Усовершенствование технологии прокатки с целью повышения качества готовой продукции на стане 1300

Обычно .

2.6.3.1 Находим площадь сечения

м2.

2.6.3.2 Определяем ординату центра тяжести

м.

2.6.3.3 Находим момент инерции сечения

м4.

2.6.3.4 Находим момент сопротивления сечения

м3.

Со стороны нижней подушки валка на нижнюю поперечину и со стороны верхней подушки (нажимного винта) на верхнюю поперечину станины действуют вертикальные силы R.

Под действием сил R в углах жесткой раны возникают статически неопределенные моменты М1 и М3 (рис.4.3). Эти моменты изгибают стойки станины внутрь окна станины, а поперечины наружу.

Определим максимальный момент изгиба верхней и нижней поперечины силой R

l1 = 1,72 + 2•0,551 = 2,822м;

l2 = 5,39 + 0,75 + 0,785 = 6,925м;

кН•м.

Находим статически неопределенные моменты в углах жесткой рамы

;

;

;

;

МН•м;

МН•м.



Рисунок 2.4 - К расчету станины двухвалковой клети стана 1300

Определяем напряжение растяжения в середине верхней и нижней поперечин

мПа;

мПа.

Определяем максимальное напряжение в стойке (на внутренней поверхности)

мПа.

Станина отлита из углеродистой литой стали, имеющей предел прочности мПа.

.

2.6.4 Определим жесткость станины

2.6.4.1 Определим прогиб среднего сечения верхней и нижней поперечины от изгиба и действия поперечных сил

мм,

Где Е = 2•105МПа - модуль упругости для стального литья,

k =1,2 - коэффициент формы прямоугольного сечения,

МПА - модуль сдвига для стального литья.

м.

2.6.4.2 Находим упругое растяжение стойки станины

мм.

2.6.4.3 Определяем суммарную деформацию станины по вертикали

мм.

2.6.4.4 Находим жесткость станины по вертикали (в направлении действия силы R)

МН/мм.

2.6.4.5 Прогиб стоек станины внутрь окна станины должен быть небольшим, так как в противном случае может произойти защемление подушек верхнего валка (при зазоре ?=0), перемещаемых по вертикали по направляющим планкам, прикрепленным к стойкам внутри окна станины.

Горизонтальный прогиб одной стойки (внутрь окна станины) посередине высоты стойки l2, можно определить, принимая, что в этом сечении действует реактивный момент, равный половине суммы моментов М1 и М3, тогда

мм.

Таким образом, при сборке рабочей клети необходимо предусмотреть зазор между верхней подушкой валка и направляющей планкой с внутренней стороны окна станины равный ??0,6мм.

Для обеспечения необходимой минимальной деформации станины по вертикали (в направлении действия сил R) и минимального прогиба стоек внутрь окна станины конструктивно принимают отношение толщины поперечины h1 (или h3) к толщине стойки h2 равным h1/ h2 = 1,3 ч 1,7.

2.7 Расчет универсального шпинделя стана 1300

2.7.1 Определим силу, с которой вкладыш давит на щеку шпинделя

кН,

где Мкр. = 0,5Мпр. = 2600кН•м - момент передаваемый шпинделем (см. табл.2.4);

а = 0,7•в = 0,7•1000 = 700мм - расстояние между точками приложения сил.

2.7.2 Находим напряжение кручения в сечении 1-1

;

где Wкр. - момент сопротивления сечения 1-1 кручению.

Для определения момента сопротивления кручению по заданным размерам головкам шпинделя сечение 1-1 вычерчено отдельно в виде сегмента (см.гр.ч.06).

Определить точное значение момента сопротивления кручению сечения, имеющего форму сегмента трудно, поэтому обычно сегмент приравнивают равновеликому по площади прямоугольнику высотой h и шириной (в1+в2). Момент сопротивления сечения прямоугольника кручению определяем по формуле

Wкр. = з• (в1+в2)• h2,

Где з - коэффициент, зависящий от отношения ширины прямоугольника к его высоте.

При (в1+в2) / h = 2ч6 величина з = 0,25.

Wкр. = 0,25• (500+300)• 4002=0,032м3;

кПа.

2.7.3 Находим напряжение изгиба в сечении щеки 1-1

,

где Wиз. - момент сопротивления сечения 1-1 изгибу.

кН•м.

Определить момент сопротивления изгибу сечения 1-1, имеющего форму сегмента, тоже весьма трудно, поэтому пользуются приближенной формулой. Для этого сегмент заменяем равновеликой по площади трапецией с основанием (в1+в2) и высотой h.

Момент сопротивления сечения трапеции изгибу равен

м3,

КПа.

2.7.4 Определяем расчетное напряжение в сечении щеки 1-1 от действия изгиба и кручения

МПа.

Шпиндель изготовлен из стали предел прочности которой 650-850МПа.

Принимаем пятикратный запас прочности, получим, что допускаемое напряжение в щеке шпинделя будет равно МПа

.

Кроме определения напряжения в сечении 1-1 необходимо проверить напряжение в теле шпинделя в его средней части по длине.

Тело шпинделя работает только на кручение, и напряжение в любом сечении по длине шпинделя между его шарнирами будет равно

МПа,

где d = 0,58м - диаметр тела шпинделя.

2.8 Выбор рациональной формы и массы слитка

Условия прокатки и конфигурации слитка существенно влияют на напряженно-деформированное состояние и на качество поверхности раскатов [8]. Для увеличения степени деформируемости слитка его форма должна обеспечивать наиболее благоприятную схему напряженного состояния в процессе прокатки. Этим требованиям удовлетворяет выпуклая форма боковой поверхности слитка со стрелой выпуклости 7-10% ширины грани.

Это позволяет приблизить качество блюмов, прокатанных по схеме с первой кантовкой после четвертого прохода и качеству блюмов, полученных по схеме с кантовкой после второго прохода.

Кроме того, выпуклая форма граней слитка улучшает условия нагрева и уменьшает перепад температур по сечению.

