Курсова робота
за курсом
"Металургія, частина lll - Обробка металів тиском"

Тема: Розробка технологічного процесу та визначення
техніко-економічних показників виробництва
холоднокатаної смуги перетином 1,0 х 1100 мм з
сталі марки 08Ю

План
  Введення. 3
1. Технологічна частина. 4
1.1 Вимоги ГОСТ до заданого виробу .. 4
1.2 Вибір схеми технологічного процесу виробництва. 6
1.3. Вибір типу обладнання та його основних параметрів. 7
1.4. Орієнтовний розрахунок деформаційного і швидкісного режимів прокатки 9
1.5. Технологічний процес виробництва. 10
2. Техніко-економічні показники виробництва. 12
2.1 Розрахунок роботи прокатного стану в часі. 12
2.2 Витрата металу, електроенергії, палива, валків і води на тонну готової продукції. 13
Висновок. 14
Література. 15

Введення

При малій товщині прокатуваного продукту, коли з-за великого відношення поверхні до об'єму швидке охолодження металу не дає можливість забезпечити високу температуру в деформаційної зоні, використовується холодна прокатка. Холодна прокатка надає виробам високі точність розмірів та якість поверхні, що неможливо при гарячій прокатці, а також особливі фізичні властивості.
В останні роки виробництво холоднокатаного листа складає близько 40% і все більше збільшується. Це пов'язано з тим, що в багатьох галузях постійно зростає потреба в тонколистової сталі з високими механічними властивостями, точними розмірами, хорошою якістю поверхні.
В даний час можна визначити такі основні тенденції у виробництві холоднокатаної листової сталі:
- Будівництво сучасних безперервних станів з 6-7 клітями, швидкістю прокатки до 50 м / с і масою рулону до 60 т;
- Використання жорстких клітей з полуізгібом валків;
- Використання на станах датчиків авторегулювання натягу, товщини і ширини смуги;
- Використання безперервних потокових ліній термообробки вертикального або горизонтального типу.

1. Технологічна частина

1.1 Вимоги ГОСТ до заданого виробу

Технічні умови на тонколистовий холоднокатаний прокат з маловуглецевої якісної сталі визначені в ГОСТ 9045-80 [1]. Відповідно до цього стандарту прокат виготовляється з маловуглецевої якісної сталі марки 08Ю з наступним хімічним складом (табл. 1):
Таблиця 1
Хімічний склад сталі марки 08Ю
Рулонний прокат допускається виготовляти з катаної і обрізний кромкою. На кромках не повинно бути розшарувань і торцевих тріщин, видимих ​​неозброєним оком. Прокат в рулонах не повинен мати крайок, загнутих під кутом 90 ° і більше, а також скручених і зім'ятих решт. Метал виготовляється в дресированої стані. Тонколистовий прокат повинен піддаватися випробуванню на видавлювання (глибина сферичної лунки, табл. 2). Прокат повинен бути термічно обробленим (вид термічної обробки встановлюється виробником). Смуга повинна бути змащена з обох сторін шаром нейтральній мастила.

Таблиця 2
Випробування на видавлювання
Механічні властивості прокату повинні відповідати даним табл. 3:
Таблиця 3
Механічні властивості прокату

категорія витяжки	марка сталі	межа плинності SТ, МПа не більше	тимчасовий опір sв, МПа	відносне подовження,%, менше при товщині листа 0,5-1,5 мм	твердість по Роквеллу, НRB, не більше
ВОСВ	08Ю	186	255-323	40	46
ОСО	08Ю	196	255-323	36	46
СВ	08Ю	206	255-353	34	48

