Разработка режимов прокатки листовой стали

ВСТУП

Розвиток  промисловості, сільського господарства, будівництва, транспорту багато в чому залежить від виробництва листів, прокату чорних металів. Механічне, електричне і допоміжне устаткування систем і засобів автоматизації  виробничого процесу підлягають єдиній меті – забезпечення необхідної якості, службових властивостей і  об'єму виробничої продукції.

Споживання  сталі, у тому числі і листової, визначається рівнем індустріалізації і економічного розвитку країни. У  міру зростання , машинобудування, будівництва, транспорту, частка зростання об'єму  виробництва сталі в загальному об'ємі валової продукції повинна  зростати. Не дивлячись на виробництво  кольорових металів і синтетичних  матеріалів на металевій основі, сталь  і в першу чергу сталевий листовий прокат продовжують залишатися основними  конструкційними матеріалами як в машинобудуванні, так і в  будівництві.

Переважне зростання споживання листового  прокату спостерігається в різних галузях машинобудування – сільськогосподарському, важкому, транспортному, енергетичному. Найбільша частка споживання листового  прокату в електротехнічній промисловості  і машинобудуванні для легкої і харчової промисловості.

В даний  час листопрокатне виробництво  в Україні, як втім і весь металургійний  комплекс в цілому, переживають не кращі часи. Але необхідно відзначити, що за останні декілька років намітилися позитивні тенденції до збільшення об'єму виробництва листового  прокату, який користується попитом  на світовому ринку. Сподіватимемося, що це послужить тим необхідним зсувом, який допоможе вивести чорну металургію України в ряд високорентабельних виробництв.

1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Призначення товстолистового стану 2250

Стан 2250 призначений для гарячого виробництва листів 4 – 25 мм, шириною від 1219 до 2000 мм, довжиною від 2400 до 12000 мм (при загальній довжині до 18 м) з кромкою обріза з вуглецевих, конструкційних, низьколегованих і легованих (зокрема неіржавіючих і інших спеціальних марок сталей), з тимчасовим опором руйнуванню в холодному стані до 780 Н/мм².

Заготівкою  для виробництва листів є сляби  товщиною від 105 до 250 мм, шириною 550 – 1050 мм і завдовжки 1200 – 1850 мм. При масі сляба від 0,55 до 3,8 т.

1.2 Технологічний процес виробництва та характеристика обладнання на товстолистовому стані 2250

1.2.1 Нагрівання і видача слябів в прокатку

Вихідним  матеріалом служать сляби, прокатані  на блюмінгу 1250 і такі, що поставляються  іншими заводами. Раціональні розміри  слябів визначаються залежно від  схеми прокатки на кліті ДУО, та умов нагріву в печі.

Таблиця 1.2 Сортамент слябів

Призначення слябів в прокатку і фабрикація листів проводиться інженером-фабрикатором або бригадиром по переміщенню сировини. Робиться вибіркова перевірка розмірів слябів, стан поверхні, якість обробки і форми бічних граней. Сляби штабелюються за плавкою і за розміром. Всі сляби повинні бути обернути клеймом в одну сторону. Окрім знаків таврування, кожний сляб повинен бути замаркірований вапном або фарбою, причому на торці, де розташовані клейма, наноситься номер плавки і марка сталі, а на протилежному торці – номінальні розміри сляба. Сляби з суцільною зачисткою дефектів глибиною більше 30 мм на площині, що перевищує 30% площі широкої грані, виділяються в окрему партію і маркіруються по бічній грані «легкий».

Сляби подаються  на завантажувальний рольганг через  приймальні столи, при гарячому посаді – стопами за допомогою підхватів, при холодному в основному  магнітами. При посаді слябів шириною  до 700 мм з приймального столу одночасно  зіштовхуються і задаються в  піч два сляби. Гарячі сляби для  уникнення одностороннього нагріву  роликів повинні безперервно  переміщатися по рольгангу. Перед посадкою в піч поверхня слябів повинна  бути ретельно обчищена від сміття, шлаку і окалини. Посадка слябів в нагрівальні печі повинна проводитися  в порядку, рівномірно у всі ряди. У разі великої різниці в товщині  або режимах нагріву допускається посадка товстих слябів в одну піч, а тонких в іншу. При посадці  слябів різних марок сталі близьких розмірів, їх розділяють слябами з  різко відмінними габаритами.

