Проект термического отделения для обезуглероживающего и рекристаллизационного отжига изотропной электротехнической стали третьей группы легирования в толщине 0.5 мм в условиях ЛПЦ-5 АО НЛМК

p> Основное оборудование- это оборудование на котором выполняются основные операции термической обработки: печи, агрегаты с различными источниками тепла, установки для прямого нагрева током, оборудование для закалки.

Дополнительное оборудование служит для выполнения операций обработки: травильные баки, моечные машины, дробеструйные аппараты, оборудование для контроля продукции, сварочное оборудование.

Вспомогательное оборудование служит для получения контролируемых атмосфер.

Теплоэнергетическое силовое оборудование: двигатели, вентиляторы, компрессоры, насосы холодильные установки, трубопроводы, электросеть.[6]

Подъемно-транспортное оборудование включает в себя следующие виды краны и подъемники всех типов, конвейеры, транспортеры, электро-и мотокары, механизмы загрузки и разгрузи.

Применение в качестве основного оборудования агрегата непрерывного отжига, работающему по непрерывному режиму, более рационально, так как это увеличивает выпуск готовой продукции, повышает производительность агрегата, ускоряет процесс обезуглероживания, уменьшает расход тепла и потери металла. Поэтому в термических отделениях целесообразно строить и применять оборудование непрерывного действия.

В отделении непрерывного отжига в качестве источника тепла применяют электроэнергию. Это позволяет осуществлять тепловой режим термической обработки с точностью (5%. Кроме того электрические термические печи имеют регулируемый тепловой режим. Срок службы электрических печей более длительный. Значительно облегчено обслуживание печи, так как отсутствует система боровов, труб, а также высокая культура производства и гигиены труда.[6]

3.2 Расчет электрических и нагревательных элементов.

Источником тепла в печи являются электронагреватели. Общая установочная мощность электронагревателей составляет 6600 кВт.

Мощность одного электронагревателя 240 кВт: РНОМ=240 кВт

Так как мощность печи превышает 15 кВт, то печь конструируют трехфазной.
Мощность одной фазы определяется по формуле:

РФ=РН/3=240/3=80 кВт
(1)

Фазовое напряжение на концах нагревателя:

U=U/3=380/3=220В
(2)

Сила тока проходящего через нагреватель

I=103РФ/UФ=10 *80/220=363.6 А (3)

Сопротивление электронагревателей

Рф=Uф/103 Pф=2202/103*80=0.6 Ом (4)

Выбираем ленточный электронагреватель. Нагревательные элементы должны обеспечивать бесперебойную длительную службу при заданном тепловом режиме.[7]

Поэтому необходимо выбирать материал в зависимости от максимальной температуры нагрева и характера среды.

По таблице 4[7] выбираем материал Х20Н80Т3.

Толщина ленты определяется по следующей формуле а=103Р2ф(/2m(m+1)U2ф(,
(5)

Где (=1,31 Ом мм2/м удельное сопротивление материала (таблица 4 [2])

(=0,7 Вт/см2-удельная поверхностная мощность нагревателя.

M=8(-12-отношение ширины ленты к ее толщине, выбираем m=12

А=1058021,31/2*12(12+1)*22020,7=3,4 мм (6)

По таблице 6 [9] принимаем максимальное значение а=3,2мм.

Длина нагревателя

L1=Rab/(=0.6*3.2*38.4/1.31=56.26 (7)

Длина трех нагревателей

Lобщ=l1*3=56.26*3=168.84 м
(8)

Масса трех нагревателей

G=a*b*lобщ(103, где

(9)

(=8,4г/см3-плотность (табл.4[2])

G=3.2*38.4*168.84*8.4*10-3=174.28 кг

Проверяем поверхностную нагрузку

(=50*Рф /(а+b)*l1=50*80/(3.2+38.4)56.28=0.7 (10)

Сравнивая поверхностную нагрузку, рассчитанную с допустимой (таб.2[9]) видно что она находится в пределах допустимой.

Ленточные элементы сопротивления располагаются обычно зигзагом на стенках, своде и поде печи.[9]

Расстояние внутри зигзагов Р принимаем 17 мм. Высоту зигзагов принимаем равной 200 мм., тогда А=183 мм.

Р - расстояние внутри зигзагов.

В - высота зигзага.

А - высота зигзага между центрами закругленной ленты.

И - шаг зигзага

Длина одного зигзага:

Lзигзага=2(*Р+2А, мм.

(11)

Lзигзага=2(*17+2*183=419 мм.

Число зигзагов

N=(1*103-2вывода)/Lзиг.,

(12)

Где Lвывод=с+100, мм.

С - толщина стенки печи (с=375 мм.)

N=(127.4*103-2(375+100))/419=302

Шаг зигзага И=34 мм.

Длина нагревательного элемента свернутого зигзагом L:

L=И*n*10-3, м.

L=34*302*10-3=10.268 м.

3.3 Тепловой расчет термоагрегата

Тепловой расчет термической печи сводится к определению расхода тепла, мощности печи коэффициента полезного действия[10]

Расход тепла определяется по формуле Qрасх=Qме+Qкл+Qн. п, (13) где Qме - тепло идущее на нагрев металла

Qкл-тепло теряемое в окружающее пространство через кладку печи (свод, стена, под)

Q нп - прочие не учтенные потери.

Тепло идущее на нагрев металла

Qме=G(c2tк-c1tн),

(14) где G-производительность печи,

А tк tн-начальная и конечная температура металла

С1,с2-удельные теплоемкости соответственно t н, tк

G=m/(нагр,

(15)

Где m-масса металла находящегося в камере нагрева

(нагр-время нагрева m=V*(,

(16) где V-объем металла находящегося в камере нагрева;

(=7,8 кг/м3-плотность металла;

V=а*b*l,

(17)

Где а-толщина полосы; b-ширина полосы; l-длина камеры нагрева.

V=0,5*1065*3350=878387,50 мм3=0,0178 м3

M=0,0178*7,8=0,1388=138,8 кг

Время нагрева определяется как одна минута на миллиметр сечения.

(нагр.=1*0,5=0,5 мин=30 сек.

Производительность печи:

G=138.6/30=4.63 кг/сек.

Тепло идущее на нагрев металла:

QMe=4,63*[0.653(800+273)*0.47(20+273)]=2607 кВт

С1=0,47 кДж/кг*К, при t=200C;

C2=0.653 кДж/кг*К, при t=8000C

Тепло теряемое в окружающее пространство через кладку печи[8]:

Qкл=Qст+Qпод+Qсвод,

(17)

Где Qст-потери тепла через стены,

Qпод-потери тепла через под,

Qсвод-потери тепла через свод.

2. Свод печи tк=tг

Рис.4 Схема трехслойного свода печи

1)Диатомит не обожженный в кусках (=0,11+0,232*10-3t,Вт/(м*к)

2)Шамот легковесный ШЛ-0,4;

(=0.1+0.00021t, Вт/(м*К)

(18)

3) Асбестовый картон

(=0,12+0,00024t,Вт/(м*К)

2 Стены

Рис.5 Схема трехслойной плоской стенки печи.

Шамот легковесный ШЛ-0,9

(=0,29+0,00023t, Вт/(м*К);

Шамот легковесный ШЛ-0,4

(=0,1+0,00021t Вт/(м*К);

Асбестовый картон

(=0,12+0,00024t, Вт/(м*К)

3 Под

Рис.6 Схема трехслойного пода печи.

1)Диатомит необожженный в кусках

(=0,11+0,000232t,Вт/(м*К)

2)Шамот легковесный ШЛ-0,4

(=0,1+0,00021t, Вт/(м*К)

3)Асбестовый картон

(=0,12+0,00024t, Вт/(м*К);

Исходные данные для расчета потерь через кладку[10]:

1.Температура внутренней поверхности стенки tк, равной температуре печи,
0С.

2. Температура окружающего воздуха в термическом отделении tв,0С.

3. Температура на границе первого и второго слоя кладки t1,0С.

4. Температура на границе второго и третьего слоя кладки t2,0С.

5. Температура наружней поверхности стенки t3,0С.

6.Толщина слоев: внутренний-S1 ; средний-S2; наружний-S3;

7.Коэффициент теплопроводности слоев при 00С-(1, (2, (3 ,Вт/(м*к)

8.Коэффициент температурного измерения теплопроводности слоев -В1 В2,
В3, Вт/(м*с)

Расчет плотности теплового потока методом последовательного приближения и температур t1, t2, t3 на границах слоев кладки выполняем на микро-ЭВМ ” электроника-МК61” по программе.
1. Свод: t1 =5060C; t2=3000C; t3=550C; q1=331 Вт/м2.
2. Стены: t1=5990C; t2=3220C; t3=590C; q2=362 Вт/м2.
3. Под: t1=5050C; t2=2790C; t3=530C; q3=304 Вт/м2.

