Цели реконструкции достигаются путём оснащения стана новым современным оборудованием, а также за счет внедрения новых и совершенствования существующих систем технологической автоматизации.

В данной дипломной работе приняты технические решения, которые обеспечивают все требования задания, а именно:

Пятиклетевой стан бесконечной прокатки 1700 ПХЛ предназначен для холодной прокатки горячекатаных травленых полос, смотанных в рулоны. Характеристика сортамента цеха представлена в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Требования к подкату:

Исходная полоса должна иметь однородные механические свойства по ширине и всей длине, кромки полосы должны быть обрезаны, не иметь надрывов и загибов на 90.

Допускаемые номинальные отклонения исходной полосы по толщине по всей длине.

Толщина полосы, мм Допуск по толщине, мм

1,5 - 3,0 ± 0,15

3,1 - 5,5 ± 0,18

Отклонение не скачкообразное, изменяется максимально на 0,5%

толщины на метр длины полосы.

В поперечном сечении исходная полоса должна иметь симметричный выпуклый профиль. Толщина по середине полосы может превышать толщину кромки на следующие максимальные величины:

для полос шириной

800 - 1250 мм + 0,08

1251 - 1650 мм + 0,12

Толщина кромок замеряется на расстоянии 40 мм от края полосы.

Отклонение по ширине полосы может быть до 2 мм в пределах одной полосы.

Максимальная волнистость исходных полос

Толщина, мм Волнистость, мм

2,0 - 3,0 10…7

3,1 - 5,0 8…6

Для обеспечения качественной сварки под прокатку необходимо обеспечить следующие требования:

Разнотолщинность передних и задних концов полос одного размера не должна превышать для полос толщиной

1,5 - 5,5 мм 0,1 - 0,15 мм

В поперечном сечении полоса должна иметь прямоугольный или чечевицеобразный профиль.

Клиновидность кромок не должна превышать 0,..1 мм.

Ребровая кривизна (серповидность) не должна превышать 10 мм на 3000 мм.

Продольная кривизна не более 20 мм/пм.

Для стыкуемых полос, различающихся по толщине и ширине, допускается разность размеров:

по толщине не более 0,6 мм,

по ширине не более 200 мм.

В металле концов полосы должен отсутствовать расслой, неметаллические включения и другие металлургические дефекты.

Телескопичность рулонов должна быть не более 10 мм.

Рулоны должны быть плотно смотаны и обвязаны по образующей упаковочной лентой.

Устойчивая работа стана гарантируется при обеспечении вышеизложенных требований.

Требования к качеству готовой продукции:

· Допускаемое относительное отклонение толщины составляет от +3,6 до 12%.

· Для полос с необрезной кромкой допускается отклонение по ширине от 0 до 20 мм. При обрезке кромок допускаемое отклонение составляет для полосы шириной 900-1000 мм +2 мм, шириной 1000-1520 мм +5 мм.

· Длина рулонов ограничивается их предельно допустимой массой. Максимальная масса рулона 30 тонн.

· Коробоватость не более 10 мм на 1 метр. Для полосы, предназначенной к оцинкованию, не допускается отклонение от плоскостности более 13 мм на 1 метр длины. Серповидность не более 10 мм на длине 3 метра. Требования к качеству определяет ГОСТ 19904-74.

1.2 Характеристика технологического процесса

Схема расположения оборудования 5-ти клетевого стана «1700» представлена на рис. 1.1.

Рулоны мостовым краном или другим транспортным средством подаются поочередно на шаговые конвейеры разматывателей №1 и №2. Установку рулонов производят, когда балки конвейеров находятся в крайнем нижнем положении. Балка шагового конвейера устанавливает крайний рулон на вилку приемного стола и возвращается в исходное положение.

Каждый разматыватель 1 обслуживается приемным столом. Столы транспортируют рулоны в позицию задачи на разматыватель. Во время передвижения рулона обручка снимается вручную и производится автоматическая центровка рулона по оси стана и по высоте с осью барабана разматывателя. Подготовленные к прокатке рулоны приемным столом автоматически устанавливаются на барабан одного из разматывателей. После установки рулона на барабан разматывателя отгибается передний конец полосы и задается в правильнотянущие ролики у разматывателя №1 или в тянущие ролики у разматывателя №2. Подготовленный передний конец полосы транспортируется в позицию ожидания перед обводным роликом.

После размотки предыдущего рулона, с какой-либо позиции разматывателя, подготовленный передний конец полосы последующего рулона центрируется и правится в правильнотянущей машине 2 и подается к высечным ножницам 3, где задний и передний дефектные концы полосы режутся на листы мерной длины, которые направляются в короб для обрезков.

Обрезанный передний конец полосы или задний транспортируется к ножницам для выравнивания конца полосы по ширине, где обрезанный задний конец полосы предыдущего рулона или передний конец последующего рулона, имеющий большую ширину, чем стыкуемый, обрезается до ширины меньшей полосы. Подрезанные концы полос подаются в стыкосварочную машину 4. Концы полос одинаковой ширины подаются сразу в стыкосварочную машину, где производится сварка.

После сварки и зачистки грата полоса разгоняется до рабочей скорости и транспортируется в петлевое устройство 5.

Для обеспечения непрерывности процесса прокатки во время сварки концов полос в головной части стана установлены: тянущая станция, петлевое устройство с системой натяжных механизмов, центрирующих и поддерживающих роликов, для накопления около 800 м полосы.

Перед первой клетью №1 6 установлены: центрирующий ролик, устройство для закрепления полосы при перевалках опорных валков, гильотинные ножницы.

Прокатка полосы в стане осуществляется непрерывно. Для контроля технологического процесса прокатки: перед 1-ой клетью, в межклетевых промежутках и за пятой клетью расположены измерители толщины полосы; в межклетевых промежутках установлены измерители натяжения полосы; за пятой клетью 10 установлены измеритель зонных натяжений полосы и датчики температуры рабочих валков; в каждой клети установлены преобразователи усилий прокатки.

По окончании намотки полосы на одну из моталок 14, скорость стана снижается до скорости реза летучими ножницами 12, увеличивается усилие прижатия подающими роликами полосы, создавая определенные натяжения полосы на разных участках, и производится рез полосы.

Передний конец полосы подающими роликами через магнитный транспортер и ролик планшетности 11 передается на моталку №2, где при помощи ременного захлестывателя, 15 полоса подматывается на барабан моталки. После 3 - 5-ти витков, захлестыватель отводится в исходное положение, и стан разгоняется до рабочей скорости.

При заправке полосы на моталку №1, передний конец полосы отклоняющим роликом направляется к барабану моталки, и дальнейшие операции повторяются как на моталке №2.

Прокатанные рулоны снимателями транспортируются от моталок к шаговому конвейеру. На шаговом конвейере рулоны перемещаются вначале в позицию для полностью автоматической обвязки рулона по окружности и далее в позицию взвешивания.

С шагового конвейера с последней позиции рулоны могут быть сняты мостовым краном или с помощью кантователя переданы на следующий шаговый конвейер, где рулоны транспортируются в вертикальном положении и снимаются мостовым краном для дальнейшего прохождения металла по технологическому потоку.

1.3 Состав и расположение оборудования стана

1.3.1 Задающее устройство с разматывателя №1

Задающее устройство предназначено для отгибки переднего конца полосы с рулона, установленного на барабане разматывателя №1, для правки рулонной кривизны переднего и заднего концов полосы и задачи переднего конца полосы в правильно-тянущую пятироликовую машину (ПТМ5).

Наружный диаметр рулона, мм 1200…2200

Ширина рулона, мм 900…1550

Толщина рулона, мм 2…5

Масса рулона, т до 30

Скорость полосы при отгибке, м/с 0,75

Диаметр приводного правильного ролика, мм 300

Гидроцилиндр качания приводного правильного ролика, шт. 2

диаметр поршня/штока, мм 125/60

ход поршня, мм 280

диаметр подводов, дюймы Rс ?

Гидроцилиндр качания откидной опоры, шт. 1

диаметр поршня/штока, мм 125/60

ход поршня, мм 630

диаметр подводов, дюймы Rс ?

Гидроцилиндр прижимного ролика, шт 2

диаметр поршня/штока, мм 100/60

ход поршня, мм 360

диаметр подводов, дюймы Rс ?

Гидроцилиндр отгибателя, шт. 2

диаметр поршня/штока, мм 80/40

ход поршня, мм 450

диаметр подводов, дюймы Rс ?

Скорость перемещения поршней гидроцилиндров, м/с 0,15

Давление жидкости в гидросистеме, МПа 6,3

Ритм прокатки, рулон/час 18

Задающее устройство (рис.1.2.) состоит из прижимных роликов 1 и 9, отгибателя 3, трехроликовой правильнотянущей машины (ПТМ3) с одним приводным и двумя холостыми роликами, откидной опоры. Прижимные ролики 1 и 9 прижимаются к рулону гидроцилиндрами 2 и 10. Отгибатель 3 подводится к рулону гидроцилиндром 4.

Рис. 1.2 Задающее устройство с разматывателя №1

Приводной правильный ролик 5 трехроликовой правильнотянущей машины установлен на рычаге 6 и прижимается к холостому правильному ролику 7 двумя гидроцилиндрами 8. Откидная опора поддерживает барабан разматывателя в процессе прокатки и перемещается гидроцилиндром.

При одевании рулона на барабан разматывателя приемным столом производится медленное вращение барабана в сторону размотки. После соприкосновения торца рулона с передвижным щитом разматывателя вращение барабана прекращается, тележка приемного стола останавливается и передвижной упор возвращается в исходное положение. Передвижной упор останавливается, откидная опора опускается в крайнее нижнее положение, разматыватель перемещается на ось стана и передвижной ролик №1 подводится к рулону. Затем вилка приемного стола опускается в крайнее нижнее положение. Тележка приемного стола возвращается в исходное положение.

При достижении вилкой приемного стола крайнего нижнего положения барабан разматывателя расклинивается, а затем дается сигнал на поворот рулона в сторону, противоположной размотке на угол 230°, конец полосы устанавливается в положение, удобное для отгибки. Отгибатель 3 гиброцилиндром 4 подводится к рулону. Далее по команде оператора начинается следующий цикл автоматической задачи полосы: включается привод вращения барабана разматывателя в сторону размотки полосы и начинается отгибка и подача переднего конца в трехроликовую правильнотянущую машину.

По сигналу фотореле о наличии полосы в ПТМ3 гидроцилиндры 8 прижимают приводной правильный ролик 5 к холостому ролику 7 и привод вращения барабана разматывателя отключается. Прижимной ролик 1 и отгибатель 3 возвращается в исходное положение. От импульса конечного выключателя, фиксирующего исходное положение отгибателя, включаются привода разматывателя и приводного правильного ролика.

От импульса фотореле, фиксирующего наличие полосы за обводным роликом, установленным за разматывателем №2, привода разматывателя и приводного правильного ролика отключаются через 5-6 секунд, и полоса, пройдя расстояние 4 м, останавливается.

При отсутствии сигнала фотореле о наличии полосы за обводным роликом, полоса задается в ПТМ5 до подающих роликов листовых ножниц и останавливается.

При включении разматывателя на рабочую скорость, привод правильного приводного ролика 5 отключается, и ролик гидроцилиндрами 8 поднимается в исходное положение. Идет размотка с разматывателя №1.

По окончании размотки полосы, при переходе с рабочей скорости на заправочную (0,75 м/с) и достижении ее, поступает сигнал на включение привода правильного приводного ролика 5 и на опускание его гидроцилиндрами 8 в крайнее нижнее положение (до соприкосновения с полосой). Происходит правка заднего конца полосы.