Відповідно до ГОСТ 7566-81 [2] прокат приймають партіями. Партія повинна складатися із сталі однієї плавки-ковша, однією садки в піч або одного режиму термічної обробки для печей безперервної дії, однієї категорії витяжки, однієї товщини, однієї групи обробки поверхні і супроводжуватися одним документом про якість, що містить:
- Найменування і товарний знак підприємства-виробника;
- Найменування споживача;
- Номер замовлення;
- Дату виписки документа про якість;
- Номер вагона або транспортного засобу;
- Марку сталі;
- Номер плавки та номер партії (якщо плавка ділиться на партії);
- Номер НТД;
- Хімічний склад сталі за ковшевою пробі або в готовому прокаті;
- Результати всіх випробувань;
- Зображення знака якості (якщо він присвоєний продукції);
- Штамп відділу технічного контролю.
Для перевірки якості прокату від партії відбирають два аркуші або один рулон.
При отриманні незадовільних результатів випробувань хоча б по одному показнику проводять повторні випробування.
Mаркіровку наносять безпосередньо на поверхню рулону або на ярлик. Маркування на ярлику або зовнішньому кінці рулону повинна містити:
- Товарний знак виробника;
- Марку сталі або її умовне позначення;
- Номер плавки або його умовне позначення;
- Номер партії (якщо плавка ділиться на партії);
- Розмір продукції.
Прокат транспортується усіма видами транспортних засобів. Прокат зберігається в закритому приміщенні або в умовах, що виключають потрапляння на нього вологи.
Сортамент прокату визначений у ГОСТ 19904-74 [3]. Згідно з ним граничні відхилення по товщині сталі, що поставляється в рулонах, в будь-якій точці вимірювання не повинні перевищувати таких норм (табл. 4).
Таблиця 4
Граничні відхилення по товщині стали

товщина сталі, мм	граничні відхилення за товщиною при ширині 1000-1500 мм підвищена точність прокатки нормальна
0,9-1,2	± 0,09 ± 0,11

Граничні відхилення по ширині сталі в рулонах з необрізання кромкою +20 мм.
Серповидність сталі в рулонах менше 10 мм на довжині 3 м.
Сталь в рулонах не повинна мати скручених і зім'ятих решт.
Телескопічность не повинна перевищувати 75 мм.
Вимірювання товщини сталі проводять на відстані більше 40 мм від країв і 2 м від кінця рулону.

1.2 Вибір схеми технологічного процесу виробництва

На рис.1 приведена технологічна схема виробництва холоднокатаної смуги.
Технологічна схема виробництва
холоднокатаної смуги

Рис.1

Першою операцією в цеху холодної прокатки є очищення поверхні листів від окалини, щоб вона не вдавлювалися при холодній прокатці в метал і валки. Прокатка здійснюється для отримання тонкої смуги в рулонах завтовшки 1,0 мм. З метою підвищення продуктивності стану і технологічних агрегатів прокатку і обробку смуги здійснюють рулонним способом, тобто смуга змотується в рулони. Готовий прокат піддається світлого рекристаллизационного отжигу для усунення наклепу і досягнення необхідних механічних (межа плинності, відносне подовження) і технологічних (штампованих) властивостей. Потім здійснюється дресирування - холодна прокатка смуги з величиною відносної деформації 1% з метою поліпшення поверхні сталі, що має після гарячої прокатки і травлення багато нерівностей, а також для створення поверхневого зміцнення (наклепу), що має істотне значення для листів, що піддаються надалі холодної штампування , так як при недостатньо жорсткій поверхні металу на ній можуть з'явитися лінії зсуву (сліди від перетину площин зрушень з зовнішньою поверхнею аркуша).

1.3. Вибір типу обладнання та його основних параметрів

Для реалізації прийнятої схеми виробництва (див. п. 1.2) вибирається цех холодної прокатки з безперервним четирехклетьевим таборували 500/1400х1700. Цей стан призначений для холодної прокатки гарячекатаних травлених смуг, згорнутих у рулони. Коротка технічна характеристика стану наведено в табл. 6.
Таблиця 6
Технічна характеристика безперервного стану 500/1400х1700

Показники	значення показника
Розміри смуги в мм: товщина ширина	1,8-5,0 * 0,4-2,5 600-1550
Діаметр рулону в мм: внутрішній зовнішній	600 до 2200
Маса рулону в т	до 30
Швидкість прокатки в м / сек	до 25
Заправна швидкість у м / сек	0,75
Діаметри у мм: головок розмотувач барабана моталки	600 600
Діаметри валків у мм: робочих опорних	500/470 1400/1370
Довжина бочки валків в мм	1700
Найбільше натяг в кН: на розмотувач На моталках	30 120
Найбільший тиск металу на валки при прокатці в МН	200

