В условиях постоянно возрастающих требований к качеству
металлопродукции, расширения сортамента проката, а также высоких темпов развития прокатного производства, металлургические предприятия, для занятия или сохранения высоких позиций на рынке, оснащают свои заводы современным прокатным оборудованием, создают новые и усовершенствуют существующие технологические процессы для более высокого качества проката, эффективности его производства и финансовой выгоды.
В связи с этим, целью данной дипломной работы является разработка технологического процесса прокатки сортовой стали из непрерывнолитой заготовки на стане 780 ПАО «ЧМК».
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
- проанализировать современные тенденций развития технологии непрерывной разливки сортовых заготовок и сортопрокатного производства;
- выбрать технологическую схему производства сортовых профиле от жидкого металла до готовой продукции;
- описать и проанализировать технологических процесс и оборудование прокатки на стане 780 ПАО «ЧМК», а также разработать варианты по его реконструкции;
- привести схему прокатки профиля ø125 мм, произвести расчет энергосиловых параметров процесса прокатки и технико-экономических показателей работы стана 780 ПАО «ЧМК»;
- проанализировать обеспечение безопасности жизнедеятельности и защиты окружающей среды в условиях стана 780 ПАО «ЧМК».
1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ
НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СОРТОВЫХ ЗАГОТОВОК
За последние двадцать лет в мире было введено большое количество машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), которые почти полностью вытеснили разливку стали в изложницы. Доля непрерывной разливки стали в большинстве стран превышает 90% (таблица 1), в целом по миру – более 80% (рисунок 1).
В России в 1995 году лишь 37% всей стали разливалось на МНЛЗ. 80 60 40 20 0
1980 1985 1990 1995 2000 год
Рисунок 1 – Доля непрерывнолитой стали в процентах от выплавленной
стали в мире
Таблица 1 – Доля непрерывной разливки стали в мире, %
Год
Страна
1980 1990 1995 1999 Страны СНГ (бывш. СССР) 10,7 17,9 28,7 49,8 Страны Западной Европы 39,6 89,1 93,6 94,6 20,3 20,3 67,4 91,0 95,6 Япония 59,5 93,9 95,8 97,2 КНР 6,2 22,3 46,5 68,9 Страны Латинской Америки 32,3 62,2 72,1 75,3 Страны Африки 40,2 71,2 84,6 86,5 Канада 25,6 76,7 97,1 98,2 Австралия и Океания 10,3 85,0 99,8 99,4 Южная Корея 32,4 96,1 98,2 98,7 Всего в мире 27,3 59,6 73,5 82,6
Кислородно-конвертерный способ производства стали
... стали от фосфора и частично от серы. Устройство кислородного конвертера. В настоящее время при производстве стали применяется два типа конвертеров: ... установок и разливка - в изложницы или на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). В своей основе производство стали - процесс ... открытиях, сделанных в разных странах мира, и богатом практическом опыте. 1. Строение и свойства стали Сталь - это сплав ...
Доля сортового металла от общего объема непрерывнолитой стали в мире составляет 44%, в том числе мелкосортовой заготовки – 25% (рисунок 2)
Мелкосортная
заготовка
25%
Слябы
56%
Блюмы
19%
Рисунок 2 – Доля сортовой стали в процентах от объема непрерывнолитой
стали (2000 г.)
За последние пять лет было введено более 100 комплексов сортовых МНЛЗ по всему миру. Из них более половины являются мелкосортовыми с размером заготовки (диаметр круга или сторона квадрата) от 100 до 180 мм, остальные – блюмовые (размер круглой и квадратной заготовки 180-370 мм).
В 1997 г. отлито 600 млн. т непрерывнолитых заготовок, из них 56% составляли слябы, 19% — блюмы, 25% — мелкосортовые заготовки (рисунок 3).
На 1021 ручье отлито 120 млн. т блюмов и на 3720 ручьях отлито 160 млн. т мелкосортовых заготовок. Удельная пропускная способность соответственно составила 118 и 42 тыс. т/год/ручей.
Рисунок 3 – Мировое производство стали (млн. т) и доля непрерывнолитого металла (%): 1 — мировое производство сырой стали; 2 мировое производство разливаемой стали; 3 — мировое производство непрерывнолитой стали; 4 — доля непрерывнолитой стали в процентах от сырой стали.
По конструктивному исполнению в эксплуатации находятся вертикальные, горизонтальные и радиальные МНЛЗ.
Радиальные МНЛЗ используются для получения заготовок квадратного, круглого, прямоугольного сечения из низко-, средне- и высокоуглеродистых сталей. Размер сечения квадратных и прямоугольных заготовок от 100 до 400 мм, круглых заготовок от 100 до 450 мм. Радиус кривизны машины зависит от сечения заготовки и конструкции машины и составляет 6…14 м.
Вертикальные МНЛЗ используются для получения заготовок квадратного, круглого, прямоугольного сечения, как правило, из высоколегированных сталей. Размер сечения от 120 дл 450 мм (существует машина, производящая заготовку квадратного сечения размером 50 мм.
Горизонтальные МНЛЗ применяются при необходимости использования существующих производственных площадей. На них производят заготовку широкого маркосортамента (включая высоколегированные) сталей. Размер сечения квадратных и прямоугольных заготовок от 100 до 300 мм, круглых заготовок от 100 до 250 мм. Высота машины не превышает 10 м. Недостатком этого типа машин является их низкая производительность (до 200 тыс. т/год).
Большая часть сортовых машин — радиального типа. Разливка осуществляется в несколько ручьев (как правило, от 2 до 6).
Производительность МНЛЗ зависит от скорости разливки, которая, в свою очередь, зависит от профилесортамента и маркосортамента конечной заготовки. Средняя производительность блюмовых МНЛЗ — 200…3000 тыс. т в год на ручей, а мелкосортных — 100…200 тыс. т в год на ручей. Скорость разливки на современных машинах находится в пределах 0,25…6 м/мин. В таблице 2 приведены расчетные величины скорости разливки и производительности машин непрерывной разливки фирмы «Danieli» (Италия).
Непрерывная разливка стали
... непрерывной разливке образуется одна усадочная раковина в конце разливки плавки; 2) непрерывно литые слитки или заготовки прокатывают непосредственно на листовых или сортовых станах. Применение непрерывной разливки стали ... установок непрерывной разливки стали; с кристаллизатором, двигающимся со скоростью слитка; ... изготавливаются слябовые машины с четырьмя ручьями. а - вертикальная; б - вертикальная ...
Анализ характеристик действующих МНЛЗ (таблица 3) показывает, что заготовка с размерами сечения от 100 до 10 из коррозионостойких, жаропрочных и ряда других сталей для мелкосортных, сортопроволочных и проволочных станов на них не производится. Коррозионностоййкие, жаропрочные и ряд других сталей в связи с повышенными требованиями потребителей к качеству проката разливаются в круглые или квадратные заготовки с размерами 250…350 мм с последующей прокаткой на заготовочных станах.
Таблица 2 — Скорость разливки и производительность МНЛЗ
Сечение заготовки Маркосортамент Раз Сечение Параметр Низкоуглеродис Средне- и Высоколегирован мер, тые, высокоуглероди ные, мм низколегирован стые, специальные
ные (обычного легированные с стали и сплавы
качества, содержанием (подшипниковые,
конструкционн легирующих для сварочной
ые и др.) элементов от 1 проволоки, для
до 3% кордов и др.)
(автоматные,
инструментальн
ые, для
холодной
высадки и др.)
Сечение заготовки Маркосортамент 100 круг производитель
ность ручья, 17,0* 14,0* 140*
т/ч
скорость
разливки, 4,0* 3,3* 3,3*
м/мин
квадрат производитель 22*
ность ручья,
17,0 17,0*
т/ч
скорость
разливки, 5,2* 4,0 4,0*
м/мин 150 круг производитель
ность ручья, 26,2 23,0 22,0
т/ч
скорость
разливки, 2,7 2,4 2,3
м/мин
квадрат производитель
ность ручья, 28,0 23,0 21,0
т/ч
скорость
разливки, 2,9 2,4 2,2
м/мин 200 круг производитель
ность ручья, 33,0 29,0 26,0
т/ч
скорость
разливки, 1,9 1,7 1,5
м/мин
квадрат производитель
ность ручья, 30,0 24,0 22,0
т/ч
скорость
разливки, 1,8 1,4 1,3
м/мин 250 круг производитель
ность ручья, 36,0 32,0 30,0
т/ч
скорость
разливки, 1,4 1,2 1,1
м/мин
квадрат производитель
ность ручья, 35,0 28,0 27,0
т/ч
скорость
разливки, 1,3 1,1 1,0
м/мин
Сечение заготовки Маркосортамент 300 круг производитель
ность ручья, 39,0 34,0 31,0
т/ч
скорость
разливки, 1,0 0,9 0,8
м/мин
квадрат производитель
ность ручья, 36,0 32,0 30,0
т/ч
скорость
разливки, 0,9 0,8 0,8
м/мин 350 круг производитель
ность ручья, 42,0 36,0 33,0
т/ч
скорость
разливки, 0,8 0,7 0,6
м/мин
квадрат производитель
ность ручья, 37,0 33,0 31,0
т/ч
скорость
разливки, 0,7 0,6 0,6
м/мин
*
Данных о практическом применении в последние годы нет.
Таблица 3 — Сортамент некоторых комплексов «МНЛЗ — сортовой стан» № Предприятие Страна Заготовка Профилесорта Маркосортамент
мент 1 Auburn Steel США кв. 152,4 арм. 4…14 углеродистые,
кр. 12,7…50,8 автоматные,
кв. 12,7…50,8 подшипниковые 2 Ispat ФРГ кв. 120 кр. 5,5…14 высокоуглеродистые,
Hamburger для сварочной
Stahlwerke проволоки, для
Способы разливки стали
... разливки кипящей стали. Применяют два основных способа разливки стали: разливка в изложницы; непрерывная разливка. Разливку в изложницы подразделяют на два вида: разливка сверху; сифонная разливка. При разливке сверху сталь ... поведением металла в изложнице и регулировать скорость разливки. Недостатки сифонной разливки: 1.сложность и повышенная стоимость разливки из-за расхода сифонного кирпича, ...
