Сделай Сам Свою Работу на 5

Расчет энергосиловых параметров процесса горячей прокатки. Математическое обеспечение





Станы горячей прокатки

 

Способом горячей прокатки получают широкие полосы (листы) минимальной толщиной 1...1,2 мм (в исключительных случаях 0,8...0,9 мм) и максимальной толщиной 120...200 мм (в некоторых случаях плиты толщиной до 400 мм) и шириной от 500...600 мм до 4600...5000 мм. По толщине полосы (листы) разделяют на две группы: толстые – толщиной 4 мм и выше и тонкие – толщиной менее 4 мм. Но деление листов на толстые и тонкие условно; например, на современном непрерывном стане прокатывают как широкие тонкие, так и широкие толстые полосы, поэтому его называют не толсто- или тонколистовым, а широкополосовым станом.[3]

С целью повышения качества готовой продукции полосы прокатывают не из слитков, а из слябов массой до 3 – 45 т, получаемых со слябинга или блюминга-слябинга, либо с машин непрерывного литья слябов. Особо толстые (100 – 400 мм) и широкие (3000 – 5000 мм) листы прокатывают из крупных слитков массой 50 – 100 т на специализированных толстолистовых станах.

Основным параметром листового и полосового станов является длина бочки валков рабочей клети (в непрерывных станах последней клети), изменяющаяся от 50 – 100 мм (у многовалковых ленточных станов) до 5000–5500 мм (у толстолистовых станов).



Для производства листовой горячекатаной стали применяют следующие основные типы листовых станов горячей прокатки: 1) непрерывные широкополосовые с длиной бочки валков от 1420 – 1450 до 2285 – 2500 мм (с двумя группами клетей – последовательной черновой и непрерывной чистовой), это самые высокоскоростные (до 20 – 30 м/с) и высокопроизводительные (до 3,5 – 6 млн. т/год) станы для производства горячекатаной листовой продукции в рулонах; 2) одно- и двухклетевые реверсивные толстолистовые станы с длиной бочки валков от 2000 – 2300 до 5000 мм и более (с вертикальной клетью впереди горизонтальных клетей или без нее) для прокатки толстых листов мерной длины, иногда на этих станах прокатывают из слитков, кроме листов, и слябы. Такие станы называются комбинированными толстолистовыми станами; 3) полунепрерывные широкополосовые с длиной бочки валков в чистовой группе клетей от 800 – 1200 до 2700 – 3050 мм, чаще всего 1700 – 2000 мм (с одной - двумя реверсивными черновыми клетями и непрерывной черновой группой клетей). Эти станы менее производительны (до 2 – 2,5 млн. т/год), чем непрерывные. Скорость прокатки достигает 10 — 20 м/с. На этих станах получают как полосовую продукцию в рулонах, так и листовую мерной длины. [3]



Кроме основных типов листопрокатных станов, в практике листопрокатного производства существуют реверсивные четырехвалковые станы и планетарные станы для горячей прокатки тонких полос толщиной 1 – 4 мм и шириной до 1000 мм.

Для горячей прокатки тонких полос из электротехнических сталей (динамной и трансформаторной), содержащих 2 – 3,5% Si, применяют реверсивные четырехвалковые станы с моталками в печах (температура в печи около 1000°С).

 

Широкополосные станы. Непрерывный широкополосный стан 2000

 

Современными широкополосовыми станами горячей прокатки являются непрерывные многоклетевые (13 – 15 клетей с окалиноломателями) станы с длиной бочки валков 1700 – 2500 мм, производительностью до 4 – 6 млн. т/год; на этих станах прокатывают полосу толщиной от 1,2 до 16 – 25 мм и шириной до 2300 мм с проектной скоростью до 25 – 30 м/с в рулонах массой до 40 – 45 т из слябов размерами: толщиной до 300, шириной до 2300 и длиной до 15000 мм (на некоторых станах предусмотрена, прокатка полос с минимальной толщиной, равной 0,8 — 1,0 мм).


На рисунке 1.1 представлен план расположения оборудования непрерывного широкополосового стана 2000 горячей прокатки конструкции НКМЗ, предназначенного для прокатки полос толщиной 1,2 – 16 мм и шириной 900 – 1850 мм в рулонах массой 4 – 36 т со скоростью до 20 м/с из литых слябов толщиной 150 – 250 мм, шириной 950 – 1850 мм и длиной
4000 – 10500 мм, массой до 36 т. [[1]]



Рисунок 1.1 – План расположения оборудования цеха горячей прокатки с непрерывным широкополосным станом 2000 [1]

 

В состав стана входят: оборудование участка нагревательных печей, черновая группа клетей, промежуточный рольганг, чистовая группа клетей, отводящий рольганг, моталки и другое оборудование для уборки рулонов и передачи их в отделение отделки.

Толстолистовые станы

 

К современным толстолистовым станам можно отнести двухклетевые станы 4000...5500 для прокатки толстых листов толщиной от 4...6 мм до 120...200 мм, шириной до 5000 мм и более и длиной до 40...60 м из слябов массой до 30...40 т и слитков массой до 50...60 т и более; скорость прокатки на этих станах достигает 5...6 м/с, производительность 2...2,5 млн. т/год.

Для прокатки толстых листов широкого сортамента применяются толстолистовые станы 2800, 3000, 3600. [3]

 

Толстолистовой стан 2800

 


На рисунке 1.2 представлен план расположения оборудования толстолистового цеха со станом 2800 конструкции УЗТМ.[[2]]

Рисунок 1.2 – План расположения оборудования толстолистового цеха со станом2800 [2]

Цех предназначен для выпуска толстых и широких листов, характеризуемых следующими размерами: толщина 4 – 50 мм, ширина 1000 – 2500 мм и длина до 18 м (после обрезки концов и боковых кромок). Исходной заготовкой являются слябы толщиной 100 – 250 мм, шириной 1000 – 1600 мм, длиной 1500 – 5500 мм и массой до 8 т.

Слябы нагревают в трех методических нагревательных печах, оборудованных двумя загрузочными штабелирующими столами грузоподъемностью до 300 кН (30 тс), двумя сталкивателями слябов со стола на рольганг, тремя сдвоенными печными толкателями усилием по 2,4 МН (240 тс) и рольгангами.

Толстолистовой стан состоит из двух последовательно установленных клетей: черновой реверсивной двухвалковой 1150х2800 (с отдельным эджером впереди) и чистовой реверсивной четырехвалковой универсальной 800/1400х2800 (с вертикальными валками впереди).

 

Толстолистовой стан 3000

 

Стан 3000 предназначен для производства листов толщиной 8 – 25 мм, шириной до 2700 мм по технологии контролируемой прокатки, а также толщиной 5 – 25 мм по обычной технологии.[3]

Исходной заготовкой для производства листов служат литые слябы толщиной 200 – 315 мм, шириной 1250 – 1900 мм, длиной 2500 – 2800 мм, массой 4,9 – 13 т и катаные слябы толщиной 100 – 240 мм, шириной
1100 – 1550 мм, длиной 2500 – 2800 мм, массой 2,1 – 8,5 т.

Стан имеет черновую и чистовую четырехвалковые клети с индивидуальным приводом рабочих валков. В черновой клети диаметр рабочих валков 1000 мм, опорных – 3100 мм, длина бочки рабочих валков 3100 мм, опорных – 2980 мм.


Толстолистовой стан 3600

 

Стан предназначен для горячей прокатки листов толщиной 6 – 40 мм, шириной 100 – 3200 мм, длиной 6 – 30 м; предусмотрена возможность прокатки толстых листов толщиной 50 – 120 мм.

Исходной заготовкой являются литые и катанные слябы толщиной 120 – 350 мм, шириной 1500 – 2200 мм, длиной 2500 – 3400 мм и массой до 20,5 т из углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей.

Стан состоит из двух четырехвалковых клетей: черновой и чистовой с рабочими валками диаметром 1180 мм (легированный чугун), установленными на подшипниках жидкостного трения (валки из легированной стали бандажированные); длина бочки рабочих и опорных валков 3600 мм; диаметр опорных валков 2360 мм. [2]

Рабочие валки обеих клетей приводятся индивидуальными электродвигателями постоянного тока мощностью 12500/10000 кВт (63 – 90/110 об/мин) с номинальным моментом 10 МНм; скорость прокатки в черновой клети до 4 м/с, в чистовой клети до 6 м/с.

Раствор рабочих валков до 350 мм; скорость перемещения нажимных винтов 1 – 45 мм/с; максимальное усилие на валки и нажимные винты в каждой клети 60 МН; уравновешивание рабочих и опорных валков и универсальных шпинделей гидравлическое.

В состав стана входят участок нагревательных печей (для слябов) и колодцев (для слитков) с соответствующим оборудованием, участок рабочих клетей в составе вертикальной двухвалковой клети 900x1400, черновой реверсивной четырехвалковой клети 1130/1800x3600–3400 и чистовой реверсивной четырехвалковой клети 1030/1800x3600–3400 для прокатки листов и плит и участка отделки листов и плит. На рисунке 2.1 показан план расположения оборудования толстолистового стана 3600.

Технологический процесс прокатки толстых листов следующий.


Слябы со склада транспортируют тележкой 17 к стану и подъемно-опускающимся столом 18 со сталкивателем загружают на печной рольганг 19, затем взвешивают на встроенных весах 20 и толкателями 21 (усилием 2x2500 кН и ходом до 5100 мм) загружают в методические печи 22. Слябы, нагретые в печах до температуры 1180–1280°С, рольгангом 5 транспортируют к вертикальной клети (отбракованные после нагрева слябы удаляют с рольганга 5 на стеллаж 23 и далее тележкой 24 возвращают на склад). [2]

При реверсивной прокатке сляба в вертикальной клети взрыхляют его окалину и калибруют по ширине. Перед прокаткой в черновой клети сляб (длиной не более 3400 мм) рольгангом с коническими роликами кантуют в горизонтальной плоскости на 90° и ведут поперечную прокатку (с целью увеличения ширины сляба до требуемой ширины листа); после этого сляб снова кантуют на 90° и осуществляют уже продольную прокатку. При реверсивной прокатке сляба в черновой четырехвалковой клети (с периодическим обжатием боковых граней сляба в вертикальной клети) со скоростью до 4,4 м/с получают раскат толщиной 20–75 мм, который рольгангом подают к чистовой четырехвалковой клети и раскатывают до толщины листа 5–50 мм за несколько реверсивных проходов при температуре не ниже 1050–830°С со скоростью до 6 м/с.

Вертикальная клеть выполнена с приводом от двух электродви­гателей типа 21-100-7-К мощностью 1800 кВт каждый и частотой вращения 0–60–120 об/мин, обеспечивающими скорость прокатки до 3,5 м/с; раствор валков 1000–3600 мм.

Черновая (горизонтальная) четырехвалковая клеть 3600 имеет индивидуальный привод каждого рабочего валка от электродвигателя постоянного тока типа 2П 24/115—3,5 мощностью 6920 кВт, 0–40–80 об/мин; максимальный раствор валков 1000 мм; усилие прокатки достигает 60 МН. [2]

Чистовая (горизонтальная) четырехвалковая клеть 3600 также выполнена с индивидуальным приводом каждого валка от электродвигателя постоянного тока мощностью 8800 кВт, 0–70–140 об/мин; максимальная высота подъема верхнего валка 160 мм; усилие прокатки достигает 60 МН.

 
 

После прокатки полоса по рольгангу поступает к ножницам № 1 с верхним резом 28 усилием 19 МН, схема резки которых показана на рисунке 2.2, для обрезки переднего и заднего конца и при необходимости резки полос толщиной 5–50 мм и шириной 2150–3450 мм на мерные длины при температуре 300–900°С. Между чистовой клетью 25 и ножницами 28 предусмотрено место для установки роликовой закалочной машины 26 (схему см. на рисунке 2.3), предназначенной для закалки толстых листов с прокатного нагрева или для охлаждения листов толщиной 5–10 мм до температуры 550°С, направляемых в дальнейшем на нормализацию. [[3]]

Рисунок 2.3 – Схема роликовой машины для закалки толстых листов конструкции фирмы «Derver Co» (США) [3]

 
 

За ножницами № 1 металл направляют по одному из следующих четырех технологических маршрутов: 1) листы с коробоватой поверхностью подвергают горячей правке при температуре около 500°С (для упрочнения листов) на роликовой правильной машине 33, изображенной на рисунке 2.4, (№1) и далее по рольгангу 40 направляют на дальнейшую отделку; 2) листы толщиной 20–50 мм частично охлаждают на дисковом холодильнике 34 (первая секция) и правят на правильной машине 35 (№ 2); в этом случае правильная машина 33 сдвигается с линии рольганга и заменяется передвижной секцией рольганга; далее листы охлаждают до 100–200°С на холодильнике (вторая и третья секции) и до 50–100°С водой в охлаждающем устройстве 36; 3) листы толщиной 5–20 мм по шлепперу 30 поступают в нормализационные печи 37 (№№ 1, 2, 3); после нормализации листы шлеппером 35 подают для правки к правильной машине 39 (№ 3), затем подвергают охлаждению на холодильнике 34 (вторая, третья и четвертая секции) и передают на основной рольганг 40 в линии стана; 4) закаленные на роликовой закалочной машине 26 листы с требуемой планшетностью по шлепперу 30 поступают в карманы 31 и далее тележкой передаются в пролет отделки.

Рисунок 2.4 – Листоправильная машина с параллельным расположением роликов [3]

 

Листы (с маршрутов 1–3) по рольгангу 40 направляют на инспекционный стеллаж 41 (№ 1) (для контроля качества поверхности и маркировки), затем подвергают ультразвуковой дефектоскопии, отбирают от листов пробы (43, 28, 44), зачищают дефекты на инспекционном столе 45 № 2 и передают на две линии для раскроя листов толщиной 5–20 и 20–50 мм на заданные размеры (46–48).

После этого листы шлеппером 49 передают на дополнительную термообработку в печи 50 (№ 4, 5, 6 и 7) или на окончательную зачистку на шлепперах 51. Прошедшие ОТК листы направляют: годные – на правую часть линии, где их взвешивают, укладывают в пакеты и пр., и дефектные – на левую часть линии для дополнительной зачистки, правки, резки.

Технологический процесс прокатки и отделки плит включает следующие операции: 1) нагрев слитков в нагревательных колодцах 1 и передача их краном 2 в стационарной опрокидыватель 3, который укладывает слиток на рольганг 5 в линии стана; 2) прокатку слитков в вертикальной клети и черновой клети в плиты толщиной 51—200 мм (с разбивкой слитков по ширине и использованием гидросбива окалины под давлением 1,50 кН/мм2); 3) клеймение плит и укладывание плит в пакет (2–8 штук массой до 90 т) на штабелирующем столе 11\4) передачу пакета плит тележкой 12 в пролеты замедленного охлаждения для огневой резки 13, зачистки 14 (при необходимости плиты подвергают термообработке в камерных печах 15 с выдвижным подом).

Проектная производительность толстолистового стана 3600 составляет 1,75 млн. т плит и листов в год; масса механического оборудования более 60000 т.


Специальная часть

 

Расчет энергосиловых параметров процесса горячей прокатки. Математическое обеспечение

 

Оптимизация технологических режимов обжатия при горячей прокатке относительно толстых листов и полос относится к важнейшим факторам, обеспечивающим повышение технико-экономических показателей процесса прокатного производства в целом. При этом значение оптимальных технологических режимов обжатий и соответствующим им энергосиловым параметрам процесса прокатки является необходимым с точки зрения повышения степени научной обоснованности проектно-конструкторских решений, используемых как при создании новых, так и при модернизации действующих прокатных станов.

Непосредственно в качестве целевых функций при оптимизации технологических режимов обжатий были использованы математические модели процесса горячей прокатки, организованные на выполнении критериев полной загрузки механического оборудования.

Программное обеспечение решения поставленной задачи оптимизации было осуществлено на основе алгоритмического метода целенаправленного перебора вариантов. Аналитическое описание данного метода может быть представлено в виде:

Δhi(k+2)= Δhik+Ahsign([x]-xik),

где hi – величина абсолютного обжатия полосы в i-ом проходе;

k – порядковый номер очередного цикла итерационной процедуры решения;

Δh – шаг изменения величины абсолютного обжатия, количественная оценка которого была принята переменной в зависимости от степени приложения промежуточных результатов к исходному;

[xi] – заданные значения параметров [Pi], [Ni], [Mi] непосредственно связанных с принятым критерием оптимальности;

Учитывая изложенное выше и исходя из логики функциональных связей между величиной абсолютного обжатия и энергосиловыми параметрами процесса горячей прокатки, решение задачи оптимизации по условию полной загрузки механического оборудования можно представить в виде последовательных пошаговых приращений:

Δhi(k+1)= Δhik+0,05∙h0i,

в случае одновременного выполнения каждого из условий : Pi≤[Pi], Mi≤[Mi], Ni≤[Ni].

В случае же невыполнения хотя бы одного из этих условий, изменим величину пошагового приращения:

Δhi(k+1)= Δhik-0,05∙h0i, где

h0i – исходная толщина листа в данном проходе.

Таким образом, может быть определено абсолютное обжатие, соответствующее условию обеспечения максимально допустимой загрузки и, как следствие, условию достижения максимальной производительности механического оборудования конкретных прокатных станов.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.