Характеристика расчётного профиля и прокатного..


Характеристика расчётного профиля и прокатного цеха
Характеристика расчётного профиля
ГОСТ Р 52246-04 «Прокат листовой горячеоцинкованный. Технические условия» накладывает требования к заданной продукции, описанные ниже.
В данном стандарте аналогом стали 01ЮТ является сталь 06. Для неё представлены требования в этом разделе.
Оцинкованный прокат изготовляют в рулонах шириной от 500 до 1800 мм. Толщина проката, включая толщину цинкового покрытия, — от 0,3 до 4,5 мм.
Внутренний диаметр рулонов должен быть: оцинкованного проката — 500, 600, 610 мм. Допуск внутреннего диаметра рулонов — ± 20 мм. Наружный диаметр рулонов не должен превышать 1850 мм. Требуемые диаметры рулонов потребитель указывает в заказе. При отсутствии в заказе указаний величину диаметров рулонов определяет изготовитель.
Предельные отклонения по толщине оцинкованного проката для полосы 0,5×1400 мм повышенной прочности из стали 06 должны составлять ±0,08 мм.
Предельные отклонения по ширине оцинкованного проката – не более +6 мм.
Серповидность оцинкованного проката в зависимости от категории точности изготовления должна соответствовать произведению 0,0037 · L, где L – длина участка рулона.
Телескопичность рулонов для полосы 0,5×1400 мм не должна превышать 60 мм.
Примечание — По требованию потребителя телескопичность рулонов не должна превышать 50 мм для проката толщиной до 2,5 мм и шириной 1000—1800 мм.
Рекомендуемый химический состав исходного проката поплавочному анализу ковшевой пробы стали приведен в таблице 1.
Примечания
Допускается использовать исходный прокат из стали с другой массовой долей элементов при условии соблюдения норм по механическим свойствам.
Для проката марки 06 массовая доля алюминия рекомендуется в пределах 0,02 % — 0,07 %.
Для проката марки 06 титан может быть заменен ниобием. Допускается микролегирование ниобием и титаном одновременно.
Таблица 1. Химический состав стали
Марка проката Массовая доля элементов, %, не более
углерода марганца фосфора серы титана
06 0,02 0,25 0,02 0,02 0,3
Качество поверхности исходного проката должно соответствовать требованиям к I и II группам отделки холоднокатаного проката по ГОСТ 9045 или ГОСТ 16523.
Цинковое покрытие наносят на холоднокатаный прокат в рулонах путем погружения его в цинковый расплав, состав которого выбирается изготовителем, при условии содержания в нем цинка не менее 99 %. Химический состав расплава сообщают потребителю по его требованию.
Поверхность оцинкованного проката должна иметь сплошной слой цинкового или железоцинкового покрытия. Не допускаются нарушения сплошности покрытия в виде растрескивания на мелких наплывах, расположенных на дефектах стальной основы, классификация и размеры которых предусмотрены ГОСТ 9045 и ГОСТ 16523.
На оцинкованном прокате с необрезной кромкой не допускаются рванины кромок глубиной, выводящей прокат за номинальный размер по ширине. На оцинкованном прокате с обрезной кромкой рванины кромок не допускаются.
Масса цинкового или железоцинкового покрытия, нанесенного с двух сторон на 1 м2 проката, в зависимости от класса покрытия должна соответствовать указанной в таблице 2.
Таблица 2. Масса покрытия
Класс покрытия Масса покрытия, нанесенного с двух сторон проката, г/м2, не менее Толщина покрытия с одной стороны проката, мкм, не менее, (справочная)
средняя по трем образцам по одному образцу средняя по трем образцам по одному образцу
60 60 51 4,0 3,8
Примечания
Масса покрытия на одной стороне проката при испытании каждого из трех образцов должна составлять не менее 40 % массы покрытия, установленной для одного образца.
Справочное значение толщины цинкового покрытия установлено, исходя из плотности цинка, равной 7,13 г/см3.
При ширине проката менее 450 мм массу покрытия у потребителя определяют по одному образцу.
Прочность сцепления покрытия со стальной основой должна обеспечивать отсутствие отслоения покрытия с наружной стороны образца при изгибе на 180° на оправке.
Механические свойства оцинкованного проката должны соответствовать нормам, указанным в таблице 3.
Таблица 3. Механические свойства

Общая характеристика цеха и технологические схемы производства в цехе
Цех по производству холодного проката и покрытий (ПХПП) предназначен для производства тонких холоднокатаных листов и полос в рулонах различного назначения , в том числе с покрытием цинком , свинцом и полимерами , а также для выпуска горячекатаной травленной листовой и рулонной продукции и профилированного холоднокатаного металла с покрытиями .
Производство запроектировано в составе склада горячекатаных рулонов, травильного отделения, прокатного отделения, отделения колпакового и непрерывного отжига, отделения для отделки холоднокатаной продукции и отделения для выпуска продукции с покрытием цинком.
Основным агрегатом, определяющим высокую производительность ПХПП, является пятиклетьевой полностью непрерывный стан .
Для травления горячекатаных рулонов устанавливается непрерывные травильные агрегаты солянокислотного травления комплектно с установками регенерации солянокислотных растворов.
Для термической обработки холоднокатаных рулонов устанавливаются колпаковые отжигательные печи и агрегат непрерывного отжига.
Продукция, к которой предъявляются повышенные требования к качеству поверхности, перед термической обработкой в колпаковых печах обрабатываются в агрегате электролитического обезжиривания.
Дрессировка холоднокатаных полос, отожженные в колпаковых печах, осуществляются на одноклетьевом дрессировочном стане 2 000 .
Для выпуска холоднокатаного металла с покрытием цинком устанавливается непрерывный агрегат горячего цинкования.
Для разделки холоднокатаных рулонов без покрытий устанавливаются агрегаты поперечной резки с различном диапазоном разрезанных полос по толщине и агрегаты продольной резки полос.
Упаковка готовой продукции цеха осуществляется на механизированных агрегатах упаковки пачек листов и рулонов.
Планировка ПХПП обеспечивает необходимую поточность производства с исключением встречного движения металла на всех технологических участках.
В качестве исходной заготовки для производства холоднокатаной продукции используются горячекатаные полосы , свернутые в рулоны.
Схема технологических операций по переделу холоднокатаной стали марки 01ЮТ в ПХПП.
Горячекатаный подкат
2900045669290002900045-127000
Травление
113474530289500 Холодная прокатка
116586036703000Отжиг
117553236703000Горячее цинкование116806529845000 Дрессировка
115570034290000Резка и упаковка
Отгрузка

Продолжительность производства от заготовки до отгрузки готовой продукции с учетом проектной мощности составляет 3 – 4 дня.
Характеристика основного оборудования по отделениям цеха
Травильное отделение
Hазначение: удаление окалины с поверхности горячекатаных полос углеродистых сталей, свернутых в рулоны, путем механической ломки и химического растворения в растворе соляной кислоты.
Основное оборудование входной части НТА: два разматывателя (номинальный диаметр барабана разматывателя 850мм); автоматическая стыкосварочная ма2шина; входное петлевое устройство, состоящее из трех горизонтальных петель и расположенное под травильной ванной, создающее запас полосы 650 м;2 машина правки растяжением, предназначенная для предварительного механического удаления окалины с поверхности полосы и улучшения планшетности полосы.
Основное оборудование средней технологической части НТА: травильная ванна, предназначенная для удаления окалины с поверхности полосы химическим способом в растворах соляной кислоты, и состоящая из четырех секций общей длиной 127,2 м; ванна промывки, предназначенная для удаления остатков травильного раствора с поверхности протравленной полосы (промывка осуществляется струйным методом); сушильное устройство, предназначенное для полного удаления влаги с поверхности протравленной полосы потоком горячего воздуха, подаваемого через щели воздуходувных труб на поверхность полосы.
Основное оборудование выходной части НТА: выходное петлевое устройство, состоящее из четырех горизонтальных петель и расположенное под травильной ванной, создающее запас полосы 392 м, четыре узла дисковых ножей (по два с каждой стороны) для обрезки кромок полосы и четыре узла кромкокрошительных ножей для измельчения обрезаемых кромок; две моталки плавающего типа с диаметром барабана 750 мм.Травление окалины с поверхности горячекатаной полосы производится в растворе соляной кислоты с массовой концентрацией суммарной соляной кислоты 170 210 г/дм3, температура травильного раствора 80-85 С.