холодной высадки 3 Acciarie di Италия кв. 140 кр. 5,5…19 углеродистые,
Piombmo автоматные,
подшипниковые 4 Dillinger ФРГ кв. 125…150 кр. 5,5…16 высокоуглеродистые,
Hutte для сварочной
Saarstahl проволоки, для
холодной высадки,
для армирования ж/б 5 Alexsandria Египет кв. 130 кр. 5,5…16 углеродистые
National Iron
& Steel 6 American США кв. 160 кр. 19…36 (до углеродистые, № Предприятие Страна Заготовка Профилесорта Маркосортамент
мент
Steel & Wire 51) автоматные 7 Kunmeeng Китай кв. 150 кр. 5,5…20 среднеуглеродистые,
Iron & Steel высокоуглеродистые,
для армирования ж/б,
для холодной высадки 8 Acindar Аргентина кв. 120 кр. 12…63,5 углеродистые,
шест. 12…45 автоматные,
арм. 16…40 пружинные 9 Daido Steel Япония кр. 350 кв. 6…25 коррозионностойкие,
кв. 310 подшипниковые,
жаростойкие,
пружинные 10 Al Ezz Steel Египет кв. 100…160 кр. 12…32 углеродистые 11 SMI Steel США кв. 127×178 кв. 12,7…75 –
кв. 152×165 кр. 12,7…45
уголок, полоса 12 Voest-Alpine Австрия кв. 130 кр. 5…25 для сварочной
Stahl проволоки, для
холодной высадки,
подшипниковые, для
кордов 13 Huta Польша кв. 100…130 кр. 5,5…20 углеродистые,
Zweriercie пружинные,
конструкционные 14 Birmingham США кв. 267×343 кв. 115…180 углеродистые,
Steel автоматные,
жаропрочные,
коррозионностойкие 15 Белорусский Беларусь кв. 125 кр. 10…40 углеродистые,
МЗ шест. 10…40 конструкционные,
кв. 10…40 низколегированные
арм. 10…40
кат. 5,5…12 16 Молдавский Молдова кв. 125 кр. 10…40 углеродистые,
МЗ шест. 10…38 конструкционные,
кв. 10…35 низколегированные
арм. 10…40
кат. 5,5…12
Основой современной металлургии стали является двухступенчатая схема, которая состоит из доменной выплавки чугуна и различных способов его передела в сталь. При доменной плавке, осуществляемой в доменных печах, происходит избирательное восстановление железа из руды, но одновременно из руды восстанавливаются также фосфор и в небольших количествах марганец и кремний; железо науглероживается и частично насыщается серой. В результате из руды получают чугун – сплав железа с углеродом, кремнием, марганцем, серой и фосфором. Передел чугуна в сталь производят в конвертерах, мартеновских и электрических печах. В этих агрегатах происходит избирательное окисление примесей чугуна таким образом, что в процессе плавки они переходят в шлак и газы. В результате получают сталь заданного химического состава, из которой в дальнейшем получают готовую продукцию литьем и последующей сортовой прокаткой.
Схема получения готовой продукции из жидкого металла представлена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Схема получения готовой продукции из жидкого металла
При производстве сортовых профилей стальной слиток массой до 15 т с температурой поверхности 800-900ºС поступающий из сталеплавильного цеха подогревают до температуры 1300ºС в нагревательных колодцах и прокатывают на блюминге. Блюминг за 12-16 пропусков слитка через валки с калибрами в течение 1-2 мин обжимает его на блюмс квадратного (или близкого к нему) сечения размером от 140 140 до 450 450 мм.
Холодная прокатка листов
... и резкому падению пластичности. Поэтому холодная прокатка трансформаторной стали осуществляется значительно труднее, чем прокатка динамной. 2. Технологический процесс и оборудование стана., Схема расположения оборудования. Холодная прокатка трансформаторной стали на отечественных заводах осуществляется ...
Полученный полупродукт в горячем состоянии режется на мерные длины 4 м мощными сортовыми ножницами на ходу, при передвижении болванки по рольгангу. Далее блюмсы поступают без подогрева на непрерывный заготовочный стан для прокатки заготовок требуемых размеров либо на крупносортный стан, для прокатки крупных профилей сортовой стали. Однако в настоящее время большое распространение получают машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), которые позволяют исключить применение блюмингов и заготовочных станов.
Выбранная схема получения готовой продукции из жидкого металла представлена на рисунке 5: Рисунок 5 — Схема получения готовой продукции из жидкого металла 2. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СОРТОПРОКАТНОГО
ПРОИЗВОДСТВА
В настоящее время во всем мире расширяется сортопрокатное производство из непрерывнолитых заготовок, которое по сравнению с традиционным способом обеспечивает экономию металла (до 20%), сокращение численности работающих, сокращение сроков окупаемости при строительстве новых агрегатов, сокращение энергозатрат до 1500 МДж/т (при прокатке с одного нагрева).
Установки непрерывной разливки стали (далее УНРС) для отливки стальных заготовок различного типа и размера применяются в 93 странах мира, их суммарное число приближается к 2000. Марочный сортамент непрерывнолитых заготовок захватывает практически весь сортамент современного прокатного и часть кузнечно-штамповочного производства, начиная с рядовых сталей для изготовления строительных профилей и арматуры, до продукции специального назначения.
Тем не менее, непрерывное литье не всегда обеспечивает качество заготовок, необходимое для производства ответственных деталей, например, в автомобилестроении, поэтому последнее время применяется процесс обжатия непрерывнолитой сортовой заготовки среднего размера непосредственно за УНРС в компактной черновой группе с горизонтальными и вертикальными клетями.
Основным вектором направления развития производства крупносортных профилей, в том числе балок, является использование новой технологии литья заготовок CBP (Compact Beam Production) по форме, приближенной к готовой продукции (Near-net-shape), разработанной американскими фирмами «Shaparral Steel» и «SMS Concast».
Предполагается, что в ХХI веке получат распространение микрометаллургические заводы производительностью 3-30 тыс. т/год, которые способны разрешить проблему рационального обеспечения металлопродукцией удаленных регионов, что важно для России. Для таких заводов создаются технологии и оборудование для получения проката преимущественно мелких сечений с деформациями, необходимыми для проработки структуры и достижения заданных свойств.
Главными тенденциями развития современных мелкосортных и проволочных станов являются увеличение размеров и массы исходных заготовок, конечной скорости прокатки, переход на непрерывнолитую заготовку и совмещение процесса ее отливки с прокаткой, расширение сортамента продукции и повышение технологической гибкости прокатных станов, увеличение точности размеров прокатываемых профилей, повышение механических свойств проката в результате применения специальных температурных режимов деформации и регулируемого охлаждения, использование агрегатов высокого обжатия (компактных черновых блоков клетей с консольными валками, планетарных косовалковых станов и др.), рабочих клетей жесткой бесстанинной конструкции, трехвалковых клетей с тремя приводными валками, чистовых блоков клетей, средства непрерывного контроля качества продукции.
Процесс прокатки металла
... прокатки Прокатный стан - это совокупность привода, шестеренной клети, одной или нескольких рабочих клетей. Прокатные станы классифицируют по трем основным признакам: по числу и расположению валков; по числу и расположению рабочих клетей; по их назначению. Прокатка ... скорости прокатки. Обычно при прокатке блюмов и крупных заготовок ... технологическогопроцесса. Актуальность темы реферата состоит в ...
Зарубежный и отечественный опыт показывает, что сечение непрерывнолитой заготовки должно быть не менее 150х150 мм для полной проработки литой структуры и получения требуемой микроструктуры конструкционного проката. Скорость прокатки в чистовых блоках проволочных станов достигает 180 м/с, минимальный диаметр катанки в основном 5 мм (в отдельных случаях 4,7 мм — стан конструкции фирмы «Morgan Construction», введенный в 1996 г. фирмой «Charter Still», США, и 4,5 мм — стан конструкции фирмы «Danieli», Италия, введенный в 1998 г.фирмой «Siderurgica Hunedoara», Румыния).
Австрийская фирма VAI разработала и применила более 90 компактных клетей кассетного типа, выдерживающие сверхвысокие нагрузки в чистовых блоках, для прокатки катанки и прутков из специальных сталей.
К числу преимуществ бесстанинных клетей фирмы SKET (Германия) относятся небольшая масса, быстрая перевалка клетей благодаря их предварительной настройке на стенде вне линии прокатки, унифицированная конструкция горизонтальных и вертикальных клетей, не изменяющаяся линия прокатки.
Наиболее широко используемая сталь арматурная сталь для железобетонных конструкций является одним из видов проката, объемы производства и потребление которого не уменьшаются, а требования к его качеству непрерывно возрастают. Увеличиваются объемы арматурной стали, изготовленные с использованием высокотехнологичной и высокопроизводительной технологии прокатки-разделения, которую предусматривают как на новых, так и модернизированных станах США, Японии, Германии.
Основными тенденциями развития производства арматурной стали для обычных железобетонных конструкций являются:
- повышение прочностных свойств до уровня 500 Н/ ;
- обеспечение гарантированной свариваемости благодаря ограничению содержания углерода до 0,24% и углеродного эквивалента С до 0,52%;
- полная унификация, т.е. переход на единый класс арматуры B500 по EN 10080 (EC) или А500С по российскому стандарту АСЧМ7-93 независимо от способа производства и диаметра (5-40 мм);
- повышение надежности, долговечности и улучшения совместной работы арматуры и бетона в результате улучшения качества стали и перехода на единый (серповидный) профиль.
