книги из ГПНТБ / Писчиков М.М. Организация и планирование производства в черной металлургии учебник

Число оборотов валков за период ускорения

Подставляя последние две формулы в предыдущее выражение, получим

скорость и ускорение двигателей вспомогательных механизмов (рольгангов, манипуляторов, кантователей, нажимных устройств, шлепперов, подъемно-качающихся столов);

путь перемещения полосы; направление перемещения полосы: в горизонтальной плоскости —

по линии прокатки или перпендикулярно к ней, в вертикальной плоскости — вверх или вниз, одновременно в горизонтальной и вер­ тикальной плоскостях;

скорость прокатки в той части, в которой она влияет на расстоя­ ние выброса полосы из валков и на условия захвата ее валками;

скорость реверсирования главного привода; наличие кантовки полосы;

240

масса полосы, длина и размеры поперечного сечения; форма калибра и способ подачи в валки;

взаимная согласованность во времени работы вспомогательных механизмов;

величина перекрытия в работе вспомогательных механизмов. На заводах определение пауз проводят в основном методом хро-

нометражных наблюдений. При расчетном методе необходимо учесть данные о том, как изменяется скорость вспомогательного механизма во времени, т. е. зависимость ѵ — f (т). Однако получающиеся на графиках кривые мало пригодны для целей нормирования, но на

их основе можно построить другой график (рис. 49, 50), показыва­ ющий зависимость времени перемещения вспомогательного меха­ низма от пути, который он проходит, т. е. зависимость s = f (т).

При прокатке заготовки на стане следует различать цикл и ча­ стичный такт прокатки. Циклом прокатки называется общая про­ должительность машинного и вспомогательного времени прокатки на стане или его отдельной линии, повторяемых при прокатке каж­ дой заготовки. В этом случае не учитываются перекрытия машин­ ного и вспомогательного времени в проходах, где прокатка совме­ щена. Для непрерывных станов длительность цикла равна сумме времени прохождения передним концом полосы от первой до послед­ ней клети и времени прокатки в ней.

Частичный такт прокатки г — время от начала (или конца) про­ катки предыдущей заготовки до начала (или конца) прокатки сле­ дующей.

На рис. 51 приведен график прокатки заготовки в обжимной клети трехвалкового стана ступенчатого типа. График построен с учетом перекрытия в первом и пятом, втором и шестом проходах, что дает возможность намного сократить частичный такт прокатки в этой клети, а следовательно, повысить ее часовую производи­ тельность. На рис. 51 приняты следующие обозначения:

241

Tj—т- — основное машинное время прокатки в отдельных проходах, с;

то— начальная пауза, с; ті— те— паузы между соответствующими проходами, с;

Рис. 51. График прокатки заготовки в первой обжимной трехвалковой клети с перекрытием в первом и пятом, вторбм и шестом проходах

Из рис. 51 видно, что частичный такт прокатки заготовки в пер­ вой трехвалковой клети равен

Таким образом, прокатка с перекрытием позволяет значительно сократить цикл прокатки, в данном примере на 23,30 с.

§ 4. Методика определения частичных тактов прокатки на различных станах

Прокатка на блюминге

На обжимных, заготовочных, средне- и толстолистовых станах и обжимных (черновых) клетях рельсо-балочных, сортовых и листо­ вых станов осуществляют реверсивную прокатку каждого слитка (заготовки) в отдельности. Поэтому частичный такт прокатки, т. е.

242

время от начала (или конца) прокатки одного слитка до начала (или конца) прокатки следующего слитка, равен

прокатки следующего слитка (начальная пауза), с; тг — основное машинное время прокатки в проходах, с; т — паузы после проходов, с.

Величины, входящие в частичный такт прокатки, устанавливают хронометражными наблюдениями, расчетом или методами математи­ ческой статистики. Последние позволяют, например, использовать хронометражные наблюдения для исследования зависимости такта прокатки на блюминге от длины пути L, который проходит металл

Так, частичный такт прокатки слитка кипящей стали массой 4,4 т на блюминге 1050завода им. Дзержинского, поданным И. И. Кобылякова, определяют по формуле

г = 5,119L0'666.

Повышение пропускной способности обжимных станов достигают увеличением массы слитков, сечения выпускаемых блюмов и сля­ бов, обжатий, диаметров валков и фактического времени работы, прокаткой сдвоенных (строенных) слитков, а также выбором рацио­ нального режима скоростей при прокатке, что особенно важно при работе блюмингов (слябингов) с автоматическим управлением. Ре­ жим скоростей тесно связан с режимом обжатий и с динамическим режимом.

Для каждого блюминга и для каждой схемы прокатки на нем должны быть установлены свои оптимальные графики работы глав­ ного привода и двигателей вспомогательных механизмов в зависимо­ сти от мощности и характеристики двигателей главного привода, мощности, электрических и механических характеристик двигателей вспомогательных механизмов, а также принятого режима прокатки отдельных слитков.

