Прочностные расчеты оборудования стана 28000

Реферат

Листов 56, рисунков 8,таблиц  16,  10 литературных источников.

Целью данного курсового  проекта является изучение конструкции  толстолистового стана 1000/1570/2800 горячей прокатки, внедрение новых конструкций узлов стана и проверка их на прочность и долговечность.

Основными техническими характеристиками стана ТЛС 2800 являются максимальная сила прокатки, максимальное обжатие  за проход, наименьшая толщина прокатываемой полосы, скорость и момент прокатки.

Результатом работы являются внедрение новых узлов и их оригинальных конструкций на действующие в практике станы.

Ключевые слова: ПРОКАТНЫЙ СТАН, УЗЕЛ СТАНИН, УЗЕЛ РАБОЧЕГО ВАЛКА, УЗЕЛ ОПОРНОГО ВАЛКА, НАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО, ПРОКАТКА, ЛИСТ.

Содержание

     Введение 5

1  Технология и оборудование  станов горячей прокатки ……………….6

     1.1Толстолистовой стан 3000 Мариупольского металлургического комбината им. Ильича ………………………………………………………………6

     1.2Толстолистовой  стан 3600 Мариупольского металлургического  комбината « Азовсталь »  им. С. Орджоникидзе  ……………………………….11

     1.3.Толстолистовой  стан 2300 Донецкого металлургического завода им. И .В. И. Ленина  …………………………………………………………………..24

2Толстолистовой стан 2800 Алчевского металлургического  комбината.  34

3 Расчет энергосиловых  параметров процесса прокатки  ………………..41

4 Прочностные расчеты  оборудования стана 28000  …………………….44

   4.1Расчет станины   ………………………………………………. 44

   4.2Расчет валков  ……………………………………………………….46

       4.2.1 Определены  распределения усилий действия  на валки…….46

       4.2.2Расчет рабочих и опорных валков на прочность……………48

       4.2.3Расчет контактных  напряжений в поверхностных слоях  валков 49

    4.3 Расчет нажимного  механизма……………………………………….50

    4.4 Расчет подшипников  на долговечность ……………………………52

        4.4.1 Расчет роликов подшипников рабочего валка………………….52

        4.4.2 Подшипники  опорного валка …………………………………  52

     Заключение …………………………………………………………….. 55

     Перечень ссылок………………………………………………………..56

     Приложение А 

Введение

Как известно, в последнее время особенностью развития прокатного производства является преимущественный рост листового проката. Значительный рост листопрокатного производства имеет место во всех крупных развитых странах. Это можно объяснить тем, что из листового проката изготавливают большое количество относительно тонких сварных и штампованных конструкций, применяемых в общем и транспортном машиностроении, строительстве и других металлоёмких отраслях промышленности.

Применение листового проката  в конструкциях позволяет уменьшить их массы на 30-50% и на 20-25% по сравнению с теми же конструкциями, выполненными из отливок сортового проката.

По мере разработки и освоения технологии производства гнутых профилей из горячекатаного листового проката становится реальностью возможность замены большинства простых профилей сортовой стали гнутыми профилями.

В связи с указанными преимуществами производство листового проката  в мире опережает производство сортового  проката, стальных отливок и бесшовных труб.

Горячекатаный листовой прокат поставляется потребителям по ГОСТам и техническим условиям (ТУ), зарегистрированным в Государственном комитете стандартов при Совете Министров Украины. В технических условиях и ГОСТах указываются требования к прокату по размерам, химическому составу, механическим свойствам, внешнему виду, микроструктуре, качеству отделки и др.

Величина допускаемых  отклонений фактической толщины  проката от номинальной зависит  от толщины и ширины проката, а  также от группы точности проката. Следовательно, сохраняется тенденция к увеличению абсолютной величины предельных отклонений при росте толщины и ширины проката [1].

1 Технология и оборудование  станов горячей прокаткию.

