Разработка технологии прокатки листа 3, 2×1320 мм из сляба 175×1320 мм

Спецификация.spw

КП.050709.40-08.009.
КП.050709.40-08.009.ГЧ
Рольганг загрузочный
Черновой окалиноломатель
Транспортный рольганг
Чистовой окалиноломатель
Душирующая установка
Дрессировочный агрегат
Нормализационная печь
Рольганг нормализационной

Результаты расчета.cdw

Сопротивление металла
Результаты расчета параметров прокатки листа 3
20 мм на широкополосном стане 1700 МарМК
КП.050709.40-08.009.
листа на стане 1700 МарМК
Горизонтальные валки черновой линии и чистовая линия стана
Вертикальные валки черновой линии стана

Титульный лист.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
РГП КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА «ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине: «Технология горячей прокатки»
на тему: «Разработка технологии горячей прокатки листа 32×1320 мм на стане 1700 МарМК»
Заведующий кафедрой ОМД:
к.т.н. Кривцова О.Н.
Руководитель курсовой работы:
к.т.н. доцент Талмазан В.А.

Оглавление.doc

Стан 1700 Мариупольского металлургического комбината имени Ильича для прокатки листа
Технология производства листа на стане 1700 МарМК
Методика расчета параметров прокатки
Алгоритм расчета параметров прокатки в черновой группе клетей стана
Алгоритм расчета уширения
Алгоритм расчета температурного режима прокатки
Алгоритм расчета параметров прокатки в горизонтальных валках
Алгоритм расчета параметров прокатки в вертикальных валках
Алгоритм расчета параметров прокатки в чистовой группе клетей стана
Алгоритм расчета скоростной и нагрузочной диаграмм прокатки
Исходные данные и расчет параметров прокатки листа
Распределение обжатий по клетям стана
Расчет температурного режима прокатки
Расчет параметров прокатки
Расчет скоростной и нагрузочной диаграмм прокатки в чистовой линии клетей
Оценка загрузки приводных двигателей и производительности стана
Список использованной литературы

Аннотация.doc

Разработка технологии прокатки листа 32×1320 мм на непрерывном широкополосном стане 1700 Мариупольского металлургического комбината.
Курсовой проект. Темиртау: РГП «КГИУ» 2011. – 46 с.
В данном курсовом проекте рассмотрен непрерывный широкополосный стан 1700 Мариупольского металлургического комбината имени Ильича. Описана технология производства листов из слябов на этом стане.
Выполнена разработка технологии прокатки листа 32×1320 мм из сляба 175×1320 мм. Назначен температурный режим нагрева слябов и скоростной режим прокатки.
По результатам расчетов построены соответствующие графики и таблицы.
Пояснительная записка курсового проекта выполнена печатным способом на 46 листах формата А4 содержит необходимые таблицы и рисунки. Графически построения выполнены с помощью программы трехмерного твердотельного моделирования «КОМПАС» на формате А1 расчеты выполнены с помощью табличного процессора «Microsoft Excel».

Стан 1700 МарМК.cdw

Допустимые значения усилий
и мощности прокатки в клетях
черновой линии стана при прокатке
в горизонтальных валках
в вертикальных валках
чистовой линии стана
КП.050709.40-08.009.

Курсовая ТГП.doc

Производство металла имеет очень важное значение для развития народного хозяйства и роста благосостояния страны [1].
Одними из основных цехов современных металлургических комбинатов являются прокатные цехи. Через них проходит почти вся сталь выплавляемая в сталеплавильных цехах и только небольшое ее количество – через литейные и кузнечные цехи. Технологический процесс получения готового проката является завершающей стадией металлургического производства.
В настоящее время все большее развитие получает горячая прокатка листовой стали осуществляемая на широкополосных станах. На этих станах производят около 75-80% горячекатаной листовой стали что объясняется более высокими технико-экономическими показателями работы этих станов по сравнению со станами других типов.
Большое развитие широкополосных станов объясняется их высокими технико-экономическими показателями по сравнению со станами обычной прокатки прежде всего по производительности особенно отнесенной к тонне оборудования. Рулонная сталь полученная на современных широкополосных непрерывных и полунепрерывных станах имеет более точные размеры лучшую чистоту поверхности и дешевле стали прокатанной в листах [2].
Современные непрерывные станы горячей прокатки позволяют получать листы высокого качества предназначенные для холодной прокатки (допуск по толщине горячекатаных листов ±0025-005 мм) и расширяют возможность использования в машиностроении сравнительно дешевого горячекатаного листа вместо холоднокатаного. Это особенно важно для производства сварных труб гнутых профилей и т. д.
Из листового проката изготавливают большое количество относительно легких сварных и штампованных конструкций применяемых в общем и транспортном машиностроении строительстве и других металлоемких отраслях промышленности. По мере разработки и освоения технологии производства гнутых профилей из горячекатаного листового проката становится реальностью возможность замены большинства простых профилей сортовой стали гнутыми профилями.
В последнее время ужесточается конкуренция между широкополосными станами горячей прокатки и литейно-прокатными модулями. В части широкополосных станов горячей прокатки основное внимание уделено снижению энергозатрат и повышению качества продукции. Снижение энергозатрат осуществляется за счет организации горячего посада слябов и транзитной прокатки. Повышение качества продукции ведется за счет реконструкции и модификации оборудования замены толкательных печей на печи с шагающими балками для устранения глиссажных меток усовершенствования конструкции гидросбивов окалины введения автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) систем автоматического регулирования толщины полосы (САРТР) для поддержания номинальной толщины и устранения продольной разнотолщинности полос установки теплоизоляционных экранов или промежуточных перемоточных устройств (ППУ или Coilbox) для устранения теплового клина. Эти и другие мероприятия значительно повышают конкурентоспособность широкополосных станов.
