Модернизация мелкосортного стана 320/250

  Содержание

  Введение.                                                                                                                          

1. Схема расположения  оборудования стана 320/250                          

  2  Характеристика прокатного стана  320/250 и рабочей клети 630                         

       2.1  Общая характеристика прокатного стана  320/250                                                      

       2.2  Анализ состава оборудования и режима работы

    главной линии обжимной рабочей  клети  630 стана 320/250                                                                  

      2.3 Техническая характеристика рабочей клети 630 стана 320/250                                    

      2.4 Обоснование модернизации уравновешивающего устройства

    с целью улучшения эксплуатационных характеристик     

      2.5. Анализ конструкции, принцип действия , технические

    и технологические характеристики  мелкосортной моталки  

     2.6.  Анализ конструкции, принцип действия, технические и технологический характеристики реечного холодильника

     2.7   Перечень,   классификация   и   техническая

    характеристика   вспомогательного  оборудования

    2.8 Анализ конструкции, принцип действия, технические и технологический характеристики кривошипно-эксцентриковых летучих ножниц

  3.    Расчет валковой системы обжимной рабочей

    клети 630 стана 320/250                   

  3.1 Расчет валков на статическую прочность     

  3.2  Расчет валковой системы клети на циклическую прочность                                      

  3.3  Расчет модуля жесткости прокатных валков по

  оси катающего калибра               

  4.  Анализ конструкции, принцип действия , технические

    и технологические характеристики  мелкосортной моталки

  5.    Заключение                                                                                                                        

  Список  использованных источников                                                                                     

  Введение

  В настоящее время в нашей стране наиболее остро и актуально стоят проблемы связанные с такой важной и значимой отраслью народного хозяйства, как черная металлургия. Это проблемы экономического, производственного характера, а так же вопросы повышения надежности и долговечности металлургического характера. Актуальность данной проблемы вызвана условиями рыночной экономики. В современных жестких условиях необходимо прежде всего производить качественную, конкурентоспособную продукцию, которая отличалась бы еще низкой себестоимостью. А это напрямую связано с эксплуатационным состоянием машин и агрегатов металлургического производства, так как именно их характеристики влияют на показатели качества продукции и производительность целом.

  В связи с этим, в данной работе анализируется состав оборудования главной линии горизонтальной черновой рабочей клети 630  сортопроволочного стана 320/250.

1. Схема распол ожения оборудования сортопроволочного стана 320/250

  Схема расположения оборудования сортопроволочного  стана 320/250 имеет вид в соответствии с рисунком 1.

  Заготовки, поступившие  в цех, подвергаются контролю и, если требуется, зачистке. Назначенные на прокатку  заготовки укладываются на загрузочный шлеппер, с которого передаются на рольганг со встроенными весами. С рольганга заготовки снимаются консолями шагающих балок печи. Загрузка металла в печь и продвижение его в печи осуществляется  двумя параллельными балками. Выдача из печи боковая, при помощи внутрипечного рольганга нагревательной печи. Нагретые заготовки сначала прокатывают в обжимной  дуо-реверсивной клети. После обрезания переднего конца заготовка транспортируется к непрерывным группам. Прокатка на стане производится в одну нитку.  Число проходов зависит от прокатываемого профиля. Между группами клетей (черновой, промежуточной) предусмотрена обрезка переднего конца раската на летучих ножницах. После сортовых групп (черновой, промежуточной и чистовой) раскат может разрезать на длины, соответствующие длине холодильника или длине тормозного барабана, или пропускается на смотку к моталкам типа Гаретта. Для производства катанки раскат после чистовой сортовой группы  отходит в сторону к группе катанки, расположенной параллельно основной линии прокатки. Катанка может сматываться в бунты, как на моталках Эденборна, так и на моталках Гаретта. Часть катанки перед смоткой охлаждается. Бунты с моталок  Гаретта через камеру водо-воздушного охлаждения направляются или в термостат бунтов или к подвесному крюковому конвейеру. Катанка с моталок Эденборна поступает в термостат бунтов, а также на крюковой конвейер.  

