Полосовые станы горячей прокатки — Высокая производительность для новых и существующих станов. Прокатные станы на новолипецком и череповецком металлургических заводах Номенклатура продукции ОАО «ММК»

На заключительном этапе разработки сейчас находится один из крупнейших проектов ООО "Корпоративные системы" - мультимедийная обучающая система для подготовки специалистов постов управления ПУ7 и ПУ9 широкополосного стана горячей прокатки 2000.
Непрерывный широкополосный стан 2000 горячей прокатки предназначен для производства горячекатанных полос из углеродистых и низколегированных марок сталей. Состоит из:
- участка подачи слябов к печам и загрузки слябов;
- черновой группы оборудования (ПУ7);
- секции промежуточного рольганга и летучих ножниц (ПУ9);
- чистовой группы оборудования (ПУ9);
- уборочной группы оборудования.
Проект, разрабатываемый ООО «Корпоративные системы», охватывает 5 рабочих мест:
- оператор черновой группы оборудования;
- вальцовщик черновой группы оборудования;
- оператор промежуточного рольганга и летучих ножниц;
- оператор чистовой группы;
- вальцовщик чистовой группы.
Каждое рабочее место имеет свои специфические особенности и предназначено для выполнения определенных задач. Например, основной целью черновой группы является получение выходных параметров (ширина, толщина, температура) полосы требуемого качества за шестой клетью.

Система полностью имитирует все экраны и пульты управления, которыми пользуются специалисты, тем самым, позволяя изучить работу, а также основные действия, выполняемые с их помощью. Для этого система оснащена множеством сценариев с различными видами заданий:
 тестовые вопросы (предполагают выбор пользователями одного ответа из нескольких предлагаемых);
 вопросы для самостоятельного ответа (предполагают самостоятельный ввод пользователями ответов);
 вопросы указательного типа (предполагают указание необходимых элементов на экранах или пультах управления);
 выполнение операции (предполагают выполнение пользователями требуемых операций).
В системе предусматривается два режима прохождения сценариев:
 демонстрационный (используется для обучения и характеризуется наличием различных подсказок (предназначены для закрепления пользователем теоретического материала), а также индикацией (подсветка элементов, которые необходимы для выполнения задания));
 режим тестирования (используется непосредственно для проверки знаний пользователя).

Для того, чтобы обучение было максимально приближено к реальной работе стана, в программе предусмотрена 3D-анимация, которая позволяет пользователям видеть результаты всех действий, которые они выполняют в сценариях, непосредственно на моделе стана: состояние оборудования (например, управление нажимными винтами, энкопанелями, летучими ножницами, секциями рольганга), скорость работы, возможные аварии (например, застревание слябов, загиб полосы) и т. д.

В системе также реализованы различные имитационные модели:
 модель деформационного режима;
 модель скоростного режима;
 модель температурного режима;
 модель натяжения;
 модель загрузки главных приводов и др.
Они позволяют представить процесс прокатки металла так, как он осуществляется в действительности.
Важнейшей составляющей системы является трехмерная модель стана, которая позволяет специалистам подробно изучить конструкцию оборудования черновой и чистовой групп, а также секции промежуточного рольганга и летучих ножниц.
Конструкция рассматривает не только строение групп оборудования, но и отдельные элементы (например, подробное строение клетей). Удобная навигация, подробные описания свойств и технических характеристик элементов, а также возможность настройки пользовательского интерфейса максимально облегчают процесс обучения.
Также конструкция дополнена различными видеоматериалами, посвященными работе оборудования (летучие ножницы, промрольганг, чистовая группа и т. д.), и анимационными роликами, подробно демонстрирующими технологию (работа петледержателей, технология прокатки).

Кроме того, система оснащена множеством отчетов, позволяющих получать информацию о проведенной прокатке (план проката).
Возможность просмотра результатов тестирования позволяет не только получать информацию о правильности выполненных заданий и затраченном времени, но также прослеживать операции, которые выполнял пользователь в процессе прохождения сценариев.

Воспроизведение в записи действий пользователя дает возможность в последствии визуально проследить процесс тестирования.

Таким образом, комбинированное использование компьютерной графики, анимации, «живого» видеоизображения и других медийных компонентов предоставит уникальную возможность сделать изучаемый материал максимально наглядным, а потому понятным и запоминаемым. Это особенно актуально для специалистов стана 2000, которые должны усваивать большое количество эмоционально-нейтральной информации – например, производственных инструкций, технологических карт, нормативных документов. Удобный интерфейс и навигация, подробные пользовательские и технологические инструкции делают работу с системой максимально простой.

МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА

КАФЕДРА МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ЗАВОДОВ ИМ. 50-ЛЕТИЯ МГМИ

Оценка
«___»________
дата и подпись

ОТЧЕТ

По третий производственной практике
на____________________________
наименование предприятия

с __________по__________
дата начала дата окончания

Гр. _______
Ф.И.О. студента, его подпись индекс

Руководитель практике в цехе

Ф.И.О. должность, подпись, дата

Руководитель практики от кафедры
______________________________ __
Ф.И.О. подпись, дата

МАГНИТОГОРСК 2010
Содержание
1. Современное состояние и перспективы развития прокатного производства…....…3
2. Структура, технологический процесс и оборудование ЛПЦ № 10………….……….4
3. Устройство и работа механизма противоизгиба рабочих валков чистовой
Группы клетей стана2000………….….………….......... .............................. …………….20
4. Технико-экономическое обоснование реконструкции гидропривода
механизма противоизгиба………………………………………… ……………... ...23
5.Финансовая оценка проекта…………………………………………………………. ...25
5.1 Смета капитальных затрат…………………………………………………...…… 27
5.2 Расчёт потребности в персонале и заработной плате…………………….......….29
5.3 Расчет фонда оплаты труда……………………………………………….….……32
5.4 Расчет себестоимости продукции…………………………………………………35
5.5 Расчёт основных технико-экономических показателей и эффективности экономического проекта……………………………………………………….… ……….39
6. Охрана труда и окружающей среды……………………….…………………….…….40
Литература………………………………….……………… ………………….…..………50

1. Современное состояние и перспективы развития прокатного производства.

Потребность в прокатном производстве продолжает расти и объясняется тем, что прокатка из всех способов обработки металлов пользуется наибольшим распространением вследствие непрерывности процесса, высокой производительности и возможности получения изделий самой разнообразной формы и улучшенного качества. Прокатные изделия как из стали, так и из цветных металлов (листы, полосы, ленты, различные сортовые профили, трубы, заготовки деталей машин) являются наиболее экономичным продуктом – конечным для металлургических предприятий и исходным в машиностроении, строительстве и других отраслях народного хозяйства.
Анализ структуры себестоимости различных видов стального проката свидетельствует, что 80 – 95 % затрат приходится на исходный металл, т.е. слитки и только 5 – 20 % составляют расходы по переделу стальных слитков и заготовок в готовую продукцию. Доля затрат по переделу в прокат слитков из цветных металлов ещё меньше.
Из этих цифр следует, что проблема снижения материальных затрат по производству проката должна прежде всего решаться в направлении экономии металла, в результате улучшения его физических и механических свойств и производства таких видов проката, которые давали бы возможность снижать конструктивную и технологическую металлоёмкость машин, строительных конструкций и других металлопотребляющих объектов.
Поэтому необходимо одновременно с увеличением объёмов производства металлов значительно улучшить качество и расширить сортамент продукции чёрной металлургии. За счёт повышения качества металлоизделий можно существенно снизить удельный расход стали и этим уменьшить капитальные затраты, необходимые для удовлетворения нашей страны металлом.

2. Структура, технологический процесс и оборудование ЛПЦ № 10.

Непрерывный широкополосный стан 2000 предназначен для производства горячекатаных полос толщиной 1,2-16 мм, шириной 700-1850 мм, сдернутых в рулон массой до 45 т из стали углеродистой обыкновенного качества по ГОСТ 380, качественной конструкционной по ГОСТ 1050 и низколегированной по ГОСТ 19282. В качестве исходной заготовки на стане 2000 используются поступающие из ККЦ непрерывнолитые слябы толщиной 250 мм, шириной 750-1850 мм, длиной 4,8-12,0 м и массой 7-43,3 т.
НШПС 2000 состоит из участка загрузки слябов, участка нагревательных печей, черновой и чистовой групп клетей, промежуточного рольганга между ними, а также уборочной линии стана.
Участок нагревательных печей состоит из четырех методических печей с шагающими балками, загрузочного рольганга перед каждой печью, сталкивателей слябов, приемного рольганга, приемников слябов из печей. Производительность каждой печи 460 т/ ч.
Черновая группа клетей состоит из вертикального окалиноломателя, клети дyo, пяти универсальных клетей квapтa. Из которых три последние объединены в непрерывную подгруппу. Промежуточный рольганг оснащен тепловыми экранами типа энкопанель и устройствами разделки недокатов.
Чистовая группа стана включает летучие ножницы, чистовой роликовый окалиноломатель, семь клетей кварто, оснащенных гидронажимными устройствами, осевой сдвижкой рабочих валков и системами противоизгиба. Все межклетевые промежутки оснащены устройствами ускоренного охлаждения прокатываемых полос. 3а последней клетью стана начинается отводящий рольганг с душирующими устройствами перед каждым участком моталок. Уборочная линия включает двa участка моталок. На каждом из участков имеется группа из трех моталок

1-валок вертикальный; 2-шпиндель универсальный; 3-механизм замены шпинделей; 4-узел станин; 5-привод вертикальных валков; 6- привод станинных роликов; 7-площадка

Рисунок 2.1- Вертикальный окалиноломатель (ВОЛ)

Участки моталок оборудованы тележками съемников рулонов, кантователями рулонов, транспортирующими конвейерами с подъемно-поворотными столами, весами, рулоновязальными машинами и маркировщиками рулонов.
Технологический процесс прокатки на стане 2000 заключается в следующем. Слябы из отделения непрерывной разливки стали ККЦ поступают в отделение приема литых слябов, которое предназначено для передачи их на стан 2000 и проведения выборочной зачистки дефектных слябов, а также взятия проб для макроанализа.
3амаркированные (на узкой грани) слябы с качественной поверхностью направляются по рольгангу для задачи в нагревательные печи стана.

Рисунок 2.2 - Клеть дуо.

Для нагрева слябов до температуры прокатки 1200-1300 0 С на стане 2000 применяются методические печи с шагающими балками. Под печи состоит из шести рядов неподвижных (стационарных) и четырех рядов подвижных (шагающих) балок, имеющих испарительное охлаждение. Подвижные балки могут совершать движения вверх и вниз, вперед и назад. При движении вверх подвижные балки приподнимают заготовки над неподвижными на высоту 100 мм. При движении вперед заготовки перемещают по печи на 450 мм.

1- электродвигатель; 2 - зубчатая муфта; 3 - шестеренная клеть; 4 - универсальный шпиндель; 5 - рабочая клеть; 6 - тележка для перевалки валков.

Рисунок 2.3 - г лавная линия стана 2000 горячей прокатки.

При этом первая со стороны выдачи заготовка выталкивается подвижными балками из печи, а очередная заготовка, находящаяся ранее на загрузочном столе, вносится в печь. При движении балок вниз заготовки укладываются на неподвижную часть пода, оказываясь перемещенными вперед на один шаг, при этом подвижные балки опускаются ниже уровня пода также примерно на 100 мм.
При движении назад подвижные балки устанавливаются в положение, из которого они вновь могут захватить в печь очередную заготовку. Интервал времени между окончанием каждого движения шагающих балок и началом следующего составляет 0,5 с. Таким образом, с помощью шагающих балок выполняются все основные операции по загрузке, перемещению по печи и выгрузке заготовок.
Нагретые до температуры прокатки слябы выдаются из печей и укладываются на приемный рольганг 28 (см. рис 4), который подает их к черновой группе стана.
В вертикальной клети 3 боковое обжатие может достигать 80 мм, что способствует лучшему удалению окалины и позволяет сократить число типоразмеров литых слябов по ширине.

1-6-Черновая группа клетей; 7-13-чистовая группа клетей; 14-вертикальный окалиноломатель; 15-чистовой окалиноломатель; 16- летучие ножницы; 17-вторая группа моталок; 18-первая группа моталок; 19-подъемноповоротный стол; 20-подьемный стол; 21-загрузочный рольганг перед печью; 22- сталкиватели слябов; 23-передаточная тележка; 24-приемник слябов; 25-приемный рольганг; 26-промежуточный рольганг; 27-отводящий рольганг; 28-транспортирующий конвейер рулонов; 29-транспортирующие тележки; 30- нагревательные печи.

Рисунок 2.4 - План цеха ЛПЦ №10 с расположением основного
механического оборудования.
В клети дуо 4 величина обжатия за проход составляет 55-60 мм (22-24 %). Суммарное обжатие в горизонтальных валках последующих пяти клетей определяется требуемой толщиной раската после черновой группы. В зависимости от размеров сечения готовых полос эта толщина находится в диапазоне 25-60 мм.
Соответственно необходимое суммарное обжатие в упомянутых пяти клетях составляет 130-170 мм, или 69-90% (частные обжатия до 40%).

1- электродвигатель; 2 - муфта, тормоз; 3 - промежуточный вал; 4 – муфта; 5 - шестеренная клеть; 6 - шпиндельное соединение; 7 -уравновешивающее устройство; 8 – станина; 9 - опорные валки; 10 - рабочая клеть; 11- рабочие валки,· 12 – плита; 13 - анкерные болты.
Рисунок 2.5 - Кинематическая схема главной линии стана «2000»

В черновых клетях N°2, 1-3 главные электроприводы нерегулируемые и поэтому захват металла и прокатка ведутся на постоянной скорости. В непрерывной подгруппе универсальных клетей N°2, 4-6 для обеспечения условий непрерывной прокатки применены регулируемые главные приводы постоянного тока, позволяющие оперативно согласовывать скорости необходимым образом. В процессе черновой прокатки производится гидросбив окалины с раската водой, подаваемой специальной насосной станцией под давлением 12-15 МПа.

Гидросбивы расположены после вертикальной клети N°1 и перед всеми универсальными клетями.
Струи воды направлены под углом 1,3 рад к поверхности полосы против ее движения. Такой угол встречи струй с раскатом хотя и снижает их ударную силу, но улучшает смыв окалины с полосы. Сопла гидросбивов расположены на расстоянии 300-400 мм от поверхности раската.
Температура полосы за черновой группой 1050-1150 0 С. Регулирование температуры производится изменением скорости прокатки в непрерывной подгруппе из трех последних черновых клетей. Окончательная прокатка полосы до заданной толщины производится в чистовой группе из семи клетей 9. Перед этим раскат, вышедший из черновой группы, тормозят на промежуточном рольганге до скорости входа в чистовую группу. Промежуточный рольганг 26 оснащен тепловыми экранами типа экранопанель, которые с помощью гидропривода могут быть опущены в рабочее положение над раскатом или подняты. Число секций энкопанелей - 24. Экранирование металла повышает его температуру на входе в чистовую группу на 30-50 0 С и снижает температурный перепад по длине раската на 20-30 0 С
Началу чистовой прокатки предшествует обрезка переднего неровного конца полосы на летучих ножницах. Ножницы состоят из следующих узлов и механизмов: режущего механизма, механизма для пропуска резов, подающих роликов, диффиринциального редуктора, механизма для выравнивания скоростей движения ножей и разрезаемой полосы и главного двигателя.
Перед окончанием прокатки обрезается и задний конец полосы. С целью улучшения захвата и уменьшения ударов при входе раската в валки чистовых клетей ножницы при обрезке формируют фигурную кромку полосы в виде шеврона.
В процессе транспортирования раската по промежуточному рольгангу 26 на его поверхности образуется слой вторичной окалины, которую разрушают в чистовом роликовом окалиноломателе 15 и затем удаляют с помощью гидросбива перед чистовой группой.
В зависимости от толщины промежуточного раската (25-60 мм) и готовой полосы (1,2-16,0 мм) суммарное обжатие в чистовой группе клетей составляет 23,8-44,0 мм или 95-73% соответственно. Обжатия уменьшают от первой чистовой клети к последней, максимальная величина обжатия может достигать 55% в первых двух клетях, 45% в последующих и 25% в последней клети.
Для стабилизации процесса чистовую прокатку ведут с межклетевыми натяжениями, величины которых поддерживают минимальными (5-15% от предела текучести материала полосы при данных термомеханических условиях) во избежание утяжки полосы (уменьшение ее ширины) и искажения профиля проката. С целью выравнивания по длине полосы такого важнейшего технологического параметра, как температура конца прокатки, используют разнообразные варианты переменных во времени скоростных режимов, реализуемые системами тиристорного управления главными приводами чистовых клетей и моталок.
Основной особенностью переменных режимов является захват полосы моталкой на заправочной скорости до 15 м/с и последующее согласованное ускорение всех клетей чистовой группы и соответствующей моталки, при котором скорость на выходе стана может достигать 21 м/с (для тонких полос). Величину ускорения регулируют в приделах 0,01-1,00 м/с 2 .
В результате температура конца прокатки полос всего сортамента поддерживается в оптимальных пределах 830-900 0 С.
За станом расположена уборочная группа оборудования, к которой принадлежат отводящий рольганг 27 длиной 206 м соответственно с системой ламинарного охлаждения проката. Стан оборудован двумя группами моталок Первая группа 18 из трех моталок, расположенная на расстоянии 75 м от последней чистовой клети, предназначена для смотки полос толщиной до 4,0 мм. Вторая группа 17 из трех моталок на расстоянии 248 м от последней клети стана предназначена для смотки полос толщиной 4,0-16,0 мм. Параметры обеих групп моталок идентичны, за исключением 4, 5 моталок, которые имеют три заправляющих ролика вместо четырех. Моталки второй группы отличаются более мощными пружинами роликодержателей и другим профилем проводок.
Система ламинарного охлаждения на отводящих рольгангах подает воду на полосу сверху и снизу под давлением 0,20-0,25 МПа. Расход воды до 15050 т /ч. Длина охлаждаемого участка перед первой группой моталок 55 м, перед втopoи-66 м. Температура полосы снижается до значения температуры смотки (500-650 0 С). Использованная вoдa собирается и специальной насосной станцией подается вновь на охлаждение.
После смотки рулоны кантуются в вертикальное положение, устанавливаются на конвeйep, обвязываются по окружности, взвешиваются на вecax, маркируются и транспортируются на склад или в цех холодной прокатки.
В cocтaв оборудования для резания полосы и уборки обрезков входят следующее машины: летучие ножницы, мостовой кран Q=32/16 т, подвесной кран Q=1 т, тpaвepca Q=32 т, аварийная тpaвepca, цепная тpaвepca.
Мocтoвoй кран Q=32/16 т - предназначен для выполнения работ при монтаже и ремонте оборудования, при перевалке валков, а также в качестве уборочных кpaнов. Мocтoвoй кран состоит из следующих основных частей: моста крана с механизмом передвижения, кpaнoвoи тележки с механизмами подъема и передвижения, подвески, крюка и кабины. Подвесной кран грузоподъемностью 1 т, магнитного типа предназначен для уборки обрезков, выпавших за пределы короба, кран оснащен магнитом. Отличается от крюковых кpaнoв применением специального барабана для наматывания гибкого кабеля, служащего для подвода электрического тока к катушкам грузового электромагнита, который подвешивается на крюк крана.
Tpaвepca Q = 32 т, имеет сварную, коробчатую конструкцию. В вepнeй части тpaвepca оснащена двумя откидными зацепами для подвешивания ее на другом крюке главного механизма подъема крана Q = 32/12,5 т. По краям тpaвepcы находятся ролики для плавного ее опускания в направляющие загрузочного люка.
Аварийная тpaвepca выполнена в виде сварной коробчатой конструкции. С обоих концов к тpaвepce жестко присоединены два пластинчатые однорогие крюки В вepxнeй части корпуса тpaвepcы имеется прицеп для захвата тpaвepcы крюком вспомогательного подъема крана. Цепная тpaвepca. Корпус тpaвepcы имеет сварную коробчатую конструкцию. В нижней части тpaвepcы на её концах пластинчатыми однорогими крюками Q = 16 т. каждый.
Траверса Q = 32 т - предназначена для подъема коробов с обрезками на уровень пола цеха.

Сортамент стана и основные требования к готовой продукции
Широкополосный стан горячей прокатки предназначен для прокатки полос, свернутых в рулон массой от 7 до 43,3т, следующих типоразмеров: толщина, мм - от 1,2 до 16 ширина; мм - от 750 до 1850

до +20 мм
до +30 мм

Телескопичность рулонов не должна превышать следующих величин (мм):
Таблица 2.1

При этом превышение одного внутреннего или наружного витка рулонов над остальными телескопичностью не является. В табл. 2 показан примерный сортамент стана:

рабочее давление 16МПа

мощность 22 кВт

частота оборотов 1460 об/мин

частота эл. тока 50 Гц

Характеристика главного привода валков:

Таблица 2.3

Размеры разрезаемых полос:

толщина, мм 25 - 60;

ширина, мм 750 - 1850.

Температура разрезаемых полос 900-1150°С.

Скорость движения полос при резке конца:

переднего 0,6 - 1,5 м/с;

заднего 0,4 - 3,0 м/с;

Расчетное усилие при резке конца:

переднего 2,49 МН;

заднего 2,94 МН;

Крутящийся момент при резке конца:

переднего 10МН*м;

заднего 12,7 МН*м;

Диаметр барабана по кромкам ножей:

верхнего 1360 мм;

нижнего 1200 мм.

Межцентровое расстояние барабанов 1200 мм.

Угол начала контакта режущих кромок 21°44\

Угол начала реза наибольшего сечения 27°.

Угол конца реза 10°.

тип электродвигателя 12-23/106-3, 55УХЛ4;
мощность 3550 кВт;

частота вращения 40 мин 1 .

толщина раската 1,2 - 4 мм, 2-16 мм;

ширина раската 750 - 1850 мм;

температура 500 - 650°С;

скорость входа полосы 12,5 м/с;

натяжение полосы 25 кН;

скорость смотки до 25 м/с;

масса рулона до 45 т;

диаметр рулона до 2500 мм;

внутренний диаметр рулона 850 мм;

диаметр барабана промежуточный 840 мм;

диаметр сжатого барабана 828 мм;

длина бочки барабана 2000 мм.

количество маркировщиков 2 шт.;

количество знаков 9 шт.;

высота знака 50 мм;

ширина знака 35 мм;

шаг знака на трафаретах 60 мм;

ход тележки маркировщика 1500 мм;

полная скорость тележки 0,15 м/с;

максимальный ход трафаретов 660 мм;

время перестановки трафаретов до 6 с;

Анализ недостатков стана 2000 ЛПЦ-10 и вспомогательного оборудования
Широкополосный стан 2000 горячей прокатки был введен в строй в 1994 году. По мере работы оборудование стана модернизировалось.
Мною был произведен анализ недостатков участка привода чистовых клетей 11-13 стана 2000 горячей прокатки ЛПЦ-10 ОАО «ММК». Основным недостатком участка явилось следующее: шпиндели с зубчатым зацеплением предназначенные для передачи крутящего момента под углом. Недостатком явилось то, что мелкомодульные шпиндели фирмы «Davy McKee» рассчитанные на более плавный режим работы, нежели тот в котором им пришлось работать. На самом деле при прокатке металла на шпиндели приходится большая нагрузка. В связи с большими усилиями и скачками при захватывании валками металла, в процессе работы происходит выкрашивание, разрушение зубьев и истирание вкладышей. В последствии наступало полное разрушение и поломка, которое приводили к серьезным последствиям. Приходилось производить замену и как следствие остановка стана. И такие простои происходили 8 раз в год. На скорость замены шпинделя влияло и то, что оборудование импортное, дорогое и еще его надо привезти.
Одним из самых главных недостатков старой гидросхемы является постоянное заклинивание сервоклапанов. По этому гидросистема являлась не надежной. Гидросистема противоизгиба рабочих валков является новейшей разработкой в области автоматизации процесса. Их экономическая эффективность легко окупается уже через несколько лет работы. Но это только при соблюдении всех правил эксплуатации.
Данная система наиболее часто выходит из строя при несоблюдении качества используемой рабочей жидкости масла. Аварийные ситуации случаются, когда плохо профильтрованное масло забивает каналы гидросистемы. При таких ситуациях существует определенный порядок работ по устранению аварий.

Методы повышения надежности оборудования.

Надёжность - одно из свойств качества изделия заключающееся в способности машины выполнять заданные функции, сохраняя при этом значение эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям эксплуатации технического обслуживания ремонтов хранения и транспортировки.
Долговечность - свойство машины сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, то есть состояния, при котором дальнейшая эксплуатация машины должна быть прекращена, так как дальнейшее применение её по назначению не возможно, либо восстановление работоспособности не возможно или экономически не выгодно, при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
На стадии проектирования основные размеры всех ответственных деталей машин рассчитываются по формулам с условиями допустимых требований на прочность и надежность. Выбираются материалы для деталей с соблюдением условий прочности. В конструкции деталей внесены элементы, снижающие концентрацию напряжений и плавно меняющие размеры деталей на маленькой её длине, а именно фаски на зубчатых колесах, валах, полумуфтах, тормозных шкивах; галтели на валах; скругление шпоночных пазов; плавные переходы по диаметру в опасных сечениях длинных валов.
Для повышения твердости необходимо выполнить термообработки для ответственных деталей.
Закалка является способом термической обработки и заключается в нагреве металла до определенной температуры, выдерживании его при этой температуре в течении заданного времени и последующем быстром охлаждении в воде или масле.
В результате закалки деталей повышаются их твердость, прочность, текучесть и снижается удлинение и вязкость. Закалка применяется для зубчатых колес, втулок, валов, направляющих, скоб, штифтов, шпинделей и других деталей.

3. Устройство и работа механизма противоизгиба рабочих валков чистовой группы клетей стана 2000.

Система противоизгиба предназначена для задания давления (усилия) противоизгиба автономно по каждой из трёх чистовых клетей (с 11-ой по 13-ю). система может работать в трёх режимах следящем (серво), пропорциональном и от насоса. Соответственно, в каждом случаи основным регулятором являются струйные электро- гидравлические усилители мощности (сервоклапан), пропорциональный редукционный клапан (один из двух) и насоса, регулируемый по давлению.Настройка заданного давления производится или дистанционно с пульта оператора или в ручную режиме маслоподвала. Дистанционное управление позволяет установить различные уровни давлений в каждой клети не зависимо одновременно со сторон перевалки и переводов. Кроме этого, во время перевалки с пульта оператора давление сбрасывается до нуля.
Система регулирования давления противоизгиба состоит из трех гидравлических подсистем регулирования, электронного блока БУП электронной системы управления, блоков управления (релейной системы переключения), расположенных в машинном зале, и пульта управления в операторской. Гидравлическое питание системы осуществляется от насосной станции противоизгиба.
В состав гидравлической подсистемы управления входят центральный и два бортовых (со стороны привода и оператора) блока.
Вход центрального блока связан трубопроводами с входами бортовых блоков. Гидрораспределитель может соединять вход центрального блока с его выходом либо напрямую, либо через любой пропорциональный клапан по выбору.

Рисунок 3.1 - Гидравлическая схема противоизгиба рабочих валков стана 2000 г.п.
Бортовые гидрораспределители в одной из позиций соединяют вход блока непосредственно с гидроцилиндрами, в другой – через струйные сервоклапаны, в нейтральном положении отсекают линию питания, а поршневые полости гидроцилиндров связывают со сливом.
При работе в следующем режиме (режим серво) распределитель на центральном блоке находится в нейтральной позиции, соединяя напрямую насосную станцию с бортовыми блоками. Бортовые распределители направляют рабочую жидкость от центрального блока на вход сервоклапанов, а с выхода сервоклапанов в поршневые полости гидроцилиндров. Датчики давления формируют электрические сигналы обратной связи, пропорциональные реальным величинам давлений в силовых каналах.
Задание и контроль реального значения давления (усилия) противоизгиба производится на посту оператора с пульта «NEMATRON».
Блок управления и регистрации усилия противоизгиба в ручном режиме с помощью сервоклапанов предполагается установить дополнительно.
При работе в пропорциональном режиме центральный распределитель занимает одну из крайних позиций по выбору оператора. В этом случае жидкость от насосов поступает на вход одного их двух пропорциональных клапанов. Выходная линия пропорционального редукционного клапана связана через четыре бортовых распределителя непосредственно с поршневыми полостями всех шестнадцати гидроцилиндров.
Электронный блок БУП предназначен для формирования управляющего электрического сигнала на электромагнит пропорционального клапана и состоит из 4 тэз (блоков) БУ 1100 НПС (3 рабочие и 1 резервная) и источника питания.
На пульте управления оператора размещены три управляющих потенциометра и три переключателя ПК. Потенциометры предназначены для формирования задающего напряжения, пропорционального требуемому давлению противоизгиба на каждую клеть. Переключатели ПК выбирается для работы один их двух пропорциональных клапанов на клети.

При работе от насосной станции центральный и бортовые распределители занимают позиции, при которых напорная магистраль насосной станции напрямую связана с поршневыми полостями гидроцилиндров, минуя пропорциональные и сервоклапаны. Давление в полстях цилиндра будет равно давлению насосной станции. Изменять это давление можно в маслоподвале при помощи регулятора насоса.
Гидроаккумуляторы, установленные на бортовых блоках предназначены для гашения колебаний давления при прокатке и уменьшения пиков давления при входе-выходе полосы.
Бортовые предохранители - разгрузочные клапаны предназначены для ограничения максимального давления в полостях гидроцилиндров и построены на 23 МПа.
Во время перевалки при переключении тумблера «работа-перевалка» на пульте оператора в положении «перевалка» бортовые распределители занимают нейтральную позицию, соединяя поршневые полости гидроцилиндров со сливом. Давление противоизгиба падает до нуляВыбор режима работы системы для каждой клети осуществляется оператором при помощи трехпозиционного ключа «Серво ПК - насос». Каждому режиму соответствует определенное включение электромагнитов, которое осуществляется релейно-контактной системой управления

4. Технико-экономическое обоснование реконструкции гидропривода
механизма противоизгиба
Одним из самых главных недостатков старой гидросхемы является постоянное заклинивание сервоклапанов. По этому гидросистема являлась не надежной. Гидросистема противоизгиба рабочих валков является новейшей разработкой в области автоматизации процесса. Их экономическая эффективность легко окупается уже через несколько лет работы. Но это только при соблюдении всех правил эксплуатации.
Данная система наиболее часто выходит из строя при несоблюдении качества используемой рабочей жидкости масла. Аварийные ситуации случаются, когда плохо профильтрованное масло забивает каналы гидросистемы. При таких ситуациях существует определенный порядок работ по устранению аварий.
В таких случаях целесообразно установить дополнительные фильтры, но это не придется делать при использовании качественного масла.
Из агрегатных журналов видно, что наиболее часто остановка системы происходит из-за разрушения уплотнений. Это связано с некачественным материалом уплотнения и, описанной выше, чистотой масла, которая влияет на долговечность почти всей гидроаппаратуры. Остановки также случаются при износе предохранительных клапанов, которые работают в среднем 3000 часов, и при износе блоков цилиндров. При выходе из строя гидроаппаратуры гидросистему отключают, полностью сливают и производят замену.
Для того, чтобы избежать внеплановых остановок ведутся журналы наблюдений, в которых регистрируются все поломки и сбои гидросистемы.
Затем они анализируются и производятся исследования по выявлению причин этих поломок, делаются специальные расчеты, чтобы выяснить долговечность той или иной гидроаппаратуры, выявляют промежутки времени поломок, из которых в конечном счете составляют графики ремонтов.
К недостаткам системы также относятся ее размеры, точнее расположение и установка гидроаппаратуры. Насосную станцию устанавливают в маслоподвале из-за ее габаритов, поэтому появляются потери давления в трубопроводах, по которым идет рабочая жидкость.

5.Финансовая оценка проекта
Металлургический цех имеет основные фонды на 2484310635,87 рублей. В отчетном году стан 2000 горячей прокатки ЛПЦ-10 ОАО «ММК» имел часовую производительность 760,5 т/ч. Простои стана 2000 горячей прокатки составляют: на капитальный ремонт 58ч; на планово – предупредительные работы 409 ч;
С р – основной фонд;
С р =2484310635,87 млн.руб;
П – часовая производительность;
П=760,5 т/ч
Простои стана составили:

капитальные ремонты Т к.р –58 ч.
Планово-предупредительные ремонты Т ппр – 409 ч.
Текущие простои стана Т ек.пр – 14,9% от номинального времени.

Т кал =365 дн ·Т с ·С=365·8·3= 8760 ч – календарный фонд времени оборудования, равен продолжительности календарного года, сутки;
Т с – продолжительность одной рабочей смены, ч;
С – количество смен работы оборудования, сутки.

Номинальный фонд-это время, в течение которого по принятому режиму должно работать оборудование и рабочие без учета потерь времени.
Т ном. =Т кал -Т пл.п; (5.1)
Т пл.п =Т кап.рем +Т п.п. р. +Т в; (5.2)
Т пл.п =58+409+0=467 ч;
Т в – время выходных;
Т ном= Т кал -(Т кап.рем +Т п.п.р. +Т в); (5.3)
Т ном=8760-(58+409+0)=8293 ч.

Т ек.пр =0,149*8293=1235ч
Фактический фонд определяется путем исключения из номинального фонда времени неизбежных потерь. Они связаны с возможными ремонтами оборудования и плановым обслуживанием его.
Т ф. =Т ном. -Т тек.пр; (5.4)
Т ф = Т ном . -0,149Т ном. =8293-8293*0, 149=7058 ч.
Часовая производительность 760,5 т/ч.
Обьём производства:
V пр-ва. = Т факт ·П; (5.5)
V пр-ва =760,5·7058=5367609т/год.
Таблица 5- Баланс времени работы оборудования стана 2000 горячей прокатки

В результате данной модернизации текущие простои могут сократиться на 4%. Рассчитаем проект. Увеличилась часовая производительность на 100 т за счет уменьшения простоев и времени на ремонт.

Т ек.пр =0,109*8293= 903,94ч; (5.6)
Т факт. =Т ном. -Т тек. пр. =Т ном. -0,109Т ном. =8293- 8293*0,109=7389,1ч;
V пр-ва. = Т факт ·П=860,5·7=6358320,5т/год.

5.1 Смета капитальных затрат
Рассчитаем капитальные затраты предприятия на покупку и монтаж гидросистемы противоизгиба стана 2000 горячей прокатки ЛПЦ-10 ОАО «ММК».
К з =С об +М+Д±О-Л;(5.1.1)
К з =56270840+10000+8000+ 17200-135=91336 тыс.руб
С об =С опт. +С з.ч. +С пр. +С тр. +С с кл. +С к. +С д. +С н; (5.1.2)
С опт. =40 млн руб- оптовая стоимость оборудования.
Стоимость запасных частей:
С з.ч. =(2-3%)С опт. =0,02* 40000000=800 тыс.р.
Стоимость затрат на проектирование:
С пр. =(12-18%)С опт. =0,15* 40000000=6000 тыс.р.
Транспортные расходы:
С тр. =(3-10%)С опт. =0,07* 40000000=2800 тыс.р.
Заготовительно-складские расходы:
С скл. =(1-5%)(С опт. +С з.ч.)=0, 015*(40000000+800000)=612 тыс.р.
Затраты на комплектацию оборудования:
С к. =0,5%(С опт. +С з.ч.)=0,005* 40800000=204 тыс.р.
Затраты на доводку и испытание особо сложного оборудования:
С д. =5%(С опт. +С з.ч. +С пр.)=0,05* (40800000+6000000)=2340 тыс.р.
Затраты на неучтённое оборудование:
С н. =(5-10%)(С опт. +С з.ч. +С тр. +С скл. +С пр.)=
=0,07*(40000+800+2800+612+ 6000)=3514840тыс.р.
С об. =40000+800+6000+2800+612+ 204+2340+3514840=56270840 тыс.р.
Затраты на монтаж нового оборудования:
М=(10-40%)С опт. ; (5.1.3)
М=0,25*40000=10000тыс.р.
Д=20%·40000=8000 тыс.руб; (5.1.4)
Л=Ц л· m; (5.1.5)
и т.д.................

Введение

1 Литературный обзор и постановка задач исследования ... 5

1.1 Контроль поверхности горячекатаного проката 5

1.1.1 Основные дефекты поверхности листового проката 6

1.1.2 Методы обнаружения дефектов поверхности 8

1.2 Влияние эксплуатационных характеристик рабочего инструмента на качество поверхности листового проката 20

1.3 Точность профиля полосы 29

1.4 Основные задачи исследования 38

2 Исследование качества поверхности проката 39

2.1 Исследование формирования поверхностных дефектов на стане горячей прокатки 39

2.1.1 Система контроля качества поверхности 40

2.1.2 Методика настройки системы контроля качества для определения дефектов поверхности 46

2.1.3 Идентификация дефектов поверхности 51

2.1.4 Определение параметров критических дефектов 57

2.2 Разработка математической модели привязки дефекта к источнику его формирования 65

2.3 Использование результатов автоматического определения дефектов на станах холодной прокатки 68

2.4 Система анализа качества поверхности 71

2.5 Выводы 75

3 Исследование влияния качества поверхности рабочего валка на качество горячекатаной полосы 76

3.1 Исследование напряженно-деформированного состояния рабочего валка с поверхностной микротрещиной 76

3.2 Анализ микропластической деформации полосы с поверхностным дефектом 84

3.3 Выводы 90

4 Повышение точности поперечного профиля горячекатаной полосы 92

4.1 Профилирование S-образных валков на стане 2000 ОАО «НЛМК» 93

4.2 Разработка основ технологии шлифования S-образных валков в горячем состоянии 100

4.4 Полученные результаты 109

4.5 Выводы 112

Основные выводы и результаты работы

Введение к работе

Качество проката определяет его конкурентоспособность на мировом $) рынке металлопродукции. Все более жесткие требования предъявляются к потребительским свойствам горячекатаной продукции, которые наряду с ме ханическими свойствами определяются поперечным профилем, планшетно- стью и состоянием поверхности готовой полосы. Для их обеспечения на ста не горячей прокатки используются заложенные в АСУТП алгоритмы, для эффективной работы которых необходима информация о состоянии полосы до и после горячей прокатки, рабочих валках и других параметрах техноло ге гии. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы, связанные с внедрением в АСУТП стана горячей прокатки результатов контроля поверх ности проката автоматизированными системами, что позволит снизить объем несоответствующей продукции по периодическим дефектам горячекатаного проката, число аварийных ситуаций, связанных с обрывом полосы на станах холодной прокатки.

Цель диссертационной работы заключается в повышении качества по- aj, верхности и точности профиля горячекатаной полосы и увеличении сроков эксплуатации рабочих валков с использованием алгоритмов для определения и расчета параметров дефектов поверхности, определения параметров критических дефектов для станов горячей и холодной прокатки.

В работе получены и выносятся на защиту следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: исследования влияния технологических факторов на качество поверхности горячекатаной полосы, разработанные методики и алгоритмы расчета параметров дефектов, настройки присваивания кода критичности, привязки периодических дефектов к источнику формирования; решение задачи упруго-пластического взаимодействия рабочего валка и полосы в процессе горячей прокатки, отличающейся наличием в поверхностном слое рабочего валка микротрещин, имитирующих сетку разгара; теоретическое обоснование и экспериментальные исследования подготовки S-образных рабочих валков в неостывшем состоянии.

Полученные в диссертационной работе результаты основаны на использовании классических подходов современной теории прокатки, компьютерных технологий CAD/CAE, экспериментальном подтверждении теоретических результатов в условиях действующего производства, а также сопоставлении полученных решений известным в литературе результатам.

Практическая значимость состоит в использовании результатов исследований на ОАО «НЛМК» для настройки системы контроля качества поверхности на стане 2000 горячей прокатки. На стане 2030 холодной прокатки внедрены алгоритмы присваивания кода критичности и передачи данных, способствующие снижению числа аварийных ситуаций и поломок рабочих валков. Внедрены алгоритмы анализа формирования дефектов поверхности, позволяющие в режиме реального времени оценивать качество поверхности выпускаемой горячекатаной продукции. Разработанные технические рекомендации применяются для повышения срока эксплуатации рабочих валков первых клетей чистовой группы из высокохромистого чугуна при прокатке тонких полос из углеродистых марок стали. Для уменьшения технологического цикла подготовки S-образных валков на стане 2000 внедрены режимы шлифования рабочих валков, имеющих среднемассовую температуру выше температуры в цехе.

Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе в курсе «Эксплуатация прокатных валков» для студентов специальности «Обработка металлов давлением» Липецкого государственного технического университета.

Основные дефекты поверхности листового проката

Рассмотрим варианты для реализации раннего обнаружения дефектов, Р.) которые могут быть использованы на станах горячей прокатки. 1. Визуально-оптический метод

Контроль качества поверхности прокатной продукции в металлургии, как правило, осуществляется на последней стадии передела перед отправкой потребителю. Основным методом контроля является визуальный .

Важнейшей характеристикой зрения является контрастная чувстви тельность - минимальная обнаруживаемая разность яркостей объекта и фона.

Наиболее отчетливое восприятие изображения возможно при максимальном контрасте между объектом и фоном. При этом сила действия контраста пря мо пропорциональна разности коэффициентов отражения поверхностей объ екта и фона. Максимальный яркостный контраст достигается при использо вании белого и черного цветов, которые имеют соответственно наибольший и наименьший коэффициенты отражения. При солнечном освещении яркост ный контраст составляет 85-95%.

Визуальный контроль с использованием оптических приборов называ ют визуально-оптическим. При контроле используют оптические приборы, создающие полное изображение картины проверяемой поверхности в видимом свете. Визуально оптический контроль, также как и визуальный осмотр, наиболее доступный и простой метод обнаружения поверхностных дефектов. Однако этим методам присущи недостаточно высокие чувствительность и достоверность. Даже относительно большие дефекты, невидимые невооруженным взглядом из-за малого контраста с фоном, при использовании опти-ческих приборов, как правило, также не обнаруживаотся.

Наилучшие результаты получены авторами при передаче изображения с помощью эпископа - оптического устройства, состоящего из объектива и зеркал. При четырехкратном увеличении изображения оператор может уверенно обнаруживать мелкие дефекты при движении заготовки со скоростью до 0,3 м/с. 2. Магнитные методы контроля

Методы магнитной дефектоскопии основаны на обнаружении полей рассеяния, возникающих около дефектов, с помощью чувствительных инди-каторов, взаимодействующих с магнитным полем. В намагниченном изделии магнитные силовые линии, встречая трещины, волосовины другие несплошности, огибают их как препятствия с малой магнитной проницаемостью, в результате чего образуют поля рассеяния .

Основными требованиями, предъявляемыми к различным методам дефектоскопии проката, являются: возможность регулирования чувствительности в зависимости от назначения контролируемого проката на дальнейший передел; дифференциация дефектов по глубине. До настоящего времени магнитные способы контроля качества проката не удовлетворяют полностью всем этим требованиям.

3. Токовихревые методы контроля Токовихревые методы основаны на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем поверхностном слое

НУ контролируемого изделия.

Вихревые токи - это замкнутые токи, индуктированные в проводящей среде изменяющимся магнитным полем. Если через катушку пропускать ток определенной частоты, то магнитное поле этой катушки возбуждает в изделии вихревые токи, поля которых оказывают воздействие на поле возбуждающей катушки. Характеристика этой катушки может быть представлена в виде комплексного сопротивления. Величина этого сопротивления зависит от

4} частоты тока в катушке, ее размеров и формы, зазора между катушкой и из делием, а также от электропроводности контролируемого материала. При прочих равных условиях появление трещины на поверхности контролируемого изделия вызывает изменение комплексного сопротивления катушки.

Метод вихревых токов позволяет обнаружить как поверхностные, так и подповерхностные дефекты, и его применяют в основном для контроля изделий из немагнитных материалов. Он позволяет выявлять малораскрытые f{) трещины, дефекты, покрытые металлическими «мостиками». К недостаткам метода относят: зависимость чувствительности от размеров датчиков, отсутствие наглядности результатов контроля, сложность контроля деталей из магнитных материалов из-за значительного влияния на его результаты маг нитной неоднородности стали. По этим причинам невозможно контролиро вать сварные швы, изделия из ферромагнитного материала, на которых име ются прижоги, участки наклепа и значительные изменения формы поверхно сти в пределах зоны контроля. Не поддаются контролю изделия, если толщина их соизмерима с глубиной проникновения вихревых токов . 4. Тепловые методы контроля Все тепловые методы неразрушающего контроля сводятся к тому, что к исследуемому изделию подводят или от него отводят тепло и по температур ной картине на поверхности изделия судят о наличии и характере дефектов и в большинстве случаев определяют их местоположение. В твердом теле пе ренос тепла осуществляется посредством теплопроводности . 5. Системы осмотра поверхности

Примерно с 1980 г. в рамках различных исследовательских проектов делаются попытки регистрировать и оценивать состояние поверхности полосы электронным способом. Первоначально для этого применяли преимущественно лазерные сканеры, в которых луч проходил поперек поверхности по Н) лосы, а отраженный свет через аналоговое регистрирующее устройство по строчечно преобразовывался в изображение поверхности. Результаты было трудно интерпретировать, поскольку изображения формировались оптической системой, свойства которой существенно отличались от обычной на сегодняшний день системы камер. Ввиду недостаточной в то время вычислительной мощности компьютеров эти попытки, в конечном счете, провалились. В последующие годы были проведены различные опыты с видеокаме,) рами и записью поверхности полосы на пленку. Ввиду недостаточного каче ства изображения это тоже не дало желаемого результата .

Только при последующем усовершенствовании компьютеров и создании цифровых видеокамер начали все больше внедрять системы с цифровой обработкой изображения. В настоящее время применяют системы с двумя типами видеокамер: строчечные, регистрирующие изображение с разверткой строки за строкой, и матричные, регистрирующие изображение по площади.

Методика настройки системы контроля качества для определения дефектов поверхности

По контракту фирма-производитель системы контроля качества поверхности поставляла компьютерное оборудование, системы освещения, вентиляции, захвата изображения и базовое программное обеспечение, с помощью которого производится предварительная обработка и классификация дефектов. Настройка, разработка дополнительных важных модулей, доработка существующего программного обеспечения производилась силами ОАО«НЛМК»иЛГТУ.

Внедрению системы контроля качества в промышленную эксплуатацию предшествовали мероприятия, направленные на получение максимума определения дефектов поверхности.

Методика настройки системы контроля качества для определения дефектов поверхности состоит из четырех этапов: 1) разделение всего сортамента стана на группы по внешнему виду поверхности проката; 2) снижение количества воды на верхней поверхности; 3) задание в систему порогов определения дефектов для различных групп по внешнему виду; 4) создание классификационных файлов.

Так как поверхность полос различного сортамента может иметь различный внешний вид, параметры определения дефектов также должны отличаться для различных видов продукции. Например, трансформаторная сталь имеет, в основном, однородную серую поверхность; углеродистые и динам-ные стали имеют более текстурированную поверхность (рис. 2.9).

После непродолжительной эксплуатации системы и получения требуемого опыта было произведено разбиение сортамента стана 2000 на группы по внешнему виду поверхности, затем определили параметры определения дефектов отдельно для каждой группы и стороны проката с построением отдельных классификационных сфер .

После разбиения на группы по внешнему виду поверхности и снижения количества водяных капель была проведена работа по определению параметров определения дефектов для различных групп проката.

Настройка этих параметров осуществляется их варьированием в определенных границах (минимум, максимум) и применения к изображениям дефектов. В системе контроля качества поверхности предусмотрено пять алгоритмов определения вертикального, горизонтального и диагонального контраста.

В результате примененной методики по настройке системы контроля качества поверхности определять (обнаруживать) дефекты поверхности стало возможным перейти к следующему этапу - обучению системы автоматической классификации дефектов и сдаче в промышленную эксплуатацию .

На этапе внедрения системы в промышленную эксплуатацию операция автоматической классификации настраивалась вручную. Для того чтобы систему обучить одному дефекту проката необходимо, чтобы дефект был обнаружен системой, по крайней мере, 20-40 раз. Метод обучения заключался в следующем. Просматривались изображения дефектов на компьютере обучения, если тип дефекта был очевиден, то данное изображение записывалось в базу знаний системы. Рулоны, содержащие дефекты неизвестного типа, осматривали на агрегатах резки или линиях подготовки горячекатаных рулонов. На основе данных слежения производились расчеты номеров листов с дефектами, их координаты и т.п. В момент появления искомого дефекта поверхности в месте визуального осмотра, агрегат резки (подготовки) останавливали, определяли местоположение дефекта по длине и ширине полосы с помощью измерительного инструмента, делали цифровую фотографию, определяли тип дефекта, при необходимости, при помощи металлографических исследований. Всего было осмотрено около 120 рулонов с дефектами (рис.П.1.1.- П. 1.19). После накопления определенного опыта стало возможным производить обучение системы, определяя тип дефекта визуально (толь ко по его изображению из системы).

Данный вид настройки автоматической классификации называют идентификацией дефектов. Это дорогой метод настройки, т.к. связан с простоями агрегатов, но эффективный, так как за счет визуального осмотра увеличивается точность классификации неизвестных дефектов. Для примера: фирмы-изготовители аналогичных систем поставляют вместе с оборудованием «базу знаний» со 100000 изображениями дефектов. Данный способ на-стройки классификатора менее затратный, но и менее надежный, так как вместе с дефектами горячего проката могут попадаться и дефекты холодных переделов и, что еще не мало важно на разных металлургических предприятиях зачастую и разные схемы получения проката, а именно сталеплавильных дефектов на конечном прокате больше, чем дефектов поверхности, образовавшихся в процессе прокатки полосы. По результатам проведенной идентификации дефектов поверхности в X? базу знаний системы контроля качества поверхности внесено 1074 изображе ний дефектов.

Объем обученных изображений дефектов стал достаточным, чтобы начать процесс подготовки к гарантийным испытаниям и сдачи системы контроля качества поверхности в промышленную эксплуатацию. Совместно с фирмой-производителем проводился отбор рулонов с поверхностными дефектами, обнаруженными системой. Отобранные рулоны осматривались fy по методике (рис. 2.14), разработанной и используемой при идентификации дефектов поверхности горячекатаного проката, т.е. осмотр отобранных дефектов производился на агрегатах подготовки горячекатаных рулонов. Дефекты регистрировались вручную. Фиксировались координата дефекта от заднего конца рулона, размеры дефекта, определялся его класс и интенсивность.

Анализ микропластической деформации полосы с поверхностным дефектом

Проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможности использования в первых клетях чистовой группы стана 2000 рабочих валков из высокохромистого чугуна с глубиной микротрещин не более 0,5 мм. в повторном цикле прокатки, т.е. валок должен шлифоваться только для восстановления профиля, а оставшееся при этом основание трещины в процессе горячей прокатки не вызовет дальнейшего распространения внутрь валка.

Авторами проведены экспериментальные исследования, в результате которых было выявлено, что величина микротрещин, требуемых съема при плановых перешлифовках валков чистовой группы составляет 0,23- -0,58 мм, валки имеющие микротрещины менее указанного значения, без наличия других дефектов могут повторно использоваться в производственном цикле. Полученные данные подтверждают проведенные экспериментальные исследования методом конечно-элементного моделирования.

По действующей технологической инструкции для подготовки рабочих валков после каждой кампании рекомендуемый съем составляет 0,85 мм. Рекомендуется снизить съем при плановых перешлифовках с 0,85 мм до 0,3 мм, оставшиеся при этом микротрещины не будут развиваться вглубь валка .

Наличие трещины разгара на поверхности валка влияет не только на его работоспособность, но и на качество поверхности в силу возможной отпечатываемое на полосе. Ранее полученные данные свидетельствуют о том, что рабочие валки из высокохромистого чугуна с наличием на поверхности сетки разгара глубиной до 0,56 мм могут быть использованы в повторном цикле прокатки без полного устранения данного дефекта, а только для профилирования и снятия наклепанного слоя. Было получено, что после контакта с валком на полосе остается отпечаток (рис. 3.7).

Отпечаток - дефект поверхности, представляющий собой углубления или выступы, расположенные по всей поверхности или на отдельных ее участках, образовавшиеся от выступов или углублений на прокатных валках .

Необходимо исследовать будет ли «отпечаток» конечным дефектом, т.е. останется на готовой полосе или же при прокатке в последующей клети, во время контакта с валками «вдавится» и тем самым не окажет влияния на качество поверхности горячекатаной продукции.

Для исследования поставленной задачи была разработана конечно-элементная модель, описывающая напряженно-деформируемое состояние полосы с дефектом поверхности при прокатке в клети №9 стана 2000 [рис. 3.8].

В качестве исходных данных (табл. 3.4-3.5) задавали: диаметр рабочего валка, толщину и ширину прокатываемой полосы, скорость вращения рабочего валка, коэффициент трения, входящий в закон трения по Зибелю, механические свойства прокатываемой стали заданной марки в виде зависимостей истинного предела текучести от скорости деформаций при определенных температурных условиях и интенсивности деформаций, распределение температур по объему полосы .

В результате решения находили как распределенные характеристики так и интегральные: поля скоростей перемещений, скоростей деформаций, поля перемещений, деформаций, напряжений и интенсивностей тензорных величин, контактные напряжения. Решение деформационной задачи производилось по уравнениям, характерным для метода конечных элементов, граничные и начальные условия были аналогичными задаче по расчету напряженно-деформированного состояния валка с поверхностной микротрещиной .

В качестве начального приближения полосу разбивали на прямоугольные конечные элементы длиной 2,625 мм, высотой 0,625 мм. В процессе деформирования сетка из 344 прямоугольных конечных элементов перестраивалась согласно заданным параметрам. Эти параметры подбирались исходя из требуемой точности и скорости расчета. На контакте с валком размеры элементов были значительно меньше, чем внутри очага деформации. Время расчета составило 68 минут.

На рис. 3.9. - 3.14. (рис.П.3.1-П.3.4) приведено распределение интенсивности пластической деформации в полосе на различных стадиях прокатки (по времени), отображающее механизм протекания микропластической деформации полосы с дефектом под воздействием абсолютно жесткого инструмента.

Разработка основ технологии шлифования S-образных валков в горячем состоянии

Таким образом за период двух кампаний, были перешлифованы все валки 8,9 и 10 клетей. Через 8-10 часов валки были установлены в клети стана. При прокатке этими валками точность настройки системы управления на заданный профиль полосы составила 98,9 %, среднеквадратичное отклонение фактического профиля полосы от заданного профиля для данной кампании равнялось 10,9 мкм, что на 10-40 % ниже, чем в кампаниях с валками, перешлифованными без учета температуры валков (рис. 4.15-4.16).

Предлагаемый способ подготовки рабочих валков прокатного стана позволяет снизить необходимый для работы парк S-образных рабочих валков, за счет уменьшения технологического цикла их подготовки к эксплуатации, повысить точность регулирования профиля прокатываемой полосы и долговечность валков.

1. Для сортамента стана 2000 горячей прокатки разработаны методики настройки, расчета параметров дефектов поверхности горячего проката, включающие в себя разделение всего сортамента проката на группы по внешнему виду поверхности, а также задание в систему пороговых значений определения дефектов для различных групп. Проведено сравнение изображений дефектов, обнаруженных системой, с действительными результатами визуального осмотра рулонов на агрегатах резки. Полученные результаты использованы для настройки автоматической классификации дефектов поверхности.

2. Для определения источника формирования периодических дефектов на стане горячей прокатки разработана и реализована в АСУТП математическая модель, использующая данные о фактических диаметрах рабочих валков и фактическом распределении обжатий, работающая в реальном режиме времени с процессом прокатки.

3. На основании проведенных исследований влияния параметров дефектов поверхности на аварийные ситуации на станах холодной прокатки 1400 и 2030 установлено, что превышение значения площади дефекта в 500 мм (при расположении дефекта на кромке) и 700 мм (при расположении дефекта по середине полосы) для строчечных и слиточных плен, а также раковин, вкатов на горячем подкате приводит к обрыву полосы при прокатке. Предложено каждому дефекту, обнаруженному и классифицированному системой контроля качества поверхности, присваивать код критичности от 0 до 7 (0 - не критический). Дефекты, имеющие признак «критический», прослеживаются на дальнейшем холодном переделе для сокращения обрывности полос при холодной прокатке.

4. Разработан алгоритм для анализа формирования дефектов поверхности на стане горячей прокатки, реализованный в виде программного обеспечения для СККП стана 2000.

5. Исследованиями напряженно-деформированного состояния по границе микротрещины рабочего валка и отпечатываемое микротрещины на полосу при горячей прокатке установлено, что для микротрещины глубиной 0,5 мм и шириной 0,28 мм максимальная интенсивность напряжений составляет 577 МПа у основания, что не превышает предел текучести на растяжение для рабочего слоя валка и исключает дальнейшее развитие микротрещины внутрь валка. Теоретические исследования показывают, что сформировавшийся из-за наличия трещины на валке выпуклый отпечаток на полосе высотой 0,05 мм и шириной 0,27 мм при прокатке в последующей клети становится несущественным. Рекомендовано снизить съем при плановых перешлифовках валков из высокохромистого чугуна с 0,85 мм до 0,4 мм в первых трех клетях чистовой группы стана горячей прокатки 2000.

6. Разработан регламент подготовки S-образных неостывших рабочих валков с учетом неравномерности распределения температурного профиля по длине бочки, позволяющий уменьшить технологический цикл подготовки валков к эксплуатации и тем самым сократить парк валков, а также повысить точность регулирования прокатываемой полосы. Использование нового регламента позволило обеспечить среднеквадратичное отклонение фактического профиля полосы от заданного на уровне 10,9 мкм в рамках одной кампании, что на 10-40 % ниже, чем в кампаниях с валками, перешлифованными без учета неравномерности температуры по длине бочки валков.

Мартьянов, Юрий Анатольевич

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова"

кафедра ОМД

Курсовая работа по дисциплине:

"Обработка металлов давлением и характеристика качества продукции"

на тему: "Производство горячекатаной листовой стали 1250´2,5 по ГОСТ 19903 - 74"

Магнитогорск 2009

Введение

1. Характеристика готового профиля и требования НД к качеству

1.2 Требования НД к качеству

2. Выбор оборудования и схема производства заданного профиля

2.1 Характеристика оборудования стана

2.2 Технология процессов производства

2.3 Профилировка валков

3. Дефекты продукции

Заключение

Список литературы

Введение

Техника и технология производства конверторной стали непрерывно совершенствуется. Совмещаются агрегаты и процессы: ковш и печь (одновременно), разливка стали и динамическое воздействие на ее струю, кристаллизация жидкой стали и ее "мягкое" обжатие. Применяются современные методы улучшения качества жидкой стали еще до ее разливки: электромагнитное или газовоздушное перемешивание, вибрационное или пульсирующее воздействие, вакуумирование или рафинирование.

Производство конверторной стали перешло из выполнения суммы обыденных операций сталеварения в искусство создания продукта самого высокого качества, полностью отвечающего обоснованным притязаниям потребителя.

В 2004 году производство стали впервые превысило отметку в 1 млрд. т, производство проката достигло 917 млн. т. Около половины этого объема проката – тонкий горячекатаный и холоднокатаный стальной лист. Согласно прогнозам, в 2010 году мировое производство стали составит 1 млрд. 200млн. т.

1. Характеристика готового профиля и требования нормативного документа к качеству

1.1 Назначение готового профиля

Листовая сталь, включая горячекатаные полосы в рулонах, является одним из наиболее экономичных видов проката. Листовой прокат широко применяется в машиностроении, строительстве, для изготовления нефте- и газопроводных труб и в других отраслях народного хозяйства. В конце 80-х годов доля листовой стали составляла 42% от общего производства стального проката в СССР, и этот показатель имеет стабильную тенденцию к увеличению.

Горячекатаный листовой прокат может являться товарной продукцией металлургического предприятия или использоваться в качестве исходной заготовки для производства гнутых профилей, сварных труб, холоднокатаного листового металла и жести. В зависимости от назначения, продукции листовых станов горячей прокатки перед отправкой потребителям подвергается ряду отделочных операций.

1.2 Требования НД к качеству готового профиля

Наименование, содержание и уровень показателей качества тонких листов стали изложено в стандартах, отражающих требования к химическому составу металла, из которого изготовлен прокат, к его свойствам, размерам, форме, состоянию поверхности, коррозионной стойкости. Технические условия могут содержать, кроме упомянутых требований, специфические показатели качества, а так же регламентировать некоторые условия производства листового проката и его поставки.

Стандарты на листовую и рулонную сталь можно разделить на три основные группы:

1. Стандарты на сортамент;

2. Стандарты на сортамент и технические требования;

3. Стандарты на технические требования;

Наибольшее применение имеют стандарты первого и второго вида .

Стандарт на тонколистовую сталь.

ГОСТ 19903-74 распространяется на горячекатаные листы и рулоны толщиной от 1,2 до 12 мм. Он предусматривает широкий диапазон размеров по ширине: листы – от600 до 3800 мм при 34 размерах; рулонная сталь – от500 до 2200 мм при 25 основных и 2 промежуточных размерах; по длине: листы – от 1200 до 12000 мм при 28 размерах. Наиболее широкое применение имеют листы с размерами: по ширине – до 3800 мм, при длине не более – 7000 мм и по длине – до 12000 мм, но не более 2400 мм по ширине. По согласованию между потребителем и изготовителем могут поставляться листы других размеров.

Листовой прокат поставляется повышенной (А) и нормальной (Б) точности, а также особо высокой – ПО, высокой – ПВ, улучшенной – ПУ, нормальной – ПН плоскостности. Листы и рулоны могут поставляться с обрезной и необрезной кромкой .

Тонколистовой прокат получают из качественных углеродистых сталей с химическим составом, регламентируемым ГОСТ 1050-88, а углеродистые стали обыкновенного качества – по ГОСТ 380-88. Основное отличие в химическом составе качественных сталей для листовой прокатки от сталей обыкновенного качества – более низкие содержания серы, фосфора, хрома, азота. По ГОСТ 1050-88 массовая доля серы должна быть не более 0,04%, фосфора – не более 0,035%; по ГОСТ 380-88 – массовая доля серы должна быть не более 0,05%, а фосфора – не более 0,04%. Качественные стали имеют жесткие ограничения массовой доли хрома – не более 0,10 – 0,25%, в зависимости от марки стали, по сравнению с 0,30% в сталях по ГОСТ 380-88. ГОСТ 1050–88 устанавливает массовую долю азота в конверторной стали – не более 0,006% для тонколистового проката и не более 0,008% для остальных видов проката. Химические состав стали 08пс приведен в таблице №1.1.

Таблица №1.1 Химический состав стали марки 08пс.

Для качественной стали установлены меньшие отклонения химического состава в прокате по углероду, кремнию, марганцу и фосфору, чем для сталей обыкновенного качества, а отклонения от номинала по массовой доле серы в качественной стали не допускается.

Требования стандартов к точности размеров и форме листов (полос).

Сопоставление требований к точности листовой стали по толщине, содержащие в стандартах России приведены в таблице 1.1 для горячекатаного листа.

Допуски на толщину горячекатаных листов и полос по ГОСТ 19903-74 (см. таблицу № 1.2) до толщины 3,9 мм симметричные; при большой толщине минусовое поле допуска шире. Современные горячей прокатки оснащены надежными системами автоматического регулирования толщины полосы по всей ее длине.

Полосы и листы с катаной кромкой по ГОСТ 19903 – 74 имеют допуск по ширине +20мм (ширина проката – 1000мм и менее) и +30мм при ширине более 1000мм .

Таблица № 1.2 Предельные отклонения по толщине горячекатаных листов и полос согласно стандарту.

Требования стандартов к состоянию поверхности проката.

ГОСТ 16523–97 устанавливает две группы качества поверхности горячекатаного листа. При классификации листовой стали по группам поверхности учитывают наличие и характер различных поверхностных дефектов. Кроме того стандарты делят листовую сталь по характеру отделки поверхности: глянцевую, матовую и шероховатую, отличающиеся степенью шероховатости. Прокат в листах, предназначенный для использования с лицевой стороны изделия, не должен иметь "гармошки", плены, разрыва и повторяющиеся мелкие дефекты поверхности. Листы, не используемые с лицевой стороны изделия, не должны иметь плены, "гармошки", разрывов.

Горячекатаная листовая сталь по ГОСТ 16523-97 поставляется с поверхностью 3 и 4 группы отделки, с травленой или нетравленой поверхностью. Характеристика 3 группы отделки поверхности для горячекатаного и холоднокатаного листа совпадают. На листах 4 группы отделки поверхности на обеих сторонах не допускаются дефекты, глубина которых превышает сумму предельных отклонений по толщине и выводящие прокат за минусовой допуск. Горячекатаный прокат со станов непрерывной прокатки допускается изготовлять без термической обработки. Листы должны быть обрезаны со всех сторон. Поверхность должна быть без плен, порезов, пузырей, закатов, трещин, вкатанных инородных и металлических частиц, сквозных разрывов, вкатанной окалины, перетравов, недотравов .

1.3 Построение дерева показателей качества

Для отображения свойств, составляющего качество готового профиля, строим дерево показателей качества для стали марки 08пс (рисунок 1.1)

2. Выбор оборудования и схема производства горячекатаной листовой стали 1250×2,5 на стане 2000 в ЛПЦ-10

2.1 Характеристика оборудования широкополосных станов 2000

Горячекатаная полосовая сталь составляет до 70% всего горячекатаного листового проката. Часть этого количества служит исходной заготовкой для полосовой холоднокатаной стали. Товарный прокат полосовых станов поставляют заказчику в виде рулонов или листов. Производительность широкополосных станов на тонну установленного оборудования в несколько раз выше, расходный коэффициент по металлу и себестоимость ниже, чем на толстолистовых станах. В настоящее время горячекатаная полосовая сталь прокатывается на станах следующих типов:

а) широкополосных непрерывных (6-7 млн.т. в год);

б) широкополосных полунепрерывных (2-3 млн.т. в год);

в) широкополосных реверсивных универсальных(до 0,4 млн.т. в год);

г) широкополосных реверсивных с моталками в печах (до 0,6 млн.т. в год);

д) полосовых планетарных (до 0,15 млн.т. в год).

Широкий сортамент непрерывных полунепрерывных станов (толщина полос от 0,8-1,2 до 16-25 мм., ширина до 2350 мм.), Высокая производительность и другие технико-экономические показатели обеспечили их преимущественное применение и развитие для производства горячекатаной полосовой стали. В последней клети непрерывных станов достигнута скорость прокатки 27 м/с, предусматривается увеличение до 30 м/с. Суммарная мощность главных приводных двигателей до 150000 кВт, масса оборудования до 40000 т. Широкополосные станы горячей прокатки состоят из двух групп рабочих клетей: черновой и чистовой, расположенных последовательно и связанных между собой рольгангами. Производительность и технологию прокатки определяют в основном характеристика и состав оборудования черновой и чистовой групп стана. На рисунке 1 приведена схеме прокатного производства .

Рис. 1 Производство листового проката

Широкополосный стан горячей прокатки "2000" состоит из:

Участка загрузки;

Участка нагревательных печей;

Черновой группы клетей;

Промежуточного рольганга;

Чистовой группы клетей;

Уборочной линии стана.

Участок загрузки состоит из склада слябов, загрузочного рольганга, трех подъемных столов со сталкивателями, трех передаточных тележек и двух весов.

Участок нагревательных печей состоит собственно из трех нагревательных печей методического типа, загрузочного рольганга перед каждой печью, приемного рольганга после печей, сталкивателей слябов напротив каждой печей и приемников слябов из печей.

Черновая группа клетей состоит из вертикального окалиноломателя (ВОЛ), горизонтальной клети "ДУО", пяти универсальных клетей "кварто" включая три последние, объединенные в непрерывную группу.

Промежуточный рольганг оснащен тепловыми экранами типа "энкопанель" и карманом разделки недокатов.

Чистовая группа стана включает летучие ножницы, чистовой роликовый окалиноломатель, семь клетей "кварто" (7-13), оснащенных гидронажимными устройствами, три клети (11-13) оснащенными системами противоизгиба рабочих валков. Все межклетевые промежутки оснащены устройствами ускоренного охлаждения прокатываемых полос.

Уборочная линия включает две группы моталок (для тонких и толстых полос), в каждой из которых по 3 моталки, отводящий рольганг с двумя душирующими устройствами перед каждой из групп, а также тележки съемников, контователей, приемники и транспортирующие конвейеры рулонов с подъемно-поворотными столами, а также двое весов и рулоновязальной машиной на первой группе моталок.

Рис. 2 Схема расположения оборудования в линии широкополосного стана 2000 горячей прокатки на ЛПЦ № 10, ОАО "ММК": 1-рольганг загрузочный; 2 - печь методическая с шагающими балками; 3 - рольганг печной; 4 - клеть с вертикальными палками (R0); 5 - клеть черновая дуо (Ш); 6 клеть черновая универсальная R2; 7 - клеть универсальная черновая R3;8 - клеть универсальная черновая R4; 9 - клеть универсальная черновая R5; 10 клеть универсальная черновая R6: 11 - система теплозащитных экранов ENKOPANEL; 12 - ножницы летучие; 13 - окалиноломатель числовой; 14 - клетъ чистовая F1; 15 - клеть чистовая F2; 16 - клеть чистовая F3; 17 - клеть чистовая F4; 18 - клеть чистовая F5; 19 чистовая F6; 20 - клеть чистовая F7; 21 - установка ускоренного охлаждения тонких полос; 22 - моталки для тонких полос; 23 - установка ускоренного охлаждения толстых полос; 24 - моталки для толстых полос.

2.2 Технологический процесс производства широкополосной горячекатаной листовой стали 1250×2,5

В качестве исходной заготовки на стане "2000" используются непрерывнолитые слябы, поступающие из ККЦ, со следующими характеристиками:

толщина, мм–250

ширина, мм–от 750 до 1850

длина, мм–от 4700 до 12000

масса, т–от 7 до 43,3

Для обеспечения качества готовой продукции слябы должны соответствовать требованиям СТП ММК 98-2003 "Сляб непрерывнолитой. Технические условия".

На поверхности заготовки не должно быть продольных, поперечных и сетчатых трещин, поясов, пузырей, наплывов, шлаковых включений, плен. Технология обнаружения поверхностных дефектов непрерывнолитых слябов, их выборочная зачистка и выдача на стан 2000 г.п. осуществляется по СТП ММК 98-2003 "Сляб непрерывнолитой. Технические условия". Слябы, не отвечающие требованиям СТП ММК 98-2003 по форме и размерам, на загрузочные устройства не подаются и посаду не подлежат.

Слябы должны иметь четкую маркировку, нанесенную на боковую грань, с указанием номера плавки, номера ручья и номера сляба с этого ручья.Каждая плавка сопровождается сертификатом качества с указанием номера плавки, марки стали, химического состава, количества и размеров слябов, времени конца разливки, а также ответственного лица за приемку и отгрузку (сертификат качества находится в компьютере в электронном виде).

Для производства листа на стане 2000 используют слябы из углеродистых, низколегированных, качественных и других марок сталей, удовлетворяющих требованиям соответствующей нормативной документации по химическому составу, размерам, качеству поверхности .

Высокое качества продукции широкополосных станов горячей прокатки обеспечивается применением рациональных режимов нагрева слябов, эффективных температурно-скоростных и деформационных режимов прокатки, используются современные средства контроля и регулирования основных технологических параметров процесса, внедрением современного и отделочного оборудования.

Использование катаных слябов предопределяет применение в большинстве случаев технологии с двумя нагревами: нагретые слитки прокатывают на крупных обжимных станах в слябы, которые после повторного нагрева прокатывают в тонкие листы. В некоторых случаях слябы поступают для прокатки на широкополосный стан непосредственно со слябинга без дополнительного подогрева в нагревательных печах.

Преимущество использования слябов: улучшение качества поверхности и механических свойств готовых листов; более равномерный нагрев и эффективный контроль температуры проката более высокая производительность стана; снижение количества размера ножниц при одновременном увеличением среднего веса слитков.

Зачистка заготовок перед прокаткой.

