МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Механічний факультет
Кафедра МОЗЧМ
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з дисципліни «Технологічні лінії та комплекси металургійних цехів»
Тема: «Вибір агрегату і обладнання основних технологічних ліній обжимного стану»
Донецьк - 2009
ЗАВДАННЯ
Вибрати агрегати та обладнання основних технологічних ліній обжимного стану за такими вихідними даними:
- Продуктивність цеху, млн.тонн / рік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 2,5
- Заготівля 300х300 мм, %............................................ .................... 60
- Заготівля 250х1500 мм, %............................................ .................. 20
РЕФЕРАТ
Курсова проект: с., Рис., 1 табл., 4 джерела, додатків.
Об'єкт дослідження - машини і агрегати технологічних ліній обтискного цеху - блюмінг 1150.
Мета дослідження - визначити основні параметри роботи кліті, такі як: максимальне обтиснення, довжину заготовки, швидкість прокатки, зусилля прокатки, площа деформації, момент прокатки, момент тертя підшипників ковзання валка, момент холостого ходу, потужність двигуна.
Були розроблені креслення: план розташування обладнання блюмінга 1150, головна лінія блюмінга 1150 (УЗТМ).
Обтискні стани, злиток, ЗАГОТОВКА, обтискні ЗУСИЛЛЯ, кліть, сляби, БЛЮМ, ПЛОЩА ДЕФОРМАЦІЇ, обжимний цех, ПРОКАТНИЙ Валок
ЗМІСТ
ВСТУП
1. Опис технологічного процесу виробництва в обтискному цеху
2. Основні технологічні лінії обтискного цеху
3. Розрахунок параметрів агрегатів і вибір устаткування технологічних ліній обжимного стану
3.1 Складання балансу металу за обтискному цеху
3.2 Вибір типу агрегатів обтискного цеху
3.3 Розрахунок параметрів блюмінга 1150
ВИСНОВКИ
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
ВСТУП
Прокатне виробництво є завершальною ланкою металургійного циклу. У сучасних прокатних цехах технологічні операції здійснюються по поточному і безперервному принципам, що дозволяє широко застосовувати комплексну механізацію та автоматизацію. Тому механічне обладнання прокатних цехів є досить складним і різноманітним за призначенням і конструкції. Створення нового прокатного обладнання та експлуатація складних машин і агрегатів в прокатних цехах вимагають використання досягнень у різних галузях науки та техніки і підготовки висококваліфікованих фахівців.
Курсове проектування технологічних ліній про комплексів має на меті закріплення та поглиблення отриманих знань, при вивченні теоретичного курсу.
Основна мета курсового проектування - визначення розмірів і конструктивних форм виходячи з умов, які залежать від технологічних факторів; конструювання машини по всіх етапах, починаючи з оцінки завдання і закінчуючи графічним оформленням проекту.
1. Опис технологічного процесу виробництва в обтискному цеху
Із сталеплавильних цехів у прокатні метал надходить у вигляді зливків, відлитих у виливниці, або у вигляді литих заготовок, отриманих на машинах безперервного лиття.
На більшості металургійних підприємств головним прокатним станом є потужний обтискний стан - блюмінг або слябінг, призначений для обтискання великих злитків і литих заготовок у чорнові заготовки-напівпродукт, з якого на наступних прокатних станах отримують готову продукцію.
Чорнова заготовка, прокатаний з великої злитку (5-25 т) на блюмінгу, називається Блюмом; блюм має квадратний (200X200-400X400 мм) або близьке до квадратному перетин із закругленими кутами.
Плоска чорнова заготовка, прокатаний з великої злитку (15 - 30 т) на слябінг або блюмінгу, називається слябів; сляб має прямокутний перетин товщиною 150-300 мм і шириною 1000-2000 мм із закругленими кутами.
«Воротами» обтискних станів є відділення нагрівальних колодязів, в якому злитки, що надходять з стриперних відділення сталеплавильного цеху, підігріваються перед прокаткою. Для цієї мети застосовують нагрівальні пристрої у вигляді колодязів (камер), в які зливки колодязних краном кліщового типу завантажують у вертикальному положенні, завдяки чому досягають рівномірного нагріву металу і забезпечують можливість вивантаження зливків з колодязів тим же колодязних краном.
Зазвичай два колодязі розташовані по одній, осі поперек будівлі цеху і утворюють одну групу. Застосовують також і одинарні "колодязі великих розмірів і групи колодязів по чотири камери в кожній.
У обтискних цехах застосовують рекуперативні колодязі (садкой 100-200 т) з нижнім або верхнім підігрівом, опалювальні змішаним газом (доменним з коксівним) з теплотою згоряння 5900-8380 кДж. Для економії палива необхідно в колодязі завантажувати зливки з температурою 800-900 ° С. Для додаткового підігріву їх до температури 1260-1360 ° С і витримки (томління) при цій температурі буде потрібно 2,5-3,5 ч. Якщо ж в колодязі завантажувати холодні зливки (з температурою 200-300 ° С), то для нагрівання їх буде потрібно час в 2-2,5 рази більше.
Питома продуктивність колодязя при нагріванні злитків з середньовуглецевих стали (за практичним даними) становить 15-18 т / год для гарячих і 8-10 т / год для холодних зливків.
Нагрівальні колодязі зверху герметично (через піщані затвори) закривають кришками, що представляють собою звід з вогнетривкої цегли, набраного в металевому каркасі.
Для посадки злитку в колодязь і виїмки його з колодязя необхідно підняти кришку і відвести її в бік. Ці операції виконують підлоговими кранами двох типів: пересуваються або вздовж фронту колодязів, або поперек нього.
Зняття гарячих зливків з залізничних платформ, поданих з стриперних відділення, садіння в нагрівальні колодязі, виїмку з колодязів та посадку в слітковоз виконують спеціальні мостові (кліщові) крани вантажопідйомністю до 50 тонн. Сучасними обтискними станами є слябінг, блюмінги і блюмінги-слябінг з горизонтальними прокатними валками діаметром 1150-1500 мм Продуктивністю до 3-6 млн. т на рік. На цих одноклетьевих реверсивних станах швидкість прокатки досягає 5-6 м / с, а маса прокочуються злитків 10 - 22 т у блюмінгів і 40-45 т у слябінгів і блюмінгів-слябінгів.
Схеми розташування обладнання слябінгів і блюмінгів в основному ідентичні, тільки у слябінгів замість робочої двухвалковой кліті (як у блюмінга) встановлюють універсальну робочу двухвалковую кліть, а конструкції обладнання відрізняються головним чином своїми розмірами і технічними характеристиками.
Слябінг застосовують тільки для прокатки слябів, тому горизонтальні валки робочої кліті виконують гладкими (циліндричними). Для отримання широких слябів правильного прямокутного перерізу з рівними бічними гранями в робочій кліті слябінга, крім горизонтальних валків, передбачені ще вертикальні валки (розташовані перед або за горизонтальними), тому таку кліть називають універсальною.
2 Основні технологічні лінії обтискного цеху
Технологічний процес прокатки на слябінг 1150, наведеного на малюнку 1, і характеристика обладнання викладені нижче.
Злитки завантажують колодязних кранами в колодязі для нагріву до температури 1250-1280 ° С і потім за допомогою тих же колодязних кранів зливки виймають з колодязів і завантажують на один з слітковозов, який з човникового шляху транспортує гарячий злиток до приймального рольгангу стану. Після зупинки слітковоза у прийомного рольганга злиток в горизонтальному положенні зіштовхують на рольганг.
Малюнок 1 - Схема розташування обладнання слябінга 1150
1 - нагрівальні колодязі; 2 - човникова сліткоподача; 3 - приймальний рольганг; 4 - ваги для зливків, 5 - маніпулятор з кантователем; 6 - робоча кліть блюмінга 1150; 7 - сталкивателя обрізків, 8 - ножиці зусиллям різання 16 т; 9 - конвеєр для прибирання обрізків; 10 - клеймовочная машина; 11 - ваги для блюмів; 12-пристрій для прибирання блюмів.
З приймального рольганга злиток передають на ваговій рольганг, де метал зважують і при необхідності повертають на 180 ° (для задачі злитку у валки кліті вузьким кінцем) в горизонтальній площині. Механізм зважування та повороту злитку розташований над рольгангом.
За рольгангу злиток надходить до робочої кліті в положенні "на ребро» для отримання при прокатці в горизонтальних валках необхідної ширини сляба і видалення окалини з широких граней злитка. Потім злиток кантуют на 90 ° і ведуть прокатку при заданому режимі температури (в інтервалі 1250-1000 ° С), про-. жатій (70 мм за пропуск) і середньої швидкості (від 3,6 до 7,2 м / с) ..
Прокатка ведеться по одному зливка, ритм прокатки при цьому становить 50-60с.
