Холоднокатаный прокат

Введение

Новолипецкий металлургический комбинат НЛМК является предприятием с полным металлургическим циклом.

Общая схема производства включает следующие переделы:

агломерационное производство;

коксохимическое производство;

доменное производство;

сталеплавильное производство;

прокатное производство.

Агломерационное и коксохимическое производства (АГП и КХП) являются производителями основных компонентов для доменного производства - агломерата и кокса.

Доменное производство (ДЦ-1, ДЦ-2) специализируется на выпуске чугуна, который является не только полуфабрикатом для сталеплавильного производства, но и товарной продукцией первого передела.

Сталь, получаемая в сталеплавильном производстве (КЦ-1, КЦ-2), производится в виде слябов. Стальные слябы в дальнейшем используются для производства проката, а также являются товарной продукцией второго передела. Прокатное производство представлено цехом горячей прокатки ПГП, и цехами холодной прокатки ПХПП, ПТС, ПДС. Сталь, прокатанная на стане 2000 (ПГП) (горячекатаный прокат), является товарной продукцией НЛМК третьего передела, и служит заготовкой в производстве холоднокатаного листа. Металлургической продукцией НЛМК с наиболее высокой добавленной стоимостью является холоднокатаный прокат. На комбинате освоены технологии, позволяющие производить холоднокатаный прокат с цинковым и полимерным покрытиями (ПХПП), а также прокат электротехнических марок стали (ПТС, ПДС).

Кроме выше перечисленных производств НЛМК включает в себя ряд подразделений, обеспечивающих работу комбината:

топливно-энергетический комплекс бесперебойно обеспечивает подразделения комбината энергоресурсами ( электроэнергия, пар, вода, газ и т.д.);

ремонтный завод комбината обладает достаточной базой для ведения ремонтов металлургического оборудования;

строительно-ремонтный комплекс, который ведет строительные работы на территории комбината;

транспортная база ( железнодорожный и автомобильный транспорт).

Технологическая схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Технологическая схема производства

Сырьё, в виде рулонов горячекатаного металла, поступает из ПГП. Рулоны подаются на кантователь, где их переворачивают. После этого рулоны поступают на агрегат подготовки, на этом агрегате у листа обрезаются кромки и края. Далее металл третьей и четвёртой группы нормализуется на агрегате первичной подготовки. После подготовки металл проходит первичную обработку на травильном агрегате. Затем металл подаётся на газо-потребляющий агрегат, пройдя который металл, скатанный в рулоны, подаётся на четырёх клетьевой стан 1400. На стане металл проходит холодную прокатку и доводится до толщины 0,4-0,7 мм. Прокатанный металл поступает на агрегат продольной резки. Обработка на этом агрегате состоит в обрезании кромок и концов листа. Обработанный металл подаётся на агрегат для улучшения свойств металла, здесь производится обезуглероживание и другие операции. После этого агрегата металл готов к резке. Далее металл упаковывается в рулоны. Основная продукция - динамная сталь.

В данном курсовом проекте разрабатывается технология производства холоднокатаной полосы стали 08пс размером 0,7×1000 в цехе ПДС.

1.       Технологический процесс производства исходной заготовки

1.1 Технические требования к заготовке

Горячекатаный подкат поступает в цех поплавочно, с сертификатами качества КЦ -1, КЦ -2 и сертификатом качества ПГП. Технология производства и химический состав стали марки 08пс соответствует технологической инструкции с учетом схем назначения на производство холоднокатаного проката в ПДС. Технологические параметры горячей прокатки также соответствуют технологической инструкции и технологическим картам на нагрев и прокатку металла на стане горячей прокатки НШС 2000.

Каждый рулон имеет четкую маркировку, указывающую номер плавки, марку стали, номер партии, размеры и массу рулона. Рулон обвязан по образующей упаковочной лентой. Прокат горячекатаный рулонный, поступающий в ПДС для дальнейшего передела, удовлетворяет требованиям технологических условий. Предельные отклонения по толщине подката, измеренной по центральной линии полосы должны удовлетворять следующим требованиям: (2,00 ± 0,12) мм, (2,30 ± 0,12) мм на 98 % длины полосы. Ширина должна быть от 1030 мм до 1310 мм. Предельные отклонения по ширине составляют +20 мм.

Поперечное сечение горячекатаной полосы симметричное, выпуклое, чечевицеобразное. Поперечная разнотолшинность, определяемая как разность между толщиной в середине полосы и толщиной на расстоянии 40 мм от более тонкой необрезанной кромки, не должна превышать 0,01-0,06 мм. Допускаемые смещения выпуклости от осевой линии полосы не должно превышать 100 мм.

Клиновидность полосы, определяемая как разность толщин, измеренных на расстоянии не менее 40 мм от левой и правой кромок не превышает 0,03 мм.

Максимальная высота местных утолщений, представляющих собой узкие от 50 мм до 250 мм возвышения профиля поперечного сечения полосы в продольном направлении не превышает 0.01 мм. Величина местных утолщений определяется как разность между максимальной толщиной местного утолщения и полусуммой толщин в его основании.

Отклонение от плоскостности горячекатаных полос не должно превышать 15 мм, с шагом не менее 600 мм. Серповидность полос - не более 3 мм на длине один погонный метр. Телескопичность рулонов не более 50 мм. Выступание отдельных витков рулона - не более 15 мм.

Рванины на кромках не должны превышать половины поля допуска по ширине и выводить полосу за номинальный размер по ширине. Полосы не имеют скрученных, смятых концов и складок. Допускаются в отдельных местах загнутые кромки под углом не более 90°. Поверхность полосы без трещин, расслоений, плен, пузырей, вкатанной окалины. Риски, отпечатки, царапины не превышают половины суммы предельных отклонений по толщине.

Рулоны обвязаны по образующей на обвязочной машине. Неплотная смотка полосы (распущенный рулон) не допускается.

1.2 Технология производства исходной заготовки

Производство слябов осуществляется путем разливки жидкой стали на установках непрерывной разливки стали (УНРС).

Установка непрерывной разливки стали - агрегат, который позволяет разливать жидкий металл в твердые заготовки заданного сечения - прямоугольного (слябы), квадратного (блюмы), круглого или профилированного (круг, тавр, двутавритд.). Готовые слябы при помощи роликового конвейера (рольганга) подаются на склад, где проходят контроль качества, и обработку, обеспечивающую удаление выявленных дефектов. Затем слябы отгружают в цех горячей прокатки (ПГП). Схема НШПС 2000 представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема расположения основного оборудования стана 2000

В ПГПП всё механическое оборудование сгруппировано в пять планово-монтажных групп: печная, черновая, чистовая, уборочная, общее оборудование стана. Слябы подаются кранами на загрузочные устройства и транспортируются к загрузочному столу, откуда при помощи сталкивателя подаются на загрузочный рольганг, который перемещает их к одной из печей. Перемещение сляба по рольгангу ограничено упором. Далее толкателем сляб задвигается в нагревательную методическую печь. Нагретые слябы выгружаются приёмный рольганг с помощью приёмника. С загрузочного рольганга слябы с помощью подъёмного стола, толкателя, передаточной тележки могут подаваться на загрузочный стол, а оттуда - прямо на приёмный рольганг. С помощью сталкивателя при необходимости сляб подаётся в обратном направлении на загрузочный рольганг. Приёмный рольганг транспортирует нагретые слябы к черновой группе.

После чернового окалиноломателя и двухвалковой клети сляб поступает на рольганг черновых клетей, в каждой из которых осуществляется один пропуск металла. Далее металл, прокатанный в черновой группе клетей, промежуточным рольгангом подаётся к летучим ножницам перед чистовой группой клетей, которые обрезают передний и задний концы подката, придавая им шевронную и ровную форму соответственно. Чистовая группа клетей состоит из чистового окалиноломателя и семи последовательно расположенных 4-валковых клетей с направляющими устройствами и петле держателями между ними. После выхода из последней клети полоса по отводящему рольгангу поступает на моталки для сматывания в рулон. Моталки работают поочерёдно в связи с тем, что после смотки полосы в рулон необходимо некоторое время для выгрузки его из моталки, обвязки и передачи на конвейер, потом на подъёмно-поворотный стол для последующей передачи в ПХПП, ПДС и ПТС или в участок отделки металла (УОМ) ПГП.

Технологическая схема производства проката в ПГП представлена на рисунке 2.

                                        прием слябов

                                 Отгрузка готовой продукции

Рисунок 3 - Технологическая схема производства проката в ПГП

1.3 Анализ дефектов заготовки

Анализ дефектов поверхности и формы горячекатаных полос, рулонов приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Анализ дефектов заготовки

2. Технологический процесс производства заданного вида продукции

.1 Профильный и марочный сортамент, наименования и требования стандартов к форме, размерам и качеству поверхности, структуре и свойствам продукции, маркировка.

Основными видами продукции ПДС являются: сталь электротехническая холоднокатаная изотропная тонколистовая; прокат тонколистовой холоднокатаный из малоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки; прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения; прокат тонколистовой оцинкованной; лента холоднокатаная из низкоуглеродистой стали. Производственная программа представлена в таблице 2.

Таблица 2 - Производственная программа непрерывного стана 1400

Выбор расчетных профилей и марок сталей

В соответствии с производственной программой выбираем холоднокатаную низкоуглеродистую сталь 08пс и принимаем следующие расчетные профили, которые представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Расчетные профили для холоднокатаной низкоуглеродистой стали

Технические требования к качеству готовой продукции

Холоднокатаная малоуглеродистая сталь должна соответствовать требованиям ГОСТ 9045-93, ГОСТ 19904-90.

Химический состав стали 08Ю и 08пс должен соответствовать требованиям, представленным в таблице 4.

Таблица 4 - Химический состав стали 08Ю и 08пс

Согласно существующим нормам российских и зарубежных стандартов, к основным показателям, определяющим качество тонколистового проката, относятся отклонения по толщине и форме полосы. Дефектами формы прокатываемых полос являются: неплоскостность (коробоватость и волнистость), серповидность. Предельные отклонения по толщине стали должны соответствовать указанным в таблице 5.

холоднокатаный полоса сталь заготовка

Таблица 5 - Требования ГОСТ 19904-90 к отклонениям по толщине.

Разнотощинность проката в одном поперечном сечении не должна превышать половину сумы предельных отклонений по толщине.

Предельные отклонения по ширине проката с необрезной кромкой должны быть не более +20 мм.

Серповидность проката не должна превышать 3 мм на длине 1 м. Телескопичность рулонного проката не должна превышать 60 мм. Механические свойства стали должны соответствовать нормам, указанным в таблице 6.

Состояние поверхности должно удовлетворять следующим требованиям: для глянцевой поверхности шероховатость Ra составляет не более 0,6 мкм, для матовой и шероховатой поверхности Ra не более 1,6 мкм. На лицевой стороне проката не допускаются дефекты, кроме отдельных рисок и царапин длиной не более 20 мм. На обратной стороне проката не допускаются дефекты, глубина которых превышает 1/4 суммы предельных отклонений по толщине, а также пятна загрязнений , цвета побежалости и серые пятна. Для контроля поверхности, размеров, плоскостности, химического состава, механических свойств, проведения испытания на выдавливание и определение микроструктуры от каждой партии проката отбирают два листа или один рулон длиной от 400 мм до 600 мм. Механические свойства и требования по микроструктуре для заданной стали представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Механические свойства и требования по микроструктуре малоуглеродистой стали 08Ю и 08пс по ГОСТ 9045-93

При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному показателю проводят дополнительную проверку.

На рисунке 4 представлена схема отбора проб углеродистых марок стали для аттестационных испытаний.

Для определения глубины сферической лунки по Эриксену от контрольной карты отрезается образец длиной от 80 мм до 90 мм, шириной соответствующей ширине полосы. Для испытания на растяжение из контрольной карты вырезают шесть образцов поперек направления прокатки размерами (20±0,1) мм×(210±0,5) мм. Для испытания на шероховатость из контрольной карты вырезают один образец размером (50±2) мм×(50±2) мм. Для определения твердости металла из контрольной карты вырезают два образца размером (30,0±0,1) мм×(280,0±0,5) мм.

Рисунок 4 - Схема отбора проб на аттестационные испытания

.2 Описание технологического процесса получения заданного вида продукции, краткая характеристика основного и вспомогательного оборудования

Подготовка исходного материала к производству

Назначение агрегата подготовки горячекатаных рулонов - обрезка переднего и заднего концов полосы, сварка полос встык, обрезка боковых кромок и укрупнение рулонов с помощью стыкосварочной машины. В цехе установлены два таких агрегата.

Металл, имеющий высокую температуру, должен быть охлажден до температуры не более 100 °С (для всех марок стали). При обработке передний конец рулона выравнивают роликоправильной машиной (РПМ) перед обрезкой, затем обрезают «язык» длиной до 2 м и сбрасывают в малую приемную кассету.

При наличии на кромке полосы дефектов, превышающих размер обрезаемой кромки, а также при наличии дефектов поверхности участок режут на лист и сбрасывают в основную кассету. Задний конец рулона выравнивают РПМ, «язык» заднего конца длиной до 2 м обрезают и сбрасывают в малую приемную кассету.

Укрупнение рулонов происходит с помощью стыкосварочной машины. Вид сварки - стыковая, плавящимся электродом с последующей зачисткой и отжигом сварного шва. Далее происходит подача полосы на моталку.

Скорость транспортировки полосы при подготовке полос холоднокатаной углеродистой стали - не более 300 м/мин.

После обработки на агрегате подготовки рулоны должны отвечать следующим требованиям.

Размеры рулонов:

внутренний диаметр (850+10) мм;

наружный диаметр не более 2300 мм;

масса рулонов - до 36 т.

Серповидность полос - не более 3 мм на 1 погонного метра (п.м.).

Отклонение от номинальной ширины полосы - не более 0,5%.

При обработке на агрегате не допускается образование на поверхности полосы царапин, надавов, выходящих за 1/2 допуска по толщине, а также появление заусенцев и сколов после обрезки горячекатаного подката. В случае появления заусенцев или других дефектов кромки производится настройка или перевалка агрегата подготовки горячекатаных рулонов, а рулон отставляется на повторную подрезку. Допускается повторная обработка рулона согласно техническому заданию или для удаления дефекта, обнаруженного на металле.

После обработки рулона на агрегате, оператор поста управления (ПУ) осматривает рулон и производит его маркировку в соответствии с данными системы слежения за металлом (ССМ). Рулон после обработки не должен иметь заворотов, рванин, плен и других дефектов поверхности, влияющих на дальнейшую обработку. Дефекты, которые невозможно вырезать на агрегате должны быть отмечены в паспорте плавки.

Травление горячекатаного подката

Очистка поверхности горячекатаных полос от окалины осуществляется на НТА посредством обработки дробью с последующим травлением (окунанием) в растворе соляной кислоты, и обрезкой и промасливанием полос.

Упрощенная схема непрерывного агрегата травления представлена на рисунке 5.

Агрегат имеет 5 плоских ванн травления и 4 секции промывки полосы. Объем кислотного раствора, одновременно содержащегося в агрегате - 125 м.

При дробеструйной обработке применяется дробь стальная, литая, круглая, диаметром 0,6 мм.

Рисунок 5 - Упрощенная схема НТА ОАО «НЛМК»

- разматыватель; 2, 7, 8 - тянущие ролики; 3 - правильная машина; 4 стыкосварочная машина; 5 - натяжная станция; 6 -6 входной петлевой накопитель; 8 - устройство правки растяжением; 9, 15, 17, 22 - натяжные ролики; 11 - травильная ванна; 12 - промывная ванна; 13 - сушилка; 14 - управляющий ролик; 16 - выходной накопитель; 18 - боковой штамп; 19 - дисковые ножницы; 20 - промасливающая машина; 21 - гильотинные ножницы; 23 - моталка.

Время травления - до 4 мин.

Раствор соляной кислоты в кислотные ванны подается насосами из складских резервуаров. Регенерированная кислота с блока химических установок (БХУ) подается в 5 кислотную секцию, которая перетоком поступает в предыдущие кислотные секции. Отработанный травильный раствор откачивается из 1 секции на БХУ.

Процесс травления холоднокатаной малоуглеродистой стали осуществляется в растворе соляной кислоты по режиму, представленному в таблице 7. После травления осуществляется промывка полосы от остатков травильного раствора в 4-х секционной промывочной ванне. Тип промывки - каскадный, струйный. В качестве промывной воды используется обессоленная вода, получаемая в установке обессоливания методом обратного осмоса. При отсутствии обессоленной воды для промывки полосы используется химически очищенная вода и конденсат. Подача промывной воды в 4 секцию ванны промывки осуществляется из отдельного бака при помощи циркуляционного насоса. Промывка металла производится путем распыления на полосу промывной воды через систему коллекторов. В 3секции ванны промывка четырьмя капроновыми щетками и отжимается гуммированными роликами.

