Дипломная работа на тему: Краткий обзор составных прокатных валков. Характеристика стана . Сортамент стана

Введение

Целью данной дипломной работы является разработка конструкции составных опорных валков, обеспечивающей их надежность в процессе эксплуатации, повышение из стойкости и снижение стоимости.

Валки являются главным элементом прокатной клети, с помощью которого осуществляется обжатие прокатываемой полосы. Требования, предъявляемые к прокатным валкам, разнообразны и касаются не только их эксплуатации, но и процесса изготовления. Прокатный валок работает при одновременном воздействии на него усилия прокатки, крутящего момента, температуры в очаге деформации и т.п. поэтому, одним из главных требований является высокая износостойкость и термоусталостная прочность, обуславливающие малый и равномерный износ валков.

Одним из путей повышения стойкости прокатных валков и снижения их металлоемкости является использование составных валков. Применение бандажей из высокопрочных материалов, возможность замены изношенных бандажей при многократном использовании оси дадут большой экономический эффект.

В настоящее время в 5,6 чистовых клетях стана 2500 ОАО ММК применяются опорные валки 1600х2500 мм, которые изготавливают из кованной стали 9ХФ. В данной работе предлагается использовать составные валки с бандажом из литой стали 150ХНМ или 35Х5НМФ. В качестве осей предлагается использовать отработанные цельнокованые валки. Опыт эксплуатации валков из подобных материалов свидетельствует, что их износостойкость в 2-2,5 раза выше, чем кованых. Соединение бандажа с осью осуществляется по посадке с гарантированным натягом. С целью увеличения передаваемого крутящего момента на посадочную поверхность оси предлагается наносить металлическое покрытие, значительно увеличивающее коэффициент трения, площадь фактического контакта оси и бандажа и его теплопроводность.

Оглавление

- Введение 3

- Краткий обзор составных прокатных валков. Характеристика стана 2500. Сортамент стана

- Краткий обзор и анализ конструкций составных прокатных валков

- Характеристика стана горячей прокатки 2500

- Сортамент стана по маркам стали и размерам полос

- Исследование и разработка конструкции бандажированного опорного валка стана 2500 горячей прокатки

- Выбор натяга, формы, толщины бандажа и расчет несущей способности соединения

- Расчет напряжений в бандажированном опорном валке

- Расчет на кратность использования оси составного опорного валка

- Определение циклической выносливости в сечении 1-1

- Определение циклической выносливости в сечении 2-2

- Определение зоны проскальзывания и прогиба составного и цельного опорного валка

- Определение прогиба цельного опорного валка

- Определение прогиба и зоны проскальзывания для составного опорного валка

- Разработка мероприятий для предотвращения фреттинг - коррозии на осадочных поверхностях и повышения поверхности валка

- Исследование влияния покрытий сопрягаемых покрытий на несущую способность соединения ось - бандаж. Выбор материала и технологии нанесения покрытия

- Выбор материала оси и бандажа и способы их термообработки

- Рекомендации по замене использованных бандажей

- Экономическое обоснование проекта

- Расчет производственной программы

- Расчёт сметы капитальных затрат

- Организация труда и заработной платы

- Расчет отчислений на социальные нужды

- Расчет себестоимости продукции

- Расчет основных технико-экономических показателей

- Заключение 68

- Список использованных источников 70

Заключение

Предлагается заменить использование цельнокованных опорных валков в 5,6 клетях стана 2500 (ЛПЦ-4) ОАО "ММК" на составные валки.

На основании проведенного обзора, анализа конструкций и опыта эксплуатации бандажированных валков была выбрана оптимальная конструкция составного валка с точки зрения постоты его изготовления и более низкой стоимости.

В качестве материала бандажа предлагается использовать стали 150ХНМ или 35Х5НМФ, износостойкость которых в 2-3 раза выше, чем стали 9ХФ, из которой изготавливаются цельнокованные валки. Бандажи предлагается изготавливать литыми с тройной нормализацией. Для изготовления осей использовать отработанные валки.

Произведены расчеты напряженно-деформированного состояния и несущей способности для различных величин посадочных диаметров (1150 мм и 1300 мм), минимального, среднего и максимального значений натягов (=0,8;1,15;1,3) и коэффициента трения (f=0,14;0,3;0,4). Установлено, что в случае для 1150 мм картина распределения напряжений в валке более блаоприятна, чем для 1300 мм, а несущая способность выше в 1,5-2 раза. Но с увеличением натягов возрастают и напряжения растяжения в соединении, превышая допускаемые для стали 150ХНМ. Поэтому становиться целесообразным использовать минимальный натяг =0,8мм, который обеспечивает передачу крутящего момента с достаточным запасом даже при минимальном коэффициенте трения f=0,14.

Для увеличения несущей способности такого соединения, не увеличивая при этом значения напряжений, предлагается повысить коэффициент трения на сопрягаемых поверхностях путем нанесения металлического покрытия. В качестве материала покрытия был выбран алюминий, исходя из его стоимости и теплофизических свойств. Как показывает опыт применения такого покрытия на сопрягаемых поверхностях оси и бандажа в условиях работы составных валков на стане 2000 (ЛПЦ-10) ОАО "ММК", алюминий увеличивает коэффициент трения до значений f=0,3-0,4. Крме того, покрытие увеличивает площадь фактического контакта ось-бандаж и его теплопроводность.

Максимально возможный прогиб, определенный расчетным путем, составляет 0,62 мм, зона проскальзывания 45 мм.

Соединение бандажа с осью осуществляется тепловым способом, путем нагрева бандажа до 350-400С.

