
- •Предисловие
- •Раздел 1. Общие вопросы технологии производства фланцевых профилей
- •Тема 1.1 исходная заготовка и продукция
- •Продукция прокатного производства
- •Основные определения
- •Рельсы железнодорожные
- •Классификация
- •Конструкция и размеры
- •Технические требования
- •Механические свойства
- •Рельс х1-х2-х3-х4-х5-х6
- •Маркировка
- •Методы контроля
- •Размеры рельсов, используемые для построения прокатных калибров
- •Двутавры с параллельными гранями полок
- •Маркировка
- •Швеллеры стальные горячекатанные
- •Сортамент
- •Повышение качества проката
- •Исходный продукт прокатки
- •Мнлз оао нтмк
- •Мнлз № 1
- •Мнлз № 2
- •Мнлз № 3
- •Мнлз № 4
- •Тема 1.2 подготовка металла к прокатке Значение удаления поверхностных дефектов
- •Способы удаления поверхностных дефектов
- •Ручная огневая зачистка
- •Абразивная зачистка полупродукта
- •Резцовая зачистка полупродукта
- •Зачистка строжкой и точением
- •Пневматическая вырубка дефектов
- •Воздушно-дуговая зачистка полупродукта
- •Тема 1.3 нагрев металла перед прокаткой
- •Оптимальная температура нагрева
- •Продолжительность нагрева
- •Методические нагревательные печи применяемые на рельсобалочных станах
- •Явления, сопровождающие нагрев металла
- •1. Окалинообразование
- •2. Обезуглероживание
- •3. Перегрев и пережог
- •Тема 1.4 охлаждение металла после прокатки
- •Дефекты, связанные с охлаждением
- •Способы охлаждения рельсов
- •1. Обычное охлаждение
- •2. Замедленное (изотермическое) охлаждение
- •3. Термоупрочняющее охлаждение
- •Тема 1.5 контроль качества фланцевых профилей
- •Виды контроля и их классификация
- •Техническая документация
- •Неразрушающий контроль качества продукции. Виды и методы неразрушающего контроля, их классификация
- •Ультразвуковые методы и средства неразрушающего контроля
- •Неразрушающий вихретоковый контроль Вихретоковые методы и средства нк
- •Классификация и применение вихретоковых преобразователей
- •Магнитопорошковые методы нк
- •Измерение профиля рельс
- •Установка измерения прямолинейности
- •Метрологическое обеспечение технологического процесса производства рельсов, балок и швеллеров
- •Тема 1.6 дефекты прокатного производства Дефекты заготовок
- •Дефекты двутавровых балок с параллельными гранями полок
- •Дефекты профиля по геометрическим размерам
- •Дефекты профиля по длине
- •Наружные дефекты
- •Процентное соотношение дефектов, наследованных готовым прокатом по двум производствам
- •Раздел 2. Технологические процессы производства рельсов, балок и швеллеров
- •Тема 2.1 рельсобалочный цех оао «нтмк»
- •Характеристика основного оборудования рбц оао нтмк
- •Участок нагревательной печи
- •Участок стана
- •Обжимная клеть 950
- •Линия клетей трио 800 и чистовой дуо 850
- •Пилы горячей резки
- •Роликовая машина
- •Дисковый клеймитель
- •Участок отделки рельсов Печи изотермической выдержки
- •Роликоправильные машины
- •Поточные линии
- •Сверлильно-фрезерные станки с611н01 и с612н02
- •Пило-сверлильные станки типа whcv 2/s3 фирмы «Вагнер»
- •Закалочная кабина
- •Автомат для зенкования фасок
- •Участок термоотделения
- •Разгрузочный стеллаж
- •Склад «сырых» рельсов
- •Загрузочный стеллаж
- •Нагревательная печь
- •Закалочная машина
- •Отпускная печь
- •Холодильник
- •Роликоправильная машина холодной правки
- •Вертикальная роликоправильная машина
- •Автоматическая ультразвуковая установка «умар-1»
