МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение высшего образования
«Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)»
Институт открытого дистанционного образования Кафедра «Техники, технологии и строительства»
ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ Заведующий кафедрой ТТС
________________ К.М. Виноградов
«___»____________ 2021 г.
КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПРОКАТКЕ СТАЛИ МАРКИ 16ГС
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ
ЮУрГУ – 22.03.02.2021.11116. ПЗ ВКР
Руководитель работы
к.х.н, доцент кафедры ТТС
________________А.В. Мохова
«___»____________ 2021 г.
Автор работы
Студент группы О-475
________________А.С. Долматов
«___»____________ 2021 г.
Нормоконтролер
_____________ О.С. Микерина
«___»____________ 2021 г.
Челябинск 2021
АННОТАЦИЯ
Долматов А.С. Контроль технологических параметров при прокатке стали марки 16ГС
ЮУрГУ, О-475, 62 с., 23 табл., 8 рис., библиогр. список – 30 наим., 6 л. плакатов
ф. А1.
Целью выпускной квалификационной работы является определение контрольных точек (параметров) при прокатке стали марки 16ГС условиях ПАО
«Ашинский металлургический завод».
Задачи:
- описание стали марки 16 ГС (её назначение и примение);
- выбор оборудования для производства стали марки 16ГС.
- расчёт параметров исходной заготовки, режимов обжатий и энергосиловых параметров прокатки стали марки 16ГС;
- предупреждение образования возможных дефектов;
- обзор возможных направлений модернизации.
Изм. Лист № докум. Подп. Дата
Лист
22.03.02.2021.11116 ПЗ ВКР
Разраб. А.С. Долматов Лит. Листов
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ... 5
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ... 6
1.1Описание стали марки 16ГС ... 6
1.2 Назначение стали марки 16ГС ... 7
1.3 Технологическая схема производства ... 7
1.4 Выбор оборудования для прокатки ... 10
1.4.1 Сортамент ... 10
1.4.2 Характеристики используемого оборудования ... 11
1.4.3 Технические условия поставки сляб. Фабрикация ... 15
1.4.4 Нагрев металла перед прокаткой ... 16
1.4.5 Прокатка листов ... 19
1.4.6 Делительные ножницы и участок ПФО ... 22
1.4.7 Порезка листов на СКОН и НПР ... 23
1.4.8 Приёмка готовой продукции ... 24
1.5 Определение температурного баланса прокатываемого листа ... 24
1.6 Контроль качества продукции ... 27
2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ ...Error! Bookmark not defined. 2.1 Расчёт исходной заготовки ...Error! Bookmark not defined. 2.2. Расчет режима обжатий по величине относительной деформации ... Error! Bookmark not defined. 2.3 Расчет энергосиловых параметров прокатки ...Error! Bookmark not defined. 2.4. Расчет скоростного режима прокатки. ...Error! Bookmark not defined. 3 ДЕФЕКТЫ КОНЕЧНОГО ПРОДУКТА ПРОИЗВОДСТВА... 44
3.1 Общие сведения о дефектах ... 44
3.2 Дефекты прокатного происхождения ... 44
4 ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА ... 48
4.1 Зарубежные аналоги стали марки 16ГС ... 48
4.2 Зарубежные способы производства ... 48
6.1 Анализ опасных производственных факторов ... 20
6.2 Анализ вредных производственных факторов ... 21
6.3 Особенности отопления производственного цеха ... 22
Использование автоматики в системе отопления цехов ... 25
Критерии выбора системы отопления цехов заводов ... 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ... 27
ПРИЛОЖЕНИЕ А ... 28
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ... 30
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ... 31
ВВЕДЕНИЕ
Задача снижения себестоимости, повышения конкурентоспособности продукции отечественного прокатного производства на мировом рынке является в условиях современной экономики одной из наиболее важных и актуальных.
Значительная доля готовой продукции, выпускаемой прокатной отраслью, производится на толстолистовых станах горячей прокатки. Продукция этих станов является исходной для производства труб большого диаметра, поступающих на магистральные газо- и нефтепроводы, для кораблестроения, предприятий машиностроения (в том числе котлостроения) и ряда других отраслей. Большинство отечественных толстолистовых станов в настоящее время нуждается в реконструкции в связи с устаревшим оборудованием и устаревшей технологией. Наряду с модернизацией оборудования планируется применение технологий, обеспечивающих заметное уменьшение потерь металла при боковой и торцевой обрези готового листа, которая составляет на действующих станах 80- 85% общей величины отходов металла. Практическое внедрение новых технологических режимов невозможно без создания (либо реконструкции) автоматизированных электро- и гидроприводов, разработки и применения современных систем управления и средств автоматизации.
Прокатка является основным видом обработки металлов давлением. Около 3/4 стали, выплавляемой на металлургических заводах, обрабатывается на прокатных станах и выпускается в виде готового проката: листов, сортовых профилей, труб.
