Разработка технологического процесса и технико-экономических показателей производства блюма 220*220 мм из слитка 595*595 мм из стали 12ХН3А на бл

     На  рис. 1 приведена технологическая схема процесса производства блюмов. Назначение первой операции – зачистка слитков, удаление дефектов с поверхности слитка перед прокаткой. Эта операция осуществляется на машине огневой зачистки. Посад слитков в колодцы и выдачу из них осуществляют при помощи клещевых кранов. Назначение третьей операции - нагрев слитков в колодцах до заданной температуры перед прокаткой. Нагрев слитков перед прокаткой должен обеспечить наименьшее сопротивление деформации и высокую пластичность стали. Чем выше температура нагрева металла, тем меньше расход энергии при прокатке, больше обжатия по проходам, выше производительность станов. При этом резко снижается число случаев поломки прокатных валков и других деталей станов. Цель операции прокатки слитка - получение из слитка блюма с заданным сечением. После процесса прокатки на блюминге следующий этап - удаление поверхностных дефектов на горячем металле, то есть обработка на машине огневой зачистки. Назначение - удаление поверхностных трещин и других дефектов на раскате. Раскрой металла – резка металла на заданные длины, отсекаем головную и донную части. На этом этапе берут пробу на проверку качества изделия. Клеймение - ударным способом в торец каждого разрезанного блюма ставится клеймо. Охлаждение - охлаждаем металл на воздухе  перед операцией отделки, укладываем изделия штабелями. Отделка, правка, зачистка - удаление оставшихся дефектов на блюмах. После этой операции блюмы отправляются на склад готовой продукции. 

 

Рис.1 Технологическая  схема производства блюма 
 
 
 
 
 

3. Выбор оборудования и его основных параметров

     Для реализации технологической схемы производства заданного блюма сечением 220*220 мм выбираем блюминг 1050 одноклетьевой реверсивный дуо¹. Схема расположения основного технологического оборудования стана приведена на рис. 2.

Рис. 2 Схема  расположения оборудования блюминга 1100 

     Станины рабочей клети закрытого типа, литые, стальные. Диаметр валков 1050 (1100) мм, длина бочки 2300 мм. Материал валков – кованная сталь 50. Диаметр шейки валка 600 мм, длина шейки 600 мм.

     Привод  рабочих валков от одного электродвигателя постоянного тока, тип двигателя  НСС, мощность 5148 кВт, число оборотов 0-60-110 в минуту.

     Рабочая клеть оборудована манипуляторными  линейками и кантователем. Длина  линейки 7480 мм, полный ход 2400 мм, скорость передвижения 0,85 м/с. Привод линеек индивидуальный от электродвигателей типа ДП-82А мощностью 140 кВт с числом оборотов 640 в минуту. Кантователь четырехкрюковой, рабочий ход крюков 690 мм, число подъемов крюков 28,3 в минуту. Привод кантователя – электродвигатель типа МТ-63-10 мощностью 100 кВт с числом оборотов 585 в минуту. Перевалку клетей осуществляют при помощи тележки. Привод тележки от электродвигателя мощностью 64 кВт (n=852 об/мин) через редуктор.

     Прокатку  осуществляют согласно утвержденным режимам. На рис. 3 показана калибровка валков блюминга. На рис. 4 приведена одна из схем обжатия (слиток размером 780/630×690/490 мм, массой 8,4 т; сталь спокойная).

Рис. 3 Калибровка валков блюминга 1100 

Рис. 4 Возможная  схема обжатия на блюминге 1100 

     Скоростной  режим прокатки установлен следующий: при захвате в первых проходах 5-15 об/мин, в последних до 20-30 об/мин; при выбросе в первых проходах 20-30 об/мин, в последних 60-70 об/мин.

     От  рабочей клети раскаты направляются к ножницам горячей резки. Пролет стана обслуживается двумя мостовыми кранами грузоподъемностью 100/20 и 30/5 т.

     Передний  и задний концы раската обрезают на ножницах № 1. Раскаты разрезают  на мерные длины на ножницах № 1 и 2 причем слябы – только на ножницах № 1.

     Ножницы № 1 рычажные, максимальное усилие резания 1200 Т. Рез нижний, раствор ножей до 500 мм, число резов до 8 в минуту. Привод ножниц от двух электродвигателей типа МП-42-3/78 мощностью 200 и 300 кВт (n=500/1000 об/мин). Максимальное сечение разрезаемой полосы 1600 см². Раскрой осуществляется при помощи передвижного упора. Обрезь убирается цепным конвейером. Скорость движения цепи 0,095 м/сек. Допускаемая длина обрезков 800 мм, максимальная масса обрезков 425 кг. Привод конвейера от электродвигателя типа МТК-42-8 мощностью 16 кВт с числом оборотов 686 в минуту.

     Головная  обрезь раскатов спокойной стали  составляет 14—14_,6%, донной 2 – 4,6%, кипящей химически закупоренной стали — соответственно 4 и 3,5%, кипящей и полуспокойной стали 5,5 и 3,5—4,6%. Блюмы и слябы клеймят в торец клеймовочной машиной, после чего полосы сталкиваются на цепной конвейер, передающий их на рольганг ножниц № 2 и уборочных устройств. Скорость движения штанги сталкивателя 0,7 м/сек, ход 3000 мм, максимальное усилие 18 Т. Привод сталкивателя от электродвигателя мощностью 46 кет с числом оборотов 580 в минуту.

     Цепной  конвейер имеет четыре тянущие цепи. Расстояние между осями цепей 700—1000—700 мм, между осями звездочек 15860 мм. Шаг захватных пальцев цепей 1220 мм. Максимальная масса загружаемого на конвейер металла 36000 кг. Привод конвейера от электродвигателя мощностью 100 кВт с числом оборотов 585 в минуту. Скорость движения конвейера 0,284 м/сек.

