Современные технологические процессы обработки металла давлением

 

Современные технологические  процессы обработки металла давлением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 41

 

 

 

Современный технологический  процесс для производства  тонкого  холоднокатаного металла, основанный на объединении агрегатов травления  и прокатки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

1. Введение

 

2. Совмещение линий травление-прокатка на примере четырех предприятий фирм «Arcelor Sidmar», «Thyssen Krupp Steel» и «VOEST-Alpine».

 

3. Выводы

 

4. Источники и литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение Наиболее важным событием, произошедшим в комплексе НТА-НСХП, следует считать создание совмещенных линий «травление-прокатка». Совмещение в единый комплекс НТА и НСХП возникло в начале 90-х годов прошлого века. На конец 1999 г. из действовавших в мире более чем 200 НСХП около 70 из них совмещены с НТА. Причем чаще всего совмещенные линии НТА+НСХП создают на уже действующих НСХП путем их реконструкции.

При совмещении двух технологических  линий (НТА и стана) достигаются существенные преимущества перед раздельными технологическими линиями. Повышается производительность, улучшается качество продукции, снижается расход валков, уменьшается расход электроэнергии, сокращается объем транспортных перевозок, масса оборудования, численность персонала и площади под складские помещения.

Конструктивные  особенности:

▪В состав агрегата входит комплект оборудования НТА с головной частью, технологической частью участка травления и участком дисковых ножниц. Между оборудованием НТА и станом дополнительно предусматривается третье петлевое устройство, обеспечивающее технологические операции на стане.

▪Оборудование стана состоит из пяти рабочих клетей и выходной части стана, которая обеспечивает обработку отдельных рулонов, смотку и транспортировку.

▪Стан оборудован системой подачи технологической смазки и системой подачи охлаждающей воды.

▪К системе охлаждения и технологической смазки относится также оборудование перекачки и отделение регулируемой подачи охлаждающей жидкости.

▪Все оборудование расположено на уровне пола цеха кроме отделения перекачки, которое расположено в подвале около стана.

▪Управление всеми механизмами стана и функциями автоматизации и регулирования осуществляется микропроцессорными программируемыми устройствами.

▪Предусматриваются следующие основные функции автоматизации ирегулирования:

-слежение за прохождением рулонов по линии агрегата;

-слежение за прохождением сварных швов по линии агрегата;

-система регулирования относительного удлинения на участке машины правки изгибом с растяжением;

-начальная настройка стана по математической модели и по жестким программам;

-корректировка начальной настройки стана и процесса прокатки по фактическим параметрам;

-система управления скоростными режимами агрегата СУРС;

-автоматическое регулирование толщины и натяжения полосы САРТиН;

-регулирование профиля и формы полосы САРПФ;

-управление гидравлическими нажимными устройствами;

-регулирование количества подаваемой эмульсии;

-система замедления агрегата в конце размотки рулона;

-автоматическая остановка барабана моталки в заданном положении конца полосы;

-производственная информация и информация о неисправностях электрооборудования и средств автоматизации.

▪Управление агрегатом предусматривается с центрального поста управления, постов управления, а также с навесных пультов.

 

2.Совмещенные линии «травление-прокатка»

В работе освещен опыт объединения  действовавших ранее раздельно  НТА и НСХП на четырех предприятиях фирм «Arcelor Sidmar», «Thyssen Krupp Steel» и «VOEST-Alpine».

Объединение агрегатов сопровождалось модернизацией оборудования как  на НТА, так и на НСХП.

На всех предприятиях заменены стыкосварочные машины и ножницы поперечной резки, на двух — заменены входные петлевые накопители, а выходные — на всех четырех. Везде заменены также кромкообрезные ножницы.

На всех четырех станах были заменены рабочие клети. На одном установлены четыре четырехвалковых, на одном — пять четырехвалковых, на од- ном — четыре четырехвалковых и одна шестивалковая, а на четвертом стане применены пять шестивалковых клетей. Клети всех станов оснащены гидравлическими нажимными устройствами. Полностью заменены электропривод и системы автоматики.