В отличие от других видов обработки металлов давлением (ковки, штамповки, прессования), деформация металла при прокатке осуществляется непрерывно- вращающимися валками, поэтому процесс прокатки является наиболее высокопроизводительным. Прокатные изделия - листы и полосы, различные сортовые профили и трубы - стали основными исходными продуктами в машиностроении, строительстве и других отраслях экономики.
Цель выпускной квалификационной работы - изучение контроля технологических параметров при прокатке марки стали 16ГС на «Ашинском металлургическом заводе».
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.1 Описание стали марки 16ГС
Сталь марки 16ГС – сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций.
На «Ашинском металлургическом заводе» сталь марки производится согласно ГОСТ 19281-2014[1] и ТК 123-Э-065-2020[2]. Требования по химическому составу представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Химический состав стали марки 16 ГС
НД Массовая доля элементов в стали, %
C Mn Si S P Cr Ni Cu Al V Nb Ti As N
ГОСТ min 0,12 0,90 0,40 - - - - - - - - - - -
max 0,18 1,20 0,70 0,035 0,030 0,30 0,30 0,30 0,06 0,12 0,05 0,04 0,08 0,012
ТК min 0,12 0,90 0,40 - - - - - 0,010 - - - -
max 0,18 1,20 0,70 0,025 0,030 0,15 0,25 0,25 0,040 - - - 0,012 Цель 0,16 0,95 0,55 <0,015 <0,025 0,015
Примечания по химическому составу:
1. В стали для разливки на МНЛЗ суммарное содержание серы и фосфора должно быть не более 0,040%. Отношение содержания Ca/Al – не менее 0,05.
2. Превышение в ковшевой пробе массовой доли хрома, никеля меди выше верхних значений заданного химического состава (не выше значений ГОСТ) при соблюдении предельного углеродного эквивалента не является браковочным признаком[2].
3. Значение углеродного эквивалента (Cэкв) должно составлять 0,43.
В таблице 1.2 представлены технологические свойства стали марки 16ГС.
Свариваемость без ограничений
Флокеночувствительность не чувствительна Склонность к отпускной хрупкости не склонна
В таблице 1.3 представлены механические свойства стали марки 16ГС.
Таблица 1.3 – Механические свойства стали марки 16ГС
Сортамент Размер Напр. sв sТ dS y KCU
- мм - МПа МПа % % кДж/м2
Лист ГОСТ
5520-79 - - 450-490 275-325 21 - 590
Трубы горячекатанные
Ø 325 х
30 Танг. 480 280 28 57 1000
Трубы горячекатанные
Ø 325 х
30 Прод. 480 260 27 65 1200
1.2 Назначение стали марки 16ГС
Сталь марки 16ГС используют для производства высокопрочных металлоконструкций, имеющие болтовые, сварные или клёпанные соединения, а также детали и части паровых котлов и сосудов, работающих под давлением, в том числе при повышенных температурах; корпуса аппаратов, днища фланцы и другие детали, работающие при температурах от -40 до +475 градусов под давлением; элементов сварных металлоконструкций, работающих при температуре до -70 °С; для оборудования и трубопроводов атомных станций (АС);
изготовления секторных колен и тройников трубопроводов АС с Ду 1400-1600, сварных переходов, фланцев, сварных тройников и других фасонных деталей трубопроводов АС с температурой эксплуатации от -40 °С до 350 °С; в качестве основного слоя при изготовлении горячекатаных двухслойных коррозионностойких листов.
Сталь 16ГС обеспечивает класс прочности листового, широкополосного универсального проката и гнутых профилей КП 265 при толщине проката от 20 до 160 мм., КП 295 при толщине от 20 до 32 мм., КП 315 при толщине от 10 до 20 мм., КП 325 при толщине до 10 мм без применения дополнительной упрочняющей обработки.
Вид поставки стали 16ГС (металлопрокат):
- Лист (ГОСТ 5520-79 и ГОСТ 19281-2014);
- Широкополосный прокат (ГОСТ 19281-2014);
- Гнутые профили (ГОСТ 19281-2014);
- Сортовой и фасонный прокат(ГОСТ 19281-2014);
- Поковки (ГОСТ 8479-70).
1.3 Технологическая схема производства
Технологическая схема производства па ПАО «Ашинский металлургический завод» представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Технологическая схема производства Основные этапы производства стали на ПАО «АМЗ»:
1. Выплавка стали в ДСП-120 с получением жидкого металла, используемого для дальнейших технологических операций. Выплавка осуществляется в дуговой сталеплавильной печи (ДСП-120) согласно ТИ 123-Э-01 [3]. Общий вид ДСП-120 представлен на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Общий вид ДСП-120
Основными задачами производства стали в ДСП являются:
− повышение производительности и снижение производственных затрат;
− обеспечение заданного качества продукции [4].