     С цепного транспортера слябы по рольгангу  поступают к штабелирующему столу. Сталкиватель штабелирующего стола имеет усилие 10 Т и скорость 0,2 – 0,5 м/сек. На штабелирующем столе одновременно можно поместить не более двух стоп высотой до 700 мм общей массой до 15 т. Рабочий ход стола 560 м, максимальный ход 900 мм, скорость подъема 45мм/сек. Привод стола от электродвигателя мощностью 45 кВт с числом оборотов 575 в минуту. Со стола слябы сталкивают на стеллаж, который вмещает 4 стопы.

     Блюмы поступают к ножницам № 2, на которых  режутся мерные длины. Ножницы № 2 рычажного типа с нижним резом. Максимальное усилие резания 750 Т, раскрытие  ножей 350 мм, максимальное разрезаемое  сечение 900 см² при 800 – 850 °С. Минимальная температура металла при резке 750 °С. В зависимости от сечения разрезаемой полосы ножницы могут работать  с круговым движением или с возвратно-поступательным дуговым движением коленчатого вала. В первом случае число резов в минуту 8, во втором 12.

     Блюмы клеймятся клеймовочной машиной. После  ножниц блюмы сталкиваются на стеллажи охлаждения. Максимальное усилие сталкивателей  стеллажей 43,5 Т, скорость сталкивания 0,2 м/сек. Привод сталкивателя от электродвигателя мощностью 75 кВт с числом оборотов 1600 в минуту.

     Стеллажей охлаждения 2. Длина стеллажа с карманом 14800 мм, ширина по осям крайних балок 6000 мм, расстояние между осями балок 600 мм. Блюмы укладываются на стеллажи в четыре ряда. Максимальный размер укладываемых на стеллаже блюмов 240х240х1550 мм. Со стеллажей блюмы и слябы убирают при помощи двух мостовых кранов с подхватами грузоподъемностью по 15 т на склад. Склад закрытый, длина его 100 м, ширина 32,9 м. Металл очищают огневыми резаками. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Расчетная часть

Исходные  данные

Марка стали: 12ХН3А.

Масса слитка: 4,5 т.

Размеры сечения  слитка:

Верхнее сечение: 650×650 мм; нижнее сечение: 540×540 мм.

Сечение для  расчета: мм.

     Диаметр валков: 1050 мм.

     Длина бочки валков: 2300 мм.

     Диаметр шейки валков: 600 мм.

     Длина шейки валков: 600 мм.

     Материал  валков: 50к, =640 МПа.

     Число оборотов в мин.: 0-60-110 об./мин.

Т.о. среднее  число оборотов в мин.: n=60 об./мин.

     Мощность  двигателя: 5148 кВт. 

1.   Схема обжатия
1. Определяем максимальную величину обжатия за один проход

Максимальная  величина обжатия вычисляется по формуле:

, где

       - катающий радиус валков, мм;

       f - коэффициент трения.

, где

      - катающий диаметр валков, мм;

      - высота калибра, мм (в расчете принимаем 120 мм);

      - величина зазора, мм (в расчете  принимаем  ).

Тогда мм, мм.

Скорость прокатки равна:

= =2,955 м/с.

Коэффициент трения:

, где

       k₁ – коэффициент, учитывающий влияние материала валков

(для стальных  валков k₁ = 1);

     k₂ - коэффициент, учитывающий скорость прокатки

(при > 2 м/c, );

     k₃ - коэффициент, учитывающий марку стали (для заданной марки стали 12ХН3А, относящейся к аустенитному классу сталей, принимаем k₃ = 1,4);

Т - температура  деформационной стали, °С (для заданной марки стали принимаем T=1230 °С).

Тогда .

     Коэффициент трения: .

Максимальная  величина обжатия:

 мм.

2. Определяем среднее обжатие за проход

     Возьмем минимальное значение равное 0,9, учитывая, что марка стали конструкционная легированная. Тогда мм.

3. Определяем суммарное обжатие за весь цикл прокатки

мм.

4. Определяем число проходов

.

5. Выбираем схему кантовки полосы

     а) Прокатка блюма происходит за 9 проходов. С точки зрения качества металла кантовку раската целесообразнее всего осуществлять после каждых двух проходов: 2х2х2х2x1. Но такая схема на практике обычно не применяется. Дело в том, что при первых кантовках слиток (раскат) приходится далеко отводить от валков, так как первый крюк кантователя расположен на сравнительно большом расстоянии от валков и при этом получается значительная пауза между проходами. Таким образом, первая схема оказывается чрезвычайно непроизводительной.

     б) Второй схемой может быть: 4х4х1. В данной схеме число кантовок уменьшается в два раза и с этой точки зрения она является предпочтительной. Но при прокатке раската после второй кантовки могут получаться большие наплывы металла у контактной поверхности раската вследствие неравномерной деформации, эти наплывы снимаются в последнем проходе с известными трудностями. Поэтому приведенная схема не получила большого распространения на практике.

     в) Третьей схемой может быть: 4х2х2х1, 2х4х2х1, 2х2х4х1. Так в первом рассмотренном случае по сравнению со схемой а), число кантовок уменьшается на одну. Четыре прохода между кантовками по каждой стороне сечения в начале прокатки вполне приемлемы. Далее кантовка осуществляется после каждых двух проходов, что является также положительной стороной схемы. Все же, анализируя схему обжатий, представленную на рис. 4, выбираем схему обжатия 2х4х2х1, которую можно считать оптимальной.

     Составляем  таблицу режима обжатий (см. табл. 13).

     Таблица 13

     Ориентировочный  расчет деформационного режима