Скоpость транспортировки полосы:
во входной части:
заправочная – 50 м/мин,
максимальная – 780 м/мин.
В средней части – 30 – 330 м/мин;
в выходной части макс. 420 м/мин.
Вpемя травления – от 46 сек. до 10,00 мин.
Размеpы рулонов:
диаметр внутренний 850 мм,
диаметр наружный 1050 – 2250 мм,
толщина 21,2 – 6,0 мм,
ширина 900 – 1850 мм,
масса рулона до 45 т.
Объем кислотного раствора, одновременно содержащегося в агрегате – 125 куб.м. Пpоизводительность 2.000.000 т/год,[1]
Прокатное отделение
Характеристика пяти-клетевого четырехвалкового стана “2030” холодной прокатки.
Предназначен для бесконечной прокатки горячекатаных травленных углеродистых сталей, свернутых в рулоны. Основное оборудование входной части: два разматывателя с диаметром барабана 750 мм; автоматическая стыкосварочная машина; входное петлевое устройство горизонтального типа для накопления около 800 м полосы.
Средняя часть состоит из опорных плит со сборными ваннами; пяти четырехвалковых прокатных клетей; гидравлических нажимных устройств; комплекта рабочих валков; комплекта опорных валков; эмульсионных коллекторов; цилиндров изгиба рабочих валков; главного привода клетей; устройств для сдува эмульсии. Максимальное усилие прокатки 3 000 т.с. Мощность электродвигателей привода клетей 2 х 4100 кВт, приводной момент 14 760 кгм, частота вращения вала двигателя 4,58/13,5 с-1.
Оборудование выходной части: две моталки (диаметр барабана 600 мм) с ременным захлестывателем; барабанные ножницы. В оборудование стана также входят системы жидкой, густой технологической смазки; эмульсионная система, предназначенная для охлаждения и смазки валков и полосы во время прокатки, а также регулирования профиля валков, и состоящая из пяти баков общей вместимостью 1050 м3 для эмульсии и двух баков общей вместимостью 100 м3 для эмульсола, магнитных и вакуумных фильтров.Размеpы исходных полос:
толщина 2,0 – 4,5 мм;
ширина 900 – 1850 мм.
Размеpы исходных рулонов:
диаметр внутренний 750 мм;
диаметр наружный 1200-2200 мм.
Масса рулонов до 45 т.
Скоpость, м/с:
прокатки 31,6;
заправочная 0,5 – 2,0;
при прокатке швов 4,5 – 5,0.
Суммарное обжатие до 85 %
Минимальная толщина прокатанной полосы – 0,35 мм.[1]
Рабочие валки:
диаметр максимальный 615 мм,
диаметр минимальный 550 мм,
длина бочки – 2030 мм,
твердость по Шору, ед. 85-102.
Опорные валки:
диаметр максимальный 1600 мм,
диаметр минимальный 1490 мм,
длина бочки 2030 мм,
твердость по Шору, ед. 50 – 75.
Чистота обработки поверхности рабочих валков не менее 8 класса, а опорных валков не менее 7 класса.
Мощность двигателей на pазматывателе 750 кВт.[1]
Мощность двигателей на моталке – 2100 кВт.[1]
Натяжение:
на разматывателе 8,5 – 67 кН;
на моталке (при скорости 31,6 м/с) 65 кН.Максимальное усилие прокатки – 30 МН.
Максимальная окружная скорость валков пятой клети – 31,5 м/с.
Расстояние, мм:
от оси валков пятой клети до первой моталки – 7500;
между моталками – 3500.
Система охлаждения валков и полосы – водная метастабильная эмульсия. Содержание регулируется в диапазоне от 25% масла на 75% воды до 5% масла на 95 % воды. Температура может задаваться в диапазоне от 20 до 80 0С.
Система охлаждения валков предусматривает раздельную подачу технологической смазки на клети N1,2 и N3,4 и №5 разной концентрации на все клети.
Проектная производительность – 2.500.000 т.На рис. 3. Представлена упрощенная схема оборудования стана
Рис 3. Схема оборудования стана.
1 – рулонная тележка; 2, 23 – разматыватель; 3 – прижимной ролик; 5 – правильная машина; 6 – стол; 7,16, 19 – ножницы; 4, 8, 10, 18–25 – тянущие ролики; 9 – стыкосварочная машина; 11, 13, 15 – натяжные станции; 12 – петлевой накопитель; 14 – направляющий ролик; 17 – клети; 20 – магнитный транспортер; 21 – моталка; 22 – рулонная тележка.
2 ОборудованиеЧисло двигателей Мощность, кВт Скорость, мин-1 Передаточноеотношение редуктора
Разматыватель барабанный
двухголовчатыйКлеть:
№1
№2
№3
№4
№5
Моталка 1
2
2
2
2
2
2
2 750
750
4100
4100
4100
4100
4100
2100 247/542
247/542
275/810
275/810
275/810
275/810
275/810
275/810 1/1
1,64/1
1,5806/1
1,5806/1
1,2222/1
1,0256/1
0,8182/1
1/1
Таблица 4. Характеристика привода стана “2030”
Термическое отделение
Холодная прокатка сопровождается значительным наклепом металла. Для устранения наклепа и получения необходимой структуры и свойств холоднокатаный лист отжигают. Отжиг осуществляется в колпаковых печах или проходных печах на агрегатах непрерывного отжига [1].
Колпаковые печи.
Общий вид колпаковой печи приведён на рисунке 4.
Схема одностопной колпаковой печи для отжига рулонов

Рис. 4. Схема одностопной колпаковой печи для отжига рулонов.
1 – стенд; 2 – стопа рулонов; 3 – муфель; 4 – песочный затвор; 5 – переносной нагревательный колпак; 6 – инжекционная горелка; 7 – дымовое окно; 8 – эжектор; 9 – труба для подачи защитного газа; 10 – вентилятор; 11 – конвекторная прокладка; 12 – труба для выхода защитного газа;
Отжиг плотно смотанных рулонов осуществляется в защитной атмосфере при 680 – 7100С. Следующий основной технологической операцией - после прокатки - является отжиг, который необходим для устранения наклепа, полученного при холодной деформации, и восстановления пластических свойств металла. Температура нагрева металла (низкоуглеродистой стали) 650-720 °С. С точки зрения структурных превращений этот отжиг является рекристаллизационным.
Отжиг осуществляется в колпаковых печах в рулонах (иногда в пачках) или в непрерывных агрегатах с протяжными печами. Наиболее широко распространены одностопные колпаковые печи. Схема такой печи показана на рис. 184.
На неподвижном стенде 1 устанавливается стопа из 3-5 рулонов 2, которая накрывается муфелем 3, изготовленным из жаропрочной стали. Внизу муфель герметизируется песочным затвором 4. Нагрев рулонов осуществляется с помощью переносного колпака 5, в нижней части которого по периметру расположены горелки 6. Колпак футерован легковесным огнеупорным кирпичом. Топливом для горелок служит природный или коксовый газ, или смесь этих газов с доменным. Продукты сгорания омывают муфель 3, нагревают его и через дымовые окна 7 отсасываются эжектором 8. Перед нагревом подмуфельное пространство, где расположены рулоны, заполняется защитным (нейтральным) газом, в качестве которого используется азото-водородная смесь (95-97% азота и 3-5% водорода). Защитный газ предотвращает окисление поверхности металла при нагреве. Отжиг в защитной атмосфере имеет особое название - светлый отжиг.
С целью выравнивания температуры металла по высоте стопы и ускорения процесса нагрева вентилятором 10 осуществляется принудительная циркуляция защитного газа в подмуфельном пространстве. Для прохождения газа между рулонами устанавливаются конвекторные (ребристые) прокладки 11.
Технология включает три основных режима:
нагрев около 30 ч,
выдержку 10 – 20ч,
охлаждение продолжительное.
На пластические свойства автолистовой стали оказывает благоприятное влияние выдержка во время нагрева в области температур отпуска 450 - 500 °С . Полосу при температуре нагрева выдерживают, чтобы выровнять различие температур в стопе рулонов, получить необходимую форму и величину зерна феррита и благоприятную форму цементита.