Таблица 7 - Базовый режим обработки холоднокатаной низкоуглеродистой стали на НТА

В первой по ходу полосы секции ванны промывки:

массовая концентрация соляной кислоты, г/дм³ - не более 5;

массовая концентрация общего железа, г/дм³ - не более 2.

В четвертой секции ванна промывки:

массовая концентрация соляной кислоты, мг/дм³ - не более 20;

температура промывной воды. °С - не менее 70.

При остановках агрегата полоса не должна находиться в травильном растворе более 10 мин.

Очистка травильных ванн и трубопроводов осуществляется периодически путем нейтрализации солянокислых остатков раствором гидроксида натрия (NaOH).

Рулоны после обработки в агрегате травления должны отвечать следующим требованиям.

. Для двух соседних витков выступ не должен превышать 5 мм (за исключением 2-3 внутренних и одного наружного витка). На телескопическом рулоне выступы из средней или внутренней части рулона не должны превышать 10 мм.

. При необходимости дефектные участки вырезаются, или производится повторная обработка рулона согласно технологическому заданию для удаления дефекта, обнаруженного на металле.

Удаление влаги с поверхности полосы производится в сушильной установке путем подачи на полосу горячего воздуха. Наличие влажных участков на высушенной полосе не допускается. Поверхность травленой полосы должна быть матовой, без следов перетрава и недотрава.

Поверхностная плотность хлорид - иона на поверхности полосы - не более 10 мг/м² при промывке обессоленной водой и не более 20 мг/м² при промывке химочищенной водой.

После обработки рулона на агрегате оператор ПУ осматривает рулон и производит его маркировку в соответствии с исходной маркировкой. Все обнаруженные дефекты должны быть отмечены в паспорте плавки.

Холодная прокатка

Холодная прокатка производится на четырех клетевом стане 1400 на конечную толщину.

Основные характеристики стана:

размеры подката, мм: толщина - 1,6 - 3,5; ширина - 750 - 1250;

конечная толщина, мм: 0,35 - 1,00;

скорость прокатки, м/с: максимальная - 13,5; заправочная - 0,5 - 1;

длина бочек рабочих и опорных валков, мм: 1400;

диаметр рабочих валков, мм; 440 - 400;

диаметр опорных валков, мм: 1400 - 1300;

чистота обработки поверхности валков: 8-9 класс;

максимальное усилие прокатки, МН: 25,6;

мощность двигателей: главных приводов (номинальная) по 2х2540 кВт; на разматывателе - 2х360 кВт; на моталке - 2540 кВт;

натяжение, кН: при разматывании - 9,1 -91; при намотке - 9,0 - 90. Система охлаждении валков и полосы двухвариантная рециркуляционная;

охлаждение водой на всех клетях с подачей на полосу технологической смазки:

в качестве смазочно - охлаждающей жидкости (СОЖ) используется

-5 % водная эмульсия «Quaker 402DPD». Максимальный расход охлаждающей жидкости на входных и выходных коллекторах - 6000 л/мин.

Подача СОЖ производится на рабочие валки клетей №№ 1 - 3 со стороны входа и выхода, в клети № 4 - только со стороны входа.

Нижние валки оснащены стационарными коллекторами, верхние - подвижными.

На верхние опорные валки клетей №№ 1 - 3 СОЖ подается со стороны входа и выхода, на нижние опорные валки одним коллектором со стороны выхода. Опорные валки клети № 4 охлаждаются только со стороны входа.

Предусмотрена возможность зонной подачи СОЖ (в клетях 1, 2 и 4 три зоны, 3 - пять зон). При этом все коллектора клетей №№ 1 - 3 пятизонные (средняя зонa включает 12 форсунок, остальные зоны - по шесть форсунок). В клетях 1 - 3 регулирование подачи эмульсии но зонам производится одновременно на рабочих и опорных валках (раздельно со стороны входа и выхода), а в клети № 4 - отдельно рабочих и опорных валков. Расстояние между осями крайних форсунок во всех коллекторах составляет 1260 мм. Схема расположения оборудования представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Схема расположения оборудования стана 1400

. Приемный конвейер; 2. Падающая балка; 3.Загрузочная тележка; 4. Разматыватель; 5. Станция подготовки; 6. Гильотинные ножницы; 7. Рабочие клети; 8. Редукторы главных приводов; 9. Двигатели главных приводов; 10. Передвижные тележки; 11. Моталка; 12. Приемный стол; 13. Отводящий рольганг

Краткая характеристика оборудования стана 1400 представлено в таблице 8.

Перед прокаткой производится проверка состояния оборудования стана, чистка арматуры клетей, роликов и промывка стана водой. Рабочие валки 1-4 клетей должны иметь чистоту обработки поверхности бочки шероховатостью Ra поверхности равной oт 2 мкм до 3,5 мкм. При производстве горячеоцинкованного проката холодную прокатку на стане 1400 производить на насеченных валках 4-ой клети. Шероховатость полосы после холодной прокатки должна быть равной от 0,35 мкм до 1,20 мкм. Для получения шероховатости полосы менее 0,35 мкм прокатка осуществляется на гладких рабочих валках 4-ой клети стана 1400.

Таблица 8 - Краткая характеристика оборудования стана 1400

Также производится инспекция и чистка форсунок подачи смазочно-охлаждающих жидкостей во всех клетях стана. Подача смазочно-охлаждающей жидкости осуществляется одновременно с началом прокатки и прекращается с сё окончанием. Эксплуатация технологических смазочных средств осуществляется по технологической инструкции. При смотке полосы остатки эмульсии не должны попадать в рулон. Загрязненность поверхности полос после холодной прокатки с применением эмульсии не должна превышать 1 г/м² на обе стороны полосы.