Целью данной курсовой работы является разработка технологии горячей прокатки листа размерами 32×1320 мм из сляба 175×1320 мм из стали 08пс на стане 1700 Мариупольского металлургического комбината. В состав разработки технологии прокатки входят следующие пункты:
- распределение обжатий по клетям стана;
- расчет температурного режима прокатки;
- расчет параметров прокатки;
- расчет и построение скоростной и нагрузочной диаграмм прокатки в чистовой линии клетей;
- проверка двигателей на перегрев;
- проверка двигателей на перегрузку;
- оценка производительности стана.
Стан 1700 Мариупольского металлургического комбината имени Ильича для прокатки листа
Мариупольский металлургический комбинат имени Ильича крупнейшее промышленное предприятие Донбасса и Донецкой области находится в юго-восточной Украине в городе Мариуполь.
Стан 1700 был введен в эксплуатацию 1960 году. Он расположен в шести пролетах предназначен для производства листового проката в рулонах и листах толщиной 18–80 мм (осваивается производство листового проката толщиной 15 мм) шириной 1000–1520 мм и длиной 2000–6400 мм из углеродистой и низколегированной стали. Схема стана приведена на рисунке 1.
Возможно производство листового проката с чечевичным рифлением. Имеется возможность порезки рулонов на полосы шириной 180–700 мм [ 3].
На стане прокатывают горячекатаный лист обыкновенного качества качественный конструкционный и низколегированный конструкционный.
Для нагрева слябов в цехе установлено пять четырехзонных методических печей с двусторонним нагревом. Печи оборудованы автоматическими приборами регулирования температуры и давления в рабочем пространстве. Расход и давление газа температура газа и воздуха регистрируются автоматически [4].
Характеристика печей: длина-29960 мм ширина-6700 мм высота-7202554 мм способ загрузки и выгрузки торцовый производительность при холодном всаде 110150 тч. Топливо-смесь природного и доменного газов с теплотой сгорания 1800 ккалм3. Полезная площадь пода 183 м2.
Печи оборудованы инжекционными горелками работающими на подогретом газе и воздухе. Воздух подогревается до температуры 450С в керамическом рекуператоре объем рекуператора 290 м3. Газ подогревается до 250-350С в металлическом трубчатом рекуператоре с поверхностью нагрева 1000 м2.
Печи оборудованы штабелирующими столами грузоподъемностью 30 т сталкивателями слябов усилием сталкивателя 5 т печными толкателями усилием на штангу 120 т опускающимися упорами и буферами.
Стан состоит из 11 рабочих клетей со станинами закрытого типа двух окалиноломателей и ряда вспомогательных механизмов. Характеристика стана приведена в таблице 1.
Привод клетей индивидуальный от электрического двигателя через редуктор и шестеренную клеть для клетей №1-№6 и от электродвигателя через шестеренную клеть для клетей №7-№10.
Характеристика клетей №2 №3 №4 и №4а с вертикальными валками: диаметр валка 700-800 мм длина 250 мм. Максимальный раствор валков 1550 мм. Скорость установки валков 8 ммс. Привод валков осуществляется от электродвигателя мощностью 300 кВт с числом оборотов в минуту 750-1000.
– рольганг загрузочный; 2 – толкатели; 3 – нагревательные печи; 4- подающий рольганг; 5 – окалиноломатель перед черновой группой; 6 – гидросбив; 7 – черновая группа клетей; 8 – мостовые краны; 9 – рольганг транспортный; 10 – карман; 11 – летучие ножницы; 12 – окалиноломатель перед чистовой группой; 13 – непрерывная чистовая группа клетей; 14 – рольганг отводящий; 15 – душирующая установка; 16 – моталки; 17 – конвейер рулонов; 18 – поворотный стол; 19 – дрессировочные агрегаты; 20 – ножницы; 21 – агрегат продольной резки; 22 – нормализационная печь; 23 – рольганг; 24 – штабелирующий стол.
Рисунок 1. Схема расположения оборудования стана 1700 МарМК.
Таблица 1-Характеристика оборудования стана 1700 МарМК
Диаметр опорных валков
число оборотов в минуту
скорость перемещения валка ммс
мощность привода кВт
максимальное перемещение валка мм
Черновой окалиноломатель
Черновая группа клетей
Чугун легированный отбеленный
Чистовой окалиноломатель
Чистовая группа клетей
Привод нажимного устройства от электродвигателя мощностью 16 кВт с числом оборотов в минуту 686.
Валки охлаждаются водой давлением 3-5 атм. Допускаемая температура нагрева рабочих валков при прокатке 75-80С.
Перед и за черновым окалиноломателем а также за клетями №2 №3 №4 и чистовым окалиноломателем установлены коллекторы воды высокого давления с помощью которых сбивается окалина с поверхности раската. Давление воды не менее 80 атм. при работе всех коллекторов.
Скорость прокатки черновой группы клетей: окалиноломатель 099 мс клети №1 и №2 - 125 мс клети №3 и №4 - 227 мс клеть №4а - 28 мс.
Проектная скорость прокатки чистовой группы клетей: окалиноломатель 08-122 мс клеть №5 - 132-25 мс клеть №6 - 19-36 мс клети №7 и №8 – 375-815 мс клеть №9 – 595-112 мс клеть №10 – 595-125 мс.
Примерный режим максимальных допустимых обжатий для полос различной ширины приведен в таблице 2.
Таблица 2 - Максимальные допустимые обжатия для полос
Максимальное допустимое обжатие полос % шириной мм
Перед и за чистовой группой клетей установлены летучие ножницы с усилием реза 8 т максимальное разрезаемое сечение 28×1550 мм.
За чистовой группой клетей установлено душирующее устройство общей длиной 60000 мм.
