Техническая характеристика, классификация и назначение сортоправильных машин. (курсовая работа)
1. Сущность процессов правки сортового проката.
Искривление полос проката в условиях прокатного производства может происходить в результате:
· механического воздействия на полосу в горячем состоянии;
· температурных напряжений, возникающих в металле в процессе его остывания;
· неблагоприятных условий транспортирования, складирования, хранения проката.
Процесс правки проката осуществляется за счет пластической деформации металла. Наличие остаточной пластической деформации позволяет сохранить желаемую форму проката (по сечению и прямолинейности) после правки. Для эффективного выполнения правки большое значение имеет правильный учет механических свойств металла, которые дают представление о поведении того или иного материала при упругих и пластических деформациях.
На участке ОА относительное удлинение изменяется пропорционально напряжению (закон Гука):
σ = Еε,
где σ – напряжение в металле;
Е – модуль упругости;
ε – относительное удлинение.
Деформация образца в пределах этой области называется упругой, так как после снятия нагрузки она исчезает, а тело приобретает свои прежние размеры и форму.
Участок диаграммы после точки А характеризуется наличием остаточной пластической деформации. Это значит, что после снятия нагрузки на любом из участков диаграммы после точки А деформируемое тело не восстанавливает свои прежние размеры и форму. Именно это свойство и используют при правке металла.
Для достижения той или иной величины остаточной деформации, необходимой для выпрямления прокатанной полосы, на практике, как правило, осуществляют ее изгиб или растяжение.
Сущность процесса правки изгибом заключается в том, что стержень с кривизной, характеризуемой прогибом У1 и остаточной относительной деформацией ε1, перегибают в обратную сторону с прогибом У2, соответствующим относительной упругой отдаче ε2.
После снятия нагрузки стержень становится прямолинейным.
Рассматриваемый случай характеризует процесс правки однократным изгибом и наблюдается при правке проката на прессах. В отличие от правки изделий однократным изгибом на практике широко используют правку многократным изгибом. Такой процесс правки осуществляется на роликовых правильных машинах (рис. 2).
Различают два способа такой правки: без остаточных искривлений прямолинейных участков полосы и с остаточными искривлениями этих участков.
В первом случае ролики настраиваются таким образом, что прямолинейные участки изгибаются только в области упругих деформаций. Очевидно, что при этом оси нижних и верхних роликов должны лежать в горизонтальных плоскостях, параллельных друг другу. Во втором случае прямолинейные участки полосы пластически деформируются, т. е. образуется остаточная кривизна.
Анализ процесса показывает, что правка с остаточными искривлениями прямолинейных участков на многороликовой правильной машине обеспечивает более полное устранение двузначной кривизны стержня. Действительно, если положительная и отрицательная исходные кривизны и соответствующие им относительные деформации превышают величину кривизны, которую создают ролики для обеспечения только упругой деформации прямолинейных участков полосы, то эффективного выпрямления полосы достичь невозможно. И наоборот, когда прямолинейные участки деформируются с остаточной кривизной, представляется возможным выправить изогнутые участки полосы. Путем анализа нетрудно убедиться, что правка тремя роликами невозможна, так как она не устраняет двузначную кривизну.
Низкое качество правки получается на пятироликовых машинах, так как три перегиба полосы (см. рис. 2), обеспечивая правку двузначных искривлений, не создают необходимых условий для выпрямления тех участков полосы, которые в исходном состоянии были прямолинейными. Поэтому на практике, как правило, используют роликоправильные машины с числом роликов более пяти.
Правка на многороликовых правильных машинах состоит в следующем: вначале (на первых роликах) устраняется максимальная кривизна обоих знаков; в дальнейшем выправляется наибольшая остаточная кривизна, возникающая в результате изгиба прямолинейного участка предыдущим роликом. С каждым последующим роликом величина прогибов уменьшается.
Сущность правки искривленных стержней растяжением заключается в том, что к ним прилагается растягивающая сила, которая по своей величине достаточна, чтобы вызвать в крайних волокнах напряжения, соответствующие пределы текучести. При этом пластическая деформация будет распространяться по всему сечению, и стержень практически выправляется. Правку растяжением осуществляют с помощью специальных растяжных машин.
1.1 Роликовые сортоправильные машины.
Роликовые сортоправильные машины применяют для холодной правки сортового металла всех сечений, предусмотренных соответствующими ГОСТами (рельсов, балок, швеллеров, угловой стали, квадратных и круглых профилей и. т. д.).
Правка на роликоправильных машинах – один из наиболее эффективных и производительных способов придания прямолинейности прокату. Благодаря этому роликоправильные машины получили широкое распространение на металлургических заводах.
Роликоправильные машины всех типов в зависимости от размеров обрабатываемых профилей условно разделяют на крупно-, средне- и мелкосортные.
По назначению и способу осуществления деформации изгиба полосы в процессе правки современные правильные машины делят на следующие типы:
1. одноплоскостные правильные машины с параллельно расположенными правильными роликами;
2. двухплоскостные машины с параллельно расположенными правильными роликами;
3. правильные машины, работающие по системе качающихся роликов;
4. правильные машины, работающие по принципу стесненного кручения;
5. роликоправильные машины двумя и более косо расположенными правильными роликами.