При расчете наивыгоднейших режимов прокатки необходимо исходить из рациональной калибровки, при которой обеспечивается минимальный такт прокатки на блюминге, а,не наименьшее число проходов. При этом нужно проверить условия захвата металла вал­ ками, прочность деталей стана и мощности двигателя при прокатке каждого профиля, учесть размеры слитка, марку стали и ряд других факторов.

Расчет прокатки на реверсивном стане также необходимо начи­ нать с определения пауз. По принятой их величине, учитывая огра­

243

ничивающие факторы, устанавливают скорость захвата металла валками, его выброса, а также максимальную скорость за проход.

На блюминге различают паузы при отсутствии кантовки и паузы при кантовке полосы. Паузы без кантовки определяют из «тройного условия», т. е. выбирают равной наибольшей из следующих трех величин, с: т' — времени перемещения верхнего валка; т" — вре­ мени реверса главного привода блюминга; х"' —• времени выброса полосы и подачи ее обратно рабочим рольгангом к валкам стана.

При небольших перемещениях верхнего валка между двумя про­ ходами продолжительность работы нажимного устройства опреде­ ляется по формуле

т' = 2 ] / ~ -j- Лт, •

Гу

Для проходов без кантовки полосы величина S равна обжатию Д/і в следующем проходе. Перед первым проходом и для проходов с кан­ товкой

S = H — h -f d,

где Н — высота сечения полосы после первого прохода или высота полосы после прохода с кантовкой, мм;

h — конечная высота сечения блюма или сляба или высота полосы после прохода, предшествовавшего кантовке, мм; d — разность глубины вреза первого и выпускающего или после­

дующего и предыдущего калибров, мм.

Время реверсирования главного привода х" определяется по формуле

где b и а — соответственно величины замедления и ускорения глав­ ного привода блюминга, об/(мин-с).

Для определенного двигателя величины ускорения и замедления не остаются постоянными, но для приближенных расчетов их можно принимать неизменными и равными соответственно 40 и 60 об/(мин - с).

Большинство операторов блюмингов работают в основном с ма­ лыми скоростями захвата пх и сравнительно высокими скоростями выброса пъ и при ускорении а </ Ь. Это обусловливает получение

244

меньшего вспомогательного и машинного времени прохода и снижение

ков ѵ3, коэффициентом трения ее о ролики рольганга / и способом управления рабочими рольгангами и зависит от скорости захвата металла валками ѵѵ

Время, необходимое для остановки полосы и обратной подачи ее в валки, равно

_ Зуз

- q S ’

где q — ускорение силы тяжести, м/с2.

Время перемещения верхнего валка т' блюминга постоянно для данных двигателей нажимного устройства и принятой схемы про­ катки и является лишь функцией пути, проходимого верхним вал­ ком, и не зависит в отличие от величины т" и от режима скоростей главного приврда блюминга. Поэтому время работы нажимного устройства должно быть максимально сокращено заменой его двига­ телей на ряде станов и реконструкцией механизмов, а также приме­ нение режима работы нажимного устройства с поджатием полосы. Уменьшение машинного времени, если это сопровождается увеличе­ нием продолжительности пауз, нецелесообразно, так как при этом увеличивается продолжительность такта прокатки.

Длительность пауз с кантовкой полосы определяется продолжи­ тельностью подачи полосы к месту кантовки с', временем ее кан­ товки тк и временем обратного транспортирования металла к валкам стана с":

х = с ' + т к + с " •

Для этих пауз решающими факторами, влияющими на их вели­ чину, являются: скорость выброса полосы из валков и длина полосы, способ управления рабочим рольгангами и их скорости, расстояние от оси валков до первого кантовательного крюка.

При первой кантовке, когда полоса мала, необходимо ее подать к крюкам кантователя. При недостаточной скорости выброса по­ лосы из валков дополнительно включают передний рольганг в обрат­ ном направлении.

При определении времени соответственно кантовки следует учесть совмещение операций по кантовке полосы, торможению и разгону рабочих рольгангов для подачи полосы к валкам и перемещению ее манипулятором.

При передаче полбсы с первого калибра во второй или третий или из одного калибра в другой пауза между проходами с кантовкой увеличивается за счет дополнительного времени, затрачиваемого манипулятором. Это время зависит от расположения всех калибров, схемы обжатий и скорости линеек манипулятора.

В настоящее время применяют два типа расположения калибров на валках блюминга: последовательное и симметричное. Основным преимуществом последовательного расположения калибров является то, что полоса при прокатке перемещается манипуляторными линей­

■245

ками в одном направлении — слева направо, благодаря чему сокра­ щается время, необходимое на эту вспомогательную операцию.

Симметричное расположение калибров .создает благоприятные условия при прокатке на блюминге слябов (при подаче в ребровой калибр), а также блюмов, позволяет вести прокатку с большими обжатиями, обеспечивает более равномерный износ подшипников. Однако при такой калибровке валков имеются встречные перемеще­ ния, которые увеличивают такт прокатки.

Время перемещения полосы из калибра к калибру зависит от пути линеек манипулятора и скорости его перемещения (1,0— 1,4 м/с).

Для уменьшения времени на кантовку полосы на ряде блюмингов установлены новые кантователи, в которых первый крюк прибли­ жен к оси валков, в результате чего уменьшено расстояние, необхо­ димое для выброса полосы при кантовке. Эти кантователи имеют привод дифференциального типа, что обеспечивает остановку утоп­ ленных крюков в верхнем положении, и кантовка осуществляется за половину цикла (только подъем) с последующим опусканием крю­ ков в конце прохода.

Для управления двигателем кантователя предусмотрена система ионного управления со следящим приводом, при этом кантовка проис­ ходит за 1,5—2 с вместо 2,7—3,5 с, необходимых ранее.

Повышение скорости при прокатке на блюминге при достаточной мощности двигателей целесообразно, так как время на прокатку полосы определенной длины сокращается пропорционально увеличе­ нию числа оборотов валков.

При захвате металла валками в первых проходах число оборотов ограничивается условиями прокатки. Чем больше число оборотов валков при захвате полосы валками, тем меньше допустимый угол захвата, а следовательно, величина обжатия в первых проходах должна быть меньшей. Чем больше диаметр рабочих валков и чем меньше число оборотов их при захвате полосы, тем больше могут быть допущены обжатия при прокатке слитков на блюминге. Кроме того, захват металла при большом числе оборотов валков, особенно при значительной массе прокатываемого металла, сопровождается сильными ударами, что также ограничивает применение большого числа оборотов при захвате. Для улучшения условий при захвате искусственно увеличивают контактное трение наваркой или мелкой насечкой поверхности первого и второго калибров валков.

В настоящее время на ряде металлургических заводов при про­ катке на блюминге во избежание буксования полосы в валках захват ее в первых проходах производится при малых числах оборотов (10—15 в минуту) при сравнительно больших обжатиях. На неко­ торых блюмингах уже в первых проходах при меньших обжатиях применяют значительно более высокие числа оборотов валков при захвате металла (15—37 в минуту).

Число оборотов валков при захвате металла валками в остальных проходах на одних металлургических заводах не превышает 20— 25 об/мин при сравнительно больших обжатиях, а на других 30— 35 об/мин при меньших обжатиях.

246

Число оборотов валков при выбросе металла -из валков может изменяться в пределах от величины, близкой к нулю, до максималь­ ной для данного прохода и определяется:

а) величиной пауз после прохода (с кантовкой или без кантовки полосы),

б) порядковым номером прохода,

в) величиной расстояния первого крюка кантователя от оси валков стана.

Для проходов, после которых следует пауза без кантовки полосы, число оборотов валков при выбросе полосы для блюмингов одних заводов составляет 15—55 об/мин, а для блюмингов других заводов значительно выше (35—65 об/мин).

Для проходов, после которых следует пауза с кантовкой полосы, выброс полосы из валков производится при основном числе оборотов или при максимальном числе оборотов валков в данном проходе.

В последнем проходе скорость выброса чаще всего равна макси­ мальному числу оборотов валков в этом проходе.

Максимальное число оборотов валков п2 при прокатке опреде­ ляется в зависимости от длины полосы L, рабочего диаметра валков D, принятых чисел оборотов валков при захвате п 1 и выбросе п3 и ве­ личин ускорения а и замедления b главного привода блюминга. Однако найденное значение п2 должно быть проверено по условиям прокатки и моменту на валу двигателя, так как при прокатке с ма­ ксимальным числом оборотов валков выше основного посн величина момента на валу старого двигателя (мощностью 5150 квт) обратно пропорционально отношению п 2/п0сн.

В первых проходах прокатка на блюминге производится при ко­ роткой полосе без периода постоянной скорости. При этом макси­ мальное число оборотов валков, определяемое по формуле

не должно превышать основного числа оборотов главного привода блюминга.

В остальных проходах прокатка производится при основном или максимально допустимом числе оборотов главного привода.

Повышение обжатий и сокращение числа проходов на блюмингах позволили значительно увеличить их производительность. Однако дальнейшее повышение обжатий стало невозможным, так как мощ­ ность главного привода ограничивала такт прокатки по номиналь­ ному моменту и нагреву. Это в свою очередь увеличивало вероят­ ность поломки валков и снижало качество металла. Для совершен­ ствования процесса прокатки на блюмингах необходима была их реконструкция, модернизация и замена устаревшего и изношенного оборудования. На ряде блюмингов были заменены главные приводы, нажимные устройства, кантователи, манипуляторы и другое вспо­ могательное оборудование. Это позволило увеличить обжатия и ско­ рости при прокатке, уменьшить вспомогательное время и в резуль­

247

тате сократить частичные такты прокатки и повысить производитель­ ность блюмингов.

На блюмингах 1150, имеющие индивидуальный привод валков, сокращение числа проходов и изменение режима скоростей возможно только при замене существующих двигателей на более мощные. Это позволит устранить дефицит в блюмах и слябах на заводах.

Прокатка на слябинге

Слябинг предназначается для получения широкой прямоуголь­ ной заготовки — сляба. Различие в производстве слябов на блю­ минге и слябинге заключается в том, что на блюминге при каждом проходе слиток получает вертикальное обжатие, а на слябинге сли­ ток получает вертикальное и горизонтальное обжатие. При прокатке листовых слитков на блюминге даются два—четыре ребровых про­ хода, что обусловливает увеличение такта прокатки по сравнению с прокаткой сортовых слитков.

Частичный такт прокатки слитка на слябинге определяется так же, как и на блюминге.

При определении вспомогательного времени прокатки на сля­ бинге необходимо учесть взаимное расположение горизонтальных и вертикальных валков. При выходе полосы на заднюю сторону стана, где нет вертикальных валков, паузу между проходами опреде­ ляют в основном временем перемещения верхнего валка. При выходе полосы на переднюю сторону стана, где установлены вертикальные валки, паузу определяют в зависимости от времени прохождения полосой расстояния между осями горизонтальных и вертикальных валков.

Число оборотов горизонтальных валков (синхронизированное с вертикальными) при прохождении полосой расстояния между осями горизонтальных и вертикальных валков равно

Nb = LblnDr,

где Lb— расстояние между осями горизонтальных и вертикальных валков, м;

Dr — катающий диаметр горизонтальных валков, м.

Время прохождения заднего конца полосы от горизонтальных валков к вертикальным равно времени движения полосы с постоян­ ной скоростью выхода т', плюс время остановки т 0:

УѴ0= «I/120Ö.

При обратном движении полосы время тг прохождения по роль­ гангу переднего конца полосы от вертикальных к горизонтальным

248

валкам будет равно времени тр, требующемуся на увеличение числа оборотов валков при захвате полосы в следующем проходе до п,, плюс время т", затраченное на движение полосы с постоянной ско­ ростью захвата:

где Np — число оборотов в минуту горизонтальных валков при вра­ щении с постоянной скоростью при обратном движении полосы от вертикальных валков к горизонтальным.

Величина Np определяется по формуле

N p = л?/120 а.

Такая конструктивная особенность расположения горизонталь­ ных и вертикальных валков слябинга обусловливает увеличение времени пауз без кантовки полосы с 1,4— 1,8 до 2,6—2,9 с.

Последовательная прокатка двух слитков на обжимном стане

Для обжимных агрегатов, по опыту работы блюминга 1150 завода им. Дзержинского, для увеличения их производительности преду­ сматривают сдвоенную или полусдвоенную прокатку слитков. В по­ следнем случае часть проходов производится совместно, а в осталь­ ных проходах прокатка каждого слитка производится отдельно. При этом интенсификация процесса прокатки достигается в основном за счет сокращения времени на перемещение верхнего валка и кан­ товку полос. Большой выигрыш- в уменьшении времени такта достигается при прокатке на блюминге слябов с ребровыми про­ ходами, т. е. когда имеются значительные перемещения верхнего валка.

При коротких полосах кантовка их производится одновременно. В последних проходах, когда полосы уже достаточно длинные, мани­ пуляторы существующих блюмингов не обеспечивают кантовку обоих полос, и кантовку приходится производить раздельно.

Производительность блюминга 1150 завода им. Дзержинского при прокатке «парами» увеличивается на 15—30%.

Внедрение способа сдвоенной прокатки слитков на некоторых обжимных агрегатах сдерживается недостаточной мощностью глав­ ного привода и двигателей вспомогательных механизмов, а также недостаточной прочностью кантователя, манипуляторов, станинных роликов.

Последовательная прокатка двух слитков может производиться как без снижения, так и со снижением скорости между полосами. В первом случае при небольших обжатиях (40—60 мм при прокатке в первом калибре, 60—80 мм во втором калибре и до 100 мм в осталь­ ных) оба слитка пропускаются через валки вплотную и второй слиток задается без снижения числа оборотов или даже при нарастающей скорости валков.

Во втором случае минимальная пауза между выбросом первой полосы и захватом последующей равна времени уменьшения числа

249