Федеральное агенство по образованию
ГОУ ВПО «Уральский государственный технологический университет – УПИ»
Нижнетагильский технологический институт (филиал) УГТУ-УПИ
Курсовая работа
по курсу «Технологические линии металлургического производства»
Вариант № 21.
Разработка технологии производства уголка №14 из НЛЗ стали 20
Нижний Тагил
2007
Содержание
Введение
1.Технологическая схема производства
2. Исходная заготовка сортового стана
3. Нагрев заготовки
4. Выбор стана
5. Агрегаты и механизм стана
5.1. Агрегаты и механизмы линии стана
5.2. Агрегаты и механизмы поточных технологических линий цеха
6. Охлаждение проката
7. Отделка проката
Биография
Введение
Производство металла имеет большое значение для развития промышленности и благополучия экономики страны. От развития черной металлургии в значительной степени зависит обеспечение металлом машиностроения, строительства, транспорта, сельского хозяйства и других отраслей.
Основные цехи современного металлургического завода с полным металлургическим циклом — доменный, сталеплавильный и прокатный.
Через прокатные цехи проходит почти вся сталь, выплавляемая в сталеплавильных цехах, и только небольшое ее количество — через литейные и кузнечные цехи. Технологический процесс получения готового проката осуществляется в прокатных станах (комплекс машин и агрегатов, предназначенный для осуществления пластической деформации металла в валках для получения изделий широкого ассортимента) и является завершающей стадией металлургического производства.
Наряду с увеличением производства проката существует проблема повышения эффективности прокатного производства и качества готового проката. Одним из основных путей решения этой проблемы является внедрение новых технологий.
Технический прогресс в черной металлургии обеспечивается путем дальнейшей концентрации производства, увеличения единичной мощности агрегатов, интенсификации технологических процессов, внедрения новых процессов и оборудования, механизации и автоматизации производства.
Технологический процесс производства того или иного вида готового проката включает в себя все необходимые последовательные операции обработки металла. Способ производства исходного металла и последовательность технологических операций определяют технологическую схему производства проката.
При прокате уголка из стали 20 наиболее приемлема схема НЛЗ - готовый прокат, она позволяет объединить процесс непрерывного литья заготовок и их прокатку в едином литейно-прокатном комплексе агрегатов, обеспечивая сочетание поточности сталеплавильного и прокатного производства, значительно повышая их эффективность. Объединение процессов непрерывного литья заготовок с последующей их прокаткой в едином линейно-прокатном комплексе агрегатов позволяет улучшить общие технико-экономические показатели производства проката.
Использование непрерывнолитой заготовки в прокатных цехах при производстве готового проката позволяет исключать дорогостоящие обжимные и заготовочные станы из технологического процесса производства проката и сокращает цикл металлургического производства, исключая такие технологические операции, как нагрев, транспортировку и складирование металла.
| МНЛЗ |
| Резка на части и зачистка на МОЗ |
| Подогрев НЛЗ |
| Прокатка на стане |
| Охлаждение проката |
| Отделка и сдача готового проката |
В моем случае используется непрерывнолитая заготовка из стали 20.
Непрерывнолитые заготовки для крупносортного стана получают путем разливки стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Их отливают квадратного или близкого к квадратному сечению с размерами 300×300, 350×350, 310×380 мм и др. Литые сортовые заготовки имеют более качественную макроструктуру по сечению. У них наблюдается более мелкая кристаллическая структура, мелкодисперсное и равномерное распределение структурных составляющих, меньшее развитие зональной и дендритной ликвации элементов, чем в обычных крупных промышленных слитках. Содержание газов (кислорода и водорода) и неметаллических включений (кремнезема и глинозема) по сечению (в периферийных; и центральных зонах) в литых заготовках практически одинаково, но существенно меньше, чем в слитках.
Сечение, размеры и масса заготовок определяется в зависимости от конкретных условий прокатки на стане, исходя из достижения максимальной производительности при производстве заданного сортамента профилей. Чем больше размеры и масса используемой заготовки, тем выше производительность сортового стана и меньше удельные потери металла в обрезь при раскрое готовой продукции. Поэтому на современных сортовых станах имеет место тенденция к увеличению размеров и массы используемых заготовок и прокатки полос возможно большей длины. Однако при увеличении длины прокатываемых полос возрастает разность температур металла на переднем и заднем концах раската. При этом в соответствии с изменением сопротивления металла деформации изменяются и размеры готового профиля, которые должны находиться в пределах допусков, установленных стандартом. Чем меньше длина полосы, тем точнее можно прокатать профиль. Разность температур металла по длине раската существенно зависит от скорости прокатки и типа стана.
При определении размеров заготовок учитывается также ширина нагревательных печей, производительность их при использовании данной заготовки, особенность калибровки профилей, обжимная способность рабочих клетей, расстояния между ними, длина холодильника, раскрой готового проката и ряд других технологических и конструктивных особенностей сортового стана. Для получения сортовых профилей необходимого качества из литых заготовок размеры их поперечных сечений должны быть такими, чтобы при прокатке общая вытяжка по площади профиля и его элементам для углеродистой стали была не меньше 4÷6.
Размеры и масса сортовых заготовок должны находиться в пределах допускаемых отклонений, установленных ГОСТ или ТУ.
Заготовки, получаемые на МНЛЗ, подвергаются раскрою газовой резкой на заданные длины, зачистке на МОЗ, с последующей транспортировкой непосредственно к методическим печам (горячий всад).
Благодаря зачистке НЛЗ на МОЗ появилась возможность передачи горячих слябов на подогрев в методические печи перед прокаткой на крупносортном стане, минуя их охлаждение и отделку на адъюстаже. Последнее существенно повышает пропускную способность печей, уменьшает расход газа и затраты на нагрев и сокращает цикл прокатки.
На каждую заготовку в горячем состоянии наносят клеймо, содержащее номер плавки, марку стали и другие данные.
Качество заготовок, поступающих в прокатку на сортовые станы, оказывает решающее влияние на качество готового сортового проката, выход годного и технико-экономические показатели работы сортового стана. Чем выше предъявляются требования к качеству готового сортового проката, тем лучшего качества необходима исходная заготовка для его производства. Точность геометрической формы поперечного сечения, размеров и массы заготовки влияют на точность выполнения размеров готового профиля, ритм прокатки, пропускную способность правильно-режущих агрегатов, величину обрези при раскрое проката. Стабильность технологического процесса на сортовом стане во многом определяется постоянством размеров, массы и качеством используемой заготовки. Требования, предъявляемые к параметрам качества заготовки, установлены ОСТ 14-13-75, ГОСТ 4693- 77 и др. или ТУ.
В заводских технологических инструкциях обычно приводятся более подробные данные о допустимой величине поверхностных дефектов на используемых заготовках, установленные с учетом специфики технологии производства проката на сортовых станах, условий нагрева металла, применяемых систем калибровок валков, средств отделки готовой продукции и т.д. Стандартизованы также требования к удалению дефектов. Заготовки считаются пригодными для дальнейшей прокатки на сортовых станах, если по химическому составу, механическим свойствам, структуре металла, а также размерам, форме и качеству поверхности они соответствуют ГОСТам и ТУ.
Нагрев слитков и заготовок перед прокаткой имеет целью улучшение исходной структуры, уменьшение сопротивления деформации и повышение технологической пластичности металла. Прокатка хорошо нагретой заготовки обеспечивает пониженный расход энергии, позволяет применять повышенные обжатия за проход, сокращает аварийные поломки оборудования стана, способствует получению проката высокого качества.
Основные требования к качеству нагрева металла сводятся к тому, чтобы нагрев был произведен до максимально допустимой температуры без перегрева или пережога, должен быть обеспечен равномерный прогрев с минимально допустимым перепадом по сечению и длине слитка или заготовки.
Режим нагрева слитков или заготовок перед прокаткой характеризуется температурой нагрева; скоростью нагрева; числом ступеней (периодов, зон) нагрева; продолжительностью (временем) нагрева.
Для нагрева металла перед прокаткой я выбрал печь с шагающим подом с отоплением сводовыми плоскопламенными горелками, обеспечивающие ускоренный малоокислительный и равномерный нагрев заготовок производительностью 150-200 т/ч. При нагреве в печах с шагающими балками обеспечивается омывание металла газами со всех сторон, что способствует сокращению времени и более равномерному нагреву.
Печи с шагающим подом относят к печам непрерывного действия, в которых нагреваемые слитки или заготовки передвигают по направляющим пода печи от места загрузки к окну выдачи из печи с помощью шагающих подовых балок. Металл вначале поступает в зону наиболее низких температур и, продвигаясь навстречу продуктам горения, температура которых все время повышается, постепенно, методически нагревается. Тепловой режим методических печей является постоянным во времени (стационарным) в данной части печи, но переменным по длине (от зоны к зоне) в зависимости от количества и назначения зон. С точки зрения теплового режима, методические печи являются наиболее приемлемыми для нагрева слитков, так как способствуют равномерному нагреву по сечению слитка, что необходимо для снижения величины термических напряжений в металле.
Температура нагрева и обработки металла зависит от ряда факторов, главным из которых является химический состав стали. При горячей прокатке повышение температуры нагрева стали до определенных значений, как правило, благоприятно влияет на процесс формоизменения. Верхний предел, или допустимая температура нагрева, лимитируется протеканием собирательной рекристаллизации, явлениями перегрева и пережога и другими факторами; для углеродистых и низколегированных сталей его обычно принимают на 100–1500 С ниже линии солидуса по диаграмме состояния железо-углерод. Нижний предел температуры нагрева определяют, исходя из допустимой температуры конца обработки давлением и ее влияния на сопротивление деформации и усилие прокатки; учитывается также выделение и коагуляция фаз, структура и механические свойства металла. Для стали 20 температура нагрева заготовки 1200-1250°С.
При определении скорости нагрева рассматривается процесс, состоящий из внешнего и внутреннего теплообменов. При нагреве внешний теплообмен характеризуется количеством тепла, которое подводится к металлу в нагревательной печи в единицу времени; он зависит от теплового режима и тепловой нагрузки печи. Внутренний теплообмен характеризуется скоростью распространения тепла в металле слитка или заготовки; он определяется физическими свойствами металла и прежде всего его теплопроводностью.
Внутренние напряжения в нагреваемом металле находятся в прямой зависимости от скорости нагрева, т.е. скорости изменения температуры метала во времени. Обычно скорость нагрева определяют по изменению температуры, поверхности металла. Скорость нагрева зависит от химического состава металла, размеров и массы слитка, температуры метала при посадке в печь, а также предварительной обработки (удаления поверхностных дефектов как мест концентрации напряжений, термической обработки для снятия остаточных напряжений и т.д.).
Современные нагревательные устройства с автоматическим регулированием количества тепла, подводимого в рабочее пространство печи в единицу времени, позволяют получить широкий диапазон изменения тепловой нагрузки печи и обеспечивают возможность иметь самые разнообразные технологические режимы нагрева.
Опытные данные показывают, что чем больше скорость нагрева, тем больше перепад температуры между поверхностными и центральными слоями металла и тем значительнее возникающие температурные напряжения. Следовательно, чтобы не допустить возникновения больших температурных напряжений в области низкой теплопроводности стали (до 600- 800 °С), совпадающей с пониженной пластичностью металла при указанных температурах, в начальный период нагрев нужно вести замедленно.
При нагреве заготовок применяют различные графики изменения температуры металла во времени - одноступенчатый, двухступенчатый и трехступенчатый. Графики эти строятся в координатах температура - время.
Нагрев в методических печах средних по размеру заготовок, а также при горячем всаде применяется двухступенчатый режим нагрева, который состоит из периода замедленного нагрева (I ступень), в течение которого центральные слои металла обычно достигают или близки температуре 500- 600 "С, и период форсированного нагрева (II ступень) для достижения заданной температуры металла.
0 комментариев