Щоб уникнути порушень в режимах нагріву і  роботи печі забороняється при холодній посадці завантажувати в піч  сляби, що розрізняються по товщині  більше ніж на 30 мм. Забороняється: розривати плавки при посадці в піч; проводити посадку в піч слябів без сертифікату на плавку і завдання на посадку.

Нагрівальні печі призначені для нагріву слябів перед прокаткою, кількість печей  – дві: тип - методичні чотирьохзонні  з нижнім підігрівом, торцевими завантаженням  і видачею, дворядні. Пальники низького тиску «труба в трубі».

Щоб уникнути надмірного утворення окалин нагрів необхідно вести форсовано. Щоб  уникнути підсосу повітря через  вікна томильної зони тиск в пічному  просторі необхідно підтримувати позитивним, рівним 22,5–24,5 кПа.

Основні види і причини браку через  порушення технології нагріву:

• нагрів заготівок;
• перегрів поверхні;
• перепал металу в печі;
• окалина на слябах;
• нерівномірний нагрів заготівок по товщині або довжині.

Виданий з печі сляб має  , в залежності від розміру сляба і марки сталі.

1.2.2 Чорнова лінія стану 2250. Кліть «ДУО»

Виданий з печі сляб по приймальному і робочому рольгангу переміщається до валків і задається в них при мінімальних оборотах. Якщо сляб рухається не по осі рольганга, то він на ходу центрується одною з лінійок маніпулятора, окалина, що знаходиться на поверхні сляба, віддаляється вальцювальником. Перші два пропуски проводяться уздовж слябу: при подовжній прокатці, щоб уникнути отримання вузьких кінців розкату, сумарна величина витяжки повинна бути максимальною (не менше 15 20% від товщини сляба), при цьому довжина розкату, що виходить після цих пропусків, не повинна перевищувати 2300 мм.

При поперечній прокатці для отримання потрібної  ширини розкату з припуском кромок, сумарна величина обжимання обмежується  довжиною сляба і необхідною шириною  листа.

Сумарне обжимання двох перших пропусків  розподіляється між пропусками так, щоб забезпечити хороше розпушування і збивання окалини; зменшення згинання слябів в другому пропуску, щоб полегшити кантівку сляба. Згинання сляба зменшується із зменшенням обтиснення.

При поперечній прокатці, окрім вимірювання довжини  сляба після протяжки, проводиться  вибірково вимірювання ширини розкату  перед останнім пропуском. При цьому  лінійка накладається посередині розкату. У всіх випадках вимірювання ширини розкату лінійка накладається перпендикулярно  до осі розкату. Величина припуску на обрізання кромок встановлюється в  межах 80 140 мм, залежно від ширини листа, схеми прокатки, ширини листа, товщини сляба.

Товщина підкату, що передається на чистову  кліть, призначається у кожному  окремому випадку, виходячи з рівномірного завантаження клітей і максимальної продуктивності стану. При настройці чорнової і чистової клітей, а також при отриманні серповидних розкатів на обох клітях проводиться вимірювання товщини по двох сторонах. При перекосі валів у вертикальній площині до 2 мм за допомогою клина опускають і піднімають на необхідну величину праву сторону верхнього валу, при великому перекосі користуються валом черв'яка натискного гвинта.

Температура початку прокатки слябів, заміряна оптичним пірометром після другого  пропуску і видалення окалини, повинна  бути 1160°С – для сталі із змістом  вуглецю до 0,3%, 1180°С – для сталі  із змістом вуглецю 0,3% і більше. Якщо розкат, унаслідок великої опуклості  валів, має середину тонше за кромки, то при розбитті ширини набуває бочкоподібну форму. Температура кінця прокатки або температура розкату, що відправляється на чистову кліть, повинна бути не менше 1020°С – для розкату товщиною до 20 мм; 1050°С – для розкату товщиною більше 20 мм. Розкат повинен прокатуватися і відправлятися на чистову кліть строго по осі рольганга.