Потери тепла через свод:

Qсв=qсв*Fсв*10-3;

(18)

Fcв=L*B=192*9=1728 м2;
(19)

Qсв=331*1728*10-3=571.9 кВт.

Потери тепла через стены:

Qст=qст*Fст*10-3;

(20)

Fст=2LH=2*192*8.5=3264м2;
(21)

Qст=362*3264*10-3=1181,6 кВт.
(22)

Потери тепла через под принимаем 0,75Qcт.

Qпод=0,75Qcт=1181.6*0.75=886.2кВт; (23)

Qкл=Qме+Qcв+Qпод=1181.6+571.9+886.2=2639.7 кВт.

Неучтенные потери принимаем 10% от Qкл.

Qн.п.=2639,7*0,1=263,97 кВт

Qрасх=Qме+Qкл+Qн. п;

(24)

Qрасх=2607+2639,7+263,97=5510,67кВт.

Мощность печи

Pрасх=(Qрасх; Pрасх=5510,67кВт.

(26)

Коэффициент полезного действия.

(=Qме/(Qрасх(100%;

(27)

(=2607/5510.67*100%=48.8%

3.4 Расчет количества оборудования.

Расчет оборудования производится на основании производственной программы, спроектированного технологического процесса термической обработке, режима работы отделения и фонда времени оборудования.

Полный календарный фонд времени равен 365*24=8760 часов. Так как характер работы непрерывный, то календарный фонд равен номинальному,
Фн=8760 часов.

Действительный фонд времени равен тому времени, которое может быть полностью использовано для производства. По характеристике агрегата
Фд=7000часов.

Таким образом потери времени на простом оборудовании, связанные с его ремонтом и наладкой, tпотерь=Фн-Фд=1760часов, что составляет приблизительно
20% от Фн.

Задолженность оборудования.

Z=W/Q, ч

(25)

Где: W-годовая программа, кг;

Q-часовая производительность оборудования;

Z=120000000/7589=15812 ч

(а=53125т/г=7589кг/ч)

Количество единиц оборудования

Nр=z/Фд, шт

(26)

Nр=15812/7000=2.4 принимаем п=3

Коэффициент загрузки к3=nр/n*100% (27)

К3=2,4/3*100%=80%, что удовлетворяет условию

75%(к3(85%

3.5 Расчет производственных площадей, планировка, грузопотоки.

Площадь занимаемая агрегатом непрерывного отжига вычисляется по формуле;
F=L*a, м2

(28)

Где l-длина агрегата, м;

А-ширина агрегата, м.

F=326*10=3260 м2

Площадь занимаемая тремя агрегатами равна 9780 м2.

Расстояние между агрегатами принимаем 4 м, проходы и проезды 4 м

Перед агрегатом и после него предусматривают площадки для складирования рулонов, размерами: ширина 10 м, длина 5 м и оставляем проезды 4 м, таким образом ширина термического отделения составляет 4+10+4+10+4=28 м, а длина
4+5+326+5+4=344 м. Общая площадь соответственно Sпр=344*28=11008 м2.

Термическое отделение находится на территории отделения холодной прокатки. Каркас здания смешанный: железобетонные колонны и металлические конструкции. Высота здания принимается 12 метров. Общий грузопоток осуществляется в одном направлении[6].

Определение количества и типов приборов контроля

Для регулирования технических процессов термообработки применяют програмные регулирующие устройства РУБ-01М, которые регулируют по заданной программе различные технологические параметры (температуру, давление, расход газа и т.п.). Измерение температуры при термообработке осуществляется двумя способами:контакным (при помощи термопар)и бесконтакным (оптическими пирометрами). Для измерения температуры в первой камере нагрева применяют три ленточных нагревателя. Для второй камеры нагрева применяют (с пределом измерения 300-16000С). Температура в камере выдержки измеряется шестью оптическими пирометрами ВИМП-0,15 м с диапазоном измерения (400-11000С [6]).

Точка росы азото-водородной смеси газа измеряется датчиком типа УРСТ

Для регулирования продолжительности выдержек нескольких операций применяют электронные рыле времени типа РВЧ-3.

Автоматические электронные приборы с феродинамическими преобразователями которые контролируют, записывают, регулируют давление, расход, уровень и другие параметры в печи

Применяются приборы типа КСФ-2.

Для регулирования температуры нагрева воды прменяют 5 термостатов.
Мощность электронагревателей регулируют с помощью четырех терристорных выключателей [6].

