Технология производства горячекатанного листа в условиях стана 2000 ОАО «Северсталь»

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………...1

1. Технология и оборудование  производства………………………………..…3

1.1 Краткая характеристика  завода………………………………………..….3

1.2 Выбор профильного и  марочного сортамента. Технические требования к готовой продукции………………………………………...……………...…5

1.3 Технические требования  к качеству готовой продукции……….……...7

1.4 Требования  к исходной заготовке………………...………………...……..11

1.5 Технология  выплавки и разливки стали………………………...…………13

1.6 Подготовка  непрерывно литой заготовки к  прокатке………………...…..14

1.7 Технология и оборудование  производства готовой продукции………17

1.8 Анализ наиболее часто  встречающихся дефектов металла  и виды брака………………….……………………………………………………….24

2 Расчет технологического  процесса……………………………..………..…..27

2.1Расчет деформационного режима……………………………...………..27

2.2 Расчет температурного  режима…………………………….…………...29

2.3 Расчет скоростного  режима………………………….………………….30

2.4 Расчет энергосиловых  параметров………………….…………..………31

     2.5 Расчет статической  прочности……………………….…………….……35

2.6 Циклическая прочность……………………….…………………………37

2.7 Расчет модуля жесткости  валковой системы……………….….………39

3 Расчет производительности……………………………………..……………42

3.1Расчет расходных коэффициентом………………………….…………..42

3.2Расчет часовой производительности……………………….……..…….42

4 Анализ теплосохраняющих установок на промежуточных рольгангах…………………………………………………………..…………...44

4.1 Основные типы…………………………………………………………..44

5 Анализ разработанного  технологического процесса………………….……70

6  Безопасность жизнедеятельности  и охрана окружающей среды……...…..71

6.1 Охрана окружающей среды………………………………………………...….71

6.2   Объемно-планировочные  решения зданий и сооружении………...…74

6.3    Решения по  производственной санитарии……………………………75

6.4 Анализ опасных и  вредных производственных факторов  по основным операциям технологического процесса……………………………...…...…77

6.5     Меры защиты  от выявленных опасных и вредных факторов…....…79

Заключение……………………………………………………………………….80

Список используемых источников……………………………………………..81

Приложение А Технологическая схема производства……. …………………82

Приложение Б Деформационный режим обжатий…….………………………83

Приложение В Скоростной режим прокатки…………..………………………84

Приложение Г Сравнение  рекомендуемых усилий прокатки в  чистовой группе клетей с полученными……………………………………………..……85

Приложение Д Сравнение рекомендуемого момента прокатки с полученным……………………………………………………………………....86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

В данной работе рассмотрена  технология производства горячекатанного листа в условиях стана 2000 ОАО «Северсталь», а именно: описан весь цикл производства стали, описано оборудование, с помощью которого была произведена обработка, произведен расчет температурного режима, деформационного режима, скоростного режима, рассмотрены дефекты продукции, рассмотрен вопрос охраны окружающей среды. Также произведен анализ теплосохраняющих установок на промежуточных рольгангах.

Выпускная квалификационная работа изложена на 84 страницах, содержит 11 рисунков, 28 таблиц, список использованных источников из 13 наименований, 5 приложений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...7

1. Технология и оборудование  производства………………………………..…8

1.1 Краткая характеристика  завода………………………………………..….8

1.2 Выбор профильного и  марочного сортамента. Технические требования к готовой продукции………………………………………...…………….....10

1.3 Технические требования  к качеству готовой продукции……….…….12

1.4 Требования  к исходной заготовке………………...………………...……..16

1.5 Технология  выплавки и разливки стали………………………...…………18

1.6 Подготовка  непрерывно литой заготовки к  прокатке………………...…..20

1.7 Технология и оборудование  производства готовой продукции………21

1.8 Анализ наиболее часто  встречающихся дефектов металла  и виды брака………………….……………………………………………………….29