2. Доводка стали на участке агрегат-ковш печь (АКР-100) с части химического состава путём легирования и раскисления стали и нагрева металла до определённой температуры. Доводка осуществляется согласно действующей технологической инструкции ТИ 123-Э-10[5]. Общая схема агрегата ковш-печь представлена на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 – Агрегат ковш-печь [6]:
1 – токоподвод; 2 – графитированные электроды; 3 – бункеры для ферросплавов;
4 – система удаления технологических газов; 5 – водоохлаждаемый свод (крышка); 6 – электрические дуги; 7 – рафинировочный шлак; 8 – жидкий металл:
9 – футерованный ковш; 10 – газовая продувка, 11 – устройство для
транспортировки ковша (сталевоз); 12 – продувочное устройство; 13 – выпускное отверстие с шиберным затвором.
3. Разливка стали на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) получение полупродукта заданных геометрических размеров для дальнейшего передела. Разливка стали производится согласно действующей технологической инструкции ТИ 123-Э-15[7]. Общий вид МНЛЗ представлен на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 – Общий вид МНЛЗ
4. Прокатка в ЛПЦ-1 для получения конечного продукта производства – листа.
Прокатка производится согласно действующей технологической инструкции ТИ 123-1П-01[8].
1.4 Выбор оборудования для прокатки 1.4.1 Сортамент
Требования к листу в части геометрических размеров, химического состава (марка стали) и требования к механическим характеристикам должны оговариваться в заказе, контракте и спецификации.
На стане 2850 изготавливается горячекатаный толстолистовой прокат следующего сортамента:
- Листы из углеродистой стали обыкновенного качества по ГОСТ 14637[9] с химическим составом по ГОСТ 380[10] марок Ст0, Ст2сп, Ст3сп, Ст4сп, Ст5сп;
- Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной качественной стали по ГОСТ 1577[11] марок 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 15Г, 20Г, 30Г, 50Г и 35Г2,с химическим составом по ГОСТ 1050[12],
20Х, 30Х, 40Х и 45Х с химическим составом по ГОСТ 4543[13], 60Г, 65Г, 70Г с химическим составом по ГОСТ 14959[14];
- Прокат толстолистовой из нелегированной и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением марок 15К … 20К, 09Г2С, 16ГС, 10Г2С1, 17ГС, 17Г1С по ГОСТ 5520[15];
- Прокат толстолистовой горячекатаный из стали марки 20К по ТУ 14-1- 3922[16] толщиной свыше 60 мм до 160 мм;
- Прокат повышенной прочности из стали марок 14Г2, 09Г2С, 09Г2СД, 09Г2, 09Г2Д, 10Г2С1, 10Г2С1Д, 12ГС, 16ГС, 17ГС, 17Г1С, 17Г1С-У, 15ГФ, 14Г2АФ, 16Г2АФ, 10Г2ФБЮ, 10ХСНД и 15ХСНД по ГОСТ 19281[1];
- Прокат низколегированный конструкционный для мостостроения по ГОСТ 6713[17] марок 10ХСНД, 15ХСНД;
- Прокат для строительных стальных конструкций из стали марок С255, С345 и С355 по ГОСТ 27772[18];
- Прокат из углеродистых и конструкционных марок, предназначенных для внешнего рынка S235JR, S235J0, S235J2, S275JR, S275J0, S275J2, S355JR, S355J0, S355J2, S355К2 по EN 10025-2[19];
- Прокат листовой специального назначения из высококачественной стали марок 25ХГСА и 30ХГСА по ГОСТ 11269[20] с химическим составом по ГОСТ 4543. Прокат изготавливается без термообработки. Механические свойства стали марок 25ХГСА и 30ХГСА, определяются на термически обработанных образцах (закалка + отпуск);
- Прокат листовой из стали марки 35ХГСА изготавливается по согласованной с потребителем НТД с химическим составом по ГОСТ 4543. Прокат листовой горячекатаный из легированной стали марки 20ХГСА по ТУ14-1-1409[21] с химическим составом по ГОСТ 4543;
- Прокат листовой из рессорно – пружинной углеродистой стали марок 60С2А с химическим составом по ГОСТ 14959;
- Прокат толстолистовой горячекатаный из углеродистой стали обыкновенного качества, конструкционной качественной и низколегированной стали по ТУ14-123-199 сталей марок:
• Ст3сп с химическим составом по ГОСТ 380,
• 20…60, 15Г…50Г с химическим составом по ГОСТ 1050,
• 20Х…45Х, 30ХГСА с химическим составом по ГОСТ 4543,
• 09Г2С, 16ГС, 17Г1С, 10ХСНД с химическим составом по ГОСТ 19281,
• 65, 70, 60Г…70Г с химическим составом по ГОСТ 14959.
1.4.2 Характеристики используемого оборудования
Производство толстолистового металлопроката из углеродистых, низколегированных, конструкционных марок сталей на ПАО «Ашинский металлургический завод» ведётся на стане «2850» из собственных слябов и слитков, отливаемых в электросталеплавильном цехе №2.