При прокатці на чорновій кліті з поверхні сляба  повинна бути повністю видалена пічна  окалина. Окалину з поверхні смуги  видаляють за допомогою гідрозбива, встановленого із задньої сторони кліті. На верхню і нижню поверхню розкату вода подається із тиском 10,1 11,1 МПа, вона прямує на поверхню розкату проти його руху. Кут нахилу сопел повинен складати 12 16° від вертикалі. Подача води включається перед підходом до гідрозбиву переднього кінця розкату, а вимикається відразу після виходу з під гідрозбива заднього кінця розкату.

Робоча  кліть: тип «ДУО» – реверсивна; станини закритого типу, литі.

Діаметр валу – 940 мм, зусилля проктаки, що допускається – 1700 т, Максимальна висота підйому верхнього валу – 600 мм

Привід  валів – через універсальні шпинделі і шестерінчасту кліть від  двох реверсивних двигунів постійного струму потужністю 1150 кВт кожний, з  числом оборотів 0-23-32 об/хв.

Мінімальна  товщина розкату – 15 мм, максимальна  ширина розкату – 2150 мм. Розміри валів приведені в таблиці 1.3.

Таблиця 1.3 Розміри валків кліті Дуо

Матеріал  валів – чавун ЛШН-45 чи ЛШН-50. Мінімально допустимий діаметр бочки валів  після переточування – 885 мм.

1.2.3 Чистова лінія стану 2250. Кліть «Кварто»

Робоча  кліть: тип – «Кварто» – реверсивна, допустиме зусилля прокатки , максимальна висота підйому верхньої пари валів – 100 мм, привід через універсальні шпиндель і шестерінчасту кліть від двигуна постійного струму потужністю 2300 кВт, з числом оборотів 4,8 – 6,7 рад/с.

На початку  прокатки і при переході на прокатку іншого типорозміру, а також при  зміні марки сталі або режиму обтиснень на перших листах вимірюється товщина розкату перед останнім проходом, товщина і ширина листів після прокатки. Після отримання листа необхідного розміру і форми, подальші листи вимірюються через 10 15 розкатів, у разі потреби кожний. Ширина вимірюється в найвужчій частині розкату, не підлягаючий кінцевому обрізанню.

Прокатку  листів на стані слід вести тільки з мінусовими допусками згідно стандарту. При прокатці листів товщиною 4 7 мм всіх ширин , особливо з низьколегованих і міцних вуглецевих марок сталі, для зняття хвилястості кромок, зменшення поперечної різнотовщиності слід застосовувати прогладжування в останньому пропуску з установкою розміру між валами на 0,3 0,1 мм, більше, ніж в попередньому пропуску. При прогладжуванні, окрім зменшення різнотовщиності листа, відбувається також загальне зменшення товщини на 0,4 0,7 мм. Величина «підриву» при прогладжуванні залежить від розмірів листа, марки сталі, температури листа, виробки робочих і опорних валків, їх температури і інших чинників.

Температура початку прокатки листів на чистовій кліті після першого пропуску повинна складати не менше 960°С –  для розкатів товщиною до 20 мм; 1000°С – для розкатів товщиною понад 30 мм. При прокатці товстих листів з обмеженням температури початку прокатки, вона може бути понижена до 950ºС. Температура перед останнім пропуском повинна бути не нижчою 720°С. За один пропуск температура тонкого листа знижується на 40 50°С, листи 4 5 мм які мають температуру останнього пропуску не нижче 670°С, можуть вважатися такими, що прокатані нормально. Температура вимірюється фотоелектричним або радіаційним пірометрами, встановленими позаду чистової кліті. Вимірювання слід фіксувати тільки за відсутності на поверхні розкату води.

Опорні  валки. Матеріал валків – кована сталь, марки 9ХФ.

Розміри опорних валків приведені в таблиці 1.4.

Таблиця 1.4 Розміри опорних валків кліті «Кварто»

Мінімальний допустимий діаметр бочки – 1270 мм

Робочі  вали. Матеріал валків – чавун ЛП-58.

Розміри робочих валків приведені в таблиці 1.5.

Таблиця 1.5 Розміри робочих валків кліті «Кварто»

Мінімально  допустимий діаметр бочки валків після переточування – 665 мм.

1.2.4 Гаряча правка листів

Всі листи, що прокатали на стані, проходять  гарячу правку в РПМ-1, а листи, що проходять через прохідну піч, додатково правляться в РПМ-2.

РПМ-1. Розміри  листів, що підлягають правці: при температурі  листів 600 800°С - 4 – 25 мм, ширина до 2200 мм, при температурі листів менше 600°С – 4 – 12 мм. Тимчасовий опір руйнуванню листів, що підлягають правці - не більше 735 МПа , максимальна ширина листа – 2200 мм. Кількість робочих роликів – 7. Внизу – 4, вгорі – 3. Кількість направляючих роликів – 2.

РПМ-2. Розміри  листів: товщина 4 12 мм, ширина 1000–1900 мм, температура правки допускається 700 800°С. Тимчасовий опір розриву листів, що підлягають правці - не більше 735 МПа. Кількість робочих роликів – 9, внизу – 5, вгорі – 4.

1.2.5 Охолоджування листів

Охолоджування листів проводиться під час їх переміщення по транспортним рольгангам і передавальним шлеперам. Охолоджування повинне бути рівномірним, листи повинні безперервно переміщатися. На транспортному рольгангу перед інспекторським столом листи можуть охолоджуватися за допомогою вентилятора з розпилювачем води. Охолоджування листів в потоці повинне бути рівномірним. Не допускається наганяти листи один на одного при русі їх по рольгангам, оскільки це може привести до великої різниці у властивостях листів по довжині через різну швидкість охолоджування окремих їх ділянок. Забороняється залишати без руху на рольгангах і шлеперах листи до повного охолодження, щоб уникнути нерівномірного викривлення і хвилястості.

1.2.6 Розрізання та таврування листів

Розрізання  листів виконується на ділянці різки.

Обрізка кромок виконується на дискових ножицях  із швидкістю 0,298 0,33 м/с. Діаметр ножів – 920 1000 мм. Товщина листів, що обрізаються 4 25 мм, ширина листів 900 2300 мм.

Обрізана  кромка листів крушиться кромкокрушильними ножами. Ширина кромок листів 10 150 мм. Довжина кромки, що обрізається – 1000 мм. Число відрізів у хвилину – 15. Прибирання обрізі проводиться ланцюговим скребковим конвеєром з вантаженням її в мульди або короби.

Температура листів при різанні обмежується  якістю кромки та складає 250 300°С.

При різанні  розкатів на гільйотинних ножицях, під  час установки розмітки, розкат оглядають  з метою виявлення крупних  дефектів, що підлягають вирізці. Потім  листи розмічаються відповідно до замовлення і ріжуться на необхідні довжини, при цьому видаляється залишок  і відбираються необхідні проби. Ножі повинні бути гострими, не м'яти  листи і не утворювати задирки. Тип  ножиць – без маховика; максимальне зусилля різа – 125 т; максимальна товщина листа, що розрізається – 25 мм; ширина листа – 2100 мм; хід ножа – 320 мм; число відрізів в хвилину – 12.

На станині  гільйотинних ножицях встановлена  пневматична поршнева машина, що таврує з діаметром поршня 125 мм і тиском в системі – 3,5 атмосфер. Клеймо містить: номер плавки, марку сталі, номер партії, номер бригади, клеймо ВТК, товарний знак виробника.

1.2.7 Огляд верхньої поверхні і кантівка листів

Верхня  сторона листів оглядається контролером  ВТК на транспортному рольгангу  перед інспекторським столом. Якщо на верхній стороні дефекти не знайдені, то листи кантуються і  відправляються на стелажі видачі для  подальшого огляду. У разі виявлення  дефектів на верхній стороні листа  він прямує на стелажі видачі без  кантівки і пишеться на листі крейдою  слово «кантувати». Для кантівки листи повинні встановлюватися  паралельно осі кантування на відстані не більше 20 мм від виступів рольгангів. Листи завдовжки 8 м і більш  короткі листи всіх товщин з низьколегованих, котельних і інших марок сталей, а також листи товщі 16 мм при будь-якій довжині кантуються. Кантування листів: час кантівки 17 секунд, відстань між рольгангами – 2000 мм, довжина рольганга – 1870 мм. Клеймо наноситься на відстані 200 мм від торця листа.

1.2.8 Додаткова обробка листів. Відвантаження

Листи з  дефектами підлягають зачистці на стелажах видачі пересувними наждачними машинами.

Холодній  правці піддаються листи всіх марок  сталі, що мають хвилястість кромки і коробоватість, перевищуючу встановлену норму, а також листи, зігнуті в результаті падіння. Листи пропускаються через правильну машину 2 4 рази. При правці листів після термообробки необхідно стежити за якістю клейма, і щоб не знеособити листи після правки, робиться крейдяна маркіровка з подальшим перенесенням маркіровки на лист. На гільйотинних ножицях проводиться обрізання листів, що поступають з шлеперів видачі, правильної машини і термообробки, по довжині і ширині, вирізка дефектів, оброблення проб. Всі залишки, що одержані на цих ножицях, повинні бути габаритними.

Весь  оброблений і прийнятий метал  укладається в штабелі на складі. Майстер контрольний або контролер  спільно з бригадиром на ділянці  обробки перевіряють наявність  металу на складі, стан кромок листів, відповідність металу замовленню, даним  формувальної картки, стандарту. Після  цього майстер контрольний підписує картку і рапорт здачі металу. Зданий таким чином метал вважають готовою  продукцією.

Оформлену формувальну картку передають бригадиру (або майстру ділянки обробки) і вона служить підставою для  виписування сертифікату і накладної  на відвантаження. При подачі вагонів  в цех бригадир указує машиністу  крана з якого штабелю в  який вагон вантажити метал.

В уникнення  переплутування штабелів (металу) відвантаження  проводять у присутності бригадира  і контролера відвантаження [1].

1.2.9 Характеристика обладнання

Технічна  характеристика штабелюючого столу: кількість – 4 , швидкість підйому - 0,24 м/с, робоче зусилля - 147 кН, максимальний робочий хід -1050 мм .

Технічна  характеристика штовхача: кількість  – 4, тип - рейковий, робоча швидкість - 0,21 м/с, робоче зусилля -15 кПа, максимальний робочий хід –3400 мм

Технічна  характеристика нагрівальних печей: тип - чотиризонна дворядна з нижнім обігрівом, торцевим завантаженням та видачею, довжина – 22470 мм, ширина – 4500 мм, відстань між глісажними трубами –800 мм.

Печі  опалюються сумішшю доменного та природного газів. Теплота згоряння 2250-2450 Ккал/м³ . Продуктивність печей –55 т/год на гарячому посаді та 33 т/год на холодному посаді.

Кількість пальників по зонах, шт :

- томильна зона – 4;

- І верхня зварювальна зона – 5;

- ІІ верхня зварювальна зона – 4;

- нижня зварювальна зона – 6.

Технічна  характеристика клітей приведена нижче.

Характеристика  чорнової кліті «ДУО» 2250

Робочі вали:

Матеріал  – чавунні

Номінальний діаметр

Мінімальний діаметр

Довжина бочки

Діаметр шийки

Маса робочого валу

Підшипники  текстолітові;

Потужність  одного двигуна

Кутова швидкість  обертання двигуна

Номінальний момент двигуна

Максимальний  момент двигуна

Швидкість підйому  і опускання

натискних гвинтів

Прискорення натискних гвинтів

Діаметр муфти

Діаметр головки  шпинделя

Маса тіла шпинделя

Маса головки  шпинделя

Діаметр тіла шпинделя

Відстань  між клітями

Швидкість транспортування  рольганга

Характеристика  чистової кліті «Кварто»

Робочі вали:

Матеріал  – нелегований чавун з графітом;

Номінальний діаметр

Мінімальний діаметр

Довжина бочки

Діаметр шийки

Довжина шийки

Маса робочого валу

Опорні вали:

Матеріал  – кована сталь 9ХФ;

Номінальний діаметр

Мінімальний діаметр

Діаметр шийки

Довжина шийки

Потужність  приводного двигуна

Кутова швидкість  обертання двигуна

Номінальний момент прокатки

Швидкість підйому  і опускання

натискних гвинтів

Маса корінної муфти

Діаметр корінної муфти

Маса валу шестерінчастої кліті

Діаметр валу шестерінчастої кліті

Діаметр головки  шпинделя

Маса тіла шпинделя

Маса головки  шпинделя

Діаметр тіла шпинделя

Чорнова двовалкова кліть має два двигуна  постійного струму, швидкість обертання 0-23-32 об/хв.

Чистова чотиривалкова кліть має один двигун постійного струму, швидкість  обертання 0-46-64 об / хв.

Технічна  характеристика натискних приладів чорнової кліті: робоча довжина гвинта –1450 мм., діаметр – 355 мм., крок різьби 19,05 мм, швидкість підйому натискних гвинтів при установленому русі –12,12 мм/с. Привід через черв’ячну пару, з передатковим числом 15, від електродвигуна ДП-62, 46 кВт, 620 об/хв .

Технічна  характеристика натискних приладів чистової кліті:

діаметр гвинта - 460 мм, крок різьби - 18 мм, швидкість підйому та зниження гвинтів при установленому русі –3,1 мм/с . Привід через черв’ячну пару 1:60, від електродвигуна типу ДПЛ-62; 45кВт; 620 об/хв.

Технічна  характеристика маніпуляторів перед  кліттю: кількість лінійок – 2; привід – гідравлічний; хід лінійки –  1200 мм; мінімальна відстань між лінійками – 1000 мм; максимальна – 3200 мм; довжина лінійки – 1600 мм.

Технічна  характеристика маніпуляторів перед  кліттю: кількість лінійок – 2; привід – гідравлічний; хід лінійки –  1000 мм; мінімальна відстань між лінійками – 1200 мм; максимальна – 2200 мм; довжина лінійки – 1600 мм, зусилля штовхання – 3000 кг.

Технічна  характеристика ланцюгового шлеперу перед піччю: довжина - 7500 мм, 10 доріжок, ширина - 19000 мм, відстань між доріжками -200 мм, швидкість переміщення ланцюгів - 0,8 м/с, привід від електродвигуна типу МТ- 31, 11 кВт.

Технічна  характеристика роликового поду прохідної  печі: 81 ролик з жаростійкої сталі 20Х25Н20С2, ДСТУ- 5632 – 72, діаметр дисків роликів 450 мм, діаметр труби 245 мм, крок роликів 400 мм, довжина бочки ролика 2700 мм.

Прохідна  роликова піч:

довжина робочого простору -32480 мм;

ширина  робочого простору -2470 мм;

матеріал  кладки -шамот;

кількість пальників низького тиску – 88;

- рекуператор голковий, чавунний, поверхня нагріву- 64 м², 128 труб;

паливо природно – доменна суміш.

Технічна  характеристика правильних машин приведена  у таблиці 1.6. 

Таблиця 1.6 Технічна характеристика правильних машин.

2 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

2.1 Фабрикація сляба

Розробити режим прокатки листів 4×2000×6500 мм із Ст3сп на стані 2250 АМК.

Ст3сп – сталь конструкційна вуглецева, звичайної якості. Використовується в промисловості для виготовлення несучих елементів зварних та незварних конструкцій і деталей. Хімічний склад наведено в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1. Хімічний склад у відсотках , % сталі Ст3сп