КУРСОВАЯ РАБОТА
по курсу
«Металлургия, часть lll — Обработка металлов давлением»
Тема: Разработка технологического процесса и определение
технико-экономических показателей производства
холоднокатаной полосы сечением 1,0 х 1100 мм из
стали марки 08Ю
План
Введение
1. Технологическая часть
1.1 Требования ГОСТ к заданному изделию
1.2 Выбор схемы технологического процесса производства
1.3. Выбор типа оборудования и его основных параметров
1.4. Ориентировочный расчет деформационного и скоростного режимов прокатки
1.5. Технологический процесс производства
2. Технико-экономические показатели производства
2.1 Расчет работы прокатного стана во времени
2.2 Расход металла, электроэнергии, топлива, валков и воды на тонну готовой продукции
Заключение
Литература
Введение
При малой толщине прокатываемого продукта, когда из-за большого отношения поверхности к объему быстрое охлаждение металла не дает возможность обеспечить высокую температуру в деформационной зоне, используется холодная прокатка. Холодная прокатка придает изделиям высокие точность размеров и качество поверхности, что невозможно при горячей прокатке, а также особые физические свойства.
В последние годы производство холоднокатаного листа составляет около 40% и все более увеличивается. Это связано с тем, что во многих отраслях постоянно растет потребность в тонколистовой стали с высокими механическими свойствами, точными размерами, хорошим качеством поверхности.
В настоящее время можно обозначить следующие основные тенденции в производстве холоднокатаной листовой стали:
— строительство современных непрерывных станов с 6-7 клетями, скоростью прокатки до 50 м/с и массой рулона до 60 т;
— использование жестких клетей с полуизгибом валков;
— использование на станах датчиков авторегулирования натяжения, толщины и ширины полосы;
— использование непрерывных поточных линий термообработки вертикального или горизонтального типа.
1. Технологическая часть
1.1 Требования ГОСТ к заданному изделию
Технические условия на тонколистовой холоднокатаный прокат из малоуглеродистой качественной стали определены в ГОСТ 9045-80 [1]. В соответствии этому стандарту прокат изготавливается из малоуглеродистой качественной стали марки 08Ю со следующим химическим составом (табл. 1):
Таблица 1
Химический состав стали марки 08Ю
элемент
массовая доля элементов,%
углерод, не более
0,07
марганец
0,2-0,35
сера, не более
0,025
фосфор, не более
0,02
алюминий
0,02-0,07
кремний, не более
0,01
хром, не более
0,03
никель, не более
0,06
медь, не более
0,06
Рулонный прокат допускается изготавливать с катаной и обрезной кромкой. На кромках не должно быть расслоений и торцевых трещин, видимых невооруженным глазом. Прокат в рулонах не должен иметь кромок, загнутых под углом 90° и более, а также скрученных и смятых концов. Металл изготавливается в дрессированном состоянии. Тонколистовой прокат должен подвергаться испытанию на выдавливание (глубина сферической лунки, табл. 2). Прокат должен быть термически обработанным (вид термической обработки устанавливается изготовителем). Полоса должна быть смазана с обеих сторон слоем нейтральной смазки.
Таблица 2
Испытание на выдавливание
толщина листа,
мм
глубина сферической лунки не менее для категории вытяжки
ВОВС ОСВ СВ ВГ
1,0--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
толщина
ширина --PAGE_BREAK--
2966
4
1,2
1,0
15
0,2
1,18
2966
3474
1.5. Технологический процесс производства
Горячекатаная полоса в рулонах массой 30 т поступает в цех холодной прокатки по подземному транспортеру из соседнего цеха горячей прокатки. С межцехового транспортера рулоны поступают на подъемно-поворотный стол и далее перемещаются внутрицеховым транспортером, состоящим из наклонного транспортера, поднимающего рулоны из подземного туннеля и разгрузочного транспортера. Уборка рулонов на склад с разгрузочного транспортера осуществляется мостовым краном при помощи специальных грузозахватных устройств по одному рулону. Конвейер горячекатаных рулонов работает в автоматическом режиме, рулоны снимаются с разгрузочного транспортера при температуре 200-300 °С и мостовым краном укладываются в вертикальном положении в несколько ярусов на складе охлаждения. Со склада рулоны мостовым краном укладывают в вертикальном положении на приемный транспортер непрерывного травильного агрегата, в котором осуществляется удаление окалины с поверхности полосы путем механического разрушения окалины и травления полосы в 15% растворе соляной кислоты. В конце травильного агрегата протравленная полоса промасливается и сматывается в рулон барабанной моталкой. От моталок рулоны поступают на разгрузочный и уборочный транспортеры, взвешивают, обвязывают лентой по окружности и направляют на склад стана холодной прокатки.