Схема расположения основного оборудования представлена на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5 – Схема расположения основного оборудования на стане трио
«2850»:
1 – методические печи №1,2,3; 2 – поворотный механизм; 3 – прокатная клеть с подъёмно-качающимися столами; 4 – рольганг; 5 – шестерённая клеть; 6 – электродвигатели; 7 – правильная машина; 7 – инспекторские столы № 1,2; 9 – разметочная машина; 10 – гильотинные ножницы; 11 – боковые ножницы, 12 –
клеймовочная машина; 13 – листоукладчик.
Рисунок 1.6 – Общий чертёж прокатной клети
Таблица 1.4 – Основные параметры и нагрузочные способности оборудования стана 2850
№ п/п Наименование оборудования и чертёж Параметр Наибольшее
значение
1 Клеть Усилие прокатки 1200 тс = 11,77
МН
2 Верхний валок (чугун марки ЛП-58) Диаметр бочки 915 мм
3 Средний валок (чугун марки ЛП-58) Диаметр бочки 650 мм
4 Нижний валок (сталь 60ХН) Диаметр бочки 925 мм
5 Верхний и нижний валки Диаметр шеек 640 мм
6 Верхний и нижний валки Тип подшипника Текстолитовый
7 Шпиндель (один) Крутящий момент 110 тс·м =
1079 кН·м
8 Шестерённая клеть Крутящий момент 150 тс·м =
1472 кН·м 9 Муфта зубчатая предельного момента Крутящий момент 170 тс·м = 1668 кН·м
10 Редуктор
Кратковременный крутящий момент на
тихоходном валу
170 тс·м = 1668 кН·м
11 Редуктор Передаточное число 5
Таблица 1.5 – Основные параметры и характеристики двигателей главного привода стана
Параметр двигателя и
размерность Обозначение Двигатель М1 Двигатель М2 Паспортные параметры
Тип АКС317-51-16
Номинальная мощность, кВт Nnom 2000 2000
Номинальный ток статора, А Inom 480 486
Номинальный ток ротора, А Inomрот 1280 1200 Номинальное напряжение на
роторе, В Unomрот 980 990
Номинальная частота вращения,
об/мин nnom 370 370
Синхронная частота вращения,
об/мин n0 375 375
Ток подключение сопротивления Rc и перехода с характеристики 1
на 2,А
I12 600 600
Ток отключение сопротивления Rc и возврата с характеристики 2
на 1,А
I21 300 300
Продолжение таблицы 1.5 Ток мгновенного отключения
двигателя, А I3 890 890
Расчётные параметры Номинальный крутящий момент,
кН·м Mnom 51,6 51,6
Момент остановки двигателя,
кН·м M3 95,7 94,5
Частота вращения двигателя при номинальном моменте на
характеристике 1, об/мин nномi1 356 356
Частота вращения двигателя при номинальном моменте на характеристике 1, об/мин
nномi2 342 337
Частота вращения двигателя при нагружении и переходе с
характеристики 1 на характеристику 2, об/мин
n12н 351,4 351,4
Момент на характеристике 1 при нагружении перед переходом на
характеристику 2, кН·м
Mi1н 64,1 64,1
Момент на характеристике 2 при нагружении сразу после перехода
с характеристики 1, кН·м
Mi2н 36,9 32,1
Частота вращения двигателя при разгрузке и возврате с
характеристики 2 на характеристику 1, об/мин
n21р 354,5 351,4
Момент на характеристике 2 при разгрузке перед возвратом на
характеристику 1, кН·м
Mi1p 32,1 32,1
Момент на характеристике 1 при разгрузке сразу после возврата с
характеристики 2, кН·м Mi2p 55,7 64,1
Существующие недостатки прокатного стана:
1) к нагревательным печам слитки и слябы подают краном, который должен непрерывно обслуживать только печи. Печи не имеют достаточных посадочных стеллажей и удлиненного рольганга в сторону склада заготовки и не соединены между собой посадочным рольгангом. Таким образом, посадочная площадка у торцовой части каждой печи по существу представляет собой рольганг длиной лишь немного больше ширины печи. Это вынуждает постоянно обслуживать печи краном. Кран не может произвести запас слябов у посадочного стола, так как
отсутствуют для этого площадки. Рассоединение посадочного рольганга обеих печей не позволяет осуществлять передачу металла от одной печи к другой; кран вынужден постоянно перемещаться над каждой печью, поскольку укладка слябов производится непрерывно. Такое положение противоречит и условиям безопасности труда: машинист крана работает в загазованной атмосфере и при высокой температуре, а обслуживающий персонал должен постоянно отходить от рабочего места как во время транспортировки краном металла, так и при последующем перемещении его к складу.
2) Не учтены габариты рабочих мест у торцевых частей печи, неудовлетворительно осуществлена вентиляция на этом участке. Все это снижает производительность труда.
