Проектирование АСУ непрерывного четырыхклетьевого стана 1700 ОАО "Свеверсталь"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение	4
1 Технологическая  часть	5
1.1 Понятие прокатного производства	5
1.2 Технологический процесс производства холоднокатаного листа	8
1.3 Технические характеристики стана 1700	12
1.4 Описание технологического процесса четырехклетьевого стана холодной прокатки 1700	13
1.5 Анализ существующей системы  регулирования натяжения	26
1.6 Методы регулирования натяжения	28
1.7 Техническое задание	28
2 Специальная  часть	30
2.1 Разработка структурной схемы	30
2.1 Обоснование необходимости разработки АСУ входными параметрами стана непрерывной холодной прокатки на стане 1700 ЛПЦ2 ОАО “Северсталь”	32
2.2 Разработка функциональной схемы  АСУ	32
2.3 Выбор оборудования	39
3 Компоновка  аппаратуры (ТСА)	54
4 Расчет  структуры и состава службы  КИПиА	59
Заключение	73
Список литературы	74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Прокатку металлов осуществляют преимущественно при высоких температурах, используя при этом снижение сопротивления деформации. Вместе с тем необходима прокатка и в холодном состоянии, которая целесообразна при малой толщине прокатываемого продукта, когда из-за большого отношения поверхности к объему быстрое охлаждение металла не дает возможность обеспечить высокую температуру в деформационной зоне (прокатка тонких листов). Холодная прокатка придает изделиям высокие точность размеров и качество поверхности, что невозможно при горячей прокатке, а также особые физические, в частности магнитные свойства.

В последние годы производство холоднокатаного листа, жести и ленты все более увеличивается. Это связано с тем, что во многих отраслях народного хозяйства постоянно растет потребность в тонколистовой стали с высокими механическими свойствами, точными размерами, хорошим качеством поверхности. Холодная прокатка в сочетании с термической обработкой дает возможность изготовлять тонколистовую сталь, удовлетворяющую этим требованиям.

Современным способом холодной прокатки листовой стали является

рулонный, при котором металл в виде длинных полос сматывается в рулоны

большой массы. Для прокатки тонколистовой стали в рулонах применяются

главным образом непрерывные станы, а при небольшом объеме производства

одноклетевые реверсивные станы с четырехвалковой клетью и многовалковые.

 

В курсовой работе рассмотрим непрерывный четырехклетьевой «Стан 1700» холодной прокатки.

 

 

 

1 Технологическая  часть

1.1 Понятие прокатного  производства

Прокатное производство - получение путём прокатки из стали и других металлов различных изделий и полуфабрикатов, а также дополнительная обработка их с целью повышения качества (термическая обработка, травление, нанесение покрытий). В промышленных странах прокатке подвергается больше 4/5 выплавляемой стали.

Прокатка металлов – способ  обработки металлов и металлических сплавов давлением, состоящий в обжатии их между вращающимися валками прокатных станов.

Прокатный стан – машина для обработки давлением металла и др. материалов между вращающимися валками, т. е. для осуществления процесса прокатки; в более широком значении прокатный стан — автоматическая система или линия машин (агрегат), выполняющая не только прокатку, но и вспомогательные операции: транспортирование исходной заготовки со склада к нагревательным печам и к валкам стана, передачу прокатываемого материала от одного калибра к другому, кантовку, транспортирование металла после прокатки, резку на части, маркировку или клеймение, правку, упаковку, передачу на склад готовой продукции и др.

Прокатка – это наиболее распространенный способ обработки металла пластическим деформированием. Прокатке подвергают до 90 % всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. Способ зародился в XVIII веке и, претерпев значительное развитие, достиг высокого совершенства.

Сущность процесса: заготовка обжимается (сдавливается), проходя в зазор между вращающимися валками, при этом она уменьшается в своем поперечном сечении и увеличивается в длину, незначительно в ширину. Форма поперечного сечения полосы металла называется профилем.

Процесс прокатки обеспечивается силами трения между вращающимся инструментом и заготовкой, благодаря которым заготовка перемещается в зазоре между валками, одновременно деформируясь. В момент захвата металла со стороны каждого валка действуют на металл две силы: нормальная сила N и касательная сила трения T (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 Расстановка сил, действующих при прокатке.

По назначению выпускаемой продукции станы можно разделить на группы: обжимные, заготовочные, трубозаготовочные, рельсобалочные, сортовые, проволочные, толстолистовые, тонколистовые, холодной, периодической прокатки и др. Среди станов холодной прокатки выделяют листовые, лентопрокатные, плющильные, фольгопрокатные. Рабочие клети станов в зависимости от конструкции и способа приведения валков во вращение делят на шесть групп: дуо, трио, кварто, многовалковые, универсальные, специальной конструкции.

В зависимости от направления прокатки различают реверсивные и нереверсивные станы. Первые допускают прокатку металла в двух

направлениях, вторые имеют постоянное направление вращения валков.

По взаимному расположению клетей разделяет станы на одноклетьевые, линейные, последовательные, непрерывные и полунепрерывные.

Для холодной прокатки листовой стали широкого сортамента наибольшее применение получили непрерывные четырех-, пяти- и шестиклетьевые станы. При прокатке на непрерывных станах металл находится одновременно во всех или в нескольких клетях. По сравнению со станами других типов непрерывные станы характеризуются более высокими скоростями прокатки, а также большой производительностью.

Для обеспечения бесконечности процесса прокатки в головной части стана установлены машина для стыковой электросварки концов полос предыдущего рулона с последующим и петлевой накопитель (аккумулятор) полосы, за счет которого процесс прокатки не прекращается во время сварки концов полос. Рулоны горячекатаной протравленной полосы цепным транспортером подаются к стану и устанавливаются на барабаны двух разматывателей, поочередно подающих передние концы полос в роликоправильную машину. В стыкосварочной машине концы полос обрезаются, свариваются встык и сварной шов (грат) зачищается. Далее полоса поступает в подземный петлевой накопитель и при помощи натяжных роликовых устройств направляется в валки первой клети стана. По выходе из последней клети стана непрерывно движущаяся полоса разрезается летучими ножницами и двумя моталками (поочередно) сматывается в рулоны требуемого веса. Рулоны снимаются с барабанов моталок снимателями, обвязываются полоской по окружности, взвешиваются на весах и подаются на два цепных транспортера.

При порулонной прокатке концы полос не свариваются между собой в стыкосварочной машине; петлевой накопитель полос и летучие ножницы

перед моталками не используются. Рулоны горячекатаной полосы устанавливаются в этом случае на разматыватель перед первой клетью стана. Для обрезки передних концов полосы при порулонной и бесконечной прокатке перед первой клетью стана установлены гильотинные ножницы.

Способ бесконечной холодной прокатки применяется на стане 1700 цеха ПХЛ ОАО «Северсталь».

 

 

1.2 Технологический процесс производства холоднокатаного листа

Необходимость холодной прокатки металла обусловлена в первую очередь тем, что при горячей прокатке невозможно получить лист хорошего качества толщиной менее одного миллиметра. Этому препятствует образующаяся при горячей прокатке окалина, толщина которой соизмерима с толщиной самого прокатываемого металла. Лишь при холодной прокатке удаётся получить тонкий лист блестящей поверхности, равномерный по толщине, с механическими свойствами, необходимыми при дальнейшей его обработке.

Технический процесс производства холоднокатаного листа включает обычно следующие операции:

- очистку поверхности  полосы, поступающей на стан холодной  прокатки от окалины и ржавчины;

- холодную прокатку металла;

- термическую обработку  холоднокатаного металла для  придания ему заданных свойств;

- дополнительную холодную  прокатку после отжига с небольшим  обжатием (дрессировка);

- окончательную отделку.

Очистка полосы от окалины и ржавчины производится травлением в кислотных ваннах. Такая очистка нужна для того, чтобы окалина не вдавливалась в полосу и не портила валки станов холодной прокатки. Основным способом очистки поверхности металла от окалины является травление в различных кислотах и щелочах. В цехе травления металла ОАО «Северсталь» удаление окалины производится с помощью серной кислоты. Данный цех состоит из трех непрерывных травильных агрегатов. Механическое удаление окалины производят в окалиноломателе и в специальных установках, называемых станками абразивной зачистки. Зачистку ведут выборочно, удаляя местные дефекты. При подготовке металла к холодной прокатке механические способы удаления окалины обычно применяют как предварительные для улучшения процесса травления.

После отчистки полосы от окалины и её промасливания в цехе травления, металл поступает на склад травленых рулонов в цехе прокатки и отжига (ЦПиО). Здесь производится холодная прокатка полосы металла, отчистка полосы от масла и её термическая и механическая обработка.

Технологическое оборудование цеха прокатки и отжига состоит из: двух станов холодной прокатки – непрерывного четырехклетевого стана 1700 и непрерывного пятиклетевого стана бесконечной прокатки 1700; дрессировочных станов 1 и 2; четырех блоков колпаковых печей, два из которых работают под водородной защитной атмосферой и два блока под азотной защитной атмосферой.

Четырехклетевой стан, допускающий за один проход суммарное обжатие полосы 70-80%, предназначен для прокатки углеродистой, главным образом автолистовой стали до конечной толщины 0,5-0,3 мм.

Пятиклетевой стан позволяет получить за один проход суммарное обжатие 90%, его применяют для производства листовой стали толщиной до 0,18 мм.

Для современных станов холодной прокатки характерен рулонный способ производства, обеспечивающий высокие производительность и качество готового листа. Особое внимание при холодной прокатке уделяют качеству смазки с точки зрения уменьшение коэффициента трения, охлаждения валков, а также возможности надежного удаления ее с поверхности листа перед термической обработкой.

Холодная прокатка позволяет обеспечивать хорошие технологические качества листов по штампуемости и другим пластическим и прочностным характеристикам и получать заданные электротехнические свойства, что позволило обеспечить выход холоднокатаного проката на мировой рынок.

Завершающая термическая обработка обязательна для всех видов холодного проката. Помимо снятия наклепа, она служит для получения однородной, мелкозернистой структуры и обеспечивает глубокую вытяжку для штампуемых сталей. Рекристаллизационный светлый отжиг холоднокатаных полос в рулонах осуществляется в одностопных колпаковых печах с газовым отоплением. Два блока водородных колпаковых печей в Цехе прокатки и отжига поставлены и смонтированы западногерманской фирмой «LOI Essen». Эти печи используются для высококачественного отжига специальных марок сталей, а также продукции, идущей на экспорт. Два блока отечественных колпаковых печей, использующих в качестве защитной атмосферы азот, поставлены фирмой «Стальпроект» (Москва). Они предназначены для отжига стали обыкновенного качества.

Большое значение для качества холоднокатаного металла имеет состав защитного газа. В качестве защитной атмосферы в колпаковых печах применяют водород и азот, полученные на участок подготовки защитных газов.

После термической обработки металла производят его дрессировку на двух дрессировочных станах 1 и 2.

 

Дрессировочные станы 1700 предназначены для дрессировки холоднокатаных отожженных полос из низкоуглеродистой качественной, углеродистой низколегированной и электротехнической изотропной стали с содержанием кремния до 1,8% и пределом прочности до 65 кгс/мм2, свернутых в рулоны, на сухих валках или с применением эмульсии.

Дрессировкой называют прокатку с малыми обжатиями до 8% легированного и горячекатаного металла. В этом случае дрессировку проводят для получения полос с требуемой планшетностью и необходимым качеством поверхности. Таким образом, в зависимости от назначения дрессированного металла и марки стали, к нему предъявляются различные требования, характеризующие штампуемость, механические свойства, планшетность и качество поверхности. Эти требования оговорены соответствующими ГОСТами и техническими условиями.