Вплив відбиваючих екранів на зниження температури слябів при прокатуванні товстих листів

Реферат

Пояснювальна записка до дипломного проекту має у собі 143 сторінки, 11 рисунків, 30 таблиць, 17 бібліографічних джерел .

Об'єктом дослідження дипломного проекту є вплив відбиваючих екранів на зниження температури слябів при прокатуванні товстих листів.

Метою проекту є зменшення енерговитрат при впровадженні проекту на стані 2800.

Загальна частина дипломного проекту повідомляє про сортамент продукції, обладнання та технологію прокатки на стані 2800.

Спеціальна частина містить відомості про вплив екранів на послідуючу прокатку.

У технологічній частині приведений розрахунок режиму обтискань, швідкістного режиму прокатки та енергосилових параметрів.

У механічній частині визначаються допустимі зусилля на клітях стану 2800.

Теплотехнічна частина містить розрахунок горіння палива, часу нагрівання металу у чотиризонній методичній печі стану 2800 та перевірочний розрахунок основних розмірів печі.

Економічна частина містить розрахунок штату і заробітної плати для ділянки стану, розрахунок економічної ефективності від впровадження відбиваючих екранів, управління виробництвом стану 2800.

Частина охорони праці та навколишнього середовища містить характеристику шкідливих та небезпечних факторів стану 2800, заходи що до техніки безпеки, виробничу санітарію, заходи пожежної безпеки, заходи по захисту навколишнього середовища.

Частина цивільної оборони повідомляє про небезпеки та можливі нещасні випадки, містить оперативну частину плану зниження аварій по ТЛЦ — 2.

Перелік ключових слів:

Валки, витягування, деформація, кантовка, кліть, коефіцієнт, лист, момент, окалина, обтискання, правка, розбивка, екран, різнотовщинність, різноширинність, сляби, стан, схема, зусилля, прокатування, піч, температура, рольганг.

Зміст

Вступ

1. Загальна частина

1.1 Призначення стану та сортамент

1.2 Характеристика обладнання та технологічного процесу

2. Спеціальна частина

2.1 Тепловий екран при гарячій прокатці

2.2 Оцінка ефективності екранування гарячих слябів при їх транспортуванні

3. Технологічна частина

3.1 Фабрикація сляба

3.2 Розрахунок режиму обтискань на кліті «Дуо»

3.3 Розрахунок швідкістного режиму на кліті «Дуо»

3.4 Визначення допустимого моменту при прокатці на кліті «Дуо»

3.5 Розрахунок енергосилових параметрів на кліті «Дуо»

3.6 Перевірка приводних двигунів кліті «Дуо» на нагрів

3.7 Розрахунок режиму обтискань на кліті «Кварто»

3.8 Визначення допустимого моменту при прокатці на кліті «Кварто»

3.9 Перевірка приводних двигунів кліті «Кварто» на нагрів

4. Механічна частина

4.1 Розрахунок валків кліті «Дуо» на міцність

4.2 Розрахунок станин на деформацію

4.3 Розрахунок натискного механізму на деформацію

5. Теплотехнічна частина

5.1 Розрахунок горіння палива

5.1.1 Розрахунок горіння палива

5.1.2 Склад вологого газу

5.1.3 Теплота згорання газів

5.1.4 Склад змішаного газу

5.1.5 Визначення витрати повітря, складу і кількості продуктів згорання

5.1.6 Визначення температури горіння палива

5.1.7 Розрахунок теоретичної температури горіння

5.2 Розрахунок часу нагрівання металу

5.2.1 Визначення основних розмірів печі

5.2.2 Розрахунок часу нагрівання метала в методичній зоні

5.2.3 Розрахунок часу нагрівання у ІІ зварювальній зоні

5.2.4 Розрахунок основних розмірів печі

5.3 Розрахунок основних розмірів печі

6. Економічна частина

6.1 Розрахунок штату робочих

6.2 Розрахунок планового фонду заробітної плати

6.3 Розрахунок економічної ефективності від впровадження нового обладнання у листопрокатному виробництві

7. Охорона праці та навколишнього середовища

7.1 Характеристика шкідливих та небезпечних факторів прокатного стану 2800

7.2 Заходи з техніки безпеки

7.3 Виробнича санітарія

7.4 Заходи з пожежної безпеки

7.5 Заходи по захисту навколишнього середовища

8. Цивільна оборона Висновок Перелік посилань

Вступ

Листова продукція відноситься до числа найбільш економічних видів металопродукції, але за для того, щоб листова продукція стану 2800 ВАТ «АМК» була біль — менш конкурентоспроможною у зрівнянні з цією ж продукцією інших вітчизняних і зарубіжних станів треба на перший план поставити проблему економії металу та економії енерговитрат. При виробництві товстих листів утрати металу дорівнюють 17 — 20%. Оскільки приблизно половина з них (6 — 10%) — втрати на обрізь, тому саме цій статті та статті витрат на енергію повинна бути приділена сама пристальна увага.

Так як, електроенергія та паливо дуже дороге та кількість його у нашій країні обмежено, то їх треба використовувати раціонально.

У зв’язку з цим актуальність зменшення енерговитрат стає все більш значною.

Для зниження енерговитрат я пропоную слідуюче технічне рішення. встановити відбиваючи екрани на проміжному рольгангу між печами та на транспортному рольгангу до кліті «Дуо» для зниження падіння температури і збільшення температури прокатки, що сприяє зменшенню зусилля, а це в свою чергу зменшує витрати електроенергії.

1. Загальна частина

1.1 Призначення товстолистового стану 2800

Стан 2800 призначений для виробництва листів 8 — 50 мм, вширшки від 1500 до 2500 мм, завдовжки від 4000 до 12 000 мм (якщо довжина гуркоту до 20 м) з кромкою обріза з вуглецевих, низьколегованих і легованих (зокрема неіржавіючих і інших спеціальних марок сталей), а також для виробництва двошарових листів.

Заготівкою для виробництва листів є сляби товщиною від 150 до 300 мм, шириною 700 — 1250 мм і завдовжки 1500 — 2500 мм.

1.2 Устаткування і технологічний процес виробництва товстих листів в умовах товстолистового стану 2800

Сляби складують і обробляють в північній частині адьюстажа блюмінга. Обробка слябів проводиться в першому і другому прольотах адьюстажа газокисневими різаками. Сляби які готові до посаду складуються в третьому прольоті. Після вогняної зачистки сляби маркіруються фарбою і складаються в штабелі поплавочно і поразмерно. Сляби подаються на підйомні столи з другого прольоту адьюстажа блюмінга краном за допомогою підхоплень, при посаді з третього прольоту — магнітом поодинці або по два.

З підйомного столу сляби стикаються штовхачем на рольганг. Штовхачі розташовані по два в другому і третьому прольотах складу.

По транспортному (завантажувальному) рольгангу сляби транспортуються до печей. Загальна довжина рольганга — 97,5 м. Кількість роликів — 126. Діаметр роликів — 400 мм. Довжина бочки ролика — 1700 мм. Крок роликів — 700 мм. швидкість рольганга — 1,72 м/с, привід кожної секції від електродвигуна 30 кВт, 59,85 рад/с (570 об/мин) через редуктор.

Сляби можуть завантажуватися за допомогою завантажувального шлеппера, який розташований біля печі № 1. Із завантажувального рольганга сляби штовхачем завантажуються в піч. Тип штовхача — здвоєний рейковий. Кількість на кожній печі - 2. зусилля штовхання 120 т на одну штангу (1177,2 кН). Максимальний робочий хід штанги — 2700 мм. Швидкість робочого ходу — 0,078 м/сік. Швидкість зворотного ходу — 0,208 м/с. Привід від двигуна — 100 кВт. Штовхачем здійснюється проштовхування слябів через піч і їх видача.

Метал перед прокаткою нагрівають в чотирьох методичних дворядних печах з торцевим завантаженням і видачею. Тип печей — чотирьохзонний. Печі опалюються сумішшю доменного і природного газу, доменним газом. Пальники двохпроводні низького тиску, типу «труба в трубі». Кількість пальників на печі - 24, по 6 пальників на кожну зону печі. Кожна піч обладнана контрольний — вимірювальною апаратурою і тепловою автоматикою. Нагріті до необхідної температури сляби видають з печі по команді посадчика з дозволу нагрівальщика металу. Сляби видані з печі по відповідному рольгангу поступають до кліті. Рольганг розбитий на 8 секцій. Довжина секцій — 6200 мм. Кількість роликів — 104. Діаметр роликів — 400 мм. Довжина бочки ролика — 1700 мм. Крок роликів — 700 мм. Швидкість рольганга — 2 м/с, привід кожної секції від двигуна 45 кВт, 574 об/хв через редуктор.

При русі по рольгангу до кліті сляб проходить камеру установки гидросбіва окалини високого тиску (600 атм.), де відбувається видалення окалини з поверхні сляба.

Далі сляби поступають по рольгангу до чорнової кліті, де відбувається прокатка металу. В чорновій кліті проходить розбиття ширини розкату і підготовка його до чистової прокатки. На стані можуть використовуватися подовжній і поперечний типи прокатки, проте в основному використовується подовжня прокатка. При цьому спочатку проводяться 2 — 4 проходи уздовж сляба, потім його кантують на поворотному рольгангу перед кліттю на 90°, центрують маніпуляторами і проводять розбиття ширини. Після придбання розкатом необхідної форми і розмірів, його знову кантують на 90° і далі проводять прокатку тільки вздовж до отримання необхідної товщини підкату, яка коливається між 25 — 90 мм залежно від товщини готового листу. При подовжній схемі прокатки з протяжкою і розбиттям ширини механічні властивості готового льоту більш — менш відповідають необхідним як уздовж так і упоперек листу.

Характеристика кліті «Дуо» наступна:

Станини закритого типу, сталеві литі;

максимальна висота підйому валу — 500 мм;

привід валків — через універсальні шпинделі від двох двигунів постійного струму з номінальною потужністю — 2171,2 кВт кожний, частота оборотів 0 — 2,62 — 6,28 рад/с з управлінням по системі генератор — двигун;

Номінальний момент двох двигунів з урахуванням коефіцієнта перевантаження 2,5 і КПД стану 0,9 — 3726,4 кН · м;

Прискорення валів — 2,1 рад/с2

Швидкість підйому і опускання натискних гвинтів — 0,05 м/с;

Прискорення натискних гвинтів — 40 мм/с2;

Матеріал робочих валів — кована сталь 50, 55, 60ХН;

Номінальний діаметр валу — 1150 мм;

Мінімально допустимий діаметр бочки валу після переточування — 1070 мм;

Довжина бочки валу — 2800 мм;

Діаметр шийки — 690 мм;

Довжина шийки — 855 мм4

Маса валу — 29,2 т;

На кліті використовується верхній і нижній тиск. Різниця діаметрів валів до 20 мм. Підшипники валів текстолітові.

Видані з печі, але не прокатані або не докатані за яких-небудь умов сляби повертаються по рольгангу, що підводить, транспортуються назад до печі № 4, де зупиняються за допомогою зникаючого упору і знову сідають в піч із збереженням своєї марки і замовлення. За відсутності можливості транспортувати повернення по рольгангу відразу, їх знімають з рольганга за допомогою мостового крана з кліщовим захватом.

Після прокатки в чорновій кліті «Дуо» підкат транспортується до кліті «Кварто» по проміжному рольгангу. Довжина рольганга — 10 400 мм. Кількість роликів — 400 мм. Довжина бочки ролика — 2800 мм. Крок роликів — 800 мм, швидкість до 30 м/с. Привід від двигуна потужністю 45 кВт через редуктор. Загальна відстань між клітями — 26,4 м.

Потім розкат задається у валки чистової кліті «Кварто» і прокатується до заданої товщини. Прокатка листів в чистовій кліті повинна проводитися строго посередині бочки валків. Якщо розкат проходить не посередині рольганга, то він зупиняється і вирівнюється маніпуляторами з передньої сторони кліті.

Характеристика кліті «Кварто» така:

Станини закритого типу, сталеві, литі. Максимальна висота підйому верхньої пари валків — 150 мм. Привід робочих валів через універсальні шпинделя і шестерінчасту кліть від електродвигуна постійного струму потужністю 4600 кВт з числом оборотів 0 — 6,28 — 9,45 рад/с. Номінальний момент двигуна — 882 кН. Момент холостого ходу — 29,4 кН. Максимальний момент двигуна — 1960 кН. Прискорення і уповільнення валів — 4,2 рад/с. Швидкість підйому і опускання натискних гвинтів — 0,253 м/с. Прискорення натискних гвинтів — 35 мм2/с. Матеріал робочих валків — легований чавун з пластичним графітом. Розміри робочого валу: номінальний діаметр — 815 мм, мінімальний діаметр — 750 мм; довжина бочки — 2800 мм; маса валка — 14,9 т. Матеріал опорних валків — сталь 60ХН. Розміри опорних валків: номінальний діаметр бочки — 1400 мм; мінімально допустимий діаметр — 1300 мм; довжина бочки валка — 2800 мм; діаметр шийки — 750 м; довжина шийки — 1000 мм; зовнішній діаметр підшипника опорного валка — 1220 мм. Маса валка 44,13 т.

Після закінчення прокатки вальцовщик вимірює товщину і ширину листу. Результати вимірів, а також коректування передаються оператору кліті «Кварто».

Після цього розкат по рольгангу транспортується до листоправильної машини РПМ -1, 6, в якій проводиться правка листів. Розміри листів, які підлягають правці: товщина — 8 — 20 мм; ширина до 2600 мм. Температура листів при правці - 600 — 800 °C. Характеристика РПМ — 1 наступна:

Кількість робочих роликів вгорі - 3; внизу — 4; правлячих (вхідних) — 2. Діаметр роликів: робочих — 260 мм; опорних — 295 мм, вхідних — 300 мм. Крок роликів — 300 мм. Швидкість правки 0,5 — 0,25 м/с. Висота підйому верхньої траверси — 180 мм. Привід роликів від двигуна потужністю 68 кВт через редуктор і розподільні шестерні. Привід верхньої траверси від двигуна потужністю 11 кВт через черв’ячну передачу.

Виправлені листи транспортуються по відвідному рольгангу. Далі листи переміщаються ланцюговим шлеппером — холодильником в поперечному напрямі від рольганга, що підводить, на відвідний рольганг і охолоджуються.

При порізі листів «нагорячо» (при товщині більше 15 мм) листи транспортуються по правому потоку на ділянку різання.

У решті випадків листи по рольгангу транспортуються до холодильника № 2. Листи поступають на шлеппер — холодильник № 2 по якому вони передаються на лівий потік. Холодильник № 2 має наступну характеристику:

Кількість секцій — 2;

Ширина секцій — 22 000 мм;

Довжина секцій (відстань між осями рольгангов) — 15 260 мм;

Кількість ланцюгів шлеппера — 16;

Допустиме тягове зусилля — 9000 кг (88,3 кН);

Привід від чотирьох двигунів потужністю 60 кВт через редуктор.

Час охолоджування листів на холодильнику № 2 повинне бути достатнім для того, щоб температура листів при порізке проб не перевищувала 150 °C.

З холодильника № 2 розкат поступає по рольгангу до інспекторського столу, де проводиться огляд верхньої поверхні, кантівка і попередня (робоча) маркіровка листів.

Верхня сторона всіх листів, у тому числі і направлених на термообробку, оглядається контролером ОТК на рольганге перед шлеппером, що підводить, — холодильником № 2, для того, щоб визначити чи є дефекти на поверхні листів і чи необхідна зачистка. При виявленні дефектів на верхній стороні листу проводиться його кантівка. Якщо на нижній поверхні дефекти не знайдені, розкат повторно кантується і відправляється в потік. Зачистка дефекту проводиться на стелажах видачі, якщо на верхній або нижній поверхні листу контролер ОТК пише «кантувати». Попередня маркіровка у разі потреби наноситься на лист одночасно з оглядом перед другим стелажем — холодильником. Робоча маркіровка проводиться після кантівки, і використовується для при подальшій обробці листу (розмітка, різка, клеймовка і т.д.). маркіровка наноситься крейдою уздовж листу і містить:

- номер плавки;

- марку стали;

- розміри листу;

- порядковий номер листу в цій партії.

Далі розкат по лівому потоку поступає до гільйотинних ножиць № 1 з наступними технічними характеристиками:

- товщина розрізаємих листів — 4 -50 мм;

- ширина до 2600 мм;

- максимальне зусилля реза — 5886 кН;

- матеріал ножів — сталь СП28, СП33 загартована в маслі на відпустку на міцність по Роквеллу 58 — 62;

- кількість холостих ходів верхнього супорта в хвилину — 13;

- хід верхнього супорта і включення фрикційної муфти робочого ходу і гальмування пневматичний з робочим тиском стислого повітря -0,19 — 0,588 (2 — 60 атм.)

На гільйотинних ножицях № 1 проводиться обрізання кінців, а також відрізуються планки для випробувань. Температура листу при відборі проб не вища 150 °C, при вищій температурі відбір проб за узгодженням з майстром переноситься на ножиці гільйотин № 2 і № 3.

Планки знімаються уручну. Планки для первинних проб розмічаються, ріжуться на проби на ножицях складу листів і відправляються у майстерню для обробки. Планки для повторних випробувань прямують на склад проб, де зберігаються до завершення випробувань і здачі листів.

Після обрізання листів на гільйотинних ножицях № 1 листи можуть проходити по двох нитках різання. На першу нитка прямують як правило тільки листи завтовшки до 16 мм. Товщі листи по шлепперу № 1 передаються на другу нитку (правий потік). За допомогою шлеппера № 1 листи можуть задаватися під час зупинки стану в потік для холодної правки на РПМ — 2.

Далі листи поступають на дискові ножиці, де проводиться поріз бічних кромок.

Дискові ножиці мають такі характеристики:

- товщина розрізає металу — 8 — 30 мм, ширина — 1000 — 2800 мм

- максимальна ширина відрізуваної кромки — 150 мм;

- швидкість реза при номінальному діаметрі ножі - 0,415 м/з;

- номінальний діаметр ножів — 1000 мм;

- матеріал ножів — сталь 55ХНВ, 55ХНВА, 5ХВС, загартована в маслі і відпущена на міцність по Роквеллу — 48 — 52;

- допустиме переточування ножів — 80 мм;

- привід дискових ножиць від двигуна потужністю 197 кВт через редуктор і шестерінчасту пару.

Дискові ножиці оснащені кромко — крошительнимі ножицями, на яких відрізана кромка ріжеться на частини.

Обрізь від кромко — крошительних ножиць падає в короби, заміна яких проводиться за допомогою візків вантажопідйомністю 20 т.

При холодному різанні кромок листу з тимчасовим опір розриву до 490 Н/мм2 максимальна товщина металу до 30 мм, при значенні межі міцності до 785 Н/мм2 товщина листів — 16 мм. На дискових ножицях правого потоку може проводиться гарячий поріз листів. Розкати транспортуються з максимальною швидкістю по рольгангу № 1 і транспортному рольгангу на правий потік до дискових ножиць. Залежно від температури листу і марки стали дозволяється різати листи товщиною від 22 до 40 мм.

За дисковими ножицями справу по потоку встановлені гільйотинні ножиці № 2 (лівий потік) і № 3 (правий потік) для порізу розкатів на мірні довжини.

Поріз бічних кромок листів завтовшки понад 30 мм проводиться на трьох машинах вогняного різання (секаторах), які стоять окремо в третьому прольоті.

Після остаточної порізки на мірні довжини листи по рольгангу переміщаються до упору клеймовочной машини, яка розташована на обох нитках різання перед шлеппером видачі.

Клеймовке підлягають всі листи, незалежно від розмірів, якості поверхні і ін. (зокрема брак, другий сорт, беззаказни, спрямовувані на додаткову зачистку, правку, листи порізані нагарячо і листи йдуть на термовітділеня).

Клеймовочная машина — пневматична поршневого типу, робочий тиск повітря — 0,39 — 0,58 МПа.

Маркіровка номера партії або листу проводиться під машинним клеймом незмивною фарбою; машинне клеймо обов’язково перевіряється на стелажах видачі, і при необхідності підправляється (повинне містити товарний знак комбінату, номер бригади, номер партії, номер плавки і марку стали).

З потоку листи поступають на стелажі видачі № 2 і № 3 по дві нитки в кожному. На стелажах видачі проводиться маркіровка листу на передньому кінці фарбою через касету або уручну, що містить наступні дані: розміри листу, марка стали, номер партії, товарний знак комбінату. Також на стелажах зачистки проводиться видалення дефектів з верхньої поверхні листу наждачними машинками (окрім тих, які йдуть на гарячий поріз і на термовітділку).

Після видалення дефектів листи по відвідному рольгангу транспортуються до лістоукладчиків і складаються в кишені, між першою і другою кишенями поста № 8 знаходиться установка ультразвукового контролю якості листів в потоці. З кишень листи витягуються за допомогою мостових електромагнітних кранів.

При необхідності листи прямують на стелаж № 1, кантуються і повертаються в потік для доотделки (зачистка нижньої сторони, правка).

Листи, які пройшли лабораторні випробування, приймаються контролером ОТК і завантажуються в залізничні вагони для відправки замовнику.

2. Спеціальна частина

В умовах ринкової економіки стабільна робота підприємства залежить від конкурентоздатності продукції, випускаємої підприємством. Конкурентоздатність продукції залежить від її якості, собівартості та рентабельності. Для зниження собівартості металопродукції насамперед потрібна заміна застарілих технологічних процесів на базі впровадження нового сучасного обладнання та ресурсозберігаючих технологій.

Шляхи зниження собівартості:

- Поліпшення використання сировини, палива, енергії, обладнання;

- Поліпшення використання виробничих потужностей;

- Підвищення якості продукції;

- Зріст продуктивності праці;

- Підвищення ступіня використання відходів та побічної продукції;

- Удосконалення організації та керування.

Однією з найбільш важливих статей в собівартості металопродукції, є стаття «витрата енергоресурсів».

Для зменшення енерговитрат при прокатці існують такі методи:

1. Гарячий посад слябів вважається однією з найпоширеніших енергозберігаючих технологій, які використовуються при виробництві листового прокату. Підвищення температури слябів при посаді в печі на кожні 100 °C дозволяє зменшити витрату енергії приблизно на 80 — 120 МДж/т, в перерахунку на умовне паливо 3 — 4 кг/т.

2. У зв’язку з дефіцитом природного газу створена технологія прямої (транзитної) гарячого прокатки слябів на товстолистовому стані без нагріву в методичних печах.

3. Вживання тепловідбивних (ТОЕ) і теплоаккумулюючих (ТАЕ) екранів дозволяє понизити значення «Температурного клину», що приводить до вирівнювання структури по довжині смуги, рівномірності механічних властивостей, зниженню подовжньої різнотовщинності, і крім того, до збільшення температури прокатки (особливо в останніх проходах), дозволяє понизити зусилля прокатки, а значить і витрати електроенергії. В даний час вживання тепловідбивних екранів набуло поширення при гарячій прокатки чорних металів і сплавів. Доцільним представляється використовувати на стані гарячого прокатки тепловідбивних екранів, оскільки вони мають більшу швидкодію в порівнянні з теплоаккумулюючими екранами, для початку ефективної роботи яких потрібен певний час, необхідне для акумуляції тепла. Вживання тепловідбивних екранів дозволяє підвищити температуру кінця прокатки на 51 — 78 °C і понизити «температурний клин» по довжині гарячекатаної смуги на 15 — 28 °C (без урахування переднього і заднього кінців) залежно від умов деформації. Тепловідбивні екрани служать для підвищення температури кінця прокатки і зниженню перепаду температур по довжині розкату.

Розглянемо детальніше один з вищевикладених методів зменшення енерговитрат — використовування тепловідбивних екранів з метою економії енергоресурсів, зокрема електроенергії.

Рисунок 2.1 — Конструкція теплоізоляційного екрану Над рольгангом 1, по якому рухається гарячий метал 2 встановлюється екран, який виконаний з панелей 5, кожна з яких складається з набору горизонтальних тонкостінних труб 9, що фіксуються в панелях стрижням 10. Труби заповнені тепло ізолятором. Така конструкція разом з низькою тепловою інерційністю має здібність до значного термічного розширення без збільшення габаритів. Пластини закріплені на несучій конструкції 3, яка кріпиться за допомогою утримувача 4.

2.1 Тепловий екран при гарячій прокатці

Захисний тепловий екран використовується для збереження тепла в прокатуємому металі, включаючи устаткування для його примусового нагріву.

Зменшення енергетичних витрат досягається використовуванням гарячого товстолистового прокату як екран при гарячій обробці металу тиском.

Використовування як тепловий екран гарячого прокату — готовій продукції дозволяє усунути витрати на нагрів екрану і додаткового підігріву металу в технологічній лінії.

Використовування на листовому стані гарячої прокатці недокатів завтовшки 40 — 50 мм з температурою 900 °C як тепловий екран на проміжному рольгангу дозволяє збільшити температуру кінця прокатки на 30 — 35 °C.

Переваги використовування як тепловий екран гарячого прокату полягає у використовуванні негодящого тепла, акумульованого на масі металу.

Можливість використовування мостового крана прокатного цеху при реалізації методу не здорожить процес, оскільки додаткові підйоми використовуються практично тільки при ремонті станів і перевалюванні валків.

Недоліком таких екранів є використовування енергоємних нагрівачів і додаткові витрати на монтаж і експлуатацію.

З урахуванням таких недоліків теплових екранів є спосіб справжнього екранування екраном, що відображає, встановленим стаціонарно.

Таблиця 2.2 — Шляхи і способи економії енерговитрат.

2.2 Оцінка ефективності екранування гарячих слябів при їх транспортуванні

Дослідження проведені на стані 2800/1700 ЧерМК (який схожий на стан 2800 ВАТ АМК) за оцінкою ефективності екранування дають можливість використовувати рішення про упровадження екранування на стані 2800 АМК.

Над приймальним рольгангом біля печей, проміжному за печами і підводить перед чорновою кліттю встановлено тепловідбивні екрани загальною протяжністю 85 м.

Тепловідбивні екрани виготовлені з корозійностійкої (неіржавіючої) стали з полірованою поверхнею.

Як прилади для вимірювання температури металу на стані 2800/1700 ЧерМК використовували комплекти пірометричних перетворювачів АПІРС із записом температурних діаграм потенціометрами КСП 4.

Датчики температури встановлені над рольгангом безпосередньо перед і після ділянки екранування. Реєстрацію температури проводили на 620 слябах, частину з яких не піддавали екрануванню.

Технологія охолоджування розкату на ділянці екранування наступна. Сляб із швидкістю рольганга, що підводить V = 2 м/с переміщається до камери гидросбива окалини де немає екранів, після камери сляб прямує до чорнової кліті по ділянці екранування.

Визначення падіння температури на ділянці від печей до чорнової кліті без екранування згідно технологічної інструкції стану 2800 АМК:

Дt = tвыд — tпр.,

Де: tвыд — температура сляба при видачі його з печі, °С;

tпр — температура початку прокатки, °С.

Дt = 1250 — 1170 = 70 °C.

Згідно дослідженням проведеним на стані 2800/1700 ЧерМК з використанням екранів падіння температури зменшується і складає 50 °C.

Таким чином температура початку прокатки підвищується на 20 °C і складає 1200 °C. Я пропоную, не міняючи режим нагріву слябів в методичній печі, узяти початкову температуру прокатки 1200 °C. Таким чином, при прокатці з цією температурою зменшиться зусилля на деформацію, а отже, зменшиться і момент прокатки, а це в свою чергу зменшує витрату електроенергії на прокатку.

Проведемо розрахунок енергосилових параметрів моменту прокатки при температурі початку прокатки 1200 °C.

Визначимо різницю моментів прокатки при температурі 1180 °C і 1200 °C по формулі:

Таблиця 2.3 — Параметри режиму обжимань в кліті ДУО.

Таблиця 2.4 — Розрахунок енергосилових параметрів в кліті ДУО

Таблиця 2.5 — Результати розрахунку величин М2 · t в чернової кліті.

Таблиця 2.6 — Параметри режиму обтиснень в кліті КВАРТО.

Таблиця 2.7 — Результати розрахунку енергосилових параметрів прокатки в кліті КВАРТО

Таблиця 2.8 — Результати розрахунку величини М2 · t в чистовій кліті.

Таблиця 2.9 — Результати розрахунку ДМ в чорновій кліті.

Таблиця 2.10 — Результати розрахунку ДМ в чистовій кліті.

Визначаємо потужність:

де: Vв — середня швидкість плющення, м/з;

R — радіус валів, м; R1 = 0,575 м, R2 = 1,107 м.

Результати розрахунків зводимо в таблиці 2.11 і 2.12.

Таблиця 2.11 — Результати розрахунку потужності в чорновій кліті.

Таблиця 2.12 — Результати розрахунку потужності в чистовій кліті.

Визначаємо загальну потужність:

Визначаємо потужність на 1 тонну:

.

Визначаємо економію на одну тонну в годину:

.

Розрахунок економії повітря в печі:

Витрата повітря:

у другій зварювальній зоні - 17 500 м3/ч у томильній — 7000 м3/ч.

Визначаємо зменшення повітря в печі:

.

Ціна 1000 м³ повітря — 16,56 грн; 3721,6 м³ = 61,63 грн.

Визначаємо зниження собівартості на 1 тонну.

.

Розрахунок економії газу в печі:

Витрата газу:

у зварювальній зоні - 6750 м3/ч у томильній зоні - 2500 м3/ч.

У зварювальній зоні час нагріву сляба в печі зменшилося на 5 хвилин, тоді витрати газу зменшаться на:

у томильній зоні час нагріву зменшився на 19,4 хвилини, тоді витрата газу зменшиться на:

.

Загальне зниження витрати газу:

.

Визначаємо частки природного і доменного газу:

.

Ціна газу за 1000 м3:

Природного — 312 грн;

Доменного — 6,99 грн.

Визначаємо вартість газу:

.

Загальна економія склала 426 грн.

Визначаємо зниження собівартості продукції на 1 тонну:

3. Технологічна частина

У нашому випадку приймаємо прокатку сляба уздовж. Після видачі сляба з печі його задають у чорнову кліть «Дуо» і прокатують уздовж за 4 проходи для поліпшення форми розкату до отримання довжини не яка не перевершує 2650 мм тому, що довжина бочки 2800 мм. Після прокатки у довжину розкат кантують на 90° у горизонтальної площини рольгангом, який повертає, центрують маніпуляторами і задають у валки чорнової кліті для розбивки ширини.

Прокатав упоперек і отримав необхідну ширину, розкат знов повертають на 90° у горизонтальній площини і остаточно прокатують його до сприйманої товщини підкату, який видається з чорнової кліті в чистову.

Після чорнової кліті розкат передають у чистову реверсивну кліть «Кварто».

3.1 Фабрикація сляба

3.1.1 Визначаємо номінальну масу одного листа розмірами 16 Ч 1700 Ч 6000 мм.

(3.1)

де: H, D, L — відповідно товщина, ширина та довжина листа, мм г — щільність сталі, г = 7850 кг/м3.

З урахуванням можливостей стану та торцевої обрізі вибираємо двократний розкат.

3.1.2 Загальна маса двох листів

(3.2)

3.1.3 Визначаємо необхідну масу сляба:

де: Кф — фабрикацій ний коефіцієнт, Кф = 1,19

.

3.1.4 Обираємо геометричні розміри сляба. Ширину сляба приймаємо 1050 мм, а довжину 1600 мм.

Тоді товщину визначаємо по формулі:

(3.3)

де: Всл, Lсл — відповідно ширина і довжина сляба, мм.

.

Кінцеві розміри сляба: 230 Ч 1050 Ч 1600 мм.

3.2 Розрахунок режиму обтискань на кліті «Дуо»

Тому, що довжина бочки валів на кліті «Дуо» складає 2800 мм, то витягування сляба у довжину можливо до 2500 мм.

Тоді коефіцієнт витягування при прокатці сляба у перших проходах уздовжних складає:

(3.4)

3.2.1 Визначаємо товщину сляба після протяжки його у довжину:

(3.5)

3.2.2 Сумарне обтискання у поздовжніх проходах:

(3.6)

3.2.3 Визначаємо сумарний коефіцієнт витягування при розбивці ширини:

(3.7)

де, Враск = 1700 + 140 = 1840 мм.

140 мм — величина припуску на бічну обрізь.

.

3.2.4 Визначаємо товщину розкату після розбивці ширини:

(3.8)

3.2.5 Визначаємо сумарне обтискання при розбивці ширини:

(3.9)

3.2.6 Сумарне обтискання у уздовжних проходах з урахуванням товщини підкату рівній 60 мм:

(3.10)

3.2.7 Розподіляємо обтискання по проходам:

І прохід — Дh1 = 22 мм

ІІ прохід — Дh2 = 21 мм

ІІІ прохід — Дh3 = 20 мм

ІV прохід — Дh4 = 20 мм.

При розбивці ширини передбачаємо чотири похода, обтискання при цьому розподіляємо таким способом — спочатку передбачаємо більші обтискання, а в кінці менші.

V прохід — Дh5 = 17 мм,

VI прохід — Дh6 = 16 мм.

VII прохід — Дh7 = 16 мм,

VIII прохід — Дh8 = 14 мм.

Прокатку сляба до заданої товщини робимо за три прохода, останній прохід робимо з меншим обтисканням:

ІХ прохід — Дh9 = 10 мм, Х прохід — Дh10 = 8 мм, ХІ прохід — Дh11 = 6 мм.

3.2.8 Визначаємо коефіцієнти витягування та довжину розкату по проходам на кліті «Дуо»:

І прохід.

Дh1 = 22 мм

h1 = Н — Дh1, мм (3.11)

h1 = 230 — 22 = 208 мм.

(3.12)

(3.13)

ІІ прохід.

Дh2 = 21 мм

h2 = h1 — Дh2, мм

h2 = 208 — 21 = 187 мм.

ІІІ прохід.

Дh3 = 20 мм

h3 = h2 — Дh3, мм

h3 = 187 — 20 = 167 мм.

ІV прохід.

Дh4 = 20 мм

h4 = h3 — Дh4, мм

h4 = 167 — 20 = 147 мм.

Після четвертого проходу робимо кантівку на 90°.

V прохід.

Дh5 = 17 мм

h5 = h4 — Дh5, мм

h5 = 147 — 17 = 130 мм.

VІ прохід.

Дh6 = 16 мм

h6 = h5 — Дh6, мм

h6 = 130 — 16 = 114 мм.

VІІ прохід.

Дh7 = 16 мм

h7 = h6 — Дh7, мм

h7 = 114 — 16 = 98 мм.

VІІІ прохід.

Дh8 = 14 мм

h8 = h7 — Дh8, мм

h8 = 98 — 14 = 84 мм.

Після восьмого проходу робимо кантівку для поздовжньої прокатки до товщини 60 мм.

ІХ прохід.

Дh9 = 10 мм

h9 = h8 — Дh9, мм

h9 = 84 — 10 = 74 мм.

Х прохід.

Дh10 = 8 мм

h10 = h9 — Дh10, мм

h10 = 74 — 8 = 66 мм.

ХІ прохід.

Дh11 = 6 мм

h11 = h10 — Дh11, мм

h11 = 66 — 6 = 60 мм.

.

Отримані геометричні розміри розкату по проходам заносимо у таблицю 3.1.

Таблиця 3.1 — Розрахункові параметри прокатки у чернової кліті.

3.3 Розрахунок швідкістного режиму на кліті «Дуо»

Найбільш виробнича та менш стомлююча для оператора робота забезпечується при виконанні потрійної умови В. А. Тягунова.

(3.14)

де: tну — час встановлювання верхнього валка для слідую чого проходу, с;

tрд — час реверсування двигунів від моменту викиду розкату в попередньому проході до моменту захоплення даному проході, с;

tрр — час повернення розкату к валкам, с;

tх — час паузи між походами, с.

Час роботи натискного улаштування залежить від величини обтискання в наступному проході.

При час перемішування верхнього валка визначається по формулі:

.

При:

.

Час реверсування двигуна визначаємо по залежності:

(2.15)

де: щв — кутова швидкість валків при виході розкату в даному проході, рад/с;

е2 — кутове сповільнення валків, рад/с2;

щз — кутова швидкість валків при захопленні в наступному проході, рад/с;

е1 — кутове прискорення валків, рад/с2.

Час реверсування розкату залежить від швидкості прокатки — швидкості виходу розкату з валків і від направлення обертання роликів рольгангу. Якщо ролики рольгангу обертаються в напрямку руху розкату, то час реверсування розкату визначаємо по формулі:

(3.16)

де: Vв — швидкість виходу металу, м/с;

м — коефіцієнт тертя між полосою та роликами рольгангу, м = 0,2 ч 0,3;

g — прискорення сили важкості.

При викиді розкату на ролики, які обертаються назустріч, час реверсування розкату визначаємо за формулою:

(3.17)

І прохід.

Кутова швидкість валків при викиді розкату у І проході визначається по умові (3.14):

звідки .

Дh2 = 21 мм Так як

Задаємося кутовою швидкістю захоплення у ІІ проході: щз2 = 1,5 рад/с.

Тоді:

Час реверсування розкату визначаємо за формулою (3.17):

(3.18)

Задаємося кутовою швидкістю захоплення у І проході щз1 = 1,5 рад/с.

Визначаємо найбільшу кутову швидкість валків у І проході.

(3.19)

Час прискорення валків без металу:

(3.20)

Час прискорення валків з металом від номінальної кутової швидкості:

(2.21)

Час прискорення валків з металом від номінальної кутової швидкості до найбільшої у даному проході:

(2.22)

Час сповільнення валків з металом до кутової швидкості викиду у даному проході:

(2.23)

Час сповільнення валків до номінальної кутової швидкості:

(2.24)

Час до повної зупинки валків:

(2.25)

Машиний час прокатки:

(2.26)

Середня швидкість прокатки:

(2.27)

Розрахунок інших проходів робиться аналогічно.

Отримані результати розрахунку швідкістного режиму прокатки у кліті «Дуо» заносимо у таблицю 3.2.

Таблиця 3.2 — Розрахунок швідкістного режиму при прокатці у кліті «Дуо»

Машиний час прокатки — 15,711 113 сек Час пауз між проходами — 17,65 963 сек Час на установку рос твору між валками для прокатки наступного сляба — 4,21 сек Цикл прокатки = 37,58 076 сек.

3.4 Визначення допустимого моменту при прокатці на кліті «Дуо»

Визначаємо номінальний момент с урахуванням перевантажувального коефіцієнту:

(3.28)

.

Визначаємо динамічний момент головної лінії кліті «Дуо» при прискоренні двигуна:

(3.29)

Динамічній момент при гальмуванні двигуна:

(3.30)

де: m — маса елемента головної лінії, який обертається;

Dі - діаметр інерції цього елемента, Dі = 0,75 · D;

D — діаметр елемента головної лінії, який обертається;

е1, е2 — кутове прискорення та сповільнення елемента, який обертається.

Махова маса робочих валків: 2 · 0,31 · (0,7 · 1,15)2 = 0,389 МН · м2

Махова маса головок шпинделей: 2 · 0,026 · (0,7 · 1,05)2 = 0,056 МН · м2

Махова маса тіла шпинделя: 2 · 0,018 · (0,7 · 0,554)2 = 0,054 МН · м2

Махова маса муфт: 2 · 0,04 · (0,7 · 1,2)2 =0,067 МН · м2

Махова маса якоря двигуна: Дяк = 2 · 2,7 = 5,4 МН · м2

Загальний маховий момент інерції обертаючихся мас лінії приводу валків:

Динамічний момент при розгоні двигуна:

.

Динамічний момент при гальмуванні двигуна:

Максимальний момент двигуна при прокатці з номінальною кутовою швидкістю:

(3.31)

де: з — коефіцієнт корисної дії;

.

Максимальний момент двигуна при прокатці з найбільшою кутовою швидкістю:

(3.32)

де: и — відношення найбільшої кутової швидкості к номінальної:

(3.33)

.

3.5 Розрахунок енергосилових параметрів при прокатці на кліті «Дуо»

Повне зусилля прокатки:

(3.34)

де: Рср — середній удільний тиск, Н/мм2;

В — ширина розкату, мм;

L — довжина очагу деформації, мм.

(3.35)

де: уТ — опір деформації с урахуванням термомеханічних коефіцієнтів;

nу — коефіцієнт напруженого стану, який визначається в залежності від відношення довжини очагу деформації к середній товщині розкату;

nВ — коефіцієнт впливу ширини розкату на удільний тиск.

Для визначення опору деформації у діапазоні температур 1073 — 1573°К (800 — 1300°С) Л. В. Андреюком і Г. Г. Тюленевим пропонується емпірична формула:

(3.36)

де: S, a, b, c — коефіцієнти для розрахунку опору деформації.

(3.37)

При m > 2 nу = 0,75 ч 0,25

При m? 2 та m? 0,4 .

Коефіцієнт nВ залежить від параметрів «m» і «n»

При 0,4 < m < 2 і при 0,5 < n < 2 nВ = 1

При n > 5 nВ = 1,15

есередня ступінь деформації:

U — середня швидкість деформації, 1/сек.

.

V — середня швидкість прокатки, м/с.

І прохід.

Визначаємо довжину очага деформації:

(3.38)

Визначаємо швидкість деформації:

(3.39)

Визначаємо ступінь деформації:

(3.40)

Температура початку прокатки на кліті «Дуо» приймаємо на основі технологічної інструкції рівною 1453°К (1180°С).

Визначаємо параметри «m» і «n»

(3.41)

Так як 0,4 < m < 2 то

.

Визначаємо опір деформації:

Для сталі 3сп коефіцієнти дорівнюють:

S = 0,96; у0 = 90,7Н/мм2; а = 0,124, b = 0,167; -с = 2,54

.

Визначаємо середній удільний тиск:

Визначимо момент прокатки для двох двигунів:

(3.42)

де: ш — коефіцієнт прикладення зусилля ш = 0,45 ч 0,5

f — коефіцієнт тертя в підшипниках

f = 0,01 ч 0,02

Інші проходи розраховуємо аналогічно.

Результати розрахунку енергосилових параметрів прокатки заносимо у таблицю 3.3.

Таблиця 3.3 — Результати розрахунку енергосилових параметрів прокатки.

3.6 Перевірка приводних двигунів кліті «Дуо» на нагрів

Момент при прискоренні двигунів без металу:

(3.43)

де: Мдин1 — динамічний момент при розгоні системи, Мдин1 = 0,319 МН· м.

Мхх — момент холостого ходу Момент при прискорені валків з металом:

(3.44)

Момент при прокатці з постійною кутовою швидкістю:

(3.45)

Момент при сповільнені валків з металом:

(3.46)

де: Мпр — момент прокатки, Мдин2 — динамічний момент при сповільнені системи, Мдин2 = 0,639 МН· м.

Момент при зупинці валків:

(3.47)

Визначаємо моменти на окремих ділянках швидкісної діаграми по проходам:

І прохід.

ІІ прохід.

ІІІ прохід.

ІV прохід.

V прохід.

VІ прохід.

VІІ прохід.

VІІІ прохід.

ІХ прохід.

Х прохід.

ХІ прохід.

Визначення середньоквадратичного моменту для ділянок швидкісної діаграми.

Період часу при прискорені дорівнює:

(3.48)

тоді:

аналогічно для періоду гальмування с прискоренням:

(3.49)

І прохід.

ІІ прохід.

ІІІ прохід.

ІV прохід.

V прохід.

VІ прохід.

VІІ прохід.

VІІІ прохід.

ІХ прохід.

Х прохід.

ХІ прохід.

Визначаємо суму квадратичних моментів для усіх проходів :

Визначаємо середньоквадратичний момент для прокатування одного сляба:

Результати розрахунку заносимо у таблицю 3.4.

Таблиця 3.4 ;

3.7 Розрахунок режиму обтискань на кліті «Кварто»

У кліть «Кварто» надходить підкат із кліті «Дуо» товщиною 60 мм. При прокатці у чистової кліті можлива прокатка з погладжуючим проходом.

Прогладжування — це прокатка листа при зазорі між валками, рівним чи трохи більшим ніж у попередньому проході. Прогладжування зменшує різнотовщинність листа по перетину, усуває хвилястість по кромкам та придає більш ніж без нього точні розміри листа.

3.7.1 Розподіляємо обтискання по проходам.

І прохід — Дh1 = 13 мм

ІІ прохід — Дh2 = 10 мм

ІІІ прохід — Дh3 = 8 мм

ІV прохід — Дh4 = 6 мм.

V прохід — Дh5 = 4 мм,

VI прохід — Дh6 = 3 мм.

VII прохід — прогладжуючий.

3.7.2 Визначаємо коефіцієнти витягування та довжину розкату по проходам на кліті «Дуо»:

І прохід.

Дh1 = 13 мм

h1 = Н — Дh1, мм

h1 = 60 — 13 = 47 мм.

ІІ прохід.

Дh2 = 10 мм

h2 = h1 — Дh2, мм

h2 = 47 — 10 = 37 мм.

ІІІ прохід.

Дh3 = 8 мм

h3 = h2 — Дh3, мм

h3 = 37 — 8 = 29 мм.

ІV прохід.

Дh4 = 6 мм

h4 = h3 — Дh4, мм

h4 = 29 — 6 = 23 мм.

V прохід.

Дh5 = 4 мм

h5 = h4 — Дh5, мм

h5 = 23 — 4 = 19 мм.

VІ прохід.

Дh6 = 3 мм

h6 = h5 — Дh6, мм

h6 = 19 — 3 = 16 мм.

Одержані геометричні розміри розкату по проходам зводимо у таблицю 3.5.

Таблиця 3.5 — розрахунок параметрів прокатки у кліті «Кварто».

Таблиця 3.6 — Розрахунок швідкістного режиму при прокатці у кліті «Кварто»