2 Расчет технологического  процесса……………………………..………..…..33

2.1Расчет деформационного режима……………………………...………..33

2.2 Расчет температурного  режима…………………………….…………...35

2.3 Расчет скоростного  режима………………………….………………….36

2.4 Расчет энергосиловых  параметров………………….…………..………37

     2.5 Расчет статической  прочности……………………….…………….……44

2.6 Циклическая прочность……………………….…………………………47

2.7 Расчет модуля жесткости  валковой системы……………….….………51

3 Расчет производительности……………………………………..……………53

3.1Расчет расходных коэффициентом………………………….…………..53

3.2Расчет часовой производительности……………………….……..…….54

4 Анализ теплосохраняющих установок на промежуточных рольгангах…………………………………………………………..…………...56

4.2 Основные типы…………………………………………………………..57

5 Анализ разработанного  технологического процесса………………….……78

6  Безопасность жизнедеятельности  и охрана окружающей среды……...…..79

6.1 Охрана окружающей среды………………………………………………...….79

6.2   Объемно-планировочные  решения зданий и сооружении………...…81

6.3    Решения по  производственной санитарии……………………………82

6.4 Анализ опасных и  вредных производственных факторов  по основным операциям технологического процесса……………………………...…...…84

6.5     Меры защиты  от выявленных опасных и вредных факторов…....…86

Заключение……………………………………………………………………….87

Список использованных источников……………………….…………………..88

Приложение А Технологическая схема производства……. …………………90

Приложение Б Деформационный режим обжатий…….………………………91

Приложение В Скоростной режим прокатки…………..………………………92

Приложение Г Сравнение  рекомендуемых усилий прокатки в  чистовой группе клетей с полученными……………………………………………..……93

Приложение Д Сравнение рекомендуемого момента прокатки с полученным……………………………………………………………………....94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В последнее время особенностью развития прокатного производства является рост листового проката. Это объясняется  тем, что прежде горячекатаная полоса применялась, главным образом, в  качестве подката для производства холоднокатаной листовой стали. В настоящее  время она применяется для  холодной прокатки, в трубном производстве, из нее изготовляют большое количество конструкций, применяемых в общем и транспортном машиностроении, в строительстве и других металлоемких отраслях промышленности. Большая часть горячекатаной листовой стали производится на непрерывных широкополосных станах горячей прокатки. Это объясняется их наивысшей производительностью по сравнению со станами других типов.

Один из таких станов установлен на заводе ОАО «Северсталь» в листопрокатном цехе №2 в городе Череповец. Это один из наиболее значимых объектов в структуре  предприятия, так как прокатное  производство является одним из последних  переделов продукции, где потери сырья и материалов играют большую  роль в экономических показателях  предприятия в целом.

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       1 Технология и оборудование производства

 

1. Краткая характеристика завода

 

Череповецкий металлургический комбинат расположен в Вологодской  области на расстоянии 620 км от Москвы. Сегодня это общество с полным металлургическим циклом и широким  спектром продукции: горячекатаный  и холоднокатаный стальной прокат, гнутые профили и трубы, сортовой прокат, большая группа коксохимической  и сопутствующей продукции. При  этом предприятие является крупнейшим экспортером России.

Выбор места строительства завода не случаен: несмотря на то, что завод, казалось бы, расположен в самом  неподходящем месте, где нет ни руды, ни угля, он занимает исключительно  выгодное географическое положение - город  Череповец находится на стыке  трех экономических районов (Европейского Севера, Северо-Запада и Центра). Тем более это место стало удобным благодаря железнодорожной магистрали Санкт-Петербург - Екатеринбург и Волго-Балтийскому водному пути, которые образовали здесь крупный транспортный узел.

Хорошее транспортное сообщение позволяет  сегодня бесперебойно доставлять в  Череповец сырье и топливо, а  близость к Москве, Санкт-Петербургу, Нижнему Новгороду и другим промышленным центрам открывает широкие возможности  для реализации готовой продукции, для использования металлического лома со всего Нечерноземья.

ОАО «Северсталь» – предприятие с полным металлургическим циклом, включает в себя коксохимическое, агломерационное, доменное, сталеплавильное, прокатное производства и цех гнутых профилей.

Коксохимическое производство- одно из крупнейших в стране, представляет собой производство с полным циклом переработки. Здесь поступающие в КХП угли обогащаются и перерабатываются в кокс, который является основным топливом для доменных печей. В состав КХП входят углеподготовительный и углеобогатительный цеха, а также семь коксовых батарей, способные давать 4 млн. тонн кокса в год.