Рис. 1. Схема расположения основного оборудования комплекса совмещенных НТА и НСХП на предприятии «ФЕСТ Альпине Шталь»;

г

1 — разматыватели; 2 — тянущие ролики; 3 — ножницы; 4 — стыкосварочная машина; 5 — натяжные станции; 6 — входной накопитель; 7 — направляющие ролики; 8 — поворотные ролики; 9 — устройство правки полос растяжением и взламывания окалины; 10 — травильные ванны; 11 — ванна промывки; 12 — сушильное устройство; 13 — промежуточные петленакопитель; 14 моталки; 15 — выходной накопитель; 16 — НСХП 

     Поскольку расположение  НТА и НСХП не меняли, то  схемы их соединения между  собой различаются. Лишь на  одном предприятии удалось объединить  НТА и НСХП без поворота  движения полосы, а в остальных  комплексах их пришлось применить  один, два и даже три раза. Наиболее  сложная схема комплекса (с  тремя поворотами движения полосы) — на заводе фирмы «ФЕСТ-Альпине Шталь» (рис. 1). Работы по реконструкции комплекса завода фирмы VA1 выполнены консорциумом фирм «Маннесманн Демаг Зак» и «Сименс АГ» (Германия).

Головная часть объединенного  комплекса аналогична головной части  НТА, включая входное накопительное  устройство. Пунктиром показано крайнее  правое положение подвижных роликов  накопительного устройства. Далее применена  система тянущих и поворотных роликов, позволяющая дважды изменить направление движения полосы. Далее  следует устройство правки полос  растяжением, с помощью которого правят плоскостность полос и  одновременно разрушают окалину. Из этого устройства полоса поступает  в традиционные травильные и промывочные  ванны и в сушильное устройство. Промежуточное петлевое накопительное  устройство предназначено как для  накопления запаса полосы перед НСХП. так и для обеспечения стабильного  режима смотки горячекатаных травленых  полос на моталке 14.

После промежуточного накопителя полоса поднимается над моталкой 14 и  дважды меняет направление движения с помощью поворотных роликов 8 и  поступает в выходной накопитель 15, расположенный непосредственно  перед НСХП. Наличие двух петлевых накопителей (промежуточного и выходного) необходимо для создания запаса полосы, обеспечивающего стабильную заботу комплекса даже в случае аварийных  или плановых кратковременных остановок (например, на перевалку валков) НСХП.

За выходным накопителем расположена  натяжная станция, обеспечивающая стабильное наггяжение полосы на входе в НСХП. На НСХП установлена новая четырехвалковая клеть, диаметры рабочих валков которой на 20% меньше, чем на прежних клетях, оборудованная осевой сдвижкой и системой про- тивоизгиба рабочих валков, а также их секционным охлаждением. Далее следует традиционная прокатка и смотка холоднокатаных полос.

Основные характеристики НТА и  НСХП до объединения (слева от косой  черты) и после объединения в  единый комплекс (справа от косой черты) таковы

Мощность, млн.т в год:

травильный агрегат……………………………… 1,3/1,9

НСХП………………………………………………… U

Толщина полосы, мм:

на входе……………………………………………… 1,5-6/1,5-7

на выходе…………………………………………… 0,5-3/0,3-3

Ширина полосы, мм…………………………………       600-1620

Максимальная масса рулона, т………………….. 30

Средняя удельная масса рулона, кг/мм……… 17,5

Максимальная удельная масса рулона, кг/мм 25

Наружный диаметр рулона, мм:

на входе……………………………………………… 2000/2150

на выходе…………………………………………… 2000/2100

Скорость движения полосы, м/мин:

в травильной секции……………………………. 180/270

на входе в стан. «………………………………… 300/380

на выходе из стана………………………………. 640/1200

В результате авторы работы делают заключение, что реконструкции, проведенные  фирмами «Arcelor Sidmar». «Thyssen Krupp Steel» и «VOEST- Alpine Stahl», позволили получить высококачественный прокат и снизить себестоимость продукции.

Оригинальное техническое решение  принято при реконструкции введенного в эксплуатацию в 1973 г. пятиклетевого НСХП фирмы «Sollac Atlantique Mardyck» (группа «Arcelor») в Мардике (Франция). Задача объединения НТА и НСХП решена путем применения поворотной башни, позволившей совместить расположенные под прямым углом НТА и НСХП. В поворотной башне расположен вертикальный накопитель, перед которым размещено новоротное устройство, состоящее из пяти холостых роликов из закаленной стали и имеющих форму, обеспечивающую самоцентрирование полосы. Емкость накопи- теля 600 м полосы.

Характерными особенностями НСХП является широкий сортамент прокатываемых  полос как по назначению — жесть  и авталист, так и по размерам — ширина 650-1950, толщина 0,15-2 мм.

Более эффективно и легко реализуются  совмещенные агрегаты НТА+НСХП при  новом строительстве. Так, при строительстве  цеха холодной прокатки на заводе корпорации «Сгтэрроуз Пойнт» (США) фирмы «Бетлехем Стил Корпорейшн» на свободной площадке применено размещение агрегатов. показанное на рис.2.

Головная часть НТА традиционна  — два комплекта оборудования, вплоть до стыкосварочной машины. Отличие от предыдущей схемы (см. рис.1) заключается в отсутствии поперечных передач полосы. Изменение направления движения происходит только в петлевых накопителях, которые расположены под травильными и промывочными ваннами. Три имеющихся накопителя (для обеспечения стабильной работы как НТА, так и НСХП) расположены друг над другом. Все это обеспечивает компактное расположение оборудования комплекса и минимальное применение вспомогательного оборудования. НСХП пятиклетевой. Четыре клети четырехвалковые, последняя — шестивалковая. Четырехвалковые клети оснащены противоизгнбом аалков, пятая, кроме этого, оснащена осевой сдвижкой и дифференцированным по длине бочки охлаждением валков. Возможна скоростная перевалка валков с полосой, находящейся в стане.

В комплексе используется горячекатаный  подкат толщиной 1,65-5,08 мм. Готовая продукция  цеха — горячекатаная травленая  промасленная полоса толщиной 1,65-5.08 мм и холоднокатаные полосы и листы толщиной 0,25-2,54, шириной 560-1550 мм из низко-, средне- и высокоуглеродистых марок стали. Максимальная скорость прокатки 20,8 м/с, масса рулона 30,4 т. Годовое производство цеха 1,5 млн.т.

Еще одним примером строительства  нового НСХП, совмещенного с НТА, может  служить комплекс на заводе фирмы  «Tata Steely. Оборудование стана изготовлено фирмой «Hitachi». Стан введен в эксплуатацию в 2000 г. и предназначен для прокатки полос толщиной 0,25-0,32 и шириной 800-1580 мм из низкоуглеродистой стали и стали IF с защитными покрытиями. Стан пятиклетевой, все клети шестивалгавые с осевой сдвижкой промежуточных валков.

Диаметры валков: рабочих 425, промежуточных 490, опорных 1300 мм, длина бочки 1700 мм. Максимальная скорость прокатки на НСХП 20 м/с, максимальная скорость движения полосы в ванне травления 3 м/с.

Схема расположения основного оборудования НСХП, совмещенного с НТА, показана на рис.3. 

 

 

Рис. 2

 

 

Схема размещения оборудования на головном участке НТА традиционна. Травильная ванна секционная (4 секции). Особенность  комплекса — строгое регулирование  натяжения полосы в среднем и  выходном петлеобразователях и на входном участке НСХП, которое создается регулятором натяжения с помощью роликов 13 и поддерживается в заданном режиме трехроликовым устройством.  

 

Рис. 3. Схема расположения основного оборудования НСХП с НТА на заводе фирмы «Tata Steel»:

1 — разматыватель; 2 — подающие ролики; 5 — стыкосварочная машина; 4 — натяжные ролики; 5 — входной петлевой накопитель; б — направляющие ролики; 7— натяжные станции; 8 — устройство правки полосы растяжением; 9 — секционная травильная ванна; 10 — средний петлевой накопитель; 11 — дисковые ножницы для обрезки кромок с кромкокрошителем; 12 — выходной петлевой накопитель; 13 — натяжные ролики с возможностью регулирования натяжения полосы; 14 — трехроликовое натяжное устройство; 15 — НСХП; 16 — ГНУ; 17 — летучие ножницы; 18 — карусельные моталки

 

 

3.Выводы

Можно сделать вывод, что в результате создания объединенных комплексов НТА+НСХП и выполненной на них модернизации достигнуто

-   повышение производительности на 20-50%;

-   снижение обрези на концах полос;

-   снижение брака по дефектам, возникающим при заправке и выходе полосы из валков НСХП с 1,4 до 0,45%;

-  уменьшение числа перевалок и перешлифовок валков на 45%, а следовательно, и парка валков;

-  снижение численности обслуживающего персонала на участке трав- 1ения и прокатки на 30-50%;

-   уменьшение расходов на ремонты на 25%;

-   сокращение длительности цикла производства продукции до двух суток. Отмечено также улучшение качества продукции, условий труда и сокращение числа несчастных случаев.

К этому следует добавить, что при объединении НТА и НСХП существенно снижается площадь, занимаемая цехом, за счет промежуточных складов, которые были необходимы для хранения протравленных рулонов, снижается число крановых операций по снятию травленых рулонов с НТА, транспортировке их на склад и со склада к ЦХП, а плавное, устраняется трудоемкая операция заправки полосы в стан.