Робоча кліть має горизонтальні валки діаметром 1150 мм і довжиною бочки 2800 мм; кожен валок приводиться в обертання від індивідуального електродвигуна постійного струму потужністю 2x5000 кВт з частотою обертання 0 - 60 - 120 об / хв; розчин валків до 1520 мм.
Маніпулятор забезпечений чотирма лінійками із сталевого литва, розташованими перед робочою кліттю і за нею. Довжина лінійок маніпулятора 5060 мм, максимальний розчин лінійок 2450 мм, швидкість переміщення 0,975 м / с.
Привід маніпулятора від двох 100 кВт електродвигунів типу МП-80 (475 об / хв) Кантователь трехкрюковий з ходом (підйомом) гаків 700 мм при частоті 23,6 ходів у хвилину, цикл кантування 2,6 с, відстань від осі валків до першого гака 2265 мм. Привід від 58 кВт електродвигуна типу ККД-58, 5 (650 об / хв).
Кожна з чотирьох лінійок має дві штанги, які спираються з боку рольганга на опорні ролики, а з іншого боку - на бандажі шестерень приводу. Синхронізація лінійок перед і за кліттю механічна, за допомогою проміжного валу з зубчастими муфтами.
Кантувач встановлений тільки за вертикальною кліттю і призначений для кантування злитку на 90 ° навколо його подовжньої осі за допомогою чотирьох гаків, вмонтованих в лінійку маніпулятора.
Прокатаний метал у потоці стану на машині вогневої зачистки піддають суцільний або вибіркової зачистці. Стійка робота машини досягається при температурі металу ≥ 1050 "С, тиск кисню 0,42 - 0,45 МПа, газу 0,06 -0,1 МПа. Швидкість зачистки, м / с: 0,3; 0,4 0,5 і 0,6. На машині можна зачищати: цвітіннп перетином 250 х 250 - 300 х 300 мм, сляби перетином (100 ÷ 250) х (600 ÷ 1050) мм. Глибина шару, що знімається 1 - 3 мм. Витрата кисню 3,5 - 6,5 м 3 / т, газу 0,4 - 0,5 м 3 / т, води на гідросбів і грануляцію шлаку 500 м 3 / ч.
Гуркіт по рольганги надходить до ножиць безупорной різання, на яких обрізають кінці розкатів, а також здійснюють різання розкату на мірні сляби. Ножиці ексцентрикового типу з паралельними ножами і з нижнім резом зусиллям 16 МН мають довжину ножів 2100 мм, хід ножів 4500 мм; максимальне число різів за хвилину 4-12. Привід ножиць-безредукторний, від одного електродвигуна потужністю 3400 кВт. Ножиці обладнані зіштовхувачем обрізків; відсовуються рольгангом; скребковим похилим конвеєром для прибирання обрізків; пересувним упором, встановленим за ножицями і призначеним для зупинки розкату, при різанні його на мірні довжини (2500-10 500 мм).
За ножицями сляби таврують в його передню торцеву грань як із зупинкою, так і без зупинки сляба. Пристрій складається з двох клеймителями, розташованих на загальному майданчику, над рольгангом. Число таврування 10 в хвилину; Зміна клейм ручна.
Після таврування готові цвітіннп передають по рольганги до збиральних пристроїв, де сляби зіштовхувачем з рольганга зіштовхують на штабелювальні стіл для укладання слябів у пакет, або до завантажувального пристрою нагрівальних печей безперервного заготовочного стану гарячої прокатки.
На блюмінгу передбачені засоби для прибирання скрапу і окалини. Стан обладнаний також системами змащення й охолодження механізмів і машин, гідро-і пневмоустройствамі, електроприводами і системами комплексної автоматизації по окремих дільницях.
Блюмінги застосовують для прокатки блюмів і частково слябів (до 20-30% від усього сортаменту), тому горизонтальні валки робочої кліті виконують каліброваними з декількома калібрами, з яких один (широкий калібр) для прокатки слябів розташовують посередині бочки валків.
Технічна характеристика блюмінга 1150:
Вага вихідних злитків
для блюмів до ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10 т;
для слябів до ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16 т;
Сортамент прокочуються блюмів
переріз від ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 200 × 200 мм;
до ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 350 × 350 мм;
довжина до ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5000 мм;
Сортамент прокочуються слябів
товщина до ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 250 мм;
ширина до ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 1500 мм;
довжина до ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ................. 8000 мм;
Середня річна продуктивність стану ... .............. 3300000 т;
Загальна вага механічного обладнання
стану (без електрообладнання) ... ... ... ... ... ... ... ... 6500 т;
Потужність електродвигунів для приводу
робочих валків ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... 5000 кВт;
Загальна потужність електродвигунів стану ... ... ... ... ... 15000 кВт;
Дані параметри стану підходять для прокату необхідної заготовки з розмірами 300х300 і 250х1500 мм із заданою продуктивністю 2,5 млн. тонн / рік.