После получения сигнала от фотореле об отсутствии полосы за ПТМ3 приводной правильный ролик 5 поднимается в исходное положение, и привод его отключается, привод вращения барабана разматывателя также отключается, далее разматыватель с расклиненным барабаном перемещается в сторону привода, откидная опора возвращается в исходное положение, выдвижной упор разматывателя складывается. Разматыватель готов к приему очередного рулона.

1.3.2 Задающее устройство с разматывателя №2

Задающее устройство предназначено для отгибки переднего конца полосы с рулона, установленного на барабане разматывателя №2 и задачи переднего конца полосы в правильнотянущую пятироликовую машину (ПТМ5).

Наружный диаметр рулона, мм 1200…2200

Ширина рулона, мм 900…1550

Толщина рулона, мм 2…5

Масса рулона, т до 30

Скорость полосы при отгибке, м/с 0,75

Диаметр головки барабана разматывателя, мм 400

Диаметр приводного тянущего ролика, мм 300

Гидроцилиндр качания ролика, шт. 2

диаметр поршня/штока, мм 100/60

ход поршня, мм 400

диаметр подводов, дюймы Rс ?

Гидроцилиндр качания откидной опоры, шт. 1

диаметр поршня/штока, мм 125/60

ход поршня, мм 630

диаметр подводов, дюймы Rс ?

Гидроцилиндр отгибателя, шт. 2

диаметр поршня/штока, мм 80/40

ход поршня, мм 500

диаметр подводов, дюймы Rс ?

Скорость перемещения поршней гидроцилиндров, м/с 0,15

Давление жидкости в гидросистеме, МПа 6,3

Ритм прокатки, рулон/час 18

Задающее устройство (рис.1.3.) состоит из отгибателя 1, тянущих роликов 3 и 4, прижимного и обводного роликов 7 и 6 и откидной опоры (на рис. 1.3 не показана).

Рис. 1.3 Задающее устройство с разматывателя №2

Отгибатель 1 подводится к рулону гидроцилиндром 2 при прижатом к рулону прижимном ролике 7. Холостой тянущий ролик 3 прижимает полосу к приводному ролику 4 с помощью двух гидроцилиндров 5. Обводной ролик 6 поддерживает полосу на уровне ее движения в головной части стана. Откидная опора поддерживает барабан разматывателя в процессе прокатки и перемещается гидроцилиндрами 9.

При одевании рулона на барабан разматывателя приемным столом производится медленное вращение барабана в сторону размотки. После соприкосновения торца рулона с передвижным щитом разматывателя вращение барабана прекращается, тележка приемного стола останавливается, и передвижной упор возвращается в исходное положение.

Передвижной упор останавливается, откидная опора опускается в крайнее нижнее положение, разматыватель перемещается на ось стана, и прижимной ролик 7 подводится к рулону. Затем вилка приемного стола опускается в крайнее нижнее положение. Тележка приемного стола возвращается в исходное положение.

При достижении вилкой приемного стола крайнего нижнего положения барабан разматывателя расклинивается, а затем дается сигнал на поворот рулона в сторону противоположной размотке на угол 230°, конец полосы устанавливается в положение, удобное для отгибки. Отгибатель 1 гидроцилиндром 2 подводится к рулону. Далее по команде оператора начинается следующий цикл автоматической задачи полосы: включается привод вращения барабана разматывателя в сторону размотки полосы и начинается отгибка и подача переднего конца полосы за холостой тянущий ролик, который находится в исходном положении.

По сигналу фотореле о наличии полосы за роликом 3 привод барабана разматывателя отключается и гидроцилиндры 5 прижимают ролик 3 с полосой к приводному тянущему ролику 4.

При отсутствии сигнала фотореле о наличии полосы за обводным роликом включаются привода тянущего ролика и барабана разматывателя, задавая полосу в ПТМ5 до подающих роликов листовых ножниц. Полоса останавливается.

При включении разматывателя на рабочую скорость привод ролика 4 отключается, а холостой тянущий ролик 3 опускается в исходное положение. Идет размотка с разматывателя №2.

По окончании размотки полоса переходит с рабочей скорости на заправочную (0,75 м/с). При достижении ее поступает сигнал на включение привода приводного тянущего ролика 4 и на подъем холостого ролика 3 в крайнее верхнее положение.

После получения сигнала от фотореле об отсутствии полосы за роликом 3 этот ролик гидроцилиндрами 5 отводится в исходное положение, привод приводного тянущего ролика 4 отключается, привод вращения барабана разматывателя также отключается, далее разматыватель с расклиненным барабаном перемещается в сторону привода, откидная опора возвращается в исходное положение, выдвижной упор разматывателя складывается. Разматыватель готов к приему очередного рулона.

1.3.3 Установка правильнотянущей машины

Правильнотянущая машина предназначена для правки передних и задних концов травленых горячекатаных рулонов перед их сваркой и устанавливается в загрузочной части стана.

Материал обрабатываемых полос: углеродистые стали с пределом прочности до 650 Н/мм? и электротехнические стали с содержанием кремния до 1,8% и пределом прочности 475 Н/мм?.