Перед зачисткой слитки могут подвергаться термообработке для снятия внутренних напряжений, устранения грубой структуры и уменьшения твердости. Нагрев и прокатку слитков выполняют после тщательного осмотра и зачистки дефектов. Может применяться комбинированная обработка поверхности огневая зачистка или горячее фрезерование слитков с последующей строжкой и абразивной зачисткой слябов. Машину огневой зачистки устанавливают в линии обжимного стана, а в последние годы на адъюстажах листопрокатных цехов. Они обеспечивают удаление с поверхности слябов неглубоких трещин, мелких надрывов, остатков окалины. Глубина зачистки составляет 1-7 мм.

Строжка и фрезерование.

Обработка выполняется на специальных продольно – строгательных или фрезерных станках. Подвергают строжке без предварительной термической обработке. Съем металла на одну сторону при строжке слябов составляет 2/6 мм по широким и 5/10 мм по узким граням.

Абразивная чистка.

Рабочим инструментом является электрокорундовые карбонокорундовые или циркониевокорундовые абразивные круги .

2.3 Профилировка валков

Под профилем понимают геометрическую форму поперечного сечения прокатываемого металла. Профили подразделяют на готовые и промежуточные–поперечные сечения раскатов, получающиеся в процессе прокатки заготовки до готового профиля.

Листовую сталь прокатывают в валках с гладкой бочкой, имеющей, как правило, определенную профилировку. Калибровка-профилировка валков листовых станов (рис.2.2) сводится к расчету выпуклости или вогнутости бочки валков, которая зависит от типа стана и его сортамента.

Рис. 2.2 Профилировка бочки рабочих валков листовых станов: 1,2 – вогнутость; 3 – выпуклость

Выпуклая или вогнутая формы бочки валков, под которыми понимают профилировку валков, необходимо для обеспечения выпуска листовой стали с минимальной разнотолщинностью по ширине, увеличения срока службы валков и уменьшения перевалок. Кроме этого, валки, имеющие правильную профилировку бочки по ее длине, обеспечивают правильное положение раската в валках в процессе деформации. В конечном этого, профилировка валков определяет выход годного металла, т.е. качественные показатели работы станов.

Под выпуклостью понимают разность диаметров, взятых посередине и краю бочки валка. Это же определение относится и к вогнутости, но при этом выпуклости разность будет положительной, а при вогнутости – отрицательной .

Для ряда тонколистовых станов большое значение придают профилировке бочки валков в последней черновой клети, выпускающей подкат для чистовой группы клетей, и, как обычно, - профилировке бочки валков чистовой группы клетей. Однако при длине бочки валков более 1500 мм целесообразно профилировать валки по всему стану, так как с увеличением длины бочки возрастает упругий прогиб, усугубляется разнотолщинность подката, что весьма нежелательно для прокатки тонких листов большой ширины.

Калибры различают по форме, конструкции и назначению.

По форме калибры могут быть: простыми – ящичные, прямоугольные, квадратные, ромбические, овальные, полосовые, шестиугольные, многоугольные; фасонными – уголковые, рельсовые, балочные, швеллерные. Калибры, имеющие две оси симметрии – вертикальную и горизонтальную, называют калибрами с полной симметрией, калибры, имеющие одну ось симметрии, - калибрами с неполной или одноосной симметрией, и калибры, не имеющие осей симметрии, - ассиметричными калибрами.

По конструкции калибры подразделяют на открытые и закрытые: когда линия разъема валков находится в пределах контура калибра, его называют открытым; если вне пределах калибра – закрытым. Закрытые калибры обычно применяют при прокатке фасонных профилей.

По назначению калибры делят на обжимные, черновые, предчистовые и чистовые. Обжимные калибры предназначены для уменьшения площади поперечного сечения исходной заготовки до площади первого профильного калибра.

Черновые калибры в процессе прокатки последовательно приближают исходное сечение заготовки к конфигурации конечного профиля. Предчистовые калибры служат для получения отдельных элементов готового профиля и подготовки раската для окончательного формирования профиля. Чистовые калибры обеспечивают придание профилю окончательной формы и размеров .

Применяют следующие профилировки валков.

Черновые клети: опорные валки - цилиндрические, рабочие валки - выпуклые;

Чистовые клети: опорные валки - цилиндрические, рабочие валки - выпуклые (иногда в первых клетях - вогнутые).

Изменение профилировки валков во второй половине кампании опорных валков связано с их износом.

С целью уменьшения износа опорных валков на краях бочек делают по два конических скоса длиной около 400 мм и глубиной 0,4...2 мм на диаметр.

Износ валков определяет порядок прокатки полос по ширине: в течение одной постановки валков прокатываются сначала широкие, а затем более узкие полосы. В пределах прокатки полос одной ширины тонкие полосы прокатывают раньше толстых, так как толстые листы имеют большие абсолютные значения допусков по толщине. Такой порядок прокатки имеет определенные преимущества, так как способствует уменьшению отсортировки листов из-за потери плоскостности. Длительная прокатка полос одной и той же ширины или переход к прокатке более широких полос без перевалки валков к потере устойчивости и к появлению коробоватости и волнистости. Износ валков определяет частоту перевалок: время работы опорных валков определяется сортаментом и количеством прокатываемого металла, рабочие валки в черновой группе заменяются совместно с опорными валками, а в чистовой группе - в зависимости от состояния поверхности .

3. Дефекты продукции

Таблица 3.1 Возможные дефекты прокатной продукции и способы их устранения.

Заключение

В данной работе мы рассмотрели производство тонколистовой стали 1250´2,5. Ее назначение и требования нормативных документов к качеству.

Привели схему расположения оборудования в линии широкополосного стана 2000. Рассмотрели технологический процесс производства широкополосной горячекатаной листовой стали 1250´2,5, его характеристики.

Описали возможные виды дефектов, причины их возникновения и способы устранения дефектов.

Список литературы

Автомобильная сталь и тонкий лист. М.А. Беняковский, В.А. Масленников.- Ч: Череповец 2007г. 635с.

Горячая прокатка широких полос. В.Н. Хлопонин, П.И. Полухин.- М: Металлургия 1991г. 198 с.

Основы проектирования прокатных цехов. В.С. Зайцев. Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1987. 336 с.

Прокатное производство. 3-е изд. П.И. Полухин, Н.М. Федосов, А.А. Королев. М., "Металлургия", 1982г. 696 с.

Технология прокатного производства в 2-х книгах. Книга 2. Справочник. М.А. Беняковский, К.Н. Богоявленский, А.Н.Виткин.- М: Металлургия 1991г. 423 с.

Станы и технология прокатки листовой стали. Н.В. Литовченко.- М: Металлургия 1979г. 272с.

Технологическая инструкция. ТИ 101.П-ГЛ10-374-2004. Горячий прокат полос на стане 2000 горячей прокатки.

ГОСТ 1050 – 88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия.

ГОСТ 16523 – 89 Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения. Технические условия.

ГОСТ 19903 – 74 Сталь листовая горячекатаная. Сортамент.

Исполнилось 30 лет с того дня, как польские специалисты начали возводить стан "2000" горячей прокатки в листопрокатном цехе № 10 ОАО "ММК". История этого технологического комплекса достаточно необычна.

В середине 70-х годов прошлого столетия в Советском Союзе было изготовлено оборудование широкополосного стана "2000" горячей прокатки и отправлено в Польскую Народную Республику. Его планировали включить в комплекс металлургического завода города Катовице. Но из-за политического кризиса в республике строительство было остановлено. А 25 июля 1985 года вышло постановление Совета Министров о реэкспорте оборудования стана "2000" горячей прокатки для Магнитогорского металлургического комбината.

В марте 1986 года по приказу директора ММК Ивана Ромазана организована вывозка шлака с площадки строительства стана "2000". В 1987 году в Магнитогорск прибыли первые польские строители. Это были опытные специалисты, построившие на родине немало важных объектов. В Магнитогорске первым делом они стали возводить жилые дома, социальные и технические объекты для польских рабочих. Газета "Магнитогорский рабочий" за сентябрь 1987 года сообщает: "…Польские строители планируют построить в городе 40 тысяч квадратных метров общей жилой площади. Кроме жилых домов здесь скоро появятся столовая, поликлиника, два клуба, магазины, пункт бытового обслуживания".

Тем временем продолжали прибывать польские рабочие для строительства стана "2000". В 1988 году начало поступать оборудование из Польши. Строители были заинтересованы в том, чтобы вовремя поставлялись все элементы конструкций. В течение месяца разгружалось почти четыреста вагонов из Польши с конструкциями, оборудованием, строительными материалами, всем необходимым для житья и работы.

В 1989 году начался монтаж первых мостовых кранов в отделении приёма литых слябов. В следующем году начался монтаж нагревательной печи № 1 и оборудования печного участка. Уже в августе 1990 года вышел приказ Ивана Ромазана о комплектации группы квалифицированных рабочих - технологов из работающих прокатных цехов для стажировки на стане "2000" горячей прокатки Череповецкого металлургического комбината.

Экономический кризис 1992 года отразился на финансировании и снабжении строительства всем необходимым. Возникли трудности с подготовкой валков для стана. Старший мастер Юрий Носенко вспоминает: "Вальцешлифовальное отделение не было готово. Подшипники жидкостного трения, подушки валков - всё было законсервировано".

К 1994 году ситуация нормализовалась. Так, 8 октября в 11 часов 50 минут на стане "2000" прокатан первый горячекатаный рулон размерами 7х1100 миллиметров. Эта дата считается днём рождения листопрокатного цеха № 10. А стан "2000" горячей прокатки стал первым крупным промышленным объектом на ММК, возведённым с помощью иностранных строителей и специалистов.

В середине 2000-х агрегат был реконструирован. В рамках модернизации построена четвёртая нагревательная печь, обновилось механическое оборудование стана, что позволило производить более толстый сортамент. Кроме того, внедрялись новые технологии, которые позволили перейти на полностью автоматизированный режим управления станом.

В 2016 году на стане "2000" горячей прокатки произведено более пяти миллионов тонн горячего проката. Это наивысший показатель за весь период работы стана.

Сегодня стан "2000" горячей прокатки - один из самых мощных и современных в России. Оборудование позволяет прокатывать все ныне существующие марки стали. Сортамент выпускаемой здесь продукции очень широк. Спектр применения также разнообразен - производство труб, строительная отрасль, машиностроение. Здесь прокатывают судовые и конструкционные марки сталей, трансформаторную сталь.

Стан "2000" можно смело назвать символом советско-польской дружбы, который скрепил интернациональные связи с Польской Республикой.

Ольга Рыжкина, главный архивист городского архива.