Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Июня 2013 в 15:22, курс лекций
Основные цехи современного металлургического завода с полным металлургическим циклом - это доменный, сталеплавильный и прокатный.
Схема расположения основных цехов металлургического завода предусматривает движение металлопотока только в одном направлении, начиная от доменного цеха и заканчивая складами готовой продукции прокатных цехов. Через прокатные цехи проходит почти вся сталь, выплавляемая в сталеплавильных цехах, и только небольшое количество - через литейные и кузнечные цехи. Производство проката является заключительной стадией металлургического передела, для чего в прокатных цехах установлены станы различного типа и назначения.
Основные цехи современного металлургического завода с полным металлургическим циклом - это доменный, сталеплавильный и прокатный.
Схема расположения основных цехов металлургического завода предусматривает движение металлопотока только в одном направлении, начиная от доменного цеха и заканчивая складами готовой продукции прокатных цехов. Через прокатные цехи проходит почти вся сталь, выплавляемая в сталеплавильных цехах, и только небольшое количество - через литейные и кузнечные цехи. Производство проката является заключительной стадией металлургического передела, для чего в прокатных цехах установлены станы различного типа и назначения.
По старой, типичной для дореволюционного периода, одностадийной схеме технологического процесса прокатка готового продукта производилась непосредственно из слитков малой массы, которую выбирали с таким расчетом, чтобы можно было получать профиль желаемых размеров. В этом случае сталеплавильный цех являлся непосредственным поставщиком исходных заготовок для большинства прокатных цехов.
В современных сталеплавильных цехах разливка стали направлена на получение крупных слитков. Получение готовой прокатной продукции перешло на двухстадийную схему производства, состоящую в получении заготовок из слитков, а затем в прокатке готовой продукции из этих заготовок. При этом увеличилась производительность, как в сталеплавильном, так и в прокатном цехе. За счет того, что у массивного слитка удельный объем усадочной раковины меньше, чем у слитка малой массы - увеличился выход годного. При нагреве перед прокаткой стал ниже угар металла вследствие того, что отношение площади поверхности к массе слитка у крупных слитков меньше. Улучшилось качество готовой продукции вследствие того, что прокатанные заготовки подвергаются отделке.
Основная схема производства проката из слитков или непрерывнолитых заготовок показана на рис. 1.1.
Существенным резервом повышения выхода годного при производстве проката является внедрение - машин непрерывного литья заготовки (МНЛЗ). Жидкую сталь из расположенного наверху ковша большой емкости (рис 1.2) непрерывно подают в два - четыре медных водоохлаждаемых кристаллизатора с квадратным или прямоугольным сквозным отверстием. По выходе из кристаллизатора слитки вторично охлаждаются водой, их разрезают на мерные длины (6…12 м) и направляют в виде блюмов или слябов на склад или без дополнительного подогpeвa - на станы для дальнейшей прокатки.
Рис. 1.1 – Схема производства проката из слитков или непрерывнолитых заготовок
Непрерывное литье заготовок сокращает цикл металлургического производства, т.е. позволяет вести прокатку сортовой и листовой стали непосредственно с МНЛЗ. Все это устраняет сложное и дорогостоящее оборудование блюмингов, слябингов и непрерывно-заготовочных станов. Кроме того, значительно повышается качество заготовок за счет однородности их строения и резко снижается расход металла.
Рис. 1.2 – Схема машины непрерывного литья заготовок:
1 – ковш с жидким металлом; 2 – промежуточный ковш с постоянным уровнем жидкого металла; 3 – медный водоохлаждаемый кристаллизатор; 4 – система вторичного охлаждения; 5 – поддерживающие и тянущие ролики; 6 – непрерывный слиток (блюм, сляб, заготовка); 7 – изгибающий ролик; 8 – правильно-тянущие ролики; 9 – передвижное устройство для поперечной резки горячей заготовки
На МНЛЗ получают слябы размерами (120-250)*(900-1850) мм, блюмы сечением 280*280 мм и меньшие по сечению заготовки. Скорость разливки 0,7 - 2 м/мин. Производительность МНЛЗ зависит от скорости разливки, числа ручьев, выпускаемых сечений. Проблема объединения МНЛЗ и прокатных станов в единый комплекс является в настоящее время основной в направлении повышения эффективности всего металлургического производства. Трудности обусловлены большой разницей скоростей выхода литого полупродукта из МНЛЗ и прокатки этого полупродукта на станах.