1.4.3 Технические условия поставки сляб. Фабрикация
Исходной заготовкой для прокатки листов являются слябы и слитки. На стане
"2850" прокатываются слябы толщиной от 180 мм до 240 мм включительно, шириной от 900 мм до 1600 мм включительно и длиной от 900 мм до 1800 мм включительно. Слябы длиной свыше 1800 мм, по заданию ПДБ режутся на мерные длины.
Приемка слитков производится в соответствии с требованиями СТП 14-123-Э- 01[22] или другой согласованной НТД. Приёмка непрерывнолитых слябов производится в соответствии с требованиями СТП 14-123-С-02[23] или другой согласованной НТД.
Слитки поставляются листопрокатному цеху поплавочно в соответствии с наряд - заданием. Каждая плавка сопровождается отвесной с указанием номера плавки, марки стали, количества и типа слитков, химического анализа стали, количества неполноценных слитков.
На донной части или узкой грани каждого слитка каждой плавки работниками ОТК ЭСПЦ-2 мелом наносится маркировка (номер плавки). На донную часть или узкую грань каждого слитка, отставшего от своей плавки (задержавшегося) в ЭСПЦ-2 краской наносится маркировка (номер плавки, марка стали). При
"горячем всаде" один - два слитка маркируются на платформе известью в соответствии с СТП 14-123-Э-01.
Слябы и слитки, находящиеся на складе ЛПЦ-1, под козловым краном, в
«открылке» и на территории завода маркируются светлой несмываемой краской.
Маркировка заготовки должна находиться на боковой грани и торцах сляб в стопе. Маркировка содержит: номер плавки, марку стали и длину мерного сляба (после вторичной порезки) в миллиметрах.
Фабрикация металла производится согласно справочникам «АИСУП ЛПЦ-1».
Фабрикационные коэффициенты внесены в нормативную справочную информацию (НСИ). Расчет размеров (массы) заготовки производится автоматически.
Контроль за задачу металла под прокатку с установленными фабрикационными коэффициентам осуществляет начальник ПДБ.
Фабрикационный коэффициент для листов шириной менее 1700 мм, длиной более 10000 мм, должен быть в пределах от 1,128 до 1,135 т/т. Для листов, шириной 1700 мм и более, а также шириной менее 1700 мм и длиной до 10000 мм фабрикационный коэффициент должен быть в пределах от 1,120 до 1,132 т/т.
Допускается превышение фабрикационого коэффициента при условии прокатки небольших партий листов. Расчет фабрикационного коэффициента производится по формуле:
Кф=( Мсл / (h×b×l×Kp×7,85))/106 где Кф - фабрикационный коэффициент;
Мсл – масса сляба, т;
h, b, l – геометрические размеры заданного листа, мм;
Kp – кратность раската;
7,85- коэффициент учитывающий плотность стали , т/м³.
Фабрикационные коэффициенты для проката поставляемого по EN 10025- 2[20] должны соответствовать нижеприведенным требованиям:
Класс А — 1,120-1,140 кг/т;
Класс В — 1,150-1,180 кг/т;
Класс С — 1,180-1,200 кг/т;
Класс D — 1,120-1,135 кг/т.
1.4.4 Нагрев металла перед прокаткой
Посадка слитков и слябов в нагревательные печи производится поплавочно.
Посадка плавки по частям допускается по производственной необходимости или по условиям заказа. Краткая техническая характеристика нагревательных печей представлена в таблице 1.6 и в таблице 1.7.
Таблица 1.6 – Характеристика методических печей № 1,2 Наименование
показателей Единица измерения Фактическая величина
Тип печи - Методическая
толкательная печь
Количество зон нагрева шт 4
Количество горелок шт 11
Размер рабочего пространства печи:
- длина активного пода - полезная площадь пода
м
м2 28,0
97,4
Способ загрузки - торцевая
Способ выдачи - боковая
Таблица 1.7 – Характеристика методической печи № 3 Наименование показателей Единицы
измерения Фактическая величина
Тип печи - Методическая
толкательная печь
Количество зон нагрева шт 5
Количество горелок шт 24
Размер рабочего пространства печи:
- длина - ширина
- габаритная площадь пода - высота рабочего пространства
верхних зон
- высота рабочего пространства нижних зон
м м м2 мм мм
37,73 4,1 154,7
1500 1100…2300
Способ загрузки - торцевая
Способ выдачи - боковая
Характеристики нагреваемых заготовок:
- длина заготовки - ширина заготовки - толщина заготовки
мм от 900 до 1800
от 900 до 1600 180…240 Максимальная температура нагрева
заготовок °С 1260
При посадке слитков и слябов следует максимально стремиться к посаду
″горячим всадом″. "Горячим всадом″ считается температура слитка и сляба более или равной 500 0С.
По температурным режимам нагрева сталь марки 16ГС относится к 1 группе.
Время нагрева слитков и слябов и температурный режим печей по зонам должны соответствовать таблицам № 1.8, 1.9, 1.10.
Таблица 1.8 - Продолжительность нагрева слитков и слябов
Марка стали
Тип слитка
Толщина слитка, сляба, мм
Масса, кг
Температура слитков и слябов
перед посадкой,
0С
Продолжительность нагрева не менее,
час-мин.
Печь № 3 Печь № 1, 2
1 2 3 4 5 6 7
Слитки спокойной
стали
I 410 3850 менее 500
500 и более
4ч.30мин.
4 ч.10 мин.
5 ч.00 мин.
4 ч.40 мин.
V 360 2800 менее 500
500 и более
4 ч.00 мин.
3 ч.35 мин.
4 ч.20 мин.
3 ч.55 мин.
Слябы
см. примечания п. 1 180;200
менее 500 2 ч.30 мин.
240 3 ч.30 мин.
180,200 более 500 2 ч.15 мин.
240 3 ч.15 мин.
Примечания:
1. Средняя удельная продолжительность нагрева холодных сляб с момента посадки от 0,8 до 0,9 мин/мм. Максимальная продолжительность нагрева соответствует более тяжелым слябам (толщиной более 200 мм).
2. При посадке сборной плавки учет времени нагрева по часам производится как для одной плавки.
Таблица 1.9 - Температурный режим печей № 1, 2 по зонам при работе на природном газе
Группа стали
№ печи
Зоны 1
томильная
2 сварочная
(верх)
3 сварочная
(низ)
4
методическая (боковая) Температура среды по зонам при нагреве металла, °С Слитки и
слябы 1 группы
1,2 1270-1320 1270-1320 1270-1330 1150-1210
Таблица 1.10 - Температурный режим печи № 3 по зонам при работе на природном газе
Группа стали
№ печи
Зоны 1
сварочная (верх)
1 сварочная
(низ)
2 сварочная
(верх)
2 сварочная
(низ)
3 томильная Температура среды по зонам при нагреве металла, °С Слитки и
слябы 1
группы 3 1000-1190 1000-1190 1270-1310 1270-1310 1270-1320 Примечание:
Температура в верхней и нижней методической зоне не регламентируется Посадка слябов длиной от 1700 мм до 1800 мм включительно, производится в печь № 3. Перед началом посадки слябов, необходимо включить третью воздуходувку.
Посадка слябов производится по следующей схеме: последовательно в каждый ряд сажать не менее шести слябов длиной от 1320 мм до 1600 мм включительно, далее не менее 6 слябов длиной свыше 1600 мм до 1800 мм.
Контроль за посадом и продвижением слябов по печи осуществляют на- гревальщик и посадчик металла.
На поверхности нагретых слябов не должно быть темных полос и пятен, свидетельствующих о недостаточном времени томления, либо охлаждения через окно выдачи.
1.4.5 Прокатка листов
Прокатка слябов и слитков производится на стане трио Лаута «2850».
Температура начала прокатки определяется после удаления окалины, т.е.
после второго - четвёртого пропуска. Температура начала прокатки должна быть не менее 1180°С и 1150°С соответственно для слитков и слябов, которая обеспечивается температурой нагрева металла в печи и контролируется при помощи стационарного автоматического пирометра.
Не прогретые, а также остывшие слитки и слябы к прокатке не допускаются.
Ответственный старший вальцовщик.
Прокатка слитков ведется по следующей схеме:
-для уплотнения литой структуры и снятия конусности делаются первые два - шесть проходов продольном направлении,
-затем раскат задается в валки под углом 10-20 градусов для придания слитку прямоугольной формы,
-разворачивается на 90° относительно длине слитка и прокатывается до получения необходимой ширины будущего листа,
-после получения нужной ширины слиток кантуется на 90° и прокатка ведется вдоль продольной оси раската. При этом положение раската периодически фиксируется линейками.
Прокатка сляб ведется по следующей схеме:
-сляб задается в валки и прокатывается до получения необходимой ширины будущего листа;
-после получения нужной ширины сляб кантуется на 90° и прокатка ведется вдоль продольной оси раската. При этом положение раската периодически фиксируется линейками.
Когда длина (ширина) сляба позволяет получить необходимую ширину необрезного листа, прокатка производится без разбивки ширины.
Максимальное давление металла на валки не должно превышать 1500 тонн.
Запрещается задавать раскат в валки при горящей лампе контроля оборотов двигателя.
Для углеродистых марок стали, обжатие в первых двух - шести пропусках (при задаче вдоль) должно быть в пределах от 20 до 35 мм в зависимости от толщины. Для конструкционных, легированных и низколегированных марок стали обжатие в первых шести пропусках (в зависимости от ширины раската) должно быть в пределах от 20 до 25 мм.
При прокатке листов на всем сортаменте относительное обжатие во всех проходах не должно превышать 18 %.
Во время прокатки слитков при разбивке ширины после 7 и 8 прохода необходимо производить дополнительную кантовку на 180 градусов.
Листы из углеродистых, низколегированных и конструкционных марок сталей в необрезном виде поставляются по фактической массе в соответствии с договором, оформленным ПСО с потребителем. Прокатка этих листов производится на плюсовых допусках согласно требованиям ГОСТ 19903[24].
Для получения плоскостности листов толщиной свыше 60 мм выполняется 1-2 проглаживающих прохода.
Во избежание получения разнотолщинности по кромкам листа в последних 2- 3 пропусках раскат должен задаваться в валки строго по оси прокатки.
Замер толщины производится периодически микрометром-листомером с ценой деления 0,1 мм. Ответственный старший вальцовщик.
При замере толщины листа необходимо учитывать температурную усадку металла, указанную в таблице 1.11.
Таблица 1.11 – Величина температурной усадки по толщине листа при прокатке
Окончательная толщина листа, мм Величина температурной усадки, не более, мм
10 0,10
15 0,15
20 0,20
25 0,27
30 0,35
40 0,5
50 0,6
60 0,75
70 0,9
80 1,0
90 1,15
100 1,13
В процессе прокатки валки непрерывно охлаждаются водой. Количество воды должно регулироваться в зависимости от темпа прокатки и длины листов.
Замер температуры конца прокатки слябов и слитков производится при помощи стационарного автоматического пирометра. При необходимости замер температуры производится при помощи переносного ручного пирометра ЛУЧ-Н.
Температура конца прокатки раскатов стали марки 16ГС должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.12.
Таблица 1.12 – Температура конца прокатки Марки Категория Толщина
раската, мм
Температура, °С
мин макс
16ГС 1…3,
10…12 до 30 мм вкл. 850 не
регламентируется Все слябы и слитки, после выхода из печи подвергают гидросбиву для удаления печной окалины. В случае отказа гидросбива в работе очистка поверхности раската от окалины производится с помощью технической метлы.
Во избежание образования холодных концов, что может привести к порче валков, при прокатке листов толщиной от 8 до 12 включительно, включение гидросбива производится кратковременно.
Раскаты после прокатки подлежат быстрому охлаждению под душирующей установкой согласно таблицы 1.13.
Таблица 1.13 – Охлаждение раскатов под душирующей установкой
Марка Толщина раската, мм Температура металла после охлаждения, °С 16ГС
От 8 до 10 вкл. Не душировать Свыше 10 до 30 мм вкл. 700 ± 50 Свыше 30 до 60 мм вкл. 80 ± 50 1.4.6 Делительные ножницы и участок ПФО
Серповидные раскаты поступают на делительные ножницы. Технические характеристики делительных (гильотинных) ножниц представлены в таблице 1.14.
Делительные ножницы предназначены для деления двух- и трёхкратных раскатов серповидной формы на краты.
Таблица 1.14 – Технические характеристики гильотинных ножниц
Наименование параметра Значение
Усилие резания, т 100
Угол наклона ножа, °С 4
Длина ножей лобовых ножниц, мм 970
Длина ножей боковых ножниц, мм 600; 615; 650
Количество ножей, шт 18
Для предотвращения косины реза на готовых листах краты после порезки на делительных ножницах в обязательном порядке режутся с головной и донной части на НПР (ножницы поперечной резки).
Для замедленного охлаждения, снятия внутренних напряжений, с целью удаления свободого водорода из проката и снижения отбраковки по УЗК проводится противофлокенная обработка (ПФО) раскатов. Прокат стали марки 16ГС, предназначенный на ПФО, приведён в таблице 1.15.
Таблица 1.15 – Раскаты, предназначенные для ПФО и замедленного охлаждения и получения требуемых механических свойств
Марка стали Толщина, мм Время выдержки, час, не менее
16ГС От 20 до 50 вкл. 12
Свыше 50 до 100 вкл. 24 (в стопе)
Замер температуры металла производится выборочно с периодичностью 1-2 раза в смену, после съёма раската с рольганга перед укладкой штабеля. Раскаты на ПФО укладываются в стопы высотой не менее 500 мм без укрывания теплоизоляционным материалом.
Время выдержки раскатов в стопе указано в таблице 1.15.
1.4.7 Порезка листов на СКОН и НПР
Обрезка боковых кромок раскатов толщиной от 8 до 50 мм осуществляется на сдвоенных кромкообрезных ножницах (СКОН). Технические характеристики приведены в приложении А.
Раскаты, предназначенные для резки на СКОН, должны иметь температуру не более 80°С. При резке на СКОН скрапные ножи не должны заходить на обрезную кромку листа.
Боковая обрезь для листов, прокатанных из слябов, при порезке на СКОН и на гильотинных ножницах должна быть минимальной, должна обеспечивать полное удаление кромочного заката не менее 35 мм в сторону, но не должна превышать:
- 60 мм на сторону при толщине листа от 8 мм до 16 мм включительно;
- 45 мм на сторону при толщине листа свыше 16 мм до 40 мм включительно;
- 60 мм на сторону при толщине листа более 40 мм.
Порезка листов должна производиться с предельными отклонениями по ширине не более 7 мм.
