РАЗДЕЛ 4. ПРОИЗВОДСТВО ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС И ЛИСТОВ

НА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СТАНАХ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

К широкополосным станам горячей прокатки (ШСГП) относят многоклетевые станы с размещением клетей в черновой и чистовой группах. В черновой группе применяют как нереверсивные, так и реверсивные клети, расположенные прерывно или непрерывно, а в чистовой группе клети всегда расположены непрерывно. Всю продукцию на ШСГП сматывают на моталках.

Сортамент

На ШСГП прокатывают листовую и полосовую продукцию толщиной от 0,8 до 27 мм и шириной до 2350 мм. Основной же сортамент станов этого типа – полосы толщиной 1,2-16 мм из рядовых и качественных углеродистых, низколегированных, нержавеющих и электротехнических марок стали.

Потребители

Общее машиностроение, судостроение, сельхозмашиностроение, производство сварных труб, подкат для ЦХП.

Типы ШСГП

Непрерывные.

Полунепрерывные.

Комбинированные.

3/4-непрерывные.

Расположение основного технологического оборудования этих станов показано на рис.29.

Классический непрерывный ШСГП характерен прерывным расположением клетей черновой группы. Причем расстояние между клетями увеличивается от первой к последней клети, чтобы обеспечить условие нахождения раската только в одной клети. Это обусловлено тем, что в качестве привода в клетях черновой группы применены асинхронные двигатели переменного тока без возможности регулирования скорости прокатки. Перед черновыми клетями с горизонтальными валками установлены вертикальные валки с приводом от двигателей постоянного тока и с возможностью согласования скорости прокатки в них со скоростью прокатки в клети с горизонтальными валками. Цель применения клетей с вертикальными валками – снятие уширения, образующегося в горизонтальных валках и проработка металла кромок для предупреждения их разрыва.

Рис.29. Расположение основного технологического оборудования ШСГП разных типов: 1 – нагревательные печи; 2 – вертикальный окалиноломатель; 3 – черновой окалиноломатель дуо; 4 – черновая группа универсальных нереверсивных клетей кварто; 5 – промежуточный рольганг; 6 – летучие ножницы; 7 – чистовой окалиноломатель дуо; 8 – чистовая непрерывная группа клетей кварто; 9 – отводящий рольганг; 10 – душирующая установка; 11 – первая группа моталок; 12 – вторая группа моталок; 13 – реверсивная универсальная клеть дуо или кварто; 14 – клеть с вертикальными валками; 15 – черновая клеть дуо или кварто реверсивная; 16 – черновая клеть кварто реверсивная; 17 – стеллаж передачи толстых листов на участок отделки и разделки; 18 – непрерывная черновая подгруппа нереверсивных универсальных клетей кварто

Промежуточный рольганг должен обеспечивать полное размещение подката, выходящего из черновой группы клетей, то есть, «развязать» черновую и чистовую группы клетей, поскольку скорость выхода подката из последней клети черновой группы составляет 2-5 м/с, а входа в первую клеть чистовой группы – 0,8-1,2 м/с.

Далее следуют летучие ножницы, в которых обрезают передние и задние концы подката (при необходимости) и делают аварийный рез при «забуривании» полосы в чистовой группе клетей или на отводящем рольганге и моталках.

Чистовая группа клетей всегда непрерывная с расстоянием между клетями 5,8-6 м. Число клетей 6-7.

Отводящий рольганг снабжен душирующей установкой.

Для смотки полос обычно предусматривают две группы моталок.

Расстояние между основными агрегатами показано на рис.29.

Полунепрерывные станы применяли и применяют при меньших объемах производства. В качестве черновой предусмотрена одна черновая реверсивная клеть. На современных станах она универсальная.

Остальное оборудование аналогично непрерывному ШСГП, но в чистовой группе применяют 6 клетей, а группа моталок обычно одна.

Комбинированные станы характеризуются тем, что в качестве черновой группы применяют двухклетевой ТЛС, потом имеется шлеппер для передачи толстых листов на участок отделки, тоже аналогичный ТЛС.

После промежуточного рольганга установлена шестиклетевая непрерывная группа клетей.

Характерно то, что бочка валков черновых клетей больше, чем чистовых.

Отводящий рольганг и моталки расположены как на полунепрерывном ШСГП.

Основное достоинство комбинированных станов – широкий сортамент продукции (обычно по толщине 2-50 мм, по ширине 1000-2500 мм).

Основной недостаток станов этого типа – недостаточная загрузка оборудования, как при прокатке толстых, так и тонких листов.

В связи с этим, комбинированные станы перестали строить уже более 30 лет назад, но построенные в основном работают.

В России имеется два таких стана.

3/4-непрерывные станы характеризуются наличием вертикального окалиноломателя, реверсивной универсальной клетью и двух- или трехклетевой непрерывной подгруппой. Всё остальное оборудование – как на непрерывном ШСГП.

Окалину по технологической линии ШСГП взламывают в горизонтальных и вертикальных окалиноломателях, а также сбивают в гидросбивах высокого давления (первичную), вторичную – перед чистовой группой клетей в горизонтальных окалиноломателях или в гидросбивах (см. раздел 7).

Поколения ШСГП

Общепринято деление ШСГП на поколения. В табл.14 представлена их характеристика.

Первый ШСГП начал работать в США. Характерными особенностями ШСГП первого и второго поколений было применение

–клети дуо в качестве окалиноломателя, расположенной сразу за нагревательными печами;

–гидросбивов окалины перед прокаткой в черновых клетях;

–прерывного расположения клетей черновой группы (раскат одновременно в двух клетях не прокатывался);

–универсальных клетей кварто в черновой группе;

–промежуточного рольганга с длиной большей, чем длина выходящего из последней клети черновой группы раската;

–летучих ножниц для обрезки концов раскатов и выполнения аварийного реза;

–чистового окалиноломателя дуо;

–непрерывного расположения клетей кварто в чистовой группе;

–достаточно длинного рольганга после чистовой группы клетей;

–моталок для смотки полосы в рулон.

Первый этап развития был самым длительным. Классическим ШСГП первого поколения является действующий до сих пор стан 1680 ОАО «Запорожсталь», введенный в эксплуатацию в 1936 г. На нем была предусмотрена прокатка полос толщиной 2-6 мм и шириной до 1500 мм. Особенностью стана 1680 было наличие в черновой группе уширительной клети и пресса. Уширительную клеть использовали при прокатке полос, когда их ширина была больше ширины сляба, а пресс – для выравнивания «заваленных» кромок раската и обеспечения ему одинаковой ширины по длине. Обжатие в прессе составляло 50-150 мм.

Таблица 1

Характеристики ШСГП

Поко­ле- ние	Годы сооруже- ния	Размеры сляба	Масса слябов, т	Толщина прокаты- ваемых полос, мм	Длина бочки горизонталь- ных валков, мм	Максималь- ная скорость прокатки, м/с	Число клетей в группе	Произво- дитель- ность, млн.т/год
толщина, мм	длина, м	черновой	чистовой
	до конца 50-х	105-180	£ 6,5	6-12	2-12,7	1500-2500*		4-5	5-6	1-2,5
	50-60-е	140-300	£ 12	28-45	1,2-16	2030-2135		5-6	6-7	2-3
	70-е	120-355	£ 15	24-45	0,8-27	2135-2400	30,8**	6-7	7-9	до 6
	80-е	140-305	£ 13,8	24-41	1,2-25,4	1700-2050		3-4	5-7	4-6
	90-е	130-260	12,5	25-48	0,8-25					5,4
* Стан 2500 ММК (Россия). ** При 9 клетях в чистовой группе.

После реконструкции в 1956-1958 г.г. на стане 1680 прокатку с уширением слябов использовать перестали. А пресс перестали эксплуатировать еще раньше из-за малой скорости операции обжатия и ряда конструктивных недостатков. Последним ШСГП в мире, где использовали уширительную клеть, был ШСГП 2500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (также ШСГП первого поколения), начавший работать в 1960 г. Эта необходимость была вызвана прокаткой полос шириной 2350 мм. Стан 2500 характерен еще и тем, что он имеет самую большую в мире (для ШСГП) длину бочки валков. В настоящее время на стане 2500 используют непрерывнолитые слябы шириной до 2350 мм и необходимость в уширительной клети отпала.

Поскольку гидросбивы окалины в тот период времени имели малое давление воды, то печную окалину предварительно надо было взломать. Для этой цели и был предназначен черновой окалиноломатель дуо. В нем производили очень небольшие обжатия (2-5 мм). По мере увеличения давления воды в гидросбиве окалины эту клеть начали использовать и в качестве черновой клети с обжатиями вплоть до 20-30%.

Растущий спрос на листовую продукцию привел к созданию ШСГП второго поколения. Расширен сортамент полос как по толщине, так и по ширине (увеличена длина бочки валков), существенно увеличилась масса слябов (до 45 т) и скорость прокатки – до 21 м/с.

Увеличение массы слябов обусловило удлинение прокатываемых полос и, в связи с этим, ухудшило температурные условия их прокатки, главным образом, из-за падения температуры полосы при входе ее в первую клеть чистовой группы при относительно небольшой скорости прокатки. А поскольку ограничением скорости прокатки являлась (и сейчас является) скорость захвата переднего конца полосы моталкой (не более 10-12 м/с), то на ШСГП второго поколения впервые было применено ускорение чистовой группы клетей. Его начинали сразу после захвата полосы моталкой. Можно считать, что это основное качественное отличие ШСГП второго поколения от первого.

Годовая производительность ШСГП второго поколения приблизилась к 4 млн.т. Увеличено число клетей как в черновой, так и в чистовой группах.

Характерным для ШСГП этого поколения является дальнейшее увеличение числа клетей, а следовательно, и технологической линии станов, а также расширение сортамента прокатываемых полос по размерам, в том числе и ширине, что потребовало увеличения длины бочки валков вплоть до 2400 мм (см. табл.14). При сокращении максимальной массы слябов их толщина увеличилась до 300-350 мм.

Еще одной особенностью ШСГП третьего поколения стало стремление к расширению сортамента прокатываемых полос по толщине как в сторону максимальных, так и в сторону минимальных значений. Именно на некоторых из этих станов была начата прокатка полос толщиной 1-0,8 мм, о которой коротко было сказано в подразделе 1 этой главы.

Из-за увеличения толщины слябов до 355 мм, а также реализации возможности прокатки полос толщиной 0,8-1 мм, на ряде ШСГП третьего поколения предусматривалась установка 8 и 9 клетей в чистовой группе, доведение скорости прокатки до 30,8 м/с и относительной массы рулонов до 36 т/м ширины полос.

Оказалось, что основной причиной этой идеи явилось то, что в тот период времени мощностей станов холодной прокатки в Японии не хватало. Когда такие станы появились и в Японии прокатка полос толщиной менее 1,2 мм на ШСГП была прекращена, ни на одном ШСГП в мире 8-й и 9-й клети в чистовой группе не установили и скорость прокатки до 30 м/с достигнута не была.

ШСГП третьего поколения в СССР стали станы 2000 ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (НЛМК) и ОАО «Северсталь», сданные в эксплуатацию соответственно в 1969 и 1974 г.г. На станах предусмотрена прокатка полос толщиной 1,2-16, шириной до 1850 мм из слябов массой до 36 т и максимальными скоростями прокатки до 20-21 м/с.

Разница между ними состоит в том, что расположение черновых клетей на стане 2000 НЛМК традиционное – прерывное (рис.30), а на стане 2000 ОАО «Северсталь» последние три клети объединены в непрерывную черновую подгруппу (три клети впервые в мире). Еще одним отличием этих станов является то, что длина отводящего рольганга на стане 2000 НЛМК составляет 206700 мм, а на стане 2000 ОАО «Северсталь» - 97500 мм. Приближение моталок на стане 2000 ОАО «Северсталь» к последней клети чистовой группы позволило уменьшить время прокатки передней части полос на малой скорости. Снижение же температуры смотки толстых полос достигается увеличением расстояния между первой и второй группами моталок. Оба стана имеют производительность 6 млн.т в год.

Рис.30. Схема расположения основного оборудования непрерывного ШСГП 2000 ОАО НЛМК: 1 – печной рольганг; 2 – тележка для передачи слябов; 3 – толкатели слябов; 4 – нагревательные методические печи; 5 – приемный рольганг; 6 – приемник нагретых слябов; 7 – вертикальный окалиноломатель (ВОК); 8 – двухвалковая клеть; 9 – универсальные четырехвалковые клети; 10 – промежуточный рольганг; 11 – летучие ножницы; 12 – конвейер для головной и донной обрези; 13 – чистовой двухвалковый окалиноломатель; 14 – чистовые четырехвалковые клети; 15 – отводящий рольганг; 16 – моталки для смотки тонких полос; 17 – конвейеры; 18 – подъемно-поворотный стол; 19 – моталки для смотки толстых полос; 20 – склад рулонов и отделение листоотделки

Опыт эксплуатации ШСГП третьего поколения показал, что расширение сортамента прокатываемых полос и увеличение массы слябов вызывают увеличение массы оборудования, а следовательно, стоимость стана и цеха, удлинение технологической линии стана (до 750 м), расширение сортамента полос по толщине вплоть до 0,8 мм, создают сложности в поддержании требуемых температурных условий прокатки, обусловливают неэффективное использование оборудования стана (при прокатке полос толщиной более 12-16 и шириной менее 1500 мм оно используется примерно на 30% своей мощности). Кроме этого, полосы толщиной 0,8-1 мм по точности прокатки, механическим свойствам, качеству поверхности и товарному виду значительно уступали холоднокатаным полосам той же толщины.

В связи с указанными недостатками, а также высокой стоимостью (свыше 500 млн. евро) ШСГП третьего поколения, появились ШСГП четвертого поколения.

Их главной отличительной особенностью стала установка в черновой группе клетей универсальной реверсивной клети, что увеличило обжимную способность и сократило протяженность черновой группы клетей.

Кроме реверсивной клети, в черновой группе имеется еще четыре универсальных клети, две из которых (последние) объединены в непрерывную черновую подгруппу. На ряде станов четвертого поколения применены промежуточные перемоточные устройства, речь о которых пойдет далее. Представителями ШСГП четвертого поколения является стан 2050 фирмы «Baostill», схема расположения оборудования которого показана на рис.31.

Стан 2050 начал работать в 1989 г. Он предназначен для прокатки полос толщиной 1,2-25,4 и шириной 600-1900 мм. Максимальная масса рулона 44,5 т, скорость прокатки до 25 м/с, годовое производство 4 млн.т.

Характерной особенностью стана является наличие в черновой группе клетей двух реверсивных универсальных клетей (первая – дуо, вторая – кварто) и объединение остальных двух клетей в непрерывную подгруппу. В чистовой группе семь клетей кварто. На стане 2050 предусмотрена одна группа моталок. В черновой группе клетей имеется возможность редуцирования и регулирования ширины раскатов. Редуцирование производят в первой черновой универсальной клети, имеющей мощную клеть с вертикальными валками (за три прохода оно составляет 150 мм), а регулирование ширины во всех остальных клетях черновой группы производят за счет обжатия раската в вертикальных валках.

Рис.31. Схема расположения основного оборудования 3/4-непрерывного ШСГП 2050 «Baostill»: 1 – печной рольганг; 2 – толкатели слябов; 3 – нагревательные методические печи с шагающими балками; 4 – устройство выдачи слябов; 5 – приемный рольганг; 6 – двухвалковая универсальная реверсивная клеть; 7 – четырехвалковая универсальная реверсивная клеть; 8 – четырехвалковые универсальные нереверсивные клети, объединенные в непрерывную черновую подгруппу; 9 – промежуточный рольганг; 10 – теплоизолирующий подъемный экран; 11 – кривошипные ножницы; 12 – роликовая направляющая проводка; 13 – чистовая непрерывная группа четырехвалковых клетей; 14 – отводя- щий рольганг; 15 – душирующая установка; 16 – моталки; 17 – адьюстаж

Эти станы получили название 3/4-непрерывные ШСГП.

Следует отметить, что 3/4-непрерывные станы в настоящее время считаются самыми современными и эффективными.

Стремление использовать вместо холоднокатаного листа горячекатаный (более дешевый) обусловило создание ШСГП, в сортамент которых включены полосы толщиной 0,8-25 мм и шириной 600-1850 мм (рис.32). Это стало возможным за счет более совершенных систем автоматики, применения промежуточных перемоточных устройств, пресса для редуцирования слябов и снятия их конусности.

Эти станы получили название «станы бесконечной прокатки». Они отнесены нами к пятому поколению.

Фактически станы бесконечной прокатки являются 3/4-непрерывными, отличием же их является установка на промежуточном рольганге машины для сварки раскатов.

Сварочная машина состоит из ножниц, предназначенных для обрезки концов раскатов, системы центрирования раскатов, зажимов для удержания раскатов при нагреве и осаживании, индуктора, механизма сжатия свариваемых концов раскатов и гратоснимателя. Полный цикл прокатки, позиционирования, нагрева и сварки концов составляет 20-40 мин.

Длина участка сварки с расположенным на нем оборудованием составляет 12, высота и ширина по 6 м. Стоимость участка сварки с периферийной аппаратурой составляет примерно 114 млн долларов, а стоимость стана – более 1 млрд. долларов США. Столь громадная стоимость обусловлена наличием на стане практически всего возможного для ШСГП оборудования и комплекса систем автоматики, зачастую дублирующих друг друга. Допустимая сила прокатки в клетях черновой и чистовой групп находится в диапазоне 38-50 МН.

Рис.32. Схема расположения основного оборудования ШСГП 2050 фирмы «Кавасаки Стил» (Япония):

1 – нагревательные печи; 2 – пресс для редуцирования слябов по ширине; 3 – реверсивная клеть дуо; 4 – черновые клети кварто; 5 – ППУ; 6 – ножницы; 7 – участок сварки полос; 8 – участок подогрева кромок, обрези концов и сбива окалины; 9 – чистовая группа клетей; 10 – душирующая установка; 11 – делительные ножницы; 12 – устройство поджатия полосы к рольгангу; 13 – моталки

В режиме бесконечной прокатки производят полосы с размерами, показанными на рис.33. На стане достигнута высокая точность прокатки полос по толщине и ширине, высокая плоскостность. Сварка полос (до 15 штук) в «бесконечную» ленту позволяет поддерживать высокую и постоянную скорость прокатки, что обусловливает много положительных моментов.

Практика эксплуатации таких станов показала, что на них можно прокатывать полосы минимальной толщины 0,8 мм с высокой точностью, практически исключить переходные режимы входа-выхода концов полос, сопровождающиеся снижением скорости прокатки с последующей прокаткой полос с ускорением, а также опасные с точки зрения возможных застреваний полос.

Однако некоторые вопросы при бесконечной прокатке пока не решены, и ей присущи следующие недостатки:

– невозможность прокатки в бесконечном режиме более 15 полос из-за повышения температуры валков и изменения их тепловой выпуклости;

– необходимость начинать прокатку с полос толщиной 2-2,5 мм, а потом делать динамическую перестройку стана во время прокатки последовательно на толщину 1,5 – 1,2 – 1 – 0,8 мм, что обусловливает получение полос разной толщины;

– высокая стоимость стана (более 1 млрд. долларов США, в том числе участка сварки – 114 млн. долларов США).

Все три находящихся в эксплуатации стана бесконечной прокатки действуют в Японии. По нашему мнению, это тупиковый путь развития ШСГП. Задачу получения полос толщиной менее 1,2 мм можно значительно проще решать в литейно-прокатных агрегатах (см. далее).

Схемы прокатки

Ранее было сказано, что на ШСГП первого поколения предусматривали предварительную разбивку ширины из-за отсутствия слябов достаточной ширины. В настоящее время возможности отливки слябов на МНЛЗ позволили полностью решить эту задачу. Поэтому на ШСГП применяют только продольную схему прокатки .