1.1. ТОЛСТОЛИСТОВОЙ СТАН 3000 МАРИУПОЛЬСКОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА им. ИЛЬИЧА    

 Стан введен в  эксплуатацию в 1985 году. Оборудование стана расположено в 11 пролетах шириной по 36 м (восемь пролетов), 24 м (один) и по 18 м (два) (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схема основного  технологического оборудования стана 3000 Мариупольского металлургического комбината им. Ильича:

I - становый пролет, II - вальцетокарная мастерская, III - склад  рабочих валков, IV - склад слябов; 1 - загрузочные устройства, 2 - нагревательные  печи, 3 - камера гидросбива окалины, 4 и 6 - черновая и чистовая четырехвалковые клети; 5 - устройство для охлаждения раскатов, 7 - устройство для охлаждения полосы, 8 и 27 - правильные машины № 1 и № 2, 9 и 11 - ножницы № 1 и № 2, 10 - холодильник 12 - агрегат по подготовке заготовок для труб, 13 - инспекционный стеллаж, 14 - сдвоенные кромкообрезные ножницы № 3, № 4, 15 - дефектоскопы, 16 - ножницы № 5, № 6, 17, 21 и 29 - маркировщики-клеймители, 18 и 26 - загрузочно-разгрузочные устройства, 19 - конвейер с карманом, 20- роликовая закалочная машина, 22 и 28 - ножницы № 8 и № 7, 23 - правильные машины № 3, № 4, 24 - передаточное устройство с карманом, 25 - стеллаж приемки листов, 30 - машина абразивной зачистки, 31 - кантователь.    

 Стан предназначен  для производства листов толщиной 8-25 мм, шириной 1500-2700 мм, длиной 12,1-24,2 м из низколегированных сталей типа (06-14) Г2САФБ, прокатываемых по контролируемому режиму. На стане возможна прокатка листов толщиной 5-25 мм, шириной 1500-2700 мм, длиной до 24,2 мм из других конструкционных сталей, прокатываемых по обычному режиму. Оборудование стана обеспечивает прокатку и отделку листов с s_в £ 883 МПа.   

 Исходной заготовкой  для производства листов служат  литые и катаные слябы следующих параметров: литые слябы (200-315) x (1250-1900) x (2500-2800) мм массой 4,9-13 т; катаные слябы (100-240) x (1100-1550) x (2500-2800) мм массой 2,1-3,5 т.

Подготовка металла к прокатке    

 Поступающие на  склад слябы при необходимости  разрезают на мерные длины и зачищают на них дефекты. Для посадки в печь слябы перевозят 46-т клещевыми кранами и укладывают на тележку загрузочного устройства грузоподъемностью 64 т. Максимальная высота пакета слябов 1,400 м.   

 Перед посадкой  в печь слябы взвешивают на  весах, встроенных в секцию  загрузочного рольганга. Показания весов фиксируются на бумажной ленте с указанием даты, порядкового номера, стали, номера плавки, массы партии, общей массы слябов за смену. Точность взвешивания партии ± 20 кг.   

 Слябы перед прокаткой  нагревают в семизонных методических  печах с шагающим подом, рекуперативных, двухрядных, с двухсторонним нагревом, с торцевым посадом и выдачей.   

 Длина печи 48700 мм, ширина 6610 мм; производительность до 210 т/ч. Топливо - природный газ теплотой сгорания 8200 кДж/м³ и мазут.   

 Нагревательные печи работают на автоматическом режиме. Температура для каждой зоны измеряется двумя платинородиевыми/платиновыми термопарами. Режим нагрева слябов приведен в табл. 1.1

Таблица 1.1 Температурные  режимы нагрева и рабочего пространства нагревательных печей

   Для  достижения необходимого качества  нагрева металла удельная продолжительность нагрева принимается в соответствии с данными табл. 1.2.

Таблица 1.2. Рекомендуемое  удельное время слябов различных  толщин.

    После  выдачи из печи слябы передают  по рольгангу к черновой клети с максимальной скоростью 2,5 м/с.