Предлагается, для устранения неплоскостности холодная прокатка будет производиться с включением системы контроля плоскостности полос, в которую входит стрессометрический ролик, измеряющий распределение удельных натяжений по ширине полосы и систему селективного охлаждения рабочих валков с целью устранения асимметричных погрешностей плоскостности, которые невозможно устранить исполнительными элементами плоскостности, как, например противоизгибом.

Процесс холодной прокатки холоднокатаной малоуглеродистой стали осуществляется в соответствии с базовыми режимами, представленными в таблице 9. После прокатки полоса должна соответствовать следующим требованиям: длина утолщенных концов - не более 30 м; поперечная разнотолщинность полос - не более 1/2 суммы предельных отклонений по толщине; серповидность полос - не более 3 мм на один метр длины; не плоскостность холоднокатаных полос не должна превышать 6 мм при шаге не менее 600 мм.

Таблица 9 - Базовые программы прокатки холоднокатаной низкоуглеродистой стали 08Ю и 08пс на 4-клетевом стане 1400

Также на поверхности полосы не допускаются пятна загрязнений, поджоги, царапины и отпечатки от валков, выходящие за 1/2 допуска по толщине. Выступание отдельных витков в рулоне должно быть не более 5 мм, кроме внутреннего и наружного витков. Прокатанный рулон обвязывается, маркируется и передаётся на агрегат подготовки холоднокатаных рулонов.

Агрегат подготовки холоднокатаных рулонов

Каждый из двух агрегатов подготовки холоднокатаных рулонов предназначен для обрезки кромок, вырезки дефектных участков, обрезки концов и стыковой сварки отдельных рулонов.

Основные характеристики агрегата:

скорость полосы, м/с: максимальная - 10: заправочная - 0,6;

натяжение, кН: 6,2 - 18,8.

Рулон, прошедший обработку па агрегате подготовки, должен удовлетворять следующим требованиям.

. Передний и задний концы полосы обрезают до толщины:

не более 0,8 мм для толщины 0,48 мм;

не более 0,5 мм для толщины 0.34 мм.

Утолщенные и дефектные участки вырезают, и полосу сваривают встык.

На переднем и заднем утолщенных концах до 10 м допускаются пятна поджогов.

. Выступание витков из рулона не более 5 мм.

. При обработке на агрегате не допускается образование царапин, надавов, выходящих за 1/2 допуска по толщине.

. Рулон может состоять из полос, сваренных встык. При укрупнении рулонов место шва должно быть отмечено металлическими закладками или краской на торце рулонов.

. На всей длине сварного шва не допускаются прожоги и непроваренные места.

. Подготовленный рулон обвязывается и маркируется. При маркировке укрупненного рулона указываются номера полос в порядке их смотки в рулон.

Обработка холоднокатаных полос на АНО

Обезуглероживание (снижение содержания углерода в стали) в процессе обработки в линии АНО способствует улучшению электротехнических свойств стали, а также применяется для того, чтобы в процессе эксплуатации у потребителей не происходило старения (изменения свойств с течением времени) из-за выделения карбидов (соединений углерода с железом). Обезуглероживающий отжиг осуществляется в атмосфере увлажненного защитного (азотно-водородного) газа, исключающего окисление поверхности. Кроме окисления углерода влага (Н20) газовой среды в печи окисляет железо и легирующие элементы (Si, Al и др.). в результате чего формируется приповерхностная зона окисления. Помимо обезуглероживания в линии АНО осуществляется рекристаллизационный отжиг, проводимый с целью снятия наклепа (упрочнения) после холодной прокатки и формирования оптимальной структуры металла. Агрегат непрерывного отжига представлен на рисунке 7.

Рисунок 7 - Принципиальная технологическая схема АНО

НУ - Натяжное устройство; ЦР - Центрирующий ролик; КН - Камеры нагрева; КВ - Камеры выдержки; КРО - Камеры регулируемого охлаждения; КСО - Камеры струйного охлаждения; ВХ - Воздушный холодильник.

Очистка полосы от технологических смазок в линии агрегата производится в следующей последовательности:

обезжиривание полосы;

промывка полосы в щёточно-моечной машине (ЩММ);

окончательная промывка полосы в промывочной ванне;

сушка полосы горячим воздухом.

На АНО-5 может производиться дополнительное обезжиривание полосы с использованием установки ультразвуковой очистки полосы.

На АНО-7 может производиться дополнительная очистка моющего раствора с использованием установки «ВИТА-МР-15» и очистка промывной воды с использованием установки «ВИТА-С-8».

Для обезжиривания полосы используется моющий раствор на основе средства моющего технического «Фоскон-203».

Массовая концентрация общей щелочи (по NaOH общ.) в рабочем обезжиривающем растворе должна быть 8,0-15.0 г/дм³.

Температура обезжиривающих растворов не должна быть менее 80°С.

Замену обезжиривающих растворов производят при массовой концентрации механических примесей в растворах более 1,0 г/дм³.

Промывка полосы в ЩММ осуществляется с помощью капроновых щеток. Количество щеток не менее четырех. Температура промывной воды должна быть не менее 70 °С.

Окончательная промывка осуществляется в промывочной ванне путём подачи на полосу сверху и снизу химочищенной воды.

После сушки на поверхности полосы не должно быть мокрых пятен.

Загрязненность полосы после очистки должна быть не более 0,1 г/м² на обе стороны полосы.

