Оценка возможностей и разработка мероприятий по освоению на ТЛС5000 ОАО «ММК» новых позиций проката для сварных труб из перспективных стале

Реферат

Пояснительная записка к дипломной  работе на тему: «Оценка возможностей и разработка мероприятий по освоению на ТЛС5000 ОАО «ММК» новых позиций проката для сварных труб из перспективных сталей».

Пояснительная записка включает: 5 разделов; 117 страниц; 33 рисунка; 27 таблиц.

Графическая часть содержит 6 листов.

Одноклетьевой реверсивный толстолистовой стан 5000, эффективные режимы контролируемой прокатки, энергосило-вые параметры процесса прокатки, прокат для труб классов прочности Х100-Х120, модель охлаждения, программа расчета охлаждения, режим охлаждения.

Объектом рассмотрения дипломной  работы является находящийся на стадии строительства самый мощный на данный момент в мире и самый современный  по уровню оборудования, технологии и  автоматизации одноклетьевой реверсивный толстолистовой стан 5000 ОАО «ММК».

В работе приведена  характеристика стана и последовательность технологических операций, выполняемых  на нем. Указаны основные требования к структуре и механическим свойствам  трубной заготовки категорий прочности до Х120 по API-5L, произведен анализ реализуемых режимов контролируемой прокатки, а также приведены технологические аспекты получения трубной заготовки высоких классов прочности (Х100-Х120).

Основой работы явился процесс моделирования и  разработки эффективного режима контролируемой прокатки с последующим охлаждением на примере получения трубной заготовки толщиной 20мм и шириной 4590 мм категории прочности Х100, а также разработка программного продукта для моделирования и получения определенных схем охлаждения листов для системы ускоренного охлаждения ТЛС 5000 ОАО «ММК».

Содержание

 

 

 

Введение

Трубы большого диаметра (ТБД) для  газовой и нефтяной промышленностей - острая тема на российском рынке труб. В общем объеме производства на них приходится 40-50%, а в объеме выручки их доля достигает 65-70%.

Ориентировочная ежегодная потребность  в товарном широкоформатном листовом прокате и газонефтепроводных прямошовных  электросварных трубах диаметром до 1420 мм на основании данных ведущих  потребителей и специали-зированных организаций, занимающихся проектированием газонефтепроводов, по предварительным расчетам на ближайшую перспективу составит:

ОАО "Газпром"     650-750 тыс. т. (1420 мм)

ОАО "АК Транснефть"   130тыс.т  (1220 мм, 1020 мм)

ОАО "Росснефть"    30 тыс. т  (1020 мм)

В связи с наметившейся ситуацией  на рынке подката для ТБД на Магнито-горском металлургическом комбинате было принято решение о необходимости строительства комплекса оборудования по производству толстолистового проката различного назначения, порядка 70% сортамента которого будет направленно именно на производство трубной заготовки для газо-и нефтепроводных труб с самыми высокими требованиями по механическим и эксплуатационным свойствам.

Седьмого ноября 2006 года ОАО «ММК»  заключил контракт с машино-строительным концерном «SMS Demag AG» на поставку оборудования специали-зированной машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) и одноклетьевого реверсивного толстолистового стана (ТЛС) 5000. Намеченный срок реализации проекта - около 32 месяцев с запуском в эксплуатацию всего комплекса в середине 2009 года. Магнитогорский металлургический комбинат планирует наладить производство высокорентабельного толстолистового проката шириной до 4850 мм классов прочности до Х100-Х120 по АРI-5L.Предполагается, что в первое время эксплуатации подкат, произведенный на Магнитогорском Металлургическом Комбинате, будет необходим для реализации таких крупных проектов, как Северо-Европейский газопровод, разработка Штокмановского месторождения, строительство ответвлений газопроводов в Китай.

 

1. Характеристика стана 5000 ОАО «ММК»

Размерный и марочный сортамент  стана

На толстолистовом стане 5000 ОАО «ММК» будет обрабатываться непрерывнолитой сляб следующих размеров:

 

Толщина   190,250,300 мм;

Ширина   1600 - 2700 мм;

Длина   2500 - 4800 мм;

Вес (мах.)   30 т.

 

Размерный сортамент готовой продукции:

Толщина    8-50 мм / (мах.)150 мм;

Ширина    1600 (900*) - 4800 мм;

Длина (мах.)  22 м.

* с учетом роспуска продольного листа.

 

Марочный сортамент готовой  продукции:

Низкоуглеродистые микролегированные трубные стали (категории прочности до Х120 по API-5L);

Стали для судостроения;

Стали для котлостроения;

Стали для мостостроения;

Прочие общие конструкционные  стали.

1. Основное оборудование цеха, его характеристика и расположение

Основные технические характеристики оборудования участка прокатной

клети и системы охлаждения

Четырехвалковая реверсивная прокатная  клеть

Нормально допустимое усилие прокатки   120.000 кН  (12.000 т)

(макс, пиковое усилие)     140.000 кН

 

Макс, крутящий момент при прокатке  2 х 9.700 кНм

Основные размеры станин    15.650 х 6.100 х 2.300

Тип главного привода спаренный

Скорость двигателя     0 ± 60/115 об/мин

Размер рабочих валков     1210/1110x5300 мм (CVC plus

150мм с противоизгибом)

Размер опорных валков    2300 / 2100 х 4950 мм

Вертикальная обжимная клеть

Диаметр роликов     макс. 1000 мм - мин. 900 мм

Максимальное усилие прокатки   5000 кН

Установка ускоренного охлаждения

Установка спрейерного охлаждения

Длина системы охлаждения    6,4 м

Максимальный расход воды    прибл. 70.000 м³/ч

Давление воды в коллекторе   до 5 бар

Установка ламинарного охлаждения

Длина системы охлаждения    24 м

Максимальный расход воды    прибл. 13.000 м³/ч

Давление воды в коллекторе   прибл. 0,8 бар

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1 - Состав основного технологического оборудования стана 5000 г.п.

                       

2. Особенности стана 5000

1. Система регулировки прокатного зазора AGC

Гидросистема AGC расположена под  подушкой нижнего опорного валка  и системой ступенчатых прокладок, рисунок 1.2. Она используется для:

настройки прокатной линии (вместе с системой ступенчатых прокладок) управления толщиной во время пропуска

управления расположением валков (автоматическое выравнивание)

управление профилем (ASC Automatic Shape Control)

Цилиндр AGC несет нагрузку прокатки, вес нижних комплектов валков (рабочего и опорного), а также силу изгиба, прилагаемую нижним цилиндром противоизгиба.

Рисунок 1.2 – Расположение гидросистемы AGC на клети

 

В каждом цилиндре установлены преобразователи  положения и давления, передающие в АСУТП текущие данные.

В сочетании с гидравлической регулировкой вся система обеспечивает прекрасное динамическое управление.

2. Система сдвижки валков (Чистовая клеть)

Устройство сдвижки рабочих  валков служит пускателем для системы CVCPIus для регулировки профиля  и планшетности, рисунок 1.3. Для прокатной клети для толстого листа реализована особая конструкция с зазором валков до 320 мм.

Рисунок 1.3 – Система сдвижки валков

 

Цилиндры сдвижки CVC расположены  на стороне оператора чистовой клети. Четыре неподвижных цилиндра сдвижки  закреплены на станине клети. Блоки изгиба зафиксированы на подушках рабочих валков, рисунок 1.4.

Рисунок 1.4 – Расположение цилиндров сдвижки валков

3. Главный привод клети

Для главного привода выбраны шпиндели слипперного типа (slipper type). Сам  шпиндель состоит из головки со стороны ролика, вала и головки со стороны мотора. Вал шпинделя имеет шлицевую конструкцию для компенсации осевого смещения при сдвиге валков CVCplus. Опорный подшипник шпинделя расположен в районе середины вала. Каждый шпиндель уравновешивается индивидуально с помощью гидроцилиндра, рычагов и штоков в вертикальном и (при использовании CVCplus) горизонтальном направлении, рисунок 1.5.

Рисунок 1.5 - Конструкция для компенсации осевого смещения при сдвиге валков CVCplus

3. Система охлаждения листа

1. Общие сведения

Толстолистовой стан будет оснащен  системой ламинарного охлаждения с U-образными трубками, включающей механическое оборудование и модель охлаждения. Предлагаемая СУО отвечает современным требованиям к листам, прошедшим ускоренное охлаждение или закалку (direct quenching). Почти все известные производители толстого листа используют эту систему CMC Демаг.

Система охлаждения с U-образными трубками обладает целым рядом преимуществ:

низкая стоимость техобслуживания

низкие  энергозатраты

отсутствие  необходимости в бустерных насосах или обдуве

меньшая мощность насосов в установке водоподготовки

очень низкий уровень шума

модель охлаждения базируется на большом  опыте многих установок

быстрый ввод в эксплуатацию

экранирование краев

экранирование головного и хвостового конца

высокое пространство над рольгангом.

Помимо системы ламинарного  охлаждения CMC Демаг разработана  система спрейерного охлаждения (SCS) в дополнение к системе U-образных трубок, рисунок 1.6. Система спрейерного охлаждения состоит из 4 сдвоенных коллекторов с высоконапорными соплами, расположенных между блоками прижимных роликов. Для более надежной работы и хороших результатов охлаждения рекомендуется использование машины предварительной правки.

 

Рисунок 1.6 – Комплекс ускоренного охлаждения стана 5000

 

Система спрейерного охлаждения предназначена  для достижения возможно востребуемых рынком в будущем свойств листа.

Преимущества системы спрейерного  охлаждения (SCS) CMC Демаг:

большой диапазон скорости охлаждения

улучшенная планшетность при использовании  предварительной правки

улучшенная планшетность при использовании  прижимных роликов

компактная конструкция умещается  на небольшом участке.

Комбинация системы ламинарного  охлаждения с U-образными трубками и системы спрейерного охлаждения позволяет объединить все преимущества обеих систем для обеспечения наиболее экономичного производства.

Технологические свойства стали могут  быть значительно улучшены путем  модификации химического состава или же образования определенного типа микроструктуры. Одним из путей получения необходимой микроструктуры является использование процессов контролируемого нагрева и охлаждения.

С целью снижения затрат и повышения  качества горячекатаного листа современное  производство стремится сформировать определенную микроструктуру уже по теплу прокатки.

При контролируемой термомеханической  прокатке нагрев слябов, прокатная  температура и степень обжатия  регулируются с учетом металлургических требований.

В процессе термодинамической деформации в прокатной клети последнее обжатие начинается в аустенитной зоне перед рекристаллизацией и завершается выше точки Аr₃.

Последующее охлаждение производится разными методами - от воздушного до закалки водой. Несмотря на низкий углеродный эквивалент, произведенные по такой технологии стали отличаются превосходными механическими свойствами. Решающую роль в производстве таких сталей играет ускоренное охлаждение.

Ускоренное охлаждение с температуры  прокатки открывает следующие возможности: прокатка листов с более высоким пределом текучести при том же химическом составе, чем после отжига или даже термомеханической прокатки уменьшение количества легирующих компонентов при сохранении нужного предела текучести.

С помощью термомеханической прокатки с ускоренным охлаждением становится возможным снижение углеродного эквивалента приблизительно на 0,08% по сравнению ТМ-прокаткой и приблизительно на 0,12% при прокатке с последующей нормализацией (normal annealing), рисунок 1.7.

 

Рисунок 1.7 – Снижение углеродного эквивалента при термомеханической прокатки с ускоренным охлаждением

 

Снижение легирующих компонентов  ведет к улучшению свариваемости  и снижению себестоимости продукции.

2. Описание системы

Система ускоренного охлаждения включает: ускоренное охлаждение АСС и закалку DQ.

Длина системы зависит от двух основных факторов:

способность охлаждать лист на максимальной скорости его движения со всеми вытекающими преимуществами по части производительности и качества

способность охлаждать лист в возвратно-поступательном режиме.

Охлаждение в возвратно-поступательном режиме особенно важно при прокатке толстого листа и большой температурной разнице между входом и выходом.

Расстояние над рольгангом прибл. 1,27 м. Тем не менее, для защиты от высокой «лыжи» предусмотрена направляющая на входе в виде наклонной рамы.

Вся система верхнего охлаждения защищена отражателями, так что даже «лыжа» высотой более 1,27 м не сможет повредить ее.

Готовый лист после чистовой клети  подлежит охлаждению с определенной скоростью с температуры прокатки до заданной температуры.

Для уменьшения средней массовой температуры  термическое состояние листа  управляется двусторонним принудительным водяным охлаждением. Прокатанный до нужной толщины лист передается в систему охлаждения.