Оборудование и технология прокатки   

 Стан двухклетевой, размеры рабочих и опорных  валков черновой и чистовой  четырехвалковых клетей одинаковы. Рабочие валки чугунные, твердость бочки валка HSh 62-75. Опорные валки стальные кованые, твердость бочки HSh 55-65.

 Валки в процессе прокатки  охлаждаются водой. Приводятся  двумя 8-МВт электродвигателями (0-50-80 об/мин) и двумя 5,6-МВт (0-80-125 об/мин). Диаметр рабочих валков 1000/940 мм, длина бочки 3000 мм. Диаметр опорных валков 2100/1950 мм, длина бочки 2980 мм. Скорость прокатки в черновой клети 4,2 м/с, в чистовой 6,3 м/с. Подшипники опорных валков - жидкостного трения, рабочих - роликовые качения. Валки уравновешиваются гидравлически (давлением 29,4 МПа).   

 Прокатку в черновой  клети ведут по поперечно-продольной  схеме. При поперечной прокатке получают заданную ширину листа с припуском на величину обрезаемых кромок. Температура начала прокатки в черновой клети 1000-1200 °С, конца 900-1050 °С. Температура начала прокатки в чистовой клети 750-800 °С, конца 700-740 °С и начинается в зависимости от марки стали и углеродного эквивалента плавки.     

 В первом проходе  с поверхности раската с помощью  гидросбива давлением 16,7 МПа удаляют  окалину. Минимальное расстояние от сопла до поверхности раската 200 мм. Все листы в потоке подвергаются ультразвуковому контролю.   

 Примерный режим  обжатий при прокатке листа  стали 09Г2ФБ сечением 15,7 х 2200 мм  приведен в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Режимы обжатий

    *¹ Кантовка после прохода. *² Подстуживание до 780 °С.

Оборудование и технология отделки готового проката   

 В состав технологического  оборудования участка отделки  входят: шесть ножниц поперечной резки, сдвоенные кромкообрезные ножницы,  две роликоправильные машины: горячей и холодной правки.

 Температура правки листов: 600-800 °С - на машине № 1, до 100 °С - на машине № 2. Скорость правки: 0,3-1,5 м/с на машине № 1, 0,15-0,65 м/с на машине № 2.   

 Передний и задний  концы раската обрезают в горячем  состоянии на ножницах поперечной резки № 1 с верхним резов. Температура раскатов при порезке 100-800 °С, усилие резания 6,9 МН, число резов в минуту 12.

 Боковые кромки листа обрезают на сдвоенных кромокообрезных ножницах. Усилие резания 2,35 МН, скорость резания 24,2-35,8 м/мин, длина обрези до 1350 мм, число резов в минуту: 28 при толщине листов 5-9 мм; 26 при 12-14 мм; 25 при 16-18 мм; 21 при 20-25 мм.   

 После обрези боковых кромок и ультразвукового контроля лист транспортируют к ножницам поперечной резки. На ножницах поперечной резки № 2, № 5, № 6, № 7, № 8 отбирают пробы для испытаний и режут листы на мерные длины. Температура порезки £ 100 °С. Усилие резания 6,9 МН, число резов в минуту 25. Привод ножниц от двух 530-кВт двигателей (800 об/мин). Максимальный раствор ножей 120 мм, мощность привода механизма установки зазора 4,5 кВт, Перед порезкой лист при помощи косых роликов подают к боковой стационарной линейке с вертикальным роликом для обеспечения перпендикулярности боковых и торцевых кромок. Лист для порезки на мерные длины устанавливают с помощью передвижного упора при системе измерения длины. Обрезь поперечной резки поступает к барабанным кромкошительным ножницам, откуда после порезки поступает на транспортер уборки обрези и далее в вагон.   

 После порезки на  мерные длины листы клеймят  на клеймовочной машине и транспортируют  к инспекционному стеллажу. Обнаруженные  при осмотре дефекты зачищают в передвижной зачистной машине. Принятые листы транспортируют по рольгангу для укладки в соответствующий карман. Листы одной партии и одного размера укладывают в один карман. Максимальная масса пакета 60 т, при этом высота пакета не должна превышать 300 мм.

