Расчет производительности стана

В зависимости  от назначения, конструкции и состава  оборудования различают следующие виды обжимных станов.

1. Блюминги, выпускающие блюмы квадратного или близкого к нему сечения размерами от 150х150 до 450х450 мм. Блюмы предназначены для дальнейшей прокатки на заготовочных и сортовых станах. Блюминги по диаметру валков можно разделить на блюминги с малым диаметром валков (800…900 мм), со средним диаметром валков (950…1150 мм) и с большим диаметром валков (1200…1500 мм).
2. Слябинги, выпускающие слябы плоского сечения толщиной 50…350 мм и шириной до 2000 мм. Слябы предназначены для дальнейшей прокатки на листовых станах. В настоящее время наибольшее распространение получили универсальные слябинги, имеющие, кроме горизонтальных валков, вертикальные валки для обжатия боковых кромок слябов.
3. Блюминги-слябинги, имеющие только горизонтальные валки с большой высотой подъема верхнего валка. Это позволяет прокатывать на них, кроме блюмов, широкие слябы, обжимная боковые кромки слябов в ребровых проходах.
4. Двухклетевые блюминги (тандем), состоящие из двух последовательно расположенных двухвалковых реверсивных блюмингов (большого и малого или среднего и малого). Двухклетевые блюминги обладают значительно большей производительностью, чем одноклетевые. В настоящее время большое распространение на отечественных заводах получили типовой блюминг 1150 и блюминг 1300 конструкции Уралмашзавода, слябинг 1150 конструкции НКМЗ и блюминг-слябинг 1150.

Блюминг является самым производительным агрегатом  металлургического завода, его годовая производительность составляет 3…4 млн. т и более.

Наиболее мощными  по производительности являются блюминги 1300, установленные на Челябинском, Криворожском Западно-Сибирским металлургических заводах. Их проектная мощность в 1,5…2 раза превышает мощность аналогичных отечественных и зарубежных станов.

По типу привода  валков блюминги бывают с приводом от одного электродвигателя через шестеренную клеть и с индивидуальным приводом для каждого валка – два электродвигателя без шестеренной клети. Наибольшее распространение получили блюминги с одним электродвигателем. С увеличением диаметра валков и массы прокатываемых слитков мощность электродвигателей блюмингов становится все большей.

По числу прокатных  клетей блюминги бывают одно-, двух- и многоклетевыми. Наибольшее распространение получили одноклетевые блюминги. Многоклетевых блюмингов на металлургических заводах нет.

По расположению нагревательных колодцев относительно станового пролета различают блюминги и слябинги с продольным расположением пролета колодцев к пролету стана (один как бы продолжает другой) и с поперечным. Наибольшее распространение получили блюминги с продольным расположением нагревательных колодцев.

По характеру  движения слитковозов при подаче слитков от нагревательных колодцев к приемному рольгангу блюминги и слябинги различают: с возвратно-поступательным движением слитковоза по прямому пути и с кольцевым движением слитковозов, когда они перемещаются по замкнутому пути.

Блюминги различаются  также по наличию или отсутствию непрерывных заготовочных станов. В том случае, если блюминг прокатывает полупродукт больших размеров по сечению для станов окончательной прокатки, непрерывные заготовочные станы за блюмингом не устанавливают. Если же блюминг обеспечивает заготовками несколько станов, среди которых средне- и мелкосортные, ва ним устанавливаются многоклетьевые непрерывные заготовочные станы, состоящие из отдельных групп.

Основными особенностями  технологического процесса прокатки на блюмингах является: соизмеримость  размеров сечения прокатываемого слитка и диаметра деформируемого инструмента  – валков; неравномерность распределения деформаций и скоростей течения металла по высоте, ширине и длине очага деформации; ограниченная возможность естественного захвата металла валками и, как следствие этого, сравнительно небольшие величины относительных обжатий; свободный скоростной режим прокатки слитков из-за сравнительно небольшой на длины и изменения направления прокатки (реверс привода); неравномерное распределение температуры по сечению прокатываемого слитка; сильное влияние внешних зон и глубины проникновения пластической деформации на течение металла в очаге деформации и энергосиловые параметры прокатки; неравномерное распределение крутящих моментов и скоростей вращения между прокатными валками, большие динамические нагрузки в главной линии обжимного стана при неустановившемся процессе прокатки; физическая, химическая и механическая неоднородность обрабатываемого листового металла с большим количеством пустот и различного рода включений.

На блюмингах и слябингах  прокатку производят из слитков, различны» по размерам и массе, что определяется марочным сортаментом стали, изготавливаемым на заводе. Время доставки составов со слитками к нагревательным колодцам обычно регламентируют. На современных заводах свыше 90 % слитков поступает в нагревательные колодцы блюмингов и слябингов в горячем виде с температурой до 870…900 °С.

Применение горячего всада, помимо весьма значительной экономии топлива, резко увеличивает пропускную способность нагревательных колодцев. Выдачу и посадку слитков производят партиями (садками). Нагретые слитки выдают из каждого колодца один за другим; их сажают до полного заполнения колодцев. Посадку слитков производят специальными клещевыми кранами, а в колодцах их устанавливают прибыльной частью вверх, Нагретые слитки при помощи тележки с опрокидывателем (слитковоза) подают к блюмингу.

Число проходов, за которые  прокатывают слитки, предусматривают  технологической инструкцией. Обжатие  за проход можно установить по показанию  стрелок циферблата, расположенного над рабочей клетью со стороны  поста управления. Скорость прокатки на блюмингах регулируется оператором вручную или автоматически.

На блюмингах достигнуты большие успехи по увеличению их производительности путем сокращения числа проходов вследствие увеличения обжатия. Для повышения прочности и износоустойчивости многие детали блюмингов изготовляют из легированной стали и подвергают термической обработке.

Окалина, сваливающаяся со слитка во время его прокатки, смывается  водой под стан, а затем поступает  в ямы-отстойники, откуда краном с  грейфером ее убирают и грузят в вагоны. Обрезь от ножниц при помощи конвейера транспортируют в скраповый пролет, откуда после охлаждения их при помощи кранов с электромагнитами грузят на железнодорожные вагоны.

При прокатке легированной стали, где обрезь различных марок стали должна сортироваться по группам, применяется, например, устройство, состоящее из поворотного круга, на котором установлено пять коробок. При повороте круга любая из коробок подходит к желобу, через который сбрасывается обрезь. Заполненные коробки с обрезью вынимают краном, а на их место устанавливают пустые.

После разрезки на ножницах блюмы клеймят с торца в  горячем состоянии при помощи специального клеймовочного устройства. Разрезанные на ножницах блюмы и заготовки снимают кранами с захватами.

При работе блюминга с непрерывным заготовочным станом у блюмингового раската ножницами отрезают концы со стороны прибыли и нижней части слитков. Блюмы требуемой длины в пролете остывания укладывают в штабели. Блюмы из стали, требующей замедленного охлаждения, загружают в неотапливаемые колодцы и специальные печи. Остывшие блюмы зачищают и после приемки контролерами передают на склад заготовки.

Современные блюминги –  полностью автоматизированы. Система  автоматического управления состоит  из отдельных автономных систем, каждая из которых управляет одним или  группой механизмов и связана  с вычислительной машиной. Последняя получает информацию о работе механизмов в процессе продвижения слитка вдоль линии блюминга и корректирует параметры технологического процесса и режимы работы оборудования. Это позволяет увеличить производительность блюминга за счёт более рационального ведения прокатки и обеспечивает лучшее качество металла; полнее используется оборудование блюминга.

Технологический процесс  прокатки на блюминге 1150 включает: доставку горячих слитков на ж.-д. платформах из сталеплавильного цеха к нагревательным колодцам; подогрев слитков в вертикальном положении в колодцах до 1100…1300°С (в зависимости от марки стали); подачу каждого слитка на слитковозе к приёмному рольгангу блюминга; взвешивание слитка и подачу его по рольгангу к валкам блюминга; прокатку в заданном количестве проходов проходов с обжатием 40…120 мм за проход и промежуточными кантовками на 90° (кантовка и перемещение полосы вдоль валков осуществляются манипулятором).

