2. Проектирование линии производства сортовой стали

2.1. Схема производства и характеристика технологических операций

Технологическая схема на участках производства сортового проката в общем виде представляет комплекс основных операций, определяющих состав и компоновку оборудования:

- нагрев исходной заготовки;

- горячая прокатка необходимого профилеразмера сечения

металла;

- горячая резка раскатов;

- охлаждение и отделка проката для придания ему необходи-

мых товарных свойств (механических, технологических) и

формы (длины, кривизны, упаковки и т.п.).

Схема расположения оборудования современного сортового стана представлена на рис.1. Стан является непрерывным, т.е. все его клети расположены последовательно, в каждой клети осуществляется один проход, и раскат одновременно находится в нескольких клетях.

Заготовки перед прокаткой на сортовых станах нагреваются в методических пламенных печах. Плавный и экономичный нагрев металла обеспечивается переменным температурным режимом по длине печи и противоточным движением продуктов сгорания и нагреваемых заготовок. Температура нагрева заготовок из углеродистых и низколегированных сталей с содержанием углерода до 0,45% составляет 1200—1220^о С.

Прокатные клети, как правило, разделяются на две группы: черновую и чистовую. Перед черновой группой находятся ножницы для обрезки переднего конца заготовки. Между группами клетей расположен промежуточный рольганг с летучими аварийными ножницами. В случае каких-либо отказов в чистовой группе аварийные ножницы должны порезать раскат на мелкие куски, которые можно легко убрать со стана.

После выхода из последней клети стана раскат разрезается на части, соответствующие длине холодильника (100-120 м). Сортовые профили простой формы (круг, квадрат, полоса) режут на ножницах. Чтобы предотвратить искажение формы фасонных профилей (уголок, швеллер, рельс) применяют пилы.

В настоящее время для охлаждения сортовых профилей в основном применяют холодильники реечного типа. Охлаждаемые полосы лежат на неподвижных рейках. При поступлении очередного раската подвижные рейки совершают ход, перемещая весь металл, находящийся на холодильнике на 100—200 мм. Так, постепенно, полосы перемещаются от одного края холодильника к другому, остывая до 50—100^о С.

После прокатки и охлаждения раскат, как правило, искривлен по длине. Для устранения этого дефекта металл подвергают знакопеременному изгибу на роликовых правильных машинах. Полоса, требующая правки, пропускается между двумя рядами роликов, установленных в шахматном порядке. При движении полоса изгибается роликами и выпрямляется.

2.2. Определение производительности стана и количества рабочих клетей

Практически возможная часовая производительность прокатного стана по каждому виду профиля определяется по формуле [1]

, (1)

где G — масса исходной заготовки, т;

К_и — коэффициент использования стана;

 — темп (ритм) прокатки, с;

К_р — коэффициент расхода металла.

Коэффициент использования стана учитывает неизбежные потери времени из-за небольших и случайных задержек, нарушающих нормальный ритм прокатки (стан при этом не останавливается). Значение коэффициента К_и=0,85 – 0,9, причем более высокое значение относится к непрерывным станам.

Расход металла при горячей прокатке вызван его потерями в виде окалины, обрези, брака. Для крупносортных станов К_р = 1,1, для среднесортных — К_р = 1,075—1,078, для мелкосортных — К_р=1,075.

Темп прокатки — это время от начала прокатки одной заготовки до начала прокатки последующей.

(2)

где _м — машинное время прокатки, с;

_п — время паузы между прокаткой заготовок, с.

, (3)

где — конечная длина раската после прокатки в последней клети стана, м;

V_к — линейная скорость раската на выходе из последней клети стана, м/с.

Скорость прокатки в последней клети непрерывного крупносортного стана 10—12 м/с, среднесортного — 12 -15 м/с, мелкосортного — до 20 м/с.

, (4)

где — длина исходной заготовки ( = 6—12 м);

— общая вытяжка (относительное удлинение металла после прокатки на стане).

, (5)

где F_о - площадь поперечного сечения исходной заготовки, м²;

F_к - площадь поперечного сечения готового профиля, м².

Исходным материалом для крупносортных станов могут являться блюмы сечением 300х300 мм, 350х350 мм и длиной до 6 м; для среднесортных — катаная или литая заготовка квадратного или прямоугольного сечения от 100х100 мм до 250х250 мм длиной до 12 м; для мелкосортных — 80х80 мм до 130х130 мм длиной до 12 м; для проволочных – катаная или литая заготовка сечением от 100х100 мм до 130х130 мм и длиной 12 – 15 м.

Зная долю каждого профиля в общем выпуске и часовую производительность по каждому профилю, можно определить среднюю производительность по формуле

(6)

где а₁, а₂,..., а_п — доля каждого профиля в общем выпуске, %;

А₁, А₂,..., А_п — производительность по каждому профилю, т/ч.

Годовая производительность прокатного стана

(7)

где N — число часов работы стана в году.

Для крупносортных станов N = 7100 ч, для среднесортных — N = 7300 ч, для мелкосортных — N = 7400 ч, для проволочных — N = 7500 ч.

Определяем количество рабочих клетей стана, необходимое для прокатки профиля с наибольшей .

Если известны вытяжки при прокатке в каждой клети стана, то общая вытяжка может быть определена как произведение частных вытяжек:

или

,

где — среднее значение вытяжки при деформации металла в клетях стана ( = 1,3).

Отсюда количество клетей, необходимых для прокатки сортового профиля из исходной заготовки, можно определить по формуле

(8)