Частные обжатия для стана 2500. Анализ надежности оборудования прокатного стана "2500"

Содержание
Реферат 1
1 Характеристика стана 2500 4
1.1Состав и техническая характеристика оборудования 4
1.2 Техническая характеристика оборудования стана 6
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 7
2.1 Краткая характеристика основного и вспомогательного оборудования стана «2500» горячей прокатки 7
2.2 Технологический процесс стана 2500 10
2.2.1 Сортамент стана по маркам стали и размерам полос 12
2.2.3 Запуск стана после ремонта или перевалки валков 14
2.2.5 Расчет режимов обжатий 16
2.2.5.1 Разработка режимов обжатий чистовой группы 16
2.2.5.1.1 Режим обжатий 16
2.2.5.1.2 Режим натяжений 19
2.2.5.2 Расачет теплового режима и режама охлождения на отводящем рольганге 25
2.2.5.3 Расчёт производительности стана 27
2.3 Настройка и установка технологических параметров при прокатке металла на стане 28
2.3.1 Прокатка настроечного профиля 28
2.3.2 Установка нормального режима прокатки стана 28
2.3.3 Смотка полос в рулоны 31
2.4 Технические требования на поставку рулонов со стана на агрегаты и в цех холодной прокатки 33
2.5 Контроль качества полос и возможные их дефекты 33
3. Реконструкция черновой группы клетей. 34
3.1 Цели модернизации стана. 34
3.2 Реконструкция черновой группы клетей. 35
3.2.1. Технические характеристики универсальной черновой клети. 37
3.3 Расчетная часть 40
3.3.1 Температурный режим прокатки слябов 40
3.3.2. Расчет рабочих и опорных валков 42
4 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ 49
4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов. 49
4.2 Мероприятия по обеспечению безопасности труда 52
4.3 Охрана окружающей среды 58
4.4 Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций в ЛПЦ №4 61
5 АНАЛИЗ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 65
5.1 Организационно-правовая форма предприятия 65
5.2 Маркетинговые исследования рынка сбыта продукции 67
5.3Финансовая оценка проекта 69
5.3.1 Расчет производственной программы. 69
5.4 Расчет сметы капитальных затрат 73
5.5 Организация труда и заработной платы на участке 75
5.6 Расчет изменения себестоимости продукции под влиянием 80
мероприятий 80
5.7 Расчет основных технико-экономических показателей проекта 83
5.7.1 Расчет чистой прибыли 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 87

1 Характеристика стана 2500
1.1Состав и техническая характеристика оборудования



- реверсивная клеть дуо;
- уширительная клеть кварто;

- универсальная клеть кварто.






Сталкиватель слябов предназначен для подачи слябов с подъемного стола на рольганг. Сталкивание производится реечными штангами, соединяющими толкающей траверсой. Рольганг перед печами расположен с передней стороны нагревательных печей и предназначен для подачи слябов к печам. При необходимости слябы к печам могут подаваться по рольгангу непосредственно с уборочных устройств слябинга. Рольганг перед печами состоит из 19 однотипных секций с групповым приводом.








- клеть дуо реверсивная;
- уширительная клеть кварто;
- реверсивная клеть кварто;


- чистовойокалиноломатель - клеть дуо;
- 7 чистовых клетей кварто.

1.2 Техническая характеристика оборудования стана
Станины клетей закрытого типа со стойками двутаврового сечения выполнены из стального литья. Рабочие валки - стальные и чугунные. Опорные валки - кованные стальные. Подшипники рабочих валков роликовые: двухрядные с коническими роликами, подшипники опорных валков - жидкостного трения. Нажимной механизм - с глобоидными редукторами для каждого винта. Механизм уравновешивания верхнего опорного валка - гидравлический с верхним расположением цилиндра. В верхнюю поперечину каждой станины запрессована бронзовая гайка нажимного винта. Густая смазка к резьбе нажимного винта подводится по сверлениям в гайке. Для удобства перевалки валков ширина окон станин со стороны перевалки выполнена на 10 мм больше, чем с приводной стороны.

2ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Техническое перевооружение цехов горячей прокатки, вызвано возрастающими потребностями в этом экономичном виде проката. Основными направлениями роста производства являются строительство новых станов горячей прокатки и реконструкция действующих цехов. Как показывает технико-экономический анализ, реконструкция является более экономичным, социально целесообразным и экологически безопасным методом, и может удовлетворить более половины намеченного роста производства
2.1 Краткая характеристика основного и вспомогательного оборудования стана «2500» горячей прокатки
Состав и техническая характеристика оборудования
Широкополосный стан горячей прокатки 2500 состоит из участка загрузки, участка нагревательных печей, черновой и чистовой групп с промежуточным рольгангом между ними и линии смотки. Участок загрузки состоит из склада слябов и загрузочного рольганга, 3 подъёмных столов со сталкивателями.
Участок нагревательных печей состоит из собственно 6 нагревательных методических печей, рольганга перед печами с толкателями и подпечного рольганга после печей.
Черновая группа состоит из клетей:
- реверсивная клеть дуо;
- уширительная клеть кварто;
- реверсивная универсальная клеть кварто;
- универсальная клеть кварто.
Промежуточный рольганг обеспечивает сброс и разделку недокатов.
Чистовая группа включает летучие ножницы, чистовойокалиноломатель (клеть дуо), 7 клетей кварто. Между клетями № 6, 7 и 8 установлены устройства ускоренного охлаждения полос (межклетевое охлаждение).
Линия смотки включает отводящий рольганг с 30 секциями охлаждения полосы (верхнее и нижнее душирование). Четыре моталки с кантователями рулонов.
Стан состоит из следующих участков: участок нагревательных печей и собственно стан с моталками.
Участок нагревательных печей включает: подъемные столы; сталкиватель слябов; рольганг перед печами; сдвоенный толкатель; подводящий рольганг; буферы у печи; нагревательные печи.
Подъемные столы установлены у загрузочных рольгангов перед печами, служат для приема слябов и для подачи их по одному на рольганг с помощью сталкивателя.
Сталкиватель слябов предназначен для подачи слябов с подъемного стола на рольганг. Сталкивание производится реечными штангами, соединяющими толкающей траверсой. Штанги перемещаются правым и левым механизмами, имеющими общий привод.
Рольганг перед печами расположен с передней стороны нагревательных печей и предназначен для подачи слябов к печам. При необходимости слябы к печам могут подаваться по рольгангу непосредственно с уборочных устройств слябинга. Рольганг перед печами состоит из 19 однотипных секций с групповым приводом.
Сдвоенный толкатель служит для подачи слябов загрузочного рольганга в двухрядную нагревательную печь и передвижения их по печи до выдачи на приёмный рольганг.
Подводящий рольганг предназначен для приёма слябов, выпадающих из печи, и транспортировки их к рабочим клетям стана.
Буферы у печи предназначены для тушения энергии удара слябов, сталкиваемых по наклонным брусьям из печи. Буферы состоят из плиты, станины, пружин. Буферы имеют по 4 вагона, на которых располагаются винтовые пружины, воспринимающие удар сляба. Плиты буфера с наклонной передней плоскостью для лучшего поглощения энергии удара.
Нагревательные печи предназначены для нагрева слябов перед прокаткой.
Методические печи оборудованы регистрирующими приборами и автоматическими регуляторами, т.е. приборами автоматического управления.
Методические печи работают на испарительном охлаждении с принудительной циркуляцией. Возможно переключение установки с испарительного охлаждения на техническую воду.
Становый пролет включает черновую и чистовую группу клетей.
В состав черновой группы входят:
- клеть дуо реверсивная;
- уширительная клеть кварто;
- реверсивная клеть кварто;
- 1 универсальная клеть кварто - №3.
В состав чистовой группы входят:
- чистовой окалиноломатель;
- клеть дуо;
- 7 чистовых клетей кварто.
Перед чистовым окалиноломателем установлены летучие ножницы 35 мм для обрезки переднего и заднего концов раската.
Техническая характеристика оборудования стана.
Станины клетей закрытого типа со стойками двутаврового сечения выполнены из стального литья. Рабочие валки - стальные и чугунные. Опорные валки - кованные стальные. Подшипники рабочих валков роликовые: двухрядные с коническими роликами, подшипники опорных валков жидкостного трения. Нажимной механизм с глобоидными редукторами для каждого винта. Механизм уравновешивания верхнего опорного валка - гидравлический с верхним расположением цилиндра. В верхнюю поперечину каждой станины запрессована бронзовая гайка нажимного винта. Густая смазка к резьбе нажимного винта подводится по сверлениям в гайке. Для удобства перевалки валков ширина окон станин со стороны перевалки выполнена на 10 мм больше, чем с приводной стороны.
Подушки рабочих валков и соответствующие проёмы подушек опорных валков облицованы сменными планками. Для устойчивого положения рабочих валков в процессе прокатки их оси расположены на расстоянии 10 мм по ходу металла относительно оси опорных валков.
Подушки рабочих валков крепятся к подушкам опорных валков с помощью защёлок со стороны перевалки. Со стороны привода подушки рабочих валков фиксируются, что даёт возможность осевого смещения подушек по мере удлинения валков от теплового расширения. Опорные валки фиксируются в клети от осевого перемещения путём крепления подушек со стороны перевалки к станинам косынкам. Со стороны привода подушки опорных валков также не фиксируются. Электродвигатели нажимного устройства клетей черновой группы и окалиноломателей связаны между собой расцепной фракционной муфтой и электромагнитным приводом расцепления. Эта муфта позволяет осуществлять совместное и разделительное включение электродвигателей нажимного механизма. На нажимных устройствах клетей чистовой группы электромагнитные муфты винтов обеспечивается электрической схемой синхронизации.
Мощность привода нажимного механизма достаточна для того, чтобы производить поджим винтов во время прокатки при прохождении металла в валках.

2.2 Технологический процесс стана 2500
В качестве исходной заготовки для стана 2500 используются слябы ККЦ (литая заготовка) и горячекатаные слябы ОЦ.
Литая заготовка ККЦ:
- химический состав стали должен удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТов или ТУ;
- литые слябы должны быть отлиты в соответствии с СТО ММК 98-2000 и порезаны на мерные длины в соответствии с заказами УП;
- размеры слябов и предельные отклонения должны соответствовать требованиям таблицы 2.1.
- выпуклость (вогнутость) граней не должна превышать 10 мм на сторону;
- ромбичность (разность диагоналей) сечения слябов не должна превышать 10 мм;
- косина реза не должна превышать 30 мм;
- серповидность (кривизна по ширине) слябов не должна быть более 10 мм на
1 м длины, неплоскость не должна быть более 60 мм на длину заготовки;
- на поверхности слябов не должно быть поясов, наплывов, плен, трещин, пузырей, шлаковых включений;

Таблица 2.1- Размеры слябов и предельные отклонения
Наименование Интервал размеров, мм Предельные отклонения, мм
Толщина 250 +10; -5
Ширина 1000-2350 ±1%
Длина 2700-5550 + 60
- следы возвратно-поступательного движения кристаллизатора и ужимины (за-плески) без сопутствующих им трещин не являются браковочным признаком;
- на торцах заготовок при визуальном осмотре не должно быть трещин, следов осевой несплошности, заусенцев;
- слябы должны иметь чёткую маркировку следующего содержания: номер плавки, ручья и порядковый номер сляба. Иногда производится дублирующая маркировка номера плавки на торцах слябов;
- слябы сдаются и принимаются по теоретической массе. Теоретическая масса рассчитывается по формуле:
Ma=Lсл? Mсл; (2.1)
где Мсл - масса сляба, т; Lсл- длина сляба, м;
М1м = h*b*7820 - масса 1 м длины заготовки, где h - толщина заготовки, м; b - ширина заготовки, м; 7820 - плотность литого сляба, кг/м3.
Заготовка прямоугольная горячекатаная из углеродистых, низколегированных и легированных сталей:
- размеры и предельные отклонения должны соответствовать указанным в таблице 2.2. согласно ОСТ 14-16-17-90:
- косина реза слябов должна быть не более 30 мм;
- серповидность слябов не должна быть более 10 мм на 1 м длины, отклонение от плоскостности не должно быть более 20 мм на 1 м;
- форма сляба должна быть прямоугольной. Ширина плоского участка на боковых гранях слябов должна быть не менее 40% толщины сляба. Выпуклость (вогну­тость) боковых граней не должна превышать 10 мм на сторону;
- химический состав слябов должен соответствовать НД;
- концы слябов, соответствующие головной и донной частям слитка, должны быть обрезаны до полного удаления усадочных раковин, рыхлостей и расслоений;
- на узкой грани сляба краской наносится номер плавки, марка стали и геометрические размеры сляба.
Таблица 2.2 - Размеры и предельные отклонения слябных заготовок
Наименование Размеры, мм Интервал промежуточ­ных размеров, мм Предельные отклонения, мм
Толщина От 80 до 150 От 150 до 350 5 10 ±4 ±5
Ширина От 750 до 2000 Св.2000 до 2200 50 50 ±10 ±12
Длина От 2700 до 5550 100 +50; -30
Предельные размеры полос:
толщина 1,8-10,0 мм,
ширина 1000-2350 мм,
вес рулона до 25 т.

2.2.1Сортамент стана по маркам стали и размерам полос
Широкополосный стан 2500 предназначен для горячей прокатки полос из следующих марок стали:
-сталь углеродистая обыкновенного качества по ГОСТ 16523-89, 14637-89, 380-71 и действующим ТУ;
-сталь свариваемая для судостроения по ГОСТ 5521-86;
-сталь углеродистая качественная и конструкционная по ГОСТ 1577-81, 4041-71, 16523-89, 9045-93 и действующим ТУ;
-сталь легированная марки 65Г по ГОСТ 14959-70;
-сталь низколегированная по ГОСТ 19281-89;
-сталь 7ХНМ по ТУ 14-1-387-84;
- сталь углеродистая и низколегированная экспортного исполнения по ТП,
СТП на основе иностранных стандартов.
Предельные размеры полос: толщина 1,8-10,0 мм, ширина 1000-2350 мм, вес рулона до 25 т.

2.2.2 Подготовка и настройка стана после ремонта или перевалки валков
Настройка стана состоит из следующих последовательных операций:
-установка уровня прокатки;
-выравнивание валков в вертикальной плоскости - установка на параллельность;
-установка зазоров между горизонтальными и вертикальными валками и настройка на «нуль»;
-установка и проверка проводковой арматуры и направляющих линеек клетей.
Установка уровня прокатки. На черновой группе нормальное превышение уровня нижнего рабочего валка над уровнем рольганга должно быть:
-для клети «дуо» реверсивной - до 40 мм;
-для уширительной клети - до 40 мм;
-для клети №3 - до 30 мм.
На чистовой группе превышение уровня рабочего валка над уровнем рольганга не должно превышать 25 мм.
Уровень прокатки поддерживается за счет установки прокладок под опоры подушек нижних опорных валков. Толщина прокладок определяется половиной разницы диаметра старого и нового нижних опорных валков по формуле:
Т = (Дет - Днов) / 2, (2.2)
гдеТ - толщина прокладок, мм;
Дет - диаметр старого нижнего опорного валка, мм;
Днов - диаметр нового нижнего опорного валка, мм.
При перевалке до износа опорных валков происходит несколько перевалок рабочих валков. Разница между диаметрами вываливаемых и заваливаемых рабочих валков допускается для клетей черновой групп до 25 мм, чистовой - до 20 мм.
В случае большей разницы необходимо соответственно скорректировать уровень прокатки установкой прокладок.
Установка зазоров между горизонтальными и вертикальными валками:
Настройку клетей чистовой группы осуществляет мастер производства (старший вальцовщик чистовой группы).
Настройка ведется с определенной очередностью согласно пунктам инструкции и корректируется в зависимости от марки прокатываемых сталей и других параметров (температурный режим).
Установка проводковой арматуры. Выводные проводки должны плотно прилегать к рабочим валкам, не иметь зазора и перекосов. Нижняя проводка устанавливается на 30-50 мм ниже верхней образующей нижнего рабочего валка. Зазор между направляющими линейками должен превышать ширину (полосу).По клетям чистовой группы - 70 и 90 мм соответственно для полос шириной до 1500 и более 1500 мм.

2.2.3 Запуск стана после ремонта или перевалки валков
Перед непосредственным пуском стана производится сборка электрических схем стана. Затем идет проверка:
-площадки нажимных винтов; линии прокатки;
-правильности завалки валков, их крепление, готовность самих валков;
-правильности установки проводок и крепление проводковых ножей и наделок;
-настройка линеек перед клетями на соответствующую ширину;
-установку и крепление коллекторов охлаждения валков; положения сопел в коллекторе и направление струи воды;
-наличие смазки и ее состояния в системе; системы охлаждения подшипников и других вращающихся механизмов;
-положения и состояния переключателей уравновешивания опорных и рабочих валков клетей.
-Ввод в рабочее состояние стана после перевалки или простое производится пари соблюдении следующих условий:
-Вращение рабочих валков клетей должно производиться на возможно низкой скорости во избежание местного нагрева валков от трения проводками до подачи охлаждающей воды;
-Вращение рабочих валков чистовых клетей на полной скорости с подведенными проводками без подачи воды разрешается не более 5 минут, по истечении этого времени необходимо подать воду на валки или снизить обороты валков до минимальных.
2.2.4 Порядок технологических операций при прокатке
Нагретые слябы выдаются из печи и по отводящему рольгангу поступают в клеть «дуо». После прокатки в клети «дуо» раскат задается в уширительную клеть и транспортируется по рольгангу для прокатки в черновых клетях 2, 3. Прокатка в клети «дуо» и клети 2 может осуществляться реверсом. Раскат из черновых клетей поступает к л........

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Королёв А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов: Учеб.пособие для вузов. - М.: Металлургия, 1985.
2 Коновалов Ю.В. Справочник прокатчика. Справочное издание в 2-х книгах. Книга 1. Производство горячекатаных листов и полос. - М.: «Теплотехник», 2008.
3 Сафьян М.М. Технология производства широкополосной стали.- М.: Металлургия, 1968.
4 Технологическая инструкция ТИ 101-П-ХЛ3-45-2009. Разработана: П.П. Полецков. - Магнитогорск: ОАО «ММК», 2009.
5 Грудев А.П. Теория прокатки. Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1988.
6 Грудев А.П., Машкин Л.Ф., Ханин М.И. Технология прокатного производства - М.: Металлургия, 1994 г.
7 Марутов В.А., Павловский С.А. Гидроцилиндры. - М.: Машиностроение, 1966.
8 Каратаев Е.Д., Ромашкевич Л.Ф., Лямбах Р.В. и др.// Сталь. 1980. №2.
9 Механическое оборудование широкополосных станов горячей прокатки / В.Г. Макогон, Г.Г. Фомин, П.С. Гринчук и др.- М.: Металлургия, 1969.
10 Тришевский И.С., Клепанда В.В., Литовченко Н.В. Настройка непрерывных прокатных станов горячей прокатки.- М.: Металлургия, 1979.
11 Фомин Г.Г., Дубейковский А.В., Гринчук П.С. Механизация и автоматизация широкополосных станов горячей прокатки.- М.: Металлургия, 1979.
12 Автоматизированные широкополосные станы, управляемые ЭВМ / М.А. Беняковский, М.Г. Ананьевский, Ю.В. Коновалов и др.- М.: Металлургия, 1984.
13 Немцев В.Н. Экономический анализ эффективности промышленного предприятия. Учебное пособие. 2-ое изд. МГТУ Магнитогорск, 2004.
14 Инструкция по охране труда для вальцовщиков стана горячей прокатки ЛПЦ №4 ИОТ 3-8-01-2006. - Магнитогорск: ОАО «ММК», 2006.

1.1 Непрерывный стан 2500 Магнитогорского металлургического комбината

Цех введен в эксплуатацию в 1968 г. Оборудование стана расположено в семи пролетах (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема основного технологического оборудования стана 2500 Магнитогорского металлургического комбината:

I - пролет склада горячекатаных рулонов, II - пролет НТА, III - пролет стана, IV - пролет колпаковых печей; 1 - конвейер передаточный горячекатаных рулонов, 2 - мостовые краны, 3 - непрерывно-травильные агрегаты, 4 - агрегат поперечной резки горячекатаных рулонов, 5 - рабочая линия стана, 6 - дрессировочный стан, 7 - дрессировочный стан 1700, 8 и 9 - агрегаты продольной и поперечной резки, 10 - колпаковые печи.

Стан предназначен для прокатки в холодном состоянии полос сечением (0,6-2,5) х (1250-2350) мм в? 30-т рулон внутренним диаметром 800 мм, наружным? 1950 мм из сталей 08Ю, 08кп, 08пс (ГОСТ 9045-80), сталей 08 - 25 всех степеней раскисления с химическим составом по ГОСТ 1050-74 и Ст0 - Ст3 кипящей, полуспокойной и спокойной (ГОСТ 380-71).

Гидравлический расчет объединенного наружного водопровода промышленного предприятия

№ п/п Наименование 1 Водоприемники 2 Самотечные линии 3 Береговой колодец 4 Насосная станция 1-го подъема 5 Очистные сооружения 6 Резервуар чистой воды 7 Насосная станция II-го...

Использование систем и средств автоматизации технологических объектов на предприятии ОАО "ММК"

Производство на ММК начинается с рудообогатительной фабрики (переработка руды) и аглофабрики (получение агломерата путем мелкого окускования рудного материала, который необходим для выплавки чугуна). Далее идет коксохимическое производство...

Комплекс механического оборудования агломерационного производства

1. В качестве железосодержащих добавок используют: - колошниковую пыль из доменных цехов; - обожженную окалину ПГП, КЦ-1...

Модернизация системы автоматического управления и узла дозирования флокулянта, разработка конструкции узла измерения расхода флокулянта

Биологические очистные сооружения ОАО «Светогорск» представляют собой классическую схему (рисунок 2.1.1) с использованием первичных отстойников, аэротенков с активным илом с последующим илоразделением на вторичных отстойниках...

Применение технологии вакуумной сушки поверхности холоднокатаной полосы для очистки от смазочно-охлаждающих жидкостей в условиях стана 2500 ЛПЦ-5 ОАО "ММК"

I - отделение отжига, II - пролет стана, III - машинный зал, IV - склад готовой продукции; 1 - мостовые краны, 2 - отжигательные печи, 3 - кантователи, 4 - агрегат электролитической очистки, 5 - разматыватель, 6 - линия стана, 7 - моталка, 8 - агрегат резки...

Разработка технологического процесса для производства листа методом холодной прокатки

Стан, введенный в эксплуатацию в 1956 г., расположен в восьми пролетах (рис.1) общей шириной 195 м, длиной 456 м. I - отделение отжига, II - пролет стана, III - машинный зал, IV - склад готовой продукции; 1 - мостовые краны, 2 - отжигательные печи, 3 - кантователи...

Таблица 2 Характеристики насоса НМ 2500-230 при работе на воде Q H з N 300 250 0,28 820 500 248 0,4 850 700 246 0,51 900 900 244 0,61 1000 1100 240 0,7 1050 1300 238 0,77 1100 1500 235 0,81 1200 1700 230 0...

Расчет и регулирование режимов работы центробежного насоса

Таблица 4- Характеристики насоса НПВ 2500-80 при работе на воде Q H з N 300 80 0,22 300 500 80 0,35 320 700 78 0,48 350 900 78 0,52 380 1100 77 0,65 400 1300 75 0,7 430 1500 72 0,75 450 1700 68 0...

Регулирование толщины и натяжения полосы во входной зоне стана

Для измерения натяжения полосы в каждом межклетевом промежутке на стане 2500 холодной прокатки установлен однороликовый измеритель натяжения, в котором используется магнитоанизотропный датчик давления ДМ-5806 конструкции ВНИИАЧермета...

Система добычи, подготовки и обогащения сырья черной и цветной металлургии

Кроме товарной продукции, получающейся при переработке руд цветных металлов, на предприятиях цветной металлургии получают многочисленные отходы и полупродукты металлургического производства. К ним относятся шлаки, пыли, газы...

Станы холодной прокатки

Первая очередь цеха холодной прокатки введена в эксплуатацию в 1963 г., оборудование стана расположено в 12 пролетах (Рисунок 2). Рисунок 2...

Станы холодной прокатки

Из рассмотренных станов наиболее подходящим является Непрерывный стан 2030 Непрерывный пятиклетевой стан холодной прокатки 2030 предназначен для прокатки полос толщиной 0,35-2,0 мм при бесконечном режиме и 0,35-3...

Структура современного металлургического производства и его продукция. Способы фрезерования и типы используемых фрез

Черные металлы применяются в различных областях промышленности: тяжелое машиностроение, станкостроение, судостроение, автомобилестроение, авиационная промышленность, электроника, радиотехника, промышленное и гражданское строительство...

Цеха металлургического комбината им. Ильича

Все металлургические заводы подразделяются: с полным (или законченным) циклом производства и заводы с неполным металлургическим циклом. ММК им. Ильича - завод с законченным металлургическим циклом...

Введение

Основная часть получаемой стали проходит через прокатные цеха и лишь незначительное количество через литейные и кузнечные цеха. Поэтому развитию прокатного производства уделено большое внимание.

Курс «Технологические линии и комплексы металлургических цехов» является специальной дисциплиной, которая формирует у студентов профессиональные знания в области теории и технологии непрерывных металлургических линий и агрегатов.

В результате выполнения курсовой работы должны быть выполнены следующие разделы:

Разработать и описать технологические процессы в целом по участкам (агрегатам) и по отдельным операциям с проработкой вопросов непрерывности технологии;

Осуществить выбор по заданной производительности и размерам поперечного сечения листового проката стана холодной листовой прокатки, из существующих конструкций;

Произвести расчет распределения обжатий по проходам в клетях прокатного стана;

Выполнить расчеты усилий прокатки в каждой клети прокатного стана и мощности электроприводов;

Определить годовую производительность стана;

Выполнить автоматизацию технологических режимов обжатий.

В ходе выполнения курсовой работы закрепляются и расширяются знания, полученные при изучении курса «ТЛКМЦ», появляются навыки в выборе производственного оборудования, расчетах технологических режимов обжатий и энергосиловых параметров прокатки, использование при расчетах электронно-вычислительной техники.

Станы холодной прокатки

Способом холодной прокатки получают ленты, листы и полосы наименьшей толщины и шириной до 4600...5000мм.

Основными параметрами широкополосных станов является длина бочки рабочей клети (в непрерывных станах последней клети).

Для производства листовой холоднокатаной стали применяют реверсивные одноклетевые и последовательные многоклетевые станы.

По заданию наиболее подходящими являются 3 стана:

Непрерывный стан 2500 Магнитогорского металлургического комбината

Цех введен в эксплуатацию в 1968 г. Оборудование стана расположено в семи пролетах (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема основного технологического оборудования стана 2500 Магнитогорского металлургического комбината:

I - пролет склада горячекатаных рулонов, II - пролет НТА, III - пролет стана, IV - пролет колпаковых печей; 1 - конвейер передаточный горячекатаных рулонов, 2 - мостовые краны, 3 - непрерывно-травильные агрегаты, 4 - агрегат поперечной резки горячекатаных рулонов, 5 - рабочая линия стана, 6 - дрессировочный стан, 7 - дрессировочный стан 1700, 8 и 9 - агрегаты продольной и поперечной резки, 10 - колпаковые печи.

Стан предназначен для прокатки в холодном состоянии полос сечением (0,6-2,5) х (1250-2350) мм в? 30-т рулон внутренним диаметром 800 мм, наружным? 1950 мм из сталей 08Ю, 08кп, 08пс (ГОСТ 9045-80), сталей 08 - 25 всех степеней раскисления с химическим составом по ГОСТ 1050-74 и Ст0 - Ст3 кипящей, полуспокойной и спокойной (ГОСТ 380-71).

Непрерывный стан 1700 Мариупольского металлургического комбината им. Ильича

Первая очередь цеха холодной прокатки введена в эксплуатацию в 1963 г., оборудование стана расположено в 12 пролетах (Рисунок 2).

Рисунок 2. Схема расположения основного технологического оборудования стана холодной прокатки 1700 Мариупольского металлургического комбината им. Ильича:

I - склад горячекатаных рулонов, II - пролет стана, III - машинный зал, IV - пролет газовых колпаковых печей, V - склад готовой продукции; 1, 3, 8, 10, 12, 13, 19, 20, 22, 24, 26, 28 - мостовые краны, 2 - агрегат поперечной резки, 4 - конвейеры передаточные с кантователями, с5 - агрегаты упаковки пачек листов, 6 - ножницы, 7 - непрерывно-травильные агрегаты (НТА), 9 - комбинированный агрегат резки, 11 - гильотинные ножницы, 14 - конвейер подачи рулонов к стану, 15 - разматыватель, 16 - рабочая линия станов, 17 - моталка, 18 - конвейер отводящий, 21 - одностопные колпаковые печи, 23 - пакетирующие столы, 25 - весы, 27 - дрессировочные агрегаты, 29 - дрессировочная клеть, 30 - агрегат продольной резки, 31 - агрегаты упаковки рулонов, 32 - двухстопные колпаковые печи, 33 - пакетировочный пресс

Стан предназначен для холодной прокатки полос сечением (0,4-2,0) х (700-1500) мм в рулонах из сталей углеродистых обыкновенного качества (кипящей, спокойной, полуспокойной): Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5; углеродистых качественных конструкционных: 08кп, 08пс, 10кп, 10пс, 10, 15кп, 15пс, 15, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45; нестареющих 08Ю, 08Фкп; электротехнической стали.

Кипящие и спокойные стали поставляются по ГОСТ: 16523-70, 9045-70, 3560-73, 17715-72, 14918-69, 19851-74 и техническим условиям с химическим составом по ГОСТ 380-71 и 1050-74. Электротехническая сталь поставляется по ГОСТ 210142-75. [ 2 ]

Введение

прокатный моталка многороликовый стан

В настоящее время особое место в промышленности любой страны занимает металлургия. Металлургия - это область наук, техники и отрасль промышленности, охватывающая процессы получения металлов из руд или других материалов. Путем изменения химического состава и структуры возможно получение определенных свойств изготовляемого металла, а так же придание определенной формы и размера.

Одним из крупнейших металлургических заводов в РФ является Магнитогорский металлургический комбинат. Его доход составляет около 50 миллиардов рублей. При таком доходе новым этапом развития комбината стало внедрение современных технологических процессов для всего производства.

С 1992 года основной целью ММК является модернизирование производства, выйти на современный технологический уровень. То на чем завод работал до этого, было не просто морально устаревшим, но и физически изношенным. Первые преобразования были сделаны в эпоху экономического кризиса, когда основные потребители металла уже не поддерживали спрос в России. В эти непростые годы ММК выходит на мировой рынок черных металлов.

С 1997 года модернизация стала основой новой промышленной философией, стратегией развития нового века. Преобразования коснулись абсолютно все переделы металлургического комплекса: агломерационное, коксохимическое, доменное производство и главную сталелитейную площадку.

Сегодня Магнитогорский металлургический комбинат - это высококачественная сталь необходимых потребителю марок и плоский прокат мирового стандарта для товаров широкого спроса от автомобилей до бытовой техники.

Преимущественное развитие получило производство листового проката.

В 1958 году было принято постановление Совета Министров СССР о проектировании и строительстве первой очереди комплекса стана «2500» горячей прокатки стального листа. До его возведения выполнен большой объем подготовительных работ по высвобождению площадки. Снесено 19,2 тысячи квадратных метров временного жилья, перенесены трамвайная линия и автодорога, три километра подземных коммуникаций, семь километров железнодорожных путей, склад горюче-смазочных материалов. Для планировки площадки срезано 1,38 млн. кубометров грунта. Необходимость возведения такого стана была продиктована, прежде всего, острым дефицитом стальных заготовок для производства в стране труб большого диаметра.

В сентябре 1959-го после полного освобождения площадки приступили к сооружению фундамента стана.

Совнархоз Челябинского экономического административного района своим постановлением утвердил мероприятия по ускорению строительства и вводу в действие комплекса стана, который по своим характеристикам не уступал американским, английским, французским и немецким аналогам.

Закончив сооружение слябинга, трест «Магнитострой», не медля ни час, приступил к строительству широкополосного стана «2500» горячей прокатки. Страна остро нуждалась в широком стальном листе, поэтому весь огромный объем работ требовалось выполнить в короткие сроки.

Сразу после пуска в апреле 1959г. слябинга - заготовочного стана для листовых станов - началось строительство стана «2500» горячей прокатки и всех других агрегатов, составляющих в последующем комплекс листового цеха №4. Сам стан, воплотивший в себе все новейшие достижения науки и техники, был построен за рекордно короткий срок, восемнадцать месяцев. 27 декабря 1960 года, государственной комиссией подписан акт приема в эксплуатацию стана «2500» горячей прокатки стального листа. Эта дата и считается днем рождения ЛПЦ-4.

Проектирование и поставку основного технологического оборудования осуществлял Новокраматорский машиностроительный завод. Агрегат резки - Старокраматорский. Специальные заказы выполняли заводы тяжелого машиностроения «Электростали» и Алма-Аты. Вес технологического оборудования первой очереди стана составил 21500 тонн.

Горячее опробование технологии началось немногим раньше: 20 декабря 1960г. бригада старшего вальцовщика Э.И. Цветаева под руководством мастера Ю.Х. Шайхисламова прокатала первую полосу стального листа по всей линии стана «2500». Официальный же пуск стана «2500» произошел 27 декабря 1960г.

В честь знаменательной даты на Магнитку пришла телеграмма ЦК КПСС и Совета Министров с поздравлениями о досрочном возведении первой очереди непрерывного широкополосного стана «2500».

В настоящее время значительная часть выпускаемой продукции является подкатом для холодной прокатки. На экспорт идет часть проката, производимого в ЛПЦ-4.Экспортные поставки металлопродукции важны для экономики Украины, Белоруссии и Казахстана.

Повышение требований к качеству готового проката приводит к необходимости внедрения в технологический процесс надежного и современного оборудования. В результате внедрения новой многороликовой моталки можно получить качественно новый уровень готовой продукции. Также в дипломном проекте произведен расчет экономической эффективности внедрения новой многороликовой моталки на стане 2500.

1. Общая часть

1.1 Требования к горячекатаному подкату и исходным материалам

В качестве исходной заготовки для стана «2500» используются слябы ККЦ (литая заготовка).

Литая заготовка ККЦ:

химический состав стали должен удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТов или ТУ;

литые слябы должны быть отлиты в соответствии с СТП ММК-98-03 и порезаны на мерные длины в соответствии с заказами УПП;

размеры слябов и предельные отклонения должны соответствовать требованиям.

Таблица 1 - Размеры слябов и предельные отклонения

выпуклость (вогнутость) граней не должна превышать 10 мм на сторону;

ромбичность (разность диагоналей) сечения слябов не должна превышать 10 мм;

косина реза не должна превышать 30 мм;

серповидность (кривизна по ширине) слябов не должна быть более 10 мм на 1 м длины,

неплоскостность не должна быть более 20 мм на 1 м;

на поверхности слябов не должно быть поясов, наплывов, плен, трещин, пузырей, шлаковых включений;

следы возвратно-поступательного движения кристаллизатора и ужимины (заплески) без сопутствующих им трещин не являются браковочным признаком;

слябы из сталей низкоуглеродистых качественных, углеродистых качественных конструкционных и обыкновенного качества с содержанием углерода до 0,23%, имеющие дефект «осевая трещина» сплошной протяжённостью более 600 мм, распространяющийся на расстояние не ближе 150 мм к узкой грани и имеющей ширину раскрытия не более 1 мм, допускаются к дальнейшей переработки в цехах холодной прокатки.

слябы должны иметь четкую маркировку следующего содержания: номер плавки, ручья и порядковый номер сляба. Иногда производится дублирующая маркировка номера плавки на торцах слябов;

слябы сдаются и принимаются по теоретической массе.

1.2 Контроль качества продукции

Допускаемые отклонения по толщине, ширине, требования к поверхности прокатываемых полос в рулонах должны соответствовать ГОСТ 19903-74, ГОСТ 5521-93, ГОСТ 19281-89, ГОСТ 14637-89, ГОСТ 16523-97, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 4041-71, техническим условиям и СТП 14-101-81-97 и СТП 14-101-65-96 на горячекатаные полосы в рулонах для ЛПЦ-5 и ЛПЦ-8.

На полосе не допускаются язвины и поры, которые наблюдаются на поверхности после удаления окалины. Язвины и поры на горячекатаной стальной полосе и тонком листе не устраняются по техническим и экономическим соображениям. Также нежелателен такой дефект, как пузыри на полосе. Горячекатаная полоса, пораженная пузырями, непригодна для дальнейшей холодной прокатки.

Рулоны должны быть плотно смотаны и не должны иметь распущенных концов, наружный конец полосы должен хорошо прилегать к остальным виткам рулона.

На кромках витков рулонов не должно быть заворотов, вмятин, слипаний и рванин, выходящих за пределы половины допусков по ширине в соответствии с требованиями ГОСТ.

На поверхности полосы не должно быть вкатанной окалины, печного шлака, вдавлин от роликов моталок и валков стана, обнаруживаемых невооруженным глазом.

Телескопичность рулонов должна быть не более:

для полос толщиной 2,0-2,5 мм - 75 мм;

для полос толщиной свыше 2,5 мм - 50 мм.

Рулоны должны иметь цилиндрическую форму.

1.3 Основное и вспомогательное оборудование цеха

Стан состоит из следующих участков:

Участок нагревательных печей;

Собственно стан с моталками.

Участок нагревательных печей:

В состав оборудования участка нагревательных печей входят:

подъемные столы;

Сталкиватель слябов;

рольганг перед печами;

сдвоенный толкатель;

подводящий рольганг;

буферы у печи;

нагревательные печи.

Подъемные столы установлены у загрузочных рольгангов перед печами, служат для приема слябов и для подачи их по одному на рольганг с помощью сталкивателя.

Сталкиватель слябов предназначен для подачи слябов с подъемного стола на рольганг. Сталкивание производится реечными штангами, соединяющими толкающей траверсой. Штанги перемещаются правым и левым механизмами, имеющими общий привод.

Сдвоенный толкатель служит для подачи слябов загрузочного рольганга в двухрядную нагревательную печь и передвижения их по печи до выдачи на приёмный рольганг.

Подводящий рольганг предназначен для приема слябов, выпадающих из печи, и транспортировке их к рабочим клетям стана.

Рольганг перед печами расположен с передней стороны нагревательных печей и предназначен для подачи слябов к печам. При необходимости слябы к печам могут подаваться по рольгангу непосредственно с уборочных устройств слябинга. Рольганг перед печами состоит из 19 однотипных секций с групповым приводом.

Буферы у печи предназначены для тушения энергии удара слябов, сталкиваемых по наклонным брусьям из печи. Буферы состоят из плиты, станины, пружин. Буферы имеют по 4 вагона, на которых располагаются винтовые пружины, воспринимающие удар сляба. Плиты буфера с наклонной передней плоскостью для лучшего поглощения энергии удара.

Нагревательные печи предназначены для нагрева слябов перед прокаткой.

Методические печи оборудованы регистрирующими приборами и автоматическими регуляторами, т.е. приборами автоматического управления.

Методические печи работают на испарительном охлаждении с принудительной циркуляцией. Возможно переключение установки с испарительного охлаждения на техническую воду.

Способ удаления окалины в зонах - выгреб вручную. Для транспортировки окалины и шлака от печей в шламовый тоннель применяется система гидросмыва, расположенная между печами.

Рисунок 1 - Ролик с индивидуальным приводом

Становый пролет.

Непрерывный тонколистовой стан «2500» горячей прокатки состоит из черновой и чистовой групп клетей.

В состав черновой группы входят:

клеть дуо реверсивная;

уширительная клеть кварто;

реверсивная клеть кварто;

универсальная клеть кварто.

В состав чистовой группы входят:

чистовой окалиноломатель - клеть «дуо»;

7 чистовых клетей «кварто»

Перед чистовым окалиноломателем установлены летучие ножницы 35 мм для обрезки переднего и заднего концов раската.

Подающие ролики; 2- барабаны с ножницами; 3- ножи;

Ролики рольганга; 5- полоса

Рисунок 2- Схема двухбарабанных летучих ножниц

Черновые клети - универсальные, т.е. кроме горизонтальных валков имеются вертикальные валки, предназначенные для обжатия боковых кромок слябов. Вертикальные валки расположены с передней стороны клетей.

Рольганги перед каждой рабочей клетью оборудованы направляющими линейками реечного типа, которые настраиваются в зависимости от ширины прокатываемой полосы и обеспечивают правильный вход её в валки. Такими же линейками оборудован и рольганг перед летучими ножницами. После обрезки переднего конца раскат прокатывается в чистовом окалиноломателе и в 7 чистовых клетях «кварто». Между ножницами и чистовым окалиноломателем имеются линейки реечного типа и четыре ролика с индивидуальным приводом.

Между парой чистовых клетей предусмотрены направляющие линейки и петледержатели с приводом подъема рычага от электродвигателя.

За чистовым окалиноломателем и за каждой чистовой клетью установлены нижние и верхние подвесные проводки. Система проводок, петледержателей и направляющих линеек обеспечивают правильное прохождение прокатываемой полосы. Подвесные проводки, кроме того, защищают полосу от воды, охлаждающей валки.

Секции рольганга, расположенные непосредственно у моталок, имею передвижные направляющие линейки с винтовым и пневматическим приводами. Линейки включаются пневмоприводом после каждого захода полосы в соответствующую моталку и способствуют получению качественной смотки рулона без телескопичности.