Стан оборудован пятью моталками: три для сматывания полос толщиной 12-100 мм шириной 700-1500 мм; две для сматывания полос толщиной 4-14 мм шириной 800-1540 мм.
Характеристика трех первых моталок: скорость наматывания полосы 625-125 мс максимальная масса рулона 85 т максимальный наружный диаметр рулона 1300 мм диаметр барабана моталок 700 мм длина барабана 2350 мм диаметр тянущих роликов 900500 мм длина бочки 1700 мм диаметр формующих роликов 300 мм длина бочки 1700 мм максимальный ход роликов 350 мм. Привод барабана моталок осуществляется от электродвигателя мощностью
0 кВт с числом оборотов в минуту 7501500 передаточное число редуктора привода вращения барабана i=438.
Характеристика двух последних моталок: скорость наматывания полосы 625-15 мс максимальная масса рулона 15 т максимальный наружный диаметр рулона 1650 мм диаметр барабана моталок 850 мм.
В комплекс каждой моталки входит кантователь который предназначен для снятия рулонов с барабана моталки и подачи их на приемник конвейера у моталок. Время кантования 15 с. Характеристика конвейера рулонов у моталок: скорость движения цепи 005-01 мс привод от электродвигателя мощностью 16 квт с числом оборотов в минуту 6901320.
Характеристика рольгангов приведена в таблице 3.
От моталок рулоны передаются по конвейеру на склад рулонов. На конвейере установлены весы грузоподъемностью 10 т. С конвейера рулоны снимаются с помощью мостовых кранов грузоподъемностью 3015 или 10×10 т и укладываются поплавочно на складе.
Полосы режутся на листы на агрегатах поперечной резки №1 и №2.
Агрегат поперечной резки № 1 предназначен для резки листов толщиной 12-4 мм шириной 600-1520 мм длиной 1500-6400 мм; агрегат №2 – для резки листов толщиной 3-8 мм шириной 700-1500 мм длиной 2000-7000 мм.
В составе оборудования стана также имеется два дрессировочных агрегата имеющих следующие характеристики: диаметр рабочих валков-450 мм опорных-1200 мм длина бочки валков 1700 мм окружная скорость валков 05-25 мс. Привод осуществляется от электродвигателя типа МПС-540-1000 мощностью 400кВт с числом оборотов в минуту 1000.
Термическая обработка листов производится в нормализационно-закалочном агрегате который состоит из термической печи и закалочной машины.
Печь предназначена для нагрева листов под нормализацию и отпуск. Длина печи по кладке 48140 мм ширина 1856 мм. Под печи роликовый: 65 роликов с водоохлаждаемыми цапфами а 52-с водоохлаждаемыми осями. Скорость печного рольганга 10-025 мс. По длине печь разделена на 7 зон регулирования температуры. Температура нагрева металла не менее 1100°С. Печь отапливается газом.
Закалочная машина предназначена для закалки листов. Сила сжатия по всей поверхности закаливаемого листа до 80 т. Скорость рольганга машины 10-02 мс. Выдача листов из печи в закалочную машину периодическая через каждые 2-12 мин листы закаливаются в течение 05-4 мин давление воды 6 атм средний расход воды 350 м3ч.
Имеются отдельно стоящие гильотинные ножницы с монорельсовыми подъемниками и полем «гусиных шеек». Ножницы предназначены для утилизации листов.
Таблица 3 - Характеристика рольгангов стана 1700 МарМК
Характеристика электродвигателя
окружная скорость мс
передаточное число редуктора
У чернового окалиноломателя
Технология производства листа на стане 1700 МарМК
Слябы поступают на склад заготовки закрытого типа где с их поверхности удаляются дефекты. Слябы вначале нагревают газокислородными горелками до температуры воспламенения металла после чего подают струю режущего кислорода. Поверхностный слой стали загрязненный дефектами сгорает и частично оплавляется. В струю режущего кислорода подают флюс сгорающий с выделением большого количества тепла: смесь алюниевомагниевого порошка с ферросилицием силикокальцием или кварцитовым песком.
После зачистки слябы с температурой ниже 400°С (холодный всад) подаются к загрузочному рольгангу 1 методических печей с помощью мостового магнитного крана. С рольганга слябы сталкивателями 2 подаются в методические четырехзонные печи 3. В печах слябы нагреваются не менее 2 часов 10 минут до температуры 1270°С. Распределение температур по зонам печи следующее: томильная зона – 1050-1100°С 1 сварочная зона - 1300-1350°С 2 сварочная зона – 1300-1350°С томильная зона – 1240-1300°C [4].
После нагрева слябы выдаются сталкивателем на подающий рольганг и транспортируются к черновому окалиноломателю стана со скоростью 152 мс и по одному задаются в черновую группу клетей. Перед и за черновым окалиноломателем а также за клетями № 2 № 3 № 4 и чистовым окалиноломателем установлены коллекторы воды высокого давления 6 с помощью которых сбивается окалина с поверхности раската. В черновом окалиноломателе сляб обжимается на 5-20%. При прокатке в черновой группе клетей характерным является то что в клетях № 2 № 3 № 4 и № 4а раскат находится одновременно в вертикальной и горизонтальной клетях [5].
При выходе из черновой группы клетей раскат транспортируется рольгангом 9 к чистовому окалиноломателю 12 чистовой группе клетей 13. Раскат выходящий из черновой группы клетей 9 имеет вытянутый передний и задний концы которые отрезают на летучих ножницах 11 перед чистовым окалиноломателем 12. В случае остановки чистовой группы клетей и чрезмерного остывания раската на рольганге он сбрасывается в карман 10 и далее отправляется на переплавку.