Термообработка холоднокатаной малоуглеродистой стали проводится по базовым режимам, представленным в таблице 10.

Таблица 10 - Базовые температурные режимы обработки на АНО

В камере регулируемого охлаждения полоса охлаждается в атмосфере азотного газа при температуре зон не более 750 °С. Массовая доля углерода в стали после отжига не более 0,005 %. Скорость движения ленты в агрегате непрерывного отжига выбирается в зависимости от содержания углерода в стали и толщины полосы. Для толщины 0,5 мм она составляет (30 ± 3) м/мин. Время выдержки составляет 2,2 мин.

Нагрев полосы электрический, который осуществляется с помощью расположенных на поде и своде печи нагревательных элементов. Входной шлюз отделяет печную атмосферу от атмосферы цеха.

Зависимость температуры отжига от времени представлена на рисунке 8. Печь для отжига имеет две камеры нагрева, две камеры выдержки, камеру регулируемого охлаждения, камеру струйного охлаждения и воздушный холодильник. Первая камера нагрева разделена на 4 зоны регулирования (длина камеры 32,85 м).

Агрегат непрерывного отжига представлен на рисунке 7.

Полоса нагревается до требуемой температуры, в зависимости от режима термообработки. Первая камера выдержки разделена на 9 ЗОН регулирования (длина камеры 160,0 м).

Вторая камера нагрева - одна зона регулирования (длина камеры 10,8 м). Между первой камерой выдержки и второй камерой нагрева имеется разделительный тамбур длиной 1,8 м. Вторая камера выдержки разделена на 3 зоны регулирования (длина камеры 25,2 м). В камерах выдержки полоса выдерживается при определенной температуре. Между камерой выдержки и камерами охлаждения имеется разделительный тамбур длиной 1,8 м, который служит предотвращения перетока атмосферы между камерами, сокращения потерь атмосферы контролируемого состава в местах входа и выхода полосы. Камера регулируемого охлаждения имеет длину 13,7 м. Охлаждение осуществляется косвенным методом с помощью труб воздушного охлаждения. Камера струйного охлаждения обеспечивает охлаждение за счет подачи азота вентиляторами (длина камеры 13,3 м).

Азото- водородный газ, подаваемый в первые камеры нагрева и выдержки, может увлажняться в пяти увлажнителях.

Секция нагрева служит для нагрева полосы до требуемой температуры (допустимая рабочая температура в секции 950 °С), В качестве топлива используется природный газ, который сжигается в радиантных трубах (в секции расположено 217 радиантных труб с горелками).

Секция выдержки необходима для выдерживания полосы при определённой температуре в течение установленною времени. Температура в секции создастся электронагревателями.

Секция газового охлаждения служит для охлаждения полосы до температуры 500 °С - 600 °С с помощью защитного азотного газа, циркулирующего через холодильники. Секция оборудована электронагревателями.

Секция ускоренного охлаждения служит для охлаждения полосы водой от

°С - 600 °С до 40 °С. Удаление с поверхности полосы окисной пленки производится в ванне травления с помощью соляной кислоты. Далее полоса проходит ванну холодной промывки водой через струйные сопла, соединенные в коллекторы, ванну нейтрализации поверхности полосы раствором метасиликата натрия щеточно-моечную машину, ванну горячей промывку и сушилку.

Секция быстрого охлаждения полосы защитным азотно-водородным газом, циркулирующим через 10 холодильников. Допустимая рабочая температура 300 °С. Полоса в секции охлаждается до температуры ниже 100 °С.

Секция воздушного охлаждения полосы до 20°С с помощью воздуха, забираемого вентиляторами из окружающего пространства.

Все печные секции соединены между собой переходными тамбурами, оснащённые компенсаторами теплового расширения и необходимой тепловой изоляцией.

Дрессировка

Дрессировка (холодная прокатка с малым обжатием) отожжённой полосы осуществляется для получения требуемого стандартами уровня механических свойств. Проектная годовая производительность дрессировочной клети «1400» -75100 т.

Дрессировка осуществляется в один или два прохода с суммарным обжатием до 3,2 % на одноклетьевом стане холодной прокатки 1400.

Подачу рулонов на дрессировку осуществляют в порядке их обработки на АНО, начиная с первой партии плавки. Поверхность полосы должна быть чистой, без рисок, царапин, цветов побежалости, пятен загрязнений, наколов, отпечатков, порезов. Для стали 08Ю и 08пс дрессировка проводится со степенью деформации 0.8 - 12% в один проход.

Выступание отдельных витков дрессированных рулонов не должно превышать 5 мм, телескопичность рулонов не более 20 мм. После дрессировки верхний виток рулона закрепляется, рулон маркируется и передается на склад.

Транспортный шов с АНО перед дрессировкой вырубается. Дрессировка может осуществляться как на гладких, так и на насеченных рабочих валках в зависимости от требований заказа к шероховатости готовой полосы.

После дрессировки может осуществляться выпрямляющий отжиг на АНО для устранения рулонной кривизны.

В соответствии с требованиями заказа возможна отгрузка проката в горячекатаном (после обрезки утолщённых концов и подрезки кромки) или холоднокатаном состоянии (после обрезки концов).

3. Технология и оборудование для контроля качества и отделки продукции

После получения результатов аттестационных испытаний магнитных и механических свойств производится задача товарных рулонов на агрегаты продольной резки. На агрегатах продольной резки осуществляется обрезка утолщённых концов до номинальной толщины, подрезка кромки, роспуск рулонов на ленты или деление на рулоны меньшего веса в соответствии с требованиями заказа и упаковка.

Упаковка порезанного металла осуществляется по различным схемам в соответствии с требованиями заказа.