Рассмотрим особенности правки и конструкций указанных групп правильных машин. Предварительно отметим, что правильные машины 2, 3 и 4 групп пока еще не получили широкого распространения; их используют для правки ограниченного сортамента профилей. Машины 1 и 5 типов применяют повсеместно для правки профилей проката различных размеров.
Одноплоскостные правильные машины применяют для исправления продольной кривизны проката многократным изгибом полосы в правильных роликах, расположенных параллельно друг другу.
В настоящее время выпускают конструкции этих машин двух основных видов:
1. открытого типа – с консольным расположением роликов;
2. закрытого типа – с подшипниковыми опорами, расположенными по обе стороны от бочки рабочего ролика.
Различают также машины для одноручьевой и многоручьевой правки.
Существуют конструкции правильных машин как с приводом всех роликов, так и с приводом роликов одного ряда (верхнего или нижнего). На машинах со всеми приводными роликами очень важно, чтобы диаметр вех роликов был строго одинаков. В противном случае возможна пробуксовка полосы и порча ее поверхности. Правильные машины с приводными роликами одного ряда лишены этого недостатка; на них можно использовать правильные ролики различного диаметра.
В большинстве случаев машины открытого типа предпочитают использовать при правке не только мелкосортного и среднесортного, но и крупносортного проката. Основными достоинствами этих машин, привлекающих внимание конструкторов и эксплуатационников, являются значительное сокращение времени и облегчение условий труда при смене правильных роликов; улучшение условий контроля за ходом процесса правки, настройки роликов, их выработки и пр.
Однако, как показала практика эксплуатации роликоправильных машин на отечественных и зарубежных заводах, повсеместный отказ от машин закрытого типа не всегда оправдан. В случае установки правильных машин в потоках современных высокопроизводительных мелкосортных и среднесортных станов, когда осуществляется одновременная правка шести и более раскатов, применение машин закрытого типа позволяет получить более высокое качество правки за счет ужесточения конструкции машины. В связи с этим в данном случае следует предпочесть машины закрытого типа.
Общий вид восьмироликовой правильной машины с расположением роликов между опорами (закрытая машина) показан на рис.4 и на рис.5. Машина имеет следующие узлы и детали: станину 14 с крышкой 12, нижние приводные ролики 15, верхние ролики 13, калиброванные правильные ролики 4, устройство 7 для регулировки верхних роликов, уравновешивающее устройство 5 верхних роликов, устройство 8 для осевой регулировки роликов и привод, состоящий из электропривода 1, редуктора 2 и универсальных шпинделей 3.
На данной машине используется электродвигатель постоянного тока с регулируемой частотой вращения от 250 до 750 об/мин. Мощность двигателя – 220 кВт.
Уравновешивающее устройство необходимо для того, чтобы верхние ролики не опускались на нижние, когда между ними отсутствует выпрямляемый металл. Устройство для регулировки верхних роликов обеспечивает необходимый зазор между верхними и нижними роликами в соответствии с размерами выпрямляемого профиля.
Конструкция этого устройства довольно проста. При вращении штурвала вручную в ту или иную сторону крутящий момент передается через пару конических зубчатых колес. Горизонтальное зубчатое колесо закреплено на винте, который, вращаясь в обойме, опускает или поднимает ролик. Иногда вместо конической передачи используется червячная пара. Осевая регулировка позволяет смещать верхние ролики относительно нижних при наладке машины.
Редуктор предназначен для уменьшения числа оборотов, передаваемых двигателем, распределения крутящего момента на привод нижних и верхнего приводного роликов и изменения направления движения, так как нижние ролики вращаются в направлении, противоположном вращению верхнего приводного ролика.
Универсальные шпиндели обеспечивают передачу крутящего момента от редуктора под углом к осям ролика. Благодаря такой передаче шпиндели не ломаются при случайных перегрузках машины, а главное, обеспечивают необходимую величину регулировки в вертикальном направлении связанных ними роликов.
Из четырех верхних роликов приводной только один – первый по ходу металлов. На входной и выходной сторонах машины имеются вертикальные направляющие ролики 9. Эти ролики при помощи привода от электродвигателя 10 устанавливаются против соответствующего правильного ролика. Выправляемый металл при правке стремится вверх. Этому изгибу препятствует прижимный ролик 11, получающий усилие прижима от пневматического цилиндра 6. Максимальная скорость правки на машине составляет 0,85 – 2,5 м/с.
Основными параметрами роликоправильных машин являются: шаг роликов (валков), максимальный размер выпрямляемого профиля, момент сопротивления сечения профиля, максимальная скорость правки.
В настоящее время в мировой практике накоплен значительный опыт производства и эксплуатации машин консольного типа для правки сортового проката всех типоразмеров. Машины консольного типа оказались весьма эффективными при правке раскатов в одну-две нитки.
Если полоса изогнута в двух плоскостях, то используют правильные машины для двухплоскостной правки некоторых видов проката. Несколько конструкций машин двухплоскостной правки создано во ВНИИметмаше.