Колпаковым печам свойственны определенные недостатки: неравномерность нагрева ленты, периодичность и большие габаритные размеры печи. Если даже в результате длительной выдержки удалось бы достичь абсолютно одинаковой температуры во всех точках садки, то и это не позволило бы получить равномерность свойств металла. При отжиге в колпаковой печи садка получает тепло снаружи, а при охлаждении отдает его в обратном направлении. Поэтому самая нагретая часть отжигаемого металла находится в течение длительного времени в интервале температуры отжига, чем самая холодная.
Этот недостаток при отжиге туго смотанных рулонов не может быть исправлен никакими конструктивными или технологическими мероприятиями. В результате, при отжиге в колпаковых печах неизбежно некоторое различие в свойствах по длине ленты. В связи с этой особенностью отжига металла в колпаковых печах в ГОСТах и технологических условиях задаются допустимые пределы колебания свойств для каждого вида отжигаемого металла в зависимости от его назначения.
Для отжига рулоны устанавливают на стенд по 3-4 рулона в стопе. Между рулонами прокладывается конвекторные кольца. Краткая характеристика печи представлена ниже.
Размеры отжигаемых рулонов
а) наружный диаметр, мм…………………………………………………до 2000
б)внутреннийдиаметр,мм………………………………………………………600
в) толщина полосы, мм………………………………………………….0,35 – 3,5
г) ширина полосы, мм…………………………………………………..900 - 1850
д) масса рулона, т……………………………………………………………до 35
е) высота стопы, мм………………………………………………………до 5000
Производительностьстенда, т/ч………………………………………0,60
Производительностьколпака, т/ч………………………………………1,6
Температура нагрева, оС………………………………………...650 – 710
Газовые горелки инжекционно – атмосферного двухпроводного типа: число горелок, шт.…...…………………………………..……………………...12 диаметр газового сопла, мм...………………………………………………….12
Расход защитного газа на 1 печь:
при открытом кране на, м3/ч………………………..………………………..38
при закрытом кране на выхлоп, м3/ч………………………….........................25
Состав защитного газа:
а) азота, %………………………………………………………..………...95 – 96
б) водорода, %……………………………………………………..…………4 – 5
в) точка росы, °С……………………….……………………………………...50
г) кислорода, …………………………………………………………………до 20
Среднее время нагрева садки, ч………………………………………71
Среднее время охлаждения садки, ч………………………………….85,2
Среднее масса садки, т…………….…………………………………….75
Дрессировочный стан “2030”.
Предназначен для дрессировки холоднокатаных отожженных полос с целью предания полосе необходимой планшетности, улучшения качества поверхности и механических свойств..Сортамент: толщина полосы от 0,35мм до 3,5мм; ширина от 900мм до 1850мм. Максимальная скорость дрессировки 1 700 м/мин (28,3 м/с).
Оборудование дрессировочных станов состоит из входной, средней и выходной частей; систем смазки и эмульсии. Основное оборудование входной части : двухголовчатый разматыватель с диаметром разжимных головок от 550мм до 620мм; ножницы для отрезания остаточных витков; S – роликовая клеть для создания натяжения между разматывателем и S – роликами, S – роликами и клетью. Средняя часть стана : дрессировочная клеть, предназначенная для размещения комплектов рабочих и опорных валков, гидравлических нажимных устройств для создания требуемого усилия дрессировки (максимальное 2 000т); комплект рабочих валков (диаметр бочки 550-615мм, длина бочки 2030мм, твёрдость бочки 95-102 единиц по Шору); комплект опорных валков (диаметр бочки 1490-1600мм, длина бочки 2030мм, твёрдость бочки по Шору 65-75 единиц); устройство для смены рабочих и опорных валков ; ножницы для поперечного разделения полосы. Основное оборудование выходной части : S – роликовая клеть для создания натяжения полосы между клетью и S – роликами, S – роликами и моталкой; стрессометрический ролик для измерения удельных натяжений по ширине полосы; моталка со сталкивателем (диаметр барабана 600мм, диапазон разжатия 24мм); ремённый захлёстыватель для намотки первых витков полосы на барабан моталки.Регулирование степени обжатия полос производится автоматически ЭВМ по 30-ти стандартным предписаниям, хранящимся в памяти машины, от 0,8% до 2,1% (в ручном режиме от 0,3% до 3,5%). Исходными данными, по которым выбирается номер стандартного предписания, являются размер полосы и режим дрессировки (с применением S – роликовых клетей или без, дрессировка с эмульсией или без).
Требования к качеству полос по геометрии, к качеству рулонов, поступающих на дрессировку, совпадают с требованиями к ним на входе в непрерывный пятиклетевой стан [1].
Агрегат непрерывного отжига.
Рекристаллизационный отжиг можно также производить в агрегате непрерывного отжига.
Этот агрегат является комплексным и выполняет несколько технологических операций над холоднокатаной полосой: очистка поверхности полосы от остатков эмульсии, продуктов ее разложения и износа валков в очаге деформации при холодной прокатке, собственно термообработка, включающая отжиг и перестаривание, и дрессировка.
Размеры рулонов, поступающих на обработку в АНО после прокатки на пятиклетевом стане:
- внутренний диаметр рулонов на входе и выходе 600 мм;
- наружный диаметр рулонов на входе и выходе 1100 2200 мм;
- толщина полосы 0,4 – 2,0 мм; ширина полосы 900 1500 мм.
Максимальная скорость транспортировки полосы – 200 м/мин. Масса рулонов, поступающих на обработку в АНО, до 45 т. Общая длина агрегата 289 м.Производительность 500000 т в год.
Основное оборудование входной части: два разматывателя; сварочная машина для сварки концов полос внахлёст c перекрытием 1,2 2,0 мм; щелочные ванны для обезжиривания полосы; щеточно-моечные машины для очистки полосы капроновыми щётками и водой с температурой 90 С; ванна горячей промывки; сушилка для сушки полосы горячим воздухом, нагретым паровыми калориферами до 120 С; входное петлевое устройство вертикального типа с запасом полосы 362 м.
Печная часть (печь отжига) АНО – вертикального типа, её высота 18 150 мм, длина – 117 500 мм. Печь разделена на восемь секций.
Секция нагрева служит для нагрева полосы до требуемой температуры (допустимая рабочая температура в секции 950 С). В качестве топлива используется природный газ, который сжигается в радиантных трубах (в секции расположено 217 радиантных труб с горелками).
Секция выдержки необходима для выдерживания полосы при определённой температуре в течение установленного времени. Температура в секции создаётся электронагревателями.
Секция газового охлаждения служит для охлаждения полосы до температуры 500 600С с помощью защитного азотного газа, циркулирующего через холодильники. Секция оборудована электронагревателями.
Секция ускоренного охлаждения служит для охлаждения полосы водой от 500 600 С до 40 С. Удаление с поверхности полосы окисной плёнки производится в ванне травления с помощью соляной кислоты. Далее полоса проходит ванну холодной промывки водой через струйные сопла, соединённые в коллекторы, ванну нейтрализации поверхности полосы раствором метасиликата натрия, щёточно-моечную машину, ванну горячей промывку и сушилку.
Секция повторного нагрева служит для нагрева полосы до 200 500 С способом, аналогичным секции нагрева (100 радиантных труб с горелками). Допустимая рабочая температура по зонам нагрева 900 С.
Секция перестаривания служит для более полного перевода растворённого углерода в карбиды. Допустимая рабочая температура по зонам нагрева 500 С. Температура регулируется электронагревателями и охлаждающими трубами, через которые просасывается воздух.
Секция быстрого охлаждения полосы защитным азотно-водородным газом, циркулирующим через 10 холодильников. Допустимая рабочая температура 300 С. Полоса в секции охлаждается до температуры ниже 100 С.
Секция воздушного охлаждения полосы до 20 С с помощью воздуха, забираемого вентиляторами из окружающего пространства.
Все печные секции соединены между собой переходными тамбурами, оснащённые компенсаторами теплового расширения и необходимой тепловой изоляцией.
Основное оборудование выходной части АНО: четырёхниточное выходное петлевое устройство горизонтального типа ёмкостью 420 м; дрессировочная четырёхвалковая клеть (диаметр рабочих валков 390 мм, диаметр опорных валков 1000 мм, длина бочки 1630мм, величина обжатий 0,9 1,5%); промасливающая машина; две моталки с четырёхсегментным барабаном диаметром 600 мм.
Термическая обработка полосы проводится в среде защитного азотно-водородного газа состава: 95 97% и 3 5% водорода. Температура полосы по секциям агрегата и скорость транспортировки полосы задаются в зависимости от требуемой способности к вытяжке проката и типоразмера полосы (максимальная температура в секции выдержки 890 С, максимальная скорость транспортировки 200 м/мин).
Отделение покрытий.
Агрегат горячего цинкования.
Выполняет следующие технологические операции над холоднокатаной полосой, поступающей после прокатки на пятиклетевом стане "2030": очистка поверхности полосы, термообработка (отжиг и перестаривние), горячее цинкование, дрессировка, противокоррозионная обработка оцинкованной полосы (пассивацияПроектная производительность 500 000 т в год.
Размеры холоднокатаных рулонов, поступающих на обработку в АНГЦ наружный диаметр от 1200 до 2200 мм; внутренний 600 мм;
- толщина полосы 0,35 2,0 мм;
- ширина полосы 900 1800 мм; масса рулона до 45 т.
Размеры рулонов горячеоцинкованной стали: наружный диаметр до 2200 мм; внутренний 600 мм; масса рулона от 5 до 45 т. Суммарная масса цинкового покрытия на двух сторонах полосы находится в диапазоне от 142 г/м2 до 600 г/м2. Максимальная скорость транспортировки полосы – 170 м/мин.
Основное оборудование входной части: два разматывателя; сварочная машина для сварки концов полос внахлёст с перекрытием концов от 1,2 мм до 3,0 мм; входное петлевое устройство горизонтального типа с максимальным запасом полосы 340 м; щёточно-моечная ванна для химической и механической очистки полосы вращающимися щётками и струями щелочного раствора с температурой 70 80 С, ванна горячей промывки поверхности полосы горячей водой с температурой не менее 85 С; сушилка для сушки полосы горячим воздухом с температурой 90 С.
Печная часть АНГЦ вертикального типа предназначена для термического обезжиривания, рекристаллизационного отжига холоднокатаных полос в восстановительной среде и горячего цинкования. Печь разделена на шесть камер.
Камера подогрева полосы от комнатной температуры до 200 С с использованием тепла отработанного в камере безокислительного нагрева.
Камера безокислительного нагрева (КБН) служит для нагрева полосы до требуемой температуры непосредственным обогревом при сжигании природного газа с помощью горелок, в которых газ смешивается с воздухом в сопле.
Камера восстановительного нагрева (КВН) предназначена для восстановления окисной плёнки на поверхности полосы, а также для нагрева полосы до температуры отжига. В качестве топлива используется природный газ, который сжигается в радиантных трубах с горелками (в камере 140 радиантных труб).
Камера регулируемого охлаждения (КРО) предназначена для медленного охлаждения полосы до (700 750) С и ниже для получения определённых механических свойств.
Полоса охлаждается равномерно трубами воздушного охлаждения. Камера оборудована электронагревателями.
Камера ускоренного охлаждения (КУО) предназначена для быстрого охлаждения полосы до температуры перестаривания (420 480) С путём обдува поверхности полосы холодным газом, прошедшим через теплообменники с водяным охлаждением, через щелевые сопла коллекторов.
Камера перестаривания (КПС), где полоса, охлаждённая до температуры перестаривания в КУО, подвергается выдержке в течение времени, необходимого для приобретения высокого относительного удлинения и низкого предела текучести. Камера снабжена электрическими нагревателями для поддержания заданной температуры перестаривания.
Секция колпака поворотного ролика, через которую полоса после выдержки в КПС поступает в ванну цинкования, состоит из колпака поворотного ролика, самого ролика и рукава-подводки со шнохелем.
Цинковальная ванна индукционного нагрева представляет собой индукционную печь для цинкования, футерованную огнеупорными материалами. Вместимость ванны 22,5 м3, внутренняя ширина 3400 мм, длина 4000 мм. Температура цинкового расплава 450 С. В ванне установлен полый погружной ролик для изменения направления движения полосы на вертикальное при выходе из цинковальной ванны.
Аппарат азотной или воздушной обдувки цинковых покрытий "Газовый нож" предназначен для получения оцинкованной полосы с заданной толщиной (массой) покрытия при определённой скорости движения полосы путём обдувки струями азота или осушенного воздуха с давлением 1,5 2,5 кг/см2 через специальные сопла. Сопла можно регулировать в вертикальном и горизонтальном направлении. Число сопел два. Щелевой зазор сопел равен 0,58 0,60 мм. Расстояние между щелевым соплом и полосой устанавливается в диапазоне от 12 мм до 50 мм в зависимости от её скорости и планшетности.
После аппарата обдувки цинковых покрытий поперёк вертикального прохода расположен предварительный холодильник с воздушным дутьём, состоящий из вертикальных коллекторов с воздушными соплами.
Автопогрузчик цинковых слитков (до 1000кг) в ванну цинкования состоит из трёх загрузочных столов, снабжённых гидроцилиндрами для наклонения столов.
Ванна временного хранения цинкового расплава вместительностью 200 т, нагреваемая электросопротивлением, используется в период ремонта ванны цинкования.
Бак охлаждения водой предназначен для охлаждения полосы, прошедшей через воздушные холодильники, и оборудован погружным роликом и системой распыления воды. После охлаждения водой полоса проходит сушку горячим воздухом.
Дрессировочно-правильный агрегат предназначен для придания оцинкованной полосе необходимой планшетности, улучшения качества поверхности и механических свойств. Состоит из входных прижимных роликов, дрессировочной клети, средних натяжных роликов, правильно-растяжной машины ( относительное удлинение от 0,2% до 0,8% ) и выходных натяжных роликов.
Максимальный диаметр рабочих валков четырёхвалковой дрессировочной клети 390 мм, опорных валков - 800 мм, длина бочки валков - 2100 мм. На верхнем и нижнем рабочих валках предусмотрены протиры, перемещающиеся от электродвигателей. Степень дрессировки от 0,4% до 1,0%. Усилие на рабочих валках изменяется в диапазоне от 70 до 380 т суммарно по двум сторонам клети.
Ванна пассивации предназначена для химической обработки оцинкованной полосы пассивирующими растворами на основе хромового ангидрида и ортофосфорной кислоты с целью повышения коррозионной стойкости цинкового покрытия. Толщина хроматной плёнки регулируется аппаратом воздушной обдувки пассивной плёнки через коллектора и сопла.
Удаление влаги, оставшейся на полосе после пассивации, производится в сушильной камере путём обдувки полосы горячим воздухом, полученным прямым нагревом в генераторе горячего воздуха до температуры 200 С.
Основное оборудование выходной части АНГЦ:
- выходное петлевое устройство вертикального типа вместимостью 217 м полосы;
- две моталки с четырёхсегментными барабанами диаметром 600 мм.
В качестве защитной атмосферы в печи АНГЦ-1 применяется азотно-водородный газ с объёмной долей водорода от 10 до 15%. Давление защитного газа в камерах печи 10 30 мм вод. ст.
Температурный режим отжига зависит от марки стали, способности к вытяжке готовой продукции и изменяется в камере восстановительного нагрева от 720 до 880 С. Максимально допустимая скорость транспортировки полосы в средней части АНГЦ-1 зависит от типоразмера полосы и изменяется в диапазоне от 60 м/мин до 170 м/мин.
Агрегат полимерных покрытий.
Предназначен для непрерывного нанесения на оцинкованную и холоднокатаную сталь полимерных покрытий: пигментированных лакокрасочных материалов, пластизолей, плёнки ПВХ. Размеры рулонов, поступающих на обработку в АПП:
- наружный диаметр от 900 мм до 2000 мм;
- внутренний - 600 мм;
- толщина полосы: 0,35 2,0 мм;
- ширина полосы - 900 1850 мм;
- максимальная масса рулона 45 т; минимальная - 5 т.
Максимальная скорость полосы в центральной части агрегата120 м/мин
Основное оборудование входной части: два разматывателя с четырёхсегментными барабанами номинальным диаметром 600 мм; сварочная машина для сварки концов полос узким нахлёсточным швом; входное петлевое устройство вертикального типа вместимостью 240 м; правильно – растяжная машина ( максимальное относительное удлинение - 1,0% ).