Прокатка металла в черновой и чистовой группах клетей

Число, тип и характер расположения клетей зависят от типа ШСГП. Основные изменения на ШСГП связаны с черновой группой. Общим является наличие окалиноломателя с горизонтальными или вертикальными валками (ВОК). Первоначально их использовали для взламывания окалины, потом начали использовать для регулирования ширины слябов.

При переходе ШСГП на непрерывнолитую заготовку возникли некоторые сложности в организации производства полос всего спектра ширин. На ШСГП обычно прокатывают полосы шириной с градацией в 20-40 мм. При получении катаных слябов со слябингов или блюмингов-слябингов можно было заказывать прокатку их с любой градацией по ширине.

На МНЛЗ отливают слябы шириной, соответствующей ширине установленного кристаллизатора. Когда на предприятии имеется много МНЛЗ, то каждую из них можно специализировать на отливку 3-4-х размеров слябов по ширине. Если же МНЛЗ имеется всего 2-3, то возникает необходимость частой замены кристаллизатора, а следовательно, возникают потери производительности, металла, ухудшается качество слябов в периоды нестационарной разливки.

Эту проблему решают разными путями. Во-первых, непосредственно в МНЛЗ применяют кристаллизаторы с изменяющимся положением торцевых стенок. Этот способ имеет ряд недостатков – усложнение конструкции кристаллизатора, нарушение режима разливки, а следовательно, потерю производства, ухудшение качества металла, отливка слябов переменной ширины.

Во-вторых, используют ВОК как для редуцирования слябов по ширине, так и для устранения клиновидности слябов.

Так, на стане 2050 фирмы «Baostill» (см. рис.31) в черновой группе установлены две реверсивных клети – одна дуо, вторая кварто. Причем клеть дуо является универсальной с мощными вертикальными валками (мощность электродвигателя 3000 кВт, диаметр валков 1100 мм). Вторая клеть (кварто) также универсальная, но уже менее мощная (мощность привода 2´600 кВт, диаметр валков 1000 мм). Две следующие универсальные клети кварто расположены непрерывно на расстоянии 12 м друг от друга, мощность привода вертикальных валков каждой из клетей 2´380 кВт, диаметр валков 880 мм.

Универсальная клеть дуо позволяет редуцировать сляб на 120 мм за один проход. Причем схема обжатия сляба, а затем раската, выглядит так: ВВ-ГВ-ГВ-ВВ-ВВ-ГВ. Таким образом, образовавшиеся наплывы на краях раската раскатываются в горизонтальных валках, а потом следует подряд два прохода в вертикальных валках этой же клети и вновь прокатка в горизонтальных валках.

В случае реверсивной прокатки во второй клети схема прокатки в ВВ и ГВ выглядит аналогично. Но возможности по обжатию раската по ширине уже значительно меньше. В третьей и четвертой универсальных клетях производится по одному проходу.

Основные недостатки при редуцировании слябов в вертикальных валках

Ограничение величины обжатия по условиям захвата, что обусловливает необходимость многопроходности процесса;

Возникновение прикромочных утолщений, которые при последующей прокатке в горизонтальных валках вновь (примерно на 60-70%) переходят в ширину раската;

Эффективность обжатия раската в вертикальных валках значительно увеличивается, если применять ящичные калибры. Но при этом возникает ряд осложнений:

Необходимость замены валков при изменении толщины исходных слябов;

Сложность нарезки калибров на валках большого диаметра;

Увеличение износа калиброванных валков по сравнению с гладкими валками;

Повышаются энергозатраты на прокатку.

В-третьих, применение прессов. Поскольку на современных ШСГП длина слябов достигает 15 м, то в прессе производят пошаговое обжатие сляба (рис.34). При обжатии бойками пресса сляб удерживают линейками, а после каждого разового обжатия он перемещается по линии технологического потока.

Современный пресс для редуцирования слябов установлен на ШСГП фирмы «Thyssen Stahl» в Беккерверте.

Техническая характеристика пресса

Размеры сляба, мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	700-1200
ширина. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	700-1200
толщина. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	до 265
длина. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	3600-10000
Температура сляба, °С. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1050-1280
Общее уменьшение ширины сляба, мм. . . . . . . . . . . . . . . . .	до 300
Сила редуцирования, МН. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	до 30
Длина зоны обжатия за ход, мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	до 400
Частота ходов, мин -1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	до 30
Скорость движения сляба, мм/с. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	до 200
Время замены бойков, мин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	до 10

Время цикла одного прохода составляет 2 с. Образование утолщения на слябе при его обработке в прессе никаких сложностей при дальнейшей прокатке в черновой реверсивной клети стана не вызывает. Эти утолщения значительно меньше, чем при редуцировании слябов в вертикальных валках.

Новым техническим решением в черновой группе стало и объединение двух или трех последних клетей в непрерывную подгруппу. Впервые в мире три клети были объединены в непрерывную подгруппу на стане 2000 ОАО «Северсталь» (проектант и изготовитель стана ЗАО НКМЗ).

Схема расположения клетей в этой подгруппе показана на рис.35.

Клеть 3 имеет привод валков от двух электродвигателей постоянного тока мощностью 2´6300 кВт (110/240 об/мин) через общий редуктор и шестеренную клеть. Четвертая клеть имеет аналогичный привод. Пятая клеть имеет безредукторный привод от двухякорного электродвигателя постоянного тока мощностью 2´6300 кВт (55/140 об/мин) через шестеренную клеть. Максимально допустимая сила прокатки в клетях с горизонтальными валками 33 МН, с вертикальными 2,6 МН.

Примененный привод позволяет регулировать скорость прокатки в комплексе.

Применение непрерывной подгруппы клетей позволило:

– уменьшить протяженность черновой группы стана на 50 м, а также длину цеха и рольгангов, а следовательно, и их стоимость;

– улучшить температурный режим прокатки за счет сокращения времени охлаждения раскатов и увеличения скорости прокатки до 5 м/с.

Черновая группа клетей должна обеспечить

1. Заданную толщину подката.

2. Заданную ширину подката с минимальной разноширинностью.

3. Требуемую температуру подката.

Чистовая группа клетей всегда непрерывная. Некоторые изменения претерпел головной её участок. Долгое время перед чистовой клетью применяли барабанные ножницы.

На новых ШСГП вместо барабанных ножниц стали применять кривошипные ножницы. По сравнению с барабанными ножницами на них можно разрезать подкаты большей толщины, они имеют более длительный срок службы ножей. Так, на стане 2050 фирмы «Baostill» можно разрезать подкат сечением 65´1900 мм из стали марки Х70. Максимальная сила реза достигает 11 МН, стойкость ножей в 10 раз выше, чем у барабанных ножниц. Установлена система оптимизации, обеспечивающая минимальные потери металла в обрезь.

На ШСГП 1-го поколения в качестве чистового окалиноломателя применяли двухвалковую клеть. Поскольку обжатие в чистовом окалиноломателе составляло 0,2-0,4 мм, то сама клеть и ее привод были маломощными, а между нажимными винтами и подушками верхних валков устанавливали пружинные стаканы. При этом давление на раскат создавалось силой сжатых пружин и массой верхнего валка с подушками.

Увеличение массы слябов, расширение сортамента ШСГП, повышение требований к качеству горячекатаных полос (в том числе и к качеству поверхности) обусловило на ШСГП 2-го поколения установку более мощных чистовых окалиноломателей с приводом от электродвигателей мощностью 350-400 кВт, под нажимные винты устанавливали пружины с силой до 294 кН. Масса таких окалиноломателей достигала 200-300 т.

Следующим этапом стал переход к применению роликовых чистовых окалиноломателей, в которых ролики прижимают к подкату с силой 20-98 кН. Так, в ЗАО НКМЗ при реконструкции стана 2000 ОАО «Северсталь» спроектирован, изготовлен и введен в действие роликовый окалиноломатель.

В окалиноломателе такой конструкции имеются две пары прижимных роликов диаметром 500 мм, которые при помощи пружин и рычажной системы прижимаются к раскату и разрушают окалину на подкате. Далее следуют транспортные ролики, между которыми установлены два ряда коллекторов с соплами гидросбива окалины. На выходе окалиноломателя установлены отжимные ролики, которые отжимают воду с подката. Масса окалиноломателя не превышает 50-80 т.

В чистовой группе клетей применяют четырехрядные с коническими роликами подшипники рабочих валков и подшипники жидкостного трения (ПЖТ) опорных валков.

С начала 70-х годов прошлого века началось применение гидронажимных (при сохранении и электромеханических нажимных) устройств в чистовой группе клетей.

В начале 80-х годов впервые в мире в Японии для горячей прокатки полос начали использовать шестивалковые клети специальной конструкции, имеющие возможность осевого смещения рабочих и промежуточных валков. Однако их, в основном, применяли в Японии. Широкого распространения они не получили.

Чистовая группа клетей должна обеспечить

1. Заданные размеры полосы.

2. Заданное качество металла по точности, в том числе и плоскостности, качеству поверхности и по механическим свойствам.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО

МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА

КАФЕДРА МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ЗАВОДОВ ИМ. 50-ЛЕТИЯ МГМИ

Оценка
«___»________
дата и подпись

ОТЧЕТ

По третий производственной практике
на____________________________
наименование предприятия

с __________по__________
дата начала дата окончания

Гр. _______
Ф.И.О. студента, его подпись индекс

Руководитель практике в цехе

Ф.И.О. должность, подпись, дата

Руководитель практики от кафедры
______________________________ __
Ф.И.О. подпись, дата

МАГНИТОГОРСК 2010
Содержание
1. Современное состояние и перспективы развития прокатного производства…....…3
2. Структура, технологический процесс и оборудование ЛПЦ № 10………….……….4
3. Устройство и работа механизма противоизгиба рабочих валков чистовой
Группы клетей стана2000………….….………….......... .............................. …………….20
4. Технико-экономическое обоснование реконструкции гидропривода
механизма противоизгиба………………………………………… ……………... ...23
5.Финансовая оценка проекта…………………………………………………………. ...25
5.1 Смета капитальных затрат…………………………………………………...…… 27
5.2 Расчёт потребности в персонале и заработной плате…………………….......….29
5.3 Расчет фонда оплаты труда……………………………………………….….……32
5.4 Расчет себестоимости продукции…………………………………………………35
5.5 Расчёт основных технико-экономических показателей и эффективности экономического проекта……………………………………………………….… ……….39
6. Охрана труда и окружающей среды……………………….…………………….…….40
Литература………………………………….……………… ………………….…..………50

1. Современное состояние и перспективы развития прокатного производства.

Потребность в прокатном производстве продолжает расти и объясняется тем, что прокатка из всех способов обработки металлов пользуется наибольшим распространением вследствие непрерывности процесса, высокой производительности и возможности получения изделий самой разнообразной формы и улучшенного качества. Прокатные изделия как из стали, так и из цветных металлов (листы, полосы, ленты, различные сортовые профили, трубы, заготовки деталей машин) являются наиболее экономичным продуктом – конечным для металлургических предприятий и исходным в машиностроении, строительстве и других отраслях народного хозяйства.
Анализ структуры себестоимости различных видов стального проката свидетельствует, что 80 – 95 % затрат приходится на исходный металл, т.е. слитки и только 5 – 20 % составляют расходы по переделу стальных слитков и заготовок в готовую продукцию. Доля затрат по переделу в прокат слитков из цветных металлов ещё меньше.
Из этих цифр следует, что проблема снижения материальных затрат по производству проката должна прежде всего решаться в направлении экономии металла, в результате улучшения его физических и механических свойств и производства таких видов проката, которые давали бы возможность снижать конструктивную и технологическую металлоёмкость машин, строительных конструкций и других металлопотребляющих объектов.
Поэтому необходимо одновременно с увеличением объёмов производства металлов значительно улучшить качество и расширить сортамент продукции чёрной металлургии. За счёт повышения качества металлоизделий можно существенно снизить удельный расход стали и этим уменьшить капитальные затраты, необходимые для удовлетворения нашей страны металлом.

2. Структура, технологический процесс и оборудование ЛПЦ № 10.

Непрерывный широкополосный стан 2000 предназначен для производства горячекатаных полос толщиной 1,2-16 мм, шириной 700-1850 мм, сдернутых в рулон массой до 45 т из стали углеродистой обыкновенного качества по ГОСТ 380, качественной конструкционной по ГОСТ 1050 и низколегированной по ГОСТ 19282. В качестве исходной заготовки на стане 2000 используются поступающие из ККЦ непрерывнолитые слябы толщиной 250 мм, шириной 750-1850 мм, длиной 4,8-12,0 м и массой 7-43,3 т.
НШПС 2000 состоит из участка загрузки слябов, участка нагревательных печей, черновой и чистовой групп клетей, промежуточного рольганга между ними, а также уборочной линии стана.
Участок нагревательных печей состоит из четырех методических печей с шагающими балками, загрузочного рольганга перед каждой печью, сталкивателей слябов, приемного рольганга, приемников слябов из печей. Производительность каждой печи 460 т/ ч.
Черновая группа клетей состоит из вертикального окалиноломателя, клети дyo, пяти универсальных клетей квapтa. Из которых три последние объединены в непрерывную подгруппу. Промежуточный рольганг оснащен тепловыми экранами типа энкопанель и устройствами разделки недокатов.
Чистовая группа стана включает летучие ножницы, чистовой роликовый окалиноломатель, семь клетей кварто, оснащенных гидронажимными устройствами, осевой сдвижкой рабочих валков и системами противоизгиба. Все межклетевые промежутки оснащены устройствами ускоренного охлаждения прокатываемых полос. 3а последней клетью стана начинается отводящий рольганг с душирующими устройствами перед каждым участком моталок. Уборочная линия включает двa участка моталок. На каждом из участков имеется группа из трех моталок

1-валок вертикальный; 2-шпиндель универсальный; 3-механизм замены шпинделей; 4-узел станин; 5-привод вертикальных валков; 6- привод станинных роликов; 7-площадка

Рисунок 2.1- Вертикальный окалиноломатель (ВОЛ)

Участки моталок оборудованы тележками съемников рулонов, кантователями рулонов, транспортирующими конвейерами с подъемно-поворотными столами, весами, рулоновязальными машинами и маркировщиками рулонов.
Технологический процесс прокатки на стане 2000 заключается в следующем. Слябы из отделения непрерывной разливки стали ККЦ поступают в отделение приема литых слябов, которое предназначено для передачи их на стан 2000 и проведения выборочной зачистки дефектных слябов, а также взятия проб для макроанализа.
3амаркированные (на узкой грани) слябы с качественной поверхностью направляются по рольгангу для задачи в нагревательные печи стана.

Рисунок 2.2 - Клеть дуо.

Для нагрева слябов до температуры прокатки 1200-1300 0 С на стане 2000 применяются методические печи с шагающими балками. Под печи состоит из шести рядов неподвижных (стационарных) и четырех рядов подвижных (шагающих) балок, имеющих испарительное охлаждение. Подвижные балки могут совершать движения вверх и вниз, вперед и назад. При движении вверх подвижные балки приподнимают заготовки над неподвижными на высоту 100 мм. При движении вперед заготовки перемещают по печи на 450 мм.

1- электродвигатель; 2 - зубчатая муфта; 3 - шестеренная клеть; 4 - универсальный шпиндель; 5 - рабочая клеть; 6 - тележка для перевалки валков.

Рисунок 2.3 - г лавная линия стана 2000 горячей прокатки.

При этом первая со стороны выдачи заготовка выталкивается подвижными балками из печи, а очередная заготовка, находящаяся ранее на загрузочном столе, вносится в печь. При движении балок вниз заготовки укладываются на неподвижную часть пода, оказываясь перемещенными вперед на один шаг, при этом подвижные балки опускаются ниже уровня пода также примерно на 100 мм.
При движении назад подвижные балки устанавливаются в положение, из которого они вновь могут захватить в печь очередную заготовку. Интервал времени между окончанием каждого движения шагающих балок и началом следующего составляет 0,5 с. Таким образом, с помощью шагающих балок выполняются все основные операции по загрузке, перемещению по печи и выгрузке заготовок.
Нагретые до температуры прокатки слябы выдаются из печей и укладываются на приемный рольганг 28 (см. рис 4), который подает их к черновой группе стана.
В вертикальной клети 3 боковое обжатие может достигать 80 мм, что способствует лучшему удалению окалины и позволяет сократить число типоразмеров литых слябов по ширине.

1-6-Черновая группа клетей; 7-13-чистовая группа клетей; 14-вертикальный окалиноломатель; 15-чистовой окалиноломатель; 16- летучие ножницы; 17-вторая группа моталок; 18-первая группа моталок; 19-подъемноповоротный стол; 20-подьемный стол; 21-загрузочный рольганг перед печью; 22- сталкиватели слябов; 23-передаточная тележка; 24-приемник слябов; 25-приемный рольганг; 26-промежуточный рольганг; 27-отводящий рольганг; 28-транспортирующий конвейер рулонов; 29-транспортирующие тележки; 30- нагревательные печи.

Рисунок 2.4 - План цеха ЛПЦ №10 с расположением основного
механического оборудования.
В клети дуо 4 величина обжатия за проход составляет 55-60 мм (22-24 %). Суммарное обжатие в горизонтальных валках последующих пяти клетей определяется требуемой толщиной раската после черновой группы. В зависимости от размеров сечения готовых полос эта толщина находится в диапазоне 25-60 мм.
Соответственно необходимое суммарное обжатие в упомянутых пяти клетях составляет 130-170 мм, или 69-90% (частные обжатия до 40%).

1- электродвигатель; 2 - муфта, тормоз; 3 - промежуточный вал; 4 – муфта; 5 - шестеренная клеть; 6 - шпиндельное соединение; 7 -уравновешивающее устройство; 8 – станина; 9 - опорные валки; 10 - рабочая клеть; 11- рабочие валки,· 12 – плита; 13 - анкерные болты.
Рисунок 2.5 - Кинематическая схема главной линии стана «2000»

В черновых клетях N°2, 1-3 главные электроприводы нерегулируемые и поэтому захват металла и прокатка ведутся на постоянной скорости. В непрерывной подгруппе универсальных клетей N°2, 4-6 для обеспечения условий непрерывной прокатки применены регулируемые главные приводы постоянного тока, позволяющие оперативно согласовывать скорости необходимым образом. В процессе черновой прокатки производится гидросбив окалины с раската водой, подаваемой специальной насосной станцией под давлением 12-15 МПа.

Гидросбивы расположены после вертикальной клети N°1 и перед всеми универсальными клетями.
Струи воды направлены под углом 1,3 рад к поверхности полосы против ее движения. Такой угол встречи струй с раскатом хотя и снижает их ударную силу, но улучшает смыв окалины с полосы. Сопла гидросбивов расположены на расстоянии 300-400 мм от поверхности раската.
Температура полосы за черновой группой 1050-1150 0 С. Регулирование температуры производится изменением скорости прокатки в непрерывной подгруппе из трех последних черновых клетей. Окончательная прокатка полосы до заданной толщины производится в чистовой группе из семи клетей 9. Перед этим раскат, вышедший из черновой группы, тормозят на промежуточном рольганге до скорости входа в чистовую группу. Промежуточный рольганг 26 оснащен тепловыми экранами типа экранопанель, которые с помощью гидропривода могут быть опущены в рабочее положение над раскатом или подняты. Число секций энкопанелей - 24. Экранирование металла повышает его температуру на входе в чистовую группу на 30-50 0 С и снижает температурный перепад по длине раската на 20-30 0 С
Началу чистовой прокатки предшествует обрезка переднего неровного конца полосы на летучих ножницах. Ножницы состоят из следующих узлов и механизмов: режущего механизма, механизма для пропуска резов, подающих роликов, диффиринциального редуктора, механизма для выравнивания скоростей движения ножей и разрезаемой полосы и главного двигателя.
Перед окончанием прокатки обрезается и задний конец полосы. С целью улучшения захвата и уменьшения ударов при входе раската в валки чистовых клетей ножницы при обрезке формируют фигурную кромку полосы в виде шеврона.
В процессе транспортирования раската по промежуточному рольгангу 26 на его поверхности образуется слой вторичной окалины, которую разрушают в чистовом роликовом окалиноломателе 15 и затем удаляют с помощью гидросбива перед чистовой группой.
В зависимости от толщины промежуточного раската (25-60 мм) и готовой полосы (1,2-16,0 мм) суммарное обжатие в чистовой группе клетей составляет 23,8-44,0 мм или 95-73% соответственно. Обжатия уменьшают от первой чистовой клети к последней, максимальная величина обжатия может достигать 55% в первых двух клетях, 45% в последующих и 25% в последней клети.
Для стабилизации процесса чистовую прокатку ведут с межклетевыми натяжениями, величины которых поддерживают минимальными (5-15% от предела текучести материала полосы при данных термомеханических условиях) во избежание утяжки полосы (уменьшение ее ширины) и искажения профиля проката. С целью выравнивания по длине полосы такого важнейшего технологического параметра, как температура конца прокатки, используют разнообразные варианты переменных во времени скоростных режимов, реализуемые системами тиристорного управления главными приводами чистовых клетей и моталок.
Основной особенностью переменных режимов является захват полосы моталкой на заправочной скорости до 15 м/с и последующее согласованное ускорение всех клетей чистовой группы и соответствующей моталки, при котором скорость на выходе стана может достигать 21 м/с (для тонких полос). Величину ускорения регулируют в приделах 0,01-1,00 м/с 2 .
В результате температура конца прокатки полос всего сортамента поддерживается в оптимальных пределах 830-900 0 С.
За станом расположена уборочная группа оборудования, к которой принадлежат отводящий рольганг 27 длиной 206 м соответственно с системой ламинарного охлаждения проката. Стан оборудован двумя группами моталок Первая группа 18 из трех моталок, расположенная на расстоянии 75 м от последней чистовой клети, предназначена для смотки полос толщиной до 4,0 мм. Вторая группа 17 из трех моталок на расстоянии 248 м от последней клети стана предназначена для смотки полос толщиной 4,0-16,0 мм. Параметры обеих групп моталок идентичны, за исключением 4, 5 моталок, которые имеют три заправляющих ролика вместо четырех. Моталки второй группы отличаются более мощными пружинами роликодержателей и другим профилем проводок.
Система ламинарного охлаждения на отводящих рольгангах подает воду на полосу сверху и снизу под давлением 0,20-0,25 МПа. Расход воды до 15050 т /ч. Длина охлаждаемого участка перед первой группой моталок 55 м, перед втopoи-66 м. Температура полосы снижается до значения температуры смотки (500-650 0 С). Использованная вoдa собирается и специальной насосной станцией подается вновь на охлаждение.
После смотки рулоны кантуются в вертикальное положение, устанавливаются на конвeйep, обвязываются по окружности, взвешиваются на вecax, маркируются и транспортируются на склад или в цех холодной прокатки.
В cocтaв оборудования для резания полосы и уборки обрезков входят следующее машины: летучие ножницы, мостовой кран Q=32/16 т, подвесной кран Q=1 т, тpaвepca Q=32 т, аварийная тpaвepca, цепная тpaвepca.
Мocтoвoй кран Q=32/16 т - предназначен для выполнения работ при монтаже и ремонте оборудования, при перевалке валков, а также в качестве уборочных кpaнов. Мocтoвoй кран состоит из следующих основных частей: моста крана с механизмом передвижения, кpaнoвoи тележки с механизмами подъема и передвижения, подвески, крюка и кабины. Подвесной кран грузоподъемностью 1 т, магнитного типа предназначен для уборки обрезков, выпавших за пределы короба, кран оснащен магнитом. Отличается от крюковых кpaнoв применением специального барабана для наматывания гибкого кабеля, служащего для подвода электрического тока к катушкам грузового электромагнита, который подвешивается на крюк крана.
Tpaвepca Q = 32 т, имеет сварную, коробчатую конструкцию. В вepнeй части тpaвepca оснащена двумя откидными зацепами для подвешивания ее на другом крюке главного механизма подъема крана Q = 32/12,5 т. По краям тpaвepcы находятся ролики для плавного ее опускания в направляющие загрузочного люка.
Аварийная тpaвepca выполнена в виде сварной коробчатой конструкции. С обоих концов к тpaвepce жестко присоединены два пластинчатые однорогие крюки В вepxнeй части корпуса тpaвepcы имеется прицеп для захвата тpaвepcы крюком вспомогательного подъема крана. Цепная тpaвepca. Корпус тpaвepcы имеет сварную коробчатую конструкцию. В нижней части тpaвepcы на её концах пластинчатыми однорогими крюками Q = 16 т. каждый.
Траверса Q = 32 т - предназначена для подъема коробов с обрезками на уровень пола цеха.

Сортамент стана и основные требования к готовой продукции
Широкополосный стан горячей прокатки предназначен для прокатки полос, свернутых в рулон массой от 7 до 43,3т, следующих типоразмеров: толщина, мм - от 1,2 до 16 ширина; мм - от 750 до 1850

до +20 мм
до +30 мм

Предельные отклонения по ширине стали с необрезанной кромкой в рулонах не должны превышать следующие значения:
при ширине до 1000 мм
при ширине свыше 1000мм
Размеры исходной заготовки:
толщина, мм - 250
ширина, мм - от 750 до 1850
длина, м - от 4,8 до 12
масса, т -от 7 до 43,3

Телескопичность рулонов не должна превышать следующих величин (мм):
Таблица 2.1

При этом превышение одного внутреннего или наружного витка рулонов над остальными телескопичностью не является. В табл. 2 показан примерный сортамент стана:

4. 65,70, 60Г, 65Г	Сталь рессорно-пружинная углеродистая и легированная (14959- 79)
5. 65, 70, 60Г, 65Г 08Ю, 08пс 11ЮА, 18ЮА 08пс, 08, Юпс	ГОСТ 14959-79 ГОСТ 9045-80 ГОСТ 803-81 ГОСТ 1050-80 Полоса горячекатаная из углеродистой качественной конструкционной ленты
Марка ртали	Наименование (ГОСТ)
6.12К, 15К, 16К, 20К, 18К	Сталь листовая низколегированная и легированная для котлов и судов, работающих под давлением (5521-86)
7. 08Ю, 08ЮА, 10ЮА, 15ЮА, 20ЮА	Прокат листовой для холодной штамповки из конструкционной качественной стали (4041-71)

Техническая характеристика оборудования стана
Нагревательные печи предназначены для нагрева слябов перед прокаткой на стане до определенной температуры. Тип: методические с шагающими балками. Производительность печи при загрузке слябов длиной 12 м:
максимальная 465 т/ч
расчетная 190-f-3 5 0 т/ч
Максимальная разность температур по длине сляба 20°С. Максимальная погрешность температуры между заданными и текущими значениями ±15°С.
Теплопроводность природного газа 7890 ккал/м 3 Температура воздуха на входе рекуператора 950°С. Максимальная температура в пятой-шестой зонах 1350°С. Энкопанель предназначена для того, чтобы при прохождении раската по промежуточному рольгангу, он не терял свою температуру. Длина системы экранирования 90,4 м. Расстояние от клети №6 до первой секции экрана 28,8 м. Протяженность одного агрегата 3,6 м. Количество экранов в одном агрегате:
боковых 2 шт.
верхних 1 шт.
нижних 1 шт.
Минимальное расстояние между экраном и бочкой ролика 250 мм. Количество агрегатов 24 шт.
Максимальная протяженность секций экранирования 86,4 м. Кратность включения секций в режиме:
ручном 1
автоматическом 8, 16, 24
Суммарная масса системы 175 т.
Гидравлические системы:
количество 48 шт.
диаметр 80 мм
диаметр штока 56 мм
длина хода 700 мм
жидкость минеральное масло
наибольшее давление в системе 16МПа
наибольшее рабочее давление 17,5 МПа
расход жидкости 153 м 3 /мин
Эластомерные пружины:
тип ДС1/Д
длина полного хода 40 мм длина хода сжатия 25 мм
Количество датчиков горячего металла 25 шт
Количество термометров 4 шт.
Количество бесконтактных датчиков 96 шт
Коласной насос:
производительность 69 л/мин

рабочее давление 16МПа

Электродвигатель:

мощность 22 кВт

частота оборотов 1460 об/мин

частота эл. тока 50 Гц

Характеристика валков стана по клетям:
Таблица 2.2

Параметры Номер клети 2 3 4 5 6 7 D валко в, мм Вертика льные I 1000 1000 1000 1000 1000 Горизон тальные II 1180 1180 1180 1180 1180 850 Длин а Вертика льные III 470 470 470 470 470 бочки, мм горизонт альные IV 2000 2000 2000 2000 2000 2000 8 9 10 11 12 13 I II 850 800 800 800 800 800 III IV 2000 2000 2000 2000 2000 2000

Характеристика главного привода валков:

Таблица 2.3

Номер клети Мощность вертикальные горизонтальные вертикальны е горизонталь ные I II III IV V 2 МПС-640-700У4 СДСЗ-19-59/16У4 640 7500 3 МПС-640-700У4 СДСЗ-19-59/16У4 640 7500 4 МПС-640-700У4 МП-7100-125УЗ 640 6500 5 МПС-640-700У4 МП-7100-125УЗ 640 300 6 МПС-640-700У4 2МП-14200-50УЗ 640 2 х 5600 7 2МП-14200-50УЗ 2 х 5600 8 2МП-14200-50УЗ 2 х 5600 9 2МП-14200-125У4 2 х 5600 10 2МП-14200-125У4 2 х 6300 11 2МП-14200-200УЗ 2 х 6300 12 2МП-14200-200УЗ 2 х 6300 13 2МП-14200-300УЗ 2 х 6300

Летучие ножницы предназначены для отрезки переднего и заднего
конца раската перед подачей его в чистовую группу клетей:
Точность резания ±25 мм;

Размеры разрезаемых полос:

толщина, мм 25 - 60;

ширина, мм 750 - 1850.

Температура разрезаемых полос 900-1150°С.

Скорость движения полос при резке конца:

переднего 0,6 - 1,5 м/с;

заднего 0,4 - 3,0 м/с;

Расчетное усилие при резке конца:

переднего 2,49 МН;

заднего 2,94 МН;

Крутящийся момент при резке конца:

переднего 10МН*м;

заднего 12,7 МН*м;

Диаметр барабана по кромкам ножей:

верхнего 1360 мм;

нижнего 1200 мм.

Межцентровое расстояние барабанов 1200 мм.

Угол начала контакта режущих кромок 21°44\

Угол начала реза наибольшего сечения 27°.

Угол конца реза 10°.

Привод:

тип электродвигателя 12-23/106-3, 55УХЛ4;
мощность 3550 кВт;

частота вращения 40 мин 1 .

Моталка предназначена для сматывания раскатанной полосы в рулоны.

толщина раската 1,2 - 4 мм, 2-16 мм;

ширина раската 750 - 1850 мм;

температура 500 - 650°С;

скорость входа полосы 12,5 м/с;

натяжение полосы 25 кН;

скорость смотки до 25 м/с;

масса рулона до 45 т;

диаметр рулона до 2500 мм;

внутренний диаметр рулона 850 мм;

диаметр барабана промежуточный 840 мм;

диаметр сжатого барабана 828 мм;

длина бочки барабана 2000 мм.

Маркировщик рулонов предназначен для маркировки рулонов перед транспортировкой их на склад.

количество маркировщиков 2 шт.;

количество знаков 9 шт.;

высота знака 50 мм;

ширина знака 35 мм;

шаг знака на трафаретах 60 мм;

ход тележки маркировщика 1500 мм;

полная скорость тележки 0,15 м/с;

максимальный ход трафаретов 660 мм;

время перестановки трафаретов до 6 с;

скорость подачи проволоки 3,8 м/мин.

Анализ недостатков стана 2000 ЛПЦ-10 и вспомогательного оборудования
Широкополосный стан 2000 горячей прокатки был введен в строй в 1994 году. По мере работы оборудование стана модернизировалось.
Мною был произведен анализ недостатков участка привода чистовых клетей 11-13 стана 2000 горячей прокатки ЛПЦ-10 ОАО «ММК». Основным недостатком участка явилось следующее: шпиндели с зубчатым зацеплением предназначенные для передачи крутящего момента под углом. Недостатком явилось то, что мелкомодульные шпиндели фирмы «Davy McKee» рассчитанные на более плавный режим работы, нежели тот в котором им пришлось работать. На самом деле при прокатке металла на шпиндели приходится большая нагрузка. В связи с большими усилиями и скачками при захватывании валками металла, в процессе работы происходит выкрашивание, разрушение зубьев и истирание вкладышей. В последствии наступало полное разрушение и поломка, которое приводили к серьезным последствиям. Приходилось производить замену и как следствие остановка стана. И такие простои происходили 8 раз в год. На скорость замены шпинделя влияло и то, что оборудование импортное, дорогое и еще его надо привезти.
Одним из самых главных недостатков старой гидросхемы является постоянное заклинивание сервоклапанов. По этому гидросистема являлась не надежной. Гидросистема противоизгиба рабочих валков является новейшей разработкой в области автоматизации процесса. Их экономическая эффективность легко окупается уже через несколько лет работы. Но это только при соблюдении всех правил эксплуатации.
Данная система наиболее часто выходит из строя при несоблюдении качества используемой рабочей жидкости масла. Аварийные ситуации случаются, когда плохо профильтрованное масло забивает каналы гидросистемы. При таких ситуациях существует определенный порядок работ по устранению аварий.

Методы повышения надежности оборудования.

Надёжность - одно из свойств качества изделия заключающееся в способности машины выполнять заданные функции, сохраняя при этом значение эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям эксплуатации технического обслуживания ремонтов хранения и транспортировки.
Долговечность - свойство машины сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, то есть состояния, при котором дальнейшая эксплуатация машины должна быть прекращена, так как дальнейшее применение её по назначению не возможно, либо восстановление работоспособности не возможно или экономически не выгодно, при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
На стадии проектирования основные размеры всех ответственных деталей машин рассчитываются по формулам с условиями допустимых требований на прочность и надежность. Выбираются материалы для деталей с соблюдением условий прочности. В конструкции деталей внесены элементы, снижающие концентрацию напряжений и плавно меняющие размеры деталей на маленькой её длине, а именно фаски на зубчатых колесах, валах, полумуфтах, тормозных шкивах; галтели на валах; скругление шпоночных пазов; плавные переходы по диаметру в опасных сечениях длинных валов.
Для повышения твердости необходимо выполнить термообработки для ответственных деталей.
Закалка является способом термической обработки и заключается в нагреве металла до определенной температуры, выдерживании его при этой температуре в течении заданного времени и последующем быстром охлаждении в воде или масле.
В результате закалки деталей повышаются их твердость, прочность, текучесть и снижается удлинение и вязкость. Закалка применяется для зубчатых колес, втулок, валов, направляющих, скоб, штифтов, шпинделей и других деталей.

3. Устройство и работа механизма противоизгиба рабочих валков чистовой группы клетей стана 2000.

Система противоизгиба предназначена для задания давления (усилия) противоизгиба автономно по каждой из трёх чистовых клетей (с 11-ой по 13-ю). система может работать в трёх режимах следящем (серво), пропорциональном и от насоса. Соответственно, в каждом случаи основным регулятором являются струйные электро- гидравлические усилители мощности (сервоклапан), пропорциональный редукционный клапан (один из двух) и насоса, регулируемый по давлению.Настройка заданного давления производится или дистанционно с пульта оператора или в ручную режиме маслоподвала. Дистанционное управление позволяет установить различные уровни давлений в каждой клети не зависимо одновременно со сторон перевалки и переводов. Кроме этого, во время перевалки с пульта оператора давление сбрасывается до нуля.
Система регулирования давления противоизгиба состоит из трех гидравлических подсистем регулирования, электронного блока БУП электронной системы управления, блоков управления (релейной системы переключения), расположенных в машинном зале, и пульта управления в операторской. Гидравлическое питание системы осуществляется от насосной станции противоизгиба.
В состав гидравлической подсистемы управления входят центральный и два бортовых (со стороны привода и оператора) блока.
Вход центрального блока связан трубопроводами с входами бортовых блоков. Гидрораспределитель может соединять вход центрального блока с его выходом либо напрямую, либо через любой пропорциональный клапан по выбору.

Рисунок 3.1 - Гидравлическая схема противоизгиба рабочих валков стана 2000 г.п.
Бортовые гидрораспределители в одной из позиций соединяют вход блока непосредственно с гидроцилиндрами, в другой – через струйные сервоклапаны, в нейтральном положении отсекают линию питания, а поршневые полости гидроцилиндров связывают со сливом.
При работе в следующем режиме (режим серво) распределитель на центральном блоке находится в нейтральной позиции, соединяя напрямую насосную станцию с бортовыми блоками. Бортовые распределители направляют рабочую жидкость от центрального блока на вход сервоклапанов, а с выхода сервоклапанов в поршневые полости гидроцилиндров. Датчики давления формируют электрические сигналы обратной связи, пропорциональные реальным величинам давлений в силовых каналах.
Задание и контроль реального значения давления (усилия) противоизгиба производится на посту оператора с пульта «NEMATRON».
Блок управления и регистрации усилия противоизгиба в ручном режиме с помощью сервоклапанов предполагается установить дополнительно.
При работе в пропорциональном режиме центральный распределитель занимает одну из крайних позиций по выбору оператора. В этом случае жидкость от насосов поступает на вход одного их двух пропорциональных клапанов. Выходная линия пропорционального редукционного клапана связана через четыре бортовых распределителя непосредственно с поршневыми полостями всех шестнадцати гидроцилиндров.
Электронный блок БУП предназначен для формирования управляющего электрического сигнала на электромагнит пропорционального клапана и состоит из 4 тэз (блоков) БУ 1100 НПС (3 рабочие и 1 резервная) и источника питания.
На пульте управления оператора размещены три управляющих потенциометра и три переключателя ПК. Потенциометры предназначены для формирования задающего напряжения, пропорционального требуемому давлению противоизгиба на каждую клеть. Переключатели ПК выбирается для работы один их двух пропорциональных клапанов на клети.

При работе от насосной станции центральный и бортовые распределители занимают позиции, при которых напорная магистраль насосной станции напрямую связана с поршневыми полостями гидроцилиндров, минуя пропорциональные и сервоклапаны. Давление в полстях цилиндра будет равно давлению насосной станции. Изменять это давление можно в маслоподвале при помощи регулятора насоса.
Гидроаккумуляторы, установленные на бортовых блоках предназначены для гашения колебаний давления при прокатке и уменьшения пиков давления при входе-выходе полосы.
Бортовые предохранители - разгрузочные клапаны предназначены для ограничения максимального давления в полостях гидроцилиндров и построены на 23 МПа.
Во время перевалки при переключении тумблера «работа-перевалка» на пульте оператора в положении «перевалка» бортовые распределители занимают нейтральную позицию, соединяя поршневые полости гидроцилиндров со сливом. Давление противоизгиба падает до нуляВыбор режима работы системы для каждой клети осуществляется оператором при помощи трехпозиционного ключа «Серво ПК - насос». Каждому режиму соответствует определенное включение электромагнитов, которое осуществляется релейно-контактной системой управления

4. Технико-экономическое обоснование реконструкции гидропривода
механизма противоизгиба
Одним из самых главных недостатков старой гидросхемы является постоянное заклинивание сервоклапанов. По этому гидросистема являлась не надежной. Гидросистема противоизгиба рабочих валков является новейшей разработкой в области автоматизации процесса. Их экономическая эффективность легко окупается уже через несколько лет работы. Но это только при соблюдении всех правил эксплуатации.
Данная система наиболее часто выходит из строя при несоблюдении качества используемой рабочей жидкости масла. Аварийные ситуации случаются, когда плохо профильтрованное масло забивает каналы гидросистемы. При таких ситуациях существует определенный порядок работ по устранению аварий.
В таких случаях целесообразно установить дополнительные фильтры, но это не придется делать при использовании качественного масла.
Из агрегатных журналов видно, что наиболее часто остановка системы происходит из-за разрушения уплотнений. Это связано с некачественным материалом уплотнения и, описанной выше, чистотой масла, которая влияет на долговечность почти всей гидроаппаратуры. Остановки также случаются при износе предохранительных клапанов, которые работают в среднем 3000 часов, и при износе блоков цилиндров. При выходе из строя гидроаппаратуры гидросистему отключают, полностью сливают и производят замену.
Для того, чтобы избежать внеплановых остановок ведутся журналы наблюдений, в которых регистрируются все поломки и сбои гидросистемы.
Затем они анализируются и производятся исследования по выявлению причин этих поломок, делаются специальные расчеты, чтобы выяснить долговечность той или иной гидроаппаратуры, выявляют промежутки времени поломок, из которых в конечном счете составляют графики ремонтов.
К недостаткам системы также относятся ее размеры, точнее расположение и установка гидроаппаратуры. Насосную станцию устанавливают в маслоподвале из-за ее габаритов, поэтому появляются потери давления в трубопроводах, по которым идет рабочая жидкость.

5.Финансовая оценка проекта
Металлургический цех имеет основные фонды на 2484310635,87 рублей. В отчетном году стан 2000 горячей прокатки ЛПЦ-10 ОАО «ММК» имел часовую производительность 760,5 т/ч. Простои стана 2000 горячей прокатки составляют: на капитальный ремонт 58ч; на планово – предупредительные работы 409 ч;
С р – основной фонд;
С р =2484310635,87 млн.руб;
П – часовая производительность;
П=760,5 т/ч
Простои стана составили:

капитальные ремонты Т к.р –58 ч.
Планово-предупредительные ремонты Т ппр – 409 ч.
Текущие простои стана Т ек.пр – 14,9% от номинального времени.

График работы цеха ЛПЦ - 10 непрерывный (3смены по 8 часов в смену).
Различают календарный, номинальный и фактический фонды времени.
Календарный фонд для оборудования и рабочих составляет:

Т кал =365 дн ·Т с ·С=365·8·3= 8760 ч – календарный фонд времени оборудования, равен продолжительности календарного года, сутки;
Т с – продолжительность одной рабочей смены, ч;
С – количество смен работы оборудования, сутки.

Номинальный фонд-это время, в течение которого по принятому режиму должно работать оборудование и рабочие без учета потерь времени.
Т ном. =Т кал -Т пл.п; (5.1)
Т пл.п =Т кап.рем +Т п.п. р. +Т в; (5.2)
Т пл.п =58+409+0=467 ч;
Т в – время выходных;
Т ном= Т кал -(Т кап.рем +Т п.п.р. +Т в); (5.3)
Т ном=8760-(58+409+0)=8293 ч.

Т ек.пр =0,149*8293=1235ч
Фактический фонд определяется путем исключения из номинального фонда времени неизбежных потерь. Они связаны с возможными ремонтами оборудования и плановым обслуживанием его.
Т ф. =Т ном. -Т тек.пр; (5.4)
Т ф = Т ном . -0,149Т ном. =8293-8293*0, 149=7058 ч.
Часовая производительность 760,5 т/ч.
Обьём производства:
V пр-ва. = Т факт ·П; (5.5)
V пр-ва =760,5·7058=5367609т/год.
Таблица 5- Баланс времени работы оборудования стана 2000 горячей прокатки

показатель	количество		Отклонение +/-
	база	проект
1.Календарное время, ч.	8760	8760	0
2.Планируемый простой, всего: 2.1. капитальные ремонты, ч. 2.2. ППР, ч. 2.3. Праздники и выходные, ч.	467 58 409 0	467 58 409 0	0 0 0 0
3.Номинальное время, ч.	8293	8293	0
4.Текущие простои, %/ч.	14,9/1235	10,9/903,94	-4%
5.Фактическое время, ч.	7058	7389,1	+331,1
6.Часовая производительность, т/ч.	760,5	860,5	+100
7.Годовая производительность, т/год.	5367609	6358320,5	+990711,5

В результате данной модернизации текущие простои могут сократиться на 4%. Рассчитаем проект. Увеличилась часовая производительность на 100 т за счет уменьшения простоев и времени на ремонт.

Т ек.пр =0,109*8293= 903,94ч; (5.6)
Т факт. =Т ном. -Т тек. пр. =Т ном. -0,109Т ном. =8293- 8293*0,109=7389,1ч;
V пр-ва. = Т факт ·П=860,5·7=6358320,5т/год.

5.1 Смета капитальных затрат
Рассчитаем капитальные затраты предприятия на покупку и монтаж гидросистемы противоизгиба стана 2000 горячей прокатки ЛПЦ-10 ОАО «ММК».
К з =С об +М+Д±О-Л;(5.1.1)
К з =56270840+10000+8000+ 17200-135=91336 тыс.руб
С об =С опт. +С з.ч. +С пр. +С тр. +С с кл. +С к. +С д. +С н; (5.1.2)
С опт. =40 млн руб- оптовая стоимость оборудования.
Стоимость запасных частей:
С з.ч. =(2-3%)С опт. =0,02* 40000000=800 тыс.р.
Стоимость затрат на проектирование:
С пр. =(12-18%)С опт. =0,15* 40000000=6000 тыс.р.
Транспортные расходы:
С тр. =(3-10%)С опт. =0,07* 40000000=2800 тыс.р.
Заготовительно-складские расходы:
С скл. =(1-5%)(С опт. +С з.ч.)=0, 015*(40000000+800000)=612 тыс.р.
Затраты на комплектацию оборудования:
С к. =0,5%(С опт. +С з.ч.)=0,005* 40800000=204 тыс.р.
Затраты на доводку и испытание особо сложного оборудования:
С д. =5%(С опт. +С з.ч. +С пр.)=0,05* (40800000+6000000)=2340 тыс.р.
Затраты на неучтённое оборудование:
С н. =(5-10%)(С опт. +С з.ч. +С тр. +С скл. +С пр.)=
=0,07*(40000+800+2800+612+ 6000)=3514840тыс.р.
С об. =40000+800+6000+2800+612+ 204+2340+3514840=56270840 тыс.р.
Затраты на монтаж нового оборудования:
М=(10-40%)С опт. ; (5.1.3)
М=0,25*40000=10000тыс.р.
Д=20%·40000=8000 тыс.руб; (5.1.4)
Л=Ц л· m; (5.1.5)
и т.д.................

На заключительном этапе разработки сейчас находится один из крупнейших проектов ООО "Корпоративные системы" - мультимедийная обучающая система для подготовки специалистов постов управления ПУ7 и ПУ9 широкополосного стана горячей прокатки 2000.
Непрерывный широкополосный стан 2000 горячей прокатки предназначен для производства горячекатанных полос из углеродистых и низколегированных марок сталей. Состоит из:
- участка подачи слябов к печам и загрузки слябов;
- черновой группы оборудования (ПУ7);
- секции промежуточного рольганга и летучих ножниц (ПУ9);
- чистовой группы оборудования (ПУ9);
- уборочной группы оборудования.
Проект, разрабатываемый ООО «Корпоративные системы», охватывает 5 рабочих мест:
- оператор черновой группы оборудования;
- вальцовщик черновой группы оборудования;
- оператор промежуточного рольганга и летучих ножниц;
- оператор чистовой группы;
- вальцовщик чистовой группы.
Каждое рабочее место имеет свои специфические особенности и предназначено для выполнения определенных задач. Например, основной целью черновой группы является получение выходных параметров (ширина, толщина, температура) полосы требуемого качества за шестой клетью.

Система полностью имитирует все экраны и пульты управления, которыми пользуются специалисты, тем самым, позволяя изучить работу, а также основные действия, выполняемые с их помощью. Для этого система оснащена множеством сценариев с различными видами заданий:
 тестовые вопросы (предполагают выбор пользователями одного ответа из нескольких предлагаемых);
 вопросы для самостоятельного ответа (предполагают самостоятельный ввод пользователями ответов);
 вопросы указательного типа (предполагают указание необходимых элементов на экранах или пультах управления);
 выполнение операции (предполагают выполнение пользователями требуемых операций).
В системе предусматривается два режима прохождения сценариев:
 демонстрационный (используется для обучения и характеризуется наличием различных подсказок (предназначены для закрепления пользователем теоретического материала), а также индикацией (подсветка элементов, которые необходимы для выполнения задания));
 режим тестирования (используется непосредственно для проверки знаний пользователя).

Для того, чтобы обучение было максимально приближено к реальной работе стана, в программе предусмотрена 3D-анимация, которая позволяет пользователям видеть результаты всех действий, которые они выполняют в сценариях, непосредственно на моделе стана: состояние оборудования (например, управление нажимными винтами, энкопанелями, летучими ножницами, секциями рольганга), скорость работы, возможные аварии (например, застревание слябов, загиб полосы) и т. д.

В системе также реализованы различные имитационные модели:
 модель деформационного режима;
 модель скоростного режима;
 модель температурного режима;
 модель натяжения;
 модель загрузки главных приводов и др.
Они позволяют представить процесс прокатки металла так, как он осуществляется в действительности.
Важнейшей составляющей системы является трехмерная модель стана, которая позволяет специалистам подробно изучить конструкцию оборудования черновой и чистовой групп, а также секции промежуточного рольганга и летучих ножниц.
Конструкция рассматривает не только строение групп оборудования, но и отдельные элементы (например, подробное строение клетей). Удобная навигация, подробные описания свойств и технических характеристик элементов, а также возможность настройки пользовательского интерфейса максимально облегчают процесс обучения.
Также конструкция дополнена различными видеоматериалами, посвященными работе оборудования (летучие ножницы, промрольганг, чистовая группа и т. д.), и анимационными роликами, подробно демонстрирующими технологию (работа петледержателей, технология прокатки).

Кроме того, система оснащена множеством отчетов, позволяющих получать информацию о проведенной прокатке (план проката).
Возможность просмотра результатов тестирования позволяет не только получать информацию о правильности выполненных заданий и затраченном времени, но также прослеживать операции, которые выполнял пользователь в процессе прохождения сценариев.

Воспроизведение в записи действий пользователя дает возможность в последствии визуально проследить процесс тестирования.

Таким образом, комбинированное использование компьютерной графики, анимации, «живого» видеоизображения и других медийных компонентов предоставит уникальную возможность сделать изучаемый материал максимально наглядным, а потому понятным и запоминаемым. Это особенно актуально для специалистов стана 2000, которые должны усваивать большое количество эмоционально-нейтральной информации – например, производственных инструкций, технологических карт, нормативных документов. Удобный интерфейс и навигация, подробные пользовательские и технологические инструкции делают работу с системой максимально простой.

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова"

кафедра ОМД

Курсовая работа по дисциплине:

"Обработка металлов давлением и характеристика качества продукции"

на тему: "Производство горячекатаной листовой стали 1250´2,5 по ГОСТ 19903 - 74"

Магнитогорск 2009

Введение

1. Характеристика готового профиля и требования НД к качеству

1.2 Требования НД к качеству

2. Выбор оборудования и схема производства заданного профиля

2.1 Характеристика оборудования стана

2.2 Технология процессов производства

2.3 Профилировка валков

3. Дефекты продукции

Заключение

Список литературы

Введение

Техника и технология производства конверторной стали непрерывно совершенствуется. Совмещаются агрегаты и процессы: ковш и печь (одновременно), разливка стали и динамическое воздействие на ее струю, кристаллизация жидкой стали и ее "мягкое" обжатие. Применяются современные методы улучшения качества жидкой стали еще до ее разливки: электромагнитное или газовоздушное перемешивание, вибрационное или пульсирующее воздействие, вакуумирование или рафинирование.

Производство конверторной стали перешло из выполнения суммы обыденных операций сталеварения в искусство создания продукта самого высокого качества, полностью отвечающего обоснованным притязаниям потребителя.

В 2004 году производство стали впервые превысило отметку в 1 млрд. т, производство проката достигло 917 млн. т. Около половины этого объема проката – тонкий горячекатаный и холоднокатаный стальной лист. Согласно прогнозам, в 2010 году мировое производство стали составит 1 млрд. 200млн. т.

1. Характеристика готового профиля и требования нормативного документа к качеству

1.1 Назначение готового профиля

Листовая сталь, включая горячекатаные полосы в рулонах, является одним из наиболее экономичных видов проката. Листовой прокат широко применяется в машиностроении, строительстве, для изготовления нефте- и газопроводных труб и в других отраслях народного хозяйства. В конце 80-х годов доля листовой стали составляла 42% от общего производства стального проката в СССР, и этот показатель имеет стабильную тенденцию к увеличению.

Горячекатаный листовой прокат может являться товарной продукцией металлургического предприятия или использоваться в качестве исходной заготовки для производства гнутых профилей, сварных труб, холоднокатаного листового металла и жести. В зависимости от назначения, продукции листовых станов горячей прокатки перед отправкой потребителям подвергается ряду отделочных операций.

1.2 Требования НД к качеству готового профиля

Наименование, содержание и уровень показателей качества тонких листов стали изложено в стандартах, отражающих требования к химическому составу металла, из которого изготовлен прокат, к его свойствам, размерам, форме, состоянию поверхности, коррозионной стойкости. Технические условия могут содержать, кроме упомянутых требований, специфические показатели качества, а так же регламентировать некоторые условия производства листового проката и его поставки.

Стандарты на листовую и рулонную сталь можно разделить на три основные группы:

1. Стандарты на сортамент;

2. Стандарты на сортамент и технические требования;

3. Стандарты на технические требования;

Наибольшее применение имеют стандарты первого и второго вида .

Стандарт на тонколистовую сталь.

ГОСТ 19903-74 распространяется на горячекатаные листы и рулоны толщиной от 1,2 до 12 мм. Он предусматривает широкий диапазон размеров по ширине: листы – от600 до 3800 мм при 34 размерах; рулонная сталь – от500 до 2200 мм при 25 основных и 2 промежуточных размерах; по длине: листы – от 1200 до 12000 мм при 28 размерах. Наиболее широкое применение имеют листы с размерами: по ширине – до 3800 мм, при длине не более – 7000 мм и по длине – до 12000 мм, но не более 2400 мм по ширине. По согласованию между потребителем и изготовителем могут поставляться листы других размеров.

Листовой прокат поставляется повышенной (А) и нормальной (Б) точности, а также особо высокой – ПО, высокой – ПВ, улучшенной – ПУ, нормальной – ПН плоскостности. Листы и рулоны могут поставляться с обрезной и необрезной кромкой .

Тонколистовой прокат получают из качественных углеродистых сталей с химическим составом, регламентируемым ГОСТ 1050-88, а углеродистые стали обыкновенного качества – по ГОСТ 380-88. Основное отличие в химическом составе качественных сталей для листовой прокатки от сталей обыкновенного качества – более низкие содержания серы, фосфора, хрома, азота. По ГОСТ 1050-88 массовая доля серы должна быть не более 0,04%, фосфора – не более 0,035%; по ГОСТ 380-88 – массовая доля серы должна быть не более 0,05%, а фосфора – не более 0,04%. Качественные стали имеют жесткие ограничения массовой доли хрома – не более 0,10 – 0,25%, в зависимости от марки стали, по сравнению с 0,30% в сталях по ГОСТ 380-88. ГОСТ 1050–88 устанавливает массовую долю азота в конверторной стали – не более 0,006% для тонколистового проката и не более 0,008% для остальных видов проката. Химические состав стали 08пс приведен в таблице №1.1.

Таблица №1.1 Химический состав стали марки 08пс.

Для качественной стали установлены меньшие отклонения химического состава в прокате по углероду, кремнию, марганцу и фосфору, чем для сталей обыкновенного качества, а отклонения от номинала по массовой доле серы в качественной стали не допускается.

Требования стандартов к точности размеров и форме листов (полос).

Сопоставление требований к точности листовой стали по толщине, содержащие в стандартах России приведены в таблице 1.1 для горячекатаного листа.

Допуски на толщину горячекатаных листов и полос по ГОСТ 19903-74 (см. таблицу № 1.2) до толщины 3,9 мм симметричные; при большой толщине минусовое поле допуска шире. Современные горячей прокатки оснащены надежными системами автоматического регулирования толщины полосы по всей ее длине.

Полосы и листы с катаной кромкой по ГОСТ 19903 – 74 имеют допуск по ширине +20мм (ширина проката – 1000мм и менее) и +30мм при ширине более 1000мм .

Таблица № 1.2 Предельные отклонения по толщине горячекатаных листов и полос согласно стандарту.

Требования стандартов к состоянию поверхности проката.

ГОСТ 16523–97 устанавливает две группы качества поверхности горячекатаного листа. При классификации листовой стали по группам поверхности учитывают наличие и характер различных поверхностных дефектов. Кроме того стандарты делят листовую сталь по характеру отделки поверхности: глянцевую, матовую и шероховатую, отличающиеся степенью шероховатости. Прокат в листах, предназначенный для использования с лицевой стороны изделия, не должен иметь "гармошки", плены, разрыва и повторяющиеся мелкие дефекты поверхности. Листы, не используемые с лицевой стороны изделия, не должны иметь плены, "гармошки", разрывов.

Горячекатаная листовая сталь по ГОСТ 16523-97 поставляется с поверхностью 3 и 4 группы отделки, с травленой или нетравленой поверхностью. Характеристика 3 группы отделки поверхности для горячекатаного и холоднокатаного листа совпадают. На листах 4 группы отделки поверхности на обеих сторонах не допускаются дефекты, глубина которых превышает сумму предельных отклонений по толщине и выводящие прокат за минусовой допуск. Горячекатаный прокат со станов непрерывной прокатки допускается изготовлять без термической обработки. Листы должны быть обрезаны со всех сторон. Поверхность должна быть без плен, порезов, пузырей, закатов, трещин, вкатанных инородных и металлических частиц, сквозных разрывов, вкатанной окалины, перетравов, недотравов .

1.3 Построение дерева показателей качества

Для отображения свойств, составляющего качество готового профиля, строим дерево показателей качества для стали марки 08пс (рисунок 1.1)

2. Выбор оборудования и схема производства горячекатаной листовой стали 1250×2,5 на стане 2000 в ЛПЦ-10

2.1 Характеристика оборудования широкополосных станов 2000

Горячекатаная полосовая сталь составляет до 70% всего горячекатаного листового проката. Часть этого количества служит исходной заготовкой для полосовой холоднокатаной стали. Товарный прокат полосовых станов поставляют заказчику в виде рулонов или листов. Производительность широкополосных станов на тонну установленного оборудования в несколько раз выше, расходный коэффициент по металлу и себестоимость ниже, чем на толстолистовых станах. В настоящее время горячекатаная полосовая сталь прокатывается на станах следующих типов:

а) широкополосных непрерывных (6-7 млн.т. в год);

б) широкополосных полунепрерывных (2-3 млн.т. в год);

в) широкополосных реверсивных универсальных(до 0,4 млн.т. в год);

г) широкополосных реверсивных с моталками в печах (до 0,6 млн.т. в год);

д) полосовых планетарных (до 0,15 млн.т. в год).

Широкий сортамент непрерывных полунепрерывных станов (толщина полос от 0,8-1,2 до 16-25 мм., ширина до 2350 мм.), Высокая производительность и другие технико-экономические показатели обеспечили их преимущественное применение и развитие для производства горячекатаной полосовой стали. В последней клети непрерывных станов достигнута скорость прокатки 27 м/с, предусматривается увеличение до 30 м/с. Суммарная мощность главных приводных двигателей до 150000 кВт, масса оборудования до 40000 т. Широкополосные станы горячей прокатки состоят из двух групп рабочих клетей: черновой и чистовой, расположенных последовательно и связанных между собой рольгангами. Производительность и технологию прокатки определяют в основном характеристика и состав оборудования черновой и чистовой групп стана. На рисунке 1 приведена схеме прокатного производства .

Рис. 1 Производство листового проката

Широкополосный стан горячей прокатки "2000" состоит из:

Участка загрузки;

Участка нагревательных печей;

Черновой группы клетей;

Промежуточного рольганга;

Чистовой группы клетей;

Уборочной линии стана.

Участок загрузки состоит из склада слябов, загрузочного рольганга, трех подъемных столов со сталкивателями, трех передаточных тележек и двух весов.

Участок нагревательных печей состоит собственно из трех нагревательных печей методического типа, загрузочного рольганга перед каждой печью, приемного рольганга после печей, сталкивателей слябов напротив каждой печей и приемников слябов из печей.

Черновая группа клетей состоит из вертикального окалиноломателя (ВОЛ), горизонтальной клети "ДУО", пяти универсальных клетей "кварто" включая три последние, объединенные в непрерывную группу.

Промежуточный рольганг оснащен тепловыми экранами типа "энкопанель" и карманом разделки недокатов.

Чистовая группа стана включает летучие ножницы, чистовой роликовый окалиноломатель, семь клетей "кварто" (7-13), оснащенных гидронажимными устройствами, три клети (11-13) оснащенными системами противоизгиба рабочих валков. Все межклетевые промежутки оснащены устройствами ускоренного охлаждения прокатываемых полос.

Уборочная линия включает две группы моталок (для тонких и толстых полос), в каждой из которых по 3 моталки, отводящий рольганг с двумя душирующими устройствами перед каждой из групп, а также тележки съемников, контователей, приемники и транспортирующие конвейеры рулонов с подъемно-поворотными столами, а также двое весов и рулоновязальной машиной на первой группе моталок.

Рис. 2 Схема расположения оборудования в линии широкополосного стана 2000 горячей прокатки на ЛПЦ № 10, ОАО "ММК": 1-рольганг загрузочный; 2 - печь методическая с шагающими балками; 3 - рольганг печной; 4 - клеть с вертикальными палками (R0); 5 - клеть черновая дуо (Ш); 6 клеть черновая универсальная R2; 7 - клеть универсальная черновая R3;8 - клеть универсальная черновая R4; 9 - клеть универсальная черновая R5; 10 клеть универсальная черновая R6: 11 - система теплозащитных экранов ENKOPANEL; 12 - ножницы летучие; 13 - окалиноломатель числовой; 14 - клетъ чистовая F1; 15 - клеть чистовая F2; 16 - клеть чистовая F3; 17 - клеть чистовая F4; 18 - клеть чистовая F5; 19 чистовая F6; 20 - клеть чистовая F7; 21 - установка ускоренного охлаждения тонких полос; 22 - моталки для тонких полос; 23 - установка ускоренного охлаждения толстых полос; 24 - моталки для толстых полос.

2.2 Технологический процесс производства широкополосной горячекатаной листовой стали 1250×2,5

В качестве исходной заготовки на стане "2000" используются непрерывнолитые слябы, поступающие из ККЦ, со следующими характеристиками:

толщина, мм–250

ширина, мм–от 750 до 1850

длина, мм–от 4700 до 12000

масса, т–от 7 до 43,3

Для обеспечения качества готовой продукции слябы должны соответствовать требованиям СТП ММК 98-2003 "Сляб непрерывнолитой. Технические условия".

На поверхности заготовки не должно быть продольных, поперечных и сетчатых трещин, поясов, пузырей, наплывов, шлаковых включений, плен. Технология обнаружения поверхностных дефектов непрерывнолитых слябов, их выборочная зачистка и выдача на стан 2000 г.п. осуществляется по СТП ММК 98-2003 "Сляб непрерывнолитой. Технические условия". Слябы, не отвечающие требованиям СТП ММК 98-2003 по форме и размерам, на загрузочные устройства не подаются и посаду не подлежат.

Слябы должны иметь четкую маркировку, нанесенную на боковую грань, с указанием номера плавки, номера ручья и номера сляба с этого ручья.Каждая плавка сопровождается сертификатом качества с указанием номера плавки, марки стали, химического состава, количества и размеров слябов, времени конца разливки, а также ответственного лица за приемку и отгрузку (сертификат качества находится в компьютере в электронном виде).

Для производства листа на стане 2000 используют слябы из углеродистых, низколегированных, качественных и других марок сталей, удовлетворяющих требованиям соответствующей нормативной документации по химическому составу, размерам, качеству поверхности .

Высокое качества продукции широкополосных станов горячей прокатки обеспечивается применением рациональных режимов нагрева слябов, эффективных температурно-скоростных и деформационных режимов прокатки, используются современные средства контроля и регулирования основных технологических параметров процесса, внедрением современного и отделочного оборудования.

Использование катаных слябов предопределяет применение в большинстве случаев технологии с двумя нагревами: нагретые слитки прокатывают на крупных обжимных станах в слябы, которые после повторного нагрева прокатывают в тонкие листы. В некоторых случаях слябы поступают для прокатки на широкополосный стан непосредственно со слябинга без дополнительного подогрева в нагревательных печах.

Преимущество использования слябов: улучшение качества поверхности и механических свойств готовых листов; более равномерный нагрев и эффективный контроль температуры проката более высокая производительность стана; снижение количества размера ножниц при одновременном увеличением среднего веса слитков.

Зачистка заготовок перед прокаткой.

Перед зачисткой слитки могут подвергаться термообработке для снятия внутренних напряжений, устранения грубой структуры и уменьшения твердости. Нагрев и прокатку слитков выполняют после тщательного осмотра и зачистки дефектов. Может применяться комбинированная обработка поверхности огневая зачистка или горячее фрезерование слитков с последующей строжкой и абразивной зачисткой слябов. Машину огневой зачистки устанавливают в линии обжимного стана, а в последние годы на адъюстажах листопрокатных цехов. Они обеспечивают удаление с поверхности слябов неглубоких трещин, мелких надрывов, остатков окалины. Глубина зачистки составляет 1-7 мм.

Строжка и фрезерование.

Обработка выполняется на специальных продольно – строгательных или фрезерных станках. Подвергают строжке без предварительной термической обработке. Съем металла на одну сторону при строжке слябов составляет 2/6 мм по широким и 5/10 мм по узким граням.

Абразивная чистка.

Рабочим инструментом является электрокорундовые карбонокорундовые или циркониевокорундовые абразивные круги .

2.3 Профилировка валков

Под профилем понимают геометрическую форму поперечного сечения прокатываемого металла. Профили подразделяют на готовые и промежуточные–поперечные сечения раскатов, получающиеся в процессе прокатки заготовки до готового профиля.

Листовую сталь прокатывают в валках с гладкой бочкой, имеющей, как правило, определенную профилировку. Калибровка-профилировка валков листовых станов (рис.2.2) сводится к расчету выпуклости или вогнутости бочки валков, которая зависит от типа стана и его сортамента.

Рис. 2.2 Профилировка бочки рабочих валков листовых станов: 1,2 – вогнутость; 3 – выпуклость

Выпуклая или вогнутая формы бочки валков, под которыми понимают профилировку валков, необходимо для обеспечения выпуска листовой стали с минимальной разнотолщинностью по ширине, увеличения срока службы валков и уменьшения перевалок. Кроме этого, валки, имеющие правильную профилировку бочки по ее длине, обеспечивают правильное положение раската в валках в процессе деформации. В конечном этого, профилировка валков определяет выход годного металла, т.е. качественные показатели работы станов.

Под выпуклостью понимают разность диаметров, взятых посередине и краю бочки валка. Это же определение относится и к вогнутости, но при этом выпуклости разность будет положительной, а при вогнутости – отрицательной .

Для ряда тонколистовых станов большое значение придают профилировке бочки валков в последней черновой клети, выпускающей подкат для чистовой группы клетей, и, как обычно, - профилировке бочки валков чистовой группы клетей. Однако при длине бочки валков более 1500 мм целесообразно профилировать валки по всему стану, так как с увеличением длины бочки возрастает упругий прогиб, усугубляется разнотолщинность подката, что весьма нежелательно для прокатки тонких листов большой ширины.

Калибры различают по форме, конструкции и назначению.

По форме калибры могут быть: простыми – ящичные, прямоугольные, квадратные, ромбические, овальные, полосовые, шестиугольные, многоугольные; фасонными – уголковые, рельсовые, балочные, швеллерные. Калибры, имеющие две оси симметрии – вертикальную и горизонтальную, называют калибрами с полной симметрией, калибры, имеющие одну ось симметрии, - калибрами с неполной или одноосной симметрией, и калибры, не имеющие осей симметрии, - ассиметричными калибрами.

По конструкции калибры подразделяют на открытые и закрытые: когда линия разъема валков находится в пределах контура калибра, его называют открытым; если вне пределах калибра – закрытым. Закрытые калибры обычно применяют при прокатке фасонных профилей.

По назначению калибры делят на обжимные, черновые, предчистовые и чистовые. Обжимные калибры предназначены для уменьшения площади поперечного сечения исходной заготовки до площади первого профильного калибра.

Черновые калибры в процессе прокатки последовательно приближают исходное сечение заготовки к конфигурации конечного профиля. Предчистовые калибры служат для получения отдельных элементов готового профиля и подготовки раската для окончательного формирования профиля. Чистовые калибры обеспечивают придание профилю окончательной формы и размеров .

Применяют следующие профилировки валков.

Черновые клети: опорные валки - цилиндрические, рабочие валки - выпуклые;

Чистовые клети: опорные валки - цилиндрические, рабочие валки - выпуклые (иногда в первых клетях - вогнутые).

Изменение профилировки валков во второй половине кампании опорных валков связано с их износом.

С целью уменьшения износа опорных валков на краях бочек делают по два конических скоса длиной около 400 мм и глубиной 0,4...2 мм на диаметр.

Износ валков определяет порядок прокатки полос по ширине: в течение одной постановки валков прокатываются сначала широкие, а затем более узкие полосы. В пределах прокатки полос одной ширины тонкие полосы прокатывают раньше толстых, так как толстые листы имеют большие абсолютные значения допусков по толщине. Такой порядок прокатки имеет определенные преимущества, так как способствует уменьшению отсортировки листов из-за потери плоскостности. Длительная прокатка полос одной и той же ширины или переход к прокатке более широких полос без перевалки валков к потере устойчивости и к появлению коробоватости и волнистости. Износ валков определяет частоту перевалок: время работы опорных валков определяется сортаментом и количеством прокатываемого металла, рабочие валки в черновой группе заменяются совместно с опорными валками, а в чистовой группе - в зависимости от состояния поверхности .

3. Дефекты продукции

Таблица 3.1 Возможные дефекты прокатной продукции и способы их устранения.

№	Термин	Определение	Причины возникновения	Способы устранения дефектов
1	2	3	4	5
1	Недокат	Неоконченная прокатка сляба.	Прокатка недостаточно прогретого сляба, аварийная остановка оборудования, застревания полос на линии стана.	Соблюдать технологию нагрева и прокатки металла, следить за исправностью оборудования.
2	Выброс	Незаданный в прокатку сляб.	1)Деформация слябов в печах в следствие нарушения режима нагрева или неправильной схемы посада. 2)Неправильный посад слябов. 3)Сбой в работе оборудования после выдачи сляба из печи.	1)Соблюдать схему посада и режимы нагрева слябов. 2)Не допускать неправильного посада слябов. 3)Не устраняется.
3	Серповид	Изгиб формы, при котором кромки листа или полосы в горизонтальной плоскости имеют форму дуги.	1)Перекос горизонтальных валков клетей. 2)Неравномерный нагрев сляба по ширине. 3)Большая выпуклость бочки рабочего валка по причине неправильной профилировки или перегрева валка. 4)Высокая разнотолщинность слябов.	1)Правильная настройка клетей. 2)Соблюдать технологию нагрева слябов. 3)Правильный подбор профилировки, организация достаточного охлаждения валков и очистка коллекторов охлаждения. 4)Браковать слябы с разнотолщинностью, превышающий допустимую величину.
4		Неплоскостность в виде чередования гребней и впадин на кромках, образующихся из-за большой длины кромки по сравнению с серединной листа.	1)Слишком большие обжатия в клетях, неравномерность обжатия по ширине полосы. 2)Выработка валков вследствие несоблюдения очередности прокатки. 3)Неправильный подбор профилировки валков. 4)Неравномерное охлаждение бочки валка по ее длине. 5)Неправильная шлифовка валка.	1)Разгрузить либо настроить клети. 2)перевалить валки, правильно планировать прокатку на стане. 3)Завалить валки с увеличенной выпуклостью или уменьшенной вогнутостью бочки, правильно подбирать профилировку. 4)Провести очистку коллекторов охлаждения валков. 5)Правильно шлифовать валки.
5	Коробова-	Неплоскостность в виде местного изгиба листа в поперечном направлении, образующего из-за неравномерной деформации по ширине заготовки.	1)Недостаточные обжатия в клетях, неверный режим обжатия. 2)Неправильный подбор профилировки валков. 3)Неравномерность охлаждения (разогрева) бочки валков (засорены сопла коллекторов охлаждения валков или недостаточное количество воды на охлаждение валков). 4)Неправильная шлифовка валков.	1)Нагрузить клеть, перераспределить обжатия в чистовой группе клетей. 2)Заменить валки на валки с уменьшенной выпуклостью или увеличенной вогнутостью бочки, правильно подбирать профилировку. 3)Прочистить засоренные сопла, увеличить количество воды на охлаждение валков. 4)Правильно шлифовать валки.
6	Сетка отпечат-ков	Периодически повторяющиеся на поверхности, имеющие форму сетки выступы, образующие от вдавливания прокатываемого листа или ленты в трещины изношенных валков.	Появление на поверхности валка углублений в виде сетки по причинам: 1)Большое количество прокатанного тонкого металла. 2)Использование валков с выработанным отбеленным слоем. 3)Разгар валков при застреваниях в них полос. 4)Засорение сопел коллекторов охлаждения валков. 5)Недостаточное количество воды на охлаждение валков.	1)Своевременная перевалка. 2)Своевременная перевалка. 3)Не допускать застревания перевалка. 4)Своевременно проверять и прочищать коллектора. 5)Увеличить количество воды.
7	Вкатанная окалина	Дефект поверхности в виде вкраплений остатков окалины, вдавленной в поверхность металла при деформации.	1)Нарушение режима нагрева слябов в методических печах. 2)Засорение сопел гидросбива окалины. 3)Выработка валков клетей. 4)Высокие или недостаточные обжатия в черновом окалиноломателе.	1)Не нарушать технологию нагрева. 2)Своевременная проверка и очистка сопел. 3)Своевременная перевалка валков. 4)Использовать оптимальный режим обжатий в окалиноломателе.
8	Рулон со складка-ми	Дефект формы рулона, в котором на отдельных участках витков полосы образовались складки, вследствие наличия	1)Несоответствие скоростного режима смотки. 2)Перекос тянущих роликов моталка. 3)Коробоватость полосы.	1)Настроить моталку по скоростям. 2)Настроить тянущие ролики. 3)Устранить коробоватость.
серповидности или коробоватости.
9	Рванина на кромках	Дефект поверхности листа и ленты в виде разрывов металла на боковых кромках или на другой части полосы, образовавшегося из-за нарушения технологии прокатки, а так же при прокатке металла с пониженной пластичностью, обусловленной технологией выплавки.	1)нарушение режимов нагрева слябов перед их прокаткой. 2)Чрезмерные обжатия при прокатке. 3)Прокатка со свободным уширением без обжатия боковых кромок. 4)Прокатка металла с сильно захоложенными кромками. 5)Прокатка металла с низкой технологической пластичностью.	1)Не нарушать режимы нагрева. 2)Равномерно перераспределять обжатия по клетям. 3)Не допускать прокатку со свободным уширением. 4)Не допускать переохлаждения кромок путем регулирования подачи воды на линии стана.
10	Разнотол- щинность	Отклонение формы, характеризующееся неравномерностью толщины металлопродукции или ее элементов по ширине или длине.	1)Неравномерный нагрев сляба. 2)Выработка прокатных валков. 3)Неправильно выбранный скоростной режим прокатки в чистовой группе клетей. 4)Перекос рабочих валков.	1)Не нарушать установленные режимы нагрева слябов. 2)Своевременная перевалка валков. 3)Правильная настройка клетей по скорости. 4)Устранить перекос валков.
11	Распушен ный рулон	Дефект формы рулона в виде неплотно смотанной полосы.	1)Смотка остывших полос. 2)Распушивание реверсом при "закусывании" рулона на барабане. 3)Недостаточное натяжение полосы при смотке. 4)Недостаточная отсечка воды на участке ламинарного душирования.	1)Не допускать аварийных остановок на моталках. 2)Правильно настраивать моталки. 3)Выбирать оптимальное соотношение скоростей барабана моталки и полосы. 4)Скорректировать отсечку воду.
12	Сквозные разрывы	Дефект поверхностей в виде сквозных несплошностей, образующихся при деформации полосы неравномерной толщины.	1)Выкрошка на рабочих валках. 2)Попадание на полосу при прокатке постороннего предмета. 3)Наличие в полосе глубоких плен или раковин от них, которые при прокатке вызывают нарушения сплошности.	1)Следить за подачей воды на охлаждение валков для недопущение выкрошек. 2)Не допускать наличия посторонних предметов на линии прокатки. 3)Устранению не подлежит.
4)Прокатка в 2-х фазной зоне. 5)Прокатка металла с низкой технологией пластичносью.	4)Соблюдать температурный режим прокатки. 5)Выдерживать химический состав стали при выплавке, соблюдая необходимое соотношение Mn и S.
13	Раковина-вдав	Дефект поверхности полосы в виде одиночного углубления, образовавшегося при выпадении или вытравливании вкатанной инородной частицы.	1)Отслоение с поверхности плен. 2)Попадание на поверхность полосы при прокатке посторонних инородных частиц.	1)Соблюдение технологии выплавки и разливки стали, соблюдение технологии зачистки слябов. 2)Контроль за состоянием привалковой арматуры и направляющих линеек.
14	Закат	Дефект поверхности, представляющий собой прикатанный продольный выступ.	1)Прокатка сляба с грубыми следами зачистки. 2)Прокатка раскатов с глубокими рисками на поверхности. 3)Попадание раската в нерабочую зону бочки валка.	1)Соблюдать технологию зачистки слябов. 2)Следить за состоянием проводковой арматуры клетей и роликов рольгангов. 3)Следить за правильной центровкой вертикальных валков и направляющих линеек.
15	Заворот кромки	Дефект кромки в виде местного смятия кромки полосы или отдельных выступающих витков рулона.	1)Сильное сжатие полосы направляющими линейками. 2)Косая задача полосы в направляющие линейки. 3)При захвате рулонов с некачественной смоткой клещами кранов. 4)При складировании рулонов с некачественной смоткой.	1)Правильно устанавливать зазор между линейками. 2)Не допускать серповидности раската на передних и задних концах полосы. 3)Рулоны с некачественной смоткой складировать в один ярус.
16	Смятый рулон (полученный на участке моталок и в становом пролете)	Искаженный круглой формой рулона, образующееся при нарушении режимов укладки или транспортировании рулонов.	1)Нарушение температурного режима смотки. 2)Увеличение времени съема рулона с кантователя. 3)Падение рулона. 4)Смятие рулона другими рулонами на конвейере или на поворотном столе.	1)Соблюдать температурный режим смотки. 2)Соблюдение цикла работы моталок. 3)Не допускать падения рулонов. 4)Останавливать прокатку для предотвращения замятия рулонов на отводящем конвейере или поворотном столе.

Заключение

В данной работе мы рассмотрели производство тонколистовой стали 1250´2,5. Ее назначение и требования нормативных документов к качеству.

Привели схему расположения оборудования в линии широкополосного стана 2000. Рассмотрели технологический процесс производства широкополосной горячекатаной листовой стали 1250´2,5, его характеристики.

Описали возможные виды дефектов, причины их возникновения и способы устранения дефектов.

Список литературы

Автомобильная сталь и тонкий лист. М.А. Беняковский, В.А. Масленников.- Ч: Череповец 2007г. 635с.

Горячая прокатка широких полос. В.Н. Хлопонин, П.И. Полухин.- М: Металлургия 1991г. 198 с.

Основы проектирования прокатных цехов. В.С. Зайцев. Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1987. 336 с.

Прокатное производство. 3-е изд. П.И. Полухин, Н.М. Федосов, А.А. Королев. М., "Металлургия", 1982г. 696 с.

Технология прокатного производства в 2-х книгах. Книга 2. Справочник. М.А. Беняковский, К.Н. Богоявленский, А.Н.Виткин.- М: Металлургия 1991г. 423 с.

Станы и технология прокатки листовой стали. Н.В. Литовченко.- М: Металлургия 1979г. 272с.

Технологическая инструкция. ТИ 101.П-ГЛ10-374-2004. Горячий прокат полос на стане 2000 горячей прокатки.

ГОСТ 1050 – 88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия.

ГОСТ 16523 – 89 Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения. Технические условия.

ГОСТ 19903 – 74 Сталь листовая горячекатаная. Сортамент.

Задание

Выполнить проект главной линии рабочей клети № 6 стана 2000 горячей прокатки.

Определить назначение и дать краткую характеристику стана 2000 горячей прокатки ЛПЦ-10, в состав которого входит проектируемая главная линия рабочей клети.

Выбрать оборудование и основные параметры проектируемой главной линии прокатной клети.

При разработке проекта главной линии рабочей клети выполнить, определить или назначить следующее:

материал, конструкцию и размеры валков; силовые воздействия на валки; расчет прочности валков; расчет коэффициента жесткости валковой системы;

тип, конструкцию и основные параметры подшипников прокатных валков;

тип и конструкцию устройств для установки и уравновешивания валков; расчет нажимного механизма;

тип, конструкцию и размеры станины и ее элементов; расчет прочности и жесткости станины;

расчет коэффициента жесткости рабочей клети;

крепление рабочей клети к фундаменту;

тип и конструкцию валковой арматуры;

выбрать тип и конструкцию передаточных механизмов главной линии прокатной клети;

выбрать тип и определить мощность главного привода клети;

выбрать тип и конструкцию устройств для перевалки валков и описать способ перевалки.

Введение

Листовой горячекатаный прокат производится на непрерывных и полунепрерывных широкополосных станах горячей прокатки (примерно 3/4 общего объема производства), полосовых станах с моталками в печах, планетарных и толстолистовых станах. В настоящее время наиболее эффективным способом производства горячекатаных листов и полос является прокатка в непрерывных и полунепрерывных станах. На этих станах прокатывается также подкат для станов холодной прокатки. Современные широкополосные станы горячей прокатки рассчитаны на прокатку полос широкого сортамента (толщина от 0,8-1,2 до 16-25 мм, ширина 600-2300 мм). Масса прокатываемых слябов до 6-7 млн. т/год.

Непрерывные станы горячей прокатки состоят из двух последовательно расположенных групп клетей. В черновой группе состоящей из четырех-пяти клетей с горизонтальными и трех-четырех клетей с вертикальными валками, полосу поочередно прокатывают в каждой из клетей. Возможно одновременное нахождение полосы в расположенных рядом клетях с горизонтальными и вертикальными валками. В чистовой группе полоса одновременно находится во всех или нескольких клетях.

Черновая группа обычно состоит из клетей кварто, что обеспечивает минимальную разнотолщинность при прокатке, и включает черновой окалиноломатель дуо и уширительную клеть. Все клети расположены последовательно и имеют индивидуальный привод.

Чистовая группа состоит из шести-семи клетей кварто и чистового окалиноломателя.

Клети оборудованы петледержателями, между ними установлены направляющие ячейки. Чистовая группа имеет в своем составе летучие ножницы для обрезки концов проката.

В данной работе изучен и обобщен опыт состояний клети № 6 широкополосного стана 2000 горячей прокатки.

1. Назначение и краткая характеристика стана

.1 Назначение стана

Непрерывный широкополосный стан 2000 горячей прокатки предназначен для производства горячекатаных полос из углеродистых и низколегированных марок сталей, соответственно с пределом прочности в холодном состоянии до 640 Н/мм2 и 750 Н/мм2, толщиной 1,2 - 16,0 мм и шириной 750-1850 мм, свернутых в рулоны массой до 45 т.

Прокатка полос из низколегированных марок сталей производится на пониженных режимах в пределах допускаемых проектом статических нагрузок на механизмы главных линий рабочих клетей.

.2 Характеристика готовой продукции:

Размеры горячекатаных полос

толщина, мм1,2 - 16,0;

ширина, мм750 - 1850;

внутренний диаметр рулона, мм850;

максимальный наружный диаметр рулонов, мм 2300;

масса рулонов, т.не более 45

Оборудование стана совместно с комплексными системами автоматизации, закупленными у фирмы «Дженерал-Электрик», США, должны обеспечить получение продукции, удовлетворяющей требованиям, указанным в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Наименование параметраДопускаемое отклонениеПримечаниеТолщина полосы, мм 1,2 - 5 5,1 - 10 10,1 - 16±0,05 мм ±1% от заданного значения ±0,1 ммНа 96% длины2. Разнотолщинность полосы при ширине, мм до 1250 1251 - 1650 1651 - 1850±0,03 мм ±0,04 мм ±0,05 ммНа 96% длины3. Ширина полосы, мм 750 - 1850±6 ммНа 96% длины4. Планшетность5 мм/1 м5. Телескопичность рулона50 мм6. Серповидность полосы5 мм/3 м

1.3 Характеристика исходной заготовки

Исходным материалом для прокатки на НШС-2000 как правило, являются литые слябы, поступающие с установок непрерывной разливки стали через транспортно-отделочное отделение.

Подготовленные к прокатке слябы должны соответствовать техническим условиям на литую заготовку ТУ-14-1-3347-82.

На стане предполагается использовать горячий посад слябов в нагревательные печи с сохранением их тепла в специально созданных копильниках. Доля горячего посада составляет 80%.

Температура слябов при посаде в печи составляет в среднем около +750°С.

Размеры исходных заготовок (слябов):

толщина, мм 250;

ширина, мм 750 - 1900;

длина, мм 6000 - 12000;

масса, т, не более 45.

1.4 Производительность стана

Согласно проекта производительность стана по горячекатаным рулонам принята:

0 млн. т/г - при работе с 3 нагревательными печами;

5 млн. т/г - при работе с 4 нагревательными печами.

Годовой фонд работы оборудования принят 7000 часов.

.5 Краткая техническая характеристика основного оборудования стана

План расположения оборудования предоставлен на рисунке 1

Район нагревательных печей:

) Число печей с шагающими балками, шт. 3 (4).

) Максимальная производительность печей, т/ч 465.

) Масса садки в печи, т, не более 1400.

) Температура в печи, °С, не более 1380.

Черновая группа:

) Количество клетей, шт. 7

В том числе:

вертикальная клеть (окалиноломатель), шт. 1.

клеть дуо № 1, шт. 1.

универсальные клети кварто № 2, 3.

(отдельно стоящие), шт. 2.

универсальные клети кварто № 4, 5, 6.

(в составе непрерывной группы), шт. 3.

) Диаметры валков, мм.

вертикальной клети 1200/1100.

клети дуо № 1 1400/1300.

универсальных клетей № 2 - 6:

рабочие 1180/1080.

опорные 1600/1460.

вертикальные 1000/900.

) Максимальная скорость прокатки, м/с 2 -5.

Чистовая группа:

) Количество клетей, шт. 7 (8).

) Диаметр валков, мм:

рабочих (клетей № 7, 8) 850/810.

рабочих (клетей № 9 - 13) 800/760.

опорных 1600/1460.

) Длина валков, мм:

рабочих 2000.

опорных 1820.

Длина рабочих валков последних четырех клетей, оснащенных системой осевой сдвижки рабочих валков приведена в технической характеристике поставляемого фирмой «Дейви Макки» оборудования.

) Максимальная скорость прокатки, м/с 21 (23).

) Тип нажимного устройства комбинированное гидро-эл.механическое.

) Механизм осевого перемещения рабочих валков (на последних 4-х клетях).

) Отметка уровня прокатки, м +0,975.

) Отклонение уровня прокатки, мм ±5.

Уборочная группа:

) Количество участков охлаждения, шт. 2.

) Число моталок для полосы:

тонкой, шт. 2 (3).

толстой, шт. 3.

Рисунок 1 - План расположения оборудования непрерывного широкополосного стана

Характеристика некоторых энергоносителей:

) Электроэнергия:

напряжение постоянного тока, В 220.

напряжение переменного тока, В 380.

) Вода горячая, технологическая:

температура в подающем трубопроводе, °С 70.

давление в подающем трубопроводе, МПа 0,3.

) Вода техническая:

давление, МПа 0,3.

температура, °С от +5 до +20.

концентрация взвесей, мг/л, не более 100.

крупность частиц, мм, не более 0,3.

жёсткость, мг.экв/л 6 - 7.

концентрация масла, мг/л, не более 20.

) Воздух сжатый, осушенный:

давление у потребителя, МПа 0,4 - 0,6.

давление на вводе в цех, МПа 0,6 - 0,9.

2. Выбор структурной схемы главной линии рабочей клети

Привод рабочих валков клетей стана 2000 осуществляется электродвигателем через промежуточные передаточные механизмы и устройства, которые составляют рабочую линию клети. Передаточным механизмом в клети № 6 является привод безредукторный через главный шпиндель, шестеренную клеть и шпиндели.

При безредукторном приводе электродвигатель соединяется непосредственно с шестеренной клетью главным шпинделем (рисунок 2).

Шестеренные клети служат для передачи крутящего момента от двигателя или редуктора к шпинделям и рабочим валкам.

Рисунок 2 - Структурная схема главной линии рабочей клети: 1 - опорные валки, 2 - рабочие валки, 3 - универсальные шпиндели, 4 - механизм уравновешивания, 5 - шестеренная клеть, 6 - моторная муфта

Из условия выбора оптимальных значений угла наклона шпинделей при передаче требуемого крутящего момента в черновой группе клетей приняты три типоразмера шестеренных клетей с межцентровыми расстояниями: 1250, 900 и 800 мм.

Клеть № 6 - межцентровое расстояние 1250 мм.

Каждая шестеренная клеть состоит из литой станины открытого типа, установленной на фундаменте, крышки станины, подушек средних, размещенных в боковых проемах станин, торцевых составных (из трех частей) крышек, закрывающих боковые проемы станин снаружи.

Крышка со станиной стягиваются между собой четырьмя шпильками (с гайками) которые фиксируются в станине посредством чеки, а дополнительная фиксация на шпильках осуществляется клиньями.

В расточках станины и подушек средних с одной стороны, подушек и крышки с другой стороны на стальных вкладышах с баббитовой заливкой установлены соответственно нижний приводной и верхний шестеренные валки с шевронными зубьями. Шестеренные валки выполнены кованными из легированной стали. Валки шестеренных клетей 1400, 1250 и 900 имеют лопасти для муфт универсальных шпинделей, а валки шестеренной клети 800 - выходные концов с посадными лопастями для муфт зубчатых шпинделей.

В станине и крышке станины имеются люки для контроля состояния зубчатых зацеплений и установки термосигнализаторов контроля температуры вкладышей. Кроме того, на крышке установлена отдушина и предусмотрены отверстия для установки коллектора подвода смазки к зацеплению. Отвод масла осуществляется через сливное отверстие в нижней части станины клети. Предусмотрены также желоба для отвода утечек масла.

На торце верхнего шестеренного вала шестеренных клетей чистовой группы (со стороны двигателя) предусмотрена установка сельсина, включенного в систему контроля оборотов рабочих валков прокатных клетей.

Главный шпиндель представляет собой типовые зубчатые муфты с промежуточным валом. При этом, зубчатые втулки, насаженные на концах промежуточного вала, находятся в зацеплении с зубчатыми втулками двигателя и шестеренной клети через соответствующие зубчатые обоймы. Промежуточный вал установлен на подшипниках качения в расточках разъемных корпусов двух подшипниковых опор, которые закреплены к фундаменту. В средней части промежуточного вала и на выступающих втулках подшипниковых опор предусмотрены посадочные места для установки соответственно храповика и полуколец устройства для доворота шпинделей. Все муфты закрыты кожухами.

В станине на вкладышах с баббитовой заливкой установлены шестеренные валки с шевронными зубьями, при этом нижний шестеренный валок смонтирован с осевым зазором 1 … 1,5 мм, а верхний - самоустанавливается по нижнему. Шестеренные валки с лопастями для муфт шпинделей - кованные из стали 4СХНМА.

3. Разработка конструкции рабочей клети

.1 Прокатные валки

Валки прокатных станов выполняют основную операцию прокатки - пластическую деформацию (обжатие) металла. В процессе деформации металла, вращающиеся валки воспринимают давление, возникающее при обжатии металла, и передают это давление на подшипники.

Валок состоит из нескольких элементов: бочки, которая при прокатке непосредственно соприкасается с прокатываемым металлом; шеек, расположенных с обеих сторон бочки и опирающихся на подшипники; концевых частей.

Основные размеры валков - их диаметры и длину бочки выбирают на основании практических данных (в зависимости от типа и назначения прокатного стана) и уточняют соответствующим теоретическим анализом с учетом прочности валков на изгиб и допустимого прогиба при прокатке.

Валки с подушками представляют собой узел, состоящий из двух рабочих и двух опорных валков с подушками.

Рабочие валки чугунные, а опорные - кованные из легированной стали. Поверхности их шеек и бочек имеют высокую твердость. Приводные концы рабочих валков выполнены цилиндрической формы с двумя лысками (под шпиндельную муфту).

Рабочие валки монтируются в подушках на четырехрядных конических роликоподшипниках. Гарантированный свал или смещение оси рабочего валка в подушке относительно оси опорного валка (в сторону выхода из клети) составляет 10 мм.

Подушки рабочих валков выполнены литыми из стали. Нижние рабочие подушки имеют два рогообразных прилива. Боковые поверхности этих подушек и внутренние поверхности приливов облицованы направляющими, закаленными стальными планками. Нижняя рабочая подушка со стороны перевалки имеет короткие выступы, за которые осуществляется осевая фиксация комплекта рабочих валков, относительно станины клети. В расточках нижних рабочих подушек смонтированы гидравлические плунжерные цилиндры уравновешивания верхнего рабочего валка. Нижние рабочие подушки установлены с гарантированным зазором в вертикальных направляющих проемов станин, а верхние рабочие подушки установлены в направляющих приливов нижних подушек. Боковые поверхности верхних рабочих подушек также облицованы направляющими закаленными стальными планками. В осевом направлении верхняя рабочая подушка со стороны перевалки центрируется в нижней за счет того, что боковые выступы верхней подушки установлены с зазором в 1 мм в соответствующих пазах нижней подушки.

Подушки опорных валков выполнены литыми из стали, их боковые поверхности облицованы стальными закаленными планками. Подушки опорных валков установлены с гарантированным зазором в вертикальных направляющих проектов станин. Опорные подушки со стороны перевалки имеют пазы для осевой фиксации комплекта опорных валков.

Опорные валки монтируются в подушках на подшипниках жидкостного трения (ПЖТ). Верхние подушки опорных валков имеют захваты для соединения с механизмом уравновешивания верхнего опорного валка, нижние опорные подушки имеют выступы, сопрягаемые с выступами на салазках перевалки комплектов опорных валков. Концы опорных валков с упорными подшипниковыми узлами ПЖТ защищены в подушках кожухами, входящими в комплект поставки ПЖТ. Нижние опорные подушки через опорные планки с цилиндрической поверхностью для самоустановки опираются на датчики давления (месдозы), установленные на салазках. Установка нижнего рабочего валка на уровень прокатки осуществляется за счет размещения прокладок между опорными планками опорных подушек и месдозой с фиксацией их на месдозе.

На боковых поверхностях всех подушек рабочих и опорных валков имеются отверстия для их кантовки на соответствующих стендах и кантователях при сборке-разборке подшипниковых узлов. Фиксация подушек в станине от осевого смещения осуществляется гидроприводными защелками.

Для механизации перевалки рабочих валков в подушках нижнего рабочего валка расположены ходовые катки, а в каждой из подушек нижнего опорного валка попарно установлены четыре гидравлических цилиндра, крайние (относительно оси прокатки) плунжеры которых соединены с направляющими балками, по которым перемещается комплект рабочих валков при их смене, а ближние плунжеры упираются в эти балки, создавая дополнительное усилие подъема. Ход балок вверх ограничен упорами на станине. Для захвата комплекта рабочих валков при перевалке на нижних подушках рабочих валков установлены для крюка.

Выбор материала, конструкции и размера валка

Валки работают в условиях непрерывного истирания их металлом при прокатке, испытывая большие напряжения при динамических нагрузках и иногда при высокой и резко изменяющейся температуре. Поэтому к качеству валков предъявляются очень высокие требования, так как оно определяет нормальную работу стана, его производительность и качество готового проката.

Для толстолистовых станов горячей прокатки применяют валки из отбеленного чугуна и из стали марок 50Х и 50ХН.

Для четырехвалковых клетей станов горячей прокатки применяют кованые валки с высокой поверхностной твердостью (рабочие валки - до 100 единиц по Шору, опорные валки 70 - 80 единиц по Шору) и высокой прочностью (до 800 - 900 Мпа), валки диаметром до 300 мм изготавливают из легированной хромистой и хромованадиевой стали 9Х и 9ХФ, а диаметром более 300 мм - из стали с повышенным содержанием хрома (9Х2), хромомолибденовой (9Х2МФ, 65ХНМ, 75ХМ) и хромовольфрамовой (9Х2В).

Валки подвергают термической обработке (закалка, отпуск) по специальным режимам (в зависимости от марки стали и размеров валков).

Большие опорные валки целесообразно изготовлять составными бандажированными. Материал оси - сталь марок 55Х, 60ХР, 45ХНМ, хорошо сопротивляющейся изгибу; материал бандажа - сталь марок 9Х2.

Стан 2000 горячей прокатки. Клеть №6 - на рабочих валках применяется чугун, на опорных валках применяется сталь: 9ХФ, 75ХМ, 75ХМФ.

Основные размеры валков - их диаметр и длину бочки выбирают на основании практических данных (в зависимости от типа и назначения прокатного стана) и уточняют соответствующим теоретическим анализом с учетом прочности валков на изгиб и допустимого прогиба при прокатке.

Определение сил, действующих на валок при прокатке

При прокатке давление металла с рабочих валков передается на опорные и воспринимается их подшипниками (рисунок 3). Благодаря большей жесткости опорных валков прогиб их будет незначительным и профиль полосы будет иметь прямоугольное сечение.

Величина абсолютного обжатия ограничивается максимальным углом захвата и определяется:

∆hmax = 0.9 * Kп * f 2 * Rp, где

п - коэффициент переточки валков;- коэффициент трения;- радиус бочки валка.

Для листовых станов горячей прокатки

0.9 * Kп * f 2 = 0,09

Определим диаметр рабочего валка:= 1180 мм= 1080 мм, длина бочки валка 2000

Диаметр опорного валкаоп = 1600 ммОПn = 1460 мм, длина бочки 1820 мм.

Рисунок 3 - Силовое действие полосы на валок

Сила реакции опоры

Р - сила, с которой полоса действует на валок (усилие прокатки)

М - крутящий момент

Для правильной эксплуатации стана и во избежание поломки валков, станины, шпинделей и других деталей необходимо в процессе прокатки измерять полное давление металла на валки P (усилие при прокатке).

Определим усилие, действующее на валки при горячей прокатке полосы (рисунок 4) в чистовой клети № 6 стана 2000 со скоростью прокатки 3,5 м/с.

Рисунок 4 - Схема к расчету прочности валков четырехвалковой клети

стан рабочий клетка линия

Толщина раската до клети № 6 - h0 = 42 мм;

Толщина раската после клети № 6 - h1=28 мм;

Абсолютное обжатие: Dh=h0-h1=42-28=14 мм.

Относительное обжатие,: e=100*Dh/h0=100*14/42=33,3 %.

Длина дуги захвата: °/мм.

Коэффициент контактного трения: m=0,06.

Коэффициент, характеризующий наличие зон скольжения:

Yп=1/(2×m)×ln(1/(2×m)) = 1/(2×0,06)×ln(1/(2×0,06)) = 17,67.

Угол захвата:

a=Dh/lд=14/90,88 =0,15

Проверяем наличие зоны прилипания на дуге захвата:

д/hcp=90,88/((42+28)/2)=90,88/35=2,59

59 < 35,34

Следовательно, по всей длине очага деформации имеется только зона скольжения

Определим среднее давление металла на валки и полное усилие прокатки:

При двухмерной деформации, когда уширением можно пренебречь, коэффициент Лоде nγ=1,15.

nσ = nв* nσ* nσ * nσ

При прокатке широких полос среднее нормальное контактное напряжение не зависит от ширины полосы и коэффициент, учитывающий влияние ширины полосы, nв = 1.

Коэффициент, учитывающий влияние внешнего трения на значение среднего нормального контактного напряжения, можно определить по формуле:

nσ = 1+ lд/(6* hcp) = 1 + 90,88/(6*35) = 1,43

Так как (lд/hcp) = 2,59 > 1 с удовлетворительной точностью коэффициент, учитывающий влияние внешних зон деформации nσ можно принять равным единице. Так как прокатка осуществляется без натяжений, то коэффициент, учитывающий влияние натяжений nσ = 1.

Тогда коэффициент напряженного состояния

nσ = nв* nσ* nσ * nσ = 1 * 1,43 * 1 * 1 = 1,43

Для определения фактического сопротивления деформации используем метод термомеханических коэффициентов, разработанный В.И.Зюзиным.

σф = σ0 * Кt * Кε * КU

Для Ст.3 базисное значение сопротивления деформации σ0 = 86 МПа.

При температуре прокатки 1120 ºС температурный коэффициент Кt = 0,65 .

Для относительного обжатия ε=33,3% степенной коэффициент Кε = 1,3

Для назначения скоростного коэффициента КU определим среднюю скорость деформации

Uср = (v/ lд)*(Δh/ h0) = (3,5/0,09)*(0,014/0,042) = 12,96 с-1

По графику на рисунке II.15 находим КU = 1,2. Тогда фактическое сопротивление деформации:

σф = σ0 * Кt * Кε * КU = 86*0,65*1,3*1,2 = 87.2 МПа

Среднее нормальное контактное напряжение:

1,15*1,43*87,2 = 143,4 МПа

Так как прокатка плоская, то уширением можно пренебречь, площадь контакта полосы с валком :

B * lд = 1,85 * 0,09 = 0,16 м2

Усилие прокатки находим по формуле:

Р = рср * F = 143,4 *106 * 0,16 = 22,08*106 Н = 22,08 МН

Усилия между рабочими и опорными валками распределяются следующим образом:

Таким образом, рабочие валки воспринимают только 5,11/22,08*100=23,14 % от общего давления на валки при прокатке.

Расчет прочности валков

Расчет валков на прочность сводится к определению максимальных напряжений в бочке, шейках и приводном конце валке, сравнение этих напряжений с допускаемыми .

Определяем крутящий момент, необходимый для привода одного валка. Для этого необходимо знать момент прокатки и момент трения в подшипниковых опорах валка.

Момент прокатки

Мпр = 2Рψlд = 2 * 22,08 *106 * 0,5* 0,09 = 1,98 * 106 Нм = 1,98 МНм

Где ψ = 0,5 - коэффициент плеча равнодействующей [ 4 с.65] при горячей прокатке простых профилей.

Момент трения в подшипниковых опорах валка

Мтр = Рfd/2 = 22,08*106*0,006*0,54/2 = 36 * 103 Нм

где f = 0,006 - коэффициент трения роликовых конических подшипников

Тогда крутящий момент, приложенный к приводному концу валка, определяем по формуле:

Мкр = (Мпр/2) + Мтр = (2800*103/2)+36*103 = 1,43 *106 = 1,43 МНм

Максимальный крутящий момент на один валок 3,4 МНм.

Изгибающий момент бочки валка определяется:

где - а - расстояние между серединами шеек валка, м.

Изгибающий момент шейки:

Момент сопротивление бочки валка при изгибе:

Напряжения, возникающие в бочке валка:

σизг.б. = 16,2 < [σ] = 120 МПа, следовательно, бочка валка выдержит нагрузку.

Момент сопротивления шейки валка при изгибе:

Напряжение от изгибающего момента, возникающего в шейке:

Касательные напряжения в шейке валка от крутящего момента:

Для стальных валков:

σэкв = 93,77 < [σ] = 120 МПа

Значит шейка выдержит прикладываемую нагрузку.

В качестве заготовок используется полоса толщиной 42 мм, b = 1850 мм.

Величина относительной деформации составит:

Длина очага деформации:

В четырехвалковых клетях условие «естественного» захвата металла валками не является лимитирующим, так как практически при прокатке угол захвата всегда значительно меньше коэффициента трения и зависит от упругого контактного сплющивания рабочих валков:

где (Кср - σ ср) = 500 Мпа,

Мпа - для стальных валков

Максимальное контактное напряжение σк в середине линии контакта двух валков, нагруженных силой Р=q·r

мм - величина сплющивания валков.

Определим напряжение в опорном валке Моп = Р/4*(а-b/2)

σ = Миз/(0,1*d3) = 8.59/(0,1*1,63) = 20,97 МПа - посредине бочки валка.

Напряжения, возникающие в бочке и шейках меньше допустимого.

σоп = 20.97 < [σ] = 120 МПа, следовательно выдержат прикладываемые нагрузки.

Расчет упругой деформации валков и определения жесткости валковой системы.

Наибольший прогиб валков происходит под давлением изгибающих моментов. Так как диаметр валков по сравнению с длиной бочки относительно велик то необходимо учитывать прогиб, возникающий под действием перерезывающих сил, вызывающих неравномерные касательные напряжения в поперечных сечениях и относительный сдвиг их .

Таким образом, суммарный прогиб валка в любом сечении на расстоянии Х от опоры будет:

F 1 + f2 , где;

1 - прогиб в результате действия изгибающих моментов.2 - прогиб вследствие действия поперечных сил.

Е - модуль упругости = 2,15×105 МПа;

f1 = 22,08×106 / (18,8×2,15×105 ×1,184)* = 0,0000442 м = 0,0442 мм,

Прогиб валка от действия поперечных сил f2 = P / A×D²×G , где

G = 0.82× 105 МПа=22,08/3,05×1,182×0,82×105 = 0,000079 м = 0,079мм

суммарный прогиб валка составит: f = 0,079+0,0442 = 0,123 мм. Упругой деформацией рабочих валков с полосой можно пренебречь.

Суммарный прогиб валковой системы будет равен сумме прогибов двух валков ∑f = 2f = 2*0,123 = 0,246.

Тогда жесткость валковой системы определится

Св = Р /∑f = 22,08×106 / 0,246 = 89756 КН /мм = 8,97 МН/мм.

3.2 Тип, конструкция и основные параметры подшипников прокатных валков

Подшипники опор валков прокатных станов передают усилия, возникающие при деформации металла, от валков на станину и другие узлы рабочей клети и удерживают валки в заданном положении .

Особенностью работы этих подшипников является высокая удельная нагрузка (в несколько раз превышающая нагрузку подшипников общего назначения), которая обусловлена сравнительно малыми габаритами шейки валка и большими усилиями прокатки. К выбору материала подшипников прокатных валков и их конструкции предъявляют особые требования. В настоящее время для прокатных валков практически применяют подшипники трех типов: подшипники скольжения с неметаллическими вкладышами; подшипники жидкостного трения (ПЖТ); подшипники качения .

Подшипники качения широко применяют для валков четырех валковых клетей станов горячей прокатки. Для валков этих станов применяют роликовые подшипники с коническими роликами (двухрядные, четырехрядные), так как они хорошо самоустанавливаются и способны воспринимать большие осевые нагрузки.

Подшипники качения для рабочих валков выбирают из условия их долговечности (например 10 тыс. часов непрерывной работы) принимая при этом, что на подшипник действует осевое усилие от валка, которое не превышает 2% от радиального усилия на валки Р при прокатке полосы (Q ≤ 0,02Р).

Подшипник выбираем по диаметру бочки валка, исходя из конструктивных размеров валка.

Расчет подшипника скольжения.

Усилие прокатки Р=22.08 кН, диаметр шейки валка 920 мм, длина шейки 515 мм.

При прокатки наибольшее давление испытывают верхний и нижний вкладыши, поэтому их выбираем с углом обхвата.

Для заданного диаметра шейки выбираем вкладыши с номинальными значениями, длиной. Ширину вкладыша определяем по формуле:

Определяем удельное давление на вкладыш:

Таким образом, работоспособность подшипника обеспечена.

Подшипники фирмы SKF (Англия) обладают большим моторресурсом и стойкостью. Смазка подшипников осуществляется от автоматической централизованной системы густой смазки.

Преимущество густых смазок в том, что они не требуют сложных уплотнений и сами являются уплотнениями, защищая трущиеся поверхности от попадания пыли. Используют специальную густую смазку ИП - 1, периодически подаваемую автоматическими централизованными станциями.

С целью повышения нагрузочной способности и улучшения отвода тепла в подшипники качения необходимо подавать жидкую смазку (марки П - 28). Весьма рациональной является смазка масляным туманом: подача распыленного воздухом масла в этом случае осуществляется специальными насадками, смонтированными в корпусе подшипника.

В качестве подшипников опорных валков, в четырехвалковых клетях применяют подшипники жидкостного трения ПЖТ, которые имеют ряд преимуществ:

Надежность в условиях тяжести работы прокатных станов.

Меньше габариты, чем у подшипников качения и способность выдерживать большие нагрузки.

Простота смены подшипников.

Большая долговечность.

Диаметры шеек опорных валков определяют типоразмерами подшипника, который как правило выбирают максимального размера для данного диаметра бочки опорного валка с учетом необходимой величины переточки валка.

3.3 Механизмы для установки и уравновешивания валков

Чтобы процесс прокатки протекал нормально валки должны занимать в рабочей клети определенное положение. Для этого в каждой рабочей клети предусмотрены механизмы и устройства для вертикальной установки валков (нажимные механизмы), осевой установка валков и уравновешивания верхнего валка .

Механизм нажимной электромеханического типа предназначен для установки валков на заданный межвалковый раствор в паузах между прокаткой. Установленная мощность привода, прочностные и кинематические особенности конструкции нажимного механизма позволяют также выполнять коррекцию толщины металла при прокатке. Однако в связи с оснащением всех чистовых клетей гидронажимными устройствами (ГНУ) фирмы «Дейви Макки), последние подключены в систему автоматического регулирования толщины (САРТ) и участвуют в корректировке обжатия в процессе прокатки с целью получения заданной толщины полосы, требуемой продольной и поперечной разнотолщинности, а электромеханический нажимной механизм используется в этом случае для грубой настройки раствора валков. При аварийных отказах ГНУ регулировка толщины полосы в процессе прокатки будет осуществляться нажимными механизмами.

Механизм уравновешивания верхнего опорного валка гидравлического типа предназначен для выбора зазоров между подшипниковыми опорами подушек верхних опорных валков и нажимными винтами между нажимными винтами и гайками, а также для перемещения верхнего опорного валка с подушками при установке раствора между валками при установки в положение перевалки.

Уравновешивание верхнего опорного валка осуществляется гидравлическим цилиндром установленным в расточке верхней траверсы узла станин. Плунжер гидроцилиндра соединен осью с верхним коромыслом, которое в свою очередь посредством тяг связано с двумя боковыми коромыслами, плечи которых заходят в окно станин и соединяются с «Г» - образными приливами верхних подушек.

Выбор типа и конструкции.

Конструктивно механизм уравновешивания представлен на прилагаемом чертеже (рис. 6). Масса уравновешиваемых деталей 92000 кг. Масса подвижных деталей механизма 14000 кг. Рабочее время в гидроцилиндре 10 МПа. Коэффициент переуравновешивания 1,42. диаметр плунжера гидроцилиндра 450 мм. Скорость перемещения нажимного винта 1,03 мм/сек. Тип резьбы винта Уп S 600 х 24 мм.

Рисунок 6 - Механизм уравновешивания верхнего опорного валка

Наибольшее перемещение нажимных винтов вверх при новых валках 150 мм.

Электродвигатель привода нажимного механизма П2 - 450 - 135 - ТУ4, мощность 400 КВт, частотой вращения 500 об/ мин. Общее передаточное число от электродвигателя к нажимному винту 195,3. Диаметр нажимной гайки и ее высота определяется исходя из рекомендаций:

Д = (1,5…..1,8)d0

Н = (0,95….1,10)D,

где d0 - наружный диаметр винта, мм.

Диаметр и высота гайки при d 0 = 600 составляет

D = 1,66×600 = 1000мм.

Н = 0,95×1000 =950мм.

Расчет нажимного механизма.

Момент необходимый для того, чтобы привести во вращение нажимной винт:

µ - коэффициент трения в пяте = 0,1- диаметр пяты = 510ммcp - средний диаметр нажимного винта = 575 мм= 600×24 - наружный диаметр

α - угол подъема резьбы винта

α = arctq 12/600 = 1º09´ при шаге 24 мм

φ - угол трения = 5º40´

Мв=22,08/2* = 11040*(0.017+0.2875*0.11925) = 566,18 кНм.

Приведенный диаметр хвостовика составляет 615 мм, тогда момент сопротивления

W = πd³/16 = (3.14×0.615³)/ 16 = 0.0457 м³.

τ = Мв /W = 566,18×10³ / 0.0457 = 12,38×106 Па.

[τ] = 0,5[σ] = 0,5×120 = 60, следовательно хвостовик выдержит прикладываемый к нему крутящий момент.

Нормальные напряжения, действующие на выступающую из гайки часть нажимного винта

σ = Q/Fв, где= P/2 + (n - 1)*T - усилие действующее на нажимной винт= 1,36

Т = 86,4= 22,08*106 / 2 + (1.36 - 1)* 86,4*104 = 11,04×106 + 0,36 × 86,4×104= 11,35×106 Н.в = πdв²/4 = 3,14*0,51² / 4 = 0,204 м²

σ = 11,35*106 / 0,204 = 55,65*106 Па.

Момент трения в пяте:

МП = Q*µп * dп /3 =11,35*106 *0,1*0,51/3 = 189,17 * 10³ Нм= πd³ /16 = 3,14*0.51³ /16 = 0,026 м³.

Касательные напряжения, действующие на выступающую из гайки часть нажимного винта

τ = 189,17*10³ / 0,026 = 7,28*106 Па.

Тогда эквивалентные напряжения составят:

σ экв = 57,52 < [σ] = 140 МПа, следовательно часть винта, выступающая из гайки, выдержит прилагаемые к ней нагрузки.

3.4 Станина

Выбор типа и размера станины.

Станины являются базовым узлом клети и состоят из двух литых станин закрытого типа, связанных между собой посредством одной верхней и двух нижних траверз.

Станины опираются через плитовины на фундамент. На нижних поперечинах станин и на двух траверзах, связывающих поперечины, установлены стальные закаленные планки, расположенные в одной плоскости, которые служат в качестве опор и направляющих под салазки. Проемы (окна) станин облицованы направляющими стальными закаленными планками. Для обеспечения свободного захода подушек при перевалке ширина проема станин со стороны перевалки, как и ширина устанавливаемых в них опорных и нижних рабочих подушек, на 10 мм больше чем со стороны привода. В расточках верхних поперечин станин установлены гайки нажимного механизма. На стойках станин со стороны перевалки установлены четыре гидроприводные защелки для фиксации подушек рабочих валков. На верхней части станин смонтированы опорные кронштейны под балки привода нажимного механизма.

В проемах станины между направляющими планками установлены четыре упора, ограничивающих ход вверх направляющих балок нижних рабочих валков. На стойках выполнены также опорные места для установки балок межклетьевого промежутка.

Расчет прочности станины.

Условие прочности σ ≤ [σ], где σ - расчетное значение напряжения, в опасном сечении основного контура станины.

[σ] = σв /к - допускаемое значение напряжения, определяемое материалом станины.

σ - временное сопротивление разрыву.

к - коэффициент запаса статической прочности.

Материал станины стальное литье - 30 Л - I,

Сc - коэффициент жесткости станины.

[σ] = 50 - 60 МПа.

Сc = Y/δ МН/мм где,- усилие, действующие на станину.

δ - перемещение вызванное упругой деформацией станины.

Для листовых станов горячей прокатки:

Сc = 10-15 МН/мм.

Максимальное вертикальное усилие, действующее на станину со стороны шейки валка и передающееся на нее через нажимной винт Y = Р /2 .

Горизонтальные усилия не учитывают, ввиду их незначительности.

δ = Y /Сc мм.

Суммарное перемещение станины по вертикали в направлении действия сил Y не должна превышать 0,6-1,0 мм для станов горячей прокатки при Y = 5-15 МН.

Сс = tg α = ∆Y/∆S ,

так как tg α = const, то следует, что жесткость станины не зависит от значения усилия Y и определяется только конструктивно.

Усилие прокатки Р = 22,08 МН (рассчитано в п. 3.1.2).

Площадь сечения верхней поперечины:

Н1*В1-(d2*h2+h1*d1) = 1,45*1,8-(0,6*0,5 + 0,95*1,0) = 2,61 - 1,25 = 1,36 м².

Статистический момент площади сечения относительно оси Х:

х = В1*Н12/2 - d2*h2*(h1+(h2/2)) - (d1*h12)/2 = 1,8× 1,452/2 - 0,6*0,5*(0,95+(0,5/2))-(1,0*0,95²)/2 = 1,892- 0,36 - 0,45 = 1,082 м³.

Координаты центра тяжести площади сечения по оси У:

Ус = Sк / F1 = 1,082 м³ / 1,36 м² = 0,79 м.

Рисунок 7 - Основные размеры станины четырехвалковой клети стана 2000

Положение нейтральной оси:

у1 = ус = 0,79 м; у2 =Н1 - ус = 1,45 - 0,79 = 0,66 м

Момент инерции площади сечения верхней поперечины относительно центральной оси, проходящей через центр тяжести сечения:

Хс = J1 = (В1*Н13)/12 - [(d2*h2³)/12 + d2*h2*(h1+h2/2 - ус)²] - [(d1*h1³)/12+d1*h1*(ус -h1/2)²]= =1,8*1,45³/12--= 0,4573 - - = 0,4573 - 0,056 - 0,164 = 0,237 м4.

Площадь поперечного сечения стойки:

В2 * Н2 = 0,8×0,8 = 0,64 м².

Момент инерции площади поперечного сечения стойки:

В2 * Н2³/12 = 0,8 * 0,8³/12 = 4,4096 /12 = 0,034 м4 .

Площадь поперечного сечения нижней поперечины:

Н3 * В3 = 1,44* 0,8 = 1,15 м².

Момент инерции площади поперечного сечения нижней поперечины:

В3 * Н3³/12 = 0,8×1,44³/12 = 0,199 м4.

Размеры основного контура станины будут следующими:

B + Н2 = 1800 +800 = 2600 мм= h +уc + (Н3/2) = 7360 + 790 +1440/2 = 8870 мм. (смотри рис 7)

Усилие действующее на станину:

У = Р / 2 = 22,08 /2 = 11,04 МН

Е = 2*105 МПа= 0,75 * 105 МПа

Проверочный расчет станины.

) проверяем прочности станины в сечение I-I верхней поперечины. Моменты сопротивления поперечного сечения изгибу:

JХс/у1 = 0,237/ 0,79 = 0,3 м³

W2 = JХс /у2 = 0,237 /0,66 =0,359м³.

Изгибающий момент в середине верхней поперечины определяется по формуле:

Наибольшее напряжение сжатия по внутреннему контуру станины:

σ1 =Мп /W1 = 7*106/0,3 = 23,3*106 Па

σ1 ≈ 23 МПа < [σ] = 60 мПа, таким образом условие прочности выполняется.

) Проверяется прочность стойки в сечении II-II:

В2 * Н2 ²/6= 0,8*0,8² / 6 = 0,0853 м³.

Изгибающий момент в стойке:

Наибольшее напряжение в стойке по внутреннему контуру определяется по формуле:

σ1 = Y/2F2 + Мст /W ≤ [σ]

σ1 = 11,04*106/2*0,64 + 0,157*106 /0,0853 = 8,63*106+1,84*106 = 10,46*106 Па

σ1 = 10,46 МПа < [σ] = 60 МПа - условие прочности стойки выполняется.

) проверяется прочность нижней поперечины в сечении III-III

Момент сопротивления поперечного сечения изгибу:

В3*Н3² /6 = 0,8 * 1,44² /6 = 0,27 м³.

Напряжение растяжения (сжатия) определяется по формуле:

σ = Мп/W = 7 * 106/0,27 = 25,93 * 106 Па

σ = 26 МПа < [σ] = 60 МПа - условие прочности нижней поперечины выполняется.

Проверочный расчет жесткости станины.

Так как J1/J3 ≠ 1 , то перемещение станин в направление усилия Y определяется:

δ 1 = 1 / 2Е [ Мст × (l2 l1 / J2 + (l12 (J1 + J3)/12J1J3) * 2(Мст - Мп))]

δ1 = 1/(2*2*105)* = 25*10-5* = 25*10-5*(117,19*106-37,63*106) = 0,2мм.

Перемещение станины от действия поперечных сил вследствие деформации двух поперечин:

Перемещение станины от действия продольных сил действия вследствие деформации двух стоек:

Полное перемещение станины:

δ = δ1 + δ2 + δ3 = 0,2 +0,18+ 0,38 = 0,76 мм.

Жесткость станины С = У / δ = 11,04*106 /0,76 = 14,53 МН/мм.

Такая жесткость для листовых станов горячей прокатки считается удовлетворительной

3.5 Расчет коэффициента жесткости рабочей клети

Под жесткостью понимают величину усилия прокатки приходящуюся на единицу деформации клети. Жесткость рабочей клети определяется по формуле:

/Скл = 1 /Св +1 /Сст +1 / Спв +1/Спод + 1/Сну + 1 /Сдр эл где:

Скл - жесткость клети,

Св - жесткость валковой системы,

Спв - жесткость подшипников валков,

Спод - жесткость подушек,

Сну - жесткость нажимного устройства,

С др эл - жесткость других элементов клети.

Так как наибольшее влияние на жесткость клети оказывают жесткость валковой системы и жесткость станин, то жесткость клети можно представить:

3.6 Крепление клети к фундаменту

При бетонирование фундамента для клети №6 заложена анкерная арматура - литые анкерные плиты 100×500, в которые ввинчиваются фундаментные болты. Фундаментные болты состоят из шпильки, гайки, шайбы. Шпильки закладываются и вкручиваются в анкерную плиту после изготовления фундамента.

Диаметр болтов, связывающих станину с плитовиной, делается:

d » 0,1D + 5 ÷ 10 мм;» 0,1×1460 + 5 » 151 мм.

Высота плитовины делается приблизительно:

3.7 Тип и конструкции валковой арматуры

Проводковая арматура предназначена для удерживания полосы по оси прокатки при ее задаче в валки и непосредственно в процесс прокатки.

С передней и задней стороны клетей устанавливают проводки для центрирования полосы относительно оси прокатки, а также предотвращения оковывания валков. Для облегчения входа полосы в валки с передней стороны клетей помещают направляющие линейки. Управление линейками и настройка проводок должны быть максимально облегчены и механизированы, что обеспечит минимальную потерю времени при перестройке стана и смене валков.

Рисунок 8 - Общий вид проводок между клетями черновой группы

На рисунке 8 показан общий вид линеек и проводок между клетями. Литые линейки 1 размещены перед клетью на направляющих брусьях 2. По этим брусьям линейки винтами, перемещаются перпендикулярно оси прокатки. С задней стороны клети установлены стопы 4, к которым укрепляют нижние проводки 5. Верхние проводки 6 подвешивают на контргрузах к проводковому брусу 7. При перевалке рабочих валков направляющие линейки и задний стол должны быть отведены от клетей. Для перемещения заднего стола предыдущей клети и направляющих линеек последующей клети установлен электродвигатель, поворачивающий через редуктор вал 8, на котором сидит рычаг 9, связанный с тягами 10. При повороте вала 8 направляющие линейки и стол перемещаются по брусьям 11, отходят от клети. Верхние проводки для более удобной эксплуатации лучше укреплять к рычагам, а не подвешивать на цепях, как на некоторых станах. Конструкция верхних проводок и их соприкосновение с рабочим валком должны обеспечивать отвод охлаждающей воды без попадания на поверхность прокатываемых полос. Полоса, выходящая из предыдущей клети направляется в валки последующей клети, при этом электромагнитные регуляторы автоматически включают электродвигатель, поворачивающий вал и рычаг с холостым роликом 12 на конце, последний будет стремиться занять верхнее положение, благодаря чему за весь период прокатки полоса будет находиться под некоторым (небольшим) натяжением. С целью недопущения образования большой петли полосы на одном конце вала установлен сельсин-регулятор, который при увеличении угла поворота рычага с роликом 12 дает импульс (команду) на уменьшение (увеличение) частоты вращения главного электродвигателя привода валков предыдущей (последующей) клети.

4. Тип и конструкция передаточных механизмов главной линии рабочей клети

Передаточным механизмом в клети № 6 является привод безредукторный через главный шпиндель, шестеренную клеть и шпиндели.

При безредукторном приводе электродвигатель соединяется непосредственно с шестеренной клетью главным шпинделем.

Шестеренные клети служат для передачи крутящего момента от двигателя к шпинделям и рабочим валкам.

Каждая шестеренная клеть состоит из литой станины открытого типа, установленной на фундаменте крышки станины, подушек средних, размещенных в боковых проемах станины и торцевых составляющих (из трех частей) крышек, закрывающих боковые проемы станин снаружи.

Главный шпиндель представляет собой типовые зубчатые муфты с промежуточным валом. При этом зубчатые втулки, насаженные в зацепление с зубчатыми втулками двигателя и шестеренной клети через соответствующие зубчатые обоймы. Промежуточный вал установлен на подшипниках качения в расточках разъемных корпусов двух подшипниковых опор, которые закреплены к фундаменту в средней части промежуточного вала и на близлежащих опор предусмотрены посадочные места для установки соответственно храповика и полуколец устройства для доворота шпинделей. Все муфты закрыты кожухами.

В станине на вкладышах с баббитовой заливкой установлены шестеренные валки с шевронными зубьями, при этом нижний шестеренный валок смонтирован с осевым зазором 1…..1,5мм, а верхний самоустанавливается по нижнему. Шестеренные валки с полостями для муфт, шпинделей - кованные из стали 40ХНМА.

В станине и крышке станины имеются люки для контроля состояния зубчатых зацеплений и установки термосигнализаторов контроля температуры вкладышей. В крышке имеются отверстия для установки коллектора подводки смазки к зацеплению. Отвод масла осуществляется через отверстие внизу корпуса клети.

Передача крутящего момента от шестеренной клети непосредственно к рабочим валкам клети осуществляется универсальным шпиндельным устройством. Шпиндельное устройство 6 клети как и система осевой сдвижки поставляются фирмой «Дейви Макки».

5. Выбор типа и определение мощности главного двигателя

Крутящий момент, создаваемый двигателем при вращении валков, определяют по формуле:

Мдв = Мпр / i+ Мтр + Мхх + Мдин где:

Мтр - момент добавочных сил трения, приведенный в виду двигателя:

Мхх - момент холостого хода:

Мдин - динамический момент на виду двигателя:- передаточное число между двигателем и валками (iш.к.= 1; безредукторный привод).

При прокатке металла на четырех валковом стане давление металла на рабочий валок передается на неприводные опорные валки, поэтому потери на трение возникают только в подшипниках опорных валков.

Мтр = Рdn * f / i + (1 / ηпер - 1) * ((Мпр + Рdn *f) / i); где

ηпер = ηшпинд * ηш.к. * ηмуфт - общий КПД передаточных механизмов

η = 0,97* 0,9³ * 0,97 = 0,88

момент трения составит:

Мтр = (22,08*106 *1,18 * 0,006/1 + (1/0,88 - 1) * ((1.98*106 + 22.08*106 * 1,18*0,006)/1 = 180174,67 Нм = 180,17 КНм

Момент холостого хода определяем по формуле:

Мхх = ∑((Gn*fn*dn)/2in), где:

Gn - вес детали, fn, dn - коэффициент трения и диаметр цапф вращающейся детали, in - передаточное отношение от двигателя до данной детали. Принимаем момент холостого хода равным 5% от приведенного к валу двигателя моменту прокатки:

Мхх = 0,05* Мпр /i = 0,05* (1,98*106)/1 = 0,099*106 МН.

Крутящий момент двигателя:

Мдв = 1,98*106/1 + 180174 + 99000 = 2259174 Нм.

Угловая скорость вращения вала определяется по формуле:

ωдв = 2π*п / 60, где:

п - скорость вращения двигателя п = 50 об/мин

ωдв = 2*3,14 * 50 / 60 = 4,4 с-1 .

Тогда необходимая мощность для вращения валков:

дв = Мдв * ωдв. N дв = 2259174 * 4,4 = 9,94*106 Вт.

Принимаем к установке двигатель мощностью 12МВт типа 2МП14200 - 50 УЗ.

6. Тип и конструкция устройств для перевалки валков

Механизм смены валков предназначен для одновременной замены рабочих валков на всех или нескольких клетях чистовой группы, а также для вывалки и завалки опорных валков.

Механизм смены валков установлен со стороны обслуживания чистовых клетей ниже уровня пола.

Механизм смены валков состоит из семи (по числу клетей) самостоятельных механизмов смены рабочих и опорных валков, объединенных между собой поездом тележек, предназначенным для боковой сдвижки рабочих валков вдоль фронта клетей.

Каждый из механизмов смены установки напротив окна соответствующей клети и состоит из узла рам, рамы тележки, верхней рамы двух тележек

Продольного и одной тележки поперечного перемещения, балок гидравлических приводов, плитных настилов.

Узел рам состоит из собственно сварной рамы с направляющими для перемещения салазок клети, установленной на фундаменте и опирается на зуб станины. На раме закреплены балки с «С» - образным направляющими, а на балках в свою очередь установлены рельсы. Крайние от клети балки вторым концом одновременно опираются на закрепленную к фундаменту раму механизма подъема верхней поперечной рамы. На рамах установленных на фундаменте, смонтированы механизмы подъема крюка (защелки) и силовой гидроцилиндр вывалки - завалки рабочих и опорных валков.

Механизм подъема крюка состоит из шарнирно установленных на раме (со стороны клети) и приводимых от гидроцилиндра, рычагов, несущих линейку.

В «С» - образных направляющих балках на катках установлена рама тележки, которая имеет крюк для сцепления с зубом салазок клети. На одной оси с крюком жестко закреплен рычаг с роликом, при этом ролик наезжая на поднятую линейку имеет возможность проворачивать рычаг и поднимать крюк. Рама тележки посредством вставной оси шарнирно связана с силовым гидроцилиндром и имеет вертикальную колонну с направляющими.

На раме тележки установлена верхняя рама, направляющие которой охватывают направления колонны рамы тележки. Верхняя рама имеет консольную часть, на конце которой размещены откидной крюк для сцепления с зубом на нижней рабочей подушке или с зубом вставки. С противоположной от консольной стороны на верхней раме установлен контргруз. Через боковые катки верхняя рама в исходном положении опирается на ползуны механизма подъема верхней рамы, которые в свою очередь установлены в соответствующих направляющих рамы механизма подъема и через рычаги приводится от одного гидравлического цилиндра. Консольная часть верхней рамы в нижнем исходном положении через ролики опирается на платформу (тележку) поперечного перемещения, которая посредством катков установлена на рельсовых направляющих балок.

Платформа снабжена направляющими рельсового типа на которых через катки установлена по оси клети одна из тележек продольного перемещения. Вторая тележка установлена на направляющих балок, расположенных на фундаменте в промежутках между перевалочными проемами клетей. Платформа в нижней передней части имеет кронштейны, которые соединяются своими захватами с зубом салазок клети.

Каждая из тележек снабжена направляющими для перемещения катков подушек нижнего рабочего валка или катков вставки. Между собой тележки связаны в поезд через захваты таким образом, что гарантированный зазор между захватами тележек, расположенных в промежутках клетей и тележкой, установленной по оси клети, обеспечивает беспрепятственный отвод последней (вместе с платформой) от клети при перевалке опорных валков. При этом один из захватов каждой сопрягаемой пары жестко установлен на тележке, а другой имеет возможность установки относительно первого с последующим креплением болтами. Кроме того, механизмы смены крайних клетей №7 и №13 (14) снабжены гидроцилиндрами для перемещения поезда тележек и съемными настилами, закрывающими гидроцилиндры. При этом крайние тележки имеют концевые ролики, которые установлены с зазором под настилами, а гидроцилиндры, опирающиеся через отдельные рамы на фундамент, шарнирно связаны с тележками посредством проушин с камнем. Тележки, установленные на балках в межперевалочных промежутках оснащен кронштейнами с боковыми фиксаторами в виде подпружиненного шарика, центрируемого в пазе специального копира балки, что исключает смещение этих тележек при отведенной платформе.

Проемы между клетью и платформой каждого механизма смены перекрыты съемной настильной плитой, которая с одной стороны опирается на зуб станины, а с другой на кронштейны платформы и центрируется соответственно между приварными упорами станины и уступами облицовочных плит фундамента. На настильной плите расположены направляющие, которые с зазором стыкуются с одной стороны с направляющими балок клети, а с другой стороны - с направляющими тележки; при этом направляющие балок, настильной плиты и тележки лежат в одной плоскости.

В свою очередь на том уровне к направляющим каждой тележки установленной по оси клети, прилегают направляющие верхней рамы (в исходном положении), а к ним - рельсовые направляющие, по которым рабочие валки посредством специальных самоходных тележек, транспортируются в вальцешлифовальную мастерскую.

При смене опорных валков используется специальная вставка с катками, которая устанавливается краном на направляющие тележки, расположенной по оси клети. Заталкивание вставки в клеть и извлечение ее из клети осуществляется при перемещении от гидроцилиндра верхней рамы. Для этого на вставке имеется зуб, который сцепляется с крюком верхней рамы.

Крайние положения рамы тележки механизма подъема верхней рамы, механизма подъема крюка гидравлического привода перемещения поезда тележек (как и крайние положения защелок для осевой фиксации подушек валков клети) контролируется конечными выключателями.

Смена рабочих валков.

Перед перевалкой валков поезд тележек должен находится в исходном положении. При этом положения тележки располагаются по осям клетей, а тележки, с предварительно установленным комплектом новых валков - сбоку от клети.

Стан останавливают на перевалку после выхода полосы из последней клети. Остановка клетей производится электрическим торможением двигателя по сигналу от датчика углового положения межклетьевая арматура отводится за пределы окон станин клетей; отсоединяются защелки рабочих валков, нажимные винты вместе с верхним опорным валком поднимаются в верхнее положение; отсоединяются трубопровода гидравлики к рабочим валкам. Балки нижних опорных валков, которые служат направляющими для перемещения рабочих валков и устанавливается на уровне перевалки.

Далее верхняя рама каждого механизма смены поднимается в верхнее положение и от силового гидроцилиндра перемещается вместе с рамой тележки к рабочей клети. После сцепления крюков верхней рамы с зубьями нижней подушки обратным ходом гидроцилиндра комплект изношенных рабочих валков извлекается из клети и устанавливается на тележки. Отсоединяются крюки от подушки каждого из комплектов рабочих валков и гидроцилиндрами производится передвижение поезда тележек продольного перемещения для смещения изношенных комплектов рабочих валков в сторону с одновременной установкой новых комплектов по оси клетей. Посредством крюков верхние рамы соединяются с новыми комплектами рабочих валков и от гидроцилиндров (при перемещение рам тележек к клетям) производится их завалка в клети.

После окончания завалки верхняя рама отводится (вместе с рамой тележки) в крайнее положение и опускается на исходный уровень, межвалковая арматура устанавливается в рабочее положение, производится подготовка клетей к работе и их настройка.

Кроме синхронной смены рабочих валков одновременно на всех клетях возможна смена валков одновременно на всех клетях возможна смена валков на отдельной клети.

После перевалки комплекты изношенных рабочих валков устанавливаются по соям клетей, сцепляются с самоходными тележками и транспортируются в вальцешлифовальную мастерскую.

Смена опорных валков.

Перевалка опорных валков чистовых клетей производится после извлечения из клети комплекта рабочих валков. Отсоединяются шланги подвода смазки и гидравлики к опорным подушкам, отводятся защелки фиксаций подушек и убираются настильные плиты.

Посредством верхней рамы в клеть вводят вставку. Одновременно крюк рамы тележки при опущенной линейке механизма подъема крюка автоматически сцепляется с зубом салазок клети. Далее на проставку опускают верхний опорный валок и гидроцилиндром комплект опорных валков вместе с платформой и рамой тележки выдвигают за пределы клети. Краном поочередно убирают верхний опорный валок, вставку нижний опорный валок и затем в обратной последовательности устанавливают новый комплект валков и заводят его в клеть. Перед отводом гидроцилиндра в исходное положение, включается механизм подъема крюка и поднимает линейку. После включения гидроцилиндра ролик рычага рамы тележки, наезжая на линейку удерживает крюк в поднятом положении и исключает его сцепление с зубом салазок.

Заключение

Клеть № 6 предназначена для обжатия подката по толщине и получение полосы h1 = 28 мм из подката h0 = 42 мм с последующей прокаткой в клетях 7 - 13.

Представленный расчет показывает, что все технические характеристики позволяют это сделать.

Литература

1. Королев А. А. « Конструкции и расчет машин и механизмов прокатных станов» - М. Металлургия. 1985.

Королев А.А. «Прокатные станы и образование прокатных цехов» - Уч. пособие для вузов - М. Металлургия. 1981.

Целиков А.И., Томленков А.Д., Зюзин В.И. «Теория прокатки». Справочник - М. Металлургия. 1982.

Целиков А.И., Полухин П. И., Гребеник В.М. « Машины и агрегаты металлургических заводов», том 3 - М. Металлургия 1988г.

Целиков А.И. Смирнов В.В. «Прокатные станы» - М. Металлургиздат. 1958г.

Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов: Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1987

Механическое оборудование широполосных станов горячей прокатки В.Г. Макогон и др. Металлургия 1969г.