1. Загальна частина

1.1. Коротка характеристика підприємства ВАТ МК «Запоріжсталь».

ВАТ МК «Запоріжсталь» є одним з найбільших металургійних підприємств України. Комбінат є підприємством з повним металургійним циклом.

МК «Запоріжсталь» у своєму складі має:

– Агломераційну фабрику у складі шести агломераційних машин з площею спікання А=62,5 м² кожна, і виробничою потужністю 4200 тис. тонн офлюсованого агломерату на рік.

– Доменний цех у складі чотирьох доменних печей, виробничою потужністю 2300 тис. тонн передільного і ливарного чавуну в рік. Об’єм печей: Д.п.2-v=1325м³; Д.п.3 -V=1525 м³; Д.п.4 -V=1525 м³; Д.п.5- V=1513 м³. Передільний чавун призначений для подальшого переділу в сталь або переплавлення в чавуноливарних цехах при виробництві виливок. Залежно від призначення передільний чавун виготовляється:

-для мартенівського виробництва – марок П1 і П2;

-для ливарного виробництва – марок Пл1 і Пл2.

Ливарний чавун призначений для подальшої переплавки в чавунно-ливарних цехах при виробництві виливок. Залежно від призначення ливарний чавун виконується марок Л-1, Л-2, Л-3, Л-4, Л-5, Л-6, а також рафінований магнієм марок Лр1, Лр2, Лр3, Лр4, Лр5, Лр6.

Передільний чавун доставляється в мартенівський цех в чавуновізних ковшах, а частина передільного чавуну і ливарний чавун виготовляється в чушках масою 15-18 кг на чотирьох розливних машинах і відправляється споживачам. Відвантаження чушкового чавуну проводиться навалом в залізничні вагони.

Відмітною особливістю запорізького чавуну є низький вміст сірки і фосфору, завдяки чому він має великий попит на світовому ринку.

– Мартенівський цех складається з дев'яти мартенівських печей ємністю 250-500 тонн із загальною виробничою потужністю 3,3 млн. тонн злитків в рік. Сталь виробляється скрап-рудним процесом на рідкому чавуні. Мартенівські печі опалюються природним газом. Для інтенсифікації виплавки сталі, на всіх печах використовується кисень, сталь продувається аргоном. Сталь, що виплавляється – мало вуглецева, конструкційна і звичайної якості розливається в злитки масою до 20 тонн, які прямують в обтискний цех і використовуються для виробництва листового прокату.

– Прокатне виробництво у складі дев'яти прокатних станів і трьох профілезгинальних агрегатів виробничою потужністю 3 млн. тонн листового прокату в рік і 600 тис. тонн холодногнутих профілів.

Обтискний цех комбінату має обтискний стан «Слябінг 1150», який прокатує злитки масою до 20 тонн з вуглецевої, легованої і нержавіючої сталі на сляби: завтовшки 100-200мм, шириною 1000-1520мм, завдовжки 1800-4700мм. Нагрів зливків проводиться в регенеративних колодязях. Сляби, призначені для прокатування на лист, передаються на широкосмуговий стан гарячого прокатування в ЦГПТЛ.

У ЦГПТЛ на безперервному тонколистовому стані гарячого прокату «1680» виробничою потужністю 3 млн. тонн в рік, виробляють смуги завтовшки 2,0- 7,0мм, шириною 1000-1500мм, масою рулону до 16 тонн. Цех гарячого прокатування тонкого листа (ЦГПТЛ) оснащений також агрегатами для забезпечення постачання прокату у листах завдовжки до 5850мм і в рулонах від 100 до 1500мм з внутрішнім діаметром 750мм. Товщина гарячекатаного листа визначається в межах від 2,0 до 6,0мм.

У цехах холодного прокату (ЦХП-1 і ЦХП-3) на 7 прокатних станах виробляється холоднокатаний лист, смуги і стрічки завтовшки від 2 до 6мм, шириною від 10 до 2000мм і довжини листа до 4000мм, а також рулону масою до 14 тонн.

У цих цехах також виробляються:

– шліфовані і поліровані пластини з неіржавіючої сталі;

– тонколистова сталь з полівініл-хлоридним покриттям;

– консервна жерсть гарячого лудіння.

На трьох профілезгинальних агрегатах комбінату проводиться більше 500 сортових (куточок, швелер і так далі) і спеціальних фасонних профілів з вуглецевої, низьколегованої і неіржавіючої сталі з товщиною стінки від 1 до7мм і з шириною розгортки профілю до 1450мм.

Окрім цього на комбінаті є:

– комплекс ремонтних цехів на чолі Управління головного механіка (УГМ). У підпорядкуванні УГМ знаходяться ремонтні цехи, що спеціалізуються по видах ремонтів обладнання, - ЦРМО-1, ЦРМО-2, ЦРМО-3, ЦРМО-4, ЦРПО, механічний цех і ливарний цех;

– комплекс енергетичних цехів на чолі Управління головного енергетика (вода, газ, пара, кисень);

– залізничний і автомобільний транспорт;

– лабораторії, обчислювальний центр, інженерний корпус;

– цех підготовки виробництва (ЦПВ);

– управління капітального будівництва;

– цех випуску товарів народного споживання (ЦТНС).

Основною продукцією комбінату є листовий прокат – гарячекатаний і холоднокатаний завтовшки від 0,5 до 6,0 мм з вуглецевих, низьколегованих, легованих і нержавіючих марок сталей, що використовують в автомобільній промисловості, машинобудуванні, електронній, хімічній та інших галузях, а також для виробництва товарів народного споживання.

Окрім вище зазначеної продукції МК «Запоріжсталь» випускає виливниці, піддони, гран-шлак і щебінь, широкий асортимент виробів з металу, дерева, бетону.

МК «Запоріжсталь» співпрацює більш ніж з п'ятьма тисячами споживачів ближнього і дальнього зарубіжжя. Комбінат пов'язує міцні ділові відносини з багатьма фірмами Європи, Азії, Близького Сходу. Комбінат пропонує на експорт: передільний чавун, гарячекатані холоднокатані листи і рулони. Відвантаження експорту продукції здійснюється залізничним, річковим і морським транспортом через Запорізький річковий порт і морські порти Азовського та Чорного морів.

Комбінат імпортує сучасне обладнання, технології і зацікавлений в отриманні іноземних інвестицій для проведення реконструкції машин і агрегатів основних цехів підприємства.

1.2. Структура цеху гарячої прокатки тонкого листа, склад устаткування з короткою технічною характеристикою, вантажопотоки.

Цех гарячої прокатки тонкого листа запущений 1 травня 1938 року. Після війни відновив свою діяльність 30 серпня 1947 року. За час свого існування був істотно модернізований. Виробництво гарячекатаного листа, перше в країні, було переведено на рулонний спосіб; стан був оснащений безконтактним вимірювачем товщини листа та рентгенівським шириноміром; була реконструйована система гідравлічного зняття окалини; були встановлені нові моталки для змотування двадцятитонних рулонів; упроваджена система прямої прокатки слябів без їх підігріву із обтискного цеху в ЦГПТЛ. Модернізація цеха гарячої прокатки тонкого листа продовжується і у наш час.

ЦГПТЛ призначений для отримання товарних і переробних гарячекатаних рулонів та листів.

Цех має чотири відділення в яких розміщено основне та допоміжне обладнання:

• Пічне;

• Станове;

• Транспортування та обробки рулонів;

• Складських приміщень.

Схема цеха представленна на рисунку 1.

У пічному відділенні знаходиться ділянка методичних рекупераційних печей (підігрів слябів до температури прокатки). Методичних печей – 5. У кожній печі 1 є виштовхувач слябів 2. При прокатці слябів з печей, сляб виштовхується на нижній пічний рольганг 3 у головну лінію прокатного стана «1680».

Безперервний тонколистовий стан «1680» складається з двох груп: чорнової та чистової.

До складу чорнової групи входить двохвалкова кліть «дуо» 4 (чорновий окалиновідламувач), чотири чотирьохвалкові кліті «кварто» 5 (№№ 1, 2, 3 та 4), три вертикальних кліті 6 (№№ 1, 2, 3) з нижнім приводом. Перед чорновим окалиноруйнувачем встановлений гідорозбив окалини (тиск 90 атмосфер).

До складу чистової групи клітей входять: одна двохвалкова кліть окалиновідламувача 7, шість чотирьохвалкових клітей «кварто» 8 (№№ 5, 6, 7, 8, 9,10), а також летючі важільні (25х1700 мм) та барабанні ножиці (28×1550 мм) 9, для відрізки переднього та заднього кінця смуги (прокату) перед чистовою групою та проміжно-перемотувальний пристрій «коілбокс» 10, який необхідний для врівноваження температурного режиму прокатки та для покращення якості прокату. Швидкість прокатки гарячої смуги складає: від 0,99 м/с на виході із чорнового окалиновідламувача до 11,25 м/с – на виході із кліті №10. При прокатці використовують валки із кованої сталі марки 50 ХН, 9ХФ, чавуна відбіленого двошарового діаметрами від 610 мм до 1320 мм.

Після останньої кліті стрічка, по відвідному рольгангу 11 подається на моталки 12. Гарячі рулони подаються по конвейеру 13 через підйомно-поворотний стіл 14, 15 в наступне відділення – транспортування та обробки рулонів.

До складу відділення транспортування та оброблення рулонів входить конвейер 16, який транспортує рулони від моталок на оброблення в ЦХП – 1, через підйомно - поворотний стіл 14,15 та рольганг-ваги, далі рулони транспортуються на склад. В цьому відділенні є ділянка листообробки:

• Два агрегати поперечного різання 17, 18 ;

• Два агрегати повздовжнього різання 19,20;

• Піч 21;

• Допоміжне обладнання.

До складу цеха входить машинний зал який приводить у дію робочі кліті за допомогою силового редуктору 22, шестерної кліті 23, шпинделя 24. У приміщені цеха розташований травильний агрегат 25, миючий агрегат 26. До будівлі ЦГПТЛ прилягає цех ремонту прокатного обладнання.

У відділені складських приміщень знаходиться запасне обладнання для станів. У цеху передбачено ділянку підготовки обладнання до ремонту. Опорні та робочі валки шліфуються на шліфувальних станках. Також тут проводиться збірка, ремонт валків, ремонт підшипників та їх ревізія. Під основними відділеннями цеха знаходяться маслопідвали, в яких встановлено насоси для подачі мастила. На ділянці енергослужби розміщені насоси високого тиску води для системи гідрозмиву окалини.

Технологічне переміщення вантажу відбувається за допомогою 25 електромостових кранів (Q до 40 т). До складу цеху входить велика кількість складських приміщень, різноманітних майстерень та побутових приміщень.

1.3. Опис роботи обладнання станового прогону в технологічній послідовності з короткою його характеристикою.

В склад комплексу обладнання безперервного тонколистового стану гарячої прокатки «1680» (рис. 2), входять: десять робочих клітей «кварто», які розділені на чорнову 1 та чистову групу 2, два окалиноруйнувача (3,4), три вертикальних кліті 5 та допоміжні механізми.

До допоміжних механізмів відносять: нижній пічний 6 та відвідний 7 рольганги; летючі ножиці 8 з додатковим обладнанням для різання гарячекатаних смуг на листи, ножиці з нижнім різом; перемотувальні пристрої (9) №№ 1, 2 і 3, душирувальна установка 10; моталки №№ 1-6 з кантувачами рулонів 11, приймальними візками, приймачами рулонів, конвеєром та крокуючою балкою до них; відвідного конвеєра 12; підйомно-поворотних столів 13,14; зважувального рольгангу з електронно-тензометричною системою зважування рулонів та приймального рольганга.

Отримання гарячекатаної полоси зі слябу відбувається наступним чином.

Сляб поступає безпосередньо після прокатки на слябінгу «1150» (через уклінний транспортер) чи зі складу слябів на верхній пічний рольганг, потім в методичні печі. Нагрів ведеться до температури 1250 ⁰С. Після чого сляб поступає на нижній пічний рольганг, далі на стан.

Так як на безперервному тонколистовому стані всі десять робочих клітей розташовані друг за другом, смуга металу рухається по стану суцільним потоком, по одній лінії.

В чорновій групі стана розкат знаходиться одночасно тільки в одній кліті. Чорновий та чистовий окалиноруйнувачі «зламують» окалину, яка потім видаляється водою високого тиску. Крім цього, чорновий окалиноруйнувач, як і робоча кліть, виконує обтискання до 25%. Кліті з вертикальними валками забезпечують зняття розширення, отриманого при деформації розкату горизонтальними валками. При прокатці слябів товщиною від 105 до 168 мм допустимі максимальні обтискання по клітям чорнової групи в залежності від ширини слябу приведені в таблиці 1.

Таблиця 1 – Допустимі максимальні обтискання по клітям чорнової групи в залежності від ширини слябу.

Кліть	Максимальне обтиснення при прокатці вуглецевих і низьколегованих сталей, %
	Ширина сляба до 1250 мм	Ширина сляба більше 1250 мм
ДУО №1 №2 №3 №4	25 37 40 40 40	20 35 37 37 37

При цьому, навантаження на кліті чорнової групи не повинні перевищувати величин, вказаних в таблиці 2.

Таблиця 2 – Допустимі навантаження на кліті чорнової групи

№№ клітей	Тип двигуна	Номінальні параметри двигунів			Перевантажувальна властивість двигуна		Допустимі навантаження
		Потужність, кВт	Напруга, В	Сила стуму, А	Робоча	Вимикальна	Потужність, кВт	Сила струму, А
ДУО	МП 2000-450У3	2000	750	2820	5640	7050	2600	3666
1	СДП3-6300-428-УХЛ4	6300	6000	700	1050	2.7*М4н 0	7500	-
2	СДП3-6300-428-УХЛ4	4000	6000	445	668	1.9*М 4н 0	6800	-
3	МПС 4000-500-УЗ-С	4000	750	5600	11200	14000	6500	9100
4	МПС 4000-500-УЗ-С	4000	750	5600	11200	14000	6200	8680

Розкат з чорнової групи поступає до летючих ножиць, для обрізання переднього і заднього кінця смуги. Потім захвачується валками чистової групи, а саме чистовим окалиноруйнувачем і першою кліттю чистової групи. В чистовій групі смуга знаходиться одночасно в усіх клітях. Для забезпечення нормального процесу прокатки забезпечується рівність секундних об’ємів.

V₅∙h₅∙b₅= V₆∙h₆∙b₆ =……=V₁₀∙h₁₀∙b₁₀;

Так як ширина смуги практично не змінюється то рівність секундних об’ємів буде виконуватись і виглядати наступним чином:

V₅∙h₅= V₆∙h₆ =……=V₁₀∙h₁₀;

Допустимі максимальні обтискання при прокатці смуг в клітях чистової групи приведені в таблиці 3.

Таблиця 3 – Допустимі обтискання в клітях чистової групи при прокатці смуг різної товщини з вуглецевих і низьколегованих сталей, %.

№№ клітей	Ширина смуги, мм
	до 1250	Від 1250 до 1500
5,6 7,8 9 10	50 40 25 15	45 35 25 15

При цьому, навантаження на кліті чистової групи не повинні перевищувати величин, вказаних в таблиці 4.

Таблиця 4 – Допустимі навантаження на кліті чистової групи

№№ клітей	Тип двигуна	Номінальна потужність, кВт	Номінальний струм, А	Короткочасно допустиме навантаження, кА
5 - 10	АМZ -1600 FF 12	7000	7050/6000	12

Перед змотуванням смуги в рулони. Вона охолоджується. Охолодження смуг виконується в душирувальній установці. Душирувальна установка призначена для пришвидшеного охолодження смуг. Тип охолодження – камерне. При цьому вода з ванн верхніх секцій подається на смуги по типу «водяної завіси», а з ванн нижніх секцій – по типу «водяного стовпа».

Температуру змотування смуги оператор моталок регулює шляхом включення/виключення визначеної кількості верхніх і нижніх ванн душирувальної установки. Змотування смуги в рулони забезпечує щільне притискання витків рулону одного до іншого з телескопічністю в межах стандартів, технічних потреб та стандартів підприємства.

Швидкість обертів роликів моталки, при змотуванні не перевищує швидкість прокатки в десятій кліті. Товщина змотаної смуги від 1,8 до 6,0 мм; ширина від 600 до 1510 мм; максимальна вага рулону – 7500 кг; максимальна температура змотаної смуги – 600 ⁰С.

Після змотування смуги, рулон виштовхується на ріг кантувача і далі кантується на приймальний візок.

Рулон на приймальному візку транспортується до конвеєра, де, за допомогою приймача рулонів встановлюється на конвеєрі. Швидкість руху ланцюгів конвеєра від 4,5 до 9,0 м/хв.; кількість ланцюгів – 2 шт.

Рулон по транспортувальному конвеєру рухається до підйомно-поворотного столу №1: час повороту столу на 90⁰ – 7,5 секунд; вантажопід’ємність – 25 тон; хід столу – 550 мм; швидкість задачі рулону на стіл від 4,5 до 9,0 м/хв.

Рулони, призначенні для подальшого перероблення в ЦГПТЛ, транспортуються по поворотному конвеєру і поступають на транспортувальний конвеєр в відділення складу рулонів.

4. Технічний опис клітей чистової групи стану 1680.

Чистова група стану 1680 складається з шести чотирьохвалкових клітей «кварто», які забезпечують прокатку смуги металу до товщини 1,6 мм.

Чистові універсальні чотирьохвалкові кліті однакові за конструкцією: опорні валки діаметром 1240 мм та робочі – 620 мм, довжина бочки валків 1680 мм, передача зусилля прокатки здійснюється електродвигуном через редуктор з шестеренною кліттю та шпиндельним пристроєм. Привод клітей чистової групи відрізняється передаточним числом редуктора (від 7,23:1, на кліті №5 – до 1,41:1, на кліті №10), що необхідно для збільшення швидкості прокатки. Технічна характеристика клітей представлена в таблиці 5.

Під час виконання дипломної роботи кінематичні і силові параметри приводу, а також розрахунок деталей на міцність будемо робити для чистової кліті №5, так як обтискне зусилля для неї найбільше.

№ кліті	Передаточне число редуктора, Uр	Потужність приводного двигуна, кВт	Тип двигуна	Швидкість обертів двигуна, об/хв.	Швидкість обертів валка, об/хв.	Швидкість прокатки, м/с	Відстань до попередньої кліті,м	Натискний пристрій			Станина
								Кількість двигунів, шт.	Потужність двигуна, кВт	Швидкість обертів, об/хв.	Тип	Матеріал
5	7,23	7000	АМZ -1600 FF 12	270-500 об/хв.	від 37,4 до 69	1,16-2,20	58,77-6,19	2	46	625	Закр.	Ст.лит.
6	4,67	–//–	–//–	–//–	від 57,8 до 107	від 1,89 до 3,42	5,84	2	46	625	Закр.	Ст.лит.
7	2,75	–//–	–//–	–//–	від 98,2 до 182	від 3,30 до 5,78	5,84	2	46	625	Закр.	Ст.лит.
8	2	–//–	–//–	–//–	від 135 до 250	від 4,16 до 7,93	5,84	2	46	625	Закр.	Ст.лит.
9	1,56	–//–	–//–	–//–	від 173 до 320	від 5,35 до 10,14	5,84	2	46	625	Закр.	Ст.лит.
10	1,41	–//–	–//–	–//–	від 191 до 354	від 5,9 до 11,25	5,84	2	46	625	Закр.	Ст.лит.

Таблиця 5 – Технічна характеристика клітей чистової групи стану 1680

Чотирьохвалкова кліть №5 «кварто» (рис.3), являється одним з робочих органів стана 1680 і виконує головне завдання прокатки – деформацію метала за установленим режимом обтискання. Під час процесу прокатки смуга металу проходить між верхнім та нижнім робочими валками 8, які опираються на опорні валки 9, котрі не мають власного приводу. Для робочих валків застосовуються підшипники кочення, для опорних валків – підшипники рідинного тертя. Технічні характеристики валків чистових робочих клітей представлені в таблиці 6.

Кліті	Тип валків	Матеріал валків	Діаметр бочки, мм		Довжина бочки, мм	Загальна довжина бочки, мм	Діаметр шийки, мм	Діаметр трефу, мм	Початкова вага валка,т
			Поч.	Кінц.
№5-10	Опорні	Сталь 9ХФ	1240	1170	1680	4320	650	–	22,7
№5-10	Робочі	Чавун відбіленний	620	580	1680	3730	396	360	5,62

Таблиця 6 – Технічна характеристика валків чистових клітей стану гарячої прокатки «1680»

Робочі валки кліті 10 отримують обертаючий момент від електродвигуна постійного струму 1 потужністю 7000 кВт (500 об/хв.), через проміжний вал з зубчастими муфтами МЗП-16 (2) на редуктор 3. Зубчаста муфта №20 (4) передає обертаючий момент з редуктора на шестеренну кліть 5 та універсальні шпинделі 6, які врівноважуються пружинною системою 7. Робочі чистові кліті №№ 6-10 мають аналогічний привод.