Центральный участок АПП-1 начинается с участка химической подготовки поверхности полосы, предназначенной для создания на поверхности полосы фосфато – хроматной или комплексно-оксидной плёнки, обеспечивающей адгезию полимерного покрытия с металлической основой и повышающей коррозионную стойкость проката в период его эксплуатации у потребителей. Химическая подготовка поверхности на АПП может осуществляться по схеме №1 или по схеме №2.
Операции: щелочное обезжиривание (ванна №1), промывка горячей водой (ванна №1), гидроабразивная обработка, щёточно-моечная обработка, щелочное обезжиривание (ванна №2), промывка полосы горячей водой (ванны №2, №3), сушка горячим воздухом, активирование, фосфатирование, промывка обессоленной водой, пассивирование, сушка горячим воздухом.
Вместо операции фосфатирования по схеме химической подготовки поверхности №2 осуществляется операция щелочного оксидирования, при этом операция активирования не выполняется.
Оборудование участка химической подготовки:
- ванна обезжиривания щелочным раствором, подаваемым через распылительные сопла под давлением 1,0 кгс/см2, с температурой раствора ( 65 10 ) С;
- ванна промывки обезжиренной полосы водой с температурой ( 55 5 ) С под давлением ( 1,0 0,2 ) кгс/см2;
- абразивно-щёточная машина для обработки поверхности полосы, на которую распыляется вода, шестью абразивными щётками;
- щёточно-моечная машина для очистки поверхности полосы нейлоновыми щётками распылением воды через сопла под давлением ( 4 1 ) кгс/см2;
- ванна щелочного обезжиривания и две ванны горячей промывки;
- устройство для сушки горячим воздухом с температурой 90 100 С;
- ванна активирования (схема №1) для нанесения на полосу через плоские сопла активирующего раствора под давлением ( 1,0 0,2 ) кгс/см2;
- ванна фосфатирования (схема №1) для обработки поверхности полосы фосфатирующим раствором с температурой ( 65 5 ) С методом окунания и получения фосфатной плёнки плотностью ( 0,7 1,5 ) г/м2;
- щелочное оксидирование (схема №2) поверхности полосы может осуществляться в одной из реакционных ванн узла хроматирования или узла фосфатирования методом окунания или методом распыления рабочего раствора «Гранодин 1303» с температурой 40-65 С на поверхность полосы;
- две ванны промывки горячей водой с температурой ( 55 5 ) С под давлением ( 1,0 0,2 ) кгс/см2;
- ванна пассивации для обработки полосы хроматными растворами распылением через сопла коллекторов;
- устройство сушки полосы горячим воздухом с температурой 90 100 С.
Валковая машина №1 предназначена для нанесения первого слоя покрытия (грунтового) на полосу при прямом и реверсивном движении наносящего валка. Состоит из четырёх двухвалковых комплектов - захватывающего и наносящего валков в одном комплекте. Покрытие может наноситься на обе стороны полосы. Материал валков: наносящего - полиуретан; захватывающего - хромовое покрытие. Максимальная окружная скорость валков: наносящего - 300 м/мин, захватывающего - 180 м/мин.
Сушильная печь №1 предназначена для сушки и полимеризации нанесённых на обе стороны полосы грунтовых покрытий. Полоса поддерживается в сушильной печи с помощью « воздушной подушки ». Обогрев печи - с помощью горячего воздуха с температурой до 400 С. Длина печи - 50 метров.
Камера дожигания паров растворителей, отводимых из сушильной печи №1.
Воздушное охлаждающее устройство для охлаждения полосы ( четыре зоны длиной 9 метров каждая ).
Устройство водяного охлаждения и сушильное устройство горячим воздухом.
Валковая машина №2 для нанесения отделочной краски на полосу при прямом и реверсивном движении наносящего валка. Состоит из четырёх трёхроликовых комплектов - дозирующего, захватывающего и наносящего валка в одном комплекте. Покрытие может наносится на обе стороны. Максимальная окружная скорость валков: дозирующего - 30 м/мин; захватывающего - 180 м/мин; наносящего - 300 м/мин.
Сушильная печь №2 предназначена для сушки и полимеризации отделочных покрытий с обеих сторон полосы. Полоса поддерживается в сушильной печи с помощью « воздушной подушки ». Обогрев полосы - с помощью горячего воздуха с температурой до 400 С. Длина печи - 60 метров.
Камера дожигания паров растворителей, отводимых из сушильной печи №2.
Устройство для тиснения покрытия предназначено для нанесения на поверхность отделочного покрытия рельефного рисунка с помощью ролика тиснения.
Устройство для нанесения плёнки декоративной поливинилхлоридной и защитной полиэтиленовой на полимерное покрытие, расположенное на верхней стороне полосы. Наклеивание плёнок осуществляется с помощью устройство для тиснения покрытия путём замены ролика тиснения на ролик, прижимающий плёнку к полосе.
Устройство водяного охлаждения полосы после печи №2 туманом и струёй воды и сушильное устройство полосы горячим воздухом.
Оборудование выходной части АПП-1: выходное петлевое устройство, аналогичное входному; устройство для наклеивания на полосу прозрачной защитной плёнки с липким слоем для предохранения поверхности полимерного покрытия от климатического воздействия и механических повреждений; промасливающее устройство для полосы без полимерного покрытия; две моталки с четырёхсегментными барабанами диаметром 600 мм.Максимальная скорость полосы в центральной части агрегата при нанесении покрытия из полиэфирных эмалей 120 м/мин ( толщина покрытия на лицевой стороне полосы 10 20 мкм; на обратной - 10 15 мкм ), при нанесении пластизолевого покрытия на лицевой стороне максимальная скорость - 40 м/мин ( толщина пластизолевого покрытия: 150 50 мкм ).
Отделение листоотделки.
Агрегат продольной резки полос.
Предназначены для обрезки кромок и для роспуска холоднокатаной Агрегаты продольной резки (АР) предназначены для порезки холоднокатаной и оцинкованной рулонной стали на полосы (ленты) заданной ширины. Проектная производительность : АР– 200 000т в год; Сортамент разрезаемых полос : толщина от 0,35мм до 3,5мм; ширина от 900мм до 1850мм. Ширина полосы после порезки : от 50мм до 1800мм. Наибольшая масса рулона или комплекта рулонов на моталке до 23т. Рабочая скорость резания до 400м/мин.
Состав основного оборудования агрегатов продольной резки : разматыватель с разжимным барабаном номинального диаметра 600мм; толщиномер; правильно-тянущее устройство для правки полосы и заправки переднего конца ленты; гильотинные ножницы для обрезки концов полосы; натяжной механизм для подачи конца полосы в дисковые ножницы и обеспечения натяжения полосы перед ножницами во время резки; дисковые ножницы в исполнении со сменной режущей клетью для резки полосы на более узкие ленты и обрезки кромок; кромкомоталка для смотки обрезанных кромок в плотные бунты; петлевая яма, обеспечивающая образование петли, ведение лент перед петлёй и после неё, а также заправку лент на участке от входа в петлевую яму до барабана моталки; тормозное роликовое устройство для плотной намотки каждой порезанной полосы; гильотинные ножницы для поперечной резки; промасливающая машина для промасливания обеих сторон полосы; разделительные ролики, обеспечивающие разделение лент и прижатия концов полос к рулону до его снятия; моталка со сталкивателемполосы на узкие ленты.
Состав оборудования АР: разматыватель, толщиномер- правильнотянущее устройство для правки полосы, гильотинные ножницы, промасливающее устройство, дисковые ножницы, кромкомоталка для смотки обрезанных кромок, моталка.
Агрегат поперечной резки полос.
