Расчет производительности стана

Полосовой (штрипсовый) стан для производства полосовой стали толщиной до 1,5…12 мм и шириной до 400 мм.

Универсальный балочный стан – стан с одной парой горизонтальных и одной парой вертикальных валков, расположенных в одной плоскости. Толстолистовой стан для производства листов толщиной до 40…50 мм и шириной до 3000…4000 мм.

Листопрокатные станы

Листовые станы горячей  прокатки для производства листов толщиной 1,5…12 мм и шириной 1000…2350 мм (масса рулона до 10 т).

Листовые станы  холодной прокатки для производства листов толщиной 0,5…2,5 мм.

Трубопрокатные станы

Трубопрокатный стан для выполнения всех основных технологических операций при производстве цельнокатаных (бесшовных) труб.

Прошивной (трубопрокатный) стан для производства гильз из сплошных заготовок или слитков.

Пилигримовый (трубопрокатный) стан для горячей прокатки на цилиндрической оправке толстостенной гильзы в тонкостенную трубу в валках с периодическим калибром.

Редукционный (трубопрокатный) стан для уменьшения диаметра труб (обычно в горячем состоянии) вследствие увеличения длины без изменения толщины стенки труб. Расширительный (трубопрокатный) стан для увеличения диаметра трубы с уменьшением толщины ее стенки.

Раскатной (трубопрокатный) стан для уменьшения разностенности труб, устранения местных утолщений и сглаживания наружной и внутренней поверхностей.

Калибровочный (трубопрокатный) стан для окончательной калибровки труб по наружному диаметру (без оправки) и устранения эллипсности, получающейся на раскатном стане.

Станы специального назначения

Лентопрокатный  стан для холодной прокатки полос шириной до 250 мм.

Фольгопрокатный стан для холодной прокатки фольги толщиной до нескольких микрон (из стали и цветных металлов).

Плющильный стан для холодной прокатки специальной узкой ленты из круглой проволоки.

Дрессировочный стан для холодной прокатки листов и полос в рулоны с малыми обжатиями с целью упрочнения поверхности проката.

Колесопрокатный стан для производства цельнокатаных железнодорожных колес и дисков.

Кольцепрокатный стан для – горячей прокатки колец подшипников качения и других заготовок в форме кольца.

Шаропрокатный стан для поперечной прокатки шаров и других коротких тел вращения в винтовых калибрах.

Стан поперечно-винтовой прокатки – трехвалковый стан для поперечной прокатки периодических профилей.

Стан для прокатки зубчатых колес – специальный стан для горячей прокатки прямозубых, шевронных цилиндрических и конических шестерен с модулем 4…10.

Размер прокатного стана, предназначенного для прокатки листов или полос, характеризуется  длиной бочки валков, для заготовки  или сортового металла - диаметром  валков, а трубопрокатного стана - наружным диаметром прокатываемых  труб.

Оборудование прокатного стана, служащее для деформации металла между  вращающимися валками, называют основным, а для выполнения прочих операций - вспомогательным.

Основное оборудование состоит  из одной или нескольких главных  линий, в каждой из которых располагается 3 вида устройств (рис.1): рабочие клети (одна или несколько) - к ним относятся прокатные валки с подшипниками, станины, установочные механизмы, плитовины, проводки; электродвигатели для вращения валков; передаточные устройства от электродвигателей к прокатным валкам, состоящие большей частью из шестерённой клети, шпинделей и муфт.

Рис.1. Главная линия четырехвалкового стана для прокатки листов: 1 - рабочая клеть; 2 - электродвигатель; 3 - шестеренная клеть; 4 - шпиндель; 5 - муфта.