Таблица 4 – Новые и модернизированные сортопрокатные станы, введенные
в эксплуатацию в мире за 1995-2017 гг. Наименование Европа Азия Америка Африка Всего
станов Рельсобалочные 0/1 2/0 Н.св. Н.св. 2/1 и балочные Крупносортные Н.св. 2/0 2/0 Н.св. 4/0 Среднесортные 1/0 4/0 2/1 1/0 8/1 Сортовые** 1/0 5/0 5/3 2/1 13/4 Мелкосортные 1/0 4/1 2/1 Н.св. 7/2 Мелкосортно- 2/2 7/2 3/0 1/0 13/4 проволочные Проволочные 0/4 7/2 0/2 0/1 7/9 Сортовые для Н.св. Н.св. 3/1 Н.св. 3/1 прокатки специальных сталей Всего 5/7 31/5 17/8 4/2 57/22
* В числителе — новых, в знаменателе — модернизированных
** Виды и размеры профилей не указаны
За период с 1995 по 2000 год было введено в эксплуатацию около 120 сортовых станов и кардинально реконструировано более 80 станов (таблица 4).
На долю сортопроволочных станов приходится 34% всех новых и более 45% всех реконструируемых станов, на долю мелкосортных — 28% новых и 25% реконструируемых, на долю проволочных — 9 и 21% соответственно (рисунок 5, рисунок 6).
Прокат металла. Прокатные станы
... металлов является таким видом пластической обработки, когда исходная заготовка обжимается вращающимися валками прокатного стана в целях уменьшения поперечного сечения заготовки и придания ей заданной формы. Существует три основных ...
Большая часть введенных в эксплуатацию станов находится на территории Китая (27%), США (16%) и Юго-Восточной Азии (15%).
Наибольшая часть реконструированных станов находится в Европе (38%), Латинской Америке (16%) и США (13%) (рисунок 7, рисунок 8).
Примерно 40% всех вводимых в эксплуатацию станов включены в состав мини-заводов.
Средства, затрачиваемые на строительство нового стана, колеблются от 60 до 200 млн. долларов США и в среднем составляют 80-120 млн. долларов США в зависимости от типа стана, оборудования, фирмы — производителя оборудования, страны. В случае, когда закупается уже бывшее в эксплуатации оборудование, затраты составляют от 20 млн. долл. США без учета строймонтажа. Реконструкция стана стоит примерно 5-60 млн. долл. США.
9%
9%
28%
11%
9%
34%
мелкосортные сортопроволочные
проволочные универсально-балочные
крупносортные среднесортные
Рисунок 6 – Соотношение количества станов различных типов, введенных в
эксплуатацию за период с 1995 по 2017 год в мире
4%
1% 4%
25%
21%
45%
мелкосортные сортопроволочные
проволочные универсально-балочные
крупносортные среднесортные
Рисунок 7 – Соотношение количества станов различных типов, кардинально
реконструируемых за период 1995 по 2017 год в мире
Юго-Восточная Австралия
Азия 1% США
15% 16%
Ближний Япония
Восток 5%
12%
Лат.
Америка
5%
Африка Китай
6% 27%
Евпропа Канада
11% 2%
Ближний Юго-Вост. Азия
Восток 8% США
3% 16%
Лат.
Америка Япония
16% 6%
Китай
5%
Канада
Африка 3%
7%
Евпропа
38%
станов
Выделим некоторые характерные решения в современных станах, вводимых в эксплуатацию и реконструируемых за рубежом:
- большинство станов используют непрерывнолитую заготовку, сечение заготовки от 120х120 мм до 180х180 мм, длина заготовки 12…16 м;
- широко используется непрерывнолитая заготовка с последующим горячим (или частично горячим) посадом;
- в качестве нагревательных устройств используются печи с шагающим подом;
- процесс прокатки — непрерывный или полунепрерывный;
- наряду с высокопроизводительными станами, которые продолжают строить предприятия стран Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока, имеется большое количество станов со среднем уровнем производительности и широким сортаментом;
- большая часть вводимых и реконструируемых станов — сортопроволочные с сортаментом — пруток и канатка диаметром 5,5-20 мм;
- масса бунта 1800…2500 кг (до 4000 кг);
- скорость прокатки сортопроволочных и проволочных станов при прокатке катанки диаметром 5- мм достигает 120 м/с;
- непрерывные сортопроволочные стана выполняются однониточными и двухниточными с растущей тенденцией к однониточному;
- наиболее широко применяются бесстанинные клети и клети с консольными валками;
- в линии стана присутствует устройство гидросбива окалины;
- для охлаждения в линии стана используются регулируемые конвейеры Стелмора;
- низкотемпературная прокатка на средне-, мелкосортных, сортопроволочных и проволочных станах, позволяющая уменьшить потерю тепла и, в целом, снизить расход энергии и повысить коэффициент выхода годного;
- широко применяется контролируемая прокатка высоколегированных сталей на мелкосортных, сортопроволочных и проволочных станах;
- автоматизированные линии отделки и высотные склады для хранения готового проката включаются в комплекс стана.
Сортовые станы, работающие за рубежом, имеют следующие основные характеристики (таблица 5).
Расчет трехзонной методической печи с шагающим подом
... затруднено удаление окалины. Применение в этих случаях методических печей с участками монолитного пода практически исключено. Поэтому оптимальной конструкцией можно считать методическую печь с шагающим подом. Применение таких печей одно время ограничивалось их низкой герметичностью, ...
Оборудование, работающее на сортовых стана, спроектировано и изготовлено, в основном, следующими фирмами: «Daniele Morgardshammar» (Италия), «Morgan Сonstruction» (США), «Shloemann-Siemag» (ФРГ), «Pomini» (Италия), «Friedriсh Kocks» (ФРГ), «SKET» (ФРГ), «Voest-Alpine Industrieanlagenbau» (Австрия), «NKK» (Япония), «Kawasaki Heavy Industries» (Япония).
Реконструкция действующих станов проходит по различным причинам (таблица 6).
Помимо этого, как правило, вводятся устройства для гидросбива окалины, методические нагревательные печи с монолитным подом, заменяются печами с шагающими балками, в комплекс стана включаются автоматизированные линии отделки, а также высотные склады для хранения готового проката.
Время эксплуатации стана с момента пуска до первой существенной реконструкции, как правило, не превышает десять лет.
Таблица 5 – Основные характеристики зарубежных сортовых станов
Тип стана Профилесортамент Объем производства, Скорость
тыс.т/год прокатки,
м/с Универсально- Рельсы и строительные 500-1000 2-10 балочный профили различного размера Крупносортный Сортовые и фасонные 250-800 3-10
профили 40-200 мм Среднесортный Сортовые и фасонные 300-700 10-25
профили 20-75 мм Мелкосортный Сортовые и фасонные 200-700 20-40
профили 10-40 мм Сортопроволочный Пруток и катанка ø 5,5-25 200-1000 до 120
мм Проволочный Катанка ø 5,5-12 мм 300-600 до 120
Таблица 6 – Основные причины реконструкции сортовых станов за рубежом № Причина Способ решения Пример
Тип Фирма Страна
стана 1 Повышение Установка пров Belgo Бразилия производительнос дополнительного Mineira ти стана (участков прокатного стана) оборудования
Увеличение скорости м/сорт Ferrieri Nord Италия
прокатки за счет
ресурсов
существующего
оборудования или
путем замены
оборудования 2 Улучшение Установка м/сорт Asindar Аргентина качества редукционно продукции калибрующих блоков
Установка прокатных пров Ameristeel США
клетей новой
конструкции
(консольные, HV, SHS
и др.)
Установка линии м/сорт Sidcrurgica Бразилия
закалки в линии стана
Установка конвейеров с/пров Trinecke Чехия
Стелмора Zelezarny 3 Увеличение массы Использование с/пров Co Steel Канада бунта, увеличение исходной заготовки длины прутка большей массы
(увеличение сечения,
увеличение длины)
Сварка заготовок в с/пров Tangshan Китай
стык Iron and
Steel 4 Увеличение Установка к/сорт Steel of West США надежности оборудования новой Virginia работы конструкции оборудования Автоматизация с/пров Tokio Steel Япония
Калибровка прокатных валков
... Калибровка валков при прокатке листов заключается в выборе диаметра валков и придании им вогнутой, выпуклой или цилиндрической формы. Под действием больших давлений прокатные валки листовых станов ... при захвате заготовки калибр должен быть врезан так, чтобы воздействия верхнего и нижнего валков на ... в год, а также агрегата «печь-ковш». Пуск в эксплуатацию сортовых станов «450» и «370» производства ...
оборудования и
производственного
процесса 5 Снижение Различные способы (в с/сорт British Steel Англия издержек т.ч. выше описанные) 6 Увеличение Различные способы (в с/пров POSCO Ю. Корея выхода годного т.ч. выше описанные) 7 Расширение Различные способы (в с/пров Riva Acciaio Италия сортамента т.ч. выше описанные) продукции 3. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НА СТАНЕ 780 ПАО «ЧМК» И РАЗРАБОТКА ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО ЕГО РЕКОНСТРУКЦИИ
Схема расположения оборудования реконструируемого стана 780 ПАО «ЧМК» изображена на рисунке 9.
Спецификация к схеме расположения оборудования реконструируемого стана 780 ПАО «ЧМК» расположена в таблице 7. Рисунок 11 — Схема расположения оборудования реконструированного стана 780 ПАО Таблица 7 – Спецификация к схеме расположения оборудования стана «780»
Поз. Наименование
1 Решетка загрузочная
2 Рольганг посадочный
3 Толкатель
4 Печь нагревательная
5 Гидросбив
6 Кантователь
7 Клеть черновая
8 Группа клетей чистовых
9 Пилы дисковые
10 Платформа поворотная
11 Рольганг пакетирующий
12 Стеллаж
13 Ямы окалины
14 Карман
Стан 780 линейного типа, введенный в эксплуатацию в 1952 г. и неоднократно реконструируемый, расположен в трех параллельных пролетах 33, 30, 27 м и длиной 264 м. Склад заготовок в одном поперечном пролете, являющемся частью адъюстажа блюминга 1250 № 2. Отделение отделки находится в четырех поперечных к стану пролетах, ширина каждого из которых по 30 м, длина 313,5 м. Эти пролеты общие для трех станов: 780, 240 и 300 № 2. Большая часть площади отделения отделки занята оборудованием для отделки сортового проката со стана 780. Общая масса технологического оборудования 5266 т. [1].