В состав линии рабочей  клети входят : двухвалковая реверсивная клеть с валками диаметров 1150 мм и длиной бочки 2800 мм; устройство для перевалки и вс троенные в клеть четыре станинных ролика; универсальные шпиндели; раскатные и рабочие рольганги перед клетью и за ней; манипулятор с кантователем и механизированное устройство для уборки  крупного скрапа у рабочей клети. Валки реверсивной клети дуо 1150х 2800 мм  блюминга 1150 приводятся от двух индивидуальных электродвигателей постоянного тока мощностью по 5000 кВт (0 – 70 – 120 об/мин).

Окалина сваливающаяся со слитков во время прокатки, смывается водой под стан, а затем поступает в ямы отстойники, откуда краном с

Для резки блюмов и слябов на требуемые длины используют кривошипные  ножницы усилием 10 МН, совершающих 10 резов в минуту.

Обрезь, при помощи конвейера, транспортируют в скрапный пролет, откуда после охлаждения грузят при помощи кранов с электромагнитными шайбами на железнодорожные вагоны.

Обрезь, при помощи конвейера, транспортируют в скрапный пролет, откуда после охлаждения грузят при помощи кранов с электромагнитными шайбами на железнодорожные вагоны.

После разрезки на мерные длины  блюмы клеймят с торцов в горячем  состоянии при помощи специального клеймовочного устройства.

Блюмы требуемой длины  укладывают в штабеля. Остывшие блюмы  зачищают и после приемки передают на склад заготовки.

В отличие от блюминга слябинг является универсальным  двухклетевым реверсивным станом, имеющим горизонтальные и вертикальные валки. Устанавливаемые в последнее время универсальные слябинги могут прокатывать слябы шириной до 2 м из слитков массой до 25…30 т. Для обеспечения заданной производительности слябинга необходимо иметь около 20 групп нагревательных колодцев. При расположении их в один ряд, как обычно практиковалось на блюмингах и слябингах, длина пути слитковоза в один конец достигает 320 м. При большой производительности этого стана и высоком ритме прокатки один слитковоз не успевает подавать слитки от нагревательных колодцев к приемному рольгангу. Поэтому нагревательные колодцы на многих заводах расположены в двух параллельных пролетах и обслуживаются двумя слитко-воэами.

Все оборудование слябинга можно разделить на пять участков:

- приемный участок  стана, состоящий из двух приемных  рольгангов, рольганга-тележки, стационарного  упора, транспортных рольгангов  и поворотного устройства с весами;

- главную линию  стана с примыкающими к ней  рольгангами и манипуляторами с кантователем;

- машину огневой  зачистки металла в потоке с рольгангами;

- ножницы с  прилегающими к ним рольгангами, сталкивателем обрези, конвейером для уборки обрезков и передвижным упором;

- хвостовой участок  стана, состоящий из механизмов  для клеймения, взвешивания и уборки слябов.

Нагретые в  нагревательных колодцах слитки мостовым клещевым краном устанавливаются в  вертикальном положении на один из трех слитковозов, передвигающихся по замкнутому рельсовому пути. У приемного рольганга слиток опрокидывается гидравлическим механизмом на горизонтальную платформу слитковоза и толкателем сталкивается на приемный рольганг. Предусмотрена подача слитков на основной рольганг при помощи перемещающейся по рельсам поперечной рольганг-тележки, в случае разгрузки слитковоза у второго бокового приемного рольганга. Температура начала прокатки составляет 1230…1240 ºС, а температура конца прокатки – 1070..1100 ºС.

Главная линия  стана состоит из двухвалковой рабочей  клети с горизонтальными валками и расположенной перед ней двухвалковой клети с вертикальными валками. Рабочая клеть с горизонтальными валками имеет валки диаметром 1150 мм с длиной бочки 2100 мм. Валки имеют гладкую бочку и установлены в подушках на подшипниках с текстолитовыми вкладышами. Рабочие валки имеют индивидуальный привод от двух электродвигателей мощностью по 4600 кВт. Механизм для установки верхнего валка обеспечивает подъем его на 1750 мм со скоростью 75…150 мм/с. Горизонтальные валки предназначены для обжатия прокатываемого материала. Рабочая клеть с вертикальными валками имеет валки диаметром 900 мм с длиной бочки 2100 мм. Для использования всей бочки валков они выполнены так, что их можно переворачивать при перевалке, благодаря чему значительно увеличивается срок службы валков.

4.  Производительность прокатного стана

Производительность прокатного стана зависит не только от темпа прокатки и мощности электроприводов, но и от согласованной и надежной работы всех механизмов. Производительность прокатных станов линейного типа зависит от величины обжатия ( вытяжки) за каждый проход. Чем больше вытяжка, тем меньше нужно делать проходов, а следовательно, тем меньше цикл прокатки и больше производительность. Однако вытяжки за каждый проход ограничиваются многими факторами: пластичностью металла, условиями захвата полосы валками, прочностью валков, мощностью двигателя стана, износом валков и др. Главными из этих факторов является условие захвата полосы валками. Процесс прокатки ведут таким образом, чтобы величина обжатия заготовки валками до встречи ее с оправкой не превышала критического значения и чтобы разрушения самой осевой зоны не происходило. Вместе с тем обжатие, величина которого определяет напряжения в сердцевине заготовки, должно быть достаточным, чтобы усилия на оправку при прошивке не были чрезмерно большими. Наличие оправки вызывает некоторое уменьшение осевых растягивающих напряжений, что снижает вероятность вскрытия полости. Рост производительности прокатных станов обусловлен не только увеличением скоростей и сокращением машинного времени прокатки, но в основном почти полным вытеснением ручного труда и сокращением вспомогательного времени на различных стадиях технологического процесса. Значительного увеличения производительности прокатных станов достигают последовательным расположением клетей. Прокатываемая полоса в каждой клети стана проходит только один раз. Двухслитковая прокатка является эффективным средством увеличения производительности прокатных станов, однако при таком способе прокатки могут существенно увеличиваться действующие в линии динамические нагрузки. Величина динамических нагрузок, возникающих при захвате второго слитка на большой скорости, существенно зависит от того, происходит захват при замкнутой или при разомкнутой линии передачи. Во время паузы между слитками передаваемая линией нагрузка падает до нуля и линия может разомкнуться. Особенно вредно притормаживание двигателя при прохождении стыка слитков, так как это способствует размыканию линии. Для уменьшения динамических нагрузок следует слитки прижимать друг к другу, а режим работы двигателя не изменять при прохождении стыка. Совпадение реверса и нагружения происходит в тех случаях, когда в момент нахождения слитка в валках реверс стана осуществляется. Этот режим не является эффективным, так как двигатель несет повышенную тепловую нагрузку и в линии привода возникают большие динамические усилия. С увеличением массы слитка или заготовки повышается производительность прокатного стана. Значительная роль в увеличении выпуска проката и повышении производительности прокатных станов принадлежит рабочим и мастерам, обслуживающим прокатное оборудование. Это обстоятельство, а также стремление к повышению производительности прокатных станов побудили перейти к прокатным станам с последовательным расположением клетей, в которых полоса через каждую клеть пропускается только один раз. Конструкция методических печей определяется видом нагреваемых заготовок, производительностью прокатного стана и видом топлива, на котором работают печи. Эффективность применения систем комплексной автоматизации можно приближенно оценить повышением производительности прокатных станов не менее чем на 15 - 20 % и доменных печей на 8 - 10 %, а также уменьшением технологических потерь примерно в два раза. Повышение скоростей прокатки является одним из важнейших путей повышения производительности прокатных станов. С увеличением скорости прокатки сокращается цикл прокатки, следовательно, при всех остальных неизменных параметрах (масса заготовки, коэффициент использования стана и др.) увеличивается производительность стана. Число холостых ходов, которое можно изменять с пульта управления, соответствует производительности прокатного стана. Время подъема балок постоянное. Следовательно, с увеличением угла захвата происходит увеличение обжатия и соответственно повышается производительность прокатных станов. Наметившееся за последние годы резкое увеличение скоростей, а следовательно, и производительности прокатных станов, с одной стороны, и усиление требований к качеству прокатываемого металла, с другой стороны, а также общий прогресс в тяжелом машиностроении, наложили определенный отпечаток на конструкцию вспомогательных механизмов прокатных цехов и на характер их использования и эксплуатации.