  Охлажденные в термостате бунты попадают на крюковой конвейер. С крюкового конвейера  бунты снимаются в термоотделении цеха, где часть бунтов термообрабатывается  в роликовых отжигательных печах. Готовый прокат, идущий на смотку после сортовых групп, а также прутки,  идущие на холодильник, в зависимости от марки стали, ускоренно охлаждаются в трубах ускоренного охлаждения, установленных непосредственно после сортовой группы, а также в трассах подвода раската к моталкам.

  Раскат, поступивший на холодильник, разрезается  на мерные длины ножницами холодной резки, как в холодном состоянии, так и в не остывшем виде. После порезки прутки транспортируются в карманы вязальных машин. Нарезанные прутки взвешиваются, увязываются в пачки и после сортировки передают в ТКЧ или на склад готовой продукции.

  Раскат  предназначенный для замедленного охлаждения, транспортируется мимо холодильника на тормозной барабан, откуда собирается шлеппером в пачки. Пачки обвязываются и передаются в термостат прутков и водовоздушную камеру. На выходе из камеры металл собирается  в пачки, обвязывается и передается на термообработку  или на сортировку.

  В случае остановки тормозного барабана раскат транспортируется через холодильник  с     непрерывным отшагиванием. С холодильника металл ускоренно передается в карманы вязальных машин и мостовым краном подается в термостат, из которого отправляется на склад. 
 
 

  1- высотный склад заготовок; 2 - толкатель; 3 - подводящий рольганг с весами; 4 - шлеппер; 5 - загрузочная решетка; 6 - подогревательная печь №1; 7 - рольганг; 8 -  нагревательные печи №2 и №3; 9 - рольганг; 10 - шлеппер; 11 - рабочий рольганг перед обжимной клетью; 12 - обжимная двухвалковая ревесивная клеть 630; 13 - рабочий рольганг за обжимной клетью; 14 - транспортный рольганг; 15 - ножницы с параллельными ножами; 16 - проходная подогревательная роликовая печь №4; 17 - двухвалковые клети 480 (№2, №4, №6); 18 - верикальные двухвалковые клети 450 (№3, №5, №7); 19 - кривошипно-рычажные летучие ножницы; 20 - горизонтальные (№8, №10, №12) и вертикальные (№9, №11, №13) клети 380; 21 - кривошипные летучие ножницы; 22 - горизонтальные (№14, №16, №18) и вертикальные (№15, №17, №19) клети 320 мелкосортной группы; 23 - кривошипные летучие ножницы; 24 - дисковые летучие ножницы; 25 - устройство водяного охлаждения; 26 - секции водяного охлаждения; 27 - горизонтальные (№20, №22, №24) и вертикальные (№21,   №23, №25) клети 250 проволочной группы; 28 - моталки для сортового проката; 29,34 - пластинчатый транспортер бунтов; 30 - моталки для катанки; 31 - роликовый транспортер бунтов; 32 - термостат бунтов; 33 - транспортер витков установки двустадийного охлаждения катанки «Стелмор»; 35 - крюковой конвейер; 36 - холодильник; 37 - уборочные карманы; 38 - цепной транспортер; 39 - салазковая пила; 40 - ножницы холодной резки; 41 - накопитель витков; 42 - термостат прутков; 43 - шлеппер; 44 - бесцентровые обдирочные станки; 45 - агрегат правки и резки 
 

  Рисунок 1 - Схема расположения оборудования сортопроволочного стана 320/250 

  2 Характеристика прокатного  стана 320/250 и рабочей  клети 630 

  2.1 Общая характеристика  прокатного стана  320/250

  Тип стана: cортопроволочный, полунепрерывный.

  Сортопроволочный  стан 320/250 предназначен для прокатки катанки диаметром 6 – 12 мм  и простых  сортовых профилей: круглой стали  диаметром 12 – 40 мм, квадратных и  шестигранных профилей эквивалентного сечения, угловой стали № 2 – 5, арматурной стали.