Агломерационное производство- состоит из двух агломерационных цехов, в состав которых входят шесть агломашин площадью спекания 92, две агломашины площадью спекания 312 и два шихтоподготовительных цеха. Здесь осуществляется подготовка шихты: железорудный концентрат спекается на агломерационных машинах с известняком, образуя офлюсованный агломерат, подготовленное железорудное сырье.

Доменный цех- состоит из пяти доменных печей объемами от 1007 до 5500 , сырьем для которых служат офлюсованный агломерат и высококачественные окатыши. Объем выплавки чугуна в печи составляет 7641,2 т в сутки. Мощности производства способны выдавать от 10 млн. тонн чугуна в год. Большая часть чугуна направляется в сталеплавильное производство.

Сталеплавильное производство включает:

- мартеновский цех (с  двумя 600-тонными мартеновскими  печами и одним двухванным сталеплавильным агрегатом);

- электросталеплавильный  цех ( с четырьмя 300-тонными дуговыми печами, двумя вертикальными машинами вертикального литья заготовок МНЛЗ и установками вакуумирования стали);

- кислородно-конвертерный  цех (с тремя конвертерами емкостью  по 350 тонн и пятью машинами  непрерывного литья заготовок  радиально-криволинейного типа).

Прокатное производство- состоит из шести основных цехов:

-обжимного цеха (с блюмингом-слябингом  1300 и непрерывно-заготовочным станом 850/730/530);

- трех листопрокатных  цехов горячей прокатки;

- сортопрокатного цеха (со  станом 350, мелкосортным станом 250 и  проволочным станом 150);

-  цеха гнутых профилей;

- цеха по производству  холоднокатаного листа (ПХЛ);

- а также цеха полимерных  покрытий металла.

Энергетическое хозяйство. 16 цехов управления главного энергетика призваны обеспечивать производство металла  электроэнергией, газом, теплом, паром  и холодной водой, кислородом, сжатым воздухом и воздухом, разделенным  на составные части, а также водой.

Электроснабжение осуществляется от ТЭЦ, ТЭЦ-ЭВС-2, двух утилизационных электростанций и от центральной  энергосистемы, с которой комбинат связан линиями высоковольтных передач.  

 

2. Выбор профильного и марочного сортамента. Технические требования к готовой продукции

 

Непрерывный широкополосный стан 2000 предназначен для горячей  прокатки полос следующих размеров:

- толщиной от 1,2 до 16 мм;

- шириной от 900 до 1835 мм;

И дальнейшей смоткой их в рулоны.

Рулоны горячекатаного проката  должны иметь следующие размеры:

- наружный диаметр рулона  от 1100 до 2300 мм;

- внутренний диаметр рулона 850 мм;

- масса рулона от 4 до 36 тонн.

Производственная программа  стана и сортамент готовой  продукции по маркам стали указаны  в таблицах 1 и 2.

Таблица 1– Производственная программа стана 2000

Наименование	Размер, мм	Кол-во, т/год	Стандарт	Доля в объеме, %
Лист толстый рядовой	4-16	2100	ГОСТ 380 [1]	35
Лист тонкий рядовой	1,2-3,9	1140	ГОСТ 14637 [2] ГОСТ 380 ГОСТ 16523 [3]	19
Нержавеющий прокат	2-8	120	ТУ 14-105-451 [4]	2
Лист толстый конструкционный	4-12	780	ГОСТ 19282 [5]	13
Лист тонкий конструкционный	1,2-3,9	480	ГОСТ 16523 [6] ГОСТ 1050 [7]	8
Штрипс	-	730	ТУ 14-1-3609 [8]	12
Заготовка для ЦГП	-	360	-	6
Подкат для ЦХП	-	300	ТУ 14-10-451	5
Итого проката	-	6000		100

 

Таблица 2– Сортамент  готовой продукции по маркам стали

Группа марок стали	Кол-во, тыс. т	Доля в объеме, %	Стандарты
Углеродистая обыкновенного качества	2340	39	ГОСТ 380 ГОСТ 14637
Углеродистая качественная конструкционная	1920	32	ГОСТ 1050
Низколегированная конструкционная	1320	22	ГОСТ 5781 [9]
Электротехническая	420	7	ГОСТ 21427 [10]

 

Горячекатаный прокат из низколегированной  стали повышенной прочности представлен  в таблице 3.