Рулоны на каретки цепного транспортера подаются краном, устанавливаются перед станом и передаются на механизм поворота рулонов, который посредством электропривода разворачивает рулон в положение, удобное для отгибки конца полосы. Посредством магнитного захвата отгибателя передний конец полосы отгибается и подается на подвижные проводники, расположенные над опорным роликом. Рулон при этом разворачивается механизмом поворота, способствуя задаче отогнутого переднего конца полосы в тянущие ролики правильно-натяжной машины. Одновременно с подачей переднего конца полосы тянущими роликами в рабочие валки 1й клети рулон при помощи механизма поворота впускается на ролики приемного стола, поднимается до уровня головок разматывателя, центрируется и путем разжатия головок закрепляется на них. После этого рулон приводом разматывателя поворачивается в таком направлении, которое способствует распушиванию наружных винтов и дальнейшему продвижению переднего конца полосы в рабочие валки остальных клетей непрерывного стана и к барабану моталки. Перед поступлением полосы в рабочие валки клетей верхние проводковые столы подняты, после захвата полосы рабочими валками они опускаются и принимают полосу к нижним проводковым столам. Пройдя последнюю клеть, полоса попадает в зев между ременным захлестывателем и барабаном моталки и наматывателя барабана моталки. На этом заканчиваются операции подготовки полосы к прокатке. Стан, разматыватель и барабан моталки разгоняются до рабочей скорости, верхние проводковые столы поднимаются и начинается установившийся процесс прокатки, который продолжается до тех пор, пока на головках разматывателя остаются 2-3 витка полосы. При этом скорость прокатки снижается до заправочной, верхние проводковые столы опускаются, создавая возможность прокатки заднего конца полосы под натяжением. На барабане моталки задний конец полосы (т.е. наружный виток холоднокатаного рулона) фиксируется прижимным роликом. Смотанный рулон убирают с барабана моталки снимателем и транспортируется на цепной транспортер, которым холоднокатаные рулоны передаются в отделение отжига. После отжига рулоны транспортируют к дрессировочному стану.
Рулоны устанавливают на шаговый транспортер, передний конец полосы отгибается и отрезается на гильотинных ножницах. Затем рулон центрируется на барабане разматывателя, полоса на заправочной скорости пропускается через валки стана, передний конец ее заправляется на барабан моталки, проводится установка валков нажимными винтами и создается необходимое переднее и заднее натяжения полосы, после чего стан ускоряется до рабочей скорости (20 м/с). С моталки дрессировочного стана рулоны транспортируются на склад готовой продукции.
2. Технико-экономические показатели производства
2.1 Расчет работы прокатного стана во времени
Прокатка на стане включает в себя следующие временные отрезки:
t1 — установка рулона на разматыватель
t2 — отгиб и подача переднего конца к 1й клети
t3 — прокатка на заправочной скорости
t4 — разгон стана до рабочей скорости
t5 — прокатка на рабочей скорости
t6 — торможение стана до скорости пропускания заднего конца
t7 — прокатка на скорости пропускания заднего конца
t8 — снятие рулона с моталки
t1=30 с
t2=20 с
t3=L1-2/V1запр+L2-3/V2запр+L3-4/V3запр+L4-мот/V4запр+p*Dбм*n/Vч мот
F1V1=F2V2=F3V3=F4V4
V3=V4/m4=V4/h4
h=1/(1-e)
Коэффициенты высотной деформации по проходам:
h1=1/(1-0,3)=1,43
h2=1/(1-0,4)=1,67
h3=1/(1-0,3)=1,43
h4=1/(1-0,15)=1,18
V3запр=V4запр/m4=1,5/1,18=1,27 м/с
V2запр=1,27/1,43=0,89 м/с
V1запр=0,89/1,67=0,53 м/с
t3=4,5/0,53+4,5/0,89+4,5/1,27+7/1,5+3,14*0,8*2/1,5=25,1 сек
t4=(Vp-V4запр)/a
a=1 м/с
t4=(20-1,5)/1=18,5 с
t6=(Vp-V4запр)/b=(20-1,5)/2=9,25 c
b=2 м/с
t7=L1-2/V1запр+L2-3/V2запр+L3-4/V3запр+L4-мот/V4запр
t7=4,5/0,53+4,5/0,89+4,5/1,27+7/1,5=21,76 с
t8=30 с
t5=Lпраб/Vраб
Lпзапр=V4запр(t3+t7)=1,5(25,1+21,76)=70,29 м
Lпускор=Lпзамедл=(Vp+V4запр)(t4+t6)/2=(1,5+20)(18,5+9,25)/2=
=298,31 м
Lпраб=Lк-Lпзапр-Lпус-зам=3474-70,29-298,31=3204,4 м
t5=3205/20=160,25 с
Тц=Sti=30+20+25,1+18,5+160,25+9,25+21,76+30=314,86»315 c
Тр=Тц-Тперекр=314,86-30-20=264,86 с
2.2 Расход металла, электроэнергии, топлива, валков и воды на тонну готовой продукции
Согласно работе [4] удельные расходы составят:
электроэнергия — 100 кВт.ч/т
тепло — 2500 ккал/т
вода — 25 м кубич./т
валки — 1 кг/т
2.3 Расчет часовой и годовой производительности
прокатного стана
Часовая производительность:
Ач=3600*G*Кис/Тр*Кме=3600*30*0,9/264,86*1,07=342,98 т
Годовая производительность:
Аг=342,98*7500=2572334,1 т/год
Заключение
В результате разработанной схемы технологического процесса производства холоднокатаной полосы удалось добиться сравнительно высокой производительности, значительно превышающей показатели действующих станов. Это объясняется рядом причин, обусловивших значительное повышение производительности прокатного стана.
Во-первых, доля производства полосы данной толщины составляет на данном стане лишь небольшой процент, на нем осуществляется прокатка и более тонкой полосы, что ведет к снижению годовой производительности.
Во-вторых, принятая в расчетах скорость прокатки на практике может быть несколько ниже, что снижает часовую и годовую производительности.
В-третьих, прокатывается рулон без сварного шва, что значительно уменьшает время ритма прокатки и, следовательно, увеличивает производительность.
В-четвертых, в расчетах принята максимальная для данного стана масса рулона, что также ведет к увеличению производительности.
Литература
1. ГОСТ 9045-80. Прокат тонколистовой холоднокатаный из малоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки. Технические условия.- М.: Госстандарт, 18 с.
2. ГОСТ 7566-81. Прокат и изделия дальнейшего передела. Правила приемки, маркировки, упаковки, транспортирования, хранения.- М.: Госстандарт, 6 с.
3. ГОСТ 19904-74. Сталь листовая холоднокатаная. Сортамент.- М.: Госстандарт, 17 с.
4. Федосов Б.М. Лекции по курсу обработки металлов давлением. М, 2006
5. Полухин П.М., Королев А.А., Матвеев Ю.М. Прокатное производство. М., «Металлургия», 1982, 696 с.
6. Беняковский М.А., Богоявленский К.Н., Виткин А.И. и др. Технология прокатного производства. Кн. 2. М., «Металлургия», 2005, 423 с.
7. Диомидов Б.Б., Литовченко Н.В. Технология прокатного производства. М., «Металлургия», 1979, 488 с.
8. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. М., «Металлургия», 1987, 480 с.
9. Механическое оборудование цехов холодной прокатки. Под ред. Г.Л. Химича. М., Машиностроение, 1972, 536 с.