Предназначены для порезки холоднокатаных отожжённых, оцинкованных и с полимерным покрытием полос на листы.. Проектная производительность: АР– 270 000т в год. Сортамент разрезаемых полос : толщина от 0,35мм до 3,5мм; ширина от 900мм до 1850мм. Длина получаемых листов от 1000мм до 4000мм (АР№3 – до 6000мм). Максимальная масса пакета листов – 10т. Рабочая скорость транспортирования полосы в агрегатах : АР– 5,0м/с;
Состав основного оборудования агрегатов поперечной резки : разматыватель с трёхсегментным разжимным барабаном диаметром от 540мм до 610мм; правильно- тянущее устройство для правки конца полосы при задаче её в агрегат, состоящее из двух тянущих и четырёх правильных роликов; гильотинные ножницы для обрезки кромки при помощи вращающихся дисковых ножей диаметром 305мм; кромкомоталка для наматывания обрезанных кромок полосы в плотные бунты; петлевая яма для образования петли, необходимой для регулировки прохождения полосы между вводным и выводным участками линии; изотопный измеритель толщины (толщиномер); летучие ножницы барабанного типа для порезки полосы на листы мерной длины; магнитные конвейеры для перемещения листов над листоукладчиками и укладки листов в пачки, состоящие из ремня, вращающегося на двух роликах, над нижней частью которого установлены электромагниты, регулирующие пределы перемещения листа; листоукладчики для укладки листов в пачки и удаления пачек, состоящие из стола, двух регулируемых боковых направляющих , переднего и заднего упоров и воздуходувки; выдвижная промасливающая машина для промасливания листов с двух сторон; цепные конвейеры для транспортировки пачек листов от листоукладчиков до зоны действия мостового крана.
Литературный обзор
Особонизкоуглеродистая сталь 01ЮТ относится к классу IF- сталей (Interstitial Free Steel – сталь свободная от атомов внедрения). Такие стали обладают низким пределом текучести и высокими показателями штампуемости ( удлинением δ, показателем деформационного упрочнения n, коэффициентом нормальной анизотропии r) и, соответственно, применяются для не требующих высокой прочности деталей автомобилей, получаемых при существенных вытяжках.
Данная марка металла микролегирована титаном и отличается от традиционных низкоуглеродистых меньшим содержанием углерода, которое составляет тысячные доли процента. Углерод из стали удаляется путем вакуумирования жидкого металла. Типичная IF-сталь содержит (%): 0,006-0,010 С; 0,01-0,04 Si; 0,20-0,22 Mn; ≤ 0,012 Р; ≤ 0,004 S; 0,030-0,035 А1; 0,028-0,032 Ti; ≤ 0,006 N [4].
При производстве IF-сталей добиваются особо низкого содержания углерода и азота, чтобы исключить присутствие атомов внедрения в феррите. Это достигается, как известно, чистотой шихтовых материалов, комплексом технологических мероприятий сталеплавильного передела, особым микролегированием.
Режимы горячей прокатки имеют большое влияние на формирование свойств if-стали. Важное значение имеют такие параметры, как температура нагрева в методической печи, температуры конца прокатки и смотки.
Температура нагрева IF-стали должна быть не более 1250°С. Понижение ее является благоприятным для механических свойств, однако тогда трудно обеспечить высокую температуру конца прокатки. Это объясняется тем, что достаточно крупные карбосульфиды не растворяются при низкой температуре, в результате чего в процессе смотки, а также после отжига холоднокатаной стали не происходит образования мелких карбидов, сдерживающих рост зерна феррита.
Также большое влияние оказывают температуры конца прокатки и смотки. Оптимальной температурой конца прокатки для if-сталей является температура, немного превышающая температуру фазового перехода (обычно это 910-890°С).
Температура смотки if-сталей должна быть достаточно высокой 710-730°С для обеспечения сравнительно низкой скорости охлаждения полосы. При этом происходит окончательная стабилизация углерода путем выделения его в карбосульфиды и карбиды. Это проявляется в виде низкого предела текучести и отсутствия площадки текучести у горячекатаного подката. При соблюдении этих параметров горячекатаная полоса имеет высокие механические свойства, по некоторым параметрам соответствующие категориям вытяжек ОСВ и ВОСВ. На рисунках 5, 6 изображена зависимость коэффициента деформационного упрочнения n отожженного металла от температур конца прокатки и смотки. Этот показатель наряду с коэффициентом нормальной пластической анизотропии r характеризует штампуемость листа.

Рисунок 5. Влияние температуры конца прокатки (°С) на показатель деформационного упрочнения холоднокатаного отожженного листа из if-стали [3]

Рисунок 6. Влияние температуры смотки (°С) на показатель деформационного упрочнения холоднокатаного отожженного листа из if-стали [3]
После горячей прокатки полоса подвергается травлению в растворе серной кислоты. Окалина if-стали труднее поддается травлению по сравнению с обычными низкоуглеродистыми сталями. Это связано с тем, что температуры конца прокатки и смотки у if-сталей выше. Поэтому окалина у них имеет другой состав. Рулоны горячекатаной if-стали покрыты налетом, напоминающим ржавчину. Это объясняется наличием гематита - наиболее труднотравимой составляющей окалины. Удаляют окалину и в соляной кислоте.
В связи с этим скорость травления для if-стали снижают до 1 м/с. При травлении if-стали особенно следят за качеством поверхности. Так как этот металл идет на изготовление лицевых деталей автомобилей, то на полосе не должно быть даже мелких царапин. При горячем оцинковании if-стали слой цинка наносят более тонкий, чем для других сталей, и поэтому любые малейшие дефекты проступают очень четко.
Режим холодной прокатки полос устанавливают на основе корректных исследований характера и степени влияния суммарного обжатия подката в клетях конкретного стана и принятых на нем условий деформаций металла на его прочностные и пластические свойства. Степень обжатия подката для получения готовой холоднокатаной полосы влияет на величину и форму ферритных зерен в микроструктуре деформируемой стали, на скорость и полноту завершения процесса рекристаллизации, на формирование кристаллической текстуры.
После травления полос осуществляют непрерывную холодную прокатку с обжатием < 80—85 % до требуемой толщины листа. Так как горячекатаный подкат if-стали имеет более высокие пластические свойства, чем подкат низкоуглеродистой стали, то и усилие прокатки при холодной прокатке на нем меньше. Это позволяет увеличивать суммарное обжатие при тех же энергозатратах.
Суммарное обжатие при холодной прокатке if-стали имеет очень важное значение. С повышением суммарного обжатия показатели штампуемости улучшаются. На рисунке 7 изображена зависимость предела текучести отожженного металла от суммарной степени деформации.


Рисунок 7. Влияние суммарного обжатия (%) при холодной прокатке на предел текучести (МПа) холоднокатаного отожженного листа из if-стали [3]
Рекристаллизационный отжиг холоднокатаных полос - один из наиболее ответственных этапов производства высокопрочной автомобильной IF - стали. На этом этапе сходятся все пути, на которых формировалась сталь: от выплавки и разливки ее до горячей и холодной прокатки, от легирующих и микролегирующих элементов до температуры сляба и полосы. Наступает момент истины, когда проявляются все стороны технологического процесса свойствами рекристаллизованной полосы.
Полоса в рекристаллизационном процессе может находиться в двух ипостасях:
на стенде колпаковой печи свернутой в рулон на период нагрева её под металлическим муфелем, заполненным защитным газом;
на роликах проходной печи в развернутом из рулона виде в непрерывном движении через её "муфель".
Периодический и непрерывный способы рекристаллизационного отжига холоднокатаных полос определяют не одинаковые их свойства. Причина этого кроется в том, что чем короче цикл отжига (нагрева) микролегированной стали и выше скорость её охлаждения от температуры отжига, тем полнее измельчаются зерна матрицы и эффективней дисперсионное упрочнение – тем прочнее готовая сталь. С ростом температуры непрерывного отжига пластические свойства IF-стали существенно улучшаются.
Теорией и практикой выработаны два варианта термообработки холоднокатаных рулонов в колпаковых печах.
1. Садку рулонов нагревают с малой скоростью 50-150°С/ч до температуры 680-700°С для кипящих и полуспокойных сталей и до 700-720°С для спокойных. Далее охлаждение со скоростью не более 40°С/ч до температуры 120-180°С под муфелем (во избежание образования цветов побежалости на поверхности полосы) и окончательное остывание рулонов на воздухе.
2. Нагрев садки рулонов со скоростью 50-250°С/ч, далее выдержка при температуре 450-600°С, потом нагрев до температуры отжига (см. вариант 1), выдержка при этой температуре и охлаждение со скоростью 40°С/ч. Во время выдержки металла протекают процессы облагораживания деформированной структуры перед завершающей выдержкой для полной рекристаллизации структуры [4].