На основании проведенных расчетов выбраная конструкция составного валка с цилиндрическими посадочными поверхностями оси и бандажа, без применения каких-либо дополнительных фиксирующих устройств (бурты, конуса, шпонки), была признана оптимальной.

Для предотвращения фреттинг-коррозии и снятия концентрации остаточных напряжений на торцах бандажа, на краях оси выполнены скосы, таким образом, что в зонах, прилегающих к торцам бандажа, натяг равен нулю.

Стоимость составного валка составляет 60% от стоимости нового цельнокованного валка (1,8 млн.руб.). С переходо на составные валки их расход сократится с 10 до 6 шт в год. Ожидаемый экономический эффект составит около 20 млн.руб.

Список литературы

1 Полезн. мод. 35606 РФ, МПК В21В 27/02. Составной прокатный валок /Морозов А.А., Тахаутдинов Р.С., Белевский Л.С. и др. (РФ) - №2003128756/20; заявл. 30.09.2003; опубл. 27.01.2004. Бюл. №3.

2 Валок с бандажом из спеченого карбида вольфрама металла. Kimura Hiroyuki. Японск. патент. 7В 21В 2700. JР 3291143 В2 8155507А, 29.11.94.

3 Полезн. мод. 25857 РФ, МПК В21В 27/02. Прокатный валок /Ветер В.В., Белкин Г.А., Самойлов В.И. (РФ) - №2002112624/20; заявл. 13.05.2002; опубл. 27.10.2002. Бюл. №30.

4 Пат. 2173228 РФ, МПК В21В 27/03. Прокатный валок /Ветер В.В., Белкин Г.А. (РФ) - №99126744/02; заявл. 22.12.99; опубл. 10.09.01//

5 Пат. 2991648 РФ, МПК В21В 27/03. Составной прокатный валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Тишин С.В. и др. (РФ) - №2001114313/02; заявл. 24.05.2001; опубл. 27.10.2002. Бюл. №30.

6 Полезн. мод. 12991 РФ, МПК В21В 27/02. Составной валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Антипенко А.И. и др. (РФ) - №99118942/20; заявл. 01.09.99; опубл. 20.03.2000. Бюл. №8.

7 Пат. 2210445 РФ, МПК В21В 27/03. Составной валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Антипенко А.И. и др. (РФ) - №2000132306/02; заявл. 21.12.2000; опубл. 20.08.2003. Бюл. №23.

8 Гречищев Е.С., Ильященко А.А. Соединения с натягом: Расчеты, проектирование, изготовление - М.: Машиностроение, 1981 - 247 с., ил.

9 Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. Под ред. П.Н. Учаева. - 3-е изд., исправл. - М.: Машиностроение, 1988. - 544 с., ил.

10 Народецкий М.З. К выбору посадок колец подшипников качения. "Инженерный сборник" Институт механики АН СССР, т. 3, вып. 2, 1947, с. 15-26

11 Колбасин Г.Ф. Исследование работоспособности составных прокатных валков со сменным бандажом: Дис.: ..к.т.н. - Магнитогорск, 1974. - 176 с.

12 Тимошенко С.П. Сопротивление материалов, ч. П.М. - Л., Гостехтеориздат, 1933.

13 Балацкий Л.Т. Усталость валов в соединениях. - Киев: Техника, 1972, - 180 с.

14 Полухин П.И., Николаев В.А., Полухин В.П. и др. Прочность прокатных валков. - Алма-Ата: Наука, 1984. - 295 с.

15 Горячая прокатка полос на стане "2500". Технологическая инструкция ТИ - 101-П-Гл.4 - 71-97

16 Расчет кратности использования оси составного валка /Фиркович А.Ю., Полецков П.П., Солганин В.М. - Сб. центр. лаб. ОАО "ММК": вып. 4. Магнитогорск 2000. - 242 с.

17 Соколов Л.Д., Гребеник В.М., Тылкин М.А. Исследование прокатного оборудования, Металлургия, 1964.

18 Сорокин В.Г. Марочник сталей и сплавов, Машиностроение, 1989.

19 Фирсов В.Т., Морозов Б.А., Софронов В.И. и др. Исследование работоспособности прессовых соединений типа вал-втулка в условиях статического и циклического знакопеременного нагружения //Вестник машиностроения, - 1982. №11. - с. 29-33.

20 Сафьян М.М. Прокатка широкополосной стали. Изд-во "Металлургия", 1969, с. 460.

21 Целиков А.И., Смирнов В.В. Прокатные станы, Металлургиздат, 1958.

22 Фирсов В.Т., Софронов В.И., Морозов Б.А. Экспериментальное исследование жесткости и остаточного прогиба бандажированных опорных валков //Прочность и надежность металлургических машин: Труды ВНИМЕТМАШ. Сб. №61. - М., 1979. - с. 37-43

23 Бобровников Г.А. Прочность посадок, осуществляемых с применением холода. - М.: Машиностроение, 1971. - 95 с.

24 Белевский Л.С. Пластическое деформирование поверхностного слоя и формирование покрытия при нанесении гибким инструментом. - Магнитогорск: Лицей РАН, 1996. - 231 с.

25 Чертавских А.К. Трение и смазка при обработке металлов давлением. - М.: Маталлургиздат, 1949

26 Воронцов Н.М., Жадан В.Т., Шнееров Б.Я. и др. Эксплуатация валков обжимных и сортопрокатных станов. - М.: Металлургия, 1973. - 288 с.

27 Покровский А.М., Пешковцев В.Г., Земсков А.А. Оценка трещиностойкости бандажированных прокатных валков //Вестник машиностроения, 2003. № 9 - с. 44-48.

28 Ковалев В.В. Финансовый анализ: Методы и процедуры. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 560 с.: ил.