  Марочный  сортамент: углеродистые качественные конструкционные стали, легированные инструментальные, коррозионностойкие, жаропрочные стали и сплавы.   

  Исходная  заготовка: квадрат со стороной 80 – 160 мм, длиной 3 – 6 м, со стороной 140 – 160 мм – только 3 м. Масса заготовок  от 150 до 670 кг. Производительность стана 220 тысяч тонн в год при 6700 горячих часов работы.

  Стан  состоит из 25 клетей: обжимной реверсивной  клети 630 и четырех групп (черновой, промежуточной, мелкосортной и проволочной) по шести клетей в каждой. Все  группы состоят из двухвалковых клетей с чередующимися вертикальными и горизонтальными валками. Параметры валков клетей и главных приводов стана даны в Таблице 1.

  Максимальная  скорость прокатки чистовой мелкосортной группы клетей – 11 м/с, чистовой проволочной  группы – 25 м/с. 
 
 
 
 
 
 

  Таблица 1 - Параметры рабочих валков и  главных приводов стана 320/250

  2.2 Анализ состава  оборудования и  режима работы  главной линии  обжимной рабочей  клети  630 стана  320/250 

  Схема главной линии обжимной рабочей  клети 630 имеет вид в соответствии с рисунком 2.

  1 – главный двигатель; 

  2 – моторная муфта;

  3 – шестеренная клеть; 

  4 – шпиндельное устройство;

  5 – рабочая клеть 

  Рисунок 2 - Схема главной линии обжимной рабочей клети 630 
 

  Характеристика  оборудования главной линии обжимной рабочей клети 630 стана 320/250 представлена в Таблице 2. 

  Таблица 2 - Характеристика главной линии  обжимной рабочей клети 630

  Продолжение таблицы 2

  2.3 Техническая характеристика  рабочей клети  630 стана 320/250 

Характеристика  рабочей клети 630 стана 320/250 представлена в Таблице 3. 

  Таблица 3 - Характеристика рабочей клети 630 стана 320/250

        2.4  Обоснование модернизации уравновешивающего устройства с целью улучшения эксплуатационных характеристик  

  В настоящее время на стане 320/250 для  уравновешивания верхнего валка  в обжимной клети 630 используется комбинированное  пружинное уравновешивающее устройство с пружинами ленточного типа, со свойственными недостатками для данного типа уравновешиваемых устройств: 

  - незначительная величина перемещения  валков;

  - небольшая масса уравновешиваемых  узлов;

  - потеря упругих свойств пружин

  Выносливость (установленная безотказная наработка) данного вида и класса пружин при  статическом и циклическом нагружении составляет не менее 1·10⁵ циклов.

  Проанализировав рассмотренные типы уравновешивающих устройств можно сделать вывод  о том, что несмотря на указанные  недостатки используемого в обжимной клети 630 пружинного уравновешивающего устройства, данное уравновешивающее устройство является наиболее оптимальным при существующей технологической схеме производства стана 320/250, так как потеря упругих свойств пружин компенсируется простотой конструкции, относительно невысокой стоимостью пружин, а также удобством эксплуатации и обслуживания. 
 

  2.5. Анализ конструкции,  принцип действия , технические и технологические характеристики мелкосортной моталки. 

      Моталки применяют для сматывания  прокатного металла в рулоны(полоса,лента,штрипс) и бунты (катанка, мелкосортные профили).

  По  назначению и конструкции моталки  можно разделить четыре группы:

  1)ролико-барабанные  моталки для горячей полосы;

  2)барабанные  моталки для холодной полосы;

  3)моталки-свертывающие  машины для горячей полосы-штрипса;

  4)моталки  для сматывания в бунты   горячих мелкосортных профилей (круг, квадрат) и проволоки (катанка).

      Разматыватели (с отгибателями) предназначены  для приема и центрирования рулонов, отгибания переднего конца рулона с целью направления полосы в прокатный стан( или агрегат резки, отжига, покрытия и т.д.) и создания натяжения полосы при разматывании рулона.

