Технология производства равнополочной угловой стали №2 из стали 09Г2С

 

Содержание

 

Введение 3

1 Геометрические соотношения в угловых калибрах 4

2 Порядок расчета калибровки валков 7

3 Выбор типа стана и его техническая характеристика 8

3.1 Состав основного и вспомогательного оборудования 9

4 Расчета калибровки валков для прокатки равнополочной угловой стали №2 11

Выводы 20

Список использованных источников 21

Введение

 

В данной работе рассматривается  технология производства равнополочной угловой стали №2 из стали 09Г2С. Представлены технические требования на поставку исходной заготовки и готовой продукции. Выбран прокатный стан: Мелкосортный полунепрерывный стан 250, на котором будет осуществляться деформация. Рассчитана калибровка валков.

1 Геометрические соотношения в угловых калибрах

 

Размеры, необходимые для  расчетов и построения калибров,  определяют из геометрических соотношений. Высота чистого калибра h₁ по средней линии полки (рис. 2.5) составляет:

-для равнополочной угловой  стали h₁=l_{1 =}0,707 l₁ ;

-для неравнополочной угловой стали h₁=l_1m,

Где ;

Схема развертывания средней  линии полок условного чистого калибра приведена на рис. 1

Рисунок 1 - Схема развертывания средней линии полок условного чистого калибра

Величина радиуса развертывания  полок

 

Высота условного калибра  по средней линии полок , а величина параметра c принимается равной:

- для равнополочной угловой  стали c=h;

- для неравнополочной угловой стали (в соответствии с длиной полок)

В соответствии с рекомендациями Б. П. Бахтинова высоту последующих развернутых калибров уменьшают на величину половину обжатия . Это обеспечивает плавной вход раската в калибр и устойчивый процесс прокатки.

Следует отметить, что форма  калибров для прокатки угловой стали  не накладывает ограничений на коэффициенты деформации и выбор их значений зависит  от условий захвата металла, прочность  оборудования, мощность приводов и физико-механических свойств прокатываемого металла. Обычно для прокатки угловой стали больших размеров применяют значения коэффициентов обжатия не более 1,6…1,7. Для угловой стали малых и средних размеров, особенно при прокатке в открытых калибрах со свободным уширением, значение коэффициентов деформации может составлять 2,0 и более.

Следует отметить, что применение больших значений коэффициентов  деформации в фасонных калибрах (особенно в чистовых и предчистовых)  не всегда оправдано, так как приводит к быстрому износу валков.

Угловую сталь мелких размеров (№ 2-7) прокатывает на мелкосортных станах за 3-6 проходов в фасонных калибрах, угловую сталь средних размеров (№7-14) – на среднесортных станах за 5-8 проходов, угловую сталь крупных  размеров – на крупносортных станах с диаметров валков 650…800 мм за 6-9 проходов. В некоторых случая число  проходов достигает 12.

Величину общего коэффициента обжатия и коэффициенты обжатия  по проходам рассчитывают с использованием статистических зависимостей, полученных В. К. Смирновым и В. К. Шиловым:

- для равнополочной угловой  стали 

;

;

- для неравнополочной угловой стали

;

.

Величину свободного уширения распределяют пропорционально длине полок, а ее значения определяют по формуле Б.П. Бахтинова или более точно по статистической зависимости, полученной на кафедре ПДСС МИСиС:

.

В приведенных формулах N – номер углового профиля; n_y – количество фасонных калибров; n_yi – номер фасонного калибра против прокатки; E=D_k/d – приведенный диаметр валков; , где d, l и D_k – соответственно толщина, длина полки и катающий диаметр валков, определяемый по нейтральной линии калибра.

.

Для равнополочной угловой  стали b_n=b_л.

Для неравнополочной угловой стали проекцию правой полки условного чистого ипредчистого калибров определяют в соответсвии с углом поворота биссектрисы относительно горизонтальной оси валков, равным .

Для остальных фасонных калибров биссектриса угла при вершине  профиля может быть перпендикулярна  горизонтальной оси валков.

Чтобы не допустить притупления  угла, радиус сопряжения полок выбирают в соответствии с рекомендациями Б.П. Бахтинова:

- при прокатке в закрытых калибрах

;

- при прокатке в открытых калибрах

.

Острые углы при вершине  профиля должны быть в первых трех-четырех  калибрах по ходу расчета. В остальных  калибрах вершины могут быть притуплены радиусом, составляющим примерно 0,2…0,25 от толщины полки. Это позволяет уменьшить преждевременное охлаждение углов раската.

Разъемы калибров при прокатке со стесненным уширением чередуют. Выпуск калибров должен быть не менее 5…10%.

Радиусы закругления на концах полок составляют:

- при разъеме сверху

;

- при разъеме снизу

.

Площадь поперечного сечения  раската в угловых калибрах рассчитывают по формулам:

- для равнополочных профилей  A=2,04dl₁;

- для неравнополочных профилей A=1,02h(l_1л+l_1п).

Положение нейтральной линии  калибра определяют по средней линии  полок, разделив ее на 2 участка (прямолинейный  длиной l₁ и дугу длиной l₁₂) и определив для каждого участка центр тяжести по формулам:

;

;

 

Для неравнополочных калибров определяют координаты центра тяжести отдельно каждой полки и после этого находят положение центра тяжести всего калибра по формуле:

 

При расчете энергосиловых  параметров для определения коэффициента плеча приложения равнодействующей усилия прокатки можно использовать формулу Зайкова-Федорова:

.

2 Порядок расчета калибровки валков

 

Исходные данные  для  расчета калибровки валков должны содержать  технические характеристики стана, размеры готового профиля марку  стали и начальную температуру  прокатки; иногда указывают дополнительные ограничения на условия прокатки и физико-механические свойства профиля.

Расчет выполняется в  следующем порядке.

1.   Определяют размеры чистого калибра, для чего по формуле

 

рассчитывают  «горячие»  основные размеры профиля, определяют среднюю линию полок и высоту чистого калибра.

2. С учетом типа стана выбирают количество проходов фасонных калибрах n_y (для мелких и средних профилей количество проходов составляет  4-5, для крупных 6-7 проходов) и составляют схему прокатки (маршрутную схему).

3.   Рассчитывают общий и частные по проходам коэффициенты обжатия и проверяют выполнение условия . При необходимости корректируют частные коэффициенты обжатия, учитывая ограничения по устойчивости раската при прокатке:

.

4. Рассчитываю параметры условного чистого калибра.

5. Последовательно против  хода прокатки определяют параметры  деформации, размеры поперечного  сечения раската и рассчитывают  размеры угловых калибров, соблюдая  ограничения по условиям входа  раската в калибр (ширина задаваемого  раската должна быть меньше  ширины калибра). При необходимости  корректируют размеры калибра.

6. Определяют положение  нейтральной линии калибра и  с ее учетом определяют рабочие  диаметры.

7.  Определяют скорость  прокатки и распределение температуры  металла по проходам. С использованием  метода «приведенной полосы»  рассчитывают энергосиловые параметры.  Проверяют ограничения по условиям  захвата металла валками, прочности  оборудования и мощности приводов.

3 Выбор типа стана и его техническая характеристика

 

Мелкосортный полунепрерывный стан 250 установлен в 1976 г. и эксплуатируется Нижнесергинским металлургическим заводом с очень широким сортаментом профилей при средней производительности 30 т/ч.

Стан предназначен для  прокатки сложных фасонных профилей малотоннажных партий из углеродистой, качественной и низколегированной  марок стали.

Сортамент стана определен  следующими наиболее дефицитными профилями: сталь угловая, равнополочная (25X25) X (3—4), 32X32X3 и 36X36X4 мм; средняя производительность при прокатке угловой стали 27,5— 43,4 т/ч соответственно; сталь круглая  и шестигранная диаметрами 12—14 и 16—24 мм (средняя производительность 24,9—43,4 т/ч соответственно); бортовые кольца для автомобилей, замочные и затворные кольца, профили фонарных переплетов (средняя производительность стана 30 т/ч); лента стальная для конноподковных гвоздей, для реечных домкратов, сталь полосовая и специальные фасонные профили, сталь зетовая малых размеров; бортовые, замочные и установочные кольца для автомобилей КАМАЗА, новые периодические профили и т. д.  

Сторона исходной заготовки  квадратного сечения 100Х100 мм в пределах 2500-3300 мм.

Готовая продукция выдается в зависимости от сортамента: полосы разных профилей — в пакетах диаметром 250—500 мм, длиной 2000—6000 мм, массой до 5 т; профили в бунтах — массой до 190 кг, в рулонах —100 кг.

Производительность стана 250 тыс. т/год. Производительность нагревательной печи 30 т/ч.

Масса технологического оборудования, установленного на стане, 4159,3 т; численность  обслуживающего персонала 776 человек.

 

 

 

3.1 Состав основного и вспомогательного оборудования

 

Состав основного и  вспомогательного оборудования следующий. Для приема заготовок установлены  механизированные стеллажи. Нагрев заготовок  осуществляется в двух методических нагревательных печах (трехзонных, с двусторонним подогревом, с торцовой задачей и выдачей).

Первая клеть — трехвалковая, снабжена односторонним подъемно-качающимся столом для передачи раската с нижнего горизонта прокатки на верхний. Трехвалковая клеть предназначена для предварительной прокатки заготовки на раскат прямоугольного сечения за три — пять проходов.

Для обрезки переднего.и заднего концов и резки раската на мерные длины служат ножницы. Далее размещена трехклетевая непрерывная группа двухвалковых клетей.

Средняя группа состоит из четырех двухвалковых клетей, расположенных  в шахматном порядке. Передача раската  из одной клети в другую осуществляется рольгангом с косорасположенными роликами.

Также присуще некоторое смещение средней группы клетей относительно линии расположения черновых клетей. Такое конструктивное оформление расположения клетей средней группы обусловлено возможностью исключения двух из них в отдельных схемах прокатки профилей сортамента стана. В этом случае из IV клети по устанавливаемому специальному желобу раскат направляется в VII клеть; V—VI клети отличаются.

В чистовой непрерывной группе с наличием чередующихся клетей с  горизонтальным и вертикальным расположением  валков полоса прокатывается в готовый  профиль. В потоке на линии отводящего рольганга установлены ножницы, осуществляющие рез раската соответственно длине холодильника и намеченному  раскрою по длине поставляемой продукции.

На этом же отводящем рольганге  предусмотрен механизм взятия проб для  проверки профиля, что позволяет  более точно настраивать стан на прокатку и получение профиля  высокой точности. Двусторонний холодильник  реечного типа обеспечивает охлаждение раскатов; после этого раскаты  подвергают правке в роликовой правильной машине; затем раскаты разрезаются  с помощью дисковых пил или  ножницами холодной резки на мерные длины. Окончательно полосы набираются в пакеты, увязываются, взвешиваются. Но при необходимости они могут  передаваться и на участок отделки  — для удаления поверхностных  дефектов.

Если оговорено, что прокатываемые  профили круглой и полосовой  стали будут поставляться заказчику  в виде бунтов и рулонов, то по выходе из чистовой клети раскат направляется в специальные моталки. Бунты и рулоны передаются с помощью конвейера на склад готовой продукции.

Отметим, что подобные станы  по своему расположению и составу  оборудования являются технологичными, экономически рациональными.

 

Рисунок 2 - Схема расположения оборудования непрерывного мелкосортного стана 250

 
1 - загрузочные  решетки; 2 - разгрузочные решетки для возврата; 3 - весы; 4 - нагревательные печи; 5 - машины огневой зачистки возврата; 5 - стыкосварочные машины; 7- петлевые ямы; 8 - индукционные подогревательные печи; 9 - ножницы; 10 - черновые клети; 11 - аварийные ножницы; 12 - промежуточная группа клетей; 13 - петлеобразователь; 14 - чистовая непрерывная группа клетей; 15 - летучие ножницы; 16 - моталки для круглой стали; 17 - транспортеры бунтов; 18 - крюковые конвейеры для бунтов; 19 - съемники и пакетировщики бунтов; 20 - рольганг холодильника; 21 - холодильник; 22 - правильная машина; 23 - ножницы; 24 - уборочные карманы

 

Стан предназначен для  прокатки круглой стали диаметром 8—30 мм, квадратной стали со стороной квадрата 8—27 мм, полосовой стали  толщиной 2—12 мм, шестигранной стали  диаметром 8—27 мм, угловой стали  — 20х20—40х40 мм. Исходным материалом являются заготовки сечением 60х60 и 80х80 мм, длиной 12 м и массой 340 и 600 кг. Прокатка в  черновой группе клетей производится в две нитки, а в каждой чистовой  группе в одну нитку.