* У чисельнику - розміри вихідної заготовки, в знаменнику - розміри готової продукції
Для видалення окалини використовується безперервний травильний агрегат, що забезпечує високу продуктивність, максимальну автоматизацію процесу, мінімальний витрата кислоти і найбільш сприятливі умови праці. Травлення здійснюється в розчині соляної кислоти, що має такі переваги перед травленням в розчині сірчаної кислоти: краща якість поверхні смуги після травлення; зменшення втрат металу при травленні на 25%; зниження вартості травлення (соляна кислота дешевше сірчаної); підвищення інтенсивності розчинення окалини в 1 ,6-2 рази; значне зниження витрати кислоти. Концентрація розчину соляної кислоти 15%, температура травлення 90 ° С
Для відпалу застосовуються безперервні печі, які дозволяють значно прискорити процес виробництва сталі, тому що час відпалу розмотується смуги, що проходить через піч з великою швидкістю, становить кілька хвилин. Великою перевагою безперервного відпалу є також те, що смуга по всій довжині має однакові механічні властивості. Це обумовлено однаковими умовами нагрівання і охолоджування. Також при безперервному відпалі виключається небезпека злипання витків рулону і спостерігається деяке зменшення коробоватості і хвилястості смуги, які утворюються при холодній прокатці. Температура відпалу 700 ° С, захисна атмосфера 5% Н2, а решта азот, швидкість руху смуги 1,6 м / с.
Для дресирування використовується одноклетьевой нереверсивний стан 1700. Швидкість дресирування 20 м / с, ступінь обтиснення 2%.

1.4. Орієнтовний розрахунок деформаційного і швидкісного режимів прокатки

Кінцева товщина смуги 1 мм досягається в результаті обтиснення підкату у всіх клітях стану на 75%. Сумарне обтиснення розподілено так:
1й прохід 30% не максимальне, оскільки побоюються різнотовщинності підкату
2й прохід 40% максимальне поки немає наклепу
Третій прохід 30%
4й прохід 15% менше, щоб поліпшити площинність
ho = 100hк / (100-75) = 100 * 1 / (100-75) = 4 мм
1й прохід: (4-h1) * 100% / 4 = 30% Þ h1 = 2,8 мм
2й прохід: (2,8-h2) * 100% / 2,8 = 40% Þ h2 = 1,7 мм
Третій прохід: (1,68-h3) * 100% / 1,68 = 30% Þ h3 = 1,2 мм
4й прохід: hк = 1,0 мм
Вихідні дані:
LБ = 1700 мм
hк = 1 мм
Bк = 1100 мм
Початкова заготовка:
ho = 4 мм
bo = 1100 мм
Gрул .= 30 т
Vmax = 25 м / с
Vраб = 20 м / с
eS = 75%
Lк = Gрул / r * Sк = 30 / 7,85 * 1,1 * 0,001 = 3474,23 м
Lo = 3474,23 / 4 = 868,55 м
Таблиця 7

прохід	hi-1	hi	e,%	Dh	h = m	Li-1	Li
1	4,0	2,8	30	1,2	1,43	868	1242
2	2,8	1,7	40	1,1	1,67	1242	2074
3	1,7	1,2	30	0,5	1,43	2074	2966
4	1,2	1,0	15	0,2	1,18	2966	3474