Чистовой окалиноломатель 12 обжимает полосу на 02-04 мм что обеспечивает взламывание вторичной воздушной окалины которая затем сбивается коллектором воды высокого давления установленным после чистового окалиноломателя. Скорость прокатки в окалиноломателе 08-122 мс. Скорость прокатки в последней клети достигает 125 мс. Полосу обычно задают на заправочной скорости несколько меньше требуемой по режиму обжатий.
Для стабилизации процесса прокатка в чистовой группе клетей ведется с межклетьевым натяжением величина которого составляет 5-15% от предела текучести полосы чтобы не ухудшить поперечный профиль полосы в межклетьевых промежутках [6].
Для направления прокатываемого металла в валки и из валков а также для поддержания прокатываемой полосы между клетями непрерывной чистовой группы 13 используют станинные ролики проводки линейки и петледержатели [7].
Температура конца прокатки должна составлять порядка 850-890°С для обеспечения однородной структуры металла и необходимых механических свойств.
После чистовой группы клетей полоса попадает в душирующее устройство 15 в котором охлаждается до температуры смотки порядка 650-680°С.
Далее осуществляется смотка полос в рулоны массой до 9 т на моталках 16 [8].
От моталок рулоны передаются по конвейеру 17 на склад рулонов. С конвейера рулоны снимаются с помощью мостовых кранов грузоподъемностью 3015 или 1010 т и укладываются поплавочно на складе где охлаждаются до температуры не выше 200°С.
Далее на агрегате продольной резки 21 обрезаются дефектные кромки полосы и затем полосы режутся на листы на агрегатах поперечной резки при невысоких температурах 20-25°С.
Далее листы подвергают нормализации и закалке в нормализационно-закалочном агрегате 22.
После этого листы упаковываются в пачки и складируются на складе готовой продукции.
Методика расчета параметров прокатки
1 Алгоритм расчета параметров прокатки в черновой группе клетей стана
1.1 Алгоритм расчета уширения
В составе черновых групп клетей ШПС имеются универсальные клети в которых полоса одновременно деформируется в вертикальных и горизонтальных валках. Такая деформация приводит к специфическому формоизменению металла: при обжатии боковых граней вертикальными валками развивается значительное приконтактное уширение – наплывы на широких гранях обжатие которых при прокатке в горизонтальных валках вызывает интенсивное уширение металла величину которого можно представить в виде [9]:
гдеDbЕ – естественное уширение полосы в горизонтальных валках;
DbД – дополнительное уширение (за счет обжатия утолщенных кромок полосы горизонтальными валками).
Тогда ширина полосы на выходе из универсальной клети равна (рисунок 2):
гдеb0 – ширина на входе в вертикальные валки универсальной клети;
DbВ – абсолютное обжатие полосы в вертикальных валках;
а – последовательная деформация полосы (1) в вертикальных (2) и горизонтальных (3) валках; б – деформация полосы в горизонтальных валках.
Рисунок 2. Схема к расчету уширения в универсальной клети
Естественное уширение:
гдеDh – обжатие в горизонтальных валках;
h0 – толщина полосы до пропуска;
R – радиус горизонтальных валков;
е – основание логарифма.
Дополнительное уширение:
где– длина очага деформации при прокатке в вертикальных валках;
RВ – радиус вертикальных валков;
h1 – толщина полосы после пропуска.
1.2 Алгоритм расчета температурного режима прокатки
Среднемассовая температура раската на входе в первую клеть:
гдеtСЛ - время транспортировки сляба от печи до первой клети;
hСЛ - толщина сляба на входе в первую клеть;
ТН - температура нагрева сляба.
Среднемассовая температура раската на входе в последующие клети:
гдеt - время охлаждения полосы после
t0 – температура металла в предыдущей клети.
Температура полосы на выходе из клети:
Коэффициенты уравнений (7-8) приведены в таблице 4.
Таблица 4-Коэффициенты для расчета температуры прокатки
Значения коэффициентов
1.3 Алгоритм расчета параметров прокатки в горизонтальных валках
Сопротивление металла деформации при прокатке в горизонтальных валках:
гдеS a b c – постоянные числа;
s0Д – исходный предел текучести;
u e t – скорость степень и температура деформации металла.
гдерСР – среднее удельное давление;
F – площадь контакта металла с валками.
гдеns - коэффициент напряженного состояния.
Коэффициент напряженного состояния определяется по формуле:
Средняя высота полосы определяется по формуле:
гдеy – коэффициент плеча равнодействующей усилия прокатки.
Коэффициент плеча при горячей прокатке:
гдеnВ – скорость валков обмин.
1.4 Алгоритм расчета параметров прокатки в вертикальных валках
Сопротивление металла деформации при прокатке в вертикальных валках:
Относительное обжатие:
гдеuВ – скорость прокатки в вертикальных валках;
hПЛ – глубина проникновения пластической деформации с одной стороны мм.
где ns - коэффициент напряженного состояния;
bСР – средняя ширина зоны контакта металла с валками.
Средняя ширина зоны контакта:
NПР= MПР×p×nВ30.(32)
2 Алгоритм расчета параметров прокатки в чистовой группе клетей стана
2.1 Алгоритм расчета температурного режима прокатки
Изменение температуры металла за счет излучения рассчитывается по формуле Тягунова В.А.:
гдеt – температура металла;
t - время охлаждения металла.
Кроме потерь тепла излучением присутствуют потери тепла конвекцией которые по экспериментальным данным можно принимать равными 10-20% от потерь тепла излучением.
Среднемассовая температура раската на входе в клеть равна:
Изменение температуры за счет отдачи тепла рабочим валкам рассчитывается по формуле Венцеля Х.:
гдеtB – температура поверхности валков;
Повышение температуры за счет энергии деформации вычисляется по уравнению Тягунова В.А.:
гдеhСР=(h0+h1)2 - средняя толщина полосы.
Температурная модель прокатки в чистовых клетях учитывает потери тепла при гидросбиве окалины в чистовом окалиноломателе. Ввиду определенных трудностей описания условий теплоотдачи в системе полоса – пар – вода расчет изменения температуры прокатки вследствие воздействия гидросбива предлагается выполнять по следующей эмпирической зависимости:
гдеn - число секций гидросбива.
Среднемассовая температура на выходе из клети определяется по формуле:
2.2 Алгоритм расчета параметров прокатки в горизонтальных валках
Скорость деформации:
Термомеханические коэффициенты:
- коэффициент учитывающий температуру:
- коэффициент учитывающий степень деформации:
- коэффициент учитывающий скорость деформации:
при u=100300 с-1.(45)
Сопротивление деформации:
гдеКП и КВ - коэффициенты учитывающие соответственно влияние состояния поверхности валков и марку прокатываемой стали.
Показатель силы трения:
Коэффициент напряженного состояния:
Коэффициент учитывающий влияние ширины полосы на удельное давление:
nB=1 при 05nB=115 при lДhСР>5.(51)
Среднее давление металла на валки с учетом натяжения:
гдеs0 s1 - переднее и заднее натяжение полосы.
Среднюю ширину определяем по формуле:
где y - коэффициент приложения плеча равнодействующей.
При прокатке в непрерывной группе клетей величина опережения определяется с учетом натяжения:
Скорость прокатки с учетом опережения:
гдеuВ – скорость валков мс.
3 Алгоритм расчета скоростной и нагрузочной диаграмм прокатки
В общем случае скоростная и нагрузочная диаграммы прокатки могут включать в себя любое число фаз соответствующих прокатке с постоянной скоростью с ускорением или торможением (рисунок 3).
Расчет скоростного режима прокатки основан на законах постоянства секундных объемов металла прокатываемого в непрерывной группе клетей и равноускоренного или равнозамедленного движения при ограничениях определяемых характеристиками технологии и основного оборудования.
Время работы клети на холостом ходу tА задается.
Рисунок 3. Скоростная и нагрузочная диаграммы прокатки
Время работы клети на заправочной скорости при прохождении переднего конца полосы от клети до барабана моталки и закрепления ее на барабане:
гдеtПР – время прохождения передним концом полосы межклетевых промежутков от первой до последней чистовой клети стана;
nЗП – заправочная скорость полосы.
nЗ – заправочная скорость клети.
Время прокатки с ускорением от заправочной скорости до номинальной nН:
гдеа – линейное ускорение привода.
Время прокатки с ускорением от номинальной скорости до максимальной nMAX (установившейся) скорости:
Время прокатки полосы на максимальной скорости:
гдеlMAX – длина полосы прокатанной в i-ой клети на максимальной скорости.
гдеli – длина полосы после прокатки в i-ой клети.
Время прокатки с замедлением от максимальной скорости до номинальной:
гдеb – линейное замедление привода.
Время прокатки с замедлением от номинальной скорости до заправочной:
Время цикла прокатки:
tЦ=tА+tБ+tВ+tГ+tД+tЕ+tЖ.(72)
В общем случае крутящий момент на валу электродвигателя i-ой клети равен:
гдеМПР - приведенный к валу двигателя момент прокатки;
МТР - приведенный к валу двигателя момент добавочных сил трения во вращающихся деталях главной линии стана возникающих при наличии металла в валках;
МХХ - приведенный к валу двигателя момент холостого хода;
МДИН – приведенный к валу двигателя динамический момент возникающий при изменении числа оборотов.
Статический момент на валу двигателя:
Статическая нагрузка двигателя является постоянной в течение пропуска.
гдеK – передаточное число привода валков от электродвигателя;
МТР1 МТР2 – соответственно моменты трения в подшипниках валков и в передаточных механизмах.
Основной величиной составляющей момент добавочных сил трения является момент сил трения в подшипниках валков МТР1:
гдеР – усилие прокатки;
mП – коэффициент трения в подшипнике;
dТР – диаметр трения в подшипниках валков клети дуо и опорных валков клети кварто.
DP DОП – соответственно диаметры рабочего и опорного валков.
Момент добавочных сил трения в передаточных механизмах главной линии:
гдеhS - суммарный к.п.д. передачи двигатель – валки.
С некоторым приближением момент холостого хода можно представить как часть номинального момента двигателя:
МХХ=(002005)×МНОМ.(79)
Динамический момент определяется по формуле:
а – ускорение валков.
где - маховый момент якоря электродвигателя.
Моменты на валу двигателей по участкам нагрузочной диаграммы:
гдеq=uMAXuН - коэффициент учитывающий снижение крутящего момента электродвигателя вследствие ослабления магнитного потока при частоте вращения валков больше номинальной.
МЕ=(МХХ-МДИН)×q.(87)
Эквивалентный (среднеквадратический) момент на валу двигателя:
Проверка электродвигателя на нагрев:
Проверка электродвигателя на допустимую перегрузку:
гдеМMAX – максимальный момент двигателя по нагрузочной диаграмме;
КП – коэффициент перегрузки двигателя (КП=25275).
Исходные данные и расчет параметров прокатки листа
Масса сляба: m=811 т.
Высота и ширина готового листа: .
Исходный предел текучести стали 08 пс [10]: .
Значения коэффициентов необходимых для расчета сопротивления деформации металла при прокатке в горизонтальных валках: S=0885; а=0135; b=0164; с= -28.
Характеристика валков клетей представлена в таблице 5.
Таблица 5 – Характеристика валков стана 1700 МарМК
Частота вращения валков nв обмин
Скорость прокатки в валках vп мс
Диаметр опорных валков клетей 8-13 чистовой группы: Dоп=1000 мм.
Время транспортировки сляба от печи до первой клети:.
Время охлаждения полосы после i-го пропуска:
Коэффициенты для расчета температуры прокатки в черновой линии стана приведены в таблице 6.
Таблица 6 – Коэффициенты для расчета температуры прокатки в черновой группе клетей стана 1700 МарМК
Передние и задние натяжения в клетях чистовой группы представлены в таблице 7.
Таблица 7 - Передние и задние натяжения при прокатке в чистовой линии клетей стана 1700 МарМК при прокатке листа 32×1320 мм
Скоростные параметры чистовой группы клетей представлены в таблице 8.
Таблица 8 – Скоростные параметры чистовой группы клетей стана 1700 МарМК
Время работы на холостом ходу
Заправочная скорость полосы
Расстояние между клетями
Заправочная скорость клети
Номинальная скорость
Максимальная скорость
Линейное ускорение привода
Линейное замедление привода
Длина отводящего рольганга: .
Длина конца полосы для закрепления на барабане моталки: .
2 Распределение обжатий по клетям стана
Суммарное обжатие сляба составляет:
Обжатие в черновой лини принимаем равным 85% от суммарного:
Обжатие в чистовой линии принимаем равным 15% от суммарного:
Распределение обжатий по клетям черновой и чистовой линий стана представлено в таблице 9.
Таблица 9 – Распределение обжатий по клетям стана 1700 МарМК при прокатке листа 32×1320 мм
Толщина полосы после пропуска мм
Относительное обжатие %
Абсолютное обжатие в вертикальных валках мм
Так как черновой и чистовой окалиноломатели первая клеть и группа клетей чистовой линии стана не имеют вертикальных валков дополнительное уширение в них отсутствует т.е. и и интенсивное уширение равно естественному .
По формуле (3) определяем естественное уширение для клети 1(ОЛ):
Ширину полосы на выходе из клети 1 (ОЛ) определяем по формуле (2):
Для клети 3 (№2) по формуле (3) естественное уширение равно:
По формуле (4) определяем дополнительное уширение в клети 3 (№2) при :
По формуле (1) определяем абсолютное уширение для клети 3 (№2):
Ширину полосы на выходе из клети 3 (№2) определяем по формуле (2):
Расчет уширения в клетях 27-13 производится аналогично расчету в клети 1 а в клетях 4-6 аналогично расчету в клети 3. Результаты расчетов уширения в клетях приведены в таблице 10.
Таблица 10 – Результаты расчета уширения в клетях стана 1700 МарМК при прокатке листа 32×1320 мм
Естественное уширение мм
Длина очага деформации в вертикальных валках мм
Дополнительное уширение мм
Абсолютное уширение мм
Ширина полосы на выходе из клети
Продолжение таблицы 10
4 Расчет температурного режима прокатки
Произведем расчет температурного режима прокатки в черновой группе клетей.
Среднемассовую температуру сляба на входе в клеть 1 (ОЛ) рассчитываем по формуле (5):
Среднемассовую температуру раската на выходе из клети 1 (ОЛ) определяем по формуле (7):
По формуле (6) рассчитываем среднемассовую температуру раската на входе в клеть 2 (№1):
По формуле (7) определяем среднемассовую температуру раската на выходе из клети 2 (№1):
Расчет среднемассовой температуры раската на входе и выходе из каждой клети черновой группы выполнен аналогично расчету для клети 2. Результаты расчета приведены в таблице 11.
Таблица 11 – Результаты расчета температурного режима прокатки в черновой лини стана 1700 МарМК при прокатке листа 32×1320 мм
Выполним расчет температурного режима прокатки для чистовой группы клетей.
Изменение температуры за счет излучения при движении раската до клети рассчитываем по формуле 31:
Потери тепла конвекцией принимаем равными 20% от потерь тепла излучением:
Среднемассовая температура на входе в клеть по формуле (32):
По формуле (33) определяем изменение температуры за счет отдачи тепла рабочим валкам при :
Повышение температуры за счет энергии деформации вычисляем по формуле (34) при :
Уменьшение температуры на гидросбиве определяем по формуле (35):
Среднемассовую температуру на выходе из клети определяем по формуле (36):
Расчет в клетях 8-13 выполнен аналогично. Результаты расчета представлены в таблице 12.
Таблица 12 – Результаты расчета температурного режима прокатки в чистовой линии клетей стана 1700 МарМК при прокатке листа 32×1320 мм
5 Расчет параметров прокатки
Произведем расчет параметров прокатки в горизонтальных валках черновой группы.
По формуле (8) определяем длину очага деформации в вертикальных валках клети:
По формулам (9) и (10) определяем значения степени и скорости деформации металла:
Сопротивление металла деформации при прокатке в горизонтальных валках определяем по формуле (8):
Определяем среднюю высоту полосы по формуле (17):
Коэффициент напряженного состояния определяем по формуле (16) т.к.:
По формуле (14) определяем среднее удельное давление металла на валки:
По формуле (13) определяем площадь контакта металла с валками:
Усилие прокатки в клети 1 (ОЛ) рассчитываем по формуле (12):
Коэффициент плеча при горячей прокатке определяем по формуле (19):
По формуле (18) вычисляем момент прокатки:
Мощность прокатки рассчитываем по формуле (20):
Расчет параметров прокатки в горизонтальных валках клетей 2-6 черновой группы выполнен аналогично. Результаты расчета приведены в таблице 13.
Таблица 13 - Результаты расчета параметров прокатки в горизонтальных валках черновых клетей стана 1700 МарМК при прокатке листа 32×1320 мм
Выполним расчет параметров прокатки в вертикальных валках черновой группы.
Относительное обжатие определяем по формуле (22):
Определяем по формуле (24) глубину проникновения пластической деформации с одной стороны:
Скорость деформации металла в вертикальных валках определяем по формуле (23):
По формуле (21) определяем сопротивление металла деформации при прокатке в вертикальных валках:
Среднюю ширину зоны контакта определяем по формуле (29):
По формуле (28) определяем коэффициент напряженного состояния:
Среднее удельное давление металла на валки определяем по формуле (26):
Площадь контакта металла с вертикальными валками определяем по формуле (27):
По формуле (25) определяем усилие прокатки:
Определяем по формуле (31) коэффициент плеча равнодействующей усилия прокатки:
Момент прокатки рассчитываем по формуле (30):
По формуле (32) рассчитываем мощность прокатки:
Расчет параметров прокатки в вертикальных валках остальных клетей черновой группы выполнен аналогично. Результаты расчета приведены в таблице 14.
Таблица 14-Результатты расчета параметров прокатки в вертикальных валках черновой группы стана 1700 МарМК при прокатке листа 32×1320 мм
Произведем расчет параметров прокатки для горизонтальных валков чистовой группы.
По формуле (39) определяем относительно обжатие в валках:
Скорость деформации рассчитываем по формуле (40):
Определяем термомеханические коэффициенты:
- коэффициент учитывающий температуру по формуле (41):
- коэффициент учитывающий степень деформации при по формуле (43):
- коэффициент учитывающий скорость деформации при по формуле (44):
По формуле (46) определяем сопротивление металла деформации:
Рассчитываем по формуле (47) коэффициент трения при :
Показатель силы трения определяем по формуле (48):
Коэффициент напряженного состояния при рассчитываем по формуле (50):
Коэффициент учитывающий влияние ширины полосы на удельное давление при по формуле (51):
По формуле (53) определяем коэффициент :
Среднее давление металла на валки с учетом натяжения рассчитываем по формуле (52):
Определяем среднюю ширину полосы по формуле (55):
По формуле (54) определяем усилие прокатки:
По формуле (19) рассчитываем коэффициент плеча при горячей прокатке:
Рассчитываем по формуле (56) момент прокатки:
По формулам (59) и (60) определяем коэффициенты и :
По формуле (58) определяем отношение :
Величину опережения с учетом натяжения определяем по формуле (57):
Определяем скорость прокатки с учетом опережения по формуле (61):
Мощность прокатки рассчитываем по формуле (62):
Расчет параметров прокатки в горизонтальных валках клетей 8-13 чистовой линии выполнен аналогично. Результаты расчета приведены в таблице 15.
Таблица 15 - Результаты расчета параметров прокатки в горизонтальных валках чистовой группы стана 1700 МарМК при прокатке листа 32×1320 мм
Продолжение таблицы 15
6 Расчет скоростной и нагрузочной диаграмм прокатки в чистовой линии клетей
Таблица 16 – Параметры оборудования чистовой лини стана 1700 МарМК
Маховый момент якоря эд
Диаметр рабочих валков
Продолжение таблицы 16
Диаметр опорных валков
Коэффициент трения в подшипнике
Диаметр трения в подшипниках валков
Передаточное число привода
Суммарный К.П.Д. передачи двигатель - валки
Определим для клети 7 (ОЛ) скоростные и нагрузочные параметры.
Определяем по формуле (64) время прохождения передним концом полосы межклетевых промежутков от первой до последней чистовой клети стана:
Время работы клети на заправочной скорости при прохождении переднего конца полосы от клети до барабана моталки и закрепления ее на барабане определяем по формуле (63):
Время прокатки с ускорением от заправочной скорости до номинальной определяем по формуле (65):
По формуле (66) определяем время прокатки с ускорением от номинальной скорости до максимальной (устоявшейся) скорости:
Определяем длину полосы после прокатки в клети по формуле (69):
По формуле (68) определяем длину полосы прокатанной на максимальной скорости:
Время прокатки полосы на максимальной скорости рассчитываем по формуле (67):
Время прокатки с замедлением от максимальной до номинальной скорости определяем по формуле (70):
По формуле (71) определяем время прокатки с замедлением от номинальной до заправочной скорости:
Время цикла прокатки определяем по формуле (72):
Так как чистовой окалиноломатель является клетью дуо момент сил трения в подшипниках валков определяем по формуле (76):
Момент добавочных сил трения в передаточных механизмах главной линии определяем по формуле (78):
По формуле (75) определяем приведенный к валу двигателя момент прокатки и момент добавочных сил трения:
По формуле (79) определяем момент холостого хода двигателя:
Приведенный маховый момент вращающихся деталей главной линии стана определяем по формуле (81):
По формуле (80) рассчитываем динамический момент:
Статический момент на валу двигателя определяем по формуле (74):
По формуле (73) определяем крутящий момент на валу электродвигателя:
Определяем коэффициент учитывающий снижение крутящего момента электродвигателя вследствие ослабления магнитного потока при частоте вращения валков больше номинальной:
Моменты на валу двигателя по участкам нагрузочной диаграммы определяем по формулам (82)-(88):
Эквивалентный (среднеквадратический момент на валу двигателя определяем по формуле (89):
Скоростные и силовые параметры прокатки в остальных клетях чистовой линии выполнены аналогично. Результаты представлены в таблице 17.
Таблица 17 – Результаты расчета скоростных и силовых параметров прокатки в чистовой линии клетей стана 1700 МарМК при прокатке листа 32×1320 мм
Продолжение таблицы 17
Проверку электродвигателей на нагрев выполняем по неравенству (90):
Все двигатели чистовой группы работают без перегрева.
Оценка загрузки приводных электродвигателей и
производительности стана
Продолжительность плановых предупредительных ремонтов: .
Продолжительность капитального ремонта оборудования: .
Продолжительность плановых текущих простоев оборудования: .
Остановок в праздничные дни: .
Остановок в еженедельные выходные дни: .
Коэффициент использования фактического времени работы стана:
Коэффициент выхода годного проката: .
Номинальное время работы стана определяем по формуле:
Фактическое время работы стана рассчитываем по формуле:
Технически возможную производительность по годному определяем по формуле:
Годовую производительность стана по годному определяем по формуле:
Проверку электродвигателей на допустимую перегрузку выполняем по неравенству (91) при :
Двигатели всех клетей чистовой линии работают без перегрузки.
В данном курсовом проекте разработана технология горячей прокатки листа 32×1320 мм на непрерывном широкополосном стане 1700 Мариупольского металлургического комбината имени Ильича. Исходной заготовкой для производства данного листа является сляб размерами 175×1320×4500 мм из стали 08пс массой 811 т.
Были рассмотрены следующие вопросы:
- описан непрерывный широкополосный стан горячей прокатки 1700 Мариупольского металлургического комбината имени Ильича введенный в эксплуатацию в 1960 году и его вспомогательное оборудование;
- приведена характеристика оборудования стана 1700 МарМК;
- назначен температурный режим нагрева слябов в методических печах перед прокаткой; слябы загружаются в печи при температуре ниже 400°С (холодный всад) и нагреваются не менее 2 ч. 10 мин. до температуры 1270°С;
- назначена температура конца прокатки 850-890°С что обеспечивает однородную мелкозернистую структуру металла и необходимые механические свойства;
- назначена температура смотки полос которая составляет 650-680°С что обеспечивает необходимый предел прочности и предел текучести металла при смотке полос на моталках в рулоны; полоса до необходимой температуры охлаждается душирующим устройством;
- назначены скоростные режимы прокатки в черновой и чистовой линиях стана; скорости прокатки в клетях черновой линии стана составляют: в горизонтальных валках: клеть 1 (ОЛ) – 099 мс клеть 2 (№1) – 125 мс клеть 3 (№2) – 125 мс клеть 4 (№3) – 168 мс клеть 5 (№4) – 168 мс клеть 6 (№4а) – 200 мс; вертикальные валки: клеть 3 (№2) – 105 мс клеть 4 (№3) – 134 мс клеть 5 (№4) – 134 мс клеть 6 (№4а) – 188 мс; скорости прокатки в чистовой линии клетей: заправочная: клеть 7 (ОЛ) – 072 мс клеть 8 (№5) – 110 мс клеть 9 (№6) – 162 мс клеть 10 (№7) – 261 мс клеть 11 (№8) – 310 мс клеть 12 (№9) – 420 мс клеть 13 (№10) – 500 мс; номинальная: клеть 7 (ОЛ) – 080 мс клеть 8 (№5) – 132 мс клеть 9 (№6) – 190 мс клеть 10 (№7) – 375 мс клеть 11 (№8) – 400 мс клеть 12 (№9) – 595 мс клеть 13 (№10) – 900 мс; максимальная: клеть 7 (ОЛ) – 116 мс клеть 8 (№5) – 192 мс клеть 9 (№6) – 317 мс клеть 10 (№7) – 485 мс клеть 11 (№8) – 711 мс клеть 12 (№9) – 889 мс клеть 13 (№10) – 1000 мс;
- приведены передние и задние натяжения при прокатке в чистовой линии клетей;
- распределены обжатия по клетям стана в соотношении 85% от суммарного обжатия на черновую линию и 75% на чистовую с учетом максимально допустимых обжатий в каждой клети и с учетом получения необходимой ширины полосы на выходе из последней клети чистовой линии;
- выполнен расчет уширения за счет рационального использования обжатия в вертикальных валках чистовой линии стана; ширина полосы на выходе из последней клети чистовой линии составляет 132026 мм;
- выполнен расчет температурного режима прокатки определены среднемассовые температуры раската на входе и выходе из каждой клети; в результате проведения расчета было определено что температура конца прокатки составляет 86327°С что входит в назначенный интервал конца прокатки 850-890°С;
- произведен расчет параметров прокатки в черновой и чистовой линиях стана; мощности и моменты прокатки не превышают допустимые значения;
- построены графики изменения средних контактных давлений усилий прокатки моментов и мощностей прокатки в черновой и чистовой линиях стана;
- выполнен расчет и построение скоростной и нагрузочной диаграмм прокатки в чистовой линии клетей;
- произведена проверка приводных электродвигателей чистовой линии на нагрев и перегрузку; в результате было определено что все двигатели работают в оптимальном режиме без нагрева и перегрузки;
- рассчитана годовая производительность стана по годному с учетом всех простоев стана и потерь металла; годовая производительность составила 2001396 тгод.
Список использованной литературы
Полухин П.И. Федосов Н.М. Королев А.А. Матвеев Ю.М. Прокатное производство. Учебник для вузов. 3-е издание. - М.: Металлургия 1982. - 490 с.
Прокатные станы СССР. Том 2.Под редакцией Гунина И.В. - М.: Металлургия 1970. - 600 с.
Комановский А.З. Листопрокатное производство. Справочник. - М.: Металлургия 1979. – 280 с.
Сафьян М.М. Мазур В.Л. Сафьян А.М. Технология процессов прокатки и волочения. Листопрокатное производство. – Киев: Выща школа 1988. – 351 с.
Коновалов Ю.В. Налча Г.И. Савранский К.Н. Справочник прокатчика. - М.: Металлургия 1977. – 312 с.
Коновалов Ю.В. Справочник прокатчика. Справочное издание в 2-х книгах. Книга 1. Производство горячекатаных листов и полос. – М.: Теплотехник 2008. – 640 с.
Талмазан В.А. Мантуров К.В. Ким Б.А. Расчет параметров горячей прокатки на широкополосных станах. – Темиртау: КарМетИ 2006. – 46 с.
Целиков А.И. Томленов А.Д. Зюзин В.И. Третьяков А.В. Никитин Г.С. Теория прокатки. Справочник. – М.: Металлургия 1982. – 335 с.