  Проволочные мелкосортные моталки предназначены  для сматывания горячей проволоки (вернее катанки) диаметром 6-10 мм и круглой стали диаметром 10-25 мм за  последними клетями проволочных и мелкосортных станов устанавливают моталки двух типов : с вращающимся или неподвижным бунтом.

  Из-за больших вращающихся и неуравновешенных масс( бунт, барабан и т.д.) моталки первого типа применяют для сматывания проволоки при скоростях только до 10 м/c.Преимущество их в том, что кроме проволоки и круглой стали , на них можно сматывать и мелкие профили квадратного сечения.

  На  рисунке 3 показана проволочная моталка с неподвижным бунтом, установленная на непрерывном проволочном стане. Моталка предназначена  для сматывания проволоки диаметром 5-10 мм. Масса бунта 200-500 кг. Пустотелый вал моталки 4 приводится через зубчатую передачу; к концу вала прикреплен конус 2 , вращающийся вместе с валом ( на некоторых моталках вместо конической применена цилиндрическая зубчатая передача).

  Проволока из последней клети стана проходит по трубке 3 внутри полого вала 4 и поступает  на конус 2, с помощью которого она  витками укладывается вокруг вертикальных пальцев 1.Бунт проволоки при этом будет находится в горизонтальном положении на плите 5.По окончании сматывания проволоки пальцы опускаются при помощи рычажного механизма, а бунт сталкивается на транспортер.   
 
 

  Рисунок 3 - Мелкосортная моталка 

  Преимущества  такой моталки является то, что  бунт не вращается  и сматывание проволоки может происходить при любой скорости ее подачи. Например, на современных непрерывных  проволочных станах  проволока со скоростью 25-30 м/с . Кроме того, сбрасывание готового бунта осуществляется на ходу без остановки привода , что позволяет через несколько секунд подавать в моталку новую проволоку.

  Следует отметить , что при сматывании   в бунт происходит скручивание проката  на 360 градусов (на длине    ПD,где D-диаметр витка проволоки) за каждый оборот приводного вала 4.Это скручивание не имеет существенного значения при сматывании  горячей катанки круглого сечения , а так как профиль ее при этом не изменится , а касательные напряжения в материале катанки будут незначительны. Однако в отличие от моталки с вращающимся бунтом и тангенциальной подачей  металла на моталке с неподвижным бунтом нельзя  сматывать простые мелкосортные профили  не круглого сечения ( например овальную или квадратную катанку), так как при скручивании на 360 градусов профиль будет искажен.

  Эксплуатация  моталок с неподвижным бунтом показала, что применение тяжелого направляющего конуса 2 не вызывается необходимостью и ухудшает динамику привода моталки.Поэтому на некоторых заводах осуществили  следующую модернизацию: удалили конус вместе с концом  приводного вала, на котором он закреплен; вместо конуса применили легкую изогнутую направляющую трубку( показана пунктиром)   ,соединив  ее с подводящей трубкой  внутри  полого приводного конца. В  результате  такой модернизации качество укладки витков проволоки не ухудшилось, но маховый момент вращающихся масс значительно уменьшился,динамические показатели  привода моталки  улучшились и облегчились условия работы  подшипниковых опор привода вала.

  Прокатка  мелкосортных профилей  на современных  непрерывных и полунепрерывных станах осуществляется   при меньшей скорости (15-20 м/c) по стравнению со скоростью прокатки катанки на непрерывных станах (>50 м/c).Поэтому для сматывания в бунты простых мелкосортных профилей ( круга, квадрата) применяют моталки первого типа, т.е. с тангециальной подачей металла. 

     2.6.  Анализ конструкции,  принцип действия, технические и  технологический характеристики реечного холодильника 

     Реечный холодильник применяется для  приема и охлаждения сортовых профилей. На нем выполняются следующие  операции: прием прокатных полос, охлаждение, передача полос к отделочным агрегатам.

     Холодильник является связующим звеном между  клетями и агрегатами для отделки  проката.

     На  сортопроволочном стане 320/250 установлен односторонний однониточный реечный холодильник. Удельная масса реечного холодильника составляет около сорока процентов от общей массы оборудования стана.

     К реечному холодильнику предъявляются  следующие требования:

1. обеспечение нужного темпа прокатки на стане (обеспечение производительности стана);
2. механизация и автоматизация всех работ по приему металла, охлаждение и транспортирование металла к участку отделки;
3. получение ровных, нескрученных полос.

     При прокатке полос из некоторых специальных  сталей к холодильнику предъявляются  также требования регулирования  режима охлаждения полос.

     На  реечном холодильнике охлаждение полос  происходит на подвижных зубчатых рейках, совершающих качательно-поступательное движение.

     Поперечный  разрез реечного холодильника сортопроволочного  стана 230/250 имеет вид в соответствии с рисунком 4. 
 

     Рисунок 4 – Схема реечного холодильника

     Длина реечного холодильника 66 м (в направлении длины охлажденных профилей), а ширина 10 м. Число реечных узлов – 11; шаг реек – 500/1000 мм.

     Реечный холодильник состоит из подводящего  рольганга 2, холодильника и отводящего рольганга. Консольные ролики подводящего рольганга установлены с шагом 1000 мм и снабжены индивидуальным приводом от электродвигателей с полым валом. Холодильник состоит из системы подвижных реек 5; неподвижных реек, расположенных между подвижными рейками; устройств 6, 7 для набора пачек охлажденного проката и перекладывания их на отводящий рольганг. Подвижные шагающие рейки совершают возвратно-поступательное движение по круговой траектории при помощи эксцентриковых механизмов 9, приводимых электродвигателем. Между роликами подводящего рольганга расположены клапаны 3, осуществляющие подъем и опускание проката при помощи вертикальных тяг 10, соединенных с рычажным кривошипно-шатунным механизмом 11, приводимым электродвигателем. При выходе из последней клети сортопроволочного стана 320/250 полоса разрезается летучими ножницами на длины, соответствующие длине холодильника (66 м); поступает на холодильник по рольгангу 2 и, при одновременном подъеме всех клапанов 3, сбрасывается на гребенку 4, расположенную рядом с роликами рольганга по всей длине холодильника.

     С гребенок прокат забирается системой «шагающих» реек и перекладывается на неподвижные рейки. При каждом ходе подвижных реек прокат перемещается с неподвижных реек на расстояние 80 мм, равное шагу зубьев реек. При перемещении по холодильнику прокат охлаждается до 80 – 120ºС, собирается в пачки по 10 – 20 полос и перекладывается на отводящий рольганг, ведущий к ножницам 13 для холодной резки сортовых профилей на мерные длины; пачки взвешиваются на весах 14. В рассматриваемой конструкции холодильника для привода клапанов 3 вместо тягового устройства применен продольный вал, который значительно меньше подвержен тепловым и механическим деформациям, благодаря чему обеспечивается одновременный подъем всех клапанов по длине подводящего рольганга и параллельное перекладывание сортового проката с рольганга 2 на зубья гребенки 4. Площадь данного реечного холодильника на 1 тонну сортовой стали в час составляет 16 м². Важным параметром, определяющим работу холодильника, является его расстояние от летучих ножниц. Это расстояние определяет тормозной путь полосы, то есть участок, на котором вышедшая из летучих ножниц полоса, со скоростью, несколько большей скорости прокатки, уменьшает скорость до необходимого минимума при ее сбросе на холодильник. При малом тормозном пути полоса не успевает затормозиться, ударяется об упор в конце приемного рольганга и запутывается. Для увеличения тормозного пути на стане 320/250 повышено число сбрасывающих клапанов со стороны летучих ножниц. На полунепрерывном сортопроволочном стане 320/250 расстояние от летучих ножниц до реечного холодильника составляет 30 м.