1.5. Технологічний процес виробництва

Гарячекатана смуга в рулонах масою 30 т надходить у цех холодної прокатки по підземному транспортеру з сусіднього цеху гарячої прокатки. З міжцехового транспортера рулони надходять на підйомно-поворотний стіл і далі переміщуються внутрішньоцеховим транспортером, що складається з похилого транспортера, що піднімає рулони з підземного тунелю і розвантажувального транспортера. Прибирання рулонів на склад з розвантажувального транспортера здійснюється мостовим краном за допомогою спеціальних вантажозахоплювальних пристроїв по одному рулону. Конвеєр гарячекатаних рулонів працює в автоматичному режимі, рулони знімаються з розвантажувального транспортера при температурі 200-300 ° С і мостовим краном укладаються у вертикальному положенні в кілька ярусів на складі охолодження. Зі складу рулони мостовим краном укладають у вертикальному положенні на приймальний транспортер безперервного травильного агрегату, в якому здійснюється видалення окалини з поверхні смуги шляхом механічного руйнування окалини і травлення смуги в 15% розчині соляної кислоти. В кінці травильного агрегату протруєна смуга промаслюється і змотується в рулон барабанної моталках. Від моталок рулони надходять на розвантажувальний і прибиральний транспортери, зважують, обв'язують стрічкою по колу і направляють на склад стану холодної прокатки.
Рулони на каретки ланцюгового транспортера подаються краном, встановлюються перед станом і передаються на механізм повороту рулонів, який за допомогою електроприводу розгортає рулон в положення, зручне для отгібкі кінця смуги. За допомогою магнітного захоплення отгібателя передній кінець смуги відгинається і подається на рухливі провідники, розташовані над опорним роликом. Рулон при цьому розгортається механізмом повороту, сприяючи завданню відігнутого переднього кінця смуги в тягнуть ролики правильно-натяжна машини. Одночасно з подачею переднього кінця смуги тягнуть роликами в робочі валки 1й кліті рулон за допомогою механізму повороту впускается на ролики приймального столу, піднімається до рівня голівок розмотувач, центрується і шляхом разжатия головок закріплюється на них. Після цього рулон приводом розмотувач повертається в такому напрямку, який сприяє розпушування зовнішніх гвинтів і подальшому просуванню переднього кінця смуги в робочі валки інших клітей безперервного стану і до барабана моталки. Перед вступом смуги в робочі валки клітей верхні проводкового столи підняті, після захоплення смуги робочими валками вони опускаються і приймають смугу до нижніх проводкового столу. Пройшовши останню кліть, смуга потрапляє в зів між ремінним захлестивателем і барабаном моталки і намативателя барабана моталки. На цьому закінчуються операції підготовки смуги до прокатці. Стан, розмотувач і барабан моталки розганяються до робочої швидкості, верхні проводкового столи піднімаються і починається сталий процес прокатки, який триває до тих пір, поки на голівках розмотувач залишаються 2-3 витка смуги. При цьому швидкість прокатки знижується до заправної, верхні проводкового столи опускаються, створюючи можливість прокатки заднього кінця смуги під натягом. На барабані моталки задній кінець смуги (тобто зовнішній виток холоднокатаного рулону) фіксується притискним роликом. Змотаний рулон прибирають з барабана моталки снімателем і транспортується на ланцюговий транспортер, яким холоднокатані рулони передаються у відділення відпалу. Після відпалу рулони транспортують до дресирувальних стану.
Рулони встановлюють на кроковий транспортер, передній кінець смуги відгинається і відрізається на гільйотинних ножицях. Потім рулон центрується на барабані розмотувач, смуга на заправної швидкості пропускається через валки стану, передній кінець її заправляється на барабан моталки, проводиться установка валків нажімнимі гвинтами і створюється необхідне переднє і заднє натягу смуги, після чого стан прискорюється до робочої швидкості (20 м / с ). З моталки дресирувальних стану рулони транспортуються на склад готової продукції.