Стан 780 состоит из трех трехвалковых клетей, расположенных в линию. Станины клетей открытого типа из стали 35Л. Диаметры бочек рабочих валков 780/730 мм, длина бочки 2100 мм, диаметр и длина шейки 460 и 520 мм. Материал валков: первой клети – сталь 50 с наплавкой проволоки из стали 30ХГСА; второй и третьей клетей – низколегированный чугун. Нажимное устройство винтовое ручное. Уравновешивание верхних валков пружинное. Подшипники валков текстолитовые.
Сортамент стана: сталь круглая и заготовка трубная диаметром 90-180 мм, сталь квадратная со стороной 154 мм; передельная заготовка квадратная со стороной 75 мм. Длина готового проката 3-6 мм.
Заготовки из сталей по ГОСТ 380-71 (кроме экспортируемых) и ГОСТ 578175 (кроме 20ХГ2Ц) поставляются без зачистки. Заготовки сталей из других марок в зависимости от вида и назначения готового проката (сорт, заготовка, экспортный металл), диаметра готового профиля, химического состава стали поставляются после зачистки поверхностных дефектов — выборочной или сплошной — на адъюстаже блюминга 1250 №2 (1180) огневыми резаками, на наждачных и фрезерных станках, а также после полной или укороченной термообработки.
Блюмы нагревают в трех однорядных методических трехзонных печах с нижним подогревом полезной длиной по 21,7 м, шириной по 4,8 м. Расстояние между четырьмя глиссажными трубами — 1 м. Топливо — смесь коксового и доменного газов удельной теплотой сгорания 7,24 — 11,28 Мдж/м3. Горелок — 17. Воздух подогревают в металлическом трубчатом рекуператоре до 450 °С. Газ не подогревают, давление его перед горелками 2,94-4,42 кПа. Толкатель реечный усилием 1,2 МН.
Марки стали по режиму нагрева делят на две группы. Температура печи у окна посада: для углеродистых и низколегированных сталей (заготовки для арматурных профилей) не ограничивается, для легированных и высоколегированных сталей < 800 °С. Максимальная температура стенки в первой и во второй зонах печи 1200 — 1360 °С, в томильной 1180 — 1320 °С. Минимальная продолжительность нагрева 3,3-5,5 ч. Норма выдача из печи: 16-28 шт/ч.
Заготовки до и после нагревательных печей транспортируют по рольгангам со скоростью 1,7 и 1,85 м/с. Диаметр их роликов 500 и 450 мм, длина бочки 1,0 и 2,0 м.
Исходные заготовки — 1,11 ÷ 2,2-т блюмы квадратные со стороной 250, 260, 265 и 200 мм, длиной 3,5-4,27 м.
Таблица 8 – Геометрические параметры блюмов, прокатываемых на стане
ПАО «ЧМК» 780 № Номинальное Допускаемые Длина, мм Разность Кривизна на п/п сечение, мм отклонения, диагоналей 1 м длины
мм (не более), (не
мм более),мм 1 265х265 ±7 3500..4200 10 15
260х260 2 250х250 ±7 3500..4200 10 15 3 245х245 ±7 3500..4200 10 15 4 240х240 ±7 3500..4200 10 15 5 220х220 ±7 3500..4200 10 15 6 210х210 ±7 3500..4200 10 15 7 200х200 ±7 3500..4200 10 15
Привод валков от двух электродвигателей: 2940-кВт асинхронного и 1030кВт постоянного тока, работающих на общий вал. Частота вращения обоих двигателей 400-595 об/мин. Передаточное число редуктора 5. Межосевое расстояние валков шестеренной клети 750 мм. Максимальный крутящий момент на шпинделе 800 кН∙м.
Клеть I оборудована подъемно-качающимися столами с передней и задней сторон, манипулятором и кантователем с передней стороны. Каждая линейка манипулятора индивидуально приводится от 56-кВт электродвигателя. Максимальное усилие правки 0,18 МН. Рабочий ход линеек 2100 мм. Длина линеек 7800 мм. На правой линейке смонтирован четырехкрюковой кантователь с электроприводом.
Клети II и III оборудованы с задней стороны подъемно-качающимися столами, а с передней стороны — спаренными роликовыми манипуляторами и кантующей скобой с гидроприводом. Раствор между манипуляторными роликами 60-600 мм. Механизм кантовки раскатов на угол 90 и 45° срабатывает за 0,75 с. Скорость передвижения манипуляторов и кантователей 0,4-0,8 м/с, поперечный ход 2150 мм. С передней стороны только клеть II оборудована подъемнокачающимся столом.
Длина раскатного поля с передней стороны 38,3 м, с задней — 41 м. Раскаты от одной клети к другой передают шлепперами. Диаметр роликов раскатных и рабочих рольгангов 450 мм, длина бочки 2100-3000 мм; скорость транспортировки раскатов 2,8-3,2 м/с.
Прокатку на стане 780 профилей диаметром 90-145 мм ведут: в клети 1- за семь проходов в ящичных калибрах из заготовки 260х260 мм; в клети 2 — за три прохода в двух ящичных и одном ромбическом (для заготовки сечением 75х785 мм и диаметром 90 и 95 мм) или овальном (для стали диаметром 100-145 мм); в клети 3 — за три прохода: квадрат — ромб — квадрат заготовки 75х75 мм и квадрат плоский овал — круг заготовки диаметром 90и 95 мм; за один проход — заготовок диаметром 100-145 мм.
Прокатку заготовок диаметром 150-180 мм и сечением 154х154 мм ведут в клети №1 за пять проходов, в клети №2 — за три прохода в двух ящичных и одном плоском овальном калибрах для круглых профилей и в трех ящичных для квадратного 154 мм; в клети III — за один проход.
Оборудование участков и технология порезки, охлаждения и отделки проката
Прокат разрезают двумя салазковыми пилами (пила № 2 подвижная).
Минимальное расстояние между пилами 4470 мм, максимальное 13944 мм. Расстояние от оси стана до пилы № 1 — 63,85 м. Диаметр диска пилы 2000 мм, частота вращения 980 об/мин. Материал диска пил — сталь 50ХФА. Прокат транспортируют по рольгангам, диаметр роликов которого 300 мм, длина бочки 980-1000 мм. Скорость транспортировки по рольгангу перед пилами 1,73 м/с, за пилами 5,9 м/с. Максимальный шаг роликов 1350 мм.
На стане нет холодильника. Горячий прокат сталкивают с рольганга в карманы, установленные в каждом пролете отделения отделки. Флокеночувствительные стали охлаждают в неотапливаемых колодцах замедленного охлаждения. В отделении отделки — 28 колодцев глубиной 2 м и сечением (длина х ширина): 6,5х2,5 м (16); 7,2х2,4 м (8); 5х2,5 м (2); 11х2,3 м (1); 15х2,4 м (1).
Продолжительность замедленного охлаждения (от 12 до 72 ч) зависит от марки стали режима термообработки блюмов, размеров готового проката.
Охлажденный прокат правят на трех семивалковых геликоидальных правильных машинах, предназначенных для правки профилей диаметром 40-160 мм со скоростью 0,4-1,2 м/с.
Поверхностные дефекты с проката удаляют в отделении отделки. Сплошную зачистку ведут на пяти обдирочных станках типа 9340, предназначенных для проката диаметром 90-150 мм, длиной 2,9-7,5 м; на трех механизированных шлифовально-обдирочных станках типа М7400А: длина обрабатываемых штанг 2-6 м; на станке 3304ЕД длина обрабатываемых штанг 2-6 м. Диаметр шлифовального круга на станках М7400А-500 мм, на остальных — 600 мм. Для выборочной зачистки используют пневматических молотков.
Часть готового высоколегированного проката после замедленного охлаждения без зачистки не позднее чем через 12 ч передают термическому цеху № 1 для термообработки, после которой его правят на косовалковой машине типа ХКК2/180 (ЧССР) или гидравлическом прессе типа СТ400-В2 (ЧССР) и зачищают поверхностные дефекты проката на линии шлифовки типа ВГМ-180 (ЧССР).
На стане работают электромостовые краны: два в печном пролете грузоподъемностью 15 и 30 т, три в становом пролете, 15 специальной конструкции с поворотной тележкой грузоподъемностью 15/10 т в отделении отделки. Между пролетами участка отделки стана 781 и со станов 240 и 300-2 металл передают тележками грузоподъемностью 15 т (4 шт.) и 20 т (2 шт.).
Большая часть оборудования на стане 780 ПАО «ЧМК» почти изношена изза длительного времени эксплуатации. Очень часто происходят поломки разного рода, а соответственно, простои на стане.
Нагревательные печи на стане имеют низкую производительность и большой расход электроэнергии.
Прокатные клети технологически старые, их производительность в разы меньше, чем у клетей более нового поколения. На стане используется винтовое ручное нажимное устройство. Недостатком данного нажимного устройства является низкая скорость и точность установки межвалкового зазора, а также применение больших физических усилий рабочих. Еще одним важным недостатком данного нажимного устройства является невозможность использования его при модернизации существующих прокатных клетей, оборудованных нажимными винтами с электромеханическим приводом и гидронажимными устройствами, непосредственно воздействующих на валки через подушки.
На стане групповой привод прокатных валков. Все клети работают от одного электродвигателя, не имея возможности регулировки и нарушая темп прокатки.
Также, все три трехвалковые клети на стане 780 были станинного типа. Анализ конструкций прокатных клетей, введенных в эксплуатацию в мире за последние двадцать лет, показывает, что на крупносортных станах в качестве клетей черновой группы наиболее часто применяются бесстанинные клети.
Исходя из выше написанного, предполагается замена трех однорядных методических трехзонных печей на две нагревательные печи с шагающими балками, установка гидросбива, а также замена трех трехвалковых клетей на универсальную клеть Red Ring (RRU), разработанную компанией «Pomini и группу чистовых клетей, производства SKET (Германия).
Уменьшится длина посадочного рольганга перед универсальной клетью Red Ring и увеличится длина загрузочной решетки после группы чистовых клетей. Печь с шагающими балками представлена на рисунке 12.
Рисунок 12 – Чертеж печи с шагающими балками
Печи с шагающими балками предназначены для газового нагрева массивных блюмов, слябов, балочных заготовок перед пластической деформацией (прокаткой).