Толщина полосы, мм 2…6

Ширина полосы, мм 900…1550

Усилие прижатия тянущих роликов, кН 100

Усилие прижатия правильных роликов, кН 220

Раствор тянущих роликов, мм 180

Раствор правильных роликов, мм

наибольший 190

наименьший 155

Регулирование верхних правильных роликов

от номинального положения:

вверх, мм 10

вниз, мм 25

Высота подъема опорных роликов O150мм

от уровня движения полосы, мм 40

Момент на тихоходном валу мотор-редуктора, Н•м 110

Передаточное число мотор-редуктора, u 31

Частота вращения тихоходного вала мотор-редуктора, мин-1 90

Привод правильно-тянущей машины:

наибольший крутящий момент, передаваемый валом вращения

верхнего тянущего ролика, Н•м 3000

наибольший суммарный крутящий момент, передаваемый валами

вращения правильных роликов, Н•м 3000

наибольшие рабочие крутящие моменты, передаваемые валами

вращения правильных роликов, Н•м 3000

вал 1, Н•м 80

вал 2, Н•м 1300

вал 3, Н•м 900

вал 4, Н•м 200

вал 5, Н•м 80

передаточное отношение к валам вращения

правильных роликов, u 13,454

передаточное отношение к валу вращения

верхнего тянущего ролика, мин-1 70,6

частота вращения вала верхнего тянущего ролика, мин-1 35,3

Режим работы повторно-кратковременный

Скорость полосы при правке концов, м/с 0,75

Пневмоцилиндр прижатия верхнего тянущего ролика:

диаметр поршня/штока, мм 400/90

ход, мм 200

2 подвода Rc 1

количество цилиндров, шт 2

Пневмоцилиндр подъема поддерживающих роликов:

диаметр поршня/штока, мм 180/50

ход, мм 150

2 подвода Rc ?

количество цилиндров, шт 1

Давление воздуха в пневмосистеме, МПа 0,4…0,6

Гидроцилиндр прижатия правильных роликов:

диаметр поршня/штока, мм 160/80

ход, мм 180

2 подвода Rc ?

количество цилиндров, шт 2

Давление жидкости в пневмосистеме, МПа 6,3

Электрооборудование:

электродвигатель переменного тока с фазным ротором типа

4МТН225М6У1, N=37 кВт, n=950 об/мин, 40% ПВ, 380В, шт 1

мотор-редуктор 1МЦ2С-63-90-1, 1-РG11ЦУЗ с электродвигателем

4АМ80 А4Р3, N=1,1 кВт, n=1400 об/мин, шт 2

Установка правильнотянущей машины (рис. 1.4.) состоит из собственно правильнотянущей машины и привода.

Правильнотянущая машина состоит из двух Ш-образных станин 1, связанных между собой стяжками. В пазах станины установлены тянущие ролики: верхний 2 и нижний 3, а также два верхних 4 и три нижних правильных ролика 5. Диаметр тянущих роликов 400 мм, правильных роликов - 200 мм.

Нижний тянущий ролик 3 свободно лежит на опорной поверхности в направляющих станины 1. Верхний ролик 2 устанавливается в гнездах траверсы 6, перемещаемой вертикально в направляющих станины двумя пневмоцилиндрами 7.

Рис. 1.4 Установка правильнотянущей машины

Три нижних правильных ролика 5 установлены на одну опорную плоскость таким образом, что образующие бочки роликов расположены на 30 мм ниже уровня движения полосы.

Нижние правильные ролики 5 фиксируются клиновым зажимом 8.

Два верхних правильных ролика 4 установлены в направляющих траверсы 9 и имеют каждый индивидуальный привод - мотор-редуктор, для вертикального (установочного) перемещения.

Мотор-редукторы установлены на траверсе и через цепную передачу и червячную пару осуществляют вертикальное перемещение роликов 4, обеспечивая индивидуальную настройку каждого верхнего правильного ролика 4 по высоте.

Совместное перемещение обоих правильных роликов 4 осуществляется двумя гидроцилиндрами 10, штоки которых соединены с траверсой 9, перемещаемой по направляющим станин.

Для выведения нижних правильных роликов из контакта с полосой при рабочей скорости стана предусмотрены роликовые проводки 11, которые посредством рычажной системы, приводимой пневмоцилиндром, имеют возможность вертикального перемещения.

Привод состоит из распределительного редуктора (шестеренной клети), электродвигателя, соединенного с клетью зубчатой муфтой. Шестеренная клеть и электродвигатель смонтированы на одной плите.

Исходное положение:

- тянущие ролики сведены;

- верхние правильные ролики подняты в крайнее положение;

- проводковые ролики подняты в крайнее положение;

- электродвигатель привода отключен.

После отгибки переднего конца рулона, установленного на разматывателе, и подходе переднего конца к тянущим роликам оператор включает привод правильнотянущей машины. После прохождения концом полосы последнего правильного ролика оператор опускает верхние правильные ролики и подводковые ролики в крайнее нижнее положение. Происходит правка переднего конца полосы. После обрезки переднего конца полосы оператор разводит правильные ролики и подает передний конец в стыкосварочную машину. После чего автоматически отключается привод правильнотянущей машины и верхний тянущий ролик и роликовые проводки поднимаются в крайнее положение.

Далее идет размотка на рабочей скорости. По окончании размотки рулона из АСУ ТП через 1…2 с подается сигнал на включение электродвигателя правильно-тянущей машины, опускание верхнего тянущего ролика и опускание верхних правильных и проводковых роликов. Правильнотянущая машина зажимает полосу и происходит правка заднего конца полосы.

После выхода конца полосы из машины и первого реза на ножницах, автоматически отключается привод правильнотянущей машины, поднимаются правильные ролики и проводковые ролики в крайнее положение.

Далее цикл продолжается на следующем рулоне.

1.3.4 Установка ножниц листовых с роликами

Ножницы предназначены для резки на мерные куски некондиционной части переднего и заднего концов горячекатаной полосы и сбрасывания в короб.

Характеристика полосы

материал сталь с ?в?650 МПа

ширина, max, мм 1550

Максимальное усилие реза, тс (кН) 25 (250)

Ход нижнего суппорта, мм 140

Время двойного хода суппорта, с 1,6

Перекрытие ножей, мм 0,5-1,0

Боковой зазор, мм 0,05-0,30

Пневмоцилиндр, шт 2

диаметр поршня/штока, мм 180/50

ход поршня, мм 200

давление в пневмосистеме, МПа 0,39…0,59

Гидроцилиндры, шт 1

диаметр поршня/штока, мм 60/40

ход поршня, мм 400

давление в гидросистеме, МПа 6,3

окружная скорость на бочке приводного ролика, м/с 0,75

Ножницы (рис. 1.5.) представляют собой сменный механизм резания 1, установленный в стойках 2, смонтированных на плите 3, таким образом, что нижний (подвижной) суппорт 4 механизма резания лежит на эксцентриках эксцентрикового вала 5, установленного в стойках 2 на подшипниках качения.

Рис. 1.5 Установка ножниц листовых с роликами

Механизм резания состоит из верхнего суппорта П-образной формы с прямым ножом и пружинным прижимом полосы. В направляющих верхнего суппорта расположен нижний суппорт с наклонным ножом. При работе ножниц эксцентриковый вал, вращаясь, поднимает и опускает (посредством муфты захвата) нижний суппорт, обеспечивая перекрытие ножей и рез.

На входе полосы в ножницы в стойках 2 смонтированы подающие ролики. Неприводной ролик O180 мм расположен ниже уровня полосы на 5 мм. Приводной ролик 6 O200 мм установлен на раме 7, качающейся на цапфах в стойках 2 от двух пневмоцилиндров. Рама 7 имеет два рычага с катками. Во время реза, поднимаясь под усилием нижнего суппорта, прижим, упираясь в катки, поднимает приводной ролик 6, предотвращая пластическую деформацию полосы от изгиба.

На выходе полосы из ножниц расположен откидной стол 9, приводимый в движение гидроцилиндром 10.

Привод эксцентрикового вала осуществляется от электродвигателя через редуктор и муфту предельного момента.

Привод подающего ролика осуществляется от электродвигателя через редуктор и карданный вал.

Исходное положение механизмов перед резом:

- откидной стол поднят;

- приводной подающий ролик поднят;

- нижний суппорт опущен (ножи разведены).

Обрезка переднего конца полосы.

По команде оператора опускается верхний подающий ролик и откидной стол. По команде конечного выключателя, фиксирующего нижнее положение ролика, включается привод ролика. Полоса на заправочной скорости подается в ножницы на требуемую длину (не более 1 м), подающий ролик отключается, и ножницы включаются на рез.

После завершения реза включается привод ролика, и полоса снова подается в ножницы. Цикл повторяется. После завершения последнего реза через выдержку времени 2 - 4 с стол поднимается, полоса подается оператором далее.

Обрезка заднего конца полосы.

Оператор производит резку в ручном или автоматическом режиме.

После отделения заднего конца полосы и опускания подающего ролика, выполняемых в режиме ручного управления оператором, может производиться резка в автоматическом режиме. В автоматическом режиме резка заднего конца ведется также как переднего конца полосы до момента срабатывания фотореле.

Если на момент срабатывания фотореле за линию реза подано больше 0,5 м полосы, то ВПФ-1, отсчитывающий длину, выдает сигнал на остановку ролика и реза. Остальной конец полосы выбрасывается подающим роликом. После остановки подающего ролика через 2 - 4 с стол поднимается.

Если на момент срабатывания фотореле за линию реза подано больше 0,5 м полосы, то ВПФ-1 сигнала на рез не дает, и весь оставшийся конец полосы выбрасывается в короб. Через 2 - 4 с после остановки подающего ролика поднимается стол и ролики.

1.3.5 Установка ножниц для выравнивания концов полос по ширине

Установка ножниц для выравнивания концов полос по ширине расположена перед стыкосварочной машиной и предназначена для выравнивания концов полос по ширине перед сваркой.

Материал полосы ?в до 650 МПа

Максимальное усилие реза, тс (кН) 30 (300)

Скорость перемещения суппорта, м/с 0,1

Рабочий ход суппорта, мм 140

Перекрытие ножей, мм 0,5-1,0

Боковой зазор, мм 0,05-0,30

Ширина обрабатываемой полосы, мм до 1550

Угол наклона верхних ножей, град

боковых 2

среднего 4

Прижим: ход, мм 80

усилие прижатия 9…20

Скорость перемещения режущих головок, м/с 0,011

Максимальное усилие сжатия полосы

линейками центрователя, 3,5

Цилиндр гидравлический суппорта:

диаметр поршня/штока, мм 160/100

ход поршня, мм 185

подвод жидкости Rс ? 2 шт

давление рабочей жидкости, МПа 15,0/6,3

Цилиндр гидравлический центрователя:

диаметр плунжера, мм 50

ход плунжера, мм 550

подвод жидкости Rс ? 1 шт

давление рабочей жидкости, МПа до 6,3

Установка ножниц для выравнивания концов полос по ширине (рис. 1.6.) состоит из двух режущих головок 1, механизма перемещения 2, привода перемещения головок 3 и двух центрователей 4.

Рис. 1.6 Установка ножниц для выравнивания концов полос по ширине

Режущие головки перемещаются на катках в направлении перпендикулярном продольной оси стана по рельсам 5, закрепленным на балках 6, которые крепятся на фундаменте.

Синхронное перемещение режущих головок осуществляется от электродвигателя через редуктор и винтовую передачу с правой и левой резьбой механизма перемещения.

Каждая режущая головка состоит из станины 7 и суппорта 8. Суппорт перемещается по вертикальным направляющим станины от гидроцилиндра.

На суппорте закреплены прижим и верхняя плита штампа с ножами. Нижняя плита штампа с ножами закреплена неподвижно на станине. При ходе суппорта вниз, полоса прижимается подвеской прижима к нижней плите штампа.

Каждый центрователь состоит из двух стоек 9, с закрепленной на них направляющей 10, по которой перемещаются два гидроцилиндра с рейками, связанных между собой синхронизирующей шестерней, и две щеки 11.

Стойки центрователей крепятся на балках 6. Один центрователь устанавливается перед режущими головками, другой за ними. Щеки сводятся при подаче жидкости в малый гидроцилиндр и соединении со сливом жидкости из большего гидроцилиндра.

В исходном положении режущие головки ножниц разведены, суппорт находится в крайнем верхнем положении, щеки центрователей разведены.

В случае, когда предыдущая полоса уже, чем последующая, задний конец предыдущей полосы проходит в сварочную машину. Передний конец последующей полосы автоматически останавливается в зоне реза ножниц. Режущие головки ножниц автоматически сближаются до размера, обеспечивающего порезку полосы до ширины предыдущей полосы, с одновременным центрованием конца полосы. После чего опускается суппорт и производится обрезка полосы по ширине. По команде конечных выключателей суппорт возвращается в исходное положение.

По команде конечных выключателей разводятся щеки центрователя, а режущие головки возвращаются в исходное положение.

Полоса транспортируется в стыкосварочную машину.

В случае, когда предыдущая полоса шире последующей, задний конец предыдущей полосы останавливается по сигналу автоматики в зоне реза ножниц. Режущие головки ножниц автоматически сближаются до размера, обеспечивающего порезку полосы до ширины последующей полосы. Одновременно со сведением режущих головок подается сигнал на сведение щек центрователя, установленного перед ножницами. Порезка полосы производится в последовательности, описанной выше.

1.3.6 Устройство петлевое

Механизмы петлевого устройства служат для создания запаса полосы, обеспечивающего непрерывный процесс прокатки при сварке концов рулонов и для набора петли из выбранной скорости стана.

Материал полосы сталь ?S, Н/мм? до 400

Скорость движения полосы и головной части стана, м/с 15

Скорость движения полосы перед первой клетью, м/с 0,5-0,8

Длина полосы в петлевом устройстве, м 208-800

Скорость передвижения тележки, м/с 1,5

Рабочий ход тележки, м 100

Суммарный угол охвата полосой:

в натяжном устройстве головной части, град 380

в натяжном устройстве перед клетью №1, град 470

Пневмоцилиндры прижимных роликов, шт 4

диаметр поршня, мм 250

ход, мм 100

давление воздуха, поступающего в пневмоцилиндр, МПа 0,39

Привод натяжного устройства головной части:

наибольший крутящий момент

на тихоходном валу редуктора, кН•м 36

частота вращения тихоходного вала редуктора, об/мин 128

передаточное число редуктора, u 12

Регулятор натяжения:

гидроцилиндр, шт 2

диаметр поршня, мм 100

ход, мм 400

давление в гидросистеме, МПа 6,3

Скорость перемещения штока, м/с 0,05

Привод канатных барабанов:

наибольший крутящий момент

на тихоходном валу редуктора, кН•м 140

частота вращения тихоходного вала редуктора, об/мин 18,36

передаточное число редуктора, u 55

Центрирующее устройство с одним роликом:

диаметр поршня, мм 125

ход поршня, мм 200

давление в гидросистеме, МПа 6,3

Центрирующее устройство перед клетью №1:

пневмоцилиндр прижимного ролика, шт 1

диаметр поршня, мм 360

ход поршня, мм 200

давление воздуха в магистрали, МПа 0,36…0,59

Петлевое устройство включает в себя две петлеобразующие тележки, электропривод тележек, поддерживающие поворотные ролики, центрирующее устройство №1, центрирующее устройство №2, однороликовое центрирующее устройство №3, двухроликовое центрирующее устройство №4, центрирующее устройство № 5; натяжные устройства №1, №2; приводы натяжных устройств.

Тележки состоят из рамы, установленной на специальных направляющих, поддерживающих роликов и профилированных направляющих. На раму установлены два барабана диаметром 2000 и 1200 мм.

Привод тележек состоит из натяжных канатов, канатных блоков, канатного барабана диаметром 1600 мм, цилиндрического редуктора и электродвигателя.

Поддерживающие ролики состоят из ряда стационарно установленных роликов и поворотных роликов, установленных на отдельных вертикальных стойках. Поворот поддерживающих роликов производится с помощью направляющей тележки через поворотный ролик.

Устройства центрирующие №1, 2, 3, 4, 5 состоят из поворотной рамы, на которой установлены два барабана диаметром 1200 мм. Натяжные барабаны с покрытием из полиуретана имеют прижимные ролики с приводом от пневмоцилиндра.

Привод натяжного устройства №1, 2 состоит из рамы, на которой установлен цилиндрический редуктор, тормоз и электродвигатель.

Технологический процесс движения полосы в петлевом устройстве (рис. 1.7.) осуществляется следующим образом. Полоса после стыкосварочной машины поступает в натяжное устройство №1 8, затем она движется вниз и через огибной ролик 1 с помощью поддерживающих поворотных роликов 12 направляется на малый барабан тележки №1. С него полоса поступает на центрирующее устройство №1 2. После полоса поступает на большой барабан тележки №1 11 и с него движется на центрирующее устройство №2 3. Затем она поступает на большой барабан тележки №2, с которого движется на центрирующее устройство №3 4, затем на малый барабан тележки №2, после него полоса поступает в центрирующее устройство №4 5. Затем она проходит натяжное устройство №2 6, далее через танцующий ролик 7 в центрирующее устройство №5 9. После чего полоса поступает в клеть №1.

1.4 Основные транспортные потоки

Подкатом для 5-ти клетевого стана бесконечной прокатки 1700 ПХЛ служат горячекатаные травленые полосы, смотанные в рулоны. Каждый протравленный рулон должен быть замаркирован несмываемой краской на наружном витке с указанием номера плавки, марки стали, размера полосы, номера полосы в рулоне, назначения металла, номера бригады, массы, даты травления, особых отметок.

Рулоны мостовым краном или другим транспортным средством подаются поочередно на шаговые конвейера разматывателей №1 и №2. Прокатанные рулоны с помощью вилки снимателя рулонов снимаются с барабанов моталок и передаются на отводящий конвейер, где взвешиваются на весах тензометрического типа и обвязываются вручную обвязочной лентой. С отводящего конвейера прокатанные рулоны могут быть сняты скобой мостового крана или, после кантовки в вертикальное положение на кантователе, клещами для передачи на отжиг в колпаковые печи. Готовые рулоны также транспортируются на АНГА, АГНЦ, ЦДС, рулоны с назначением «без отжига» могут транспортироваться сразу на агрегаты продольной и поперечной резки №1 - №10. После обработки на агрегатах холодной резки или на АНГА, АГНЦ, ЦДС металл в рулонах упаковывается и отгружается потребителю на железнодорожный или автотранспорт.

1.5 Энергетическая характеристика

Общая установленная мощность электрооборудования, установленного на механизмах, составляет 3900 кВт, общий вес электрооборудования - 60 тонн.

Источники организованных выбросов:

При технологическом процессе прокатки полос на 5-ти клетевом стане происходит выброс вредных веществ (углеводородов) в атмосферный воздух.

Для снижения воздействия на атмосферный воздух применяется газо-пылеулавливающая установка В-1 с коэффициентом полезного действия (КПД) равным 92,5 %.

Установка В-1 состоит из камер очистки №1 и №2, включающих в себя:

Два вертикально-полуцикловых сепаратора с параллельно установленными пластинами;

Две фильтровальных секции с фильтровальными полотнами;

Два вентилятора ВДН-20.

Установленное предельно допустимое значение выбросов углеводородов в атмосферный воздух составляет 2,2 г/с.

1.6 Критический анализ базового варианта

На данный момент производительность стана составляет 1200000 тонн/год. Целью реконструкции является обеспечение объёма производства стана до 1800000 т/год, а также обеспечение стабильной работы реконструированных участков и стана в целом на измененном сортаменте и повышение эксплуатационной надёжности оборудования и качества готовой продукции путём принятия современных и экономичных технических решений.

Для увеличения объема производства на 5-ти клетевом стане 1700 ПХЛ необходимо провести ряд мероприятий по устранению «узких мест».

Недостатком стана является малый запас полосы в петлевом устройстве для прокатки на скорости 20-30 м/с. Существующая схема с двумя разматывателями №1 и №2 на одном уровне общими ножницами и уборкой от них не позволяет быстро подготовить полосу для процесса сварки. По технологии, принятой на стане, вырезается полностью наружный и внутренний виток рулона, при этом на сварку теряется 20 - 50 секунд в зависимости от сортамента. Весь цикл сварки составляет 80-90 секунд. При заполнении полного петлевого устройства (800 м) скорость перед первой клетью около 9-10 м/с. За время сварки полоса полностью выбирается из петлевого устройства, так как время подготовки переднего конца полосы и сварки двух полос равно 100-196 с в зависимости от состояния переднего конца полосы и ее толщины. Отсюда видно, что при существующей схеме не успевают сварить полосу. Следовательно, достижение максимальной скорости прокатки при существующей длине петлевого устройства и длительности сварки и подготовки полосы невозможно, поэтому необходимо увеличить запас полосы в петлевом устройстве путем увеличения его длины, а также уменьшить время, затрачиваемое на подготовку переднего конца полосы.

Проблемой является снижение скорости прокатки на стане из-за большого времени подготовки переднего конца полосы в головной части стана. Подготовка переднего конца полосы включает в себя правку и обрезку переднего конца полосы. Так как на стане установлены одни ножницы для обрезки переднего и заднего концов полосы, то во время прокатки с одного разматывателя невозможна подготовка полосы со второго разматывателя. Резка переднего конца полосы со второго разматывателя осуществляется только после полной размотки полосы с первого разматывателя.

Большая длительность подготовки переднего конца полосы происходит вследствие ряда причин:

· длина отрезаемой части переднего конца полосы не может быть больше, чем длина короба уборочной тележки, которая составляет 1,3 м. Длина части, которую необходимо отрезать, может быть до 10 м, следовательно, производится несколько резов, и время на обрезку конца полосы увеличивается.

· процесс обрезки переднего конца полосы производится не автоматизировано. Сначала оператор включает разматыватель и продвигает полосу, затем останавливает разматыватель и отрезает передний конец. Этот процесс повторяется несколько раз.

Предлагается установить еще одну листоправильную машину и листовые ножницы после разматывателя №1, чтобы уже подготовленный передний конец полосы поступал к ножницам для выравнивания конца полосы по ширине. Это должно сэкономить время и позволить не снижать скорость прокатки при сварке полосы, тем самым повысить производительность стана.

На данный момент 30% общего объема производства стана составляет прокат толстого сортамента (полоса шириной больше 1400 мм). Для толстого сортамента максимальное натяжение на канате тележки перед первой клетью составляет 30 тонн. Из-за этого полоса провисает между воротницами петлевого устройства и задевает другую полосу и оборудование, вследствие чего появляются механические повреждения - царапины. Также при снижении натяжения возможны сходы полосы в петлевом устройстве, что также приводит к механическим повреждениям.

Заднее и переднее натяжения полосы перед первой клетью резко отличаются. Заднее должно быть приблизительно равно или немного больше переднего натяжения полосы. Вследствие такого разброса натяжения появляется нестабильность натяжения полосы на входе в стан и в петлевом устройстве.

Неустойчивое положение полосы по оси стана, а также плохое огибание полосы центрирующим устройством, приводят к неэффективной центровке полосы по оси стана. Сходы полосы с оси стана приводят к остановке стана, выходу беззаказной продукции и механическим повреждениям.

Центрирующее устройство №4 имеет большое регулирующее воздействие на входную ветвь и малые углы охвата барабанов. Выходная ветвь надежно удерживается на барабанах натяжного устройства №2, поэтому практически невозможно обеспечить их стабильную прокатку на всем сортаменте подката. Для подбора наиболее оптимального режима центрирования полосы на выходе ее со второй петлевой тележки, центрирующее устройство №4 надо установить вертикально с возможностью изменения угла наклона рамы. В итоге стабилизируется натяжение на входе в стан, и снимутся ограничения по скорости и натяжению.

2. РАЗРАБОТКА РЕКОНСТРУКТИВНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ.

2.1 Реконструкция оборудования участка разматывателей

На рис. 2.1 представлено размещение оборудования головной части до реконструкции. Полоса с разматывателя №1 поз. 1 подается в листоправильную машину 3 для правки переднего конца полосы. Листовыми ножницами 4 задний и передний дефектные концы полос режутся на листы мерной длины, которые отправляются в короб для обрези (на рис. 3.1 не показан). При необходимости подготовленная полоса транспортируется к ножницам для выравнивания конца полосы по ширине 5, где задний конец полосы предыдущего рулона или передний конец последующего рулона, имеющий большую ширину, чем стыкуемый, обрезается до ширины меньшей полосы. Подрезаемые концы полос подаются в стыкосварочную машину (на рис. 2.1 не показана), где производится сварка. На разматывателе №2 поз. 2 рулон подготовлен для размотки.

На рис. 2.2 представлено размещение оборудования головной части после реконструкции. Полоса с разматывателя №1 поз. 1 подается в листоправильную машину 6 для правки переднего конца. Листовыми ножницами 7 задний и передний дефектные концы полос режутся на листы мерной длины, которые направляются в короб для обрези (на рис. 3.2 не показан). Далее полоса транспортируется к ножницам для выравнивания конца полосы по ширине 5. В это время происходит размотка рулона с разматывателя №2 поз. 2. Полоса проходит листоправильную машину 3, листовые ножницы 4, ножницы для выравнивания конца полосы по ширине 5.

Необходимо опустить листоправильную машину 3 и листовые ножницы 4 на 700 мм относительно уровня полосы. Для этого необходимо изменить фундамент под листоправильной машиной и листовыми ножницами, изменить металлоконструкции, служащие для настила. На освободившееся пространство вверху устанавливается листоправильная машина 6 для правки полосы с первого разматывателя, далее устанавливаются листовые ножницы 7. Для новых машин нужно будет построить фундамент, предусмотреть различные подходы для обслуживания оборудования и установить проводки для транспортировки полосы от листовых ножниц к ножницам для выравнивания концов полос по ширине 5. А затем устанавливается новое уборочное устройство для уборки обрези от листовых ножниц 7.

Переход от существующей одноуровневой схемы головной части стана к предлагаемой схеме подготовки концов полос с двух разматывателей в двух уровнях обеспечит увеличение производства стана на 200 000 т/год. Уменьшится время остановки головной части стана на подготовку к сварке полос. При довольно плотном расположении необходимого дополнительного оборудования для верхнего уровня (правильно-тянущая машина, центрирующие ролики и гильотинные ножницы с коробом) предлагаемая схема может быть реализована без изменения месторасположения разматывателя № 1 и загрузочного оборудования, расположенного по его оси, а также стыкосварочной машины, что намного сократит затраты на реконструкцию.

Листоправильная машина предназначена для правки передних и задних концов травленых горячекатаных рулонов перед их сваркой и устанавливается в загрузочной части стана. Основными параметрами листоправильных многороликовых машин являются: диаметр роликов D; шаг роликов t; число роликов n; длина бочки роликов L и толщина листов h, подвергаемых правке на данной машине.

Диаметр и шаг роликов обуславливают качество правки и усилия на ролики правильной машины. Диаметр роликов выбирается в зависимости от толщины листов, подвергаемых правке. Диаметр правильных роликов примем равным 200 мм. Шаг роликов обычно принимают равным t ? 1.1•D, шаг роликов t = 220 мм. [1, с. 452].

Точность правки обусловлена также числом роликов в одной машине. В нашем случае для первоначальной правки полосы будет достаточно 5-ти роликов, так как качество правки допустимо для сварки.

Качество правки зависит от качества поверхности рабочих роликов и степени их износа. Так при холодной правке износ роликов зависит от контактных напряжений, то эти напряжения не должны быть слишком большими. Ориентировочно их можно определить по формуле Герца [1. с. 453], предполагая, что упругодеформируемый ролик радиусом R и длиной бочки L лежит на несжимаемой плоскости (лист) и нагружен силой P:

где P - максимальное давление на ролик, Н (см. формулу (3.80);

Е - модуль упругости материала ролика, МПа;

b - ширина листа, мм;

R - радиус ролика, мм;

?S - предел текучести материала листа, ?S = 380 МПа.

Контактные напряжения не очень большие, поэтому нет необходимости устанавливать опорные ролики.

Длина бочки рабочих роликов определяется максимальной шириной выправляемых листов. Максимальная ширина листа 1550 мм, поэтому длина бочки роликов L = b + (100…150) = 1700 мм. [2, с.46]

Диаметр шейки dш = (0,7…0,8)D = 140 мм.

Рассчитаем ролик на прочность. На рис. 3.3 представлена схема для расчета ролика.

Рис. 2.3 Расчетная схема ролика

Максимальный изгибающий момент будет в середине бочки ролика (рис. 3.3):

Шейку ролика рассчитывают на изгиб и кручение по формулам:

где lш и dш - длина и диаметр шейки, мм;

Мкр.ш - крутящий момент, прикладываемый к валу (шейке) со стороны привода его шпинделем, Н•мм.

Результирующее напряжение определим по формуле:

Результирующее напряжение не должно превышать допустимого

[?] = 130 МПа

В нашем случае будет применяться 5-роликовая машина для правки полос 2…6?900…1550, диаметр роликов D = 200 мм; шаг роликов t = 220 мм; длина бочки рабочих роликов L = 17--мм.

Определим крутящие моменты, необходимые для привода роликов при правке полосы [1, с. 458-459].

где ?S - предел текучести материала листа, подвергаемого правке,

?S? = 380 Н/мм2;

Е - модуль упругости материала ролика, Е = 2,15•105 Н/мм2;

b - ширина полосы, b = 1550мм;

h - толщина полосы, h = 6мм;

D - диаметр ролика, D = 200мм;

Kn - сумма коэффициентов проникновения пластической деформации kn;