Полное совмещение МНЛЗ с прокатными станами возможно при увеличении скорости вытягивания литой заготовки из машины, а также при использовании в качестве связующего звена между МНЛЗ и станами готовой прокатки специальных станов со скоростью на входе, соответствующей скорости МНЛЗ, и с большими коэффициентами вытяжки за проход, равными 24-40 (планетарные станы).
Совмещение непрерывного литья с прокаткой возможно при многоручьевых МНЛЗ с несколькими кристаллизаторами (4-8). При этом выходящие из кристаллизаторов заготовки должны отрезаться и поочередно задаваться в прокатный стан.
При литье слябов постоянных размеров и разной ширине готовых листов необходимы редуцирующие устройства, для обжатия слябов по ширине до необходимых размеров. Для этого могут быть применены редуцирующие клети с горизонтальными или вертикальными валками, установленные в потоке за МНЛЗ. Опыт совместной работы МНЛЗ с прокатными станами показывает, что при разной ширине готовых листов наиболее технологичным и экономически целесообразным является применение кристаллизаторов с быстро меняющимися размерами.
Из зарубежной практики известны многочисленные примеры эксплуатации литейно-прокатных агрегатов. Опыт их эксплуатации свидетельствует о необходимости дальнейшего совершенствования обжимных станов, поэтому обжимные станы еще долгое время останутся основными производителями полупродукта. Следует отметить, что наряду с выводом из эксплуатации устаревшего прокатного оборудования и сооружением новых МНЛЗ, ведется модернизация оборудования обжимных станов и совершенствование технологии получения полупродукта. Только после 1975 г. за рубежом введено в эксплуатацию 18 крупных обжимных станов.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ
В зависимости от назначения прокатные станы подразделяют на станы для производства полупродукта и станы для производства готового проката.
К первой группе относят блюминги и непрерывные заготовочные станы, поставляющие полупродукт для производства сортовой стали, а также блюминги и слябинги, поставляющие полупродукт для производства листовой стали.
Блюминги и слябинги - это крупные обжимные станы с валками диаметром 850…1500 мм (рис 4.1-4.4). Они предназначены для прокатки слитков в заготовки больших размеров различной формы (блюмы, слябы, фасонные заготовки). Наибольшее распространение получили одноклетьевые реверсивные блюминги с валками диаметром 1150…1300 мм. Основным направлением в развитии этих станов является увеличение производительности в первую очередь за счет увеличения массы слитков, которая при прокатке слябов достигает 50 т. Развитие блюмингов и слябингов сопровождалось также увеличением сечения выпускаемого полупродукта, увеличением мощности главных двигателей станов, механизацией и автоматизацией вспомогательных операций.
Прокатка мелких заготовок на крупных станах (блюмингах) неэкономична, так как при этом снижается производительность станов и значительно возрастает расход электроэнергии.
Для увеличения производительности на блюминге прокатывают слитки в блюмы сечением от 200*200 до 400*400 мм. Дальнейшую прокатку блюмов в заготовки различных размеров для сортовых станов осуществляют на заготовочных станах (рис. 10.1-10.2).
Заготовочный стан располагают на одной оси с блюмингом. Это позволяет прокатывать заготовки из слитков с одного нагрева, что экономически выгодно.
Раздельная прокатка слитков в заготовки на блюмингах и заготовочных станах оказалась целесообразной, так как чем больше конечное сечение блюмов, тем больше производительность блюминга. Станы, изготавливающие готовый прокат, тем проще по конструкции и производительнее, чем меньше поперечное сечение заготовок. Кроме того, производство проката из заготовок выгодно с точки зрения повышения его точности и качества.
Современным заготовочным станом является непрерывный стан, устанавливаемый за блюмингом; оба эти стана образуют заготовочное отделение прокатных цехов завода.
Непрерывный заготовочный стан (НЗС) состоит обычно из двух групп по шесть клетей в каждой. Основными изменениями в технологии и оборудовании этих станов в последнее время являются: отказ от кантовки полосы и увеличение размеров исходных блюмов и конечных заготовок. В связи с этим характерными особенностями современных непрерывных заготовочных станов являются: чередование клетей с горизонтальными и вертикальными валками и индивидуальный привод для валков каждой клети с регулированием числа оборотов. Прокатываемая полоса обжимается поочередно в вертикальном и горизонтальном направлениях без кантовки, а индивидуальный привод валков стана обеспечивает регулирование скорости прокатки, упрощает настройку и калибровку валков. В связи с увеличением размеров исходных блюмов и конечных заготовок устанавливают станы с валками большего диаметра и двигателями с большей суммарной мощностью.