 

Между шестерённой клетью и электродвигателем  часто устанавливают ещё редуктор. Если каждый валок имеет свой электродвигатель, передаточные устройства состоят лишь из шпинделей. Наибольшее распространение  получили станы с горизонтальными  валками: двухвалковые (дуо), трёхвалковые (трио), четырёхвалковые (кварто) и многовалковые (рис.3). Для обжатия металла по боковым поверхностям используют клети с вертикальными валками, называемые эджерами. Станы, у которых вблизи горизонтальных валков расположены вертикальные, называются универсальными. Они служат для прокатки широких полос и двутавровых балок с широкими полками. В станах винтовой прокатки валки располагаются в рабочей клети косо - под углом подачи. Такие станы применяют для прокатки труб, осей, шаров и т.д.

Рис.2. Схема расположения валков в рабочей клети прокатного стана: а - двухвалкового; б - трехвалкового; в - четырехвалкового; г - шестивалкового; д - двенадцативалкового; е - двадцативалкового; ж - универсального.

В зависимости от расположения рабочих клетей прокатные станы разделяются на следующие группы: одноклетеевые линейные многоклетевые, последовательные, полунепрерывные, непрерывные.

Наиболее простыми являются одноклетевые станы. К этой группе относятся блюминги, слябинги, толстолистовые двухвалковые, трехвалковые и четырехвалковые станы, универсальные станы.

Многие профилеразмеры по ряду причин невозможно получить в  валках одной клети. Поэтому гораздо  чаще применяются многоклетевые станы, которые строят главным образом с последовательным, а иногда и с линейным расположением клетей.

Рабочие клети линейных станов располагают в одну, две, три и более линий, каждая из которых обычно приводится от отдельного электродвигателя. Линейные станы нереверсивные, их применяют как заготовочные, рельсо-балочные, сортовые и проволочные. Существенным недостатком этих станов является одинаковая частота вращения валков во всех клетях отдельной линии, что препятствует увеличению скорости прокатки по мере роста длины раскатов. Это приводит к потере температуры металла, ограничивает массу заготовки и производительность станов.

Значительного увеличения производительности прокатных станов можно достичь  при последовательном расположении клетей, число которых равно числу  проходов при обжатии заготовки  с доведением ее до готового профиля. С целью сокращения длины цеха и лучшего использования его  площади клети располагают в  несколько параллельных линий. На станах с последовательным расположением  клетей раскат одновременно находится  только в одной клети. В связи  с этим расстояние между клетями  увеличивается от первой к последней, так как длина раската увеличивается. Соответственно увеличивается и частота вращения валков. Станы данной группы широко применяют для прокатки сортовых профилей.

Полунепрерывные станы состоят из двух групп клетей: непрерывной и линейной. Полунепрерывные станы применяют для: прокатки мелкосортной стали и катанки (черновая группа клетей — непрерывная, чистовая — линейного типа и прокатка в ней может осуществляться только при наличии петли между клетями); прокатки широких полос (черновая клеть — реверсивная, чистовая группа клетей —непрерывная).

Непрерывные станы являются Дальнейшим развитием полунепрерывных станов и отличаются высокими технико-экономическими показателями. На этих станах клети расположены последовательно, в каждой клети осуществляется один проход и раскат одновременно находится в нескольких клетях. Непрерывные станы применяют как заготовочные, листовые (горячей и холодной прокатки), сортовые и проволочные. Привод валков непрерывных станов может быть групповым или индивидуальным, что значительно лучше.

Общие схемы производства в современных прокатных цехах  предусматривают прокатку слитков  в полупродукт, а затем полупродукта в готовые профили. Там, где нет  разливки слитков по изложницам, полупродукт  получают на машинах непрерывного литья  заготовок (МНЛЗ).

Число и расположение рабочих клетей прокатных станах определяются его  назначением, требуемым числом проходов металла между валками для  получения данного профиля и  заданной производительностью. По этому  признаку прокатные станы подразделяются на 8 типов (рис.4). К одноклетевым станам относится большинство блюмингов, слябинги, шаропрокатные станы, станы для холодной прокатки листов, ленты и труб.

Рис.3. Схема расположения рабочих клетей прокатного стана: 1 - одноклетьевого; 2 - линейного; 3 - сдвоенного; 4 - ступенчатого; 5 - непрерывного (а - с групповым приводом, б - с индивидуальным); 6 - полунепрерывного; 7 - последовательного ("кросс-коунтри"); 8 - шахматного.

В случае, когда в одной рабочей  клети не удаётся расположить  необходимое число калибров или  когда требуется высокая производительность, применяют станы с несколькими  рабочими клетями. Наиболее совершенный  многоклетьевой стан - непрерывный, в  котором металл одновременно прокатывается  в нескольких клетях. Непрерывные  станы служат для горячей прокатки заготовки, полос, сортового металла, проволоки, труб, а также для холодной прокатки листов, жести, ленты и др. профилей.

Характерной особенностью развития прокатного производства в последние годы, в  том числе и холодной прокатки металла, является значительное развитие механизации и автоматизации  технологических процессов.

Использование механизации и автоматизации  в прокатном производстве направлено на увеличение производства прокатной  продукции, снижение ее себестоимости, улучшение качества, повышение надежности работы прокатного оборудования, устранение вредных для человека условий  труда и повышение его безопасности, а также осуществление таких  процессов, управление которыми человеку недоступно. Переход к полностью  механизированному и автоматизированному  прокатному производству осуществляется через ряд последовательных этапов развития, каждый из которых обеспечивает более высоких уровень производительности труда, улучшение качества продукции  и ликвидацию тяжелого физического  труда рабочих.

К первому этапу относится частичная  механизация отдельных операций, при которой часть работы выполняется  машинами, а часть — вручную.

На втором этапе осуществляется комплексная механизация всего  процесса труда, в результате которой рабочий только управляет машинами и механизмами прокатного стана.

На третьем этапе осуществляется автоматизация контрольных и  простейших операций управления технологическим  процессом производства.

Четвертый этап это комплексная  автоматизация, которая характеризуется  тем, что функции управления производственными  процессами выполняет комплекс машин  и механизмов, а функции рабочего сводятся к наладке машин и  контролю за их работой.

В настоящее время в прокатном  производстве применяют многомашинные  системы, решающие комплексы задач  как по управлению производством (планирование и контроль оптимальной загрузки всего цеха, участков, отдельных  его агрегатов; сопровождение продукции; сбор и хранение производственно-экономической  информации и т. п.), так и технологическим  процессом (расчет оптимальных технологических  режимов, их обработка, регулирование  технологических параметров в в процессе работы, диагностика состояния оборудования и т. п.). Основой управления любым технологическим процессом является использование данных об отдельных физических величинах и технологических параметрах процесса. Этими величинами являются сила и напряжение тока, мощность, скорость, температура, давление, расход жидкости и газа и ряд других. Для измерения этих величин необходимы специальные приборы и устройства, без которых невозможно создание механизированных и автоматизированных производственных процессов, а также создание автоматизированных систем.

 

3. Технологические процессы прокатки

 

По режиму работы прокатные  станы классифицируют на реверсивные (движение полосы изменяется после каждого прохода металла через валки) и нереверсивные (полоса движется по линии прокатки только в одном направлении).

Обжимные станы (блюминги, блюминги-слябинги и слябинги) во многом предопределяют успех в работе остальных цехов металлургического завода, поскольку через эти агрегаты проходит весь или почти весь выплавляемый на заводе металл. Назначение обжимных станов – бесперебойно снабжать сортовые и листовые прокатные станы обжатой (катаной) заготовкой требуемого качества. Нагрев слитков перед прокаткой должен обеспечивать высокую пластичность металла и уменьшить сопротивление деформации. Поэтому нагрев металла до высоких температур уменьшает расход энергии и позволяет вести прокатку с большими обжатиями, сокращаются случаи поломки прокатных валков и деталей стана. Особенно важно обеспечить равномерный нагрев металла с тем, чтобы его температура по сечениям была по возможности одинаковой.

Основной характеристикой  современных крупных блюмингов  и слябингов, имеющих в большинстве случаев индивидуальный привод каждого валка, является диаметр рабочих валков. Станы с приводом рабочих валков от шестеренной клети характеризуются диаметром начальной окружности шестеренных валков.