3 Розрахунок параметрів агрегатів і вибір устаткування технологічних ліній обжимного стану
У даному курсовому проекті блюмінг призначений для прокатки зливків в цвітіннп перерізом 300 х 300 мм і сляби 250 х 1500 мм.
В якості вихідного матеріалу для прокатки блюмів приймаємо злиток Л7, що відливається в виливниці; розміри перетину злитка 1144 х 559, висота злитку 2100 мм. . А для прокатки слябів злиток з розмірами 1250х670х2900 мм.
3.1 Складання балансу металу за обтискному цеху
Потреба цеху в зливках з урахуванням втрат визначається за формулою:
де П рік - продуктивність річна;
П обр - масова частина обрізу в загальному обсязі;
П ок - масова частина окалин в загальному обсязі;
Визначимо масову частину обрізу в загальному обсязі:
де 0,08 - частка обрізу від загального обсягу;
П рік - 2,5 млн.т / рік;
Визначимо масову частину окалин в загальному обсязі:
де 0,02 - частка окалини від загального виробництва прокату;
Потреба цеху в злитках складе:
3.2 Вибір типу агрегатів обтискного цеху
Обраний агрегат основної технологічної лінії повинен забезпечувати річну продуктивність в 2,5 млн.т / рік готової продукції-блюмів перерізом 200 х 200 мм і слябів перетином 250 х 1500 мм.
Отже підходить блюмінг 1150 з продуктивністю по Блюма і слябах 3,3 млн.т / рік. Блюмінг призначений для прокатки блюмів перерізом 200 х200 - 350 х 350 і блюмів до 250х1500 із злитків масою до 10 т.
3.3 Розрахунок параметрів блюмінга 1150
Розрахунок Блюма перерізом 300 х 300 мм
Визначаємо коефіцієнт витяжки, [1.стр 10]:
де S 0 - площа поперечного перерізу злитка;
S - площа поперечного перерізу заготовки;
.
Визначаємо довжину заготовки, [1.стр 10]:
м,
де l 0 - 2,10 м - вихідна висота або довжина злитка;
,
Визначимо сумарну обтиснення, [2.стр 130]:
,
Визначаємо максимальне обтиснення [2.стр 41]:
мм
де μ - 0,32 - коефіцієнт тертя металу у валки;
D в - 1150 мм - діаметр валка;
Визначимо коефіцієнт тертя металу у валки, [1.стр. 22]:
де n +1 -1,0 - коефіцієнт що характеризує стан поверхні валків;
n 2 - 0,8 - коефіцієнт враховує швидкість прокатки;
t - температура прокатки 1300 º С;
,
приймаємо максимальне обтиснення .
Визначаємо довжину осередку деформації при прокатці, [1.стр 17]:
, Мм
де R в - 575 мм - радіус валка;
=
= 200,62 мм.
Визначимо величину відносного обтиснення металу [1.стр. 26]:
Визначимо швидкість прокатки, [2.стр 70]:
мм / с,
де n в - 90 рад / с - частота обертання робочих витків;
Розрахуємо швидкість деформації металу, [2.стр. 70]:
,
Визначаємо межа плинності прокатуваного металу, [1, стор.13]:
,
Визначаємо середній тиск металу на валки, [1.стр. 29]:
де k - коефіцієнт опору металу деформації, [1.стр. 32];
m - коефіцієнт враховує час при прокатці, [1.стр. 27];
,
h c р - середня товщина металу, [1.стр. 27];
h 1 - товщина заготовки після прокатки, [1.стр. 11];
Визначимо зусилля прокатки, [1.стр. 36]:
де b 0 - початкова ширина заготовки;
b - ширина заготовки після прокатки, [1.стр. 11];
де - Розширення при прокатці, [2.стр. 134];
Приймаються уширение = 5 мм;
Визначаємо момент прокатки [2.стр. 145]:
де коефіцієнт плеча прокатки;
Визначимо момент тертя підшипників ковзання валка, [1.стр. 43]:
де d ш -0,75 м - діаметр шийки;
коефіцієнт тертя в підшипниках ковзання;
Визначимо момент холостого ходу, [1.стр. 39]:
Визначимо потужність двигуна, [2.стр. 137]:
де рад / с 2 - частота обертання двигуна;
0,85 - ККД приводу валків.
Розрахунок Блюма перетином 250 х 1500 мм
Визначаємо коефіцієнт витяжки, [1.стр 10]:
де S 0 - площа поперечного перерізу злитка;
S - площа поперечного перерізу заготовки;
.
Визначаємо довжину заготовки, [1.стр 10]:
м,
де l 0 - 2,10 м - вихідна висота або довжина злитка;
,
Визначимо сумарну обтиснення, [2.стр 130]:
Визначаємо максимальне обтиснення [2.стр 41]:
мм
де μ - 0,32 - коефіцієнт тертя металу у валки;
D в - 1150 мм - діаметр валка;
Визначимо коефіцієнт тертя металу у валки, [1.стр. 22]:
де n +1 -1,0 - коефіцієнт що характеризує стан поверхні валків;
n 2 - 0,8 - коефіцієнт враховує швидкість прокатки;
t - температура прокатки 1300 º С;
,
приймаємо максимальне обтиснення .
Визначаємо довжину осередку деформації при прокатці, [1.стр 17]:
, Мм
де R в - 575 мм - радіус валка;
=
= 200,62 мм.
Визначимо величину відносного обтиснення металу [1.стр. 26]:
Визначимо швидкість прокатки, [2.стр 70]:
мм / с
де n в - 90 рад / с - частота обертання робочих витків;
Розрахуємо швидкість деформації металу, [2.стр. 70]:
,
Визначаємо межа плинності прокатуваного металу, [1, стор.13]:
,
Визначаємо середній тиск металу на валки, [1.стр. 29]:
де k - коефіцієнт опору металу деформації, [1.стр. 32];
m - коефіцієнт враховує час при прокатці, [1.стр. 27];
,
h c р - середня товщина металу, [1.стр. 27];
h 1 - товщина заготовки після прокатки, [1.стр. 11];
Визначимо зусилля прокатки, [1.стр. 36]:
де b 0 - початкова ширина заготовки;
b - ширина заготовки після прокатки, [1.стр. 11];
де - Розширення при прокатці, [2.стр. 134];
Приймаються уширение = 5 мм;
Визначаємо момент прокатки [2.стр. 145]:
де коефіцієнт плеча прокатки;
Визначимо момент тертя підшипників ковзання валка, [1.стр. 43]:
де d ш -0,75 м - діаметр шийки;
коефіцієнт тертя в підшипниках ковзання;
Визначимо момент холостого ходу, [1.стр. 39]:
Визначимо потужність двигуна, [2.стр. 137]:
де рад / с 2 - частота обертання двигуна;
0,85 - ККД приводу валків.
Розрахована потужність приводу обертання робочих валків дорівнює 6,78 МВт.
ВИСНОВКИ
У курсовому проекті виконано опис технологічних ліній обтискного цеху, розглянуті особливості технологічного процесу обтискного цеху. Був зроблений вибір і розрахунок обладнання головної лінії обжимного стану 1150.
У процесі виконання проекту були отримані наступні основні параметри: максимальне обтиснення ; Швидкість прокатки
, Зусилля прокатки для блюмів дорівнює
, Для слябів
; Момент прокатки
і 1,14 МН * м; момент тертя підшипників ковзання валка
і 0,1422 МН * м; момент холостого ходу
і 0,057 МН * м потужність двигуна
і 6,78 МВт для слябів.
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
Корольов А.А. Механічне обладнання прокатних і трубних цехів: Підручник для вузів. - 4-е вид., Перераб. і доп. - М.: Металургія, 1987.480 с.
Прокатне виробництво. Підручник для вузів. 3-тє вид. Полухін П.І., Федосов Н.М., Корольов А.А., Матвєєв Ю.М. М.: «Металургія», 1982,696 с.
Машини та агрегати металургійних заводів. У 3-х томах. Т. 3. Машини та агрегати для виробництва та обробки прокату. Підручник для вузів / Целіков А.І., Полухін П.І., Гребенник В.М. та ін 2-е вид., перераб. і доп. - М.: Металургія, 1988. 680 с.
Методичні вказівки на виконання курсового проекту з дисципліни: «Технологічні лінії та комплекси металургійних цехів».
Корольов А.А. Конструкція і розрахунок машин і механізмів прокатних станів:
навчальний посібник для вузів. М.: Металургія, 1969. 461 с.