Станины клетей закрытого типа со стойками двутаврового сечения выполнены из стального литья. Рабочие валки - стальные и чугунные. Опорные валки - кованные стальные. Подшипники рабочих валков роликовые: двухрядные с коническими роликами, подшипники опорных валков - жидкостного трения. Нажимной механизм - с глобоидными редукторами для каждого винта. Механизм уравновешивания верхнего опорного валка - гидравлический с верхним расположением цилиндра. В верхнюю поперечину каждой станины запрессована бронзовая гайка нажимного винта. Густая смазка к резьбе нажимного винта подводится по сверлениям в гайке. Для удобства перевалки валков ширина окон станин со стороны перевалки выполнена на 10 мм больше, чем с приводной стороны.

Подушки рабочих валков и соответствующие проёмы подушек опорных валков облицованы сменными планками. Для устойчивого положения рабочих валков в процессе прокатки их оси расположены на расстоянии 10 мм по ходу металла относительно оси опорных валков.

Подушки рабочих валков крепятся к подушкам опорных валков с помощью защёлок со стороны перевалки. Со стороны привода подушки рабочих валков фиксируются, что даёт возможность осевого смещения подушек по мере удлинения валков от теплового расширения. Опорные валки фиксируются в клети от осевого перемещения путём крепления подушек со стороны перевалки к станинам косынкам. Со стороны привода подушки опорных валков также не фиксируются.

Рисунок 3- Группа непрерывных клетей стана 2500 горячей прокатки

Электродвигатели нажимного устройства клетей черновой группы и окалиноломателем связаны между собой расцепной фрикционной муфтой и электромагнитным приводом расцепления. Эта муфта позволяет осуществлять совместное и раздельное включение электродвигателей нажимного механизма. На нажимных устройствах клетей чистовой группы электромагнитные муфты отсутствуют. Синхронное вращение левого и правого нажимных винтов обеспечивается электрической схемой синхронизации.

Мощность привода нажимного механизма достаточна для того, чтобы производить поджим винтов во время прокатки при прохождении металла в валках. Ограничение подъема нажимных винтов в верхнем положении осуществляется командо-аппаратами. Для указания положения винтов на пульте управления к каждому нажимному устройству через цилиндрический редуктор присоединён сельсиндатчик.

Система гидравлического уравновешивания валков стана.

Система служит для уравновешивания верхних рабочих и опорных валков и плотного прижима к нажимным винтам.

В систему уравновешивания черновой группы входят:

насосная станция в маслоподвале №2;

два грузовых аккумулятора;

два гидравлических аккумулятора;

система трубопроводов;

рабочие цилиндры;

распределители масла.

В систему уравновешивания валков чистовой группы входят:

насосная станция в маслоподвале №3;

один грузовой аккумулятор.

Гидросистема механизмов смены валков и защелок 5-11 клетей, реверсивных клетей дуо и кварто.

Система предназначена для:

привода цилиндров механизмов смены опорных и рабочих валков чистовых клетей №5-11;

привода пневмоцилиндров механизмов сцепки при смене опорных валков клетей №5-11;

привода гидроцилиндров защелок крепления валков черновых и чистовых клетей стана.

Гидросистема состоит из насосной станции, расположенной в насосной перевалки валков, ручных золотниковых переключателей, запорно-регулирующей арматуры.

Система охлаждения полос на отводящем рольганге.

Для обеспечения технологических температур смотки полос на стане предусмотрена система искусственного (ускоренного) их охлаждения водой сверху и снизу с помощью системы душирования.

Система охлаждения полос на отводящем рольганге стана 2500 г.п., предназначена для принудительного охлаждения горячекатаных полос, с целью поддержания заданной по технологии температуры смотки горячекатаной полосы, а также для обеспечения однородности микроструктуры и механических свойств по длине полосы всего сортамента стана. В состав оборудования входят:

установка фильтрации воды;

система охлаждения полос;

пневмосистема управления;

система гидросбива;

гидросистема управления подъёма секций;

гидростанция 10 МПа;

установка пирометра фирмы LAND.

Для обеспечения требуемых по технологии режимов охлаждения полос и поддержания температуры полосы перед смоткой на соответствующую моталку, система охлаждения полос выполнена комбинированной, и условно разделена на три участка:

участок №1 состоит из шести верхних и шести нижних секций охлаждения. Расход воды на каждую секцию - регулируемый. Участок предназначен для ускоренного и монотонного охлаждения полос;

участок №2 состоит из 24 верхних и 24 нижних секций охлаждения. Расход воды на каждую секцию не регулируется. Участок предназначен только для монотонного охлаждения полос;

участок №3 «тонкого» охлаждения, состоит из восьми верхних и восьми нижних секций охлаждения. Расход воды на каждую секцию - регулируемый. Участок предназначен для реализации режимов позднего и монотонного охлаждения полос. Оборудование этого участка используется также для «тонкого» заключительного режима охлаждения и для регулирования температуры при работе в автоматическом режиме.

Система охлаждения состоит из:

38 управляемых секций верхнего охлаждения;

38 управляемых секций нижнего охлаждения.

В состав одной секции верхнего охлаждения входит:

на участке №1 - один щелевой бак с размером щели 10´2500 мм;

на участке №2 - два бака с сифонами из труб Ду 25 мм;

на участке №3 - один щелевой бак с размером щели 8´2500 мм.

В состав одной секции нижнего охлаждения входит:

на участках №1 и №3 - четыре коллектора с плоскофакельными форсунками;

на участке №2 - пять коллекторов с плоскофакельными форсунками.

Комбинацией включения необходимого количества секций верхнего и нижнего охлаждения, а также за счет предварительной настройки требуемого расхода воды через секции нижнего и верхнего охлаждения на участках №1 и №3, обеспечивается необходимый по технологии режим охлаждения полосы и заданная температура смотки. При прохождении полосы по рольгангу включается необходимое количество секций верхнего и нижнего охлаждения. При этом возможен вариант раздельного включения верхних и нижних секций. При прокатке с разгоном могут подключаться дополнительные секции. При автоматическом режиме работы системы охлаждения управляемые секции включаются и отключаются автоматически по мере подхода переднего и ухода заднего концов полосы из-под работающих секций охлаждения. Этот режим предусматривает также возможность прокатки без охлаждения переднего и заднего концов полос длиной около 10-15 м. Система охлаждения полос предусматривает возможность управления процессом охлаждения в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режиме, с поста управления чистовой группой клетей.

С целью увеличения охлаждающей способности, вдоль всей системы установлены 24 шт. установки гидросбива отработанной воды с верхней поверхности полосы водой повышенного давления Р=0,8-1,0 МПа.

Установки гидросбива предусмотрены после каждых двух щелевых или четырех баков с сифонами верхнего охлаждения.

При нормальной работе стана верхние секции охлаждения должны быть опущены. Подъём верхних секций охлаждения осуществляется гидроцилиндрами при обслуживании и замене элементов оборудования отводящего рольганга, а также при разбуривании полосы.

Каждые две секции верхнего охлаждения смонтированы на своей несущей поворотной раме, подъём-опускание которой обеспечивается гидроцилиндром двухстороннего действия. Управление гидроцилиндрами подъёма верхних секций обеспечивается от четырёх гидропанелей управления (ГПУ). В каждой гидропанели управления установлены запорная и регулирующая арматура и пять гидрораспределителей. Все гидропанели управления запитаны от автономной гидростанции Р=10 МПа, в состав оборудования которой входят:

маслобак ёмкостью 2 м 3 ;

два насосных агрегата НПл 80/16;

фильтры очистки рабочей жидкости;

гидроблоки предохранительной и контрольно-измерительной аппаратуры;

электрошкаф управления.

Всё оборудование гидростанции смонтировано на единой раме.

Охлаждение валков черновой и чистовой групп стана «2500». Подача воды для охлаждения валков стана «2500» производится от насосной №23. Вода техническая. Диаметр водовода 1000 мм. На каждую клеть от водовода имеется разводка по трубам диаметром 325 мм. На чистовых клетях установлены задвижки на каждую клеть. После задвижек расположены трехходовые клапаны для подачи воды в коллекторы охлаждения валков, охлаждения проводковой арматуры клетей и сброса воды под стан во время его остановки.

Система гидросбивов окалины на стане. Для очистки поверхности полосы от окалины, образующейся как при нагреве слябов в печах, так и при прокатке на стане, установлено 5 гидросбивов окалины. Для удаления окалины применяется промышленная вода, которая подается 5 насосами высокого давления.

.4 Технологический процесс производства горячекатаного листа

Назначение металла в прокатку производится в соответствии с заявками ПРБ цеха и графиком-заданием производственного отдела. На основании графика прокатки бригадир склада слябов осуществляет поплавочную подачу слябов на загрузочный рольганг по позициям графика.

Посад металла в печи производится под непосредственным руководством посадчика. Перед началом посада, посадчик вводит в ЭВМ на посту управления ПУ № 2 информацию с указанием номера плавки, марки стали, количества и размеров слябов, общего веса плавки и распределение количества слябов по печам. Распределение слябов плавки между всеми работающими печами должно быть равномерным. При выходе из строя ЭВМ каждая посаженная в печь плавка записывается посадчиком в посадочный ярлык с указанием номера плавки, марки стали, назначения, размеров и количества слябов. Ярлык, после заполнения, передается сменному посадчику-штабелировщику на выдаче металла из печей.

Перед посадкой металла в печи посадчик металла обязан удалить с поверхности слябов шлак и прочие посторонние предметы. Окончательная чистка слябов производится посредством сдува окалины струёй воздуха под давлением из 2-х сопел, расположенных перед печами №1 и №4.

При посаде слябов каждой новой плавки посадчик кладет на хвостовую часть первого сляба бой шамотного кирпича и определяет размеры первых трех слябов. При отклонении измеренных величин от требований ТУ 14-1-5357-98 и СТП ММК 98-2003 посадка прекращается и ставится в известность начальник смены.

Посадчик металла и нагревальщики постоянно следят за правильным расположением слябов в печи через окно загрузки и смотровые окна.

Те слябы, с которых взята проба, садятся в печь таким образом, чтобы участок сляба с пробой соответствовал хвостовой части полосы. При неправильном посаде слябов в печь (кантовка слябов в печи, смещение слябов в одну сторону при их продвижении по печи и прочее) дальнейший посад слябов немедленно прекращается и принимаются меры по устранению неполадок.

При посаде металла в печи не допускается разрыв и смешивание плавок. При обнаружении смешивания плавок, размеров слябов выдачу слябов из печей прекратить и поставить в известность начальника смены.

При выбивании коптящего пламени из-под заслонок загрузочного окна оператор ПУ №2 прекращает посад металла и информирует нагревальщиков.

Сменный посадчик-штабелировщик согласно ЭВМ (посадочному ярлыку) передает информацию о прокатываемом металле по системе АСУ с указанием номера плавка-партии, марки стали, размеров слябов, размеров полос, массы одной полосы каждого размера и общей массы партии, назначения, стандарта или технических условий.

Выдача слябов в прокатку производится строго поплавочно в соответствии с графиком-заданием, очередностью посадки и необходимым временем нагрева.

При изменении размеров слябов или размеров прокатываемой полосы посадчик-штабелировщик на выдаче по громкоговорящей связи линии стана объявляет о перестройке стана.

Ответственными за правильную выдачу слябов из печей являются старший нагревальщик, нагревальщики металла и посадчик-штабелировщик на выдаче печей.

В случае задержки одной из печей - часть плавки, находящуюся в других печах, выдают полностью, после чего прокатка прекращается и принимаются меры по устранению неполадок.

Температурный режим печей должен обеспечивать, при технологичном ходе прокатки, максимальную разность температур полос одной партии в 30 О С.

Запрещается выдавать непрогретые слябы или слябы с подстуженной во время остановок стана боковой гранью. Ответственность за выдачу таких слябов несут старший нагревальщик и нагревальщики. В случае подстуживания боковой грани сляб следует назначить на выброс.

Нагретые слябы выдаются из печи и по отводящему рольгангу поступают к клети дуо. В черновом окалиноломателе относительное обжатие 6-8%. После выхода из клети дуо раскат задается в уширительную клеть и транспортируется по рольгангу для прокатки в черновых клетях.

Прокатка в клети дуо и кварто может осуществляться с реверсом.

Раскат из черновой группы поступает к летучим ножницам «35х2350», для обрезки переднего и заднего концов полосы.

Передние концы раскатов обрезаются на всем металле, задние концы раскатов обрезаются на металле толщиной не более 4 мм и на остальном металле, если концы раскатов имеют больший язык.

Обрезка концов раската производится в автоматическом режиме.

Концы раскатов обрезаются до полной ширины. Обрезанные концы шириной до 150 мм считаются технологической обрезью.

Величина обрезаемого конца устанавливаются оператором промежутка ПУ №5 по задатчику. От летучих ножниц «35х2350» раскат поступает в чистовую группу, где прокатываемая полоса находится одновременно в нескольких клетях. При распределении обжатий в клетях старшие вальцовщики следят за нагрузками на двигателях главных приводов, которые не должны превышать предельно допустимые. Скорость прокатки в клетях чистовой группы должна обеспечивать в условиях заданных величин обжатий необходимые температуры конца прокатки для данного профиля и данной группы марок сталей. Для обеспечения необходимых механических свойств металла полосы перед смоткой в рулоны охлаждаются водой с помощью системы душирования, расположенной на отводящем рольганге за чистовой группой клетей. Охлаждению подвергаются полосы в зависимости от марки стали и назначения по соответствующим режимам.

Все полосы, прокатанные на стане, сматываются в рулоны на 4 моталках, после чего по конвейерам горячекатаных рулонов передаются на склад рулонов цехов горячего или холодного проката. На линии стана - до и за клетью дуо, за реверсивной клетью, кварто и чистовым окалиноломателем установлены гидросбивы высокого давления, с помощью которых производится, сбив окалины с поверхности металла.

Работа гидросбивов должна обеспечивать требуемое ГОСТ качество поверхности. Давление воды при одновременной работе всех коллекторов должно быть не менее 80 атм. (8 МПа). Количество механической взвеси в воде должно быть не более 20 млг/л. Ответственный за контроль качества воды энергетик цеха, который еженедельно запрашивает энергоцех справку по качеству воды.

Рисунок 4- Чистовая рабочая клеть кварто непрерывного широкополосного стана 2500

Ответственность за качественный сбив окалины на гидросбивах за реверсивными клетями дуо и кварто несет старший вальцовщик черновой группы, на гидросбиве в чистовом окалиноломателе - старший вальцовщик чистовой группы. На протяжении смены осуществляется контроль качества листа на предмет наличия окалины. При обнаружении окалины производится осмотр и чистка сопел гидросбива сменным персоналом. Осмотр и очистку сопел гидросбивом черновой группы производить ежесуточно в профилактику. Осмотр и очистку сопел 5-го гидросбива производить каждую перевалку рабочих валков чистовой группы.

Прокатку металла осуществлять только при всех работающих гидросбивах. В аварийных ситуациях раскат перед чистовой группой сталкивается в «карман» для недокатов, маркируется вальцовщиком черновой группы и после порезки на мерные длины складируется в пакет.

Ответственность за соблюдением температурного режима прокатки возлагается на старших вальцовщиков черновой и чистовой групп, старших нагревальщиков.

Температура раската за 3 клетью, температура конца прокатки и температура смотки полос должны соответствовать технологической карте.

Требуемая температура конца прокатки достигается путем изменения скорости прокатки в чистовой группе, толщины подката в пределах допустимых нагрузок, включением межклетевого охлаждения в чистовой группе при фиксированном варианте прокатки.

Для контроля размеров прокатываемых полос и температурного режима прокатки на линии стана установлены:

измеритель ширины полосы за 11 клетью;

рентгеновские измерители толщины за 11 клетью; пирометры за 3 клетью, за 11 клетью, между вторым и третьим участками душирующей установки и перед моталками (сверху).

При отклонении размеров полосы от заданных производится корректировка обжатий в клетях по указанию старших вальцовщиков. При выявлении переменной ширины и толщины полосы по ее длине производится регулировка натяжения полосы в клетях чистовой группы, используется режим ускорения полосы.

В процессе прокатки металла образуется значительное количество окалины и технологической обрези.

Окалина после сбива с поверхности полос смывается технической водой по шламовому тоннелю в специальные отстойники, расположенные в скрапном пролете стана. После отстоя окалина грейферным краном загружается в ж/д или автомобильный транспорт и вывозится из цеха.

Обрезь металла, получаемая после летучих ножниц, в специальных коробках транспортируется в скрапной пролет и отгружается в специальные вагоны для нужд сталеплавильного производства.

Технологическая обрезь, получаемая на моталках, режется газовыми резаками на определенные размеры, складируется магнитом в коробки и отгружается в специальные вагоны для нужд сталеплавильного производства.

Ответственность за своевременную уборку, отгрузку окалины и технологической обрези возлагается на сменных мастеров производства, старших вальцовщиков и старших на участке моталок.

Моталка предназначена для смотки полос, прокатанных при температуре не ниже 450 0 С. Моталки стана горячей прокатки должны обеспечивать качественную и производительную смотку полос в рулоны.

Захват полосы моталкой производится на заправочной скорости до 8 м/сек, после чего осуществляется синхронный разгон всех механизмов (чистовой группы, отводящего рольганга и моталки) до заданной скорости прокатки.

Скорость смотки полосы моталкой в зависимости от скорости прокатки может устанавливается автоматически вручную оператором при помощи регулятора.

Оператор регулирует только скорость тянущих роликов, которая устанавливается на 2-5% выше скорости последней чистовой клети.

Если при указанном соотношении скоростей имеет место образование петли полосы, разрешается увеличить скорость тянущих роликов на 10% по отношению и скорости прокатки.

Настройка натяжения полосы при смотке производится оператором с помощью регулятора натяжения, косвенно определяемого через силу тока двигателя.

Смотка полос толщиной 2-10 мм из стали марок 35, 40, 45, 50 и 65Г производится при натяжениях, в 1,5 раза превышающих вышеприведенные.

Смотка полос на стане производится на группу моталок, причем на ближайшие 4 и 5, рекомендуется сматывать полосы толщиной до 4 мм, на моталки №7, 8 - свыше 4 мм. Моталка готова к приему полосы, когда барабан разжат, тележка-съемник установлена в исходное положение, формирующие ролики сведены, тянущий ролик опущен, проводка поднята, линейки разведены, барабан и формирующие ролики вращаются, обеспечена подача воды на все охлаждаемые элементы моталок.

Работа моталки происходит в следующей последовательности:

задается полоса и сводятся линейки;

после намотки 3-4 витков на барабан уменьшается давление роликов на полосу;

после окончания намотки линейки разводятся, барабан и формирующие ролики останавливаются, поднимается верхний тянущий ролик, опускается проводка;

разводятся формирующие ролики;

барабан сжимается;

с помощью тележки рулон снимается с барабана на кантователь;

тележка возвращается в исходное положение, рулон кантуется на приемную тележку и отводится на конвейер;

кантователь уходит в исходное положение;

барабан разжимается;

формирующие ролики сводятся;

барабан и формирующие ролики разгоняются;

тянущий ролик опускается и поднимается проводка.

Моталки №4 и №5 оборудованы автоматическими вертикальными обвязочными машинами для обвязки рулонов упаковочной лентой размерами 32 х 0,8 - 1,0 мм с 6 просечками сразу же после снятия рулона с барабана моталки. Упаковке должны подвергаться все рулоны из полос толщиной 1,8-3,0 мм (включительно), смотанных на моталки №4 и №5. В случаях, когда с этих моталок снимается рулон для отбора проб или на обработку из-за дефектов смотки, то обвязку этих рулонов после смотки не производить, а обвязывать их после отбора проб (или обработки) упаковочной лентой при помощи ручной упаковочной машинки.

.5 Внедрение новой многороликовой моталки

В цеху планируется установить новую гидравлическую подпольную многороликовую. Она будет необходима для того, чтобы обеспечить намотку полос из более высокопрочных сталей, а также удовлетворять требования к качеству и обеспечению необходимые параметры рулона, в частности низкую телескопичность, высокое натяжение, уменьшение рисок головных частей полос на начальных витках.

Новая моталка включает устройство регулирования тянущих роликов с отдельными двигателями; приводной механизм; гидравлическое оборудование; систему смазывания; системы автоматизации. Она также оборудована устройством ступенчатого регулирования и двигателями большей мощности. Диаметр рулона увеличен с 1900 до 2000 мм, максимальная скорость намотки - 18 м/с, температура смотки составляет 300 - 900 0 С. Более мощный привод позволяет

наматывать полосу с натяжением 60 кН. Оправка приводится в действие главным приводом мощностью 1500 кВт, подсоединненым к редуктору с двумя передаточными ступенями. Тянущие ролики приводятся в действие двумя приводами мощностью 450 кВт каждый. Таким образом, мощность двигателей приблизительно в 7 раз больше, чем у прежней моталки.

Поскольку масса, диаметр и ширина рулонов стали больше, кантователи оборудовали двумя гидравлическими приводами высокого давления, способными перемещать груз до 15 т.

Кроме того, планируется установить систему автоматизации Coil Master PL для моталки, которая координирует блок моталки и рассчитывает все установки в соответствии со спецификацией поступающей полосы. В цех также поставят глобальную систему регистрация данных, благодаря которой непрерывно записывается до 300 сигналов с блока моталки. Теперь диагностику и точную настройку блока моталки можно выполнять с любого ПК компании или модему из дома. Основными функциями системы являются: оперативный анализ зарегистрированных сигналов; проверка всех дисплеев Win-CC, включая регистрацию аварийных сигналов.

Будет заменена существующая система визуализации (человек-машинный интерфейс), введены около 30 компьютерных графических дисплеев для обеспечения более четкого обзора параметров моталки и, следовательно, лучшего управления ее работой. Кроме того, установлены 70 компьютерных графических дисплеев, показывающих текущие значения установок и параметров.

1- станина, 2- барабан моталки,

Поворотная опора, 4- сниматель рулонов.

Рисунок 5 - Моталка с безредукторным приводом стана 2500 горячей прокатки стана 2500

Прежде всего, установили гидравлическую систему высокого давления. Для кантователей использовали систему управления с четырьмя гидравлическими осями. Монтаж и ввод в действие нового оборудования запланировано выполнить в течение всего трех недель. Главная особенность моталки состоит в том, что намотка выполняется с открытыми боковыми направляющими впереди тянущего ролика.

Увеличение мощности приводов моталки и тянущих роликов позволяет наматывать полосу с пределом прочности до 1000 Н/мм 2 . Телескопичность рулонов значительно улучшилось в результате высокого натяжения, качество намотки - благодаря устройству регулирования тянущих роликов, которое может работать в двух режимах: регулирование силы (обычный режим) и регулирование зазора (новый технологический режим). Кроме того, применение устройства ступенчатого регулирование зазора (новый технологический режим). Кроме того, применение устройства ступенчатого регулирования дает возможность избежать появления рисок на начальных витках рулона. Это приводит к улучшению качества полос и показателей производства.

Два существующих кантователя рулонов, а также тянущие ролики и ролики для свертывания полосы в рулон укомплектованной новой гидравлической системой давлением 29 МПа, поэтому даже рулоны массой 15 т. теперь надежно транспортируется.

Благодаря новой подпольной многороликовой моталки, появилась возможность наматывать полосы в широком диапазоне размеров и из высокопрочных сталей. В результате этого на комбинате добились расширения сортамента выпускаемой продукции.

1.6 Вывод

В данном дипломном проекте произведены расчеты режима обжатий, энергосиловых параметров, часовой производительности и экономической эффективности внедрения новой многороликовой моталки на стане 2500.

Благодаря новой подпольной многороликовой моталке, установленной на стане, появилась возможность наматывать полосы в широком диапазоне размеров и из высокопрочных сталей. В результате этого на стане добились расширения сортамента выпускаемой продукции.

2. Специальная часть

.1 Расчет режима обжатий

Расчет режима обжатий на стане 2500 для листа толщиной 4,8 мм из сляба 180 1050 4000мм.

Черновой окалиноломатель. По практическим данным в черновом окалиноломателе , тогда

Уширительная клеть:

; (4)

=5,6%.

Черновая группа клетей. Применяют величины относительных высотных обжатий в первой клети 28,5%, а в последней 40%.

Первая черновая клеть (кварто). Принято значение , тогда

=45,5мм.

Зная крайние значения, строим график.

Рисунок 6- График черновой группы клетей

Вторая черновая универсальная клеть. Согласно графику , тогда

Третья черновая универсальная клеть. Принято , тогда

Чистовой окалиноломатель. Принимаем в чистовом окалиноломателе , тогда в первую клеть будет задаваться полоса толщиной мм, а из последней клети будет выходить полоса толщиной мм

Чистовая группа клетей. Определяем коэффициент высотной деформации (общий и средний).

; (4)

тогда,

Из первой клети будет выходить полоса толщиной 33 мм, если будет равен по всем клетям 1,37 и ;

;

Исходя из практических данных работы стана ,что больше в 1,27 раза. Следовательно, должно во столько же раз меньше, т.е.

Имея крайние значения, строим график для чистовой группы.

Рисунок 7 - График чистовой группы клетей

мм.

мм.

мм;

мм.

мм.

Из седьмой клети должна выходить полоса мм, следовательно мм

.2 Расчет энергосиловых параметров стана

Определить усилие при горячей прокатке, если известны следующие исходные данные: валки D=710мм, число оборотов валков =250 об/мин. Прокатываемый металл - сталь 08КП. Температура металла при прокатке 1000ºС.

Абсолютное обжатие:

Длина контактной поверхности очага деформации:

мм.

Среднее значение высоты и ширины:

; (8)

; (9)

Площадь контактной поверхности:

Скорость прокатки:

где диаметр валка, D надо перевести из миллиметров в метры, т.е. D=700мм=0,70м

=9,3м/с.

Усилие прокатки определяем по методу А.И. Целикова.

Скорость деформации:

=80с -1 .

Для температуры металла 1000 С 0 и скорость деформации , сопротивление деформации определяем по экспериментальным кривым кгс/

Коэффициент трения:

где - коэффициент, учитывающий материал валков, для стальных =1,0

Коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости валков, определяется по графику

Коэффициент, учитывающий влияние химического состава прокатываемой стали

Температура прокатываемого металла, С 0

Коэффициент, учитывающий влияние ширины полосы:

Где коэффициент определяется в зависимости от отношения если , то =1,15

Коэффициент определяется по формуле:

(15)

;

(16)

=3,8.

Для значений =3,8 и =0,43 по графикам находится =1,64

Коэффициент, учитывающий влияние внешних зон определяется из отношения .

Натяжение при прокатке отсутствует, поэтому =1,0, тогда коэффициент

Контактное давление:

Усилие прокатки:

Определить мощность прокатки по вращающему моменту для стана с постоянной скоростью.

Диаметр бочки валков D=710мм, число оборотов валков =250 об/мин. Усилие прокатки Р=1034 тс

Длина очага деформации:

м

Момент прокатки. Так как в последней клети полоса имеет прямоугольное сечение, принимаем коэффициент плеча =0,5.

; (22)

Момент трения в подшипниках валков. Для текстолитовых подшипников коэффициент трения =0,003

Момент необходимый для осуществления деформации в данной клети:

; (24)

Мощность, необходимая для осуществления деформации в данной клети:

; (25)

Примем расход мощности на холостой ход 8% от номинальной:

кВт (26)

Определим расчетную мощность с учетом потерь на трение в передачах и холостой ход: примем КПД шпинделей и муфт =0,97, КПД шестеренной клети =0,93, КПД редуктора =0,93.

Общий КПД:

тогда:

; (28)

;

Мощность прокатки =5040 кВт.

.3 Расчет часовой производительности стана 2500

Часовая производительность прокатного стана А т/ч, определяется по формуле:

где, - масса заготовки;

Ритм прокатки.

Для определения режима прокатки , необходимо найти максимальное время и время паузы ,с.

где, - длина металла после прохода, м/с;

Скорость прокатки, м/с.

м;

м;

м.

Теперь нахожу машинное время

; (34)

Теперь я нахожу время паузы для каждого прохода по формуле:

где, - расстояние между клетями, м;

Теперь нахожу режим прокатки для черновой группы:

; (36)

Рассчитываю время паузы и машинное время для чистовой непрерывной группы:

где, -длина после прокатки, м

Скорость перемещения по промежуточному рольгангу, м/с

=132,5м;

где, - расстояние между черновой и чистовой группами, м

Массу прокатываемого металла ,т определяем по формуле:

где, - удельный вес;

Рисунок 8 - График часовой производительности широкополосного стана 2500

2.4 Компьютерная версия расчета энергосиловых параметров

Методика расчёта

Программа Dоnеск была разработана институтом Донничермет для строящегося стана 2000 горячей прокатки и реконструируемого стана 2500 горячее прокатки ОАО «ММК» Алгоритм, расчета для НШС горячей прокатки подробно приведен В книге авторов программы Ю.В. Коновалова, А.Л. Остапенко, В.Г Пономарева. Расчет параметров листовой прокатки, справочник Москва, «Металлургия» 1986г.

В данной программе расчет, энергосиловых и температурно-скоростных условий прокатки (в нескольких точках по длине раската и полосы) производятся только для клети с горизонтальными валками (вероятно, что к тому времени программа по обжатиям, сляба в вертикальных валках еще не Выла готова).

Расчет режимов обжатий для горизонтальных валков черновых клетей.

Расчет режимов обжатий по клетям стана производим с учетом допускаемого угла, захвата, равномерной загрузки привода черновых клетей и оптимальной загрузки привода чистовых клетей, допускаемых Величин усилия прокатки Р, момента М и мощности прокатки N.

По опытным данным. Полугикина В.П. принимаем допускаемый угол захвата для стальных валков =17,5° для чугунных валков =16°

Максимальные обжатия определяем по формуле:

Δh max D p (1-cos)= R p /3316 мм. (40)

Полученные расчетные величины сводим в таблицу 1.

Таблица 2 - Допускаемые обжатия Δh пo углу захвата металла валками

Параметр	Номера клетей
	стальные		чугунные	чугунные
R, мак/мин
Δh, мак/мин

Для разработанных типов режимов обжатии предусматривающих равномерное распределение нагрузок по черновым, клетям при обжатии сляба толщиной 250 мм (В нагретом состоянии 254 мм) на подкаты толщиной 25-50 мм получена зависимость для определения абсолютного обжатия по клетям:

Δh j =(254-h n) мм, (41)

где h n - толщина подката, мм;

Коэффициент пропорциональности, принимаемый для клетей по следующим данным:

Данные

По расчетным величинам Δh, пo клетям составляется полная таблица режимов обжатий, которая дополняется скоростями валков в отдельно стоящих клетях № 1-3 и принятой скоростью в клети № 6-в зависимости от толщины подката:

Скорость прокатки (или скорость выхода раската) в этих клетях будет, с учетом опережения в 5%, больше линейной скорости валков:

V= 1,05 V в,м/с. (42)

Скорости прокатки в клетях N" 4 и 5, а также в вертикальных валках определяем из константы непрерывной прокатки:

V Г j = V Г6 h Г6 /h j и V В j = V Г j h j /H j ,м/с. (43)

Толщина подката для чистовой группы выдирается такой, чтобы обеспечить равномерную загрузку между черновой и чистовой группами клетей:

Таблица 3

Типовые режимы прокатки разрабатываем для постоянной толщины литого сляба 250 мм (в нагретом состоянии 254 мм) на подкаты толщиной 25-50 мм без учета, ширины слябов и марки стали. На слябах шириной 1850 мм загрузка черновой и чистовой групп клетей будет максимальной, а при ширине слябов 750 мм - минимальной.

При расчете Δh j , по клетям округляем, их до целых величин так, чтобы их сумма была равна (254-h n), мм.

Для примера, в таблице 3 приведен расчетный режим прокатки на подкат 32 мм.

Таблица 4 - Расчетный режим прокатки в черновых клетях на подкат h n =32.

Параметры прокатки	Номера клетей

В программе расчетов следует предусмотреть и задаваемые вручную обжатия по клетям черновой группе.

Определим обжатие по клетям, если клеть №3 не будет работать:

Δh j нов =Δh j (1+0,2013). (44)

Получим новые обжатия по клетям, с учетом округления:

60+0+53+28+17=222 мм.

По этим обжатиям видно, что в клети №2 не будет обеспечен естественный захват металла валками (см. табл. 3). Прокатка возможна лишь на подкат не менее 38-40 мм. После корректировки обжатий делаем на ЭВМ проверочный расчет и сравниваем полученные значения энергосиловых параметров с допускаемыми значениями Р, М и N прокатки для стана 2000 г.п ОАО«ММК».

После прокатки в вертикальных валках на раскате образуются наплывы вблизи боковых кромок, которые увеличивают усилие прокатки в последующих горизонтальных валках до 10%.

Для расчета приведенной толщиной раската воспользуемся формулой сотрудников Донниичермет, пригодной для учета предыдущей прокатки в калиброванных или гладких вертикальных валках:

H пр =H 0 B 0 /B 1 1/1+ΔB/B 0 0,3(B 0 /H 0)-0,05(1+0,1 H к /B кр -B кд /1-2H к /B 0) 0,33 (45)

где Н к - глубина ящичного калибра, мм;

В кр, В кд - ширина калибра по дну и у разъема, мм.

При прокатке в гладких вертикальных валках (Н к =0) сомножитель в степени 0,33 будет равен 1,0. при прокатке в калиброванных валках он всегда больше 1,0.

При последовательном расчете по проходам будет всегда иметь H пр >H 0 и отсюда фактические обжатия в горизонтальных валках следует подсчитывать по формулам

Δh Ф =H пр -h и E ф =Δh ф /H пр 100% (46)

И внести эти откорректированные данные в таблицу 5, пересчитав заново все геометрические параметры и скоростей. После этого производится расчет ширины раската на выходе в горизонтальные валки.

Перед началом прокатки на стане необходимо горячие размеры толщины ширины слябов определить по их номинальном размерам в холодном состоянии с учетом температуры металла t перед входом в валки:

H Г =H x (1+1,4 10 t) (47)

B Г =B x (1+1,4 10 t) (48)

Мощность прокатки:

N В =9,81 10 М об V В /R B кВт (49)

Величина раствора вертикальных валков определяется по известной зависимости:

S j =В j -Р/M мм (50)

где М = 250 т/мм - модуль жесткости вертикальных клетей.

Скорость прокатки в вертикальных валках универсальных клетей определяем из константы непрерывной прокатки:

V В H=V Г h=const, откуда V В = V Г h /H м/с (51)

Для наиболее применяемых листовых марок стали по методу Л. В. Андреюка были получены величины коэффициентов приведенные в таблице 4.

Таблица 5 - Коэффициенты для вычисления истинного сопротивления стали при горячей прокатке

Марки стали	σ, кгс/мм

После окончательного расчета ширины и энергосиловых параметров прокатки полученные данные вносятся б общую таблицу режима прокатки с горизонтальных валках черновых клетей.

Таблица 6 - Расчетный режим прокатки полос 2,0 мм из подката 32 мм.

	Номера клетей

Здесь параметры Н, h, Δh, лучше всего следует округлить до точности О,1 мм.

В программе необходимо предусмотреть и задаваемые вручную обжатия по клетям, чистовой группы стана, что особенно потребуется при работе без одной или двух клетей.

При расчете скорости прокатки по клетям непрерывной чистовой группы стана используем условие постоянства секундного объема, металла:

h 7 V 7 =...... h 13 V 13 =const

Заправочную и максимальную скорость прокатки полосы в последней клети № 13, с целью получения требуемых температур конца прокатки и устранения температурного клина по длине готовых полос, можно принять по ориентировочным данным, таблице 6

Таблица 7-Скорости прокатки в клети № 13 в зависимости от толщины

	Для толщины готовой полосы, мм

Расчет режимов обжатий в клетях чистовой группы

Для расчета режимов обжатий б клетях чистовой группы (из 7 клетей чистовой окалиноломатель данной конструкции не обжимает, подкат) определяем толщину полосы на Выходе из каждой клети h i no формуле японского ученого Иман Ихиро:

h j =h 0 h k / (52)

где h 0 , h k h j - соответственно начальная, конечная и текущая толщина раската, мм.

m=0,3+0,21 / h k (53)

В интересах оптимальной загрузки двигателей и валков, исключения перегруза клетей №7 и 8 и получения хорошего профиля покатываемых полос, принимаем следующее распределение загрузки по клетям:

Получили N Σ=5,55 и коэффициенты В j загрузки по клетям будут:

В 7 =0,6 /5,55=0,11;

B 8 =1,4 /5,55=0,26;

В 9 =2,4 /5,55=0,43;

В 10 =3,4 /5,55=0,61;

В 11 =4,3 /5,55=0,77;

В 12 =5,05 /5,55=0,91.

Таблица 8 - Значения коэффициентов а 0 , a 1 а 2 , а З, для С, , (обозначенных, соответственно А 2 , В 2 , С 2)

А 2 -истинная теплоемкость

В 2 -плотность

С 2 -теплопроводность

Эмпирические формулы для теплотехнических коэффициентов для температур прокатки 1250-800 °С

А 2 -истинная теплоемкость

В 2 -плотность

С 2 -теплопроводность

Для температур 900 °С-500 °С при охлаждении полос на отводящем рольганге, диапазоны (900-725) °С

А 2 -истинная теплоемкость

В 2 -плотность

С 2 -теплопроводность

Примечание - скорости прокатки для промежуточных толщин, не указанных в таблице, можно определить как среднеарифметические величины.

Ускорения в зависимости от толщины готовой полосы можно принять следующими:

После распределения обжатий по клетям и принятия табличных значений скоростей прокатки производится проверочный расчет по загрузке клетей, температуре конца прокатки и температурному клину (t пк -t зк). Если эти величины требуют изменения, то задается откорректированными данными и вновь производим расчет. Энергосиловые параметры прокатки (Р, N, М) и температура прокатываемых раскатов и полос определяются для переднего и заднего концов.

Для диапазона температур охлаждения стальных полос на отводящем рольганге за чистовой группой клетей 900 °-(650) 500 °С для шести групп марок стали были определены с помощью ЭВМ коэффициенты эмпирических формул вида

Y=a O +a 1 (t j /1000)+a 2 (t j /1000)+а З (t j /1000) (54)

И упрощенного вида при а З =0 и а 2 =0.

3. Организация производства

Расчет производственной программы стана 2500

Производственная программа - это количество произведенной продукции за определенный срок (год, квартал, месяц), то есть это план по производству продукции.

В прокатных цехах производственная программа рассчитывается на основании среднечасовой производительности стана и фактического времени работы стана.

Таблица 9 - Исходные данные для расчета производственной программы

Наименование, профиль, размеры	Часовая производительность стана, т/ч	Удельный вес профиля в сортаменте, ()%
1. 2,8ĥ1500 2. 3ĥ1500 3. 3,9 ĥ1250
ИТОГООпределяем производственную программу на указанный период времени. Таблица 4 - Производственная программа стана 2500 на июль 2008г. Наименование показателей Единицы измерения Показатели Баланс времени: Календарное время Номинальное время Число смен в сутки Всего смен работы Номинальное время в смену Номинальное время Текущий простой к номинальному времени Текущие простои Фактическое время Производительность: В фактич. час (А ср) В смену В сутки В месяц (квартал) 4. Экономика производства Расчет экономической эффективности внедрения многороликовой моталки на стане 2500 Внедряется новая многороликовая подпольная моталка вместо старой. Благодаря чему увеличивается производительность до 706 т/ч, производительность старой моталки была 646 т/ч. Увеличивается скорость намотки рулона до 18 м/с, также расширяется сортамент сматываемой продукции. Таблица 11 - Технико-экономические показатели стана Наименование показателей Единица измерения До внедрения После внедрения Среднечасовая производительность Годовой фонд времени Годовая производительность Списочный штат Расход металла Себестоимость 1т проката Производительность труда Капитальные затраты Определяем среднечасовую производительность по «узкому» месту до и после реконструкции (А ср1) и (А ср2), затем годовую производительность стана. А Г1 = А ср1 Т ф; (63) А Г1 =646,8 7080=4579344 т; А Г2 = А ср2 Т ф; (64) А Г2 =706,8 7080=5004144 т. Годовой прирост производства составит ΔА Г2 =А Г2 -А Г1 ; (65) ΔА Г2 =5004144-4579344=424800 т. Рассчитываем капитальные вложения: К=К 0 (1+К Т +К ф +К М) П, (66) где К 0 - первоначальная стоимость машин; К Т - коэффициент учитывающий транспортно-заготовительные расходы (принимается 0,05-0,08); К Ф - учитывающий сооружения фундамента (принимается 0,03-0,06); К М - учитывающий затраты на монтаж оборудования (принимается 0,06-0,15); П - число единиц данного вида оборудования. К=25389000 (1+0,06+0,04+0,09) 4=120,8 млн.руб. Если устанавливается дополнительное оборудование, то на него требуется дополнительные расходы: а) амортизация Р а =К 0 Н/100, руб, (67) где К 0 - первоначальная стоимость машины; Н - норма амортизации для данного вида основных фондов, % Р а =120,8 12/100=14,4 млн.руб. б) расходы на текущий ремонт и содержание основных средств Р Т =К 0 3,5/100; (68) Р Т =120,8 3,5/100=4,2 млн.руб. Тогда текущие расходы на дополнительное оборудование: P i =Р а +Р Т; (69) P i =14,4+4,2=18,2 млн.руб. В результате внедрения мероприятия увеличивается производительность стана, значит, определяем годовую экономию на условно-постоянных расходах: Э i =П ΔА Г, (70) где П - постоянные расходы в себестоимости проката 1 тонны, руб/т; ΔА Г - годовой прирост производства проката, т. Таблица 12 - Расчет условно-постоянных расходов на 1 тонну продукции Наименование статей затрат по переделу Затраты по статьям, руб. % постоянных расходов по статьям Сумма постоянных расходов по статьям, руб. 1 Топливо технологическое Энергетические затраты: 2 Эл. энергия 3 Вода техническая 5 Вспомогательные материалы 6 Основные з/платы пр.раб. 7 Дополнительная з/плата 8 Отчисления на соц.страх 9 Сменное оборудование в т. ч. валки 10 Текущий ремонт 11 Амортизация осн.средств 12 Работа транспортных цехов 13 Прочие расходы по цеху 14 Общезаводские расходы Э i =169,7 424800=72,1 млн.руб. Находим общую экономию от внедрения мероприятия: Э общ =Э i -P i , (71) где Э i складывается из отдельных экономий, полученных за счет различных факторов; P i - дополнительные расходы, которые могут появиться. Э общ =72,1-18,2=53,9 млн.руб. Определяем как изменится себестоимость 1 тонны после внедрения мероприятия: С 2 =(С 1 А Г1 Э общ)/А Г2 , руб/т, (72) где С 1 и С 2 - себестоимость 1 тонны проката до и после внедрения, руб; А Г1 и А Г2 -годовой объем производства до и после внедрения, т; Э общ - общая годовая экономия от внедрения мероприятия, руб; Таблица 13 - Калькуляция себестоимости 1 тонны проката Наименование статей На одну тонну Количество 1 Полуфабрикаты 2 Отходы: концы и обрезь окалина угар Итого отходов Итого задано за /-/ отходов Σ0,036 0,01 0,027 0,073 1,000 3100 220 х х х 111,6 2,2 х 113,8 4336,4 3 Расходы по переделу и ОЗР Производственная себестоимость С 2 =(9154,5 4579344-53,9)/5004144=8377,37 руб/т. Так как мероприятие требует капитальных затрат, то определяем: а) годовой экономический эффект: Э ф =Э общ -Е Н К, руб, (73) где Е Н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,16. Э ф =53,9-0,16 120,8=34,6. б) экономическая эффективность капитальных вложений: Е= Э общ /К; (74) Е=53,9/120,8=0,44. Е сравнивается с Е Н и делается вывод о эффективности мероприятия. В нашем случае Е>Е Н, то следовательно внедряемое мероприятие экономически эффективно. в) срок окупаемости затрат: Т=К/Э общ, лет; (75) Т=120,8/53,9=2,24 года. 5. Охрана труда 5.1 Анализ производственных вредностей и мероприятия по их снижению Основными опасными, вредными производственными факторами, воздействующими на работников стана 2500 горячей прокатки является: Тепловое излучение - приводит к перегреву организма. Для предотвращения перегрева следует носить положенную по норме спецодежду, употреблять в течении смены достаточное количество жидкости, подсоленной газированной воды, чай, воду из питьевых фонтанчиков. При появлении первых признаков перегрева: тошнота, головокружение, слабость, сердцебиение, работник должен выйти из зоны повышенных температур, принять прохладный душ, если состояние здоровья не позволяет вернуться на работу, необходимо обратиться в здравпункт, поставить об этом в известность бригадира или мастера. Вредным фактором является производственный шум. Шум превышает допустимые нормы, если нельзя расслышать речь на расстоянии 1 метра от говорящего. Чтобы снизить шум, применяют индивидуальные средства защиты: антифоны, беруши, шлемы, наушники. Вредным производственным фактором является пыль. Попадая в глаза, пыль травмирует слизистую оболочку, вызывая конъюнктивит, что приводит к ухудшению зрения. При попадании в глаза пыли следует самим извлекать ее, необходимо немедленно обратиться в здравпункт. Для защиты глаз от пыли следует применять защитные очки, для защиты органов дыхания применять противопылевые респираторы. Персонал, обслуживающий методические печи стана 2500 (нагревальщики металла, огнеупорщики), должен помнить, что в составе природного газа практически одни углеводороды. Концентрация в воздухе природного газа свыше 10% вызывает удушье, т.к. в этом случае содержание кислорода во вдыхаемом воздухе будет 19%. Степень тяжести отравления окисью углерода, зависит от концентрации окиси углерода во вдыхаемом воздухе. В случае появления признаков отравления немедленно удалить людей с этого места, вызвать газоспасателей, взять анализ воздуха, найти место утечки газа и устранить ее. .2 Правила техники безопасности для вальцовщика Старший вальцовщик несет ответственность за безопасные приемы работы своей бригады, за соблюдению правил техники безопасности, поэтому обязан организовать работу каждого члена бригады в строгом соответствии с требованиями технологической инструкции. Во время работы на стане должностные лица должны: во время профилактических осмотров, ремонтов и перевалке клетей стана выполнять требования положения о бирочной системе. знать все опасные места на обслуживаемом участке стана. проверять отсутствие людей в опасных зонах и предметов на механизмах. проверять наличие и надежность всех ограждений и защитных приспособлений на участке стана. свои действия в работе согласовывать и предупреждать друг друга о замеченной опасности. не загромождать рабочее место, содержать его в чистоте следить за исправностью плиточного настила, не допуская замасленных мест на пешеходных дорожках, пешеходных мостиках. быть внимательным к звуковым и световым сигналам. подавать команды четко, пользуясь принятыми в цехе сигналами. осмотр поверхности валков производить при остановленных валках клети, отведенном проводковом столе и закрытой воде на охлаждение на расстоянии 1 метра. Прокрутку валков клети производить по команде мастера производства при минимальных оборотах. замер раската производить только при остановленном рольганге. Необходимо помнить, что: запрещается производить прокатку, клетях алюминия, никеля, нержавеющей стали и других материалов. запрещается укладывать горячие недокаты на валки перевалочной муфты, цепи, троса, недокаты должны укладываться в карман на промежуточном рольганге. запрещается находиться на приводной стороне, заходить под рабочие клети, шпиндели и другие устройства при работе стана. Переходить через рольганг при работе стана по пешеходному мостику. Литература 1 Диамидов В.Д., Литовченко А.Ю. «Прокатное производство» - Москва «Металлургия» Зотов В.Ф. Прокатное производство - Москва «Металлургия 2000г» Бахтинов В.Б. «Технология прокатного производства» - Москва «Металлургия 1983г» Куприн М.И. «Основы теории прокатки» 1978 - Москва «Металлургия» Гулидов И.Н. «Оборудование прокатных цехов» 2004 - Москва «Интермет Инжиниринг» Технологическая инструкция горячей прокатки полос на стане 2500 ТИ-101-П-ГЛ4-71-2005

Введение 2

Краткий обзор составных прокатных валков. Характеристика стана 2500. Сортамент стана. 3

1.1 Краткий обзор и анализ конструкций составных прокатных валков 3

1.2 Характеристика стана горячей прокатки 2500 8

1.3 Сортамент стана по маркам стали и размерам полос 9

Исследование и разработка конструкции бандажированного опорного валка стана 2500 горячей прокатки 10

2.1 Выбор натяга, формы, толщины бандажа и расчет несущей способности соединения 10

2.2 Расчет напряжений в бандажированном опорном валке 17

2.3 Расчет на кратность использования оси составного опорного валка 31

2.4 Определение циклической выносливости в сечении 1-1 33

2.5 Определение циклической выносливости в сечении 2-2 37

2.6 Определение зоны проскальзывания и прогиба составного и цельного опорного валка 37

2.7 Определение прогиба цельного опорного валка 38

2.8 Определение прогиба и зоны проскальзывания для составного опорного валка 39

2.9 Разработка мероприятий для предотвращения фреттинг – коррозии на осадочных поверхностях и повышения поверхности валка 47

2.10 Исследование влияния покрытий сопрягаемых покрытий на несущую способность соединения ось – бандаж. Выбор материала и технологии нанесения покрытия. 48

2.11 Выбор материала оси и бандажа и способы их термообработки 52

Экономическое обоснование проекта 57

4.1 Расчет производственной программы 57

4.2 Расчёт сметы капитальных затрат 59

4.3 Организация труда и заработной платы 60

4.4 Расчет отчислений на социальные нужды 63

4.5 Расчет себестоимости продукции 64

4.6 Расчет основных технико-экономических показателей 65

Заключение 68

Список использованных источников 70

Введение

Целью данной дипломной работы является разработка конструкции составных опорных валков, обеспечивающей их надежность в процессе эксплуатации, повышение из стойкости и снижение стоимости.

Валки являются главным элементом прокатной клети, с помощью которого осуществляется обжатие прокатываемой полосы. Требования, предъявляемые к прокатным валкам, разнообразны и касаются не только их эксплуатации, но и процесса изготовления. Прокатный валок работает при одновременном воздействии на него усилия прокатки, крутящего момента, температуры в очаге деформации и т.п. поэтому, одним из главных требований является высокая износостойкость и термоусталостная прочность, обуславливающие малый и равномерный износ валков.

Одним из путей повышения стойкости прокатных валков и снижения их металлоемкости является использование составных валков. Применение бандажей из высокопрочных материалов, возможность замены изношенных бандажей при многократном использовании оси дадут большой экономический эффект.

В настоящее время в 5,6 чистовых клетях стана 2500 ОАО ММК применяются опорные валки 1600х2500 мм, которые изготавливают из кованной стали 9ХФ. В данной работе предлагается использовать составные валки с бандажом из литой стали 150ХНМ или 35Х5НМФ. В качестве осей предлагается использовать отработанные цельнокованые валки. Опыт эксплуатации валков из подобных материалов свидетельствует, что их износостойкость в 2-2,5 раза выше, чем кованых. Соединение бандажа с осью осуществляется по посадке с гарантированным натягом. С целью увеличения передаваемого крутящего момента на посадочную поверхность оси предлагается наносить металлическое покрытие, значительно увеличивающее коэффициент трения, площадь фактического контакта оси и бандажа и его теплопроводность.

Краткий обзор составных прокатных валков. Характеристика стана 2500. Сортамент стана.

1.1 Краткий обзор и анализ конструкций составных прокатных валков

Основные достоинства составных валков:

возможность изготавливать бандаж и ось из материалов с различными механическими и теплофизическими свойствами;

возможность замены изношенного бандажа при многократном использовании оси валка;

термическую обработку бандажа оси можно производить раздельно, что позволяет увеличить прокаливаемость, получить одинаковую твердость по всей толщине бандажа и снизить градиент остаточных напряжений, который в сплошном валке большой массы весьма высок.

Выпуск бандажированных опорных валков листовых станов освоили еще в 70-х годах прошлого века. Бандаж и ось соединяются, как правило, тепловым способом по посадке с гарантированным натягом; бандажи изготавливаются кованые или литые, оси кованные, для их изготовления обычно используют списанные валки. Отверстие в бандаже чаще всего цилиндрическое, посадочное место оси может быть цилиндрическим, бочкообразным или близким к нему по форме для уменьшения концентрации напряжений у торцов бандажа после сборки.

По способу крепления бандажей составные валки можно разделить на следующие группы:

использование посадки с гарантированным натягом;

применение различных механических способов крепления бандажа;

использование легкоплавных сплавов и клеевых соединений.

Усовершенствованию конструкций, методам производства и сборки, повышению технологических характеристик составных валков посвящены многие работы отечественных и зарубежных ученых. Большое место занимают работы по обеспечению надежного соединения бандажа с осью.

Так, например, в работе предлагается использовать составной прокатный валок, содержащий бандаж с натягом, и наложенный на ось с каналами, выполненными по спирали на контактирующей с бандажом поверхности, и буртом. В работе предлагается к использованию валок с составным бандажом из спеченного карбида вольфрама. В ряде работ последних лет все чаще предлагается к использованию наплавленные бандажи из высоколегированных сплавов. Во многих случаях, при упрощении технологии изготовлении валка и повышении износостойкости его поверхности, существенно возрастает стоимость, за счет применения большого числа легирующих элементов. Потому, с целью увеличения срока эксплуатации валков, многие авторы посвящают свои работы усовершенствованию конструкции составных прокатных валков.

В работах предлагаются составные валки, содержащие несущую профилированную ось и бандаж с профилированной внутренней поверхностью, насаживаемый с натягом с возможностью свободного перемещения его участков меньшего диаметра в нагретом состоянии вдоль несущей оси через участки с большим диаметром по длине. Причем образующие поверхностей бочки оси и бандажа выполнены профилированными в виде плавной кривой по определенным зависимостям (рисунок 1,2). К недостаткам таких валков можно отнести сложность их изготовления, невозможность проконтролировать требуемую кривизну профиля посадочных поверхностей, а в случае еще и ограничены сроки эксплуатации валка, вызванные малым числом возможных переточек бандажа, вследствие возникновения растягивающих напряжений в средней части от разогрева и теплового расширения несущей оси в процессе работы прокатной клети (рисунок 2). Но главным недостатком все же можно считать сложность кривых, описывающих профили сопрягаемых поверхностей, которая затрудняет процесс токарной обработки, а точность, требуемая при

и
х изготовлении практически невыполнима при технологиях, существующих на машиностроительных заводах.

Рисунок 1 – Составной прокатный валок

Рисунок 2 – Составной прокатный валок

В

работе , в условиях стана 2500 ОАО ММК предлагается использовать составной опорный валок, выполненный в соответствии со схемой на рисунке 3. Недостатком такого валка является наличие переходного участка оси от бурта к конусной части, являющуюся концентратором повышения напряжений, что может привести к поломке оси при повышенных нагрузках и прогибе, а также ограничение срока его эксплуатации. Кроме того, данная конструкция нетехнологична в изготовлении.

Рисунок 3 – Составной прокатный валок

Задачей предлагаемого изготовления составного опорного валка является наиболее простое техническое решение, которое увеличит срок эксплуатации за счет обеспечения постоянного натяга по всей длине сопрягаемых поверхностей.

Предлагается посадочное место бандажа и оси выполнить цилиндрическими, с точки зрения простоты и технологичности изготовления. На кромках оси сделать разгружающие фаски – скосы, для уменьшения концентрации напряжений. Для повышения несущей способности соединения и работоспособности валка основное внимание следует сосредоточить на выборе величины оптимального натяга, разработке мероприятий, существенно увеличивающих коэффициент трения на сопрягаемых поверхностях и теплопроводность контакта ось – бандаж.

При прочностных расчетах необходимо выбрать методику, позволяющую учитывать влияние усилий прокатки на напряженно – деформированное состояние бандажа.

1.2 Характеристика стана горячей прокатки 2500

Широкополосный стан горячей прокатки 2500 состоит из участка загрузки, участка нагревательных печей, черновой и чистовой групп с промежуточным рольгангом между ними и линии смотки.

Участок загрузки состоит из склада слябов и загрузочного рольганга, 3 подъемных столов со сталкивателями.

Участок нагревательных печей состоит из собственно 6 нагревательных методических печей, рольганга перед печами с толкателями и подпечного рольганга после печей.

Черновая группа состоит из клетей:

реверсивная клеть дуо;

уширительная клеть кварто;

реверсивная универсальная клеть кварто;

универсальная клеть кварто.

Чистовая группа включает летучие ножницы, чистовой окалиноломатель (клеть дуо), 7 клетей кварто. Между клетями установлены устройства ускоренного охлаждения полос (межклетьевое охлаждение).

Промежуточный рольганг обеспечивает сброс и разделку недостатков (планируется оснащение рольганга тепловыми экранами типа энкопанель).

Линия смотки включает отводящий рольганг с 30 секциями охлаждения полосы (верхнее и нижнее душирование), четыре моталки, тележки с подъемно-поворотными столами.

1.3 Сортамент стана по маркам стали и размерам полос

Широкополосный стан 2500 предназначен для горячей прокатки полос из следующих сталей:

сталь углеродистая обыкновенного качества по ГОСТ 16523-89, 14637-89 марок стали по ГОСТ 380-71 и действующим ТУ;

сталь свариваемая для судостроения по ГОСТ 5521-86;

сталь углеродистая качественная конструкционная по ГОСТ 1577-81, 4041-71, 16523-89, 9045-93 и действующим ТУ;

сталь легированная марки 65Г по ГОСТ 14959-70;

сталь низколегированная по ГОСТ 19281-89;

сталь 7ХНМ по ТУ 14-1-387-84;

сталь углеродистая и низколегированная экспортного исполнения по ТП, СТП на основе иностранных стандартов.

Предельные размеры полос:

толщина 1,8 10 мм;

ширина 1000 2350 мм;

вес рулона до 25 т.

Исследование и разработка конструкции бандажированного опорного валка стана 2500 горячей прокатки

2.1 Выбор натяга, формы, толщины бандажа и расчет несущей способности соединения

Опорный валок 5,6 клетей стана 2500 горячей прокатки ОАО ММК в соответствии с рисунком 4 имеет следующие основные размеры:

длина бочки l=2500 мм;

максимальный наружный диаметр бочки d=1600 мм;

минимальный наружный диаметр d=1480 мм;

диаметр шеек в месте соединения с бочкой 1100 мм;

Посадочное место бандажа – цилиндрическое. На расстоянии 100 мм от каждого края оси предлагается сделать разгружающие фаски высотой 10 мм для уменьшения концентраций напряжений бандажа после сборки. Это объясняется тем, что бандаж соединяется с осью тепловым способом, а при формировании соединения края бандажа остывают быстрее, чем его средняя часть, что приводит к появлению концентрации напряжения и дает дополнительную возможность развития фреттинг-коррозии и усталостных трещин в дальнейшем

Часто, для предотвращения сползания бандажа в осевом направлении на оси выполняется буртик, а на бандаже проточка, или же посадочные поверхности имеют форму конуса. В данном случае такие приспособления не используются, так как возможно предположить, что при достаточно большой длине сопрягаемых поверхностей осевого сдвига происходить не будет, а прочность соединения также обеспечится гарантированным натягом и возможным увеличением коэффициента трения на поверхностях за счет нанесения на них металлического покрытия или абразивного порошка.

Также, эта конструкция существенно проще и дешевле в изготовлении.

Анализ факторов, влияющих на выбор посадочного диаметра показывает, что область оптимальных значений отношений посадочного и внешнего диаметров колеблется в интервале d/d 2 =0,5…0,8.

Если говорить о выборе натяга соединения, то здесь можно столкнуться с разногласиями. На практике оптимальный натяг обычно принимается равным 0,8-1% от посадочного диаметра:  =(0,008 0,01)d. Некоторые авторы советуют увеличить его до 1,3%, а некоторые, наоборот, снизить до 0,5%

Для расчетов выберем три различных значения натягов:  1 =0,8 мм;  2 =1,15 мм;  3 =1,3 мм.

Также, для сравнения и выбора оптимальных критериев соединения будем производить расчеты для разных коэффициентов трения и толщин бандажа.

d посад1 =1150 мм

d посад2 =1300 мм

Как указывалось выше, величину коэффициента трения можно изменить, нанеся какое-либо покрытие на сопрягаемые поверхности.

Наибольшая толщина бандажа(d посад =1150 мм) обуславливается его прохождением через шейки прокатного валка при сборке.

Не принимается во внимание d посад > 1300 мм, так как при достижении минимального наружного диаметра (d 2 =1480 мм) бандаж станет слишком тонким.

Произведем расчет некоторых параметров несущей способности соединения при заданных условиях.

где К – давление на посадочной поверхности, МПа;

F= dl – площадь посадочной поверхности, мм 2 ; (d и l – диаметр и длина посадочной поверхности соответственно, мм)

f – коэффициент трения между сопрягаемыми поверхностями.

Давление К на посадочных поверхностях зависит от натяга и толщины стенок охватывающей и охватываемой детали.

Согласно формуле Ляме:

где  d – относительный диаметральный натяг;

 - коэффициент.

где Е 1 =Е 2 =2,1х10 5 Н/мм 2 – модули упругости оси и бандажа;

 1 = 2 =0,3 – коэффициенты Пуассона для стали оси и бандажа

С 1 ,С 2 – коэффициенты, характеризующие тонкостенкость;

где d 1 и d 2 – соответственно внутренний диаметр оси и наружный диаметр бандажа.

Для данного случая отверстия в оси нет – d 1 =0, а за диаметр d 2 принимаем средний диаметр валка:

Тогда С 1 =1 (d 1 =0).

Наибольший крутящий момент, передаваемый соединением:

Напряжение сжатия в оси максимально на внутренней поверхности:

На внутренней поверхности бандажа максимальные растягивающие напряжения:

Результаты вычислений сведены в таблицу 1.

Выводы: Как видно, давление К, а, следовательно, и несущая способность соединения пропорциональна натягу и обратно пропорциональна коэффициентам С 1 и С 2 , характеризующим тонкостенкость.

Разность посадочных диаметров составляет всего 150 мм, но при одинаковых натягах различие контактного давления почти вдвое больше для меньшего диаметра.

Следует заметить, что и напряжение сжатия в оси также меньше в случае для более тонкого бандажа, но напряжения растяжения в бандаже с изменением его толщины остаются практически неизменными.

Таблица 1 - Характеристика прокатных валков 5,6 клетей стана 2000 и их несущая способность при различных значениях диаметров, натягов, коэффициентов трения в соединении

Давление металла на валки, т

Момент прокатки, тм

Наружный диаметр бандажа, мм

Длина сопряжения, мм

Диаметр сопрягаемых поверхностей, мм

Площадь посадочной поверхности кв.мм

Натяг, мм

Контактное давление, Мпа

Напряжение на оси валка, Мпа

Напряжение в бандаже, Мпа

Коэффициент трения f

Наибольшая осевая сила Рос, т

Наибольший крутящий момент Мкр, тм

d2=1600 (1480) dср=1540

d=1150 (C2=3,52)

d=1300 (C2=5,96)

раст=146,1

раст=210,1

раст=237,5

раст=129,2

раст=185,8

Рисунок 4 - Составной прокатный валок

С увеличением коэффициентов трения несущая способность соединения также существенно возрастает, как в случае с d=1150 мм так и с d=1300 мм, но в случае с d=1150 мм более максимальна.

Важным является то, что для всех условий соединением обеспечивается передача крутящего момента с хорошим запасом прочности

М пр кр

Причем запас прочности увеличивается по мере роста контактного давления в соединении, вызванного натягом.

В целом можно сказать, что в обоих случаях обеспечивается хорошая несущая способность соединения и достаточно небольшие напряжения в деталях валка, но более предпочтительным является бандаж, внутренний диаметр которого d=1150 мм, за счет значительного увеличения все той же несущей способности.

2.2 Расчет напряжений в бандажированном опорном валке

Напряжения в составном опорном валке стана 2500 определяются для тех же основных технических данных, заданных в пункте 2.1. Требуется определить контактные напряжения на посадочной поверхности бандажа и оси.

Область бандажа обозначим через S 2 , а область вала через S. Радиус поверхности сопряжения после сборки обозначим R, а внешний радиус бандажа R 2 .

На внешнем контуре бандажа C 2 приложена сила P, равная по величине давлению металла на валки P 0 . Принимая P=P 0 , имеем систему сил, находящихся в равновесии. Посадочная поверхность образует контур C.

Расчетная схема представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Расчетная схема для определения контактных напряжений в валке

При решении задачи напряжения удобно определять в полярных координатах. Нашей задачей является определить:

 r – радиальные напряжения

  - тангенциальные (окружные) напряжения

 r  - касательные напряжения.

Вычисления компонентов напряжений обычно весьма громоздки в общем виде и в расчетах. Используя метод Н.И. Мусхелишвили применительно к поставленной задаче и выполняя решение аналогично приведенного в работе определяются напряжения на посадочной поверхности бандажа в виде формул, удобных для численной реализации . Окончательные выражения имеют вид:

где P=P 0 – удельная нагрузка на единицу длины бандажа от внешней силы;

R – радиус контактной поверхности;

h и g – просуммированные в замкнутом виде ряды, отражающие особенность решения в зонах точек приложения сосредоточенных сил P и позволяющие улучшить сходимость рядов;


- угловая координата точек контура C;

постоянная Мусхелишвили;

=0,3 - коэффициент Пуассона;

 - угол, отсчитываемый от оси х, до точки приложения силы Р;

n=R 2 /R – коэффициент, характеризующий толщину бандажа.

Последние слагаемые в формулах (9) и (10) представляют собой составляющие напряжений, зависящие от натяга. Тогда радиальные и тангенциальные напряжения в составном валке определяются из двух компонентов, из напряжений, вызванных натягом и нормальной нагрузкой:

 r =  rp +  r  (12)

  =   p +    (13)

Нормальные напряжения от натяга определяются по формуле :

где К – контактное давление от натяга (см. табл.1), МПа;

n=R 2 /R – относительная толщина бандажа.

Расчет напряжений    производится по следующей формуле:

где  - половина величины натяга;

Е – модуль упругости первого рода.

Касательные напряжения на поверхностях от натяга, как известно, отсутствуют.

Тогда напряжения  rp ,   p и  r  можно представить в виде:

На ЭВМ были просчитаны значения величин  rp ,   p и  r  для различных значений n , часть которых приведена в таблице 2.

Значения напряжений представлены в виде безразмерных коэффициентов С р, С  , С  , которые следует умножить на величину P/(R 2 x10 3), где Р – внешняя нагрузка на единицу длины бандажа, Н/мм; R 2 – наружный радиус бандажа.

Для определения компонентов напряжений необходимо знать только n (относительную толщину бандажа) и  (полярную угловую координату точки, в которой определяются напряжения).

В соответствии с рисунком 5 при заданных условиях равенства нулю главного вектора и главного момента силы Р, эпюры напряжений на контакте симметричны относительно оси y, то есть достаточно определения напряжений в 2х из 4х четвертей, например, в I и IV (от 3 /2 до  /2 рад).

Характер распределения напряжений по контакту ось – бандаж представлен на рисунках 6, 7, 8.

Таблица 2 – Составляющие напряжений и радиальные, тангенциальные, касательные напряжения на посадочной поверхности бандажа от воздействия силы Р = 1200 кг/мм клетей 5,6 стана 2500

С 

  р,МПа

С 

  р,МПа

С 

 р  ,МПа

С 

 р  ,МПа

90

110

130

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

262

264

266

268

270


	N=1,34 (d=1150 мм)		n=1,19 (d=1300 мм)

Рисунок 6

Рисунок 7

Рисунок 8

Анализ полученных данных позволил выявить следующие закономерности: наименьшие значения  rp принимает по линии действия сосредоточенной силы Р вместе ее непосредственного приложения  =270 . При некоторых значениях угла   295 для n=1,34 и  188 для n=1,19 значения  rp меняют знак. Напряжения сжатия переходят в напряжения растяжения, стремящиеся нарушить монолитность соединения. Следовательно, эпюры  rp могут иметь определенное физическое толкование: точки контакта, в которых происходит смена знаков напряжений, определяют области зоны раскрытия стыка при отсутствии контактного давления от натяга за счет упругой деформации бандажа.

Чем тоньше бандаж, тем более максимально увеличение  rp при  =270 и тем больше градиент напряжений в области  =260 280 .

Напряжения растяжения, тем больше, чем толще бандаж, но их градиент незначителен, то есть чем тоньше бандаж, тем больше усилия сжатия на оси.

На эпюрах тангенциальных напряжений в зоне действия силы Р видно, что   р являются растягивающими, причем их максимальная величина практически не зависит от толщины бандажа. Градиент напряжений увеличивается с уменьшением толщины бандажа, а ширина зоны уменьшается. На большей части контактной поверхности оси и бандажа напряжения являются сжимающими с меньшим градиентом для n=1,34.

Эпюры касательных напряжений  r  на рисунке 9 меняют знак в точках при  215 и на большей части контактных поверхностей являются растягивающими, но малыми для обоих случаев, а, следовательно, не слишком значительными.

В таблице 3 представлены значения  r  и   для различных значений  и n.

Таблица 3 – Величина контактного давления и тангенциального напряжения от натяга.

 r  , МПа

  , МПа

По данным таблиц 2 и 3 построим эпюры для  rp  r  и результирующие  r в соответствии с рисунком 9. Тангенциальные напряжения от натяга различны по знаку для контактных напряжений оси и бандажа, поэтому рассмотрение суммарных эпюр на этих поверхностях необходимо производить отдельно (рисунок 10, 11).

Проведенный анализ напряжений на контакте ось-бандаж составного валка показывает, что при любой схеме нагрузки суммарная эпюра контактного давления значительно отличается от эпюры давления, вызываемого натягом. Контактные давления распределены равномерно по окружности и имеют высокий градиент в зонах возмущения от сил давления металла на валок. При этом контактные давления от натяга составляют только часть общего контактного давления (в соответствии с рисунком 9) на значительной части контакта. На части контактной поверхности общее давление несколько меньше давления от натяга.

Мпр  [ Мкр ] = Р  f  R (19)

где Мпр – момент прокатки;

Рисунок 9

Рисунок 10 – Эпюры   р,   ,   на контактной поверхности оси опорного валка стана 2500 при Р=1200кг/мм; n=1,19; n=1,34 и  =0,8; 1,15; 1,3

Рисунок 11 – Эпюры   р,   ,   на контактной поверхности бандажа опорного валка стана 2500 при Р=1200кг/мм; n=1,19; n=1,34 и  =0,8; 1,15; 1,3

значительной части контакта. На части контактной поверхности общее давление несколько меньше давления от натяга.

Расчет валка на возможность проворачивания бандажа на оси от действия крутящего момента производится по формуле:

Мпр  [ Мкр ] = Р  f  R (19)

где Мпр – момент прокатки;

[Мкр] – крутящий момент, который способно передать соединение с натягом;

Р – контактное давление в соединении;

f – коэффициент трения покоя на посадочных поверхностях соединения;

R – радиус посадочной поверхности.

Допускаемый крутящий момент прямо пропорционален контактному давлению, следовательно, при расчете составного валка на возможность проворачивания бандажа необходимо учитывать особенности распределения и величину контактного давления в валках.

Полное контактное давление в составном валке определяется по формуле:

P =  r =  rp +  r 

Интегрируя  r по кругу можно определить предельный крутящий момент, который способен передавать составной валок с учетом действия внешних сил Р:

Произведенные расчеты по этой формуле показали, что увеличение предельного крутящего момента, который способен передать составной валок без проворота бандажа с учетом воздействия внешних сил Р составляет примерно 20-25% .

Передаваемый крутящий момент пропорционален коэффициенту трения f. От величины коэффициента трения зависит и деформация валка под нагрузкой. Очевидно, что для предотвращения деформации и микросмещений в точках контакта возможно увеличить коэффициент трения и создать на контакте необходимого удельного давления. Изменение контактного давления можно достичь изменением величины натяга и изменением толщины бандажа. Как видно из рисунков 6, 7, 8, уменьшение толщины бандажа приводит к увеличению градиентов напряжений в местах приложения нагрузки. А увеличение натягов, в свою очередь, приводит к росту самих напряжений, которые уже при значении  =1,15 для d 2 =1150 мм и  =1,3 для d 2 =1300 мм превышают допускаемые для стали 150ХНМ, равные 200 МПа (табл. 1), из которой предлагается выполнить бандаж.

Поэтому становится очевидным увеличивать коэффициент трения на посадочных поверхностях. Оптимальный выбор значений величины натяга и коэффициента трения позволит избежать износа поверхности, что будет способствовать многократному использованию оси.

2.3 Расчет на кратность использования оси составного опорного валка

Оси бандажированных опорных валков изготавливаются из списанных, уже отработанных валков. Поэтому расчет на кратность использования оси ведется исходя из усталостной прочности ее материала – стали 9ХФ.

В расчетах , , учитывались число циклов нагружения, усталостные характеристики материала оси, а также величины 3х видов напряжений:

1 – сжимающих, вызванных посадкой бандажа на ось с натягом;

2 – изгибающих, вызванным давлением металла на валки;

3 – касательных, вызванных кручением.

Расчет производился для наиболее опасных сечений 1-1 и 2-2 (рисунок 12) с различными значениями натяга посадки.

Опорный валок 1600х2500 проходит перевалку в 5, 6 клетях через каждые 150 тыс. тонн проката . При перешлифовках съем с поверхности

Рисунок 12 – Схематическое изображение сечений, для которых производился расчет оси валка на усталостную прочность.

– поперечное сечение середины бочки валка

2-2 – сечение, в месте перехода от бочки валка к шейке.

бочки производится не менее 3 мм на диаметр. Общий съем составляет 120 мм ( max = 1600 мм,  min =1080 мм), то есть валок может устанавливаться не менее 40 раз, например, по 20 в каждой клети

Основные технологические характеристики 5, 6 клетей чистовой группы стана 2500 горячей прокатки ОАО ММК приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Основные характеристики 5, 6 клетей

В расчетах принимаем средний катающий диаметр опорного валка d ср =1540 мм.

Давление металла на валки постоянно, следовательно, максимальные изгибающие напряжения  изг max равны  изг min , взятым с обратным знаком. Постоянными являются и напряжения сжатия  сж (табл. 1), зависящие от величины натяга.

Расчеты производились для трех различных величин натягов  =0,8; 1,15; 1,3.

Таким образом, циклическое нагружение во всех клетях, совмещающее действие от постоянных и переменных нагрузок, носит асимметричный характер.

Количество циклов нагружения в каждой клети составляет:

где V i – скорость прокатки в каждой клети, м/с;

d ср – средний катающий диаметр бочки опорного валка, м;

t – время работы валка в каждой клети за установку, ч;

К – количество установок.

Результаты расчетов сведены в таблицу 5.

Таблица 5 – Количество часов работы и циклов нагружения в каждой клети

Общее число циклов нагружения опорного валка при однократном использовании оси составляет: N= N i =5,14x10 6 .

2.4 Определение циклической выносливости в сечении 1-1

Максимальные изгибающие напряжения:

(23)

где Р = 3000 тс – давление металла на валки;

а = 3,27 м – расстояние между осями нажимных винтов;

W изг =  d 2 оси /32 – момент сопротивления сечения ост при изгибе;

L боч =2,5 м – длина бочки опорного валка.

Максимальные напряжения сжатия  сж находятся по формуле (7). Следовательно, имеем:

Г
де   - коэффициент чувствительности металла к ассимметрии цикла;

 0 =(1,4…1,6)  -1 - предел усталости для пульсирующего цикла.

Максимальное напряжение, вызванное кручением  maxi , в каждой клети зависит от максимального крутящего момента М кр i =217 тм:

Эквивалентное напряжение, учитывающее все виды напряжений, действующих на составной валок:

Результаты расчетов сведены в таблицу 6.

Таблица 6 – Значения напряжений в валке для различных значений посадочных диаметров и натягов

Посадочный диаметр, м

 изг, МПа

 max , МПа

Натяг, мм

 сж, МПа

 max , МПа

 экв, МПа

Соответствующее число циклов, которое может выдержать образец до разрушения , :

Материал оси – сталь 9ХФ, со следующими усталостными характеристиками :

 -1 =317 МПа – предел выносливости;

N 0 =10 6 – базовое число циклов;

R=tg =(0.276 -1 -0.8)=7.95 кг/мм 2 – тангенс наклона кривой усталости

Для оценки запаса долговечности и срока службы детали при расчетах на ограниченную долговечность применяется критерий n доп.долг. – допускаемый запас долговечности:

где n доп =1,5 – допускаемый запас прочности.

Кратность использования оси при полном использовании прочностных свойств материала:

Результаты расчетов сведены в таблицу 7.

Таблица 7 – Влияние посадочного диаметра и натяга оси на ее кратность

Посадочный диаметр, м

Натяг, мм

N ппр  10 6

Кратность оси Т

На основании проведенных расчетов можно сделать следующие выводы: с увеличением натяга кратность использования оси составного опорного валка снижается за счет увеличения постоянных сжимающих напряжений, вызванных горячей посадкой бандажа на ось с натягом. В случае для более тонкого бандажа (d=1,13 м) наблюдается увеличение кратности использования оси более чем в 3 раза при одинаковых значениях натяга, так как для d=1,13 м характерны меньшие напряжения сжатия оси. Если же обратиться к эпюрам распределения напряжений для разных толщин бандажа (рисунок 6, 7, 8, 9, 10, 11), то следует отметить менее благоприятную картину для более тонкого бандажа. Следует принять во внимание и то, что в расчетах учитывались не просто максимально допустимые нагрузки на валок, но их пиковые значения. Если учесть, что для стали 150ХНМ, из которой предлагается выполнить бандаж, напряжения растяжения в бандаже превышают допускаемые в случаях d=1,15 м при  =1,15 мм и d=1,3м при  =1,3 мм (табл.1), то оптимальным можно считать вариант при d=1,15 м,  =0,8. Кратность оси в этом случае составляет 2,45 раза. Но, принимая во внимание, что реальные нагрузки несколько меньше расчетных, а также то, что на сопрягаемые поверхности предлагается нанести металлическое покрытие, увеличивающее несущую способность соединения, не изменяя при этом существенным образом его напряженное состояние, то кратность использования оси естественным образом увеличится.

2.5 Определение циклической выносливости в сечении 2-2

Ось опорного составного валка в сечении 2-2 испытывает действие изгибающих и касательных напряжений. При таком нагружении напряжения изменяются по симметричному циклу:

Опасности усталостного разрушения оси в этом сечении нет.

2.6 Определение зоны проскальзывания и прогиба составного и цельного опорного валка

Известен тот факт, что в ходе работы, в результате действия приложенных нагрузок, как рабочие, так и опорные валки начинают прогибаться. Явление прогиба может вызвать ухудшение качества прокатываемой полосы, биение валков, что, в свою очередь, может привести к быстрому выводу из строя подшипниковых узлов и появлению фреттинг – коррозии.

Разница температур бандажа и оси в процессе прокатки, в случае для составного валка, может привести к проворачиванию бандажа относительно оси, то есть появлению зоны проскальзывания.

Ниже приведены расчеты возможной величины зоны проскальзывания с учетом действующих нагрузок и определения прогиба составного и цельного опорного валка с целью сравнения их значений.

2.7 Определение прогиба цельного опорного валка

Давление металла на валки при прокатке передается через рабочие валки на опорные. Характер распределения давления вдоль бочки опорных валков зависит от ширины раската, жесткости и длины бочки рабочих и опорных валков, а также от их профиля.

Если предположить, что давление металла на валки передается рабочим валком на опорный равномерно, то прогиб опорных валков можно рассчитать как изгиб балки, свободно лежащей на двух опорах, с учетом действия поперечных сил .

Общая стрела прогиба опорного валка :

f о.в. = f о.н. = f 1 + f 2 (32)

где f 1 – стрела прогиба от действия изгибающих моментов;

f 2 - стрела прогиба от действия поперечных сил.

В свою очередь

где Р – давление металла на валок;

Е – модуль упругости металла валка;

G – модуль сдвига металла валка;

D 0 – диаметр опорного валка;

d 0 – диаметр шейки опорного валка;

L – длина бочки опорного валка;

а 1 – расстояние между осями подшипников опорных валков;

с – расстояние от края бочки до оси подшипника опорного валка.

Таблица 8 – Данные для расчета прогиба цельного опорного валка

Название

Обозначение

Значение

Давление металла на валок, Н

Модуль упругости металла валка, Н/мм 2

Модуль сдвига металла валка, Н/м 2

Диаметр опорного валка, мм

Диаметр шейки опорного валка, мм

Длина шейки опорного валка, мм

Расстояние между осями подшипников, мм

Расстояние от края бочки до подшипников, мм

Прогиб от действия изгибающих моментов, мм

Прогиб от действия поперечных сил, мм

Продолжение таблицы 8

Тогда общая стрела прогиба опорного валка:

f =0,30622+0,16769=0,47391 мм

2.8 Определение прогиба и зоны проскальзывания для составного опорного валка

Основные данные для расчета приведены в таблице 9.

Таблица 9 – данные для расчета жесткости составного опорного валка

Показатель

Обозначение

Значение

Радиус бандажа, м

Радиус оси, м

Модуль упругости первого рода, Н/м 2

Модуль упругости второго рода, Н/м 2

Коэффициент, учитывающий исполнение кромок бандажа

Коэффициент, зависящий от поперечного сечения оси

Коэффициент, зависящий от поперечного сечения бандажа

Коэффициент Пуассона



Натяг между бандажом и осью валка, м



Коэффициент влияния выступающих по краям бандажа частей оси

Коэффициент трения



Крутящий момент, Нм

Длина бочки опорного валка, м

Усилие воздействия на валок, Н

Радиус шейки валка, м

Длина шейки валка, м

Коэффициент для шейки

Коэффициент, учитывающий неровность распределения касательных напряжений

Продолжение таблицы 9

Площадь поперечного сечения бандажа и оси:

Моменты инерции бандажа и оси:

Постоянный коэффициент:

Контактное давление P H =32,32х10 6 Н/м 2 (см табл. 1).

Изгибающий момент на единицу длины, возникающий за счет сил трения:

m = 4  P H R 2 = 12822960 Нм (39)

Расчет длины участка проскальзывания бандажа относительно оси при изгибе:

Определим прогиб составного опорного валка, воспользуясь методикой, приведенной в работе , . Расчетная схема приведена на рисунке 13.

Рисунок 13 – Схема действующих усилий в осевом сечении бандажированного валка

Р
аспределенная нагрузка:

Изгибающий момент, действующий на валок в сечении :

Перерезывающее усилие, действующие на валок в сечении :

Q 0 = q 0 (l 0 - l ) = 10,23 x 10 6 Н (45)

Определение прогиба при [х=0]:

Угол поворота при [х=0]:

Интенсивность силы взаимодействия между осью и бандажом:

Определение прогибов для бандажа и оси в области проскальзывания:

Углы поворота бандажа и оси:

Изгибающий момент на бандаже и оси:

Перерезывающее усилие, действующее на бандаж и ось:

Сдвиг бандажа относительно оси на краю бочки валка:

(60)

Прогиб шейки валка:

(62)

Полный прогиб бандажированного валка:

y = y x + y ш = 0,000622 м = 0,622 мм (65)

Как видно из результатов расчетов, прогибы составного и сплошного валков под нагрузкой практически одинаковы. Прогиб составного валка немногим более прогиба цельного (y сплошного = 0,474 мм, y сост = 0,622 мм). Это говорит о том, что жесткость составного валка ниже, вследствие чего бандаж может скользить относительно оси. Расчеты, в свою очередь, показали, что зона проскальзывания невелика и составляет всего 0,045 м. На величину зоны проскальзывания и жесткость валка в целом влияют окружные растягивающие напряжения во втулке  t (в соответствии с рисунком 13).

Эксперименты, проводимые для исследования жесткости составных прокатных валков позволили увидеть, что наибольшие растягивающие напряжения  t расположены на внутреннем контуре бандажа в области его контакта с валом; это указывает на возрастание контактных давлений от посадки при изгибе валка. Установлено, что уменьшение относительного натяга снижает напряжение  t . Следовательно, уменьшением натяга прессового соединения можно устранить разрушение бандажа, однако, это приводит к потере жесткости вала, ослабляет прессовое соединение, расширяет область проскальзывания бандажа и способствует фреттинг-коррозии посадочной поверхности. Так как для расчетов выбрано минимальное значение натяга ( =0,8 мм), то для улучшения сцепления вала с бандажом нужно повысить коэффициент трения на посадочной поверхности, например, при помощи нанесения металлического покрытия.

2.9 Разработка мероприятий для предотвращения фреттинг – коррозии на осадочных поверхностях и повышения поверхности валка

Фреттинг – коррозия – повреждение металлической поверхности в результате контактного трения, при котором отделенные частицы и поверхностные слои взаимодействуют с компонентами окружающей среды (наиболее часто с кислородом).

Известно, что при самых незначительных нагрузках на соприкасающихся поверхностях могут возникать заметные повреждения поверхностных слоев от фреттинга. Это в полной мере относится и к составным прокатным валкам, собранным по посадке с натягом, в которых контактные давления достигают значительных величин и имеются зоны проскальзывания, прилегающие к торцам бандажа. В местах сопряжения при знакопеременных смещениях посадочных поверхностей оси и бандажа образуются задиры, количество которых увеличивается почти пропорционально напряжению натяга. В последствии они переходят в концентраторы напряжения, что вызывает ускоренное усталостное разрушение оси, располагающейся на некотором расстоянии от торца бандажа по посадочной поверхности. Как правило, в конструкциях валков, где выражена фреттинг-коррозия, разрушение происходит здесь, а не по шейке. С целью уменьшения влияния этого процесса на торцах оси, выполняются разрушающие фаски, чтобы повысить надежность оси за счет снятия концентраторов напряжений, которые на краю сопряжения становятся равными нулю (рисунок 14).

Рисунок 14 – Скосы на краю оси бандажированного валка

Однако без специальных видов обработок посадочных поверхностей не удается избежать поломок осей по этой причине. Наиболее эффективны в этом случае мягкие гальванические покрытия. Применение их значительно увеличивает площадь фактического контакта сопряжения. При этом в контакте сопрягаемых деталей возникают прочные связи (схватывание металлов), благодаря чему поверхности металла сопрягаемых деталей защищаются от задиров и механических повреждений. При этом резко снижается вероятность образования остаточного прогиба, и увеличиваются предпосылки для многократного использования оси при сменных бандажах .

2.10 Исследование влияния покрытий сопрягаемых покрытий на несущую способность соединения ось – бандаж. Выбор материала и технологии нанесения покрытия.

Несущая способность соединения с натягом прямопропорциональна коэффициенту трения на посадочной поверхности, который входит в основные расчетные формулы для определения наибольших крутящих моментов и осевой силы. Коэффициент трения зависит от многих факторов: давление на контактных поверхностях, размеров и профиля микронеровностей, материала и состояния сопрягающихся поверхностей, а также способа сборки. Следует заметить, что для больших диаметров (d=500 - 1000 мм) посадочных поверхностей и соответственно натягов (до 0,001 d), которые характерны для конструкции составных валков, какие-либо экспериментальные данные по величине коэффициентов трения отсутствуют. Обычно при расчетах составных валков, сборка которых осуществляется путем нагрева бандажа до 300-400 С, коэффициент трения принимают равным f=0,14. Такая осторожность и выбор весьма низкой величины коэффициента трения вполне оправданы. Дело в том, что при больших значениях натяга (до 1 - 1,3 мм) влияние исходной шероховатости поверхности и образующихся на ней при нагреве бандажа окисных пленок, увеличивающих коэффициент трения, может оказаться весьма незначительным.

В ряде работ указывается, что несущую способность соединений с натягом можно существенно повысить нанесением гальванических покрытий на одну из посадочных поверхностей. Толщина покрытий обычно составляет 0,01 – 0,02 мм. В среднем применение покрытий повышает коэффициенты трений в полтора – четыре раза при всех способах сборки.

Повышение прочности соединений с гальваническими покрытиями объясняется возникновением металлических связей в зоне контакта и увеличением фактической площади контакта. Выявлено, что мягкие гальванические покрытия даже в области малых давлений подвергаются пластическим деформациям и заполнят впадины микропрофиля охватываемой детали, не вызывая его пластической деформации. Повышение прочности соединений вызывается тем, что в начальных момент смещения деталей, происходит одновременный срез большого количества микрообъемов покрытия неровностями охватываемой детали. Наиболее благоприятное влияние на несущую способность цилиндрических соединений с натягом оказывают мягкие (анодные) покрытия (цинк, кадмий и др.). Они способствуют не только повышению прочности соединений, но и сопротивлению усталости валов. Нанесение цинкового покрытия повышает предел выносливости валов при круговом изгибе на 20% .

При нанесении покрытий натяг в соединении возрастает. Обычно приращение натяга принимают равным удвоенной толщине покрытия, независимо от его вида. Следует заметить, что при больших натягах и больших диаметрах соединения влияние толщины покрытия не столько существенно.

Анализ результатов работ, в которых рассматривается влияние покрытий на несущую способность соединений с натягом дает основание полагать, что для составных валков наиболее подходит покрытие из достаточно пластичных металлов. Нанесение таких покрытий на посадочную поверхность оси позволяет повысить коэффициент трения не менее чем в 2 раза. При выборе метода и технологий покрытия будем руководствоваться следующими соображениями.

Существуют разнообразные методы нанесения металлических покрытий с целью предотвращения коррозии, высокой температуры, уменьшения износа и др. Практически все методы нанесения покрытий (горячий, электролитический, напыление, химическое осаждение и т.п.) требуют подготовки поверхностей, обычно включающей в себя обезжиривание, травление, химическое и электрохимическое полирование. Эти операции вредны для обслуживающего персонала и, несмотря на тщательную очистку стоков, загрязняют окружающую среду.

Использование перечисленных методов для нанесения покрытия на ось составного прокатного валка длиной около 5 метров представляет значительные технические трудности. Следует заметить, что в работах, где приводятся данные о влиянии покрытий на коэффициент трения, покрытия наносились электролитическим или горячим способом на небольшие образцы или модели прокатных валков . Использование таких способов для крупногабаритных валков потребует создания специальных отделений или цехов. Представляется целесообразным фрикционные методы нанесения покрытий. Одни из наиболее простых и весьма эффективных является способ нанесения покрытия вращающейся металлической щеткой (ВМЩ, фрикционное плакирование) . При этом одновременно с нанесением покрытия происходит поверхностное пластическое деформирование (ППД), что будет способствовать повышению усталостной прочности оси валка.

Схема одного из вариантов нанесения покрытия вращающейся металлической щеткой приведена на рисунке 14.

Материал покрытия (МП) прижимается к ворсу ВМЩ и разогревается в зоне контакта с ней до высокой температуры с ней. Частички металла покрытия схватываются с концами ворсинок и переносятся на обрабатываемую поверхность. Поверхность обрабатываемого изделия упрочняется за счет интенсивного пластического деформирования гибкими упругими элементами. Одновременно происходит пластическое деформирование частиц металла покрытия, находящихся на концах ворсинок и схватывание их с поверхностью изделия. Удаление окисных пленок, обнажение чистых поверхностей при совместной пластической деформации поверхностных слоев и частичек материала покрытия обеспечивает прочное сцепление их с основой.

Рисунок 14 – Схема нанесения покрытия методом фрикционного плакирования (ФП)

заготовка из материала покрытия (МП)

инструмент с гибкими упругими элементами (ВМЩ)

обрабатываемое изделие (ось составного валка)

Покрытие, которое наносится на посадочную поверхность оси прокатного валка должно обладать следующими свойствами: существенно увеличивать коэффициент трения, быть достаточно пластичным и заполнять впадины микропрофиля, обладать хорошей теплопроводностью. Этим требованиям может отвечать алюминий. Он хорошо наносится на стальную поверхность с помощью ВМЩ и образует покрытие достаточной толщины. Однако ответ на главный вопрос – о величине коэффициента трения в соединении с натягом, одна из сопрягаемых поверхностей которого покрыта алюминием, в технической литературе отсутствует. Цилиндрические сопряжения из материалов сталь – алюминий, собранные по посадке с натягом, также не известны, так как чистый алюминий из-за низких прочных характеристик не применяется в качестве конструкционного материала. Однако есть данные о коэффициентах трения при пластическом деформировании металлов (таблица 10) .

Таблица 10 – Коэффициенты сухого трения различных металлов по стали марки ЭХ-12 твердостью НВ-650

Как следует из таблицы 10, алюминий в условиях пластического деформирования имеет максимальный коэффициент трения в контакте с остальной поверхностью. Кроме того, у алюминия очень высокая теплопроводность. Эти факторы и послужили причиной выбора алюминия в качестве материала покрытия охватываемой поверхности оси валка.

2.11 Выбор материала оси и бандажа и способы их термообработки

При выборе материала составных валков следует учитывать термомеханические условия их службы. Валки подвергаются значительным статическим и ударным нагрузкам, а также термическому воздействию. При таких жестких условиях работы весьма затруднительно подобрать материал, обеспечивающий одновременно высокую прочность и износостойкость.

К бочке валка и его сердцевине предъявляются различные требования. Сердцевина должна обладать достаточной вязкостью и прочностью, хорошо сопротивляться действию изгибающих, крутящих моментов и ударным нагрузкам. Поверхность бочки должна обладать достаточной твердостью, износостойкостью, термостойкостью.

Ось валка изготавливается из стали 9ХФ, бандаж валка – 150ХНМ, исходя из опыта использования этой стали в изготовлении бандажей составных валков на ОАО ММК. Предлагается в качестве материала бандажа использовать более легированную сталь – 35Х5НМФ, которая обладает более высокой износостойкостью в сравнении с 150ХНМ. Данные по износостойкости валковых материалов в условиях горячей прокатки представлены в таблице 11.

Таблица 11 – Механические свойства и износостойкость валковых материалов.

Твердость

 В, кг/см 2

 т, кг/см 2

0,08-0,9%С, 0,15-0,3%V, 0,15-0,35%Si, 0,3-0,6Mn, 0,4-0,6%Cr, S, P 0,03%

0,5-0,6%C, Ni 1,5%, S, P 0,03%

1,4-1,6%C, 0,8-1,2%Ni, 0,5-0,8%Mn, 0,25-0,5%Si, 0,9-1.25%Cr, S, P 0,04%

0,3-0,4%C, 5%Cr, Ni 1,5%, Mn 1,5%, Y 1,5%, S, P 0,04

Марка стали	Примерный химический состав	Механические свойства			Относительная износостойкость

Из таблицы следует, что стали 60ХН 9ХН, которые используются в основном для вертикальных и горизонтальных валков черновой группы, обладают самой низкой относительной износостойкостью, что и подтверждается опытом их эксплуатации. Но эти стали по своим характеристикам вполне подходят для изготовления осей составных валков. Для изготовления литых бандажей представляется целесообразным использовать стали 150ХНМ 35Х5НМФ.

35Х5НМФ имеет более высокую стоимость по сравнению с 150ХНМ, но, обладая значительной прочностью и износостойкостью, в процессе эксплуатации оправдывает себя, так как, обеспечивая повышенную сопротивляемость износу и выкрашиванию, дольше сохраняет хорошую структуру поверхности бочки валка.

Для придания бандажам и осям необходимых эксплуатационных свойств они вначале отдельно термообрабатываются. Затем бандаж, нагретый до определенной температуры, обеспечивающей достаточно свободное надевание на профилированную ось, образуют прессовую посадку (во время охлаждения происходит охватывание оси).

Данные технологические операции приводят к формированию в бандаже значительных остаточных напряжений от термообработки. Известны случаи, когда вследствие высокого уровня указанных напряжений бандажи разрушались еще до начала эксплуатации: при хранении или транспортировке.

По условиям эксплуатации к осям не предъявляются высокие требования по твердости (230 280HB), в то время как для бандажей требования более жесткие (55 88HSD). В связи с этим для осей применяется более мягкая по сравнению с бандажами термическая обработка, не приводящая к возникновению существенных остаточных напряжений . Кроме того, опасные с точки зрения хрупкой прочности растягивающие напряжения от посадки возникают только в бандаже, в результате чего может происходить излом вдоль бочки валка.

Как показывает опыт термообработки этих сталей при изготовлении бандажей, наиболее эффективной обработкой является тройная нормализация с температур 1050 С, 850 С и 900 С с последующим отпуском, обеспечивающие наиболее благоприятное сочетание пластических и прочностных характеристик.

Тройная нормализация приводит к сохранению наследственной литой структуры и способствует распределению свойств, обеспечивающих повышенную сопротивляемость износу и выкрашиванию.

Ось валка изготавливается из отработанного валка. После переточки до необходимых размеров на посадочную поверхность оси фрикционным методом наносится алюминиевое покрытие, толщиной примерно 20-25 мкм. Окончательная обработка посадочной поверхности перед нанесением покрытия – чистое шлифование.

Тепловая сборка существенно (в среднем 1,2-1,5 раза) увеличивает несущую способность соединений с натягом. Это объясняется тем, что при сборке под прессом микронеровности сминаются, в то время как при тепловой сборке они, смыкаясь, заходят в друг друга, что повышает коэффициент трения и прочность сцепления. В данном случае, частицы покрытия проникают как в поверхность оси, так и бандажа, происходит взаимная диффузия атомов покрытия и основного металла, что делает соединение практически монолитным.

Поэтому в соединении можно снизить натяг, необходимый для передачи заданного крутящего момента, с соответствующим уменьшением напряжений в оси и бандаже.

При достаточно высоком нагреве бандажа можно получить нулевой натяг или обеспечить зазор при сборке соединения. Рекомендуемая температура нагрева бандажа перед сборкой валка – 380 С-400 С.

Возможны следующие способы замены изношенных бандажей:

Механические – вдоль образующей бандажа на всю его толщину делаются две прорези на строгальном или фрезерном станке, в результате чего бандаж разделяется на две половины, которые легко демонтируются. Прорези располагаются диаметрально противоположно одна относительно другой.

Нагрев бандажа в индукторе токам промышленной частоты (ТПЧ) – производится нагрев бандажа до 400 С-450 С. такая температура достигается за три-четыре перехода индуктора в течении 15-20 минут. При нагреве бандажа по сечению до указанной температуры, он спадает с посадочной поверхности.

Демонтаж бандажа с помощью взрыва – такая технология применялась на ММК еще в 50-х годах прошлого века. В 1953 г. стан 1450 горячей прокатки полностью перевели на составные опорные валки. Изношенные бандажи снимаются с оси взрывом небольших зарядов, закладываемых в просверленные отверстия. Такая технология возможна в условиях г. Магнитогорска.

Экономическое обоснование проекта

ОАО «ММК» - крупнейший металлургический комбинат нашей страны. Его основной задачей является полное удовлетворение потребностей рынка в высококачественноой продукции. Цех ЛПЦ –4 входит в состав ММК, котрый является акционерным обществом. Развитие комбината не стоит на месте: совершенствуются методы обработки металла, внедряются в жизнь новые идеи, закупается современное оборудование.

Модернизация стана 2500 ЛПЦ-4 ОАО «ММК» осуществляется путем замены цельных валков на бандажированные. Стоимость одного бандажированного валка составляет 1,8 млн. руб., при этом годовой расход валков 10 шт. Стоимость бандажированных валков составляет 60% от стоимости цельных, при этом за счет применения для бандажа более износостойкого материала годовой расход валков уменьшиться в 1,6 раза и составит 6 шт. в год.

4.1 Расчет производственной программы

Составление производственной программы начинается с расчета баланса времени работы оборудования в планируемом периоде  28 .

Фактическое время работы оборудования рассчитывается по формуле:

Т ф =Т ном *С*Т с *(1-Т т.пр /100%) (66)

где С=2 – количество смен работы оборудования,

Т с =12 – продолжительность одной смены,

Т т.пр – процент текущих простоев по отношению к номинальному времени (8,10%),

Т ном – номинальное время работы оборудования, рассчитываемое по формуле:

Т ном =Т кал -Т рп -Т п.пр -Т в (67)

где Т кал =365 сут. – календарный фонд времени работы оборудования,

Т рп =18,8 сут. – режимные простои;

Т п.пр =12- количество дней нахождения оборудования на планово-предупредительных ремонтах,

Т в – общее количество праздничных и выходных дней в году.

Т в =0, так как график работы непрерывный.

Годовой объем производства рассчитывается, как:

Q год =Р ср *Т ф (68)

Где Р ср =136,06 т/час – среднечасовая производительность.

Фактическое время работы оборудования и годовой объем производства:

Т ном =365-18,8-12-0=334,2 (суток)

Т т.пр =0,081*334,2=27,7 (суток) или 650 (ч)

Т ф =334,2*2*12*(1-8,1/100)=7371 (ч)

Q год =136,06*5033=1002870 т

Рассчитанные данные приведены в таблицу 12.

Таблица 12 - Баланс времени работы оборудования

4.2 Расчёт сметы капитальных затрат

Затраты на осуществление модернизации стана 2500 рассчитываются по формуле:

К з =С об +М+Д±О-Л (69)

где М– затраты на монтаж оборудования,

Д – затраты на демонтаж оборудования,

О – остаточная стоимость демонтируемого оборудования

Л – ликвидационная стоимость (по цене металлолома), рассчитываемая как:

Л= m *Ц л (70)

где m – масса демонтируемого оборудования,

Ц л – цена 1 тонны металлолома,

С об – стоимость приобретенного оборудования.

Тогда затраты на закупку валков составят:

С об =6*(1800000*0,6)=6480000 руб.

Затраты на демонтаж старых и монтаж новых валков равны нулю, так как смена валков является текущей работой в цехе: М=Д=0 руб.

Происходит замена цельных валков, уже и износившихся, соответственно их остаточная стоимость О=0 руб.

Износившиеся цельные валки идут на переработку, поэтому ликвидационной стоимостью не обладают (Л=0).

Таким образом, капитальные затраты на осуществление модернизации:

К з =6480000+0+0+0-0=6480000 руб.

4.3 Организация труда и заработной платы

Расчет фонда оплаты труда приведен в таблицу 13.

Таблица 13 - Расчет фонда оплаты труда

Мастер (старш.)

Машинист крана

Отношение к производству

Разряд работы или оклад

Тарифная сетка

Тарифная ставка, руб./ч.

Система оплаты труда

График работы

Количество работающих с учетом подмены

Планируемое выполнение норм выработки

Фонд рабочего времени, чел./ ч.

Работа в праздничные дни

Переработка по графику, чел./ ч.

Работа в ночное время, чел./ ч.

Работа в вечернее время

Основная заработная плата, руб./мес.(Σстр.10.1ч10.8)

Оплата по тарифу (стр.4*стр.9)

Сдельный приработок

Производственная премия

Доплата за работу в праздничные дни

Доплата за переработку по графику

Доплата за работу в ночное время

Доплата за работу в вечернее время

Доплата по районному коэффициенту

Дополнительная заработная плата

Всего заработная плата по одному рабочему (стр.10+стр.11)

Всего заработная плата всех рабочих

	Наименование показателя	Наименование рабочего
		Бригадир		Вальцовщик		Оператор поста
	Продолжение таблицы 13

Пояснения к таблице 13:

Расчет фонда рабочего времени (п. 9):

t мес =365*С смен * t смен /(12*б) (71)

где С смен =2 – количество смен за сутки,

t смен = 12 ч.– продолжительность одной смены,

б=4 – количество бригад,

t мес. =365*2*12/(12*4)=182,5 чел*час

Продолжительность работы в праздничные дни:

t пр =n пр * С смен * t смен /(12*б) (72)

t пр =11*2*12/12*4=5,5 чел*час

Продолжительность переработки по графику:

∆ t мес =t гр -(2004/12),

t гр =∆ t мес -t пр.

∆ t мес =182,5-2004/12=15,5 чел*час,

t гр =15,5-5,5=10 чел*час.

Расчет времени работы в ночное и вечернее время:

t ночн =1/3* t мес,

t веч =1/3* t мес,

t ночн =1/3*182,5=60,83 чел*час,

t веч =1/3*182,5=60,83 чел*час.

Расчет заработной платы по трарифу (п. 10.1):

ЗП тар = t час * t мес,

t час – часовая тарифная ставка.

Для 7го разряда: ЗП тар =24,78*182,5=4522,35 руб.;

Для 6го разряда: ЗП тар =21,71*182,5=3962,07 руб.

Для 5го разряда: ЗП тар =18,87*182,5=3443,78 руб.;

Расчет сдельного приработка (п. 10.2):

∆ЗП сд =ЗП тар *[(N выр -100)/100], где

N выр - планируемое выполнение норм выработки, %.

Для обоих рабочих: ∆ЗП сд =0, так как норма выработки 100% и приработка нет.

Расчет производственной премии (п. 10.3):

ЗП прем. =(ЗП тар. + ∆ЗП сд)*Премия/100%,

Размер производственной премии, установленный на данном участке равен 40%.

Для 7го разряда: ЗП прем. =(4522,35+0)*40%/100%=1808,94 руб.;

Для 6го разряда: ЗП прем. =(3962,07+0)*40%/100%=1584,83 руб.

Для 5го разряда: ЗП прем. =(3443,78+0)*40%/100%=1377,51 руб.;

Расчет доплаты за работу в праздничные дни при норме выработки в 100%:

∆ЗП пр = t час *(100/100)* t пр.

Для 7го разряда: ∆ЗП пр =24,78*5,5=136,29 руб.,

Для 6го разряда: ∆ЗП пр =21,71*5,5=119,41 руб.

Для 5го разряда: ∆ЗП пр =18,87*5,5=103,78 руб.,

Расчет доплаты за переработку по графику (37,5%):

∆ЗП гр = t час *(37,5/100)* t гр

Для 7го разряда: ∆ЗП гр =24,78*10*0,375=92,93 руб.,

Для 6го разряда: ∆ЗП гр =21,71*10*0,375=81,41 руб.

Для 7го разряда: ∆ЗП гр =18,87*10*0,375=70,76 руб.,

Расчет доплаты за работу в ночное время (40%):

∆ЗП ночн = t час *(40/100)* t ночн

Для 7го разряда: ∆ЗП ночн =24,78*0,4*60,83=602,95 руб.,

Для 6го разряда: ∆ЗП ночн =21,71*0,4*60,83=528,25 руб.

Для 5го разряда: ∆ЗП ночн =18,87*0,4*60,83=459,14 руб.,

Расчет доплаты за работу в вечернее время (20%):

∆ЗП веч = t час *(20/100)* t веч

Для 7го разряда: ∆ЗП веч =24,78*0,2*60,83=301,47 руб.,

Для 6го разряда: ∆ЗП веч =21,71*0,2*60,83=264,12 руб.

Для 5го разряда: ∆ЗП веч =18,87*0,2*60,83=229,57 руб.,

Районный коэффициент для уральского региона равен 15%.

∆ЗП р =0,15*(ЗП тар +∆ЗП сд +∆ЗП пр +∆ЗП гр +∆ЗП ночн +∆ЗП веч +ЗП прем.).

Для 7го разряда: ∆ЗП р =0,15*(4522,35+0+1808,94+136,29+92,93+

602,95+301,47)=1502,32 руб.,

Для 6го разряда: ∆ЗП р =0,15*(3962,07+0+1584,83+119,41+

81,41+528,25+264,12)=966,01 руб.

Для 5го разряда: ∆ЗП р =0,15*(3443,78+0+1377,51+103,78+70,76+

459,14+229,57)=852,68 руб.,

Расчет дополнительной заработной платы (п. 11):

При длительности очередного отпуска в 30 дней коэффициент зависимости дополнительной заработной платы от основной составляет 17,5%.

Для 7го разряда: ЗП доп =0,175*8584,67=1502,32 руб.,

Для 6го разряда: ЗП доп =0,175*7406,10=1296,07 руб.

Для 5го разряда: ЗП доп =0,175*6537,22=1144,01 руб.

4.4 Расчет отчислений на социальные нужды

Годовой фонд оплаты труда:

ФОТ год = S числ *ЗП мес *12 (73)

где S числ – списочная численность,

ЗП мес – зарплата за месяц одного сотрудника.

ФОТ год =(80695,92+69617,36+30724,92+34808,68+30724,92)*12=2958861,6 руб

Таблица 14 - Расчет отчислений во внебюджетные фонды

Итого ФОТ с отчислениями: 2958861,6 +1053354,7=34012216,33 руб.

4.5 Расчет себестоимости продукции

Таблица 15 - Калькуляция себестоимости 1 т готовой продукции

1.полуфабрикаты, т

Концы и обрезки в шихту

Концы и обрезки некондиция

Окалина

По прокату

Брак 1-го предела

По металлу

Итого за вычетом отходов и брака

1.электроэнергия

2.топливо технологическое

3. отходящее тепло

4. вода техническая

5. сжатый воздух

8. вспомогательные материалы

9.основная з/п ПР

10.дополнительная з/п ПР

11.отчисления на социальные нужды

12.амортизация

13. сменное оборудование

в т.ч. валки

14.транспортные расходы

Итого расходов по переделу

15. потери от брака

16. расходы по травлению

17. расходы по термич.обработке

Итого производственная себестоимость

Наименование статьи затрат	Цена, руб./ед	Сумма		отклонение

Расчеты к таблице 15:

1. Основная заработная плата производственных рабочих:

ЗП осн =ЗП осн *12* S числ / Q год (74)

ЗП осн =(8584,67*8+7406,10*12+6537,22*8)*12/187946=3,46 руб.

2. Дополнительная плата производственных рабочих:

ЗП доп =ЗП доп *12* S числ / Q год (75)

ЗП доп =(1502,32*8+1296,07*12+1144,01*8)*12/187946=0,61 руб.

3. Отчисления с фонда оплаты труда:

Отчисления с фонда оплаты труда были рассчитаны в предыдущей главе в табл. 3 и составляют 2958861,6 руб. на весь годовой объем выпуска продукции, тогда на 1 т они составят: 2958861,6 /186946=4,07 руб.

В проектном варианте все статьи калькуляции останутся неизменными, кроме затрат на сменное оборудование (валки).

4.6 Расчет основных технико-экономических показателей

Прибыль от реализации продукции:

Пр=(Ц-С/с)*Qгод (76)

где Ц – средняя оптовая цена без НДС 1т готовой продукции.

Ц=4460 руб., тогда с НДС Ц=5262,8 руб.

в базовом варианте:

Пр=(4460-4052,85)*1002870=408318520 руб.,

в проектном варианте:

Пр / =(4460-4026,89)*1002870=434353026 руб.

Таблица 16 - Расчет чистой прибыли

	Наименование показателей	Сумма, руб.		Отклонения
	Выручка от реализации продукции, всего (Цена с НДС*Qгод)
	в т.ч. НДС (стр.1*0,1525)
	Выручка от реализации продукции за вычетом НДС (стр.1-стр.2)
	Себестоимость продукции (С/с*Qгод)
	Управленческие расходы
	Коммерческие расходы
	Валовая прибыль (стр.2-3-4-5)
	Выручка от реализации основных средств и иного имущества
	Проценты к получению
	Доходы по государственным ценным бумагам
	Доходы от участия в других организациях
	Прочие внереализационные доходы
	Платежи за пользование природными ресурсами
	Расходы по реализации основных средств и иного имущества
	Прочие операционные расходы
	Проценты к уплате
	Налог на имущество
	Прочие внереализационные расходы
	Прибыль отчетного года (Σстр.6ч11 –Σстр12ч18)
	Налогооблагаемая прибыль (стр.19-8-9-10)
	Налог на прибыль (стр.20*0,24)
	Чистая прибыль (стр.19-стр.21)

∆Пч=326888666-307102442=19786224 руб.

Рентабельность продукции:

Рп=(Пр/С/с)*100% (77)

в базовом варианте:

Рп=(4460-4052,85)/4052,85*100%=10%,

в проектном варианте:

Рп / =(4460-4026,89)/4026,89*100%=10,75%.

ПНП=Пч/И (78)

где И – общий объем инвестиций.

Общий объем инвестиций равен сумме капитальных затрат (И=Кз=6480000 руб.)

ПНП=326888666/6480000=50,44.

Период окупаемости:

Ток=И/∆Пч (79)

Ток=6480000/19786224=0,32 г или 4 месяца.

Заключение

Предлагается заменить использование цельнокованных опорных валков в 5,6 клетях стана 2500 (ЛПЦ-4) ОАО «ММК» на составные валки.

На основании проведенного обзора, анализа конструкций и опыта эксплуатации бандажированных валков была выбрана оптимальная конструкция составного валка с точки зрения постоты его изготовления и более низкой стоимости.

В качестве материала бандажа предлагается использовать стали 150ХНМ или 35Х5НМФ, износостойкость которых в 2-3 раза выше, чем стали 9ХФ, из которой изготавливаются цельнокованные валки. Бандажи предлагается изготавливать литыми с тройной нормализацией. Для изготовления осей использовать отработанные валки.

Произведены расчеты напряженно-деформированного состояния и несущей способности для различных величин посадочных диаметров ( 1150 мм и  1300 мм), минимального, среднего и максимального значений натягов ( =0,8;1,15;1,3) и коэффициента трения (f=0,14;0,3;0,4). Установлено, что в случае для  1150 мм картина распределения напряжений в валке более блаоприятна, чем для  1300 мм, а несущая способность выше в 1,5-2 раза. Но с увеличением натягов возрастают и напряжения растяжения в соединении, превышая допускаемые для стали 150ХНМ. Поэтому становиться целесообразным использовать минимальный натяг  =0,8мм, который обеспечивает передачу крутящего момента с достаточным запасом даже при минимальном коэффициенте трения f=0,14.

Для увеличения несущей способности такого соединения, не увеличивая при этом значения напряжений, предлагается повысить коэффициент трения на сопрягаемых поверхностях путем нанесения металлического покрытия. В качестве материала покрытия был выбран алюминий, исходя из его стоимости и теплофизических свойств. Как показывает опыт применения такого покрытия на сопрягаемых поверхностях оси и бандажа в условиях работы составных валков на стане 2000 (ЛПЦ-10) ОАО «ММК», алюминий увеличивает коэффициент трения до значений f=0,3-0,4. Крме того, покрытие увеличивает площадь фактического контакта ось-бандаж и его теплопроводность.

Максимально возможный прогиб, определенный расчетным путем, составляет 0,62 мм, зона проскальзывания 45 мм.

Соединение бандажа с осью осуществляется тепловым способом, путем нагрева бандажа до 350 -400 С.

На основании проведенных расчетов выбраная конструкция составного валка с цилиндрическими посадочными поверхностями оси и бандажа, без применения каких-либо дополнительных фиксирующих устройств (бурты, конуса, шпонки), была признана оптимальной.

Для предотвращения фреттинг-коррозии и снятия концентрации остаточных напряжений на торцах бандажа, на краях оси выполнены скосы, таким образом, что в зонах, прилегающих к торцам бандажа, натяг равен нулю.

Стоимость составного валка составляет 60% от стоимости нового цельнокованного валка (1,8 млн.руб.). С переходо на составные валки их расход сократится с 10 до 6 шт в год. Ожидаемый экономический эффект составит около 20 млн.руб.

Список использованных источников

Полезн. мод. 35606 РФ, МПК В21В 27/02. Составной прокатный валок /Морозов А.А., Тахаутдинов Р.С., Белевский Л.С. и др. (РФ) - №2003128756/20; заявл. 30.09.2003; опубл. 27.01.2004. Бюл. №3.

Валок с бандажом из спеченого карбида вольфрама металла. Kimura Hiroyuki. Японск. патент. 7В 21В 2700. JP 3291143 В2 8155507А, 29.11.94.

Полезн. мод. 25857 РФ, МПК В21В 27/02. Прокатный валок /Ветер В.В., Белкин Г.А., Самойлов В.И. (РФ) - №2002112624/20; заявл. 13.05.2002; опубл. 27.10.2002. Бюл. №30.

Пат. 2173228 РФ, МПК В21В 27/03. Прокатный валок /Ветер В.В., Белкин Г.А. (РФ) - №99126744/02; заявл. 22.12.99; опубл. 10.09.01//

Пат. 2991648 РФ, МПК В21В 27/03. Составной прокатный валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Тишин С.В. и др. (РФ) - №2001114313/02; заявл. 24.05.2001; опубл. 27.10.2002. Бюл. №30.

Полезн. мод. 12991 РФ, МПК В21В 27/02. Составной валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Антипенко А.И. и др. (РФ) - №99118942/20; заявл. 01.09.99; опубл. 20.03.2000. Бюл. №8.

Пат. 2210445 РФ, МПК В21В 27/03. Составной валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Антипенко А.И. и др. (РФ) - №2000132306/02; заявл. 21.12.2000; опубл. 20.08.2003. Бюл. №23.

Гречищев Е.С., Ильященко А.А. Соединения с натягом: Расчеты, проектирование, изготовление – М.: Машиностроение, 1981 – 247 с., ил.

Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. Под ред. П.Н. Учаева. – 3-е изд., исправл. – М.: Машиностроение, 1988. – 544 с., ил.

Народецкий М.З. К выбору посадок колец подшипников качения. «Инженерный сборник» Институт механики АН СССР, т. 3, вып. 2, 1947, с. 15-26

Колбасин Г.Ф. Исследование работоспособности составных прокатных валков со сменным бандажом: Дис.: ..к.т.н. – Магнитогорск, 1974. – 176 с.

Тимошенко С.П. Сопротивление материалов, ч. П.М. – Л., Гостехтеориздат, 1933.

Балацкий Л.Т. Усталость валов в соединениях. – Киев: Техника, 1972, - 180 с.

Полухин П.И., Николаев В.А., Полухин В.П. и др. Прочность прокатных валков. – Алма-Ата: Наука, 1984. – 295 с.

Горячая прокатка полос на стане «2500». Технологическая инструкция ТИ – 101-П-Гл.4 – 71-97

Расчет кратности использования оси составного валка /Фиркович А.Ю., Полецков П.П., Солганин В.М. – Сб. центр. лаб. ОАО «ММК»: вып. 4. Магнитогорск 2000. – 242 с.

Соколов Л.Д., Гребеник В.М., Тылкин М.А. Исследование прокатного оборудования, Металлургия, 1964.

Сорокин В.Г. Марочник сталей и сплавов, Машиностроение, 1989.

Фирсов В.Т., Морозов Б.А., Софронов В.И. и др. Исследование работоспособности прессовых соединений типа вал-втулка в условиях статического и циклического знакопеременного нагружения //Вестник машиностроения, - 1982. №11. – с. 29-33.

Сафьян М.М. Прокатка широкополосной стали. Изд-во «Металлургия», 1969, с. 460.

Целиков А.И., Смирнов В.В. Прокатные станы, Металлургиздат, 1958.

Фирсов В.Т., Софронов В.И., Морозов Б.А. Экспериментальное исследование жесткости и остаточного прогиба бандажированных опорных валков //Прочность и надежность металлургических машин: Труды ВНИМЕТМАШ. Сб. №61. – М., 1979. – с. 37-43

Бобровников Г.А. Прочность посадок, осуществляемых с применением холода. – М.: Машиностроение, 1971. – 95 с.

Белевский Л.С. Пластическое деформирование поверхностного слоя и формирование покрытия при нанесении гибким инструментом. – Магнитогорск: Лицей РАН, 1996. – 231 с.

Чертавских А.К. Трение и смазка при обработке металлов давлением. – М.: Маталлургиздат, 1949

Воронцов Н.М., Жадан В.Т., Шнееров Б.Я. и др. Эксплуатация валков обжимных и сортопрокатных станов. – М.: Металлургия, 1973. – 288 с.

Покровский А.М., Пешковцев В.Г., Земсков А.А. Оценка трещиностойкости бандажированных прокатных валков //Вестник машиностроения, 2003. № 9 – с. 44-48.

Ковалев В.В. Финансовый анализ: Методы и процедуры. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 560 с.: ил.

№ строки

Формат

Обозначение

Наименование

Кол. листов

Примечание

Д.ММ.1204.001.00.00.ПЗ

Пояснительная записка

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ1

Составной опорный валок 5,6 клетей

стана 2500 ОАО ММК

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ2

Характеристика прокатных валков

5,6 клетей стана 2500

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ3

Расчетная схема для определения

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ4

Расчетные формулы для определения

напряженного состояния валка

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ5

Эпюры напряжений, зависящие от

контактного давления

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ6

Эпюры тангенциальных напряжений

на контактных поверхностях оси и

бандажа

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ7

Технико-экономические показатели

Масштаб

					Д.ММ.1204.001.00.00.ВП
				Масса
		Лист	№ докум.	Подп.	Дата
	Разраб.		Мухомедова Е.А
	Пров.		Белевский Л.С.
	Т.контр.					Лист				Листов
					Ведомость дипломной работы	МГТУ 1204
Н.контр.

Реферат

Дипломная работа на тему: «Исследование и разработка конструкции бандажированного опорного валка стана 2500 горячей прокатки ОАО ММК».

Страниц 72, рисунков 14, таблиц 16, использованных источников 28, листов графического материала 7.

Ключевые слова: опорный валок, бандаж, ось, кратность использования оси, напряжения в составном валке, прогиб, зона проскальзывания, натяг, покрытие.

Объект исследования и разработки: бандажированный опорный валок.

Цель работы: разработка конструкции составных опорных валков, обеспечивающей их надежность в процессе эксплуатации, повышение из стойкости и снижение стоимости.

Метод исследования: расчетно-графический.

Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики: посадочные поверхности бандажа и оси цилиндрические, осуществляемые посадки с гарантированным натягом, без применения дополнительных фиксирующих устройств, с нанесением металлического покрытия на сопрягаемые поверхности.

Полученные результаты: выбраны оптимальные конструктивные размеры валка, натяг, материал бандажа.

Область применения: прокатное производство.

Экономическая эффективность: ожидаемый годовой эффект около 20 млн. рублей.

Факультет___Механико-машиностроительный _______

Кафедра____ОД и ПМ ____________________________

Специальность____1204 Машиностроение и технология __обработки металлов давлением _____

Допустить к защите

Заведующий кафедрой

_______________/Денисов П.И /

«____»________________2004г.

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

_______Д.ММ.1204.001.00.00.ПЗ ______

Студента Мухомедовой Екатерины Анясовны ________________

На тему:_____________ ___ 2500 горячей ______ ________________ прокатки ОАО ММК ________________________

Состав дипломной работы:

Расчетно-пояснительная записка на _72 страницах

Графическая часть на _7 _листах

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ДИПЛОМНОЙ РАБОТЕ

Руководитель дипломной работы________________________________/Белевский Л.С./

____________

Консультанты__ст. преподаватель _____________________ ________/Куликов С.В./

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

(уч. степень, уч. звание, фамилия, и.о.)

Дипломник______________________

(подпись)

«____»______________2004г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Г.И. НОСОВА

Кафедра____ОД и ПМ_ ______________________________

_______________________________________________

УТВЕРЖДАЮ:

Заведующий кафедрой

_______________/Денисов П.И. /

2004 г.

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Тема:_____Исследование и разработка конструкции ________ _ ___ бандажированного опорного валка стана 2500 горячей ______ ________________ прокатки ОАО ММК ________________________

__________________________________________________________________

Студенту ______ Мухомедовой Екатерине Анясовне _____________________

(фамилия, имя, отчество)

Тема утверждена приказом по вузу №___________от_________________200___г.

Срок выполнения «_____»______________________200___г.

Исходные данные к работе:__- Технологическая инструкция по стану 2500.__________

Перечень вопросов, подлежащих разработке в дипломной работе:_______________________

1. Анализ конструкций составных прокатных валков;___________________________

2. _Разработка конструкции бандажированного опорного валка стана «2500» горячей прокатки (выбор конструктивных размеров валка, натяга, материала бандажа);_____

3. Определение максимального прогиба составного валка;______________________

4. Исследование влияния покрытий на несущую способность соединения ось-______ бандаж, выбор материла и технологии нанесения покрытия;_____________________

5. Разработка мероприятий для предотвращения фреттинг-коррозии;_____________ 6. Разработка мероприятий по замене использованных бандажей;________________ 7. Оценка экономического эффекта от внедрения проекта;______________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Графическая часть: 1. Составной опорный валок 5,6 клетей стана 2500 ОАО ММК____

2. Характеристика прокатных валков 5,6 клетей стана 2500______________________

3. Расчетная схема для определения напряженного состояния валка_____________

4.Расчетные формулы для определения напряженного состояния валка___________

5. Эпюры напряжений, зависящие от контактного давления______________________

6. Эпюры тангенциальных напряжений на контактных поверхностях оси и бандажа__

7. Технико-экономические показатели________________________________________

________________________________________________________________________

Консультанты по работе (с указанием относящихся к ним разделов):

Куликов С.В. – Экономика и планирование___________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Руководитель:_________________________________________/_Белевский Л.С. ____ /

(подпись, дата)

Задание получил:______________________________________/__Мухомедова Е.А.___ /