Режим отжига автомобильного листа из стали марки 01ЮТ шириной 1400 мм с промежуточной выдержкой в период нагрева представлен в табл. 5. В таблице приняты следующие обозначения: Q — масса рулона; τ1 — продолжительность выдержки рулонов при температуре 600°С при фиксировании температуры по стендовой термопаре; τ2 — то же при 690°С; τ∑ — общая продолжительность отжига (не менее).Таблица 5. Временные параметры двухступенчатого отжига рулонов автомобильной стали в колпаковых печах
Q, т τ1, ч τ2, ч τ∑, ч21-25 19 19 46
Такой режим благоприятно сказывается на формировании микроструктуры и кристаллографической текстуры металла. Ферритные зерна получаются с большой (1,5-2,8) степенью вытянутости. Коэффициент нормальной анизотропии металла, отожженного по двухступенчатому режиму, составляет 2,3-2,45 (при непрерывном нагреве этот показатель 1-1,5) [4].
При отжиге IF-сталей не требуется перестаривания. Возможно совмещение непрерывного отжига в единой линии с горячим цинкованием.
Автомобильный оцинкованный лист из стали без атомов внедрения весьма благоприятен для выполнения вытяжных и обтяжных операций: слой цинка, нанесенного горячим способом, выполняет роль “смазки”, уменьшающей коэффициент трения поверхности будущей детали кузова автомобиля с поверхностями полости и пуансона пресса. Электролитически оцинкованный лист теряет свою привлекательность, тем более что он дороже, чем горячеоцинкованный.
В данной работе при производстве стали марки 01ЮТ с категорией вытяжки ВОСВ сначала используют рекристализационный отжиг в колпаковых печах, а затем непрерывный отжиг в единой линии с горячим цинкованием.
Обжатие при дрессировке несколько иначе влияет на изменение механических свойств IF-стали по сравнению с обычной низкоуглеродистой сталью (08Ю). По мере увеличения деформации предел текучести увеличивается (рис. 8). Это связано с тем, что отожженная IF-сталь не имеет площадки текучести. Поэтому дрессировка необходима только для получения необходимой шероховатости поверхности и плоскостности. Оптимальный диапазон обжатий при дрессировке находится в пределах 0,5 - 0,7 %.

Рис. 8. Влияние относительного обжатия при дрессировке на предел текучести листа из IF-стали
Преимуществом IF-сталей считается отсутствие старения, в результате чего стальные детали не изменяют свои свойства при дальнейшей обработке и использовании. Однако получаемые из особонизкоуглеродистых сталей корпусные детали машин в ряде случаев оказываются недостаточно твердыми и легко повреждаются острыми предметами.
3. Подготовка металла к прокатке.
Горячекатаный металл, обрабатываемый в НТА, должен соответствовать требованиям технических условий ТУ 14-106-265-86 на сталь рулонную горячекатаную, предназначенную для холодной прокатки в ПХПП.
Горячекатаные рулоны должны поступать из ПГП поплавочно вместе со сквозным паспортом плавки и сертификатом на плавку.
Каждый рулон должен иметь четкую маркировку, указывающую номер плавки, марку стали, порядковый номер рулона, размеры и массу рулона. Рулон должен быть обвязан по образующей обручкой (лентой шириной (321) мм, толщина (0,91) мм), стянутой и зафиксированной в специальном замке с некоторым усилием. Обручка препятствует распушению витков при транспортировке рулона по цепному транспортеру из ПГП на склад горячекатаных рулонов. В дальнейших операциях по складированию поступившего металла в штабели на необвязанных рулонах травмируются несколько верхних витков, что увеличивает расходный коэффициент в НТА и снижает периодически машинное время агрегата, поскольку оно требуется для дополнительной обработки рулонов.
Рулоны, поступающие в листопрокатное производство для дальнейшего передела, должны удовлетворять следующим требованиям:
толщина 1,20 - 6,00 мм;
ширина 900 – 1850 мм;
диаметр рулона: наружный - 12002300 мм;
внутренний – не менее 840 мм, максимально до 890 мм;
масса рулона, не более 45 тонн.
Поперечное сечение полосы должно быть симметричным и выпуклым без местных утолщений, при этом толщина середины полосы должна превышать толщину полосы на расстоянии 40 мм от кромки для полос толщиной: 10001250 мм – не более 0,08 мм.
Серповидность полосы не должна превышать 10 мм на длине 3 м.
Плавная телескопичность рулонов должна быть не более 70 мм. Допускается выступание отдельных витков не более чем на 20 мм.
Полоса не должна иметь скрученных и смятых концов.
Поверхность полосы должна быть без плен, пузырей, трещин, вмятин, расслоений, вкатанной окалины. Не допускаются грубые царапины, отпечатки, превышающие половину предельного отклонения по толщине.
Марка стали горячекатаного подката должна соответствовать нормам действующих стандартов или технических условий.
Перед задачей в НТА металл после горячей прокатки охлаждается на складе горячекатаных рулонов: с апреля по октябрь – 6 суток, с ноября по март – 5 суток.
Требования к металлу, протравленному в НТА.
Поверхность протравленной полосы должна быть матового металлического цвета, без участков недотрава, вкатанной окалины, ржавчины, пятен влаги и масел, механических загрязнений, царапин, вмятин, отпечатков.
На протравленной полосе не допускаются следующие визуально видимые дефекты: плена, расслоение, складка, рванина, сквозные дыры.
Кромки полосы после подрезки должны быть без разрывов, заусенцев, загибов на угол более 900.
Для первой полосы в каждом прокатанном типоразмере допустимым предельным отклонениям должны отвечать 85% длины полосы. Не более 15% в соответствии с ГОСТ 19903.
Предельные отклонения по ширине подката до 2 мм в пределах одной полосы. Для подката, обработанного по заданию ПРО без обрезки кромок в НТА, предельные отклонения по ширине: +10 мм. На концевых участках длиной 30 мм допуск по ширине: +20 мм.
Поперечное сечение полосы должно быть симметричным, выпуклым, чечевицеобразным. Поперечная разнотолщинность, определяемая как разность между толщиной в середине полосы и толщиной на расстоянии 25 мм (для подката с обрезной кромкой) или 40 мм (для подката без подрезки кромки).
Телескопичность рулонов не должна превышать 50 мм. Выступание отдельных витков рулона не более 15 мм.
Серповидность полосы не должна превышать 3 мм на длине 1метр.
Кромки полосы не должны иметь разрывов и загибов на угол более 900.[6]
Поверхность полосы должна быть матовой, без трещин, расслоений, плен, пузырей, вкатанной окалины, недотравов, перетравов. Риски, царапины, отпечатки не должны превышать половины суммы предельных отклонений по толщине.
Рулоны должны быть плотно смотаны, обвязаны упаковочной лентой по образующей.
Каждый рулон должен быть замаркирован несмываемой краской на наружном витке с указанием номера партии горячей прокатки, плавки, марки стали, стандартов и технических условий, размера полосы, массы рулона, номера НТА и бригады.
Сроки межоперационного хранения протравленного металла на складе перед пятиклетевым станом должны быть:
для проката 1 группы отделки поверхности – не более 1 суток;
для проката на экспорт и проката 2 и 3 группы отделки поверхности – не более 2,5 суток.
Требования к металлу, прокатанному на пятиклетевом стане ‘‘2030’’.
Холоднокатаная сталь после пятиклетевого стана должна удовлетворять требованиям действующих стандартов и технических условий.
Максимальный диаметр рулона 2200 мм, минимальный диаметр рулона для АНО 1200 мм.
Точность сматывания холоднокатаных полос (выступание витков из рулона) до 5 мм, а между соседними витками 1 мм, за исключением первых и последних витков. Допускается выступание отдельного витка не более 1 мм, в пределах сварного шва выступание отдельных витков до 10 мм.
Рулоны должны быть обвязаны по образующей двумя упаковочными лентами на металле для колпаковых печей и одной для АНО и АНГЦ. На металле для ОКП толщиной до 1,2 мм внутренние витки рулона должны быть приварены.
Каждый рулон должен иметь следующую маркировку: номер партии по горячей прокатке, номер плавки, номер рулона, марка стали, стандарт или технические условия, группа отделки поверхности, размер полос, масса рулона, номер бригады стана, индексы назначения металла. Маркировка наносится несмываемым лаком.
4. Проектирование режимов и технологии прокатки
4.1. Режим обжатий
На режим обжатий накладываются ограничения по усилиям, мощностям, моментам прокатки и скоростным диапазонам, при этом оборудование не должно перегружаться. Усилие, момент и мощность прокатки конкретного типоразмера в проходе или клети зависят от многих факторов, но целесообразно и существенно их можно изменять только изменением обжатий.