Одним из основных параметров, характеризующих слиток - удельная высота слитка, которая является отношением его высоты L к приведенной толщине среднего сечения Впр

Нуд = L/Впр,

Где ;

;

Наибольшая производительность обжимного стана достигается в том случае, когда с увеличением массы слитка растет его удельная высота.

На рисунке 2.5. показано изменение высоты 1, толщины 2, конусности 3, и удельной высоты 4 в зависимости от массы слитка [2].

С увеличением массы - высота и размеры поперечного сечения слитка увеличиваются, но ранее выполненные расчеты показали, что приведенная толщина слитка растет быстрее.

Рисунок 2.5-Изменение высоты L (1), толщины В(2), конусности (3) и удельной высоты (4) в зависимости от слитка g

При увеличении массы до 12,5т прокатка такого слитка за 11 проходов вызывает повышение нагрузки на оборудование и опасные пробуксовки. Поэтому прокатку слитков 12,5т ведут за 13 проходов, производительность при этом ниже, чем при прокатке 11т слитков за 11 проходов.

Это вызвано тем, что при снижении интенсивности обжатий, доля пауз значительно растет [2].

Принимаем слиток m= 10,7т.

, Нуд = 2,8

Рисунок 2.6-Зависимость производительности, машинного времени (1) и пауз (2) от массы слитка. Пунктирная линия - прокатка за 13 проходов

Анализ графика 2.6 показывает, что производительность слитка массой 10,7т возрастает по сравнению с существующими слитками массой 12,5т.

Слитки средне и высокоуглеродистой нелегированной и низколегированной стали отливают в уширение к низу изложеницы с утеплением головной части.

При производстве таких слитков с плоским нижним основанием величина утяжки данной части в процессе прокатки значительна и обрезь составляет 3-5% длины раската. Поэтому одним из основных вопросов при выборе оптимальной формы слитка является определение конфигурации данной части, уширенного к низу слитка.

2.9 Оптимизация донной части слитка

В настоящее время нашли применение поддон, кюмпельное углубление которых выполняют в форме усеченного конуса глубиной 2,3-3% от высоты слитка и двух взаимнопересекающихся под прямым углом сопряженных цилиндрических сегментов одинаковой высоты.

Недостатком таких поддонов является значительная величина донной обрези блюмов (2,5-3%).

Также известны кюмпели в виде усеченной пирамиды высотой, равной 0,06-0,08 высоты изложницы. Лабораторные исследования показали, что донная обрезь таких слитков соответствует 1,5-1,7%.

Недостаток такого поддона заключается в сложности его изготовления.

На рисунке 2.7 показано влияние формы кюмпеля на величину донной обрези [2].

Из этого рисунка следует, что при прокатке слитков имеющих кюмпели в виде усеченной пирамиды величина обрези, вызванная утяжкой торцов, снижается, но при этом возрастает доля обрези, связанная с поверхностными дефектами, возникающими на участке перехода от углубления поддона к стене изложеницы.

При прокатке слитков с плоскодонной частью величина обрези, определяемая утяжкой, максимальна, а по причине поверхностных дефектов снижается до нуля.

При ступенчатой форме кюмпеля глубина утяжки снижается, донная часть раската имеет утяжку, однако величина обрези минимальная (1,3-1,37%).

Поэтому для снижения донной обрези слитков, отливаемых в сквозные прямоугольные изложеницы, целесообразна конструкция поддона с диагональной, относительно сторон изложеницы, формой углубления и снятия объемов металла, вызывающие угловые наплывы (рис. 2.8).

Углубление в поддоне выполняется по внутреннему контуру изложеницы таким образом, что увеличение глубин происходит за счет плоских скосов по диагоналям контура от углов к центру.

Скосы по диагоналям образуют при пересечении с горизонтальной плоскостью горизонтальную квадратную площадку в центральной части углубления, стороны которой развернуты на 45 относительно сторон контура.

При этом объем металла в донной части слитка распределяется таким образом, что при его прокатке в местах минимальной утяжки заранее создаются избыточные металлы в количестве, необходимом для компенсации этой утяжки (средняя часть граней и осевая часть раската), а в местах максимальной вытяжки (по ребрам раската) излишки металла срезаются.

Рисунок 2.7- Зависимость величины данной обрези от формы кюмпеля:

сплошная линия - вся обрезь, пунктирная - по вине поверхностных дефектов

3. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Тепловой расчет рекуперативного нагревательного колодца ведем по методике [13].

Исходные данные:

1) Топливно-коксодоменная смесь с теплотой сгорания
= 7120КДж/м3.

2) Размер слитка - 835Ч735/930Ч830Ч2330мм.

3) Масса слитка m = 10,7т.

4) Количество слитков в ячейке - 14 штук.

5) Металл - сталь марки Ст45.

6) Температура посада - tпн = 850°С.

7) Конечная температура нагрева tпн = 1250°С.

8) Разность температуры по сечению слитка при выдачи из колодца Дtк = 50°С.

3.1 Расчет горения топлива

Таблица 3.1- Состав топлива, %

Газ	СО	СО2	СН4	С2Н4	Н2	N2	О2	W1г/м3
Коксовый	7,04	2,35	26,95	3,44	55,32	3,97	0,73	60
Доменный	2,76	9,8	0,40	-	3,80	58,10	0,30	21

Результаты расчета:

Плотность коксодоменной смеси - сг = 1,07 кг/м3

Действительное количество воздуха

при коэффициенте расхода n=1,1 - VВ = 1,755 м3/м3

Объем продуктов сгорания - VПС = 2,564 м3/м3

Состав продуктов сгорания - СО2 = 14,6%

Н2О = 12,8%

N2 = 71,1%

O2 = 1,32%

Плотность продуктов сгорания - сПС = 1,298 кг/м3

Теплосодержание продуктов сгорания

КДж/м3,

что отвечает tкал = 1680°С [13].

3.2 Расчет внешнего теплообмена

Расчет параметров внешнего теплообмена проводится с целью определения примерного коэффициента излучения угкм. Расчет ведем по методике изложенной в [13].

Средние размеры слитка:

ширина - bсп = 0,783м

толщина - Sсп = 0,883м.

Размеры ячейки:

длина - L = 11м

ширина - В = 3м

высота - Н = 3,13м.

Угловые коэффициенты излучения:

от кладки на металл - цкм = 0,49

от металла на кладку - цмк = 0,511

Средняя эффективная толщина газового соя - Sэф = 0,95м.

Таблица 3.2-Степень черноты и коэффициент излучения газа в зависимости от температуры

Коэффициент	1000	1100	1200	1300	1400
	0,13	0,11	0,1	0,087	0,08
	0,12	0,11	0,098	0,09	0,081
	0,261	0,231	0,207	0,185	0,169
	0,389	0,356	0,327	0,299	0,277
вт/м2 К4	2,246	2,051	1,881	1,727	1,605

Коэффициент излучения отнесенный к температуре печи -= 2,71 вт/м2 К4

Коэффициент излучения отнесенный к температуре кладки - = 4,9 вт/м2 К4

3.3 Расчет нагрева металла

Таблица 3.3-Химический состав Ст45 в %

	С	Si	Mn	Cr	P
ГОСТ 1050-74	0,42-0,5	0,17-0,37	0,5-0,8	0,25	0,040

Прямоугольный слиток заменяем цилиндрическим. Расчетный радиус диска

м.

По данным, приведенным в литературе [13], вычисляем и строим графики зависимости теплосодержания и теплопроводности стали 45 от температуры.

Рисунок 3.1-Кривые зависимости теплосодержания и теплопроводности Ст45

В результате расчета получили такие данные:

Температура печи в конце нагрева - tпеч.к = 1264°С;

Тепловой поток к слитку в конце нагрева gп.к. = 5376вт/м2.

3.3.1 Расчет режима нагрева слитка

Режим нагрева слитков горячего посада принимаем комбинированным: при постоянной тепловой мощности (М0=const) и постоянной температуре печи (tпеч. = const).

3.3.1.1 Первый период. М0=const

Температуру дымовых газов в начале нагрева определяем по [13] и tд.н. = 1175°С.

Расчетная температура печи при степени тепловой регенерации тепла rф = 0,6, tрас. = 4200°С.

Температуру дымовых газов в конце нагрева при М0=const рассчитываем по [13] tд.к. = 1338°С.

Определим коэффициент использования тепла

Находим тепловой поток

вт/м2,

Где m0 = 74994 вт/м2 - удельная рабочая тепловая мощность.

Определяем температуру поверхности слитка в конце нагрева,

Определяем среднюю плотность теплового потока за весь период нагрева

,

Где gн = 54071 в/м2 - оптимальный тепловой поток.

Определяем критерии тепловых потоков

;

для температуры поверхности слитка

.

Из рисунка 63 [13] определяем .

Из рисунка 64 [13] для значения Фу и F0 находим

.

Находим температуру середины слитка

.

Определяем средний коэффициент теплопроводности

.

Определяем среднюю температуру слитка

.

Этой температуре соответствует теплосодержание iк = 697КДж/кг.

Средняя теплоемкость металла

Определяем средний коэффициент теплопроводности

.

Находим продолжительность первого периода нагрева

.

3.3.1.2 Второй период нагрева (tпеч. = const = 1264°С).

Разбиваем этот период на 2 интервала.

Первый интервал от tпк1. = 1109°С до tпк2.

Второй интервал от от tпк2. = 1215°С до tпк.=1250°С.

В результате расчета получили продолжительность первого интервала ф2 = 1,51ч, второго интервала ф3 = 2,9ч.

Общая продолжительность комбинированного нагрева слитка

.

Данные нагрева слитка, тепловая и температурная характеристики колодца приведены в таблицах 3.4 и 3.5.

Таблица 3.4- Расчетные данные о нагреве слитков

Период	Интервал	Температура поверхности слитка	Температура середины слитка	Средняя температура слитка	Перепад температур
		tпн	tпк	tцн	tцк	tн	tк	Дtн	Дtк
М=const		850	1109	1100	1052,5	975	1019	250	56,5
tпеч=const	I	1109	1212	1052,5	1052	1019	1141	56,5	163
tпеч=const	II	1215	1250	1052	1201	1141	1228	163	49

Таблица3.5 -Тепловая температурная характеристика ячейки колодца

Период	Интервал	Плотность теплового потока	Температура газов	Температура печи	Температура кладки
		gн	gк	trн	trк	tпн	tпк	tкл.н	tкл.к
М=const		54071	52433	1175	1338	1103	1264	1007	1200
tпеч=const	I	52433	18368	1338	1289	1264	1264	1200	1242
tпеч=const	II	18368	5442	1289	1271	1264	1264	1242	1257



ф' -инерционный период нагрева

Рисунок 3.2-Температурная и тепловая диаграммы нагрева слитка

3.4 Тепловой расчет

Толщина и материал кладки нагревательного колодца принимаем по рекомендации [13].

Средняя температура дымовых газов tr = 1278°С.

Средняя температура поверхности слитка °С.

Средняя температура внутренней поверхности ячейки °С, при Фкл = 0,36.

3.4.1 Расчет тепловых потерь через кладку стен

3.4.1.1 Определяем внутреннюю поверхность внутреннего слоя продольной стенки

F1 = L·H = 11·3,13 = 34,43м2.

3.4.1.2 Определяем наружную поверхность

F2 = (L+2·Sст)·(H+hконс+Sn1) = (11+2·0,232)·(3,13·0,25+0,116) = 40м2.

3.4.1.3 Определяем наружную поверхность промежуточного слоя.

F3 = (L+2·Sст1+2·Sст2)·(H+hконс+Sn1+Sn2) =

(11+2·0,232+2·0,232)Ч(3,13·0,25+0,116+0,232) = 44,5м2.

3.4.1.4 Находим наружную поверхность наружного слоя .

F4= (L+2·Sст)·(H+hконс+Snод) = (11+2·0,58)·(3,13·0,25+0,488) = 47м2.

3.4.1.5 Определяем среднюю поверхность слоев

м2;

м2;

м2.

3.4.1.6 Определяем средние температуры слоев:

а) промежуточного

;

б)внутреннего

;

в) наружного

.

3.4.1.7 Определяем средние значения теплопроводности слоев кладки

3.4.1.8 Определяем тепловой поток через кладку одной боковой стенки (другую боковую стенку, общую с соседней ячейкой, не учитываем)

,

где б - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности кладки в окружающую среду. б = 20вт/(м2·°С), тепловое сопротивление 1/б=0,05(вм2·°С)/вт.

3.4.1.9 Проверяем правильность принятых температур слоев кладки

;

;

.

Проверка показала расхождение с принятыми температурами, поэтому производим перерасчет

Тепловой поток

3.4.2 Расчет тепловых потерь через торцевую стенку

Расчет производим аналогично расчету тепловых потерь через кладку стен, в результате получили .

Поверхность торцевой стенки расположенной над входом в рекуператор составляет 60% от поверхности

.

Суммарные тепловые потери через кладку стен

.

3.4.3 Расчет тепловых потерь через кладку пода

Расчет производим аналогично предыдущему. Потери тепла через кладку пода составляют .

3.4.4 Расчет тепловых потерь через кладку крышки

Тепловые потери через кладку крышки при tп1 = 1235°С, при tокр = 20°С составляют .

Общие тепловые потери через кладку ячейки:

,

где 1,2 - неучтенные потери.

3.4.5 Тепловые потери излучением через окно в подрекуператорной камере

Средняя температура ячейки за период нагрева .

Среднюю температуру газов в надрекуператорной камере

.

Тепловые потери излучением в рекуперативную камеру

.

Потери тепла излучением при посаде и выдаче слитков из ячейки

.

3.5 Расчет технико-экономических показателей

Масса садки - 150т.

Производительность колодца по всаду П = 31т/час [13].

Таблица 3.6- Показатели тепловой работы колодца по данным расчета

№ п/п	Статьи	Значения
1	2	3
1.	Тепловая мощность холостого хода.	Мx.x = 1,42М Вт
2.	Тепловые мощности:
	максимальные - рабочая	Мраб.max = 7,41 МВт
	общая	Мобщ. = 8,83 МВт
	минимальные - рабочая	Мраб.min = 838409Вт
	общая	Мобщ. = 2,258 МВт
	средние - полная	МВт
	рабочая	МВт
	общая	МВт
3.	Расход топлива: максимальны	Вmax=4464,6м3/час
	минимальный	Вmin=1141,7 м3/час
	средний	м3/час
4.	Расход воздуха: максимальный	Vвmax=7835 м3/час
	минимальный	Vвmin=2003,7 м3/час
	средний	м3/час
5.	Выход продуктов сгорания: максимальный	Vrmax=11447 м3/час
	минимальный	Vrmin=2927,3 м3/час
	средний	м3/час
6.	Расход тепла на 1т слитков	в = 327,6 МДж/т
		в' = 11кг усл. топл/т

3.6 Расчет статей теплового баланса

3.6.1 Химическое тепло горения топлива

МДж.

3.6.2 Физическая теплота подогретого воздуха

МДж.

3.6.3 Физическая теплота уходящих газов

МДж.

3.6.4 Физическая теплота подогретого топлива

МДж.

3.6.5 Физическое тепло воздуха для окисления железа

МДж.

3.6.6 Физическая теплота азота воздуха

МДж.

3.6.7 Теплота окисления железа

МДж.

3.6.8 Физическая теплота металла

МДж.

3.6.9 Тепло уносимое нагретым металлом

МДж.

3.6.10 Физическая теплота окалины

МДж.

3.6.11 Потери тепла через кладку

МДж.

3.6.12 Потери излучения через газовое окно

МДж.

Коэффициент полезного действия печи

.

Таблица 3.7- Тепловой баланс ячейки колодца за процесс нагрева слитка

Приходные статьи	Расходные статьи
Статьи	Кол-во тепла	Статьи	Кол-во тепла
	МДж	%		МДж	%
1	2	3	4	5	6
Химическое тепло горения топлива	49383	25,45	Тепло, усвоенное металлом от горения топлива	127165	66
Физическая теплота подогретого воздуха для горения	2916,5	1,5	Физическая теплота окалины	4851	2,5
Физическая теплота подогретого топлива	22334,2	11,5	Потери тепла через кладку	3619,9	1,88
Физическое тепло воздуха для окисления железа	5301,4	2,75	Потери излучением через газовое окно	5046,7	2,62
Теплота окисления железа	12689	6,5	Потери излучением при посаде и выдаче слитков из ячейки	10922	5,67
Физическая теплота металла	101400	52,3	Физическая теплота отходящих газов	37223,7	19,3
			Физическая теплота азота воздуха для окисления железа	3822	2,03
Всего 194024,1	100	Всего 192650,3	100

Невязка

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Настоящий дипломный проект предусматривает экономию энергоресурсов.

Экономия энергоресурсов будет достигнута исходя из следующих мероприятий:

- При вводе кюмпельного поддона и снижении массы слитка до 10,7т:

· слитки будем прокатывать за меньшее число проходов (11 проходов);

· уменьшится донная обрезь на 135 мм [8], что повысит выход годного.

Внедрение кюмпельного поддона позволит увеличить годовую производительность стана, и выход годного при тех же энергозатратах и за то же время работы стана (6362час/год).

4.1 Время работы стана

Время работы прокатного цеха определяется по ведущему агрегату - прокатному стану.

Продолжительность времени действия в планируемом периоде определяется, исходя из схемы распределения рабочего времени.

Календарное время работы стана состоит из номинального времени работы стана (текущие простои и фактическое время работы стана) и ремонтов (капитальных, планово-предупредительных).

Время нахождения стана в эксплуатации называется календарным и в планируемом периоде составляет 366 суток или 8784 часов.

Время, планируемое на капитальный ремонт составит

Ткап = 24•12 = 288 час,

где 12 - число суток капитального ремонта.

Время, отведенное на планово-предупредительные ремонты

Тппр = 24•24 = 576 час.

Текущие простои планируются в процентах к номинальному времени.

В 2007 году планировались текущие простои - 18,5%, фактически простои составили - 22,5%.

Принимаем максимальное значение 22,5%.

Номинальное время составляет

Тн = Тк - Тппр = 8784 - 576 = 8208 час.

Тогда текущие простои составляют

Тпр = 8208 • 0,225 = 1846 час.

Определяем фактическое время работы стана

Тфакт = Тн - Тпр = 8208 - 1846 = 6362 час.

Фактическое время работы стана с учетом корректировки составляет

Тфакт = Тн - Тпр = 8208 - 1846 = 6362 час.

4.2 Расчет производительности стана

Такт прокатки одного стана составляет 47,54с, масса одного слитка - 10,7т.

Часовая производительность 769,75 т/час (см. п. 2.4.).

Годовая производительность стана составит

Ргод = Рчас • Тфакт = 769,75 • 6362 = 4897149 тыс.т.

4.3 Расчет капитальных вложений

На разработку технической документации, содержащей всю технологическую и техническую информацию по разработке и внедрению кюмпельного поддона, принимаем затраты

Ки = 270000 грн.

На изготовление кюмпельного поддона и оснастки для отливки слитков m = 10,7т затраты составляют

Косн. = 630000 грн.

Для увеличения выхода годного следует изменить конструкцию поддона.

В расчете стоимости следует учесть что он будет использоваться от 70 до 80 раз, то есть до полной отбраковки.

Находим годовое количество поддонов:

;

шт.

Годовое количество поддонов умножаем на цену

Зи = КГ•Ц;

4980•4500 = 22410000 грн.

где Зи - затраты на изготовления поддона

Таким образом, капитальные вложения в проект составляют

К = Ки + Косн + Зм + Зи =

270000+630000+90000 + 22410000= 23400000 грн;

где Зм - затраты на монтаж,

Зм = 0,1·(Ки + Косн) = 0,1·(270000+630000) = 90000 грн.

4.4 Расчет экономического эффекта

Внедрение слитка новой конфигурации на стане 1300 обеспечит снижение величины донной обрези блюмов на 135 мм.

За счет снижения донной обрези, благодаря форме кюмпельного поддона и снижению массы слитка до 10,7т, увеличится годовая производительность стана.

Годовая производительность стана до внедрения составляла (табл.1.2 и 1.4)

Ргод = Траб · Рчас = 6362·657 = 4183475т/год.

После внедрения годовая производительность стана составляет (см. п.6.2.)

Ргод = 4897149т/год.

Время работы стана и затраты на энергоресурсы при внедрении слитка новой конфигурации не изменяются.

Расчет экономического эффекта производим с учетом уменьшения расходного коэффициента металла за счет снижения величины технологической обрези блюмов.

При расчете экономической эффективности используем результаты прокатки слитков новой конфигурации и технико-экономические показатели стана 1300 за 2004 год.

Экономический эффект рассчитываем по формуле:

Э = (С1 - С2)·А·(Ц1 - Ц2) - Ен·К,

где С1 - расходной коэффициент металла до применения нового внедрения

С1 = 1,104 т/т;

С2 - расходной коэффициент после внедрения слитков новой конфигурации.

С2 = 1,092т/т.

Определим снижение расходного коэффициента металла

;

ДС = С1 - С2;

где l = 0,135мм - снижение донной обрези;

Q - масса нового внедренного слитка, Q = 10,7т;

g - вес погонного метра блюма сечением 340Ч340мм

g = Q/L = 10,7/12 = 0,8916 т,

L - длина блюма сечением 340Ч340мм;

L = 12 м (см. табл. 2.2)

т/т, тогда

С2 = С1 - ДС = 1,104 - 0,0112 = 1,0928 т/т =1,092 т/т.

Р = 4897149 т/год, годовой объем производства после внедрения.

Ц1 - фактическая себестоимость 1т проката (табл. 1.6), Ц1 = 973,36 грн.

Ц2 - себестоимость обрези (табл. 1.6), Ц2 = 195 грн.

К = 23400000грн, капитальные вложения в проект.

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности, Ен = 0,15.

Э = (1,104 - 1,092)·4897149•(973,36 - 195)·- 23400000·0,15 = 51540730 грн.

4.5 Расчет технико-экономических показателей

Всего по цеху штат 822 человека.

Производительность труда на одного рабочего:

по отчету

т/чел;

по проекту

т/чел;

Снижение себестоимости 1т проката происходит за счет снижения расходного коэффициента после внедрения

грн.

Значит, стоимость 1т проката после внедрения слитка новой конфигурации составит

973,36 - 10,52 = 962,84 грн.

Себестоимость проката снизилась на 1,09%

Годовая себестоимость продукции составляет:

по отчету

грн.

по проекту

грн.

Стоимость основных фондов цеха до внедрения новой технологии составляет

ОФ1 = 66607010 грн.

Фондовооруженность работников определяем по отношению стоимости основных фондов к списочному составу рабочих

грн/грн;

грн/грн.

Определим стоимость основных фондов цеха после внедрения

ОФ2 = ОФ1 + К = 66607010 + 23400000 = 90007010 грн.

Определим фондоотдачу

до внедрения

грн/грн,

после внедрения

грн/грн.

Абсолютное увеличение фондоотдачи

0,572 - 0,046 = 0,526 грн/грн.

Определяем коэффициент эффективности



Срок окупаемости капитальных вложений

года.

Анализ таблицы 7.1 показывает, что предположенные мероприятия, по внедрению кюмпельного поддона, на стане Блюминг-2 позволяет увеличить годовую производительность стана.

Годовой экономический эффект после модернизации составляет 51540730грн при сроке окупаемости 0,45 года и коэффициенте эффективности 2,2.

За счет увеличения выхода годного снизилась себестоимость единицы проката на 10,52 грн. Данные мероприятия экономически выгодны, что и подтверждают расчеты.

Таблица 4.1- Технико-экономические показатели работы цеха Блюминг-2

№ п/п	Наименование показателей	ед. изм.	Показатели	Отклонение
			до внедрения	после внедрения
1.	Годовое производство проката	т	4183475	4897149	713674
2.	Фонд оплаты труда	тыс/грн	11772133	11772133	-
3.	Производство проката на одного рабочего	т/чел	5089,3	5957,6	993,3
4.	Среднесписочный состав персонала	чел.	822	822	-
5.	Себестоимость единицы проката	грн/т	973,36	962,84	-10,52
6.	Фондовооруженность	грн/грн	81030	82235	1205
7.	Фондоотдача	грн/грн	0,046	0,572	0,526
8.	Стоимость дополнительных вложений на поддоны	грн.	66607010	90007010	23400000
9.	Себестоимость проката	грн.	4072027226	4962547610	+890520384
10.	Фактическое время работы цеха	час	6362	6362	-
11.	Часовая производительность	т/час	657	769,75	112
12.	Капиталовложения по проекту	грн.		23400000
13.	Срок окупаемости капиталовложений	год		0,45
14.	Коэффициент эффективности			2,2
15.	Годовой экономический эффект	грн.		51540730

5. ОХРАНА ТРУДА

Работа по охране труда на производстве ведется отделами техники безопасности или отдельными инженерами. Проблемы охраны труда имеют сложный комплексный характер, их решение возможно при использовании достижений различных наук. Проблемы охраны труда имеют сложный комплексный характер, их решение возможно при использовании достижений различных наук. В решении задач охраны труда выделяются следующие основные направления:

1) Законодательная охрана труда - представляет собой совокупность правовых норм, устанавливающих систему мероприятий, направленных на обеспечение безопасности и здоровых условий труда.

2) Инженерная охрана труда - комплексная научная дисциплина, разрабатывающая способы и средства создания благоприятных для организма человека условий труда, полной безопасности и безвредности.

3) Медицинские основы охраны труда - разрабатываются с привлечением медицинских наук - гигиены труда, профессиональной патологии, промышленной токсикологии, производственной санитарии, физиология труда.

4) Социально-психологические аспекты охраны труда - изучают трудовую деятельность человека и производительность труда в зависимости от социальных условий т.е. от социального и психологического климата в производственном коллективе.

5.1 Характеристика строительной площадки цеха

При проектировании промышленных предприятий учитываются технологические требования, транспортные, экономические, а также созданные благоприятных условий труда, охраны окружающей среды, санитарное обслуживание трудящихся.

Необходимо, чтобы площадка была хорошо освещенной, ровной, но с небольшим уклоном, обеспечивающим отток ливневых и сточных вод по отношению к жилому району. Между предприятием и жилыми районами предусматривается защитная зона. Согласно санитарной классификации предприятий и производств по СН-245-71 комбинат «Криворожсталь» относится к предприятиям I-го класса и требуемая ширина санитарной зоны составляет 1000 метров.

Санитарно-защитная зона и территория предприятия засажена лиственными породами деревьев и всевозможными кустарниками.

Цех «Блюминг-2» находится в северо-западной части комбината «Криворожсталь», пролеты цеха расположены с востока на запад. В осенний, зимний и весенний периоды преобладают восточные ветра, а летом - ярко выражено преобладание северных и северо-западных ветров.

Строительная площадка цеха удовлетворяет санитарным требованиям в отношении солнечного освещения, естественного проветривания и отвода сточных и поверхностных вод.

Главные входы и выходы на территорию цеха находятся со стороны основных подходов трудящихся.

Санитарно-защитная зона вокруг цеха озеленена. Она служит барьером защищающим от шума, ослабляет отрицательное влияние высокой температуры летом и освежает воздух.

При проектировании предприятий учтены бытовые и вспомогательные помещения.

Сюда входят:

· помещения для отдыха и приема пищи, непосредственно на производственных участках;

· столовая, здравпункт, туалеты, комнаты личной гигиены;

· гардеробная открытого типа для хранения рабочей одежды.

Предусмотрена установка душевых сеток, столовая и буфет. Число мест в столовой рассчитано исходя из одного посадочного места на четыре человека.

Для восполнения воды и соли при потовыделениях рабочих установлены автоматы с подсоленной газ-водой. Питьевые точки располагаются так, чтобы расстояние от рабочего места до точки не превышало 75 метров.

5.2 Основные вредности и опасности прокатного производства

При обслуживании технологического процесса прокатного стана 1300 рабочие подвергаются различным опасностям.

Температура прокатываемой заготовки 900-1200°С, что оказывает тепловое воздействие на вальцовщиков. Отпадающая окалина и шлак может травмировать рабочих.

Значительному образованию пыли и шума способствует вода, падающая для охлаждения валков. Вода растекаясь по поверхности раската, испаряется и переходит в пар, взрывается с большой силой открывает окалину, раздробляя ее до состояния мелко-дисперсных частиц, что приводит к запыленности и оказывает негативное воздействие на дыхательные органы человека.

К опасностям работы на стане относится интенсивная работа грузоподъемных кранов, особенно во время ремонтных работ и перевалок.

При обслуживании электрооборудования основной причиной электротравм является поврежденная изоляция, в следствии чего, под напряжением может оказаться корпуса электрооборудования.

Вероятность поражения электрическим током, усугубляется тем, что наличие электрического напряжения не может быть безопасно обнаружено при помощи чувств человека. Вероятность смертельного исхода при поражении электрическим током чем больше воздействие других производственных опасностей.

Неудовлетворительное освещение может служить причиной травматизма, отрицательно влияет на зрение работающих, понижает производительность труда.

К производственным вредностям относится механический шум, вызываемый работой большого количества оборудования, постоянными ударениями раската о ролики рольганга, валков клетей при захвате металла, клеймовочной машины.

С точки зрения безопасности труда более опасными агрегатами на стане являются прокатные клети и ножницы, грузоподъемные механизмы, которые могут травмировать человека путем захвата и наматывания, падение металлических предметов с высоты.

Все эти источники шума создают вынужденное колебание воздуха, сопровождаемое монотонным гулом, что оказывает негативное воздействие на органы слуха и в целом появляется усталость на организм человека.

Величины опасных и вредных факторов представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1- Величины опасных и вредных факторов

№ п/п	Рабочее место	Шум, дцб	Вибрация, Гц	Тепловое излучение
		ПДК	факт	ПДК	факт	ПДК	факт
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Нагревальщик металла	75	77			140	700
2	Посадчик металла	80	84			140	700
3	Вальцовщик	80	87			140	1050
4	Оператор ПУ стана горячей прокатки	75	77			-	-
5	Слесарь ремонтник	80	85			140	350
6	Электросварщик	80	85			-	-
7	Резчик горячего металла	80	96			140	280
8	Уборщик горячего металла	80	91			140	280
9	Сортировщик сдатчик	80	88			140	280
10	Оператор ПУ	75	77			-	-
11	Слесарь ремонтник (дежурный)	80	85			140	350
12	Электромонтер	80	82			-	-
13	Машинист крана пролет стана	75	76	101	84	140	280
14	Машинист клещевого крана	80	86	101	96	140	350
15	Машинист крана СГП	75	76	101	92	-	-

Таблица 5.2-Запыленность воздуха на рабочих местах цеха «Блюминг-2»

№ п/п	Рабочее место	ПДК, мг/м3	Уровень запыленности воздуха, мг/м3
1	Нагревательные колодцы	4,0	2,4ч3,1
2	У рабочих клетей стана	4,0	2,2ч4,3
3	На постах управления	4,0	1,0ч2,0
4	СГП	4,0	2,0ч4,3

5.3 Мероприятия по устранению вредностей и опасностей

Для улучшений условий труда рабочих предусматривается ввод комплексной механизации и автоматизации технологического процесса. В местах работы с интенсивным тепловым воздействием устанавливают экраны отражающие или поглощающие тепло.

В цехе «Блюминг-2» все рабочие места оборудованы вентиляцией, которые в летнее время еще и охлаждают воздух.

Грузоподъемные механизмы предлагается снабдить звуковыми сигналами, хорошо слышимые в местах их работы.

Для обеспечения электробезопасности при замыкании на корпусе устанавливается защитное заземление. Все токоведущие части делаются недоступными посредством изоляции, ограждения, блокировок.

Для предупреждения возникновения шума применяются изолирующие прокладки и амортизаторы.

Кабины машинистов клещевых и пратцен кранов оборудованы кондиционерами, которые обеспечивают снижение температуры на клещевых кранах от 60-70 до 28°С.

Многие посты управления находятся вблизи потоков горячего металла, реконструированы: расширены, введено двойное остекление, стены и полы их термоизолированы. Рабочие места нагревальщика оборудованы металлической сеткой а, резчиков переносными вентиляторами, на крыльгатки которых подается вода, от воздействия теплового излучения.

Тепловое излучение превышает предельно допустимый коэффициент, это видно из таблицы 8.1.

Нагревальщик металла в 4 раза

Посадчик металла в 4 раза

Вальцовщик в 7 раз

Слесарь ремонтник, машинист монтажного крана, резчик горячего металла, уборщик горячего металла, сортировщик сдатчик в 2 раза

В цехе Блюминг-2 для внутреннего освещения используют естественное и искусственное освещение. Правильное освещение рабочих мест имеет большое значение для создания безопасных условий труда. При рациональном освещении глаз, не утомляясь длительное время сохраняет устойчивое зрение.

Рациональное освещение характеризуют следующие показатели:

· достаточный уровень освещенности на рабочих поверхностях и в проходах;

· целесообразное расположение светильников обеспечивают требуемое направление световых потоков;

· достаточная равномерность освещения.

Для обеспечения нормальной вентиляции цеха, определить необходимый воздухообмен.

Исходим из следующих данных:

В помещение горячего цеха избыточные тепловые выделения Qизб = 1,2 млн. ккал/ч. Температура наружного воздуха летом tнар. = 24°С. Высота от пола до центра вытяжных фрамуг H = 22 м.

Температура воздуха в рабочей зоне цеха по нормам не может превышать температуру наружного воздуха более чем на 3-5°С, поэтому температура в рабочей зоне должна быть не более

tр.з. = tнар. +З° = 24+3 = 27°С.

Температура воздуха, уходящего из помещения, определяется

tух. = tр.з. +k(H-2),

где k - коэффициент нарастания температуры по высоте помещения - температурный градиент (для горячих цехов равен 1-1,5). Принимаем k = 1;

2 - условная высота рабочей зоны в м.

Подставив в формулу цифровые значения получим

tух. = 27 + 1(22-2) = 47°С.

Находим необходимый вентиляционный воздухообмен по формуле:

(С = 0,24 - теплоемкость сухого воздуха в ккал/кГ·ч).

Вывод: Необходимый вентиляционный воздухообмен 220000 кГ/ч, который обеспечивает вынос тепла.

5.4 Средства индивидуальной защиты

Когда безопасность работ не может быть обеспечена конструкцией оборудования, применяют средства индивидуальной защиты, которые по действующему законодательству выдаются бесплатно.

Перечень видов спецодежды, спецобуви и средств индивидуальной защиты (СИЗ):

костюм суконный - срок носки 12 мес.

костюм х/б - 12 мес.

ботинки кожаные - 12 мес.

сапоги кожаные - 24 мес.

галоши - 12 мес.

каска пластмассовая - до износа

рукавицы х/б - 1 мес.

рукавицы суконные - 1 мес.

диэлектрические перчатки - проверка через 6 мес.

резиновые коврики - 6 мес.

защитные очки - до износа

Для защиты работника от избыточного тепловыделения выдается одежда из плотной трудно воспламеняющейся ткани и спецобувь с протекторной подошвой.

Для защиты глаз от воздействия лучистой энергии нагретого металла выдаются очки со светофильтром СС-4, СС-11, СС-14.

В сильно запыленных местах для защиты органов дыхания применяют респираторы и лепестки, выдают один раз в рабочую смену.

5.5 Пожарная профилактика

Основным строительным материалом стана 1300 здания станового пролета является железобетон, кирпич и металл. Стан 1300 относится к категории «Г».

Пожарная и взрывная опасность стана корректируется следующими факторами:

· наличие широко развитой сети кабельного хозяйства;

· наличие большого количества масел в маслоподвале, где находятся резервуары для хранения масел;

Наиболее вероятным очагом возникновения пожара на стане являются машинные залы, маслоподвалы, токоведущие кабели, газовые коммуникации, посты управления.

Для предотвращения пожаров на стане предусматриваются такие мероприятия:

· создание противопожарных преград в кабельных помещениях (несгораемые строительные конструкции с пределом огнестойкости 1,5часа), в схемах электроустановок применение средств максимальной тепловой защиты, принудительное охлаждение двигателей для предотвращения их воспламенения;

· основным пожаропрофилактическим мероприятием в маслохозяйстве является исключение испарения масла и применение любого источника открытого огня.

Для тушения пожаров имеется гидросистема, включающая 12 кранов для подсоединения пожарных рукавов, давление воды в системе - 6ч8 атмосфер. Расположена по линии проката.

Для защиты зданий цеха от прямых ударов молнии применяют молниеотводы - стержневые n=25Ч3штук, зона одиночного стержневого молниеотвода высотой h=150м представляет собой конус с образующей в виде круга радиусом r= 1,5h. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения h=15м представляет собой круг радиусом r (радиус защиты).

Средства пожаротушения размещаются на пожарных щитах, установленных на видных и доступных местах, в количестве 5 штук. В таблице 5.3. представлен инвентарь и инструмент пожаротушения предусматриваемый проектом.

Таблица 5.3- Инвентарь и инструмент для пожаротушения

№ п/п	Наименование	Количество	Един. измерения
1	Огнетушитель ОХП-10	7	шт.
2	Огнетушитель ОУ-2, ОУ-5	4	шт.
3	Ведра пожарные	5	шт.
4	Лопаты пожарные	5	шт.
5	Пики отбивные	5	шт.
6	Противогазы	4	шт.
7	Топоры пожарные	4	шт.
8	Пожарные стволы	3	шт.
9	Багры	5	шт.
10	Ящики с песком	6	шт.

В цехе Блюминг-2 на участке нагревательных колодцев на всех четырех блоках имеется «Селекторная пожарная сигнализация», кроме того для пожарной сигнализацией служит и телефонная связь.

Схема 5.1- Расположение входов и выходов в цехе Блюминг-2 для эвакуации при пожаре

ВЫВОДЫ

Настоящий дипломный проект предусматривает усовершенствование технологии с целью повышения качества готовой продукции.

Проведя ряд расчетов видно, что экономия достиглась путем выбора рациональной формы и массы слитка (10,7т), и не использованию при нагреве слитков - природного газа.

Внедрение кюмпельного поддона позволило снизить донную обрезь слитков, что привело к увеличению выхода годного.

Снижение массы слитка позволило прокатывать слитки за меньшее число проходов (11 проходов).

При этом модернизированный стан увеличил годовую производительность на 21% при тех же затратах на энергоресурсы и прежнее время работы стана.

Годовой экономический эффект составляет 29 928 908 грн, из которых экономия на природном газе составляет 283 378 грн.

За счет увеличения выхода годного снизилась себестоимость единицы проката на 7,5 грн.

Данные мероприятия экономически выгодны, что и подтверждают выполненные расчеты.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Прокатка слитков и производство заготовок в цехе блюминг №2. Технологическая инструкция ТИ 228-П. 03,2-01-99. ОАО «Криворожсталь»

2. Гетманец В.В., Шевчук В.Я. Рациональные режимы работы блюминга М. Металлургия 1990

3. Чекмарев А.П., Мутьев М.С., Нашковцев К.А. Калибровка прокатных валков М. Металлургия 1971

4. Бобров В.В., Полищук В.Н., Гладуш В.Д. Оптимизация нестандартных процессов прокатки Киев Техника 1984

5. Тарновский И.Я. и др. Прокатка на блюминге М. Металлургиздат 1963

6. Гетманец В.В. и др. Справочник калибровщика Кривой Рог Минерал 1995

7. Паршин В.А., Зудов Е.Г. Деформируемость и качество М. Металлургия 1982

8. Отчет ДМетИ по НИР «Разработать новую форму слитка и рациональную технологию его прокатки на блюмингах» «Криворожстали». Днепропетровск 1990

9. Королев А. А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов М. Металлургия 1985

10. Тайц Н.Ю., Розенгарт Ю.И. Методические нагревательные печи М. Металлургиздат 1964

11. Твердохлеб В.И. Методическое пособие к курсовому проекту по дисциплине «Теплотехника и нагревательные печи цехов ОМД». НМетАУ Кривой Рог 1994

12. Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования М. Металлургия 1975

13. Аверин С.И., Гольдфарб Э.М., Кравцов А.Ф. и др. Расчет нагревательных печей Киев Техника 1969

14. Медведев И. А. Организация, планирование и управление производством на металлургических предприятиях Киев Высшая школа 1984

15. Глухов В.В., Метс А.Ф. Экономика прокатного производства Ленинград 1979

16. Злобинский Б.М. Охрана труда в металлургии М. Металлургия 1975

17. Виноградов Б.В. Безопасность труда и производственная санитария в машиностроении. Сборник расчетов Москва 1963

18. Расчеты крановых механизмов и деталей подъемно-транспортных машин Машгиз 1969

19. Брагинец Н.Г., Батманов А.И., Зельцер И.Г. Защита воздушного и водного бассейнов от выбросов металлургических заводов М. Металлургия 1980

20. Методические указания по организации дипломного проектирования и оформлению дипломных проектов и работ для студентов всех специальностей и форм обучения Днепропетровск ГМетАУ 1999.

Размещено на Allbest.ru