1.2. ТОСТОЛИСТОВОЙ СТАН 3600 МАРИУПОЛЬСКОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА "АЗОВСТАЛЬ" им. С. ОРДЖОНИКИДЗЕ   

 Стан введен в  эксплуатацию в 1973 г., предназначен  для прокатки листов толщиной 9-50 мм и плит толщиной 51-200 мм  из углеродистых, конструкционных и низколегированных сталей. Ширина прокатываемых листов и плит 2-3,2 м, длина 6,0-28,0 м. Длина поставляемых плит £ 12 м. Оборудование стана расположено в семи пролетах (рис. 1.2).

.Рис. 1.2 Схема основного технологического оборудования стана 3600 Мариупольского металлургического комбината "Азовсталь":

I - печной пролет, II - склад  слябов, III - становый пролет, IV - пролет  резки и замедленного охлаждения, V - отделочный пролет, VI - скрапный пролет, VII - склад готовой продукции; 1 - клеть с вертикальными валками, 2 и 3 - черновая и чистовая четырехвалковые клети, 4 - роликовая закалочная машина, 5 - кантователь полос, 6 и 15 - ножницы № 1 и № 2 для £ 50-мм полос, 7 и 10 - правильные машины № 1 и № 3 для 5-25-мм полос, 8 - дисковый холодильник, 9 - правильная машина № 2 для 18-50-мм полос, 11 - устройство для водовоздушного хлаждения, 12 - инспекционный стеллаж, 13 - дефектоскоп, 14 - устройство для разметки и маркировки полос, 16 - дисковые ножницы для £ 20-мм листов,17 - сдвоенные кромкообрезные ножницы для 5-20-мм листов, 18 и 21, 24 - ножницы № 5, № 6 и № 7, № 8 для £ 50-мм листов, 19 - маркировочная машина, 20, 22 и 23 - правильные машины № 4 для 5-20-мм полос, 25 - передаточное устройство с карманом, 26 - передаточная тележка

Подготовка металла к прокатке    

 Перед прокаткой  слитки и слябы поступают на  склад заготовок, ширина пролета  которого 36 м, длина 252 м, площадь  9070 м². Склад оборудован восемью 46-т электромостовыми кранами с вращающейся тележкой и гибким подвесом траверсы.   

 Размеры и масса  слябов: толщина 130-350 мм, ширина 1100-1900 мм, длина 2100-3400 мм, масса 2,2-16,0 т.  Размеры и масса слитков: толщина  450-940 мм, ширина 1300-2000 мм, высота 2000-3000 мм, масса 10,0-30,0 т. Стали, прокатываемые на стане, приведены в табл. 1.2.1.

Таблица 1.2.1.

Марочный сортамент  стана

    Для  нагрева слябов служат четыре нагревательные печи. Все печи методические, рекуперативные пятизонные, двухрядные с двухсторонним нагревом, торцевым посадом и выдачей. Отапливаются природным газом. Воздух подогревается в металлических рекуператорах до 400 °С. Охлаждение подовых труб испарительное. Предусмотрено резервное охлаждение химически очищенной водой из аварийного запаса.

 Для каждой зоны  отопления предусмотрен автоматический  контроль и регулирование основных параметров: температуры в каждой зоне, давления в томильной зоне, соотношения "газ-воздух" в каждой зоне, температура металла по всей длине печи, температуры подины в томильной зоне, температуры трубок рекуператора и защиты их от перегрева, гидравлического и температурного режимов дымового тракта, отсечки газа в каждую зону при падении давления газа или воздуха. Активная площадь пода печи 211 м². Длина зон, мм: томильной 8630, монолитной части подины 7854, первой сварочной 7524, второй сварочной 9280, методической 5238. Напряженность активного пода 180-610 кг/(м³·ч). Рекуператор металлический петлевой. Поверхность нагрева рекуператора 1126 м². Температура продуктов горения перед рекуператором 900 °С, после рекуператора 580 °С. Горелки двухпроводноые труба в трубе, ДВ-250/40. Всего в печи 34 горелки, в том числе в томильной зоне семь первой сварочной верхней - шесть, второй сварочной верхней - семь, первой сварочной нижней - семь, второй сварочной нижней - семь. Максимальный распад газа 2,6 м³/с Производительность печи 38-129 т/ч.   

 Для подачи металла  к печам установлен подъемный стол для слябов грузоподъемностью 64 т и толкатель загрузочного устройства, усилие толкания - 98,1 кН, максимальный ход штанги - 4400 мм, скорость перемещения - 0,53 м/с.   

 Слябы загружаются  в печь печным толкателем с  усилием толкания 2,45 МН, максимальным ходом 5,1 м и скоростью 0,06 м/с.   

 Печи оборудованы  устройством для безударной выдачи  слябов: максимальная сила тяги 529 кН путь перемещения 4040 мм, скорость перемещения 0,48 м/с, длительность поднятия сляба 4,0 с. Режим нагрева слябов в методических печах приведен в табл.1.2.2.

    Таблица 1.2.2.Режим  нагрева слябов в методических  печах стана 3600

    Для  нагрева слитков в цехе установлены  четыре группы рекуперативных  нагревательных колодцев. Каждая группа нагревательных колодцев состоит из четырех независимых ячеек длиной 9850, шириной 3330, высотой 4564 мм, с площадью пода 32,5 м² и объёмом рабочей камеры 134,9 м³ Каждая ячейка оборудована одной инжекционной горелкой, установленной в торцевой стене. Колодцы отапливаются природным газом. Давление газа в коллекторе 7,85-9,81 кПа. Максимальный расход газа на один колодец - 0,3 м³/с.Для подогрева воздуха каждая ячейка оборудована трубчатым керамическим рекуперотором с поверхностью нагрева 580 м².     

 Воздух из керамического рекуператора инжектируется в горелке компрессорным воздухом давлением 0,13 МПа, который предварительно подогревается до 300 °С в металлическом трубчатом рекуператоре с поверхностью нагрева 12,7 м².   

 Максимальный общий  расход воздуха для горения на одну ячейку 0,32 м³/c. На колодцах предусмотрено сухое шлакоудаление, для чего в подине колодца установлены две шлаковые летки.

 Система контроля и регулирования  температуры состоит из плантинородий/платиновой термопары ТПП-П, электронного самопишущего потенциометра типа КСП-3, задатчика  температуры, электрического изодромного регулятора типа РП2-П2, магнитного усилителя, электрического исполнительного механизма и регулирующей поворотной заслонки.   

 Давление в колодце  на уровне 1 м от верха колодца измеряют датчиком типа ДКОФМ в комплекте со вторичным прибором типа КСФ-3. Регулируют давление с помощью задатчика типа ДЗП-4.   

 Расходы газа и  инжектирующего воздуха измеряют  датчиками типа ДМ3537Ф в комплекте  со вторичными приборами типа  КСФ-3.

 Для регулирования процесса  горения газа принята схема  регулирования соотношения расхода газа и инжектирующего воздуха.   

 Для контроля температуры  подогрева инжектирующего воздуха,  температуры продуктов горения после керамического и металлического рекуператоров, а также температуры стенки трубки первого ряда металлического рекуператора, установлен шеститочечный самопишущий потенциометр типа КСП-4. Температуры замеряют хромельалюмелевыми термопарами. Режим нагрева слитков стали приведен в табл. 1.2.3.

Таблица 1.2.3. Режим нагрева  слитков стали в колодцах стана 3600

    Скорость  подъема температуры в колодце  не ограничивается. Продолжительность томления должна составлять 30 % общего времени нагрева.

Оборудование и технология прокатки   

 Стан состоит из  трех последовательно расположенных  клетей: окалиноломателя с вертикальными валками, четырехвалковых черновой и чистовой. Характеристика оборудования клетей стана 3600: