Сучасний прокатний стан

Введення

Сучасний прокатний стан являє собою технологічний комплекс послідовно встановлених машин, що використовуються для отримання прокатних виробів заданих розмірів з необхідними якісними показниками. Продуктивність прокатного стану визначається пропускною здатністю окремих агрегатів, які забезпечують виконання технологічних операцій, але головним чином, продуктивність стану визначається пропускною здатністю робочих клітей.

Ми розглянемо методи визначення такту Т прокатки для різних станів, різних за своїм призначенням, розташуванню робочих клітей, способу прокатки. Такт або ритм прокатки визначається характеристикою наявного основного і допоміжного обладнання, кількістю та послідовністю розміщення робочих клітей, режимом роботи на них. Такт прокатки складається з машинного і допоміжного часу, при цьому машинний час може визначатися розмірами (перетином і довжиною) вихідного продукту обробки, кінцевими розмірами прокатуваного вироби, загальною кількістю проходів, розподілом витяжки по проходах, швидкістю прокатки і т.д. Допоміжний час залежить від ступеня механізації і автоматизації при виконанні необхідних операцій між проходами, кваліфікації обслуговуючого персоналу, режиму прокатки.

Розрахунок продуктивності стану

Теоретично годинну продуктивність прокатного стану А, т / год, можна визначити за формулою:

А = 3600 G / T,

G - маса заготовки, т; Т - такт прокатки (час між однойменними етапами прокатки двох наступних один за одним смуг), з

З формули видно, що годинна продуктивність стану А буде тим вище, чим масивніше злиток і чим менше потрібно часу для виконання необхідних операцій обробки до початку прокатки наступної смуги.

Однак подібної характеристикою користуються лише при роботі обтискних станів, так як в цьому випадку є прямий зв'язок з цехами, які виготовляють метал, продуктивність яких визначається масою зливків. Якщо розглядати цеху, що випускають готовий прокат, то їх продуктивність визначається по виходу готових виробів. Тоді теоретична продуктивність буде менше на певний коефіцієнт R1 виходу придатних виробів, який залежить від характеристики оброблюваного металу, виду виробу, вимог до його якості. Крім цього при визначенні фактичної продуктивності треба брати до уваги коефіцієнт використання стану R2, який дорівнює відношенню чистого часу прокатки до фактичного часу роботи стану. За допомогою цього коефіцієнта враховують приховані дрібні простої, втрати темпу і т.д. Зазвичай R2 = 0.95 ... 0.85. Коефіцієнт використання стану не є постійною величиною, тому що реконструкція станів, переклад на автоматичне управління окремих агрегатів, поліпшення організації роботи і т.д. підвищують його.

Таким чином, враховуючи вихід придатних виробів і коефіцієнт використання стану, практична годинна продуктивність при прокатці може бути знайдена за такою формулою:

                  A = (3600 / T) G R1 R2

Будь-прокатний стан протягом певного часу прокатує різні профілі, тому його продуктивність не може бути підрахована за одним профілем. Для кожного профілю стан має свою продуктивність Ai

Повну річну продуктивність стану вважають за середньою годинної продуктивності Aср і річного фонду робочого часу Тф, яке відповідає числу годин роботи стану за рік.

Середня годинна продуктивність прокатного стану визначається як частка від ділення всього випуску виробів за деякий період на витрачений час:

Аср =

Gi - маса отриманого прокату окремих профілів за прийнятий відрізок часу, т; Тi - час прокатки профілю протягом прийнятого періоду, ч.

Якщо відомі годинна продуктивність А табору при прокатці кожного виробу і частка відповідного профілю gi у загальному випуску виробів за прийнятий відрізок часу, то середньогодинна продуктивність дорівнює:

Аср =

Але визначення годинної продуктивності кожного викликає деякі труднощі, тому використовують коефіцієнт трудомісткості Кi, рівний відношенню годинної продуктивності основного виду вироби до годинної продуктивності при прокатці кожного профілю. Зазвичай за основний вид вироби приймають або найбільш простий в технологічному відношенні профіль, або переважний у сортаменті стану.

Знаючи коефіцієнт трудомісткості Кi і годинну продуктивність стану при прокатці основного профілю А0, середню годинну продуктивність знаходять так:

Аср =

Середня годинна продуктивність стану знаходиться в прямій залежності від планованого в даний момент часу сортаменту, який може змінюватися в наступному періоді у зв'язку з падінням попиту на одні вироби та підвищенням на інші. Тому середня годинна продуктивність прокатного стану не є постійною величиною. Вона відображає не тільки технічні можливості прокатного стану, але і співвідношення високопродуктивних і трудомістких виробів у плані розрахункового відрізка часу.

Що ж стосується ефективного річного фонду виробничого часу Тф, то він залежить від графіка роботи стану і організації роботи на ньому, а також від виду прокочуються виробів. На металургійних заводах ефективний річний фонд виробничого часу для різних станів при безперервному графіку роботи може приймати значення від 6800 год до 7700 год

Таким чином, знаючи середню годинну продуктивність стану Аср і фактичний час його роботи протягом року, можна визначити річну продуктивність:

Агод = Аср Тф

Закінчуючи розгляд методів розрахунку продуктивності прокатних станів, слід зазначити, що діючі стани в багатьох випадках мають приховані можливості збільшення випуску прокатних виробів. При цьому треба ще раз звернути увагу на можливість збільшення продуктивності стану шляхом скорочення такту прокатки, зменшення прихованих простоїв, збільшення фактичного часу роботи, маси злитків і підвищення виходу придатних виробів. Розрахунки продуктивності стану дозволяють визначити його «вузькі» місця, а отже, намітити заходи щодо їх усунення.

Прокатка у реверсивних станах

Припустимо, що є одноклетевой реверсивний стан, прокатка на якому ведеться в одну смуги без перекриття. Такт буде складатися з чистого часу прокатки (машинного часу) і втрат на паузи з урахуванням початкової і визначається за формулою:

                           

T = S tм + S Tп + To

Тм - машинний час одного періоду, c; Tп - час пауз між послідовними пропусками металу між валками, с; о - початкова пауза (час між закінченням прокатки попередньої смуги і початком прокатки наступної), с.

Однак при визначенні цього часу для клітей реверсивних станів виникають труднощі, тому що швидкість прокатки в межах кожного проходу не є постійною. При підході металу до валянням їх частота обертання невелика через реверсування, а також знижується для забезпечення сталого захоплення металу та зменшення динамічного удару. Тому для зниження машинного часу усталена стадія прокатки проходить на підвищених швидкостях.

Визначаючи машинний час прокатки для реверсивної кліті, треба пам'ятати, що кожен прохід металу між валками можна виконувати з однієї з п'яти схем зміни частоти обертання валків (див. додаток мал. 1). При цьому tp - час розгону двигуна до частоти обертання, що відповідає захопленню металу валками; to - час очікування смуги перед її завданням у валки; tу - час прискорення при наявності металу у валках; tп - час прокатки при постійній швидкості; tз - час уповільнення при наявності металу у валках; tт - час гальмування двигуна до повної зупинки після виходу металу з валків.

Машинне час прокатки кожного проходу в кліті реверсивного стану являє собою суму різних періодів роботи двигуна:

Tм = tу + tп + tз

Аналізуючи роботу реверсивних станів можна сказати, що повне машинне час залежно від швидкісного режиму прокатки в даному проході визначається за формулою:

Тм = tу + tп + tз =

ny - частота обертання валків при захопленні металу валками, хв -1; nn - частота обертання валків при викиди металу, хв -1; Lh - довжина смуги по виході з валків, мм; Dp - робочий діаметр валка, мм.

Вибираючи оптимальні умови прокатки, слід спочатку встановити раціональний режим обтиснень, який визначається найменшим числом проходів, прийнятих виходячи з умов сталого захоплення металу валками, міцності деталей стану, потужності приводу. При цьому слід пам'ятати, що зменшення числа проходів дає більший ефект, ніж зростання інтенсивності швидкісних умов. Тому спочатку потрібно визначити раціональний режим обтиснень і для нього вибрати підходящий швидкісний режим прокатки.

Важливу роль у зниженні загального часу прокатки грає зменшення пауз на допоміжні операції, які визначаються швидкістю роботи механізмів стану.

Прокатка в нереверсивних станах

При прокатці в нереверсивних клітях, частота обертання валків яких постійна, для кожного проходу машинний час можна визначати за такою залежністю:

Тм = Lh / J h

Lh - довжина смуги по виході з валків, м; J h - швидкість прокатки, м / с.

Ця швидкість приймається рівною окружної швидкості валків з урахуванням випередження, якщо воно має помітне значення:

J h = (p Dn/60) (1 + Sh), де   Sh - випередження.

На практиці часто визначення такту прокатки тільки розрахунковим шляхом викликає труднощі, оскільки тривалість допоміжних операцій на різних станах може істотно відрізнятися.

Спростити розрахунок допомагає графік Адамецкого і його види. На ньому по горизонтальній осі відкладається час у секундах, по вертикальній - номер кліті стану. Тривалість прокатки в розглянутому проході на графіку відзначається жирної горизонтальною лінією на осі, що відповідає прокатної кліті. Вільні ділянки між двома лініями представляють паузи між сусідніми проходами. Передача смуги з однієї кліті в іншу зображується похилою лінією, а її проекція на горизонтальну вісь відповідає пауз на передачу. За графіком Адамецкого можна наочно простежити за послідовністю виконання технологічного процесу і бачити елементи машинного часу прокатки. Отже, з'являється можливість аналізувати завантаженість робочих клітей, виявляти їх пропускну спроможність і намітити можливий перерозподіл обтиснень прокочується смуги між клітями або зміна швидкісних умов по клетям з метою більш рівномірній їх завантаження відповідно до вимог максимальної продуктивності стану. У додатку на рис. 2 представлений графік Адамецкого безперервний заготовочного стану, що складається з двох безперервних груп по шість клітей в кожній з послідовним чергуванням вертикальних і горизонтальних клітей.

Якщо на безперервному стані є можливість послідовно стикувати (зварювати) задній кінець однієї заготовки з переднім кінцем інший з видачі з печі, то процес прокатки називається нескінченним. Очевидно, для цього випадку будувати графік Адамецкого немає необхідності: так, час Т прокатки відповідає машинним часом будь-який з клітей, оскільки пауза між прокаткою сусідніх смуг дорівнює нулю. Ймовірно, найбільш зручно визначати такт за часом роботи чистової кліті, завжди є можливість знати масу прокатного вироби.

Таким чином, розглянуті методи визначення такту Т прокатки для різних станів, які відрізняються своїм призначенням, розташуванням робочих клітей і способом прокатки.

Додаток

4)

nn

n3

ny

tp t0 ty tn t3 tT t, c

5)

n, n

nn

n, 3

n3 n, y

n3 Tn

tp ty tn t3 tT tp ty tn t3 tT t, c

Рис. 1 Основні схеми зміни частоти обертання валків реверсивних клітей:

1 - трикутна з розгоном і уповільненням при наявності металу у валках;

2 - трикутна з уповільненням після викиду металу з валків;

3 - трикутна з уповільненням після захоплення металу валками;

4 - трапецеїдальних з очікуванням металу перед захватом;

5 - трапецеїдальних без очікування металу перед захопленням.

Додаток

1)

nm

n3

ny

tp ty t3 tT t, c

2)

nm = n3

ny

tp ty tT t, c

3)

nm

n3

tp t3 tT t, c

Тм Те

Т

Тц

Тц

Рис. 2 Графік Адамецкого безперервного заготовочного стану