- •Устройство контроля прямолинейности рельсов «Элекон»
- •Вертикально-правильный пресс
- •Инспекторские стеллажи
- •Абразивно-отрезной станок «Рельс-75»
- •Пакетирующие устройства
- •Технологический процесс производства рельсов
- •Нагрев заготовок
- •Прокатка рельсов
- •Порезка раскатов
- •Противофлокенная обработка
- •Охлаждение
- •Отделка рельсов
- •Термообработка рельсов
- •Тема 2.2 крупносортный цех оао «нтмк»
- •Основное технологическое оборудование
- •Техническая характеристика основного оборудования
- •Технология производство рельсов, балок и швеллеров
- •Виды зачистки профилей в ксц
- •Тема 2.3 цех прокатки широкополочных балок
- •Основное технологическое оборудование
- •Технология производства балок
- •Раздел 3. Расчёт производительности рельсобалочных станов определение производительности рельсобалочных станов
- •Определение часовой производительности
- •Определение машинного времени прокатки
- •Определение времени пауз
- •Определение средневзвешенной часовой производительности
- •Определение годовой производительности
- •Раздел 4. Калибровка фланцевых профилей
- •Тема 4.1 калибровка двутавровых балок Профиль и его характеристика
- •Способы прокатки двутавровых балок
- •Прокатка в прямых калибрах
- •Прокатка в наклонных или косорасположенных калибрах
- •Прокатка в универсальных клетях
- •4.1.1 Двутавры с параллельными гранями полок Особенности прокатки балок
- •Методика расчета калибровки валков обжимной клети «1300» при прокатке двутавровой балки по методу б.П. Бахтинова
- •1 Калибр (чистовой)
- •2 Калибр
- •Методика расчета калибровки валков для универсальной и вспомогательной клетей
- •Примерный расчет калибровки валков для прокатки двутавровой балки в универсальной и вспомогательной клетях
- •Чистовая универсальная клеть
- •Вспомогательная клеть
- •Примерный расчет калибровки валков обжимной клети «1300» при прокатке двутавровой балки 15к1а по методу б.П. Бахтинова
- •1 Калибр (чистовой)
- •2 Калибр
- •4 Калибр и 5 калибр (ящичные)
- •Калибровка валков при прокатке железнодорожных рельсов р65 на оао нтмк
- •4.1.2 Двутавры с уклоном внутренних граней полок Особенности прокатки и калибровки двутавровых балок
- •Распределение коэффициентов деформации по проходам
- •Распределение коэффициентов деформации по элементам калибра
- •Приращение и утяжка фланцев по высоте
- •Уширение
- •Радиусы закруглений
- •Выпуск калибра
- •Разрезной калибр
- •Уширение в разрезном калибре и определение ширины заготовки
- •Методика расчета калибровки по методу б.П. Бахтинова
- •I калибр (чистовой)
- •II калибр
- •Примерный расчет калибровки балки по методу б.П. Бахтинова
- •Первый калибр
- •Второй калибр
- •Третий калибр
- •Четвертый калибр
- •Пятый калибр
- •Шестой калибр
- •Седьмой калибр
- •Восьмой калибр
- •Девятый калибр
- •Десятый калибр
- •Одиннадцатый калибр
- •Калибровка валков при прокатке двутавров с уклоном внутренних граней полок
- •Тема 4.2 калибровка швеллеров Профиль и его характеристика
- •Схемы прокатки и методы калибровки швеллеров
- •Особенности прокатки швеллеров
- •Построение промежуточных и чистовых калибров
- •Построение контрольных калибров и их назначение
- •Форма калибров, предшествующих контрольным калибрам
- •Уклон полок, изгиб стенки
- •Уширение
- •Размеры исходной заготовки
- •Распределение коэффициентов деформации по элементам швеллера
- •Методика расчета калибровки швеллера по б.П. Бахтинову
- •Первый калибр (третья клеть)
- •Второй калибр (вторая клеть)
- •Третий калибр – контрольный (вторая клеть)
- •Четвертый калибр (вторая клеть)
- •Пятый калибр – контрольный (первая клеть)
- •Шестой калибр (первая клеть)
- •Седьмой калибр (первая клеть)
- •Восьмой калибр (стан 850)
- •Девятый калибр – стан 850
- •Примерный расчет калибровки швеллера по методу б.П. Бахтинова
- •Первый калибр (третья клеть)
- •Второй калибр (вторая клеть)
- •Третий калибр – контрольный (вторая клеть)
- •Четвертый калибр (вторая клеть)
- •Пятый калибр – контрольный (первая клеть)
- •Шестой калибр (первая клеть)
- •Седьмой калибр (первая клеть)
- •Восьмой калибр (стан 850)
- •Девятый калибр – второй пропуск (стан 850)
- •Девятый калибр – первый пропуск (стан 850)
- •Определяем размеры исходной заготовки:
- •Калибровка валков при прокатке швеллера №15 на оао нтмк
- •Тема 4.3 калибровка рельсов
- •Методика расчета калибровки железнодорожных рельсов б. П. Бахтинова и м. М. Штернова
- •Примерный расчет калибровки валков при прокатке рельса р 65
- •Калибр 8 (чистовой)
- •Калибр 7
- •Калибр 6
- •Тавровый калибр 3
- •Тавровый калибр 2
- •Тавровый калибр 1 и размеры исходной заготовки
- •Калибровка валков при прокатке железнодорожных рельсов р65 на оао нтмк
- •Калибровка валков при прокатке железнодорожных рельсов р50 на оао нтмк
- •Библиография
- •9. Гост 8240-97. Межгосударственный стандарт. Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент. – м.: Издательство стандартов, 2001. – 8 с.
Противофлокенная обработка
После клеймения на клеймовочной машине рельсы направляются на холодильники термопролёта, где охлаждаются на воздухе до температуры 400-600С. С целью предупреждения повышенной кривизны рельсов при охлаждении выполняется их противоизгиб на головку, для чего кулачки шлепперов холодильников устанавливаются по дуге со стрелой прогиба 150 мм.
Далее рельсы транспортируются к печам изотермической выдержки. Транспортирование рельсов осуществляется пачками по 4-5 штук.
Температура выдержки 600±20С. Продолжительность выдержки рельсов в печи зависит от флокеночувствительности и колеблется в пределах 1 ч. 50 мин. – 2 ч. 30 мин.
Охлаждение
После изотермической выдержки рельсы поступают на центральный холодильник, где осуществляется их охлаждение до температуры не более 60С. На центральном холодильнике производится выявление, маркировка и отсортировка рельсов, полученных с нарушением технологии и не прошедших первичные испытания.
Отделка рельсов
По мере охлаждения рельсы подаются на роликоправильные машины №1, 2, на которых осуществляется их правка для уменьшения неровностей в вертикальной плоскости рельса.
После правки рельсы направляются на поточные линии рельсоотделки, где производятся следующие операции:
- обработка на станках фирмы «Wagner» на первой поточной линии;
- фрезерование торцов и сверление отверстий (на поточных линиях 2, 3);
- осмотр рельсов с кантовкой на каждую сторону;
- наметка и зачистка дефектов;
- маркировка, приёмка и сортировка.
Маркировка рельсов производится вручную в торец переднего конца рельса и повторяет маркировку, полученную накаткой на клеймовочной машине.
Рельсы, принятые контролёрами УТК, направляются в поперечный пролёт на склад сырых рельсов, и затем проходят термообработку. Рельсы, не требующие термообработки, отгружаются с участка отделки.
Термообработка рельсов
Существуют несколько способов термообработки рельсов:
- изотермическое охлаждение;
- закалка концов рельсов токами высокой частоты (ТВЧ);
- закалка головки рельсов ТВЧ;
- нормализация;
- закалка рельсов с прокатного нагрева;
- объемная закалка рельсов.
Современным и перспективным способом является закалка рельсов с использованием части тепла прокатного нагрева. При этом рельсы после прокатки на стане подогреваются в линейных индукторах для выравнивания температуры по сечению, затем производится их ускоренное охлаждение с дифференцированным расходом охладителя по сечению профиля. Далее происходит самоотпуск рельсов на холодильнике. При этом рельсы имеют дифференцированную твердость различных элементов профиля, а вследствие равномерного охлаждения по всему сечению такие рельсы получаются свободными от внутренних напряжений и более прямолинейными. Данный способ закалки рельсов применяется на всех современных рельсобалочных заводах.
В рельсобалочном цехе ОАО «НТМК» в качестве термообработки рельсов используется их объемная закалка в масле. Данный способ не обеспечивает требуемой стандартами дифференцированной твердости по сечению рельсов, поэтому РБЦ не может производить рельсы класса высококачественные. Объёмная закалка рельсов в масле имеет ряд недостатков:
- длительность процесса;
- необходимость повторного нагрева рельсов после прокатки;
- большой расход дорогостоящего масла;
- вредные выбросы в атмосферу;
- невозможность получения дифференцированной твердости.
Рассмотрим как производится объёмная закалка рельсов.
Термоотделение цеха находится в отдельном здании и соединено с основным поперечным пролётом, в котором осуществляется складирование сырых рельсов.
В поперечном пролёте рельсы магнитным краном подаются на загрузочный стеллаж, набираются в пакеты. Количество рельсов в пакетах – не более 11 штук. Рельсы в пакетах в положении на боку подаются в закалочную печь роликового типа, где нагреваются в течение 50-55 мин. Температура рельсов на выдаче из печи – не ниже 820С.
После нагрева на шейку рельса наносится закалочный знак «О» на дисковом клеймителе.
Далее рельсы направляются в закалочную машину револьверного типа, где производится объёмная закалка рельсов в масле. Продолжительность нахождения рельсов в масле – около 5 мин. Температура рельсов после закалки – 80-110С.
После закалки рельсы набирают в пакеты до 18 штук и передают в отпускную печь. Продолжительность пребывания рельсов в отпускной печи – не менее двух часов. Отпуск рельсов производится при температуре 450-470С для снятия внутренних напряжений после закалки.
После отпуска рельсы направляются на холодильник, где охлаждаются до температуры 50-60С.
По мере охлаждения рельсы правятся на роликоправильных машинах №2, 3 термоотделения в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Далее производится контроль прямолинейности рельсов в двух плоскостях на установке «Элекон» и контроль внутренних дефектов на установке ультразвукового контроля «УМАР-1».
Затем концы рельсов правятся на вертикально-правильных прессах. После чего рельсы направляются на инспекторские стеллажи, где производится их приёмка контролёрами УТК и инспекторами ОАО «РЖД», маркировка краской, холодное клеймение и пакетирование. После чего пакеты укладываются магнитным краном на складе готовой продукции
Для проверки соответствия закалённых рельс установленным требованиям производится отбор проб для испытаний на абразивно-отрезном станке «Рельс-75».
Технико-экономические показатели работы цеха за 2008 год приведены в таблице 32.
Таблица 32 – Технико-экономические показатели работы рельсобалочного цеха за 2008 год.
НАИМЕНОВАНИЕ |
Единицы измерения |
2008 ГОД |
1 |
2 |
3 |
ГОДНЫЙ ПРОКАТ (БРУТТО) |
|
|
План |
т |
875 436 |
Факт |
т |
808 829 |
Отклонение |
% |
92,4 |
|
т |
-66 607 |
ОТГРУЗКА |
|
|
План |
т |
874 000 |
Факт (с шаровой) |
т |
797 605 |
Отклонение |
% |
91,3 |
|
т |
-76 395 |
ЗАКАЛКА РЕЛЬС В ТЕРМООТДЕЛЕНИИ |
|
|
План |
т |
481 947 |
Факт |
т |
451 996 |
Отклонение |
% |
93,8 |
|
т |
-29 951 |
НОМИНАЛЬНОЕ ВРЕМЯ |
|
|
План |
сут. |
350,00 |
|
час. |
8 400 |
Факт |
сут. |
351,00 |
|
час. |
8 424,083 |
ТЕКУЩИЕ ПРОСТОИ |
|
|
План |
час. |
1428,00 |
|
% |
17,0 |
Факт |
час. |
2 387,733 |
|
% |
28,34 |
ФАКТИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ |
|
|
План |
час. |
6972,000 |
Факт |
час. |
6036,350 |
ПРОИЗВОДЕЛЬНОСТЬ В ФАКТИЧЕСКИЙ ЧАС |
|
|
План |
т/час |
125,6 |
Факт |
т/час |
134,0 |
ПРОИЗВОДЕЛЬНОСТЬ В НОМИНАЛЬНЫЕ СУТКИ |
|
|
План |
т |
2 501,2 |
Факт |
т |
2 304,3 |
БРАК |
|
|
ВСЕГО |
т |
1 802,98 |
по металлу |
т |
420,11 |
по прокату |
т |
1 382,87 |
ВСЕГО |
% |
0,23 |
по металлу |
% |
0,05 |
по прокату |
% |
0,17 |
ОТКЛОНЕНИЕ |
|
|
ВСЕГО, в т.ч. |
т |
-66 607 |
за счет прозвод-ти |
т |
50 877 |
текущих простоев |
т |
-120 508 |
номин. времени |
т |
3 024 |
Брак по цеху РБЦ ОАО НТМК приведен в таблице 33.
Таблица 33 – Брак по причинам.
Причина |
Вес проката, т |
1 |
2 |
Недокаты |
|
Мехчасть |
38,743 |
Настройка |
279,91 |
Технология |
305,548 |
Электрочасть |
97,419 |
Итого Недокаты |
721,62 |
Металл (КЦ) |
|
Плавка |
0,278 |
Металл (МЦ) |
|
Макро |
58,392 |
Плены |
262,858 |
Рванины |
5,792 |
Раскрой |
0,755 |
Расслоение |
17,674 |
Трещины |
45,532 |
Усадочные раковины |
0,702 |
Итого по Металл (МЦ) |
391,705 |
Обжимной |
|
Пережог |
4,905 |
Рванины |
0,187 |
Итого по Обжимной |
5,092 |
Отделка |
|
Вмятины |
22,495 |
Изломы |
49,97 |
Кривые концы |
1,149 |
Подгиб |
9,252 |
Пробуксовка |
7,263 |
Скол |
0,055 |
Срез |
2,967 |
Итого по Отделка |
93,151 |
Прокат |
|
Волна |
0,506 |
Вмятина |
73,479 |
Длина |
14,48 |
Закаты |
1,396 |
Изломы |
34,257 |
Кривые концы |
5,993 |
Клеймо |
6,152 |
Кривизна |
1,471 |
Косой рез |
0,15 |
Профиль |
26,088 |
Плена |
74,579 |
Подгибы |
7,265 |
Подрезы |
7,534 |
Пробуксовка |
20,363 |
Профиль |
169,506 |
Риски |
0,125 |
Раскрой |
2,561 |
Скрут |
18,39 |
Срез |
12,459 |
Стружка |
3,404 |
Технология |
61,692 |
Трещины |
0,099 |
Язык |
3,748 |
Итого по Прокат |
545,697 |
ТО |
|
Технология |
22,036 |
ВСЕГО |
1780,143 |