Поперечная резка раскатов толщиной от 8 до 50 мм производится на ножницах поперечной резки (НПР). Техническая характеристика НПР представлена в приложении Б.
Порезка должна производиться с предельными отклонениями по длине не более 10 мм.
Раскаты, предназначенные для резки на НПР, должны иметь температуру не более 80°С. Ширина торцевой обрези на НПР должна быть не более 500 мм.
Измельчение обрезков от НПР осуществляется на скрапных ножницах барабанного типа.
Предельно допустимая толщина порезки на СКОН и НПР на стали марки 16ГС представлена в таблице 1.16.
Таблица 1.16 – Предельно допустимая толщина порезки на СКОН и НПР
Марка стали НПР СКОН
16ГС 50 50
Торцевая обрезь листов определяется из условия полного удаления заката.
Ножи гильотинных ножниц должны быть острыми, не сминать концы и не приводить к образованию заусенцев. В случае ухудшения качестве и в случае появления на кромке рабочих ножей радиуса более 1 мм необходимо производить замену рабочих ножей СКОН и НПР.
1.4.8 Приёмка готовой продукции
Приёмка готовой продукции и отбор проб на механические испытания производится контролёром ОТК согласно соответствующих ГОСТов.
Листы с удовлетворительными результатами испытаний сдаются на склад.
Соответствие результатов механических испытаний листов требованиям стандартов проверяется старшим контролером или контролером ОТК на оформлении сертификатов и аттестации металлопроката.
Сдаче на склад готовой продукции подлежат партии металла при условии, что химический состав, механические свойства, отметка о проведении УЗК, геометрические размеры, поверхность и кромки листов удовлетворяют требованиям соответствующих стандартов и заказа. После проверки всех параметров старший контролер ОТК ставит в накладной печать и свою подпись с датой. После этого металлопрокат считается годным к отгрузке.
1.5 Определение температурного баланса прокатываемого листа
Определение температуры раската и температурных режимов прокатки является важной задачей при проектировании технологии процессов прокатки и прокатных станов. В эту задачу входит как правильный выбор температуры нагрева металла перед прокаткой, так и определение температуры металла в любом месте технологического потока стана. Представляет интерес при этом не только правильно определять температуру металла, но и задать такие режимы процесса прокатки и такую компоновку основного оборудования, чтобы обеспечить требуемую температуру раската в конце прокатки или на её промежуточных этапах[24].
Уравнение температурного баланса листа будет выглядеть следующим образом:
Т = Тн – Dtизл – Dtкон – Dtгс – Dtкв + Dtпд,
где Dtизл. – потеря тепла излучения;
Dtконв. – конвекция за время транспортировки от печи к стану, за время пауз между проходами;
Dtкв – отдача тепла рабочим валкам;
Dtпл.деф. – повышение теплосодержания за счет энергии пластической деформации; Т – температура полосы после прохода;
Тн - температура нагрева металла.
Снижение температуры, вызванное тепловыми потерями излучением в межклетевом промежутке или на промежуточном рольганге, определяется по формуле:
∆𝑡изл = 𝐶1∙ 𝜏
ℎ∙ (𝑡 + 273)4, °С
где t – температура полосы в промежутке между проходами, т.е. в начале расчетного участка, 0С;
С1 – коэффициент зависящий от марки стали, при прокатке углеродистых сталей С1 = 19,5×10-12 мм/с×град3 , а для легированных сталей С1 = 17,5×10-12 мм/с×град3;
h – толщина полосы между проходами, мм;.
τ - время прохождения сечения полосы расчетного участка, с.
Время прохождения сечения полосы рассчитываем по формуле:
𝜏 = 𝐿
𝑉, где L – длина межклетевого промежутка, м;
V – скорость полосы, м/с.
К теплопотерям прокатываемого металла относят также конвективное излучение. Экспериментально установлено, что конвективные потери тепла при горячей прокатке полос прямоугольного сечения составляют от 5 до 15% от потерь излучением и с достаточной для расчетов точностью их можно рассчитать по формуле:
Dtкон = 0,1 Dtизл
Падение температуры за счет контакта полосы с валками можно рассчитать по формуле:
∆𝑡кв = 𝐶2∙ 𝑡0
ℎ0+ℎ1√𝜏, °С
где С2 – коэффициент теплопередачи, для стальной полосы С2 = 11,8 мм/с1/2; τ - время прохождения сечения полосы через зону деформации, равное:
𝜏 = 1
𝑣∙ ℎ0
ℎср, с
Повышение температуры за счет тепловыделения в результате работы пластической деформации, можно определить по формуле:
∆𝑡пд = 𝐶3∙ 𝑝ср ∙ ln(ℎ0
ℎ1), °С где рср – среднее давление прокатки, МПа;
коэффициент С3 = 0,86 град/МПа для прокатки стальной полосы.
Падение температуры при гидросбиве окалины обычно составляет приблизительно около 5-500С и зависит от конструкции гидросбива и его
