Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

« Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова»

Кафедра технологий обработки материалов

Курсовой проект

По дисциплине: «Основы оборудования прокатных цехов»

На тему: «Разработка и расчет главной линии прокатной клети толстолистового стана 5000 ОАО «ММК» »

Исполнитель: Батехин А.В. студент 4 курса, группа ТОБ-12

Руководитель: Пустовойтов Д.О., доцент, к.т.н.

Работа допущена к защите «__»______20__г.___________.

(подпись)

Работа защищена «__»______20__г. с оценкой __________. _________.

(оценка) (подпись)

Магнитогорск, 2016

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

« Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова»

Кафедра технологий обработки материалов

Задание на курсовой проект

Тема: «Разработка и расчет главной линии прокатной клети толстолистового стана 5000 ОАО «ММК» »

Студенту: Батехину А.В.

Исходные данные: марка стали X70, толщина на входе: h₀=12,5 мм, температура прокатки 780⁰С, cтепень деформации ε=20%, ширина полосы 4850 мм, скорость прокатки 7 м/с.

Срок сдачи: «__»_______20__г.

Руководитель: __________________/____________________/

(подпись) (расшифровка подписи)

Задание получил: ________________/ ___________________/

(подпись) (расшифровка подписи)

Магнитогорск, 2016

Оглавление

Введение 4

1.Назначение и краткая характеристика стана «5000» 5

2.Выбор структурной схемы главной линии рабочей клети 8

3.Разработка конструкции рабочей клети 9

3.1.Прокатные валки 9

3.1.1.Выбор материала, конструкции и размеров валков 9

3.1.2.Определение сил, действующих на валки при прокатке 10

3.1.3.Расчёт прочности валков 14

3.1.4.Расчёт упругой деформации валков и определение жёсткости валковой системы 18

3.2.Тип, конструкция и основные параметры подшипников прокатных валков 20

3.3.Выбор типа и расчет механизма для установки прокатных валков 22

3.3.1.Механическое нажимное устройство 23

3.3.2.Гидравлическое нажимное устройство 25

3.4.Выбор типа и расчет механизма для уравновешивания верхнего валка 26

3.5.Станина 28

3.5.1.Выбор типа и размера станины 28

3.5.2.Расчет прочности, упругой деформации и коэффициента жесткости станины 32

3.6.Расчет коэффициента жесткости рабочей клети 34

3.7.Крепление рабочей клети к фундаменту и расчет клети на опрокидывание 35

3.8.Тип и конструкция валковой арматуры 37

4.Тип и конструкция передаточных механизмов главной линии рабочей клети 39

5.Выбор типа и определение мощности привода валков рабочей клети 40

6.Тип и конструкция устройств для перевалки валков 41

Заключение 42

Список литературы 43

Введение

С ноября 2006 года ОАО «ММК» приступил к строительству стана 5000. Строительство продолжалось 2 года 8 месяцев. В июле 2009 года на стане 5000 был прокатан первый лист.

На данном стане производят толстолистовой прокат шириной до 4850 м. Он используется в производстве труб для нефтегазовой отрасли (70-80%), в судостроении, при строительстве мостов, в котлостроении и в других видах машиностроения. Получаемые из таких листов трубы имеют высокие качественные характеристики (например, класс прочности Х120) и позволяют использовать продукцию в агрессивной среде.

Стан 5000 ОАО «ММК» во многом уникален. Усилие прокатки клети составляет 12 тыс. тонн. Это самая мощная прокатная клеть в мире. Стан оборудован установками прерванной закалки и контролируемого охлаждения, позволяющими получать гарантированные заданные параметры продукции. К другим отличительным особенностям стана относятся высокая оснащенность современными средствами измерения и контроля параметров, абсолютная техническая прозрачность и комплексный подход к автоматизации процессов управления. Это позволяет организовать индивидуальное сопровождение и паспортеризацию процессов производства каждого листа. Технические характеристики стана позволяют получать продукцию с суженным диапазоном допуска по геометрическим размерам и форме листа по сравнению со стандартами.

Производительность стана 1500 тыс. тонн проката в год.

На стан 5000 поступает заготовка с ККЦ и ЭСПЦ:

Таблица 1

Размеры слябов

Наименование	Интервал размеров, мм
Толщина ширина длина	190-250 1030-2350 4200-5550

1. Назначение и краткая характеристика стана «5000»

Стан 5000 предназначен для производства листов толщиной от 8 до 100 мм, шириной от 1500 до 4800 мм, длиной от 6000 до 24000 мм из низколегированной марок стали типа 09Г2ФБ, 10Г2ФБЮ, 13Г1СУ и других, прокатываемых по контролируемому режиму.

На стане возможна прокатка листов толщиной от 8 до 160 мм, шириной от 1500 до 4800 мм, длиной от 6000 до 24000 мм из углеродистых, конструкционных, низколегированных и легированных марок стали, прокатываемых по обычному режиму.

Возможна поставка листов шириной от 900 до 2400 мм после продольной резки по оси.

Оборудование стана обеспечивает прокатку и отделку листов со следующими прочностными характеристиками (при температуре +20 °С):

• с пределом прочности до 1200 МПа;

• с пределом текучести до 750 МПа (при толщине листа от 41 до 50 мм);

- с пределом текучести до 1000 МПа (при толщине листа до 40 мм).

Таблица 2

Основные марки стали, прокатываемые на стане 5000 и требования, предъявляемые к ним

№ п.п.	Марка стали	НД на
		марку стали	технические требования
1	2	3	4
1	Сталь углеродистая обыкновенного качества СтО - Ст5, СтЗГпс и др.	ГОСТ 380	ГОСТ 14637
2	Сталь низколегированная для мостостроения марок 10ХСНД, 15ХСНД	ГОСТ 6713	ГОСТ 6713
3	Сталь углеродистая и низколегированная из марок 15 К, 20К, 09Г2С для котлов и сосудов под давлением	ГОСТ 5520	ГОСТ 5520
4	Сталь углеродистая и низколегированная для судостроения из марок А, В, D, А32, D32, А36	ГОСТ 5521	ГОСТ 5521
5	Сталь низколегированная конструкционная повышенной прочности марок 16ГС, 17ГС, 17Г1С, 09Г2, 09Г2 С(Д) 10Г2С1(Д), 10-15ХСНД	ГОСТ 19281	ГОСТ 19281
6	Сталь углеродистая качественная конструкционная из марок 08-25(пс, сп),30-70	ГОСТ 1050	ГОСТ 1577
7	Сталь легированная конструкционная из марок 15Г, 20Г, 30Г	ГОСТ 4543	ГОСТ 1577

В состав основного технологического оборудования стана 5000 входят:

• 2 нагревательные печи с шагающими балками;

• окалиноломатель;

• четырехвалковая реверсивная чистовая клеть;

• вертикальная обжимная клеть;

• машина горячей правки;

• система охлаждения листа;

• холодильники;

• кантователь и участок инспекции;

• установка ультразвукового контроля;

• концевые ножницы;

• кромкообрезные ножницы и ножницы продольной резки;

• делительные ножницы катящегося реза;

Схема расположения основного технологического оборудования представлена рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема расположения основного технологического оборудования стана 5000

1 - Склад слябов; 2 - Нагревательные печи; 3 - Первичный гидросбив окалины; 4 - Карман для листов свыше 50 мм; 5 - Рабочая клеть; 6 - Роликоправильная машина №1 (горячей правки); 7 - Установка ускоренного охлаждения; 8 - Роликоправильная машина №2; 9 - Клеймитель; 10 - Карман ПФО (противо флокенного охлаждения); 11 - Холодильник; 12 - Инспекторский стол; 13 - Кантователь; 14 - УЗК; 15 - Ножницы поперечной резки (для обрезки торцов); 16 - Ножницы продольной резки (СКОН + слитинг); 17 - Ножницы №2 поперечной резки (для порезки на мерные длины); 18 Маркировщик; 19 - Термические печи; 20 - Роликоправильная машина №3 (холодной правки); 21 - Маркировщик; 22 - Карманы.

Таблица 3

Характеристики 4-х валковой прокатной клети

Наименование агрегата	Наименование характеристики	Значение или описание
1	2	3
Прокатные валки	Диаметр рабочих валков Длина рабочих валков	1210 - 1110мм 5300 мм
	Диаметр опорных валков Длина опорных валков	2300 -°2100 мм 4950 мм
	Подшипники рабочих валков	4-рядные конические радиальные роликовые
		2-рядные осевые подшипники
	Подшипники опорных валков	ПЖТ МОРГОИЛ
	Скорость рабочих валков при макс, диаметре валка	(0-3,17) / 7,30 м/с
	Максимально допустимое усилие прокатки Максимальное усилие на цилиндрах HGC при давлении 300 бар со стороны поршня, 30 бар со стороны штока	120 МН более140 МН
Главный привод	Тип	спаренный
	Мощность главного привода	2x12 МВт
	Частота вращения вала двигателя	(0-60)/ 115 об/мин
	Номинальный крутящий момент	2x1,91 МН-м
	Максимальный крутящий момент при прокатке	2x3,82 МН-м (200 % от номин.)
	Максимальный крутящий момент перегрузки (двигатель)	2x4,23 МН-м (225 % от номин.)
	Крутящий момент при отключении двигателя	2x5,25 МН-м (275 % от номин.)
Гидронажимное устройство	Место установки	внизу
	Диаметр поршня Ход	1750/1600 мм 95 мм (действ. 85 мм)
	Максимальное давление в гидросистеме	29 МПа
Механическое нажимное устройство	Раствор между рабочими валками (новые валки)	320 мм
	Высота подъема	520 мм
	Скорость	0-50 мм/с
	Мощность привода Частота вращения привода	2x560 кВт 800 об/мин
	Нажимной винт: диаметр шаг	950 мм, 60 мм
Станина	Основные размеры станин	15,65x6,10x2,30 м
	Высота линии прокатки	+ 800 мм
	Размер просвета для свободного прохода через клеть	5380 мм
	Масса станины	547 т
	Расстояние между осями станин	7 м
	Размеры сечения стоек станины	950x1100 мм
Шпиндель	Тип	выдвижной