овалов определяем:

 

.                                  (2.28)

 

Вытяжку для овалов определяем:

 

.                                               (2.29)

 

По вышеприведенным  формулам рассчитываем вытяжку:

 

             , , , .

 

Остальные коэффициенты вытяжки рассчитываются аналогично.

     Все значения заносим в таблицу 2.3

Площади поперечных сечений  раската после каждого прохода  прокатки определяются с округлением не менее одного знака после запятой по формуле:

 

,                                              (2.30)

где – площадь сечения раската;

 – площадь следующего по  ходу волочения сечения раската;

 – вытяжка в следующем  по ходу волочения в калибре;

               .

Начинается расчет для  , для которого .

По условию перед  специальными калибрами площадь  сечения раската должна быть равна 1,604 мм². Таким образом, получаем:

             .

Остальные площади сечения  рассчитываются аналогично, значения сведены в таблицу 2.3.

Таблица 2.3- Таблица коэффициентов вытяжки и площадей сечения раската

Номер клети	Номер прохода	Вид калибра	Вытяжка	Площадь сечения раската  ,мм2
1	1	овал	1,106	6,196
	2	круг	1,085	5,713
2	3	овал	1,106	5,168
	4	круг	1,085	4,765
3	5	овал	1,106	4,31
	6	круг	1,085	3,974
4	7	овал	1,106	3,595
	8	круг	1,085	3,314
5	9	овал	1,106	2,998
	10	круг	1,085	2,764
6	11	овал	1,106	2,5
	12	круг	1,085	2,306
7	13	овал	1,106	2,085
	14	круг	1,085	1,923
8	15	овал	1,106	1,739
	16	круг	1,085	1,604
9	17	предчистовой овал	1,106	1,458
	18	чистовой круг	1,085	1,305