Отгрузка готовой стали осуществляется автомобильным или железнодорожным транспортом.

Контроль геометрических параметров подката осуществляется в прокатном отделении работниками УТК.

Отбор проб для контроля геометрических параметров холоднокатаного подката и массовой доли углерода осуществляется на агрегатах подготовки холоднокатаных рулонов.

Размер проб: длина 1500 - 2000 мм.

Определение массовой доли углерода в стали осуществляется на образцах проката (две полоски шириной от 30 мм до 35 мм, вырезанных по всей ширине полосы) в лаборатории УТК.

Отбор проб производится от начала или конца каждого холоднокатаного рулона обрабатываемой плавки после подготовки.

Для определения загрязнённости полосы технологический персонал отбирает четыре пробы металла размером (100 ± 2) мм × (100 ± 2) мм и доставляет в лабораторию УТК.

Для контроля массовой доли углерода в стали после отжига производится отбор проб от начала или конца контрольного рулона обрабатываемой плавки после агрегата термообработки.

Размер пробы: длина от 300 мм до 500 мм.

Из проб персоналом цеха вырезаются полоски шириной от 30 мм до 35мм поперёк направления прокатки.

Определение массовой доли углерода в образцах стали производится в лаборатории УТК.

Для определения загрязнённости полосы после обезжиривания перед термообработкой отбираются            четыре пробы металла размером (100 ± 2) мм × (100 ± 2) мм.

Аттестационные испытания проводятся в лаборатории УТК.

Доставка проб от агрегатов к местам разделки и в лабораторию осуществляют в условиях, исключающие механические повреждения образцов.

4. Расчет технологического процесса

.1 Расчет деформационного режима

Для выбора распределения обжатий в курсовом проекте используется следующая стратегия: загрузка клетей производится так, чтобы обжатия последовательно уменьшались от первой клети к последней вследствие упрочнения металла. Основной целью данной стратегий является обеспечение одинаковых профилировок валков с целью более равномерного износа валков и одинаковых условий предъявляемым к обработке рабочих валков в вальцешлифовальных машинах (ВШМ).

При выборе деформационного режима ориентируемся на опыт работы стана 1400 ОАО «НЛМК» и принимаем для стали 08пс толщину подката равной 2,5 мм для проката 0,7 мм.

Далее приведен расчет для стали 08пс.

Ширина исходной заготовки с учетом обрезных кромок, которые составляют по 20 мм с каждой стороны составит:

                                                                                 (1)

где  - конечная ширина, мм.

мм.

Обжатие в первой клети составляет 30 - 40% для уменьшения исходной разнотолщинноcти подката и уверенного захвата; обжатие в последнем проходе понижаем для обеспечения высокой плоскостности, снижения усилия прокатки из-за упрочнения стали и предотвращения сваривания валков с металлом валков вследствие выдавливания смазки, в пределах 15-25%.

Основным фактором, ограничивающим обжатие в первом проходе непрерывного стана холодной прокатки стали, является угол захвата. При холодной прокатке угол захвата рекомендуется принимать не более 3 - 6.

Расчет тангенса угла захвата является классической задачей

                                                           (2)

 ;

0,063.

Коэффициент трения, находит по формуле [4]:

ƒ  (3)

где = 1,2 - для эмульсии;

 - скорость прокатки, м/с;

 - кинематическая вязкость смазки при 50°С, (м²/с10);

 - высота неровностей на поверхности валка, мкм.

ƒ

ƒ= 0,073.

Для того, чтобы условие захвата в первой клети выполнялось необходимо:

ij

,073 ≥ 0,063

Условие захвата для первой клети выполняется.

Таблица 11 - Распределение обжатий по клетям стали 08пс на непрерывном стане 1400*

В последующих после первой клети обжатия распределены таким образом, чтобы обеспечить постоянство усилия прокатки во всех проходах.

4.2 Расчет скоростного режима

В последнем межклетьевом промежутке задается минимальным натяжением, так как полоса на данной стадии прокатки является тонкой, металл упрочнен и охрупчен, тем самым увеличивается возможность обрыва полосы.

Натяжение, рассчитываем по следующей формуле:

                                                                     (4)

где  - предел текучести в данной клети, МН/м².

В данной методике расчета допускаем постоянство предела текучести металла в очаге деформации, равного полусумме предела текучести до и после прокатки.

Предел текучести определяем по формуле для низкоуглеродистых сталей

                                                                         (5)

где - исходный предел текучести, МПа;

a и b - это эмпирические константы, показывающие интенсивность наклепа и зависящие от химического состава стали.

Для стали 08пс принимаем исходный предел текучести = 190 МПа; a = 33,4; b = 0,6.

Таки образом, предел текучести по формуле (5) составит:

В клети №1

 МПа.

В клети №2

МПа.

В клети №3

МПа.

В клети №4

МПа.

Определяем натяжение по формуле (4):

Максимальное натяжение при разматывании составляет 90 МПа.

Зададимся величиной натяжения при разматывании:

q0 = 80 МПа,

В клети №1

В клети №2

В клети №3

Максимальное натяжение при намотке составляет 92 МПа. Зададимся величиной натяжения при намотке:

q4=85 МПа.

Расчет скоростного режима ведем на основе закона постоянства секундных объемов:

                                                   (6)

где - толщина полосы на выходе из i-ой клети, мм;

- скорость прокатки в i-ой клети, м/с.

Скорость прокатки в 4 клети составляет: = 10 м/с. Тогда скорость по формуле (6):

В клети №3 составляет:

;

= 8 м/с.

В клети №2 составляет:

;

= 6,14 м/с.

В клети №1 составляет:

;

= 4,3 м/с.