Рис. 4. Режимы обжатий, применяемые при холодной прокатке[4]
На отечественных и зарубежных станах холодной прокатки распределение обжатий по клетям производится по двум принципиально различным схемам (рис.4. а,г).
По первой схеме (рис.4. а), относительные обжатия уменьшаются от первой клети к последней. Такое распределение обжатий предполагает максимальную деформацию металла при относительно больших толщинах полосы, что является энергетически выгодным. Эта схема применяется при прокатке относительно толстых полос, а также при прокатке тонких полос из подката с минимальной разнотолщинностью и хорошей планшетностью.[4]
Разновидностью этой схемы является схема, предусматривающая некоторое уменьшение частного обжатия в первой клети (рис.4. б). Целесообразность применения более низких обжатий в первой клети обуславливается тем, что относительная разнотолщинность полосы в большей степени снижается при прокатке ненаклепанного металла с наибольшими обжатиями.[4]
По четвертой схеме (рис.4. г) частные обжатия во всех клетях, за исключением первой, устанавливаются примерно на одном уровне. Применение меньших относительных обжатий в первой клети обусловлено изложенными выше соображениями. Схема с уменьшением обжатия в последней клети (рис.4. в) используется в случае применения насеченных рабочих валков в данной клети. Это способствует выравниванию усилий по клетям и улучшению температурных условий прокатки.[4]
С учётом особенностей прокатки на каждом конкретном стане и требований, предъявляемых к качеству готовой продукции, эти схемы могут претерпевать незначительные изменения. [4]
Для выбора распределения обжатий в курсовой работе используются две схемы. Согласно первой схеме в первой клети выбирается небольшое относительное обжатие, во второй оно максимальное, и далее по клетям обжатие уменьшается. Вторая схема распределения обжатий, соответствующая режиму на рис.4. а, выбрана исходя из примерного равенства мощностей по клетям. Особенностью принятых на стане 2030 режимов обжатий является использование очень малых обжатий в последней клети (2..5%). [7] Величина удельного натяжения устанавливается в пределах 0,2σ02, где σ02 – условный предел текучести металла с учетом наклепа.[13]
Для расчёта среднего давления и полного усилия прокатки в данной работе применяется методика Целикова А.И. В ней приведены следующие допущения:
постоянство предела текучести металла в очаге деформации, равного полусумме предела текучести до и после прокатки;
отсутствие зоны прилипания;
постоянство коэффициента трения на всей поверхности контакта металла с валками;
равномерное распределение нормальных напряжений и скорости движения металла по поперечному сечению полосы;
отсутствие уширения полосы при прокатке;
замена дуги контакта хордой. [2]
Эти допущения учитывают все особенности холодной прокатки (натяжение, сплющивание) и реализуются в достаточно простом алгоритме расчетов.
Абсолютное обжатие в данной клети, мм:
Δh = hi-1 – hi;
где hi-1 – толщина металла на входе в клеть, мм;
hi – толщина металла на выходе из клети, мм.
Длина дуги контакта металла с валками, мм:
lд=RΔh;где R – радиус рабочего валка, мм.
Относительное обжатие:
ε=hi-1-hihi-1∙100%Суммарное обжатие за проход, %:ε∑=H-hiH∙100%;где H – толщина подката, мм;
hi – толщина в i-ой клети, мм.
Скорость прокатки в i-ой клети, при заданной скорости выхода полосы из последней клети:
vi=v5·hкhiКоэффициенты трения определяем по формулам Грудева А.П.: для первой, второй, третей и четвертой клетей воспользуемся формулой для слабошероховатых валков:
μ=kсм1+0,4+0,01εRz1+0,25ν50-0,005ν500,07-0,1vв221+vв+3vв2; где: kсм– коэффициент, учитывающий природу смазки (для квакерола kсм=1,3);
 – относительное обжатие, %,
Rz – высота неровностей рабочих валков, мкм;
𝜈50 – кинематическая вязкость эмульсола при 50С, мм2/с, 𝜈50 =30 мм2/с;
vB – окружная скорость рабочих, м/с.
Для последней клети, так как в них используются валки насеченные по 6 классу шероховатости поверхности используем следующую формулу:
μ=0,0151+1,5+0,05εRz. где: Rz – высота неровностей рабочих валков, мкм;
 – относительное обжатие, %,
Эта формула справедлива для 𝜀 > 10% и Rz = 0,8-6,3 мкм. [10]
Так как температура и скорость деформации на сопротивление деформации холоднокатаного металла влияют незначительно, то за сопротивление деформации примем условный предел текучести, МПа:
σ0,2=σ0,2 исх+aε∑n;
где σ0,2 исх – условный предел текучести материала полосы в ненаклёпанном состоянии, МПа; а, n – коэффициенты наклёпа металл. Для стали HC420LA σ0,2 исх=612 МПа, а=23,138, n=0,689. [8]
Деформационный коэффициент:
δ=μ2lдΔh; Сопротивление чистому сдвигу:
2K=1,15σ02; Коэффициент, учитывающий натяжение:
ξ1=1-σ12K;где σ0 и σ1– удельные натяжение полосы перед клетью и после соответственно.
Толщина полосы в нейтральном сечении, мм:
hн=2δξ0ξ1h0δ-1h1δ+1; где ξ0 и ξ1 - коэффициент, учитывающий натяжение соответственно в предыдущем и последующем межклетьевом промежутке.
Среднее давление, МПа:
Pср=ξ0·2τс0h0δ-2h0hнδ-2-1+ξ1·2τс1h1δ+2hнh1δ+2-1Δh; где параметры с индексом 0 относятся ко входу в клеть, а с индексом 1 – к выходу из клети.
Коэффициент, учитывающий сплющивание валков, мм:
x2=81-ν12πE1+1-ν22πE2Rpcp;где ν1, ν2 – коэффициент Пуассона для материала валков и полосы; Е1, Е2 – модуль Юнга материала валков и полосы соответственно.
Длина дуги контакта металла с валками с учетом сплющивания, мм:
l'д=RΔh+x22+x2.Итерация продолжается до тех пока следующее условие не будет выполнено условие:
l'д-lдl'д⋜0,01.Усилие прокатки, МН:
P=pcpblд. Опережение находим по формуле Целикова А.И:
S=hн-h12h1h0-h1; Скорость валков :vв=v11+S;Момент прокатки определяем по формуле, представленной в работе [1, с.140], дающей результаты, приближенные к практическим, кНм:
Mпр=2Pψlд+RT0-T1(1+S);T0,T1 - усилие натяжения, приложенное соответственно на входе и на выходе из очага деформации;
где ψ – коэффициент плеча равнодействующей усилия прокатки,
ψ=0,517/ψ1-0,019ψ1;
ψ1 – отношение, выражающее степень упругой деформации валков,
ψ1=lд/(R∆h)0,5.
Момент, учитывающий трение в подшипниках жидкостного трения опорных валков, кНм:
Mтр1=d0μ0DpD0P;где dо =1,18 - диаметр цапфы опорного валка, м;
o =0,003 - коэффициент трения в ПЖТ опорного валка [5];
Р - усилие прокатки, кН;
Dр=0,6, Dо=1,6 - диаметр рабочего и опорного валка, м;
Момент, учитывающий трение рабочих валков по опорным, кНм:
Mтр2=2μк1-DpD0P;к =0,187мм - коэффициент трения качения рабочего валка по опорному [5];
Момент на валу двигателя, кНм:
Mдв=(Mпр+Mтр1+Mтр2)ηшηрηмu;Мощность необходимая для прокатки, кВт.
Nпр=MрvвR;Мощность приведенная к валу двигателя, кВт:
Nдв=Nпрηшηрηм;где ηш,ηр,ηм – КПД элементов главной линии клети: шпинделя, редуктора и муфты соответственно.
Допустимые моменты прокатки приведенные к концам рабочих валков, кНм.:
Мдоп=[Nном]Ruvвu-передаточное отношение;
для первой клети [Nном1]=6280 кВт, для остальных [Nном]=8200 кВт.
24. Допустимое усилие прокатки принимаем равному максимальному усилию нажимного устройства: [P]=30 МН.

Приложенные файлы

  • docx 23692023
    Размер файла: 482 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий