1.3. Выбор типа оборудования и его основных параметров
Для реализации принятой схемы производства (см. п. 1.2) выбирается цех холодной прокатки с непрерывным четырехклетьевым станом 500/1400х1700. Этот стан предназначен для холодной прокатки горячекатаных травленых полос, свернутых в рулоны. Краткая техническая характеристика стана приведена в табл. 6.
Таблица 6
Техническая характеристика непрерывного стана 500/1400х1700
Показатели
значение показателя
Размеры полосы в мм:
толщина
ширина
1,8-5,0*
0,4-2,5
600-1550
Диаметр рулона в мм:
внутренний
наружный
600
до 2200
Масса рулона в т
до 30
Скорость прокатки в м/сек
до 25
Заправочная скорость в м/сек
0,75
Диаметры в мм:
головок разматывателя
барабана моталки
600
600
Диаметры валков в мм:
рабочих
опорных
500/470
1400/1370
Длина бочки валков в мм
1700
Наибольшее натяжение в кН:
на разматывателе
на моталке
30
120
Наибольшее давление металла на валки при прокатке в МН
200
* В числителе - размеры исходной заготовки, в знаменателе - размеры готовой продукции
Для удаления окалины используется непрерывный травильный агрегат, что обеспечивает высокую производительность, максимальную автоматизацию процесса, минимальный расход кислоты и наиболее благоприятные условия труда. Травление осуществляется в растворе соляной кислоты, что имеет следующие преимущества перед травлением в растворе серной кислоты: лучшее качество поверхности полосы после травления; уменьшение потерь металла при травлении на 25%; снижение стоимости травления (соляная кислота дешевле серной); повышение интенсивности растворения окалины в 1,6-2 раза; значительное снижение расхода кислоты. Концентрация раствора соляной кислоты 15%, температура травления 90°С
Для отжига применяются непрерывные печи, которые позволяют значительно ускорить процесс производства стали, так как время отжига разматываемой полосы, проходящей через печь с большой скоростью, составляет несколько минут. Большим преимуществом непрерывного отжига является также то, что полоса по всей длине имеет одинаковые механические свойства. Это обусловлено одинаковыми условиями нагрева и охлаждения. Также при непрерывном отжиге исключается опасность слипания витков рулона и наблюдается некоторое уменьшение коробоватости и волнистости полосы, получающихся при холодной прокатке. Температура отжига 700°С, защитная атмосфера 5% Н2, а остальное азот, скорость движения полосы 1,6 м/с.
Для дрессировки используется одноклетьевой нереверсивный стан 1700. Скорость дрессировки 20 м/с, степень обжатия 2%.
1.4. Ориентировочный расчет деформационного и скоростного режимов прокатки
Конечная толщина полосы 1 мм достигается в результате обжатия подката во всех клетях стана на 75%. Суммарное обжатие распределено так:
1й проход 30% не максимальное, т.к. опасаются разнотолщинности подката
2й проход 40% максимальное пока нет наклепа
3й проход 30%
4й проход 15% меньше, чтобы улучшить плоскостность
ho=100hк/(100-75)=100*1/(100-75)=4 мм
1й проход: (4-h1)*100%/4=30% Þ h1=2,8 мм
2й проход: (2,8-h2)*100%/2,8=40% Þ h2=1,7 мм
3й проход: (1,68-h3)*100%/1,68=30% Þ h3=1,2 мм
4й проход: hк=1,0 мм
Исходные данные:
Lб=1700 мм
hк=1 мм
bк=1100 мм
Исходная заготовка:
ho=4 мм
bo=1100 мм
Gрул.=30 т
Vmax=25 м/с
Vраб=20 м/с
eS=75%
Lк=Gрул/r*Sк=30/7,85*1,1*0,001=3474,23 м
Lo=3474,23/4=868,55 м
Таблица 7
проход
hi-1
hi
e,%
Dh
h=m
Li-1
Li
1
4,0
2,8
30
1,2
1,43
868
1242
2
2,8
1,7
40
1,1
1,67
1242
2074
3
1,7
1,2
30
0,5
1,43
2074
2966
4
1,2
1,0
15
0,2
1,18
2966
3474
1.5. Технологический процесс производства
Горячекатаная полоса в рулонах массой 30 т поступает в цех холодной прокатки по подземному транспортеру из соседнего цеха горячей прокатки. С межцехового транспортера рулоны поступают на подъемно-поворотный стол и далее перемещаются внутрицеховым транспортером, состоящим из наклонного транспортера, поднимающего рулоны из подземного туннеля и разгрузочного транспортера. Уборка рулонов на склад с разгрузочного транспортера осуществляется мостовым краном при помощи специальных грузозахватных устройств по одному рулону. Конвейер горячекатаных рулонов работает в автоматическом режиме, рулоны снимаются с разгрузочного транспортера при температуре 200-300 °С и мостовым краном укладываются в вертикальном положении в несколько ярусов на складе охлаждения. Со склада рулоны мостовым краном укладывают в вертикальном положении на приемный транспортер непрерывного травильного агрегата, в котором осуществляется удаление окалины с поверхности полосы путем механического разрушения окалины и травления полосы в 15% растворе соляной кислоты. В конце травильного агрегата протравленная полоса промасливается и сматывается в рулон барабанной моталкой. От моталок рулоны поступают на разгрузочный и уборочный транспортеры, взвешивают, обвязывают лентой по окружности и направляют на склад стана холодной прокатки.
Рулоны на каретки цепного транспортера подаются краном, устанавливаются перед станом и передаются на механизм поворота рулонов, который посредством электропривода разворачивает рулон в положение, удобное для отгибки конца полосы. Посредством магнитного захвата отгибателя передний конец полосы отгибается и подается на подвижные проводники, расположенные над опорным роликом. Рулон при этом разворачивается механизмом поворота, способствуя задаче отогнутого переднего конца полосы в тянущие ролики правильно-натяжной машины. Одновременно с подачей переднего конца полосы тянущими роликами в рабочие валки 1й клети рулон при помощи механизма поворота впускается на ролики приемного стола, поднимается до уровня головок разматывателя, центрируется и путем разжатия головок закрепляется на них. После этого рулон приводом разматывателя поворачивается в таком направлении, которое способствует распушиванию наружных винтов и дальнейшему продвижению переднего конца полосы в рабочие валки остальных клетей непрерывного стана и к барабану моталки. Перед поступлением полосы в рабочие валки клетей верхние проводковые столы подняты, после захвата полосы рабочими валками они опускаются и принимают полосу к нижним проводковым столам. Пройдя последнюю клеть, полоса попадает в зев между ременным захлестывателем и барабаном моталки и наматывателя барабана моталки. На этом заканчиваются операции подготовки полосы к прокатке. Стан, разматыватель и барабан моталки разгоняются до рабочей скорости, верхние проводковые столы поднимаются и начинается установившийся процесс прокатки, который продолжается до тех пор, пока на головках разматывателя остаются 2-3 витка полосы. При этом скорость прокатки снижается до заправочной, верхние проводковые столы опускаются, создавая возможность прокатки заднего конца полосы под натяжением. На барабане моталки задний конец полосы (т.е. наружный виток холоднокатаного рулона) фиксируется прижимным роликом. Смотанный рулон убирают с барабана моталки снимателем и транспортируется на цепной транспортер, которым холоднокатаные рулоны передаются в отделение отжига. После отжига рулоны транспортируют к дрессировочному стану.
Рулоны устанавливают на шаговый транспортер, передний конец полосы отгибается и отрезается на гильотинных ножницах. Затем рулон центрируется на барабане разматывателя, полоса на заправочной скорости пропускается через валки стана, передний конец ее заправляется на барабан моталки, проводится установка валков нажимными винтами и создается необходимое переднее и заднее натяжения полосы, после чего стан ускоряется до рабочей скорости (20 м/с). С моталки дрессировочного стана рулоны транспортируются на склад готовой продукции.
2. Технико-экономические показатели производства
2.1 Расчет работы прокатного стана во времени
Прокатка на стане включает в себя следующие временные отрезки:
t1 - установка рулона на разматыватель
t2 - отгиб и подача переднего конца к 1й клети
t3 - прокатка на заправочной скорости
t4 - разгон стана до рабочей скорости
t5 - прокатка на рабочей скорости
t6 - торможение стана до скорости пропускания заднего конца
t7 - прокатка на скорости пропускания заднего конца
t8 - снятие рулона с моталки
t1=30 с
t2=20 с
t3=L1-2/V1запр+L2-3/V2запр+L3-4/V3запр+L4-мот/V4запр+p*Dбм*n/Vч мот
F1V1=F2V2=F3V3=F4V4
V3=V4/m4=V4/h4
h=1/(1-e)
Коэффициенты высотной деформации по проходам:
h1=1/(1-0,3)=1,43
h2=1/(1-0,4)=1,67
h3=1/(1-0,3)=1,43
h4=1/(1-0,15)=1,18
V3запр=V4запр/m4=1,5/1,18=1,27 м/с
V2запр=1,27/1,43=0,89 м/с
V1запр=0,89/1,67=0,53 м/с
t3=4,5/0,53+4,5/0,89+4,5/1,27+7/1,5+3,14*0,8*2/1,5=25,1 сек
t4=(Vp-V4запр)/a
a=1 м/с
t4=(20-1,5)/1=18,5 с
t6=(Vp-V4запр)/b=(20-1,5)/2=9,25 c
b=2 м/с
t7=L1-2/V1запр+L2-3/V2запр+L3-4/V3запр+L4-мот/V4запр
t7=4,5/0,53+4,5/0,89+4,5/1,27+7/1,5=21,76 с
t8=30 с
t5=Lп раб/Vраб
Lп запр=V4запр(t3+t7)=1,5(25,1+21,76)=70,29 м
Lп ускор=Lп замедл=(Vp+V4запр)(t4+t6)/2=(1,5+20)(18,5+9,25)/2=
=298,31 м
Lп раб=Lк-Lп запр-Lп ус-зам=3474-70,29-298,31=3204,4 м
t5=3205/20=160,25 с
Тц=Sti=30+20+25,1+18,5+160,25+9,25+21,76+30=314,86»315 c
Тр=Тц-Тперекр=314,86-30-20=264,86 с
2.2 Расход металла, электроэнергии, топлива, валков и воды на тонну готовой продукции
Согласно работе [4] удельные расходы составят:
электроэнергия - 100 кВт.ч/т
тепло - 2500 ккал/т
вода - 25 м кубич./т
валки - 1 кг/т
2.3 Расчет часовой и годовой производительности
прокатного стана
Часовая производительность:
Ач=3600*G*Кис/Тр*Кме=3600*30*0,9/264,86*1,07=342,98 т
Годовая производительность:
Аг=342,98*7500=2572334,1 т/год
Заключение
В результате разработанной схемы технологического процесса производства холоднокатаной полосы удалось добиться сравнительно высокой производительности, значительно превышающей показатели действующих станов. Это объясняется рядом причин, обусловивших значительное повышение производительности прокатного стана.
Во-первых, доля производства полосы данной толщины составляет на данном стане лишь небольшой процент, на нем осуществляется прокатка и более тонкой полосы, что ведет к снижению годовой производительности.
Во-вторых, принятая в расчетах скорость прокатки на практике может быть несколько ниже, что снижает часовую и годовую производительности.
В-третьих, прокатывается рулон без сварного шва, что значительно уменьшает время ритма прокатки и, следовательно, увеличивает производительность.
В-четвертых, в расчетах принята максимальная для данного стана масса рулона, что также ведет к увеличению производительности.
Литература
1. ГОСТ 9045-80. Прокат тонколистовой холоднокатаный из малоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки. Технические условия.- М.: Госстандарт, 18 с.
2. ГОСТ 7566-81. Прокат и изделия дальнейшего передела. Правила приемки, маркировки, упаковки, транспортирования, хранения.- М.: Госстандарт, 6 с.
3. ГОСТ 19904-74. Сталь листовая холоднокатаная. Сортамент.- М.: Госстандарт, 17 с.
4. Федосов Б.М. Лекции по курсу обработки металлов давлением. М, 2006
5. Полухин П.М., Королев А.А., Матвеев Ю.М. Прокатное производство. М., "Металлургия", 1982, 696 с.
6. Беняковский М.А., Богоявленский К.Н., Виткин А.И. и др. Технология прокатного производства. Кн. 2. М., "Металлургия", 2005, 423 с.
7. Диомидов Б.Б., Литовченко Н.В. Технология прокатного производства. М., "Металлургия", 1979, 488 с.
8. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. М., "Металлургия", 1987, 480 с.
9. Механическое оборудование цехов холодной прокатки. Под ред. Г.Л. Химича. М., Машиностроение, 1972, 536 с.
Страницы: 1, 2
