Повышение рентабельности продукции на основе снижения переменных затрат в цехе холодной прокатки нержавеющей ленты ОАО ММЗ "Серп и молот"

Согласно ГОСТ 19904-74, поставляют холоднокатаную сталь толщиной 0,5-5,0 мм и шириной более 500 мм. Она должна иметь хорошую поверхность и обладать высокой вязкостью, так как в основном ее применяют для изготовления деталей штамповкой.

При изготовлении консервных банок, крышек к стеклянной таре и других изделий применяют тонколистовую сталь толщиной 0,06-0,50 мм, прокатанную из низкоуглеродистой стали.

Большое распространение имеет холодная прокатка конструкционной тонколистовой стали обыкновенного качества толщиной 0,8-2,0 мм (изготовляют из стали марок Ст0-Ст6), кровельной тонколистовой стали толщиной 0,4-0,82 мм (прокатывают из мягкой углеродистой стали, ее применяют для кровли и поделочных работ), декапированной (травленой) стали толщиной 0,25-2,0 мм, а также тонколистовой стали с защитными покрытиями (оцинкованной, алюминированной, покрытой пластиками). В электромашино-строении широко применяют трансформаторную и динамную стали при изготовлении силовых трансформаторов, генераторов, двигателей и других электрических машин. В ряде отраслей машиностроения - нефтяном, химическом, пищевом - широко используют холоднокатаную коррозионностойкую тонколистовую сталь. Исходным материалом в этом случае являются хромистые и хромоникелевые стали, а также легированные другими элементами стали и сплавы.

Современные цехи холодной прокатки листовой стали имеют определенную специализацию и предназначены для обработки определенного вида холоднокатаной листовой стали.

Листовую сталь, подвергающуюся при штамповке весьма глубокой вытяжке, прокатывают из углеродистой стали марок от 08 до 20; глубокой вытяжке - от 08 до 35, а подвергающуюся нормальной вытяжке - из углеродистой стали всех марок.

По степени отделки качественную углеродистую тонколистовую сталь разделяют на стали с особо высокой отделкой, стали с высокой отделкой поверхности, стали улучшенной и нормальной отделкой. Качественную углеродистую тонколистовую сталь поставляют по степени штампуемости, определяемой испытанием на вытяжку, или по механическим свойствам. По техническим условиям эта листовая сталь должна иметь определенную структуру металла, т.е. определенную величину и форму зерна при отсутствии структурного свободного цементита по границам зерен. После глубокой вытяжки крупнозернистой стали получается шероховатая поверхность, которая не сглаживается при покрытии лаком. Поэтому для производства, например, деталей автомобилей, к внешней отделке которых предъявляют высокие требования, такую сталь не применяют. Для получения готовых изделий с хорошей поверхностью листовая сталь должна иметь мелкозернистую структуру. Поэтому для весьма глубокой вытяжки применяют листовую сталь со средним зерном; в этом случае возможно получение слегка шероховатой поверхности. Листовая сталь, имеющая мелкозернистую структуру, допускает большие степени деформации при холодной штамповке.[5].

Приемка подката

Закалка (непрерывный закалочный агрегат (НЗА))

Травление (непрерывный травильный агрегат (НТА))

Зачистка (агрегат выборочной зачистки (АВЗ))

Холодная прокатка (стан «КВАРТО»)

Термообработка (линия светлого отжига (ЛСО))

Шлифование (линия шлифовки (ЛШ))

Холодная прокатка (20-ти валковый стан)

Продольная резка (линия продольной резки (ЛПР))

ОТК

Отбор образцов и испытания

Упаковка и маркировка

Склад

Рисунок 2.1. Схема технологического процесса ЦХПНЛТаблица 2.1.

Схема технологических процессов производства нержавеющей ленты

№ п/п	Марки сталей Операции	12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т (ЭИ 914), 08Х18Н10, 17Х18Н9, 12Х18Н9, 03Х18Н12-ВИ, 09Х15Н8Ю (ЭИ 904), 07Х15Н7ЮМ2 (ЭП 35), ХН78Т (ЭИ 435), 06ХН28МДТ (ЭИ 943), 20Х13Н4Г9 (ЭИ 100), 12Х17Г9АН4 (ЭИ 878), 20X13, 12X13, 12X17	Производство х/к ленты всех марок на экспорт	Производство х/к ленты по ТУ: ТУ 14-1-2929-80 ТУ 14-1-3386-82 ТУ 14-1-3502-82 ТУ 14-1-652-73 ТУ 14-1-2255-77
1	Приемка подката	0	0	0
2	Укрупнение	01	01	01
3	Термообработка	02	02	02
4	Травление	02	02	02
5	Зачистка на АВЗ	0	0	0
6	Холодная прокатка	0	0	0
7	Термообработка	0	0	0
8	Травление	03	03	03
9	Обработка кромки	01	01	01
10	Шлифовка	0	0	0
11	Холодная прокатка	0	0	0
12	Термообработка	0	0	0
13	Травление	03	03	03
14	Обрезка кромки	01	01	01
15	Шлифование	01	0	0
16	Холодная прокатка	0	0	0
17	Термообработка	0	0	0
18	Травление	03	03	03
19	Полирование	01	01	01
20	Приемка	0	0	0
21	Отбор образцов и испытания	0	0	0
22	Роспуск	01	01	01
23	Упаковка, маркировка	0	0	0
24	Сдача	0	0	0

Примечание:

1. Операции № 11-15 повторяются в зависимости от количества переделов и состояния поставки ленты (термообработнанное, "ПН", "Н", "ВН").

2. О¹ - операция производится в случае необходимости, которая определяется в процессе производства сменным мастером и контролером ОТК, с соответствующей записью в паспорте;

0² - операция производится в случае поступления подката в горячекатаном, нетермообработанном, нетравленом или ненагартованном состоянии;

О³ - операция производится в случае обработки на НЗА или колпаковых печах.

3. При производстве ленты по ТУ 14-1-2929-80 производится двухсторонняя шлифовка с суммарным съемом до 8%;

При производстве ленты по ТУ 14-1-3386-82 производится двухсторонняя шлифовка с суммарным съемом до 10%;

При производстве ленты по ТУ 14-1-3502-82 производится двухсторонняя шлифовка с суммарным съемом до 10%.

4. При производстве "ПН", "Н", "ВН" ленты всех марок необходимо выполнять следующее правило: если подкат имеет фактическую толщину на верхнем пределе, то и готовую ленту выпускать с толщиной на верхнем пределе, и наоборот, если подкат имеет фактическую толщину на нижнем пределе, то и готовую ленту выпускать с толщиной по нижнему пределу.

2.2. Холодная прокатка листовой стали

2.2.1 Операции технологического процесса холодной прокатки

Исходным материалом для холодной прокатки этой стали являются горячекатаные рулоны, получаемые большей частью с непрерывных широкополосных станов горячей прокатки.

Перед холодной прокаткой горячекатаные рулоны подвергаются резке боковых кромок для того, чтобы получить полосу одинаковой ширины. Ширина обрези составляет 20 - 40 мм.

В травильном агрегате устраняется разноширинность. В этом случае величина обрези составляет примерно 20 мм; это однократная обрезка кромок, применяемая тогда, когда сталь предназначена для штамповки. При полном использовании холоднокатаной листовой стали производится двукратная обрезка кромок: одна в травильной линии, другая после холодной прокатки. При этом величина обрези составляет 40 мм. Тщательная обрезка кромок обеспечивает отсутствие заусенцев; незначительные рванины при высокоскоростной прокатке могут вызвать разрыв полосы, порчу валков и простои стана. Толщина полосы горячекатаного рулона зависит от суммарного обжатия на станах холодной прокатки. Горячекатаные рулоны углеродистой листовой стали в цехе холодной прокатки не подвергают смягчающей тер-мической обработке. Поэтому первой операцией технологического процесса холодной прокатки этой стали является травление рулонов в кислотных растворах для очистки поверхности от окалины.

Окалину с поверхности горячекатаных рулонов удаляют для того, чтобы она не вдавливалась в металл при холодной прокатке, чтобы уменьшить износ валков и обеспечить чистую поверхность листовой стали, подвергающейся различным покрытиям (лужению, цинкованию и др.)

Удаление окалины с поверхности горячекатаной полосы из углеродистой стали осуществляют в непрерывных травильных агрегатах.

Как показывает практика травления, только часть окалины растворяется в кислоте, остальная часть ее осаждается на дно травильной ванны в виде шлама. Последнему способствует водород, выделяющийся при взаимодействии кислоты с чистым железом, находящимся в окалине.

При выделении водорода достаточно разрыхленные слои окалины механически отделяются и падают на дно травильных ванн. Скорость травления в растворе серной кислоты с повышением ее концентрации увеличивается и достигает максимума при концентрации 25 % H₂SO₄. Однако на практике во избежание сильного разъедания металла применяют травильные растворы с концентрацией не выше 20-22 % H₂SO₄.

Скорость травления значительно возрастает с повышением температуры травильного раствора. При повышении температуры травильного раствора серной кислоты на 15 °С скорость травления возрастает примерно в два раза. Поэтому раствор серной кислоты нагревают до 80-90 °С. Скорость травления зависит также от насыщенности травильного раствора железным купоросом, растворимость которого увеличивается с повышением температуры травильного раствора и уменьшается с понижением концентрации кислоты в нем. Поэтому при содержании железного купороса, близком к концентрации насыщения, и понижении концентрации кислоты в растворе до определенной величины раствор сливают из ванны и заменяют новым. Скорость травления зависит также от вида окалины и предварительной деформации металла, при которой происходит взрыхление окалины.

Выделение водорода при травлении может происходить не только вследствие взаимодействия кислоты с чистым железом, находящимся в окалине, но и вследствие взаимодействия кислоты и металла. Этот процесс требует дополнительного расхода кислоты. При этом получаются потери и неравномерное травление металла, а также возникает травильная хрупкость вследствие диффузии в металл водорода, накопление которого под поверхностным слоем может способствовать образованию травильных пузырей.

Для уменьшения расхода кислоты и предотвращения растворения кислотой металла применяют присадки, так называемые ингибиторы, из органических материалов или регуляторы травления, которые незначительно влияют на растворимость окалины и замедляют процесс растворения металла. Такое действие регуляторов травления объясняется тем, что они, адсорбируясь на поверхности металла, создают пленку, которая защищает его от растворения. Кроме того, они содержат вещества, вызывающие образование пены на поверхности травильного раствора, которая уменьшает испарение последнего и этим улучшает санитарно-гигиенические условия труда в травильном отделении цеха.

В современных цехах холодной прокатки травление осуществляют в растворе серной кислоты в непрерывных агрегатах, установленных обычно в травильном отделении цеха. Непрерывный способ травления листовой стали обеспечивает максимальную механизацию и автоматизацию, высокую производительность, минимальный расход кислоты и наиболее благоприятные условия труда.

2.2.2 Технологический процесс травления

На рис. 2.2 показана схема непрерывного травильного агрегата (НТА) травления углеродистой листовой стали в растворе серной кислоты. Горячекатаные рулоны со склада при помощи магнитного крана устанавливают на транспортер 1, который подает их к кантователю 2. После кантовки очередной рулон укладывается на подъемный стол 3 двухпозиционного разматывателя 4. При помощи скребкового отгибателя передний конец на рулоне отгибается и поступает в окалиноломатель 5 и в тянущие ролики 6. Окалиноломатель осуществляет грубую ломку окалины вследствие двойного изгиба полосы вокруг роликов небольшого диаметра. В результате этого часть окалины отваливается, а в окалине, оставшейся на полосе, образуются мелкие трещины, в которые легко проникает травильный раствор. Далее полоса правится на правильной машине 7 и поступает к сдвоенным гильотинным ножницам 8 с нижним резом, где производится обрезка обоих концов каждого рулона (вторые ножи до движения полосы отрезают передний конец, а первые - задний конец полосы). Для обеспечения непрерывного процесса травления задний конец полосы предыдущего рулона в стыкосварочной машине 9 сваривается с передним концом полосы последующего рулона.

Puc. 2.2. Схема непрерывного травильного агрегата

Электросварка концов рулонов встык обеспечивает не только непрерывность процесса травления, но и позволяет также увеличить массу рулона, что значительно повышает производительность станов холодной прокатки и отделочных агрегатов. Зачистка сварных швов осуществляется ножами гратоснимателя 10, установленного за сварочной машиной. В тех случаях, когда на стане холодной прокатки прокатывают стали, которые плохо свариваются, за сварочной машиной (после гратоснимателя) устанавливают сшивную машину 11 для сшивки концов полосы. Сшивной шов не прокатывают. Поскольку шов приходится вырезать, отходы металла увеличиваются.

При обрезке заднего конца предыдущего рулона и сварке его с передним концом последующего необходимо на время этих операций останавливать движение полос. Чтобы не останавливать движение полосы в травильных ваннах, перед ними предусматривают петлевую яму (с горячей водой для размягчения окалины), в которой создается необходимый запас полосы, обеспечивающий непрерывную работу этих ванн.

Ломка окалины перед травлением имеет большое значение, так как увеличивает производительность травильного агрегата и сокращает расход кислоты на травление. Далее полоса промывается струями горячей воды под давлением 1--1,2 МПа, подаваемой через сопла 12, и тянущими роликами 13 подается в дрессировочную клеть 14 (двух или четырехвалковую). При натяжении полосы роликами 13 и 15 и обжатии ее на 3--8 % в дрессировочной клети, выполняющей роль второго окалиноломателя, осуществляется дополнительное разрушение окалины для ускорения процесса химического травления в ваннах с раствором серной кислоты. Кроме того, дрессировочная клеть устраняет изломы полосы, образовавшиеся при разматывании рулона и прохождении через окалиноломатель, а также упрочняет полосу, что уменьшает возможность образования новых изломов при сматывании ее в рулон после травления.

Перед поступлением в травильную ванну полосу подогревают для ускорения травления в индукционной установке 16. Обычно в состав травильных агрегатов входят четыре ванны с кислотным раствором длиной 20-25 м.

Чтобы не останавливать непрерывный агрегат при необходимости смены отработавшего кислотного раствора, применяют каскадный способ обновления раствора. В этом случае вместо четырех отдельных травильных ванн устанавливается одна травильная ванна длиной около 100 м, состоящая из четырех секций. Свежий раствор серной кислоты (концентрация 20--22 %) непрерывно поступает в четвертую (по движению полосы) секцию. Из этой секции раствор пониженной концентрации непрерывно переливается через перегородку в третью ванну, затем из третьей во вторую и из второй в первую. Из первой секции отработанный раствор (концентрация кислоты примерно 10 %) непрерывно сливают в купоросную установку для регенерации. Поступление свежего раствора автоматически регулируется в зависимости от заданной производительности агрегата.

Каскадный способ обновления кислотного раствора улучшает качество травления, повышает производительность агрегата, так как в течение всего периода травления концентрация травильного раствора остается постоянной. Для поддержания высокой активности температура кислотного раствора достигает 90-100 °С.

Перед поступлением в промывочные ванны полоса проходит через отжимные ролики, предназначенные для уменьшения уноса травильного раствора. Из четвертой кислотной ванны полоса поступает для промывки в ванну с холодной водой и в ванну с горячей водой. При помощи сопел водой под давлением 1-1,2 МПа с полосы смываются остатки кислотного раствора и окалины. С этой же целью в ванне устанавливают электрозвуковые вибраторы. Во второй ванне полоса промывается в воде с температурой 85-95°С. После промывки полоса проходит сушильное устройство, где сушится горячим воздухом, и тянущими роликами подается во вторую петлевую яму.

Из последней полоса вытягивается роликами 18 и подается к гильотинным ножницам 19 для вырезки мест сшивки и разрезки полосы. Боковые кромки полосы обрезаются дисковыми ножницами 20 и разрезаются на мелкие кусочки кромкокрошителем 21. В установке электростатического промасливания 22 на полосу наносится тонкий (1-2 мкм) слой масла для предотвращения от коррозии при хранении протравленных рулонов на складе перед станом холодной прокатки. Рядом устанавливают обычные промасливающие ролики на случай выхода установки из строя. В моталке 24 полоса сматывается в рулон требуемой массы (15-35 т и более), после чего разрезается ножницами 23. Рулон сталкивается на транспортер 25, при помощи которого рулоны поступают на склад стана холодной прокатки или в отделение горячекатаных рулонов, где они могут подвергаться разделке на листы и продольной резке [5].

2.2.3 Термическая обработка и отделка холоднокатаной листовой углеродистой стали

Отделочные операции после холодной прокатки углеродистой листовой стали проводят в листах или рулонах. В первом случае требуется разделка холоднокатаных рулонов на агрегатах, установленных за станом холодной прокатки. На них образуют боковые кромки и делают поперечную резку рулона на листы мерной длины. Все дальнейшие отделочные операции (термическую обработку, дрессировку и др.) проводят в листах.

Во втором случае все отделочные операции после холодной прокатки осуществляют в рулонах массой до 25 т; разделка рулонов на листы является завершающей операцией. В современных цехах холодной прокатки обычно применяют этот способ отделки, так как при этом обеспечивается непрерывность процесса и автоматизация его. Все это позволяет увеличить производительность агрегатов и снизить трудоемкость процесса по сравнению с отделкой в листах.

При холодной прокатке листовой стали происходит упрочнение (наклеп) металла. Для устранения наклепа и получения структуры, обеспечивающей необходимые механические и технологические свойства листовой стали, холоднокатаная листовая сталь должна быть подвергнута отжигу. Так как при холодной прокатке углеродистой листовой стали суммарное обжатие равно не менее 50 %, обычной термической обработкой для такой стали является рекристаллизационный отжиг при 650-720 °С, обеспечивающий достаточно высокие механические и технологические свойства. Кроме того, при такой температуре отжига имеется меньшая опасность слипания витков.

Отжиг углеродистой листовой стали после холодной прокатки является окончательной термической обработкой, поэтому его проводят в защитной атмосфере, предохраняющей поверхность от окисления. После такого отжига, называемого светлым, листовая сталь в травлении не нуждается.

2.2.3.1 Колпаковая печь

В цехах холодной прокатки для отжига углеродистой листовой стали широко применяют колпаковые печи (рис. 2.3). Колпаковая печь состоит из неподвижного стенда (пода) 7, внутреннего колпака-муфеля 2, выполненного из жаропрочной стали, и наружного нагревательного колпака 1, установленного над муфелем и футерованного огнеупорным легковесным кирпичом. В этом колпаке (иногда в стенках стенда) внизу расположены горелки 9 и сделаны дымовые окна 6.

Рулоны 3 листовой стали укладывают на стенде в стопу и накрывают муфелем. Этот муфель устанавливают в специальный песочный затвор, предохраняющий отжигаемый металл от продуктов сгорания при нагреве и атмосферного воздуха при охлаждении. Затем муфель накрывают колпаком. Продукты сгорания, выходящие из горелок, экранами направляются к своду, затем опускаются и через дымовые окна отсасываются эжектором 5.

При нагреве и охлаждении рулонов внутрь муфеля непрерывно поступает защитный газ для предохранения поверхности листовой стали от окисления и появления цветов побежалости. Для ускорения нагрева применяют принудительную циркуляцию защитного газа, передающего тепло от стенки муфеля к торцовым и внутренним поверхностям рулонов. С этой целью современные колпаковые печи для отжига рулонов оборудованы специальными вентиляторами 8, установленными под стопой рулонов. Вентилятор забирает защитный газ из полости внутри рулонов и через специальный направляющий аппарат выбрасывает его в пространство между стенкой рулонов и муфелем. Защитный газ, получивший тепло от стенок муфеля, проходит между рулонами через отверстия в специальных ребристых прокладках 4, установленных между рулонами, поступает во внутреннюю полость рулонов и далее к вентилятору.

Для отжига рулонов листовой стали используют многостопные и одностопные колпаковые печи. Последние получают все большее распространение, так как имеют наилучший обогрев рулонов. Кроме того, нагревательные колпаки одностопных колпаковых печей имеют меньшую массу, что удешевляет здание и мостовые краны переноса колпаков. Загрузка этих печей более простая, так как садка состоит из 2-3 рулонов.

Обычно один нагревательный колпак обслуживает 3-4 стенда. Нагревательный колпак, после того как садка нагрета до заданной температуры, снимают и переносят на другой стенд. Такой порядок работы позволяет использовать тепло, аккумулированное в футеровке нагревательного колпака, для нагрева новой садки и, следовательно, увеличить производительность печи.

Для ускорения охлаждения применяют специальные охладительные колпаки, которые помещают над муфелями после переноса нагревательного колпака на другой стенд. На верху такого колпака устанавливают вентилятор, который засасывает в пространство между колпаком и муфелем холодный воздух, ускоряя этим охлаждение рулонов. При температуре ниже 300 °С для ускорения охлаждения применяют также воду, которую подают по трубопроводам на верх муфеля; последняя стекает по его наружной стенке или впрыскивается снизу и увлажняет воздух, засасываемый вентилятором охладительного колпака.

Колпаковые печи отапливают чаще всего коксовым газом, причем газ сгорает непосредственно в пространстве между нагревательным колпаком и муфелем или в радиационных трубах, изготовленных из жаропрочной стали.



Рис. 2.3 Колпаковая печь для светлого отжига рулонов листовой стали после холодной прокатки

Электрические колпаковые печи в большинстве случаев применяют для термической обработки специальной листовой стали. Кроме того, для отжига листовой стали применяют непрерывные печи, которые позволяют значительно ускорить процесс производства холоднокатаной листовой стали, так как время отжига разматываемой полосы, проходящей через печь с большой скоростью, составляет несколько минут. В непрерывных печах рулоны разматываются, концы их свариваются и полоса движется непрерывно через печь, в которой она нагревается и охлаждается, а затем, по выходе из печи, сварные швы вырезают и полоса сматывается в рулоны. Большим преимуществом непрерывного отжига является также то, что полоса по всей длине имеет одинаковые механические свойства. Это обусловливается одинаковыми условиями нагрева и охлаждения. Следует отметить, что при непрерывном отжиге исключается опасность слипания витков рулона и наблюдается некоторое уменьшение коробоватости и волнистости полосы, получающихся при холодной прокатке.

2.2.3.2 Агрегат непрерывного отжига жести

На рис.2.4 показана схема агрегата непрерывного отжига жести. Рулоны жести подают к разматывателю. Обычно устанавливают два разматывателя 1 и 2, причем с одного из них полоса поступает в печь, а на другой в это время устанавливают новый рулон. Применение двух разматывателей позволяет сократить время перехода на новый рулон при окончании размотки предыдущего и этим уменьшить емкость петлевого устройства.

С разматывателя полосу подают тянущими роликами 3 к сдвоенным гильотинным ножницам 4, на которых обрезают задний конец предыдущего рулона и передний конец следующего рулона перед сваркой их внахлестку в электросварочной машине 7. Перед сварочной машиной и за ней имеются подающие ролики 5. Так как жесть подвергают лужению, поверхность ее перед отжигом очищают от масла, металлической пыли и других веществ, остающихся на полосе после прокатки. В противном случае образуется сажистый налет, который может привести к браку при лужении. После подающих роликов 5 полоса проходит петлевую секцию 6, состоящую из ванны химической обработки, щеточно-моечных машин, ванны электролитического обезжиривания и камеры для промывки водой и сушки полосы.



Рис. 2.4. Схема агрегата непрерывного отжига листовой стали с башенными печами

Далее полоса поступает в тянущие ролики 8 и в петлевую башню 9, обеспечивающую непрерывную работу отжигательной печи во время сварки концов. Эта башня представляет собой сварную металлическую конструкцию высотой около 20 м, под которой имеется петлевая яма. За петлевой башней установлены дисковые ножницы 10 для обрезки боковых кромок в случае, если на них есть мелкие трещины (во избежание обрывов полосы в печи), за которыми расположено небольшое петлевое устройство 11. Далее полоса проходит тянущие ролики 8 и регулятор натяжения 12, который создает необходимое натяжение полосы перед поступлением в печь. Отжигательная печь 13 состоит из камер нагрева а, выдержки б, замедленного охлаждения в, ускоренного охлаждения г и окончательного охлаждения д. В камере нагрева полоса делает три петли длиной 100 м и нагревается до 700-730 °С. На входе в эту камеру установлены спе-циальные уплотняющие ролики, препятствующие проникновению воздуха в печь. С двух сторон каждой ветви петли расположены нагревательные элементы. Если печь отапливается газом, то нагревательным элементом являются радиационные трубы (коксодоменный газ сжигается в трубах). Если для нагрева применяют электроэнергию, то нагревателями являются элементы сопротивления.

Камера выдержки предназначена для выдерживания полосы при температуре нагрева и имеет электрический обогрев. В этой камере полоса также делает три петли общей длиной около 100 м. В камере замедленного охлаждения полоса делает только одну петлю и охлаждается до 500 °С, проходя между трубами с холодным воздухом. Предусмотренные в камере электронагреватели включают только в начале работы печи для разогрева кладки. В этой камере при замедленном охлаждении полосы обеспечивается полное выпадение мелкодисперсных карбидов, растворенных в феррите, что необходимо для повышения пластических свойств металла. Далее полоса проходит камеру ускоренного охлаждения, где она делает 10 петель, проходя через каналы с водяными рубашками. Для ускорения охлаждения осуществляется циркуляция защитного газа. В камере ускоренного охлаждения полоса охлаждается до 120-150 °С. Во всех четырех камерах полоса находится в атмосфере защитного газа, поэтому по выходе из четвертой камеры поверхность полосы будет светлой (при 120-150 °С цвета побежалости не образуются). Дальнейшее охлаждение полосы до температуры не выше 50 °С производится в камере окончательного охлаждения, где полоса делает одну петлю. В этой камере полосу охлаждают холодным воздухом. Исследования показывают, что время отжига можно сократить в несколько раз, используя ускоренный нагрев и охлаждение полосы. Для быстрой заправки полосы печь имеет люки сверху и снизу, а также специальные механизмы, осуще-ствляющие заправку.

За печью непрерывного отжига имеются выходные тянущие ролики 8 и петлевая башня с ямой 14. Далее установлены тянущие ролики 15, ножницы 16 для вырезки сварных швов и две моталки 17, оборудованные уборочными устройствами для рулонов. При непрерывном отжиге полоса под натяжением проходит петлевой путь в башнях, огибая направляющие профилированные ролики на 180°, благодаря чему ее легче центрировать; поэтому скорость движения полосы достигает в этих печах до 10 м/с. Производительность непрерывных печей башенного типа составляет 30-50 т/ч.

Кроме агрегатов непрерывного отжига с вертикальной печью, применяют также агрегаты с горизонтальным расположением печи.

Длина этих печей достигает 150-200 м, что является одним из недостатков, так как они удлиняют здание цеха. Для уменьшения длины печей ролики для перемещения полосы располагают в несколько рядов по высоте. В этом случае полоса с помощью роликов делает несколько поворотов по высоте рабочего пространства печи и после этого выходит из печи. В горизонтальных печах отжигают полосы толщиной 0,5-2,0 мм. Производительность таких печей низкая (10-15 т/ч) вследствие того, что по условиям центрирования движущейся полосы скорость ее не превышает 1,5-2,0 м/с. При скорости движения полосы более 2,0 м/с происходит сильное биение и сползание полосы к стенкам печи.

Преимуществами этих агрегатов являются меньшая высота цеха, более простой ввод в печь переднего конца полосы и более легкая наладка в случае разрывов полосы.

2.2.3.3 Дрессировка

Следующая операция отделки холоднокатаных листов углеродистой стали - дрессировка, которая заключается в холодной прокатке металла с обжатиями в пределах 0,5-3 %.

Дрессировка углеродистой листовой стали, применяемой главным образом в автотракторной промышленности, предназначена для предотвращения появлений линий сдвига при штамповке (линий Чернова - Людерса), что исключает ее применение без дополнительной обработки - дрессировки. Эти линии бывают настолько резко выражены, что даже после покраски и эмалирования они остаются заметными. Для изделий, к поверхности которых предъявляют повышенные требования, листовая сталь с линиями сдвига совершенно непригодна.

Кроме того, в результате дрессировки заметно улучшается поверхность листовой стали. Мягкая листовая сталь после дрессировки приобретает некоторую упругость, что предохраняет ее от ломки и смятия при дальнейшей обработке. В результате дрессировки несколько повышается прочность листовой стали, а также уменьшается волнистость и коробоватость листов.

В современных цехах холодной прокатки для дрессировки углеродистой листовой стали применяют одноклетевые или двухклетевые четырехвалковые станы, которые по конструкции аналогичны станам холодной прокатки. Дрессировка на этих станах производится с натяжением, при котором обеспечивается не только обжатие металла, но и правка его растяжением. При дрессировке углеродистой листовой стали толщиной 0,5-1,5 мм натяжение составляет 0,7-0,8 предела текучести. Для лучшей правки и получения гладкой поверхности полосы желательно на дрессировочных станах применять рабочие валки большого диаметра (для получения большего упругого сплющивания валков и большей длины контакта с полосой). Однако для унификации на дрессировочных станах применяют валки того же диаметра, что и на станах холодной прокатки данного цеха (500-600 мм).

На рис. 2.5 показан общий вид одноклетевого дрессировочного четырехвалкового стана 500/1300х1200 конструкции УЗТМ для дрессировки отожженной полосы и жести толщиной 0,2-0,6 мм и шириной 1000 мм, масса рулона 15 т.

Рис 2.5. Одноклетевой дрессировочный стан 500/1300x1200 для тонкой жести

К качеству поверхности тонкой полосы (0,2-0,35), предназначенной для покрытия оловом (лужения), предъявляются весьма жесткие требования: поверхность полосы должна быть гладкой и блестящей. Для обеспечения качественной правки полосы перед рабочими клетями и за ними установлены натяжные ролики. Они не соприкасаются своими бочками; полоса огибает ролики по S-образной кривой (восьмеркой) и растягивается между ними с усилием, создающим натяжения в полосе, равные пределу текучести.

При дрессировке полосы разматыватель и первые натяжные ролики (а в некоторых случаях - и первая клеть) работают на тормозном режиме, создавая натяжение полосы. Натяжение на выходном участке стана создается моталкой и вторыми натяжными роликами, работающими в двигательном режиме.

Максимальное усилие металла на валки при дрессировке составляет 5 МН. Каждый рабочий валок снабжен индивидуальным приводом от двух электродвигателей, установленных на одной оси, при помощи универсального шпинделя типа удлиненной зубчатой муфты. Толщина полосы измеряется летучим изотопным микрометром, установленным за первой клетью. Максимальная скорость дрессировки 25 м/с; производительность стана 100 т/ч, т.е. соответствует производительности непрерывного стана холодной прокатки. Масса оборудования стана около 1000 т.

2.2.3.4 Поперечная и продольная резка рулонов

К другим операциям отделки тонколистовой углеродистой стали относят поперечную и продольную резку рулонов. Для резки полосы в соответствии с заказами в цехе холодной прокатки устанавливают следующие агрегаты: 1) поперечной резки полосы на мерные длины; 2) продольной резки широкой полосы на более узкие полосы, сматываемые в рулоны; 3) комбинированные для поперечной и продольной резки.

2.2.3.4.1 Поперечная резка

На рис. 2.6 показана схема агрегата поперечной резки холоднокатаной полосы толщиной 0,6-2,0 мм и шириной 750-1550 мм на листы мерной длины. Масса рулонов 30 т, наружный диаметр 2200 мм, внутренний диаметр 600 мм. Скорость движения полосы в агрегате 1,0-6,0 м/с.

Рис. 2.6 Агрегат поперечной резки холоднокатаной полосы 0,6-2,0х1550 мм

При помощи цепного транспортера рулоны подают к агрегату по оси разматывателя. Очередной рулон при помощи передвижного подъемного гидравлического стола 1 надвигается на консольный барабан разматывателя 2; последний автоматически расклинивается (увеличивается его диаметр) и поворачивается в положение, необходимое для отгибания переднего конца полосы магнитным отгибателем 3 правильно-тянущей машины 4. Передний конец полосы (длиной 1-2 м) отрезают гидравлическими гильотинными ножницами 5, подают роликами 6 на наклонный стол 7 и сбрасывают в боковой короб для обрези. Для создания натяжения полосы разматыватель работает в генераторном режиме. Протягивание полосы на этом участке осуществляют передние тянущие ролики правильной машины 8 для грубой правки полосы. Боковые кромки полосы отрезают дисковыми ножницами 9 и сматывают мотки моталкой 10. Окончательная правка полосы осуществляется второй правильной машиной 12, после чего полоса разрезается на листы мерной длины летучими барабанными ножницами 13. Пакетирующее устройство состоит из трех секций: первая 16 предназначена для бракованных листов, а остальные две 18 - для годных. Листы направляют на пакетирующие столы распределительными ленточными транспортерами 14 и 15. Над нижней ветвью этих транспортеров установлены переключающие электромагниты. Переключение этих магнитов осуществляется от импульса приборов контроля качества поверхности полосы, расположенных на столе 11 перед второй правильной машиной. Перед поступлением на пакетирующие столы годные листы промасливают в устройствах 17. При опускании стола 19 поддон с пакетом листов устанавливается на тележку, которая выкатывается в боковую сторону, взвешивается на весах и краном переносится на склад.

Агрегат характеризуется высокой производительностью (30-50 т/ч), большинство операций на нем выполняется автоматически.

2.2.3.4.2 Продольная резка

На рис. 2.7 показана схема агрегата продольной резки, предназначенного для обрезки боковых кромок рулонной полосы и резки ее на узкие полосы. Масса рулона 30 т, толщина полосы 0,4-2,0 мм, ширина 750-1550 мм. Готовые узкие рулоны имеют массу до 10 т, наружный диаметр до 1600 мм, внутренний диаметр 600 мм, ширину 80 мм и более. Скорость движения полосы 1,5- 7,0 м/с.

Исходный рулон устанавливают на барабан разматывателя 1, конец полосы отгибается магнитным отгибателем 2 и обрезается ножницами 3. Для создания натяжения полосы роликами 4 разматыватель работает в генераторном режиме.

Рис. 2.7 Агрегат продольной резки холоднокатаной полосы 0,4-2,0x1550мм

Полоса проходит через контрольно-маркировочный стол 5, промасливающее устройство 6 и дисковыми многопарными ножницами 7 разрезается на несколько узких полос. Боковые кромки сматываются в бунты моталкой 5.

Передние концы узких полос захватываются передвижными роликами 9 и заправляются в щель барабана моталки 11. При этом полосы отводятся одна от другой на некоторое расстояние и в образующиеся зазоры опускаются раз-делительные кольца, сидящие на подъемном ролике 10; при помощи этих колец образуются ровные торцы узких рулонов. По окончании наматывания рулоны обвязывают узкой полосой и сталкивают на один из трех штырей поворотного пакетирующего устройства. Производительность агрегата 20-40 т/ч [5].

2.3. Техническая характеристика двадцативалкового стана 500.

Для холодной прокатки тонколистовой стали используют многовалковые станы, преимущественно двадцативалковые станы (рис. 2.8).

Исходная холоднокатаная лента: предел прочности - до 1300 МПа, толщина до 1,05 мм, ширина 200 - 400 мм, наружный диаметр рулона до 1350 мм, масса рулона до 3 т; конечная толщина ленты до 0,05 мм. Диаметр рабочих валков 50 - 80 мм; максимальное усилие на валки при прокатке 1 МН, скорость прокатки до 7,5 м/с; натяжение моталкой от 2 до 80 кН.

Оборудование стана:

· загрузочное устройство для подачи исходных рулонов от накопителя и надевания рулона на барабан разматывателя;

· консольный разматыватель «плавающего» типа для установки и автоматического центирования ленты по оси прокатки с точностью до 1 мм;

· отгибатель скребкового типа для отделения переднего конца ленты на рулоне и подаче его роликами в правильную машину;

· правильная пятироликовая машина для правки переднего и заднего концов ленты;

· гильотинные гидравлические ножницы для обрезки концов ленты;

· дисковые ножницы с кромкокрошителем для обрезки боковых кромок при прокатке ленты с разматывателя;

· проводковый стол для поддержания переднего конца ленты при заправке ее в валки;

· моталка правая для создания натяжения при прокатке и намотки ленты в рулон со съемными двухопорными барабанами; барабан приводится двумя элоктродвигателями через редуктор с двумя передаточными числами (i = 1 и 4,5); переключение осуществляется кулачковой муфтой с приводом от пневмоцилиндра;

Рис. 2.8. Двадцативалковый стан 55х1200

· рабочая клеть, состоящая из станины-моноблока с валками диаметром 2X50, 4X70, 6X110 и 8X180 мм, двух измерителей натяжения, двух измерителей толщины ленты, направляющих роликов, проводкового устройства, обеспечивающего подачу смазки со стороны входа ленты в валки и устройства для смены валков. Станина с валками имеет гидравлическое нажимное устройство с реечным и эксцентриковыми передачами, гидравлическое устройство для регулирования профиля рабочих валков путем воздействия через опоры опорных роликов и устройство для осевого перемещения профилированных первых промежуточных валков;

· моталка левая аналогична правой и, кроме того, имеет: подъемник барабана для обеспечения перемещения рулона с рабочей позиции на позицию перематывания, привод перемоточного устройства и разматыватель бумаги;

· моталка-разматыватель для намотки прокатанной ленты на консольный барабан и для размотки рулона при перемотки ленты на съемный барабан моталки; для недопущения телескопичности при намотке и размотке выполнена «плавающей» со следящей гидравлической системой (по аналогии с разматывателем);

· устройство для загрузки рулонов, намотанных на транспортировочные гильзы и разгрузки гильз после смотки с них рулонов ленты.

На стане установлены следующие приборы и системы для контроля и автоматического регулирования технологических и электрических параметров: измерители толщины полосы; измерители натяжения полосы; счетчики витков на моталках; измерители диаметра рулонов на моталках, разматывателе и моталке промежуточного устройства; измеритель скорости прокатки; приборы контроля электрических параметров электродвигателей; натяжения бумаги на бумагомоталках; центрирования полосы по оси прокатки; точной остановки стана в конце каждого пропуска; поддержания давления и температуры технологической смазки и управления ее подачей на валки.

В рабочей клети два верхних и два нижних промежуточных валка диаметром 110 мм приводятся от электродвигателя постоянного тока мощностью 650 кВт через шестеренную клеть и шарнирные шпиндели.

Для привода каждой моталки применены два электродвигателя постоянного тока мощностью по 315 кВт (500/1500 об/мин); при большом натяжении полосы работают оба двигателя через редуктор с передаточным числом i = 4,5; при малых натяжениях тонкой ленты работает один двигатель через редуктор с i = 1 [6].

2.4. Основные расчетные параметры

2.4.1 Холодная деформация.

По мере увеличения степени холодной деформации металл утрачивает свои природные пластические свойства и становится жестким и хрупким, т.е. труднодеформируемым. Для восстановления пластических свойств металла с целью дальнейшей его деформации необходимо снять наклеп и возвратить металлу его прежние механические свойства. Для этой цели холодная пластическая деформация всегда сопровождается промежуточными нагревами (отжиг, рекристаллизация). При горячей деформации металлов пластические свойства их выше, а сопротивление деформации (давление со стороны рабочего инструмента, например, валков) ниже, чем при холодной деформации. Отсюда следует, что горячая деформация экономически более выгодна, чем холодная. Поэтому последнюю применяют только в том случае, если по различным техническим и технологическим требованиям готовый катаный продукт нельзя получить в горячем состоянии: тонкую стальную ленту, проволоку и т.д [6].

2.4.2 Расчет усилия и момента прокатки стальной ленты

(толщиной: 4,0 3.5 2.0 1.4 1)

Данные для расчета первого прохода

Начальная толщина для второго прохода h₀ = 4,0 мм.

Выходная толщина h = 3,5 мм

Скорость прокатки V_пр = 3 м/с

Ширина ленты S =356 мм

Коэффициент трения валков f = 0,2.

Коэффициент формулы для определения условного предела текучести ? _0,2 при холодной прокатке:

А =50,0;

В =6,7;

? = 0,36.

1. Абсолютное обжатие:

?h = h₀ - h

?h = 4.0 - 3.5 = 0.5 мм

2. Относительное обжатие:

? = ?h/h₀*100%

? = 0,5/4,0*100% = 0,125*100% = 12,5%

3. Угол захвата:

рад

4. Длина дуги захвата:

5. Параметр прокатки:

? = 2*f/a

? = 2*0.2/0.045 = 8.89

6. Площадь контакта:

F_k = S*L

F_k = 0.356*0.01118 = 0.004 м²

Выводы:

В данной части дипломного проекта рассмотрена технология производства холоднокатаной нержавеющей ленты.

После изучение технологического производства предлагается осуществить мероприятия, направленные на увеличение выпуска холоднокатаной нержавеющей ленты и улучшение технико-экономических показателей работы цеха, в том числе и снижение себестоимости продукции.

1. Применение рулонного подката вместо сварного. Это мероприятие позволит увеличить выход годного и тем самым снизит удельный расход листового проката (условно).

2. Внедрение новой технологии обработки нержавеющей ленты марки 12Х17. Эффект от внедрения новой технологии производства нержавеющей ленты марки 12Х17 заключается в том, что при улучшении механических свойств и качества поверхности удается избежать затрат на передел нержавеющей ленты марки 12Х17 на линии светлого отжига и тем самым позволит снизить цеховую себестоимость готовой продукции.

3. реконструкция термотравильного и отделочного отделения, которая позволит увеличить выпуск ленты примерно на 25%.

3. СОДЕРЖАТЕЛЬНО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Краткая характеристика ОАО ММЗ «Серп и молот»

ОАО ММЗ «Серп и молот» - одно из самых крупных промышленных предприятий города Москвы, с численностью ППП 2 428 человек (по данным на 01/01/2006 года). Завод относится к отрасли черной металлургии и специализируется на выпуске сортового и листового проката, ленты, калиброванной стали, проволоки и специальных сталей и сплавов, в том числе нержавеющих и жаропрочных марок. По целому ряду видов продукции завод является монополистом в РФ (быстрорежущий лист, тончайшая нержавеющая лента, сталь со специальной отделкой поверхности).

До 1991 года продукция завода строго лимитировалась, и завод имел свыше 2,5 тыс. потребителей, 38% которых относились к оборонному комплексу, либо были тесно связаны с ним. На потребителей московского региона приходилось более 29% продукции завода.

В настоящее время в связи с конверсией военного производства и общим кризисом народного хозяйства, объем производства снизился в несколько раз, общая численность работников ОАО ММЗ «Серп и молот» с 10 000 человек (в 1985 г.) снизилась до 2 180 человек (в 2006 г.). Эти факторы способствовали ухудшению финансового положения предприятия.

Тем не менее, в последние года объем готовой продукции в стоимостном выражении имеет тенденции к снижению, но по некоторым позициям продукция завода находит все новых и новых потребителей (за счет выпуска новых марок стали, а также пуска в 2002 г., например, УВОС - установки внепечной обработки стали).

Также администрация завода старается привлекать на работу квалифицированных рабочих, грамотных специалистов и руководителей и делает упор на привлечение молодого персонала.

3.1.1. Создание ОАО ММЗ «Серп и молот». Учредители предприятия.

Особенности уставной деятельности.

Историческое развитие завода «Серп и молот» начинается с 1883 года, когда царем был подписан Указ, утвердивший Устав Акционерного Товарищества Московского металлургического завода. Руководство предприятием осуществляло Правление, председателем которого был владелец 50-ти % акций и земельного участка, на котором стоял завод, купец 1-ой гильдии Гужон Юлий Петрович. В 1884 году завод уже выпустил свою первую продукцию. В июне 1917 года на заседании Особого Совещания по обороне при Временном Правительстве было принято решение о секвестре завода (ограничении власти владельца в пользу государства). Было назначено Временное Правительственное Правление. Таким образом, с 1 июля 1917 года предприятие стало называться - Государственный Большой Московский Металлургический завод № 9. Лишь только осенью 1922 года завод получил свое название - завод «Серп и молот».

В ноябре 1992 года завод преобразован в акционерное общество открытого типа Московский металлургический завод «Серп и молот». Согласно новому Уставу, основной целью производственной деятельности ОАО ММЗ «Серп и молот» является получение прибыли, увеличения объема производства, снижение издержек и повышение конкурентоспособности. Общество может осуществлять любые виды хозяйственной деятельности, за исключением запрещенных законом, имеет право осуществлять сделки и иные юридические акты (соглашения), в том числе купли-продажи, мены, перевозки, страхования, кредитные, вексельные, бартерные, экспорт продукции, производимой и потребляемой Обществом, осуществлять операции с ценными бумагами, в том числе и их реализацию. Для осуществления уставной деятельности Общество вправе использовать на коммерческой основе продукцию своих контрагентов, входить в союзы, ассоциации, объединения, научно-технические организации. Помимо основных видов деятельности (производство и реализация металлопродукции), Общество осуществляет: капитальное строительство и реконструкцию действующих производственных и социальных объектов, торгово-закупочную и посредническую деятельность, оказание платных услуг населению, сервисное обслуживание, внешнеэкономическую деятельность.

Для создания Общества и обеспечения его деятельности образован Уставной капитал.

Уставный капитал ОАО ММЗ «Серп и молот» составляется из номинальной стоимости акций Общества, приобретенных Акционерами.

Акционерам, по их требованию, выдается свидетельство на суммарную номинальную стоимость акций, находящихся во владении. Свидетельство подтверждает право владения поименованного в нем лица определенным числом акций.

Балансовая и чистая прибыль Общества определяется в порядке, предусмотренном действующим законодательством.

Чистая прибыль после обязательных платежей остается в полном распоряжении общества и может быть направлена на:

1. формирование резервного фонда;

2. выплату дивидендов по акциям;

3. увеличение Уставного капитала;

4. формирование прочих фондов;

5. благотворительные цели.

Общество вправе раз в год принимать решение о выплате дивидендов по размещенным акциям. Дивиденды выплачиваются из чистой прибыли Общества за текущий год. Решение о выплате годовых и промежуточных дивидендов, размере дивиденда и форме его оплаты по акциям принимается общим собранием акционеров Общества.

Органами управления Общества являются.

Общее собрание акционеров;

Совет директоров;

Генеральный директор.

К исключительной компетенции Общего собрания относятся следующие вопросы:

внесение изменений и дополнений в Устав Общества или утверждение Устава Общества в новой редакции;

реорганизация Общества;

ликвидация Общества, назначение ликвидационной комиссии;

определение количественного состава, избрание членов Совета директоров и досрочное: прекращение их полномочий, утверждение Положения о Совете директоров;

дробление и консолидация акций;

уменьшение уставного капитала Общества путем уменьшения номинальной стоимости акций, приобретения Обществом части акций в целях сокращения их общего количества или погашения не полностью оплаченных акций;

утверждение годовых отчетов, бухгалтерских балансов, счета прибылей и убытков Общества, распределение его прибылей и убытков, принятие решений о выплате дивидендов.

Совет директоров Общества осуществляет общее руководство деятельностью Общества, за исключением решения вопросов, отнесенных Уставом к исключительной компетенции Общего собрания акционеров.

Члены совета директоров Общества избираются годовым общим собранием акционеров в порядке предусмотренном Уставом Общества, сроком на 1 год.

Из своего состава члены Совета директоров большинством голосов от общего числа членов Совета избирают Председателя Совета директоров Общества.

Совмещение постов Председателя и Генерального директора не допускается.

Руководство текущей деятельностью Общества осуществляется единоличным исполнительным органом Общества - Генеральным директором, с которым Совет директоров Общества, в лице его Председателя, заключает срочный контракт сроком до пяти лет. Назначение Генерального директора и досрочное прекращение его полномочий осуществляется по решению Совета директоров Общества. Генеральный директор Общества без доверенности действует от имени Общества, осуществляет оперативное руководство деятельностью Общества, распоряжается имуществом Общества в пределах, установленных Уставом, подписывает финансовые документы, представляет интересы Общества, как в РФ, так и за ее пределами, организует ведение бухгалтерского учета и отчетности и др.

3.1.2. Производственная структура предприятия

Завод «Серп и молот» имеет сложную производственную структуру, что обусловлено технологией производства предприятия, его масштабами, необходимостью контроля и четкого руководства производственно-хозяйственной деятельностью завода. Производственную структуру наглядно представляет схема, которая показана на рис. 3.1.