4.3 Расчет энергосиловых параметров

Расчет энергосиловых параметров прокатки расчетных профилей проведен с помощью ЭВМ (MS Excel). Далее приведен расчет для первого прохода при прокатке автолистовой стали 08пс на толщину 0,7 мм с исходной толщины 2,5 мм.

Расчет усилия прокатки базируется на методике А.И. Целикова, которая учитывает наклеп металла при холодной прокатке и натяжение полосы в межклетьевых промежутках. При этой методике приняты следующие допущения: отсутствие уширения полосы при прокатке; замена дуги контакта хордой.

Для расчета среднего контактного давления используем метод А.И. Целикова [6].

Определим усилие прокатки:

                                                                                 (7)

где  - давление на валки, МПа;

 - длина дуги контакта, с учетом упругого сплющивания, мм;

b - ширина проката, мм.

                                     (8)

где - толщины полосы в нейтральном сечении;

- конечная толщина полосы, мм;

∆h - обжатие за проход, мм;

- средний предел текучести прокатываемого металла, МПа, который рассчитывается по формуле:

                                                                           (9)

= 380 МПа.

Определяем отношение толщины полосы в нейтральном сечении к конечной толщине:

                                       (10)

где h0 - начальная толщина полосы, мм;

δ - показатель деформации, рассчитываемый по формуле:

 ƒy                                                                                  (11)

где ƒy - коэффициент трения;

- длина очага без учета сплющивания валков, которая определяется:

                                                                               (12)

где R - радиус рабочих валков, мм.

По формуле (11) определим показатель деформации δ:

0,073;

δ = 2,07.

Определим по формуле (10) отношение высоты металла в нейтральном сечении к конечной толщине:

;

Определим среднее давление без учета натяжения по формуле (8):

.

Среднее давление с учетом натяжения полосы определяется по формуле:

                                                               (13)

где - натяжение полосы до и после прокатки, МПа.

Длину дуги контакта с учетом упругого сплющивания валков мм, определяют по формуле:

                                                             (14)

где  - приращение длины дуги контакта за счет упругого сплющивания валков, которое определяется по формуле:

                                                                       (15)

где c = 1,375,

m = 1,12/МПа [6]

мм.

Тогда:

мм.

Находим усилие по формуле (7):

Р = 330·1020·15,07=5,17 МН.

.4 Расчет мощности электродвигателя

Момент на валу двигателя кН·м, необходимый для привода валков прокатного стана, слагается из четырех величин:

                                                                  (16)

где - момент прокатки, кН·м, то есть тот момент, который требуется для преодоления сопротивления деформации прокатываемого металла и возникающих при этом сил трения по поверхности валков;

 - момент добавочных сил трения, приведенных к валу двигателя, возникающих при проходе прокатываемого металла между валками, в подшипниках валков, в передаточном механизме и других частях стана, но без учета момента, требующегося на вращение стана при его холостом ходе;

 - момент холостого хода, то есть момент, требующийся для привода стана в момент холостого хода.

Определим момент прокатки, использую формулу:

                                                                             (17)

где ψ - коэффициент плеча момента.

Коэффициент плеча момента определяем по формуле М.М. Сафьяна и В.И. Мелешко

 ,

 ; ψ = 0,31.

; Mпр = 47,82 кН·м.

Момент сил трения в подшипниках опорных валков, приведенный в вабочим валкам, составляет:

                                                                    (18)

где f n - коэффициент трения в подшипниках валков. Для подшимников жидкостного трения f n = 0,003;

don - диаметр шейки опорных валков с учетом втулки-насадки, мм;

Dp - диаметр рабочих валков, м;

Don - диаметр опорных валков, м.

 ;

кН·м.

Находим момент добавочных сил трения в передаточных механизмах главной линии:

                                                       (19)

где  - момент прокатки, кН·м.

;

кН·м.

Определяем статический момент:

                                                            (20)

где i - передаточное число, которое принимаем 1,737.

;

кН·м.

Находим момент холостого хода:

                                                                          (21)

где  - номинальный момент двигателя, кН·м.

;

кН·м.

Момент на валу двигателя будет равен:

                                                                          (22)

; кН·м.

Находим угловую скорость на валах двигателей:

                                                                                         (23)

где - окружная скорость вращения валков, м/с.

                                                                                      (24)

где V1 - рабочая скорость, м/с;

S - опережение определяется по формуле;

                                                            (25)

; .

Тогда,

; м/с.

По формуле (23) рассчитаем угловую скорость вращения валков:

; с-1 .

Мощность  кВт, вычисляют по формуле:

                                                                            (26)

;

кВт.

Аналогичный расчет был произведен для остальных клетей. Полученные результаты представлены в таблице 12.

Таблица 12 - Результаты расчета энергосиловых параметров стали 08пс на непрерывном четырехклетевом стане 1400*

5. Анализ технологического режима

Распределение обжатий по клетям стана 1400 представлено на рисунке 8.

Рисунок 8 - Предлагаемый деформационный режим прокатки

Значения усилий и мощности прокатки представлены на рисунке 9 и 10 соответственно.

Рисунок 9 - Усилие прокатки

Рисунок 10 - Мощность прокатки

Список использованных источников

1.   А.И. Целиков, Г.С. Никитин, С.Е. Рокотян. Теория продольной прокатки. М.: Металлургия, 1980. -124с.

2.       Полухин П.И., Хензель А., Полухин В.П. Технология процессов обработки металлов давлением. - М.: Металлургия, 1988. -407 с

3.       Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. - М.: Металлургия, 1962. - 222 с

4.       Коновалов Ю.В., Остапченко А.Л., Пономарев В. И. Расчет параметров листовой прокатки. Справочник. М.: Металлургия, 1986,. -430 с