В печах с шагающими балками заготовки опираются на специальные металлические балки, рабочий уровень которых находятся выше уровня пода. Печные балки делятся на стационарные и приводные (шагающие).
Печи с шагающими балками уменьшают расход топлива на нагрев и энергию на прокатку за счет улучшения геометрии нагреваемой заготовки. Также одним из основных преимуществом печи с шагающими балками является максимально быстрый нагрев заготовок (четырѐхсторонний нагрев).
Печи с шагающими балками имеют максимальную производительность за счет применения верхнего и нижнего нагрева. Рекомендуемая толщина нагреваемых заготовок должна быть более 130 мм. Производительность подобных печей, как правило, более 90 т/час.
Корпус печи собирается в единый нагревательный блок из печных футерованных модулей, планшетов, перекрытий и т.п. Уровень свода печей выполнен на разных уровнях, включая наклонные участки. К элементам печи, находящимся на возвышении (горелки, задвижки) подведены лестничные марши и площадки для обслуживания. В корпусе имеются уплотняемые проемы для уборки окалины и технического обслуживания.
Под печи собирается из бетонных огнеупорных плит, ниже идут слои из волокнистых материалов. Вся футеровка пода печи фиксируется на стальном каркасе. В поду печи имеются проемы (пазы) под перемещения шагающих балок и под удаление окалины.
Неподвижные опоры (балки) состоят из нескольких рядов стальных опор и рейтеров. Рейтер изготавливается отливкой из высоконикелевой стали и опирается на опоры со специальными подушками. Для придания прочности печные балки изнутри охлаждаются водой, снаружи теплоизолируются.
Подвижные балки по конструкции схожи с неподвижными. Подвижные балки опираются на подвижную раму. Внизу у подвижных балок имеются специальные теплоизоляционные элементы, перекрывающие паз во время шагания. Уровень рабочих поверхностей подвижных и неподвижных балок в период паузы при шагании находится на одном уровне. Конструкция шагающих балок состоит из рамы вертикального перемещения и рамы горизонтального перемещения, промежуточных роликов, гидроприводов, и наклонных опор. Взаимное перемещение двух рам (шаг) относительно неподвижного пода перемещает заготовки в процессе работы.
Печной рольганг загрузки является промежуточным звеном между подающим рольгангом и балками печи. Печной рольганг представляет собой сварную раму, на которой размещены консольные ролики. Ролики выполнены водоохлаждаемыми. Рабочая часть роликов размещена в печном пространстве. Датчик длины заготовки определяет еѐ длину и выдает сигнал приводам на выполнение перемещение и остановки заготовки в нужном месте.
Печной рольганг выгрузки предназначен для снятия заготовок с печных балок и вывода заготовки из печи. Печной рольганг выгрузки состоит из сварной рамы, консольных роликов и специальных манипуляторов. Съѐм заготовок с балок производят манипуляторы, а рольганги выводят заготовку из печи.
Нагрев печи производится теплом, выделяемым при горении природного газа (опционально – мазут).
В подобных печах применяются высокоскоростные горелки с низким выбросом NOX. Как правило, подобные печи имеют методическую, сварочную и томильную зоны. Каждая горелка оборудована необходимой арматурой и коммутирована в определенную зону нагрева.
Основные характеристики печей с шагающими балками представлены в таблице .
Таблица – Основные характеристики печей с шагающими балками
Рабочие размеры, Габ. раз-ры, мм Темп. Масса
(шир×дл×выс) (шир×дл×выс) нагрева, печи, Обознач. печей (А×В×С)мм (D×Е×F)мм °С т
ПШБ 20.80.3/10 2000×8000×900 6000×14000×6000 1000 42
ПШБ 25.160.3/9,5 2500×16000×900 6800×22000×6500 950 63
ПШБ 80.160.1,5/11 8000×16000×1000 11000×20000×7000 1100 280
ПШБ 130.140.2/112 13000×14000×1100 15000×16000×7000 1100 320
Система водяного охлаждения предназначена для подачи воды под снижение температуры эксплуатации печных балок, рольгангов, манипуляторов. Подача воды на каждый источник потребления обеспечивается разнесенной системой подачи и отвода воды. Система водяного охлаждения включает: гидравлические рукава, клапана, краны, вентили, реле протока жидкости, ниппели для присоединения гидравлических рукавов и т.п.
Гидравлическая система печи предназначена для перемещения подвижных рам печи. Гидравлическая система включает насосную станцию, гидроцилиндры, дроссели, гидравлические магистрали, фильтры, масляный бак, необходимую арматуру и т.д.
Гидросбив окалины представлен на рисунке 13
Рисунок 13 — Гидросбив окалины
Предусмотрено установить гидросбив перед универсальной клетью RRU .
Назначение установки — очистка окалины (прокатная окалина).
Установка предназначена для удаления печной окалины на заготовках различного сечения сортовых станов.
Установка состоит из двух камер, смонтированных на существующем печном рольганге.
В первой камере производится гидросбив печной окалины на вертикальных гранях заготовки, а во второй — на горизонтальных. Такая схема позволяет снизить количество насосов, общую установленную мощность электроприводов и затраты на эксплуатацию.
Управление электрооборудованием установки гидросбива осуществляется от АСУ. Система управления интегрирована в существующую систему управления станом.
На центральный пульт управления стана выведена вся необходимая информация о состоянии системы гидро-пневмо-управления гидросбива. Установка работает в автоматическом режиме.
Технические характеристики
Высокое давление воды в установке гидросбива, МПа: 35
Расход воды, л/мин: 309
Универсальная прокатная клеть фирмы «Red Ring» представлена на рисунке 14.
Рисунок 14 — Универсальная клеть RRU
Клети Red Ring нового поколения (RRU) являются универсальными и взаимозаменяемыми с клетями горизонтального типа для прокатки фасонной сортовой стали. В дополнение к горизонтальным валкам они имеют комплект холостых вертикальных валков для обработки полок прокатных профилей. Горизонтальные и вертикальные валки имеют гидравлические системы для регулировки их положения с дистанционным управлением. Все типы клетей работают с масляно-воздушной смазкой главных подшипников и лабиринтных уплотнений.
По сравнению с универсальными клетями традиционной конструкции, клети типа RRU весят вдвое меньше. Благодаря компактности этих клетей, при их установке в существующих линиях не требуются значительные фундаментные работы.
Бесстанинные прокатные клети имеют ряд преимуществ в сравнении с работающими на большинстве российских предприятий клетями устаревшей конструкции:
- рабочие клети могут использоваться для установки как в горизонтальном, так и в вертикальном положении;
- конструкция клетей более легкая (масса клети меньше в среднем на 15-30 %);
- более благоприятное распределение нагрузок на подшипниковый узел позволяет увеличить срок его службы;
- повышенная жесткость клети как в радиальном, так и в осевом направлении позволяет получать продукцию с точными геометрическими размерами в узких допусках;
- Перемещение клети из вертикального положения в горизонтальное или обратно занимает менее 2 минут. Клеть, редуктор и опоры шпинделей поворачиваются в то или иное положение в зависимости от сортамента проката.
Смена клетей осуществляется с помощью салазкового механизма, рассчитанного на две клети и имеющего гидравлический привод.
Конструкция RR используется в современных клетях трио, в которых смена валков производится за несколько минут в отличие от клетей традиционной конструкции, где она перевалку требуется несколько часов.
Верхние и нижние валки имеют индивидуальные гидравлические нажимные устройства и автоматические системы смазки роликовых подшипников.
Универсальные клети RRU могут быть использованы для создания непрерывной линии, состоящей из горизонтальных и вертикальных клетей.
Компактные черновые линии можно использовать при недостатке площади или для получения большого суммарного обжатия полосы. Применяемые в этом случае клети имеют специальные опорные плиты и зажимы, позволяющие уменьшить расстояние между осями клетей до минимума.
Конструкция универсальной клети RRU показана на рисунке 15.
Рисунок 15 — Конструкция универсальной клети RRU
1 — передаточный механизм привода (редуктор — шестеренные клети); 2 поворотная станина; 3 — система перемещения; 4 — опоры шпинделей; 5 универсальные шпиндели или зубчатые шпиндели; 6 — фундаментальная плита; 7 — зубчатая муфта с ручным или автоматическим соединением; 8 — боковые рамы; 9 — трубопроводы для консистентной смазки и гидравлической системы.
Валки универсальной клети RRU будут находится в горизонтальном положении, диаметр бочки валка равен 910 мм.
Основные характеристики универсальных клетей RRU приведены в таблице 7.
Таблица 10 – Основные характеристики клетей RRU
Типоразмеры клетей
Параметры
445 455 464 472 480 488
Максимальное без Расстояние между 600 720 830 910 990 1095
нагрузки
осями Максимальное под горизонтальных 580 700 810 880 970 1070
нагрузкой валков, мм
Минимальное 520 630 720 800 880 980
Диаметр Максимальное 320 400 480 520 580 650 вертикальных
Минимальное 285 360 410 450 510 580 валков, мм Максимальная нагрузка на шейку валка, кН 157 230 276 456 560 670
Чистовая клеть SKET представлена на рисунке 16
Рисунок 16 — Чертеж чистовой клети SKET
Для полной проработки металла после универсальной клети RRU располагается группа непрерывной чистовой клети разработанные компанией SKET из Германии, с двумя вертикальными и горизонтальными расположениями валков [5].
Для сохранения правильной геометрии они расположены в порядке: вертикальная клеть, горизонтальная клеть, вертикальная клеть, горизонтальная клеть. Все клети оснащены индивидуальным приводом и имеют диаметр бочки валка 700 (приложение 2).
Преимущество индивидуального привода валков перед групповым состоят в: увеличении предельной мощности, которая может быть приложена к каждому валку; уменьшении суммарного момента инерции, приходящегося на единицу мощности привода; отсутствии шестеренной клети, потери мощности в которой могут достигать 5 % мощности привода; отсутствии необходимости в точном подборе диаметров валков. Уменьшение момента инерции в свою очередь дает ряд преимуществ: уменьшается продолжительность прокатки вследствие увеличения допустимых ускорений и замедлений; сокращается расход энергии на 1 т проката и на нагревание электрических машин; менее опасными становятся срывы при захвате металла; скорость захвата из-за изменения условий захвата может быть увеличена, что приводит к возрастанию средней скорости прокатки и, следовательно, к росту производительности стана. 4. РАСЧЕТЫ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ
4.1 Схема прокатки заданного профиля
Система калибров состоит из двух прямоугольных ящичных калибров, трех квадратных ящичных калибров, двух овальных калибров и двух кругового калибров. Разработанные калибры изображены на рисунке 17.
90˚
90˚
90˚
ø125
Рисунок 16 — Калибры для прокатки заданного профиля
4.2 Режимы обжатий и формоизменение металла
Исходные данные для расчетов представлены в таблице 11.
Таблица 11 – Исходные данные
Заготовка, мм 300×360
Готовый профиль, мм Ø 125
Условия прокатки горячая из печи
Материал Сталь 45
Тип стана линейный
t, оС 1100
υ1, м/с 2
, мм 910
, мм 700
Расчет количества проходов осуществляется по следующей формуле:
- где S0 – площадь поперечного сечения заготовки, мм2;
- Sк – площадь поперечного сечения готового проката, мм2;
- λ – коэффициент вытяжки.
Определяем размеры исходной заготовки и конечного профиля в горячем состоянии:
- где h0г– высота заготовки в горячем состоянии, мм;
- k – температурный коэффициент, k = 1,012.
где dпг– диаметр конечного профиля в горячем состоянии, мм;
1 – верхнее допустимое отклонение по диаметру круга, 1=+0,5мм,
2 – нижнее допустимое отклонение по диаметру круга, 2=-1,1 мм,
Основными абсолютными показателями деформации являются обжатие и уширение. При расчете калибровки высоту можно получить достаточно легко ,
где h0г – высота заготовки в горячем состоянии, мм
∆h – обжатие, мм
Величина обжатия в первом проходе из практических данных взята равной 69,4 мм.
Ширину предсказать более трудно. Существует несколько методов расчета уширения. В данной выпускной квалификационной работе уширение определяем по формуле Бахтинова [2]:
где ∆h – обжатие, мм
h0г – высота заготовки в горячем состоянии, мм
Rв – радиус валка, мм
f – коэффициент трения, который определяем по формуле:
1200=0,36,
где k1 – учитывает состояние поверхности инструмента и его материал;
- k2 – учитывает влияние скорости прокатки;
- k3 – учитывает химический состав обрабатываемого материала;
- k4 – учитывает влияние формы заготовки и калибра;
t – температура прокатки, оС
Значения коэффициента k1, учитывающего состояние поверхности инструмента и его материал приведены в таблице 4.
Таблица 12 – Значения коэффициента k1
Материал валков Значение коэффициента k1 Валки стальные –
полированные 0,8
шлифованные 0,9
обточенные 1,0
с сеткой разгара 1,2
насеченные 1,4 Валки чугунные –
шлифованные 0,7
обточенные 0,8
с сеткой разгара 1,0
Значения коэффициента k2, учитывающего влияние скорости прокатки, определяем по рисунку 18.
0,8
0,6
0,4
0 4 8 12 16 v, м/с
Рисунок 18 – Значения коэффициента k2
Значения коэффициента k3, учитывающего химический состав обрабатываемого материала приведены в таблице 5.
Таблица 13 – Значения коэффициента k3
Стали или сплавы Значение коэффициента k3
Углеродистые 1,00
Ледебуритные 1,10
Перлитномартенситные 1,30
Аустенитные 1,45
Ферритные 1,55
Аустенитные с включениемкарбидов 1,60
Значения коэффициента k4, учитывающего влияние формы заготовки и калибра приведены в таблице 14.
Таблица 14 – Значения коэффициента k4
Схемапрокатки
Значение коэффициента k4
Формазаготовки – формакалибра
Прямоугольник – разрезной калибр;
0,890
круг – гладкая бочка
Овал – ребровой овал;
- ребровой квадрат – ромб; 0,975
овал – круг
Круг – эклиптический овал;
1,000
эллиптический овал – круг
Ромб – квадрат;
1,025
шестиугольник – шестигранник
Круг – овал;
1,035
эллиптический овал – овал
Овал – квадрат;
1,120
круг – ромб
Квадрат – овал 1,150
Шестиугольник – квадрат 1,220
Катающий диаметр рассчитываем по следующей формуле:
- где s – величина зазора между буртами в мм, которую при диаметре валков в пределах D > 600 мм принимаем:
s= 0,015 * D + 2 = 0,015 ∙ 910 + 2 ≈ 15 мм
Результаты расчетов режимов обжатий и формоизменения металла для последующих проходов представлены в таблице 15.
Таблица 15 – Расчет режимов обжатий и формоизменения металла Пара- Номер прохода метры 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ∆h, мм 69,6 36,4 52,8 35,5 53,6 27,8 55,1 35,6 26,7
h, мм 290,4 332,6 242,5 303,5 194,6 282,8 143,5 118,1 125,0
455 455 455 455 455 350,00 350,00 350,00 350,00 Rв, мм
f 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 0,28 0,36 0,33 0,31
∆b, мм 10,7 5,6 7,5 6,5 8,3 4,0 7,0 8,1 6,9
b, мм 369,0 295,3 339,0 248,3 310,7 198,7 153,7 151,7 125,0
96670 74938 58091 45384 35456 28139 22333 17866 14293 S, мм2
λ 1,30 1,29 1,29 1,28 1,28 1,26 1,26 1,25 1,25
Dк, мм 634,65 592,43 682,50 621,48 730,36 432,17 571,47 596,90 590,00
Rк, мм 317,32 296,22 341,25 310,74 365,18 216,08 285,73 298,45 295,00
4.3 Энергосиловые параметры процесса прокатки
Рассчитаем энергосиловые параметры в первом проходе [4].
Усилие прокатки определяется по выражению:
где pc–среднее удельное давление, МПа
Fг – горизонтальная проекция площади контакта полосы с валками, мм2
Среднее удельное давление рассчитываем по формуле:
- где β – коэффициент Лодэ, равный 1;
- nσ – коэффициент напряженного состояния.
Коэффициент напряженного состояния nσ определяем по методике А.И.
Целикова, так как :
где l – длина очага деформации:
hc – средняя высота в очаге деформации,
Среднее сопротивление деформацииσ ,при горячей прокатке определяем по методике ЧГТУ:
- где К0 – базовое сопротивление деформации, определяемое при Uc = 1 c-1, εC = 0,1, t = 1000ºC;
- для стали 45 значение коэффициента K0составляет 1475 МПа;
- KU, Kε, Kt соответственно коэффициенты учета влияния скорости, степени и температуры на сопротивление деформации;
- для стали 45 значение данных коэффициентов составляет 0,199, 0,0865 и 0,00275 соответственно;
ε1 – конечная логарифмическая степень деформации,
0,044;
UC – средняя скорость деформации,
где ε – степень деформации, .
Исходя из приведенных выше расчетов, среднее удельное давление в первом проходе составляет:
Горизонтальная проекция площади контакта полосы с валками при прокатке в ящичных калибрах в 1-5 проходах определяется по следующей формуле:
При прокатке в овальных и круглых калибрах в 6-9 проходах:
Таким образом, усилие прокатки в первом проходе составляет:
Для двухвалкового калибра момент прокатки определяется следующим образом:
где Ψ – коэффициент плеча приложения равнодействующей, который при горячей сортовой прокатке, в двухвалковых калибрах можно приближенно принимать ≈ 0,5.
Момент трения в подшипниках валков:
- где dn – диаметр шейки валка, равный 540 мм;
μ – коэффициент трения для подшипников, равный 0,015
Крутящий момент на валу электродвигателя определяется выражением:
- где η – КПД линии привода, равный 0,95;
- ip – передаточное число редуктора в линии привода = 5;
Мхх – момент холостого хода, необходимый для привода главной линии прокатного стана во время паузы:
кН∙м
Мощность, по валу электродвигателя:
где ω – частота вращения вала двигателя,
Все расчеты были произведены для первого прохода, результаты расчетов энергосиловых параметров прокатки для последующих проходов представлены в таблице 16.
Таблица 16 – Расчет энергосиловых параметров прокатки Пара- Номер прохода метры 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ε 0,19 0,10 0,18 0,10 0,22 0,58 0,19 0,15 0,12
4,34 2,96 4,77 3,25 5,92 6,65 5,42 5,75 5,01 Uc, с-1
0,22 0,10 0,20 0,11 0,24 0,09 0,33 0,26 0,19 ε1
σsc, МПа 83,96 73,06 84,94 74,85 90,28 85,10 90,96 90,38 85,63
l, мм 178,02 128,75 155,01 127,01 156,18 98,69 138,93 111,60 96,60
325,18 350,78 268,90 321,25 221,45 296,74 171,10 135,89 138,33 hc, мм
l/hc 0,55 0,37 0,58 0,40 0,71 0,33 0,81 0,82 0,70
nσ 1,27 1,49 1,25 1,15 1,15 1,55 1,09 1,08 1,15
pc, МПа 106,84 109,09 105,88 86,07 103,82 132,19 98,87 97,79 98,86
57 925 37 594 51 880 31 044 47 776 19 341 33 311 16 320 11 629 Fг, мм2
Р, кН 6189,0 4101,3 5493,0 2671,9 4960,0 2556,6 3293,3 1596,0 1149,7
Мв, кН*м 252,99 122,98 196,59 79,09 178,81 58,83 105,07 41,28 25,92
Мтр, кН*м 42,70 28,30 37,90 18,44 34,22 13,81 17,78 8,62 6,21
252,99 122,98 196,59 79,09 178,81 58,83 105,07 41,28 25,92 Мдв, кН*м
Nдв, кВт 2649,2 1287,8 2058,7 828,2 1872,4 616,0 1100,3 432,2 271,4
4.4 Технико-экономические показатели
К основным технико-экономическим показателям относятся: ритм прокатки, производительность стана, расход металла.
Ритм (такт, цикл) прокатки – это время между одноименными моментами прокатки двух следующих друг за другом слитков (заготовок).
Ритм прокатки можно определить по формуле:
- где Tм – машинное время (собственно прокатки);
- Tп – время пауз между проходами, ≈ 5 с;
- Tк – время кантовки, ≈ 7 с.
Время прокатки в каждом проходе определяем по следующей формуле:
где li – длина раската в каждом проходе:
Для определения длины раската в первом проходе используем заготовку, длиной 4 м:
Скорость выхода металла из калибра в каждом проходе определяем как:
где nв – частота вращения валка, 100 об/мин.
Все расчеты были произведены для первого прохода, результаты расчетов скоростных режимов и времени прокатки для последующих проходов приведены в табл. 17.
Таблица 17 – Расчет технико-экономических показателей Пара- Номер прохода метры 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ 1,37 1,22 1,25 1,24 1,26 1,24 1,19 1,24 1,06 l, м 5,47 6,69 8,38 10,38 13,12 16,30 19,43 24,06 25,46 V, м/с 3,47 3,42 3,60 3,61 3,71 3,76 3,79 3,86 3,77 τп, с 1,57 1,96 2,33 2,87 3,53 4,33 5,13 6,23 6,76
Технически возможную часовую производительность определяют по формуле:
- где G – масса заготовки, ;
- T – ритм прокатки, с.
Расход металла учитывают при помощи коэффициента выхода годного проката (0,75-0,95).
С учетом выхода годного и коэффициента использования стана фактическая часовая производительность будет равна:
- Kи – коэффициент использования стана из практических данных принимают равным 0,85;
- Kг – коэффициент выхода годного из практических данных принимают равным 0,8.
При определении годовой производительности используем годовой фонд времени работы стана, который равен числу часов в году за вычетом времени капитального и планово-предупредительных ремонтов, фиксируемых простоев стана и т.п.
Показатели использования рабочего времени приведены в таблице 18.
Таблица 18 – Показатели использования рабочего времени до
реконструкции
Количество
Показатель использования рабочего времени
часов Календарное время работы стана 8760 Время капитальных ремонтов (7-10 суток в год) 200 Планово-предупредительные ремонты (48 часов в месяц) 576 Номинальное время работы 7984 Текущие простои стана, в т.ч.: 1640 ремонт механического оборудования 20 ремонт электрического оборудования 20 переход и настройка стана 500 по технологии (в среднем перевалка всех клетей раз в неделю) 416 отсутствие металла 600 авария 50 из-за смежных цехов 20 прочие простои 14 Фактическое время работы 6344
Годовая производительность стана составляет:
- где Аф – фактическая часовая производительность;
- tф – фактическое время работы стана.
Произведем расчеты технико-экономических показателей после проведения реконструкции.
Технически возможная часовая производительность:
где G – масса заготовки,
;
- T – ритм прокатки, с.
Расход металла учитывают при помощи коэффициента выхода годного проката (0,75-0,95).
С учетом выхода годного и коэффициента использования стана фактическая часовая производительность будет равна:
- Kи – коэффициент использования стана из практических данных принимают равным 0,90;
- Kг – коэффициент выхода годного из практических данных принимают равным 0,90.
При определении годовой производительности используем годовой фонд времени работы стана, который равен числу часов в году за вычетом времени капитального и планово-предупредительных ремонтов, фиксируемых простоев стана и т.п.
Показатели использования рабочего времени приведены в таблице 19.
Таблица 19 – Показатели использования рабочего времени после
реконструкции
Количество
Показатель использования рабочего времени
часов Календарное время работы стана 8760 Время капитальных ремонтов 150 Планово-предупредительные ремонты 470 Номинальное время работы 8034 Текущие простои стана, в т.ч.: 394 ремонт механического оборудования 20 ремонт электрического оборудования 20 переход и настройка стана 300 по технологии (в среднем перевалка всех клетей раз в неделю) 208 отсутствие металла 0 авария 50 из-за смежных цехов 20 прочие простои 14 Фактическое время работы 7510
Годовая производительность стана составляет:
- где Аф – фактическая часовая производительность;
- tф – фактическое время работы стана.
Для наглядности представим сравнительный анализ до и после реконструкции на диаграммах, изображенных на рисунках 19-23.
Среднечасовая производительность, т 140 100
142,95 40
20 38,33
До реконструкции После реконструкции
Рисунок 19 — Среднечасовая производительность
Годовая производительность, т 900000
800000
700000
600000
500000
400000 844920
300000
200000 243165 100000
До реконструкции После реконструкции
Рисунок 20 — Годовая производительность
Фактическое время работы, ч 7600 7400 7200 7000 6800 6600 7510 6400 6200 6000 6344 5800 5600
До реконструкции После реконструкцией
Рисунок 21 — Фактическое время работы
Текущие простои стана, ч 1800 1600 1400 1200 1000 800 1640 400 200 394
До реконструкции После реконструкции
Рисунок 22 — Текущие простои стана
Время на ремонт стана, ч
800
600
400 776
300 620
100
До реконструкции После реконструкции
Рисунок 23 — Время на ремонт стана
Как видно из результатов диаграмм, проведя реконструкцию на стане 780 ПАО «ЧМК» все основные характеристики на стане повысились, а значит реконструкция стана будет иметь положительный результат.
5. ОХРАНА ТРУДА И ЭКОЛОГИЯ В ЦЕХЕ
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
В прокатном цехе установлено различное основное и вспомогательное механическое оборудование, движущиеся части и узлы которого представляют определенную опасность, так как непредусмотренный контакт с ними может вызвать травмы. Это прокатные валки, манипуляторы и кантователи, рольганги, пилы и т.д. Части и узлы прокатных машин: валки, маховики, соединительные шпиндели, муфты и т.д. [3].
Технологический процесс на стане характеризуется наличием избыточного конвекционного и лучистого тепла, воздействие на человека, которое возникает при нагреве заготовки. Кроме этого образуется и выбрасываются в воздух рабочей зоны оксиды железа (фиброгенное действие – Ф), оксиды углерода, азота (остронаправленного действия – О).
В связи с наличием перепада температур, на различных участках стана, возникают неблагоприятные микроклиматические условия.
Воздействие указанных факторов, на организм работающих может оказать вредное влияние на состояние здоровья. Микроклиматические условия не соответствующие нормируемым СанПин 2.2.4.548–96 могут провоцировать возникновение заболеваний, связанных с понижением общей сопротивляемости организма (простудные заболевания), периферической нервной и мышечной систем, а также суставов, вызывать сосудистые расстройства различного характера.
Перечень вредных производственных факторов представлен в табл. 20.
Таблица 20– Перечень вредных производственных факторов
Наименование фактора Нормативное значение Фактическое значение Металлическая пыль, мг/м3 4,0 4,32 СО, мг/м3 20,0 1,7 Свинец, мг/м3 0,01 0,1 Окись хрома, мг/м3 1,0 0,44 Температура воздуха: Теплый период, С 19-26 28 Холодный период, С 13-17 16 Инфракрасное излучение, Вт/м 100 120 Вибрация, dB 92 48
Наименование фактора Нормативное значение Фактическое значение Шум, dBA 80 92 Влажность, % 40-60 70 Скорость движения воздуха, м/с 0,4-0,6 0,9
5.2 Техника безопасности
5.2.1 Безопасность техпроцессов
Безопасность техпроцессов осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.3.002 «Общие требования безопасности». Безопасность техпроцессов обеспечиваться на участках посадки и нагрева металла, прокатки, порезки и транспортировки.
Для безопасности работы и обслуживания оборудования предусмотрены следующие мероприятия:
- опасные зоны вблизи оборудования обнесены металлическими ограждениями и установлены предупредительные знаки;
- детали и узлы механизмов, имеющие вращение, закрыты кожухами;
- все металлические части конструкции заземляются, в соответствии с правилами устройства электроустановок;
- для защиты от теплового излучения и высоких температур воздуха применяют теплоизоляцию поверхностей источников излучения тепла, воздушное душирование, устанавливают вентиляторы [6].
Предусмотрены следующие мероприятия по обеспечению работы и обслуживания оборудования участка прокатки:
Для быстрого отключения механизма главного привода клетей в аварийной ситуации установлены аварийные выключатели в виде кнопки, окрашенной в красный цвет. Для безопасной и четкой работы стана применяется селекторная система связи и сигнализация. Световая и звуковая сигнализация в опасных зонах.
Участок порезки является зоной повышенной опасности. При работе на участке, вращающиеся диски пил обязательно должны быть закрытыми защитными кожухами, персонал работающий на участке обязательно должен использовать каску с защитным стеклом для предотвращения попадания искр в глаза.
5.2.2 Безопасность производственного оборудования
Оборудование в цехе расположено в соответствии с требованиями общих правил безопасности для предприятий и организаций металлургической промышленности. Машины и системы автоматического управления станом оборудованы предохранительными устройствами, обеспечивающими отключение при их перегрузках, при падении напряжения в сети, при снижении давления в гидро- и пневмосистемах. Во время работы стана, пил, кантователей доступ в опасные зоны не возможен, что создаѐтся системой блокировки и ограничений. Движущиеся и вращающиеся механизмы прокатного стана, агрегатов ограждены кожухами и щитами.
Для безопасного перехода людей через рольганги установлены переходные мостики, которые в местах возможного выброса металла зарыты сетками.
Границы основных проходов и проездов четко обозначены белыми линиями. В местах, где не соблюдены габариты проходов (1,5 м), вывешены предупреждающие плакаты. Все площадки на высоте более 0,6 м от пола лестницы, переходные мостики, люки ограждены перилами высотой 1 м.
Общие правила безопасности к производственному оборудованию изложены в ГОСТ 12.2.003.
5.2.3 Электробезопасность
Основным из мероприятий по электробезопасности в цехе, является строгое соблюдение ПТЭ и ПТБ электроустановок.
Внутрицеховая сеть выполнена из изолированных проводов в металлических трубках. Открытые части электрических устройств, доступные для соприкосновения ограждены; конструкция ограждений исключает возможность их открывания без специального инструмента.
Металлические конструкции здания, оборудования, пусковая аппаратура и другие устройства, не находящиеся под напряжением в нормальном состоянии, заземлены.
Осветительные лампы расположены на высоте не менее двух с половиной метров от уровня пола (при меньшей высоте лампы заключены в герметичную аппаратуру).
Для безопасного проведения ремонтных работ на стане введена бирочная система на электрооборудование; предусмотрена разборка электросхем привода агрегатов перед началом их ремонта.
Все доступные для соприкосновения токоведущие части электрооборудования окрашены. Рубильники и магнитные пускатели установок помещены в глухие металлические шкафы, которые имеют заземление и запорные устройства, а также соответствующую подпись.
Все электродвигатели изготавливаются закрытого типа, так как они располагаются на рабочих местах. Рабочие, обслуживающие электрооборудование цеха имеют спецодежду и спец. инструмент.
Для обслуживания распределительных устройств применяются комплекс защитных средств, в который входят: изолирующая штанга, изолирующие клещи, диэлектрические боты, диэлектрические перчатки или рукавицы, резиновый коврик, переносные ограждения, указатели напряжения. Минимальный размер изолирующих ковриков 0,75 0,75м.
Универсальным и прогрессивным способом защиты является защитное отключение. Оно обеспечивает автоматическое отключение участка электрической сети в случае возникновении опасности поражения человека.
По опасности поражения электрическим током цех относится к третьей категории – особо опасная.
5.2.4 Пожаровзрывобезопасность
В соответствии с НПБ 109-95 данный цех по пожарной опасности относится к категории Г, т.е. производство в котором обрабатываются несгораемые материалы в раскаленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени.
Для предотвращения происшествий связанных с пожарной опасностью и соблюдением норм, предусмотренных ГОСТ 12.1.004-85, предлагается:
- ограничение количества образующихся в процессе хранения материалов, способных гореть и взрываться;
- создание препятствий по пути распространения пожара;
- обеспечение условий для эвакуации людей и оборудования при пожаре.
Для обеспечения безопасности эвакуации персонала, в случае пожара, в производственном помещении предусмотрены эвакуационные выходы, которые находятся в противопожарных стенах помещения.
Согласно СНиП-90-81 ширину дверей принимаем 0,8…2,4 м. Для тушения пожара применяем огнетушители: ручной пенный ОП-6; углекислотные ОУ-5. В цехе установлены ящики с песком, стенды с хранящимися на них пожарными инструментами. Для возможно более своевременного обнаружения начавшегося пожара и оповещения о нем в цехе установлена сеть пожарной сигнализации и связи. Для защиты зданий и сооружений от прямых ударов молний применяются молниеотводы. Молниеотводы имеют длину 200-250 мм, сечение 100 мм [6].
5.2.5 Освещение
В цехе предусмотрено естественное и искусственное освещение. Естественное освещение осуществляется через фонари и оконные проемы. Применяемое в цехе искусственное освещение делится на три системы:
- общее освещение служащее для освещения стана и других агрегатов, проходов, площадок и помещений;
- местное освещение на рабочем месте, где требуется особая точность работы, хорошая видимость.
Для местного освещения при ремонтах дополнительно применяются переносные приборы освещения, напряжением 12 и 36 В;
- аварийное освещение – для эвакуации людей, освещает основные проходы и ступени машин. Оно должно быть не менее 0,5 Лк.
Комбинированное освещение – совокупность общего и местного освещения.
Общее освещение во всех проемах здания осуществляется светильниками с газоразрядными лампами, подвешенными на высоте 22,6 м в два ряда.
Искусственное освещение подразделяется на рабочее и аварийное. Оно установлено у прокатного стана, нагревательных печей, в проходах, на лестницах, площадках, и соответствует требованиям СанПиН 23-09-95.
Основные требования к производственному освещению:
- освещенность должна соответствовать характеру зрительной работы;
- обеспечивать равномерное распределение яркости на рабочей поверхности окружающих предметов;
- обеспечивать отсутствие в поле зрения резких теней;
- исключать прямую отражающую блескость;
- необходимо выбирать спектральный характер.
5.2.6 Микроклимат
Микроклимат производственных помещений – это метеорологические условия внутренней среды этих помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения. Поэтому применяют нормирование микроклимата. Параметры нормирования зависят от периода года и категории выполняемой работы, в нашем случае «IIБ». Параметры микроклимата установлены СанПиН 2.2.4.548-96. Допустимые параметры представлены в таблице 21.
Таблица 21– Допустимые параметры микроклимата
Температура
1, мк
поверхности, °С
воздуха, °С
Относительная
влажность, %
Температура
Категория работ, Диапазон Диапазон Период года (энергозатраты)
Вт
ув.опт ум.опт ув.опт ум.опт
Холодный IIБ
15-16,9 19,1-22 14-23 15-75 0,2 0,4
t<10 °С 233-290
Теплый IIБ
16-18,9 21,1-27 15-28 15-75 0,2 0,5
t>10 °С 233-290
К категории IIБ относятся работающие по профессии посадчик металла, нагревальщик металла, вальцовщик стана горячей прокатки, оператор стана горячей прокатки, резчик и клеймовщик горячего металла.
Влажность воздуха превышает свое нормативное значение за счет испарения технологической воды при соприкосновении с горячим металлом на участке линии стана.
Незначительного уменьшения влажности воздуха можно добиться за счет увеличения естественного воздухообмена в здании цеха за счет лучшей аэрации как наиболее неблагоприятных участков стана, так и по всему стану в целом [6].
5.2.7 Защита от тепловых излучений
Интенсивность теплового излучения нормируется в соответствии с СанПин 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».
Для защиты от теплового излучения и высоких температур воздуха применяются следующие коллективные теплозащитные средства:
- теплоизоляция поверхностей источников излучения теплоты на участке нагревательных печей;
- экранирование источников, либо рабочих мест, воздушное душирование на участке нагревательных печей;
- радиационное охлаждение на участке нагревательных печей;
- мелкодисперсное распыление воды на участке нагревательных печей и около линии стана;
- вентиляция или кондиционирование воздуха на участке нагревательных печей, около линии стана и на участке порезки.
5.3 Охрана окружающей среды
Для защиты окружающей среды на предприятиях применяют следующие меры:
- максимальное улавливание неорганических выбросов в атмосферу;
- очистку газов;
- сброс остаточного количества вредных веществ в атмосферу через централизованные трубы.
В прокатном производстве предотвращение пылевыделений на станах горячей прокатки с высокой эффективность осуществляют без сооружений систем отсоса и очистки газов. Для этого достаточно подать струю воды в места выхода раската из валков [7].
При больших размерах проката воду подают небольшими струями.
При прокате высоколегированных сталей, когда по техническим причинам нельзя применять гидросбив пыли, отсасываемые газы следует подвергать очистке.
Надежным способом защиты окружающей среды является очистка образовавшихся сточных вод и использование их в обратных циклах производственного водоснабжения.
В настоящее время на станах горячей прокатки широко внедряют оборотное водоснабжение, которое значительно сокращает сброс сточных вод в водоем. Особенностью этой системы являются последовательное использование воды на технических участках и работы устройств гидросбива окалины на оборотной воде.
С целью обеспечения необходимого качества воды, поступающим к устройствам гидросбива окалины, работающих в условиях высоких скоростей и давлений, предусмотрена трехступенчатая система очистки воды. В нее входит яма окалины, рациональные отстойники с камерами флокуляции и сетчатые фильтры ФСФ-200.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Целью данной выᴨускной квалификационной работы являлась разработка технологического процесса прокатки сортовой стали из непрерывнолитых заготовок на стане 780 ПАО «ЧМК».
В выᴨускной квалификационной работе изучены современные тенденции в развитии технологии непрерывной разливки и крупносортного прокатного производства, описан технологический процесс и оборудование прокатки на стане 780 ПАО «ЧМК», рассмотрены варианты реконструкции и выбрана технологическая схема производства от нагревательных печей до готовой продукции. Также приведена схема для прокатки профиля Ø125 мм, энергосиловых параметров процесса прокатки и технико-экономических показателей работы крупносортных станов, проанализировано обеспечение безопасности жизнедеятельности и защиты окружающей среды в условиях стана 780 ПАО «ЧМК».
В процессе анализа технологического процесса на стане были выявлены основные недостатки установленного на стане оборудования и разработаны предложения по его замене.
Таким образом, все задачи выᴨускной квалификационной работы можно считать выᴨолненными, а цель – достигнутой.
Библиографический список
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/diplomnaya/po-prokatnomu-proizvodstvu/
1. Антипин, В.Г. Прокатные станы: справочник в трех томах, том 1Обжимные, заготовочные и сортопрокатные станы, издание второе, переработанное и дополненное / В.Г. Антипин, С.В. Тимофеев, Д.К. Нестеров, К.Ф. Грицук, В.А. Степанов, В.В. Пудинов, В.И. Григорьев, Е.Л. Орлов, И.Е. Пацека, В.И. Меляков. – М.: Металлургия, 1992. – 496 с.
2. Бахтинов, В.Б. Технология прокатного производства: учебное пособие для техникумов / В.Б. Бахтинов. – М.: Металлургия, 1983. – 488 с.
3. Вредные вещества в промышленности: справочник в 3-х томах / под ред. Н.В.Лазарева. – М.: Изд-во Химия, 1977.
4. Дубинский, Ф.С. Энергосиловые параметры процессов прокатки в станах сортового передела: учебное пособие / Ф.С. Дубинский, А.В. Выдрин, В.И. Крайнов, А.В. Шаламов. – Челябинск: изд-во ЮУрГУ, 2001. – 30 с.
5. Дукмасов, В.Г. Агеев, Л.М. Состояние и развитие технологий и оборудования в мировой черной металлургии: справочное издание / под ред. Г.П. Вяткина. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. – 187 с.
6. Злобинский, Б.М. Охрана труда в металлургии / Б.М. Злобинский. – М.: Металлургия, 1975. – 536 с.
7. Токовой, О.К. Экология для инженеров: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Металлургия» / О.К. Токовой. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2015. – 229 с.