2. Техніко-економічні показники виробництва

2.1 Розрахунок роботи прокатного стану в часі

Прокатка на стані включає в себе наступні часові відрізки:
t1 - установка рулону на розмотувач
t2 - відгин і подача переднього кінця до 1й кліті
t3 - прокатка на заправній швидкості
t4 - розгін табору до робочої швидкості
t5 - прокатка на робочій швидкості
t6 - гальмування табору до швидкості пропускання заднього кінця
t7 - прокатка на швидкості пропускання заднього кінця
t8 - зняття рулону з моталки
t1 = 30 с
t2 = 20 з
t3 = L1-2/V1запр + L2-3/V2запр + L3-4/V3запр + L4-мот/V4запр + p * Dбм * n / Vч мот
F1V1 = F2V2 = F3V3 = F4V4
V3 = V4/m4 = V4/h4
h = 1 / (1-e)
Коефіцієнти висотної деформації по проходах:
h1 = 1 / (1-0,3) = 1,43
h2 = 1 / (1-0,4) = 1,67
h3 = 1 / (1-0,3) = 1,43
h4 = 1 / (1-0,15) = 1,18
V3запр = V4запр/m4 = 1,5 / 1,18 = 1,27 м / с
V2запр = 1,27 / 1,43 = 0,89 м / с
V1запр = 0,89 / 1,67 = 0,53 м / с
t3 = 4,5 / 0,53 +4,5 / 0,89 +4,5 / 1,27 +7 / 1,5 +3,14 * 0,8 * 2 / 1, 5 = 25,1 сек
t4 = (Vp-V4запр) / a
a = 1 м / с
t4 = (20-1,5) / 1 = 18,5 з
t6 = (Vp-V4запр) / b = (20-1,5) / 2 = 9,25 c
b = 2 м / с
t7 = L1-2/V1запр + L2-3/V2запр + L3-4/V3запр + L4-мот/V4запр
t7 = 4,5 / 0,53 +4,5 / 0,89 +4,5 / 1,27 +7 / 1,5 = 21,76 з
t8 = 30 с
t5 = Lп раб / Vраб
Lп запр = V4запр (t3 + t7) = 1,5 (25,1 +21,76) = 70,29 м
Lп ускор = Lп спізнюся = (Vp + V4запр) (t4 + t6) / 2 = (1,5 +20) (18,5 +9,25) / 2 =
= 298,31 м
Lп раб = Lк-Lп запр-Lп ус-зам = 3474-70,29-298,31 = 3204,4 м
t5 = 3205/20 = 160,25 з
Тц = Sti = 30 +20 +25,1 +18,5 +160,25 +9,25 +21,76 +30 = 314,86 »315 c
Тр = Ов-Тперекр = 314,86-30-20 = 264,86 з

2.2 Витрата металу, електроенергії, палива, валків і води на тонну готової продукції

Згідно роботі [4] питомі витрати складуть:
електроенергія - 100 кВт.год / т
тепло - 2500 ккал / т
вода - 25 м кубіч. / т
валки - 1 кг / т
2.3 Розрахунок вартовий і річної продуктивності
прокатного стану
Годинна продуктивність:
Ач = 3600 * G * Кіс / Тр * КМЕ = 3600 * 30 * 0,9 / 264,86 * 1,07 = 342,98 т
Річна продуктивність:
Аг = 342,98 * 7500 = 2572334,1 т / рік

Висновок

У результаті розробленої схеми технологічного процесу виробництва холоднокатаної смуги вдалося домогтися порівняно високої продуктивності, значно перевищує показники діючих станів. Це пояснюється рядом причин, що зумовили значне підвищення продуктивності прокатного стану.
По-перше, частка виробництва смуги даної товщини складає на даному стані лише невеликий відсоток, на ньому здійснюється прокатка і більш тонкої смуги, що веде до зниження річної продуктивності.
По-друге, прийнята у розрахунках швидкість прокатки на практиці може бути дещо нижчою, що знижує годинну і річну продуктивності.
По-третє, прокочується рулон без зварного шва, що значно зменшує час ритму прокатки і, отже, збільшує продуктивність.
По-четверте, у розрахунках прийнята максимальна для даного стану маса рулону, що також веде до збільшення продуктивності.

Література

1. ГОСТ 9045-80. Прокат тонколистовий холоднокатаний з маловуглецевої якісної сталі для холодної штамповки. Технічні умови .- М.: Держстандарт, 18 с.
2. ГОСТ 7566-81. Прокат і вироби подальшого переділу. Правила приймання, маркування, упаковки, транспортування, зберігання .- М.: Держстандарт, 6 с.
3. ГОСТ 19904-74. Сталь листова холоднокатана. Сортамент .- М.: Держстандарт, 17 с.
4. Федосов Б.М. Лекції за курсом обробки металів тиском. М, 2006
5. Полухін П.М., Корольов А.А., Матвєєв Ю.М. Прокатне виробництво. М., "Металургія", 1982, 696 с.
6. Беняковскій М.А., Богоявленський К.Н., Віткін А.І. та ін Технологія прокатного виробництва. Кн. 2. М., "Металургія", 2005, 423 с.
7. Діомідом Б.Б., Литовченко Н.В. Технологія прокатного виробництва. М., "Металургія", 1979, 488 с.
8. Корольов А.А. Механічне обладнання прокатних і трубних цехів. М., "Металургія", 1987, 480 с.
9. Механічне устаткування цехів холодної прокатки. Під ред. Г.Л. Химича. М., Машинобудування, 1972, 536 с.