Таблица 3– Прокат горячекатаный  из низколегированной стали повышенной      

                     прочности                                            

Нормативные документы	Марка стали	Размеры, мм
ГОСТ 17066 [11]	09Г2, 09Г2С, 14Г2, 09Г2Д, 16ГС, 10ХСНД	2-3,9
ГОСТ 19281 [12]	09Г2, 09Г2С, 09Г2Д, 14Г2, 16ГС, 10ХСНД	4-50

 

Для расчета технологического процесса нам нужна сталь с  повышенной прочностью для работы под  давлением. Марка 09Г2С – низколегированная  горячекатаная сталь повышенной прочности для котлостроения  и сосудов, работающих под давлением.

 

3. Технические требования к качеству готовой продукции

 

Производимый прокат должен отвечать требованиям соответствующих  государственных стандартов, технических  условий, спецификаций. Допускаемые  отклонения по толщине и ширине полосы должны соответствовать требованиям  ГОСТ 19903 [13].

Прокат толстолистовой и  тонколистовой из низколегированной  стали повышенной прочности используется в строительстве и других областях, где необходима высокая прочность, незначительный вес, улучшенная штампуемость, свариваемость, применяется для сварных, клепанных и болтовых конструкций, используется в изделиях без дополнительной термической обработки.

Требование стандарта распространяется на листовую горячекатаную сталь  шириной 500 мм и более, изготовляемую  в листах толщиной от 0,5 до 160 мм и  рулонах толщиной от 1,2 до 12 мм.

По согласованию потребителя  с изготовителем интервалы по ширине могут быть менее указанных.

Требования к поверхности листового  проката должны соответствовать  ГОСТ 14637.

На поверхности рулонной стали  не должно быть трещин, закатов, вскрывшихся  пузырей, раковин, вкатанной окалины  и неметаллических включений.

          Предельные отклонения по толщине стали, поставляемой в рулонах и листах, в любой точке измерения не должны превышать норм, указанных в таблице 4.

Таблица 4– Предельные отклонения по толщине стали

Толщина стали (листы и рулоны), мм

Предельные отклонения по толщине стали при ширине, мм

От 500 до 750

Свыше 750 до 1000

Свыше 1000 до 1500

От 1500 до 2000

Свыше 2000 до 2300

Свыше 2300 до 2700

Повыш. точность прокатки

Нормальн. точность прокатки

Повыш. точность прокатки

Нормальн. точность прокатки

Повыш. точность прокатки

Нормальн. точность прокатки

Повыш. точность прокатки

Нормальн. точность прокатки

Повыш. точность прокатки

Нормальн. точность прокатки

Повыш. точность прокатки

Нормальн. точность прокатки

0,6-0,75

+/-0,07

+/-0,09

+/-0,07

+/-0,09

-

-

-

-

-

-

-

-

0,75-0,9

+/-0,08

+/-0,10

+/-0,08

+/-0,10

-

-

-

-

-

-

-

-

0,9-1,1

+/-0,09

+/-0,11

+/-0,09

+/-0,12

-

-

-

-

-

-

-

-

1,1-1,2

+/-0,10

+/-0,12

+/-0,11

+/-0,13

+/-0,12

+/-0,15

-

-

-

-

-

-

1,2-1,3

+/-0,11

+/-0,13

+/-0,12

+/-0,14

+/-0,12

+/-0,15

-

-

-

-

-

-

1,3-1,4

+/-0,11

+/-0,14

+/-0,12

+/-0,15

+/-0,12

+/-0,18

-

-

-

-

-

-

1,4-1,6

+/-0,12

+/-0,15

+/-0,13

+/-0,15

+/-0,13

+/-0,18

-

-

-

-

-

-

1,6-1,8

+/-0,13

+/-0,15

+/-0,14

+/-0,17

+/-0,14

+/-0,18

-

-

-

-

-

-

1,8-2,0

+/-0,14

+/-0,16

+/-0,15

+/-0,17

+/-0,16

+/-0,18

+/-0,17

+/-0,20

-

-

-

-

2,0-2,2

+/-0,15

+/-0,17

+/-0,16

+/-0,18

+/-0,17

+/-0,19

+/-0,18

+/-0,20

-

-

-

-

2,2-2,5

+/-0,16

+/-0,18

+/-0,17

+/-0,19

+/-0,18

+/-0,20

+/-0,19

+/-0,21

-

-

-

-

2,5-3,0

+/-0,17

+/-0,19

+/-0,18

+/-0,20

+/-0,19

+/-0,21

+/-0,20

+/-0,22

+/-0,23

+/-0,25

-

-

3,0-3,5

+/-0,18

+/-0,20

+/-0,19

+/-0,21

+/-0,20

+/-0,22

+/-0,22

+/-0,24

+/-0,26

+/-0,29

-

-

3,5-3,9

+/-0,20

+/-0,22

+/-0,21

+/-0,23

+/-0,22

+/-0,24

+/-0,24

+/-0,26

+/-0,28

+/-0,31

-

-

3,9-5,5

+0,10 -0,40

+0,20 -0,40

+0,15 -0,40

+0,30 -0,40

+0,10 -0,50

+0,30 -0,50

+0,20 -0,50

+0,40 -0,50

+0,25 -0,50

+0,45 -0,50

-

-

5,5-7,5

-0,50

+0,10 -0,50

+0,10 -0,60

+0,20 -0,60

+0,10 -0,60

+0,25 -0,60

+0,20 -0,60

+0,40 -0,60

+0,25 -0,60

+0,45 -0,60

-

-

7,5-10,0

-0,80

+0,10 -0,80

+0,10 -0,80

+0,20 -0,80

+0,20 -0,80

+0,30 -0,80

+0,20 -0,80

+0,35 -0,80

+0,25 -0,80

+0,45 -0,80

-

+0,60 -0,80

 

Предельные отклонения по ширине стали с обрезной кромкой, поставляемой в рулонах, не должна превышать:

а)+ 5 мм -- при ширине от 500 до 1000 мм вкл.;

б)+ 10 мм -- при ширине св. 1000 мм.

Предельные отклонения по ширине стали, прокатанной на непрерывных  станах и поставляемой с необрезной кромкой, не должны превышать:

а)+ 20 мм -- при ширине до 1000 мм;

б)+ 30 мм -- при ширине свыше 1000 мм.

           Серповидность стали, поставляемой в рулонах, не должна превышать 10мм на длине 3м.  

При поставке стали в листах и в рулонах с необрезной кромкой надрывы и другие пороки (если они имеются на кромках) не должны превышать половины предельных отклонений по ширине и выводить листы за номинальный размер по ширине, указанный в заказе.

            Сталь, поставляемая в рулонах, не должна иметь скрученных и смятых концов. 

Допускаются в отдельных  местах загнутые кромки под углом  не более 90 градусов.

Превышение одного внутреннего  или наружного витка над поверхностью торца рулона не является телескопичностью.

Неплотное прилегание двух наружных витков рулона не является браковочным  признаком.

Измерение толщины стали в рулонах  проводят на расстоянии не менее 40 мм от кромок и 2 м от конца рулона.

Ширина стали, поставляемой в рулонах, измеряется на расстоянии не менее 2 м  от конца рулона. Концы неполной ширины по длине не должны превышать  ширину рулона.

Сталь, поставляемая в рулонах, может  состоять не более чем из двух кусков (отдельных или соединенных сварным  швом). Отношение длин кусков в одном  рулоне не должно быть менее 1/5. Внутренний диаметр стали, поставляемой в рулонах, должен быть не менее 650 мм и не более 1000 мм, а масса рулона листовой стали  не более 20 тонн.

Химический состав стали 09Г2С представлены в таблице 5 в соответствии с ГОСТ 19281.

Таблица 5–  Химический состав стали 09Г2С

Массовая доля элемента, %
С	Si	Mn	S	P	Cr	N	Cu	As	Ni
			Не более
Не более 0,12	0,5-0,8	1,3-1,7	0,04	0,035	0,3	0,012	0,3	0,08	0,3

 

Механические свойства стали 09Г2С представлены в таблице 6 в соответствии с ГОСТ 19281. Класс точности стали 9Г2С с толщиной проката не более 10 мм- 345

Таблица 6– Механические свойства стали 09Г2С

Класс прочности	Толщина проката, мм, не более	Предел текучести, Н/	Временное сопротивление, Н/	Относительное удлинение, %	Изгиб до параллельности сторон
		Не менее
345	8	345	490	21	d=2a

 

Ударная вязкость стали 09Г2С представлена в таблице 7 в соответствии с ГОСТ 19281.

Таблица 7– Ударная вязкость стали 09Г2С

Класс прочности	Толщина проката, мм, не более	Ударная вязкость, RCU,Дж/, при температуре, °С			Ударная вязкость, RCU,Дж/, после механического старения при температуре, °С
		+20	-40	-70	+20
		Не менее
345	8	64	39	34	29

 

Отбор проб и изготовление образцов для механических и технологических испытаний проводят по ГОСТ 7564 [14].

Объем выборки  для проверки механических свойств  стали- один рулон от партии. Для проверки механических и технологических свойств проката от каждого отобранного рулона отбирают одну пробу на расстоянии не менее 2 м от его конца. От каждого рулона отбирают:

- по одному  поперечному образцу для испытаний  на растяжение и на изгиб;

- по три образца  для испытаний на ударный изгиб;

- один образец  на выдавливание.

Отбор проб для  определения химического состава  проводят по ГОСТ 7565.

Маркировка проката  производится в соответствии с ГОСТ 7566 [15]. Маркировка проката должна содержать группу прочности по минимальному значению времени сопротивления, группу отделки поверхности, размер проката, способность к вытяжке.

 

1.4 Требования к исходной заготовке

Исходным материалом для  прокатки полос служат слябы, получаемые из конвертерного и электросталеплавильного  цехов, а также других заводов.

Слябы для прокатки полос  имеют следующие размеры и  массу:

-толщина  от 150 до 280 мм

-ширина от 950 до 1850 мм

-длина от 4500 до 10050 мм

-масса от 4 до 36 тонн

Для расчета технологического процесса нам нужна сталь с  повышенной прочностью для работы под  давлением. Марка 09Г2С – низколегированная  горячекатаная сталь повышенной прочности для котлостроения  и сосудов, работающих под давлением.

Химический состав стали  должен соответствовать следующим  требованиям: ГОСТ 19281, ГОСТ 5520, ГОСТ 5521, а также соответствующим технологическим  условиям и другой нормативной документации (НД).

Максимально допустимые ширина и масса слябов для соответствующих толщин указаны в таблице 8.

Таблица 8– Максимально допустимые ширины и масса слябов

Толщина проката, мм	Максимальная  ширина, мм	Максимальная  масса сляба, т
От 1,2 до 1,39	1250	22
От 1,4 до 1,49	1400	22
От 1,5 до 2,1	1500	22
От 2,2 до 2,5	1550	22
От 2,6 до 3,5	1600	22
От 3,6 до 5	1650	30
От  5,1 до 7	1700	32
От 7,1 до 16	1835	36

 

 

Допускаемые отклонения по размерам не должны превышать:

по толщине +10 мм, -5 мм;

по ширине 1%

по  длине 5%, но не более 100 мм.

           Форма сляба должна быть прямоугольной. Ширина плоского участка на боковых гранях слябов должна быть не менее 40% толщины слябов. Выпуклость (вогнутость) боковых граней слябов не должна превышать 10 мм на сторону.

На поверхности слябов не должно быть поясов, наплывов и шлаков огневой зачистки, плен, трещин и  шлаковых включений. Местные дефекты  на поверхности заготовок должны быть удалены пологой вырубкой, абразивной или огневой зачисткой, ширина которой  должна быть не меньше шестикратной глубины. Глубина зачистки на широкой грани  не должна превышать 15% толщины заготовки, но не более 40 мм в данном сечении  при одно- или двухсторонней зачистке. По узкой грани глубина зачистки должна быть не более 30 мм.