При больших масштабах производства листовой стали слябинг является основным заготовочным станом. Однако из-за узкой специализации слябинги устанавливают реже, чем блюминги. Во многих случаях заготовочный стан должен прокатывать блюмы и слябы, что возможно лишь при установке блюминга.
К станам для производства готового проката относят сортовые, листовые, трубные и специальные станы.
К крупносортным станам относят рельсобалочные станы с валками диаметром 750…900 мм (рис 1.3); главным образом эти станы предназначены для прокатки железнодорожных рельсов, балок, швеллеров и других крупных профилей.
В связи с переходом на широкополочные балки высотой до 1200 мм с параллельными полками применяют универсальные балочные станы (рис 1.4), а для прокатки тонкостенных балок с наибольшей высотой 300 мм и шириной полок до 100 мм – непрерывные станы.
Остальные сортовые станы с валками диаметром 250…750 мм предназначены для прокатки сортовой стали. (рис. 1.5 – 1.6)
Рис. 1.3 – Схема расположения рабочих клетей рельсобалочного стана:
а – в две линии; б – в три линии; 1 – черновая двухвалковая клеть 900; 2 – черновые трехвалковые клети; 3 – чистовая двухвалковая клеть (клеть 800 на схеме а и клеть 750 по схеме б)
Рис. 1.4 – Схема расположения оборудования универсального балочного стана НТМК:
1 – нагревательные колодцы; 2 – перевалочное устройство; 3 – блюминг; 4 – машина огневой зачистки; 5 – ножницы; 6 – клеймовочная машина; 7 – разгрузочные стеллажи; 8 – агрегаты зачистки блюмов; 9 – загрузочные устройства; 10 – устройство для уборки недоката; 11 – печи с шагающим подом; 12 – обжимная реверсивная клеть; 13 – черновая универсальная и вспомогательная клети; 14 – промежуточные универсальная и вспомогательная клети; 15 – чистовая универсальная клеть; 16 – пилы горячей резки; 17 – клеймовочная машина; 18 – холодильник с шагающими балками; 19 – горизонтальная роликоправильная машина; 20 – вертикальная роликоправильная машина; 21 – участок инспекторского осмотра балок; 22 – сортировочные стеллажи; 23 – правильный гидравлический пресс; 24 – пила холодной резки
Рис. 1.5 - Схема расположения оборудования полунепрерывного крупносортного стана 600:
1 – стеллаж зачистки; 2 – загрузочное устройство; 3 – весы; 4 – нагревательные печи; 5 – кантователь; 6 – шлеппер;
7 – проходная подогревательная печь; 8 – ножницы; 9 – рычажный толкатель; 10 – передвижная дисковая пила; 11 – клеймитель; 12 – холодильник; 13 – стационарная дисковая пила; 14 – роликоправйльная машина; 15 – пила холодной резки; 16 – карманы; 17 – сортоукладчик; 18 – участок с пилой холодной резки и вертикальным прессом; 19 – участок
отделки трубной заготовки с правильной машиной и станками для сверления и фрезерования; 20 – участок отделки рельсов с вертикальным правильным прессом
Рис. 1.6 - Схема расположения оборудования среднесортного непрерывного стана 450:
1 – холодильники непрерывного заготовочного стана 900/700/500; 2 – загрузочная решетка; 3 – подогревательная печь; 4 – передвижная (летучая) стыкосварочная машина- 5 – весы; 6 – нагревательные печи с рекуператорами; 7 – проходная секционная печь; 8 – ножницы для обрезки переднего конца заготовки; 9 – первая непрерывная группа клетей; 10 – летучие аварийные ножницы; 11 – вторая непрерывная группа клетей; 12 – летучие ножницы; 13 – моталки для штрипсов; 14 – крюковой конвейер для рулонов штрипсов; 15 и 16 – съемщики и пакетировщики рулонов штрипса; 17 – отводящий рольганг; 18 – холодильник; 19 – правильные машины; 20 – дисковые пилы; 21 – шлепперы; 22 – передаточные тележки