5.Организация труда и управления отделением

Организованный труд людей на любом предприятии является непременным условием функционирования производства, а следовательно, организация труда является составной частью организации процесса производства.

Основной задачей организации и планирования термического отделения является: 1) обеспечение высокопроизводительной и эффективной работы агрегатов, за счет интенсивного их использования; 2) организация ритмичной работы всего отделения для своевременного обеспечения рулонами следующих технологических стадий обработки металла; 3) обеспечение экономичного расхода сырья, материалов, электроэнергии; 4) укрепление дисциплины труда, улучшение организации рабочих мест, применение эффективных форм морального и материального стимулирования передовых форм и методов труда.

В отделении применяется схема управления производством приведенная на схеме 1.

Отделение возглавляет начальник термического отделения. В его подчинении находится старший мастер. Руководителями сменные мастера, имеющие среднетехническое образование. Сменные мастера руководят бригадами.
Главными задачами мастеров являются:

Строжайшее соблюдение технологической дисциплины, точное выполнение режимов термообработки, в случае необходимости фиксирует в журнале допущенные нарушения режима термообработки и принятия мер.

Схема1

Начальник термического отделения

Старший мастер
Сменный мастер Сменный мастер

Сменный мастер Сменный мастер

Бригада. Бригада. Бригада. Бригада

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.

Сварочная машина для роликовой сварки.

Горизонтальный накопитель полосы с одной петлей, расположенной под печью; длина полосы в накопителе источников тепла является электронагрев
6600 кВт. Температура нагрева полосы 1050°С

Атмосфера обезуглероживающего отжига; азотоводородная увлажненная смесью с содержанием H2 50-75%. Используются два типа покрытия фосфат алюминия или фосфат магния. При использовании фосфата магния, полоса предварительно нагревается до температуры 80°С газовыми горелками, затем поступают в ванну предварительной обработки с последующей сушкой.

Габаритные размеры печи для сушки покрытия: длина=60,5м. в том числе камера нагрева 45,5 м. Камеры воздушного охлаждения 15 м.

Ширина в свету: 1,65м. Максимальная температура нагрева 650°С

Установленная мощность камеры нагрева 247 кВт. Источник нагрева электричество. Полоса в камере н

Холодная прокатка.

Холодная прокатка производится на 4-х клетевом стане 1400 на конечную толщину.

Перед прокаткой производится проверка состояния оборудования стана, чистка арматуры клетей, роликов и промывка стана водой.

При подготовке стана к прокатке экспортного металла производится инспекция и чистка форсунок подачи СОЖ во всех клетях стана.

При прокатке экспортного металла в работе должны находиться одновременно грубый и тонкий контуры системы автоматического регулирования толщины.
Система регулирования натяжения на стане должна быть настроена переключателем, находящемся на центральном посту управления станом, в соответствии с группой прокатываемой стали.

Процесс холодной прокатки осуществляется в соответствии с базовыми программами

При прокатке стали марки 0401, 0402 производится подогрев рулонов в туннельной печи при температуре (300 ( 50) (С. Время нагрева - не более 30 минут.

Длина утолщенных концов - не более 30 м.

Для уменьшения утолщенных, переднего и заднего концов полосы, после каждой перевалки опорных валков технологическим персоналом цеха, производится снятие характеристик всплытия опорных валков в подшипниках жидкостного трения (ПЖТ), по специальному испытательному режиму в соответствии с Временной технологической инструкцией по эксплуатации системы автоматизированной начальной настройки с математической моделью четырехклетевого стана 1400. Запуск режима осуществляется технологическим персоналом.

Ответственность за проведение испытаний возлагается на технологический персонал ЛПЦ-5. Техническое обеспечение испытаний осуществляют службы АСУ
ТП и ОАСУ. Запись о проведении испытаний делается в технологическом журнале старшим мастером прокатного отделения.

Настройка стана осуществляется, как в ручном, так и в автоматическом режиме с использованием УВМ. УВМ рассчитывает уставки предварительной настройки стана на каждый подготовленный к прокатке рулон, который индицируются на дисплее, отражающем параметры процесса прокатки на главном посту управления станом и передаются в ССУ. Контроль пригодности рассчитанных УВМ параметров осуществляет оператор главного поста управления станом.

Если перевалка приходится на выходные дни или ночные смены, то испытательный режим запускается в ближайший рабочий день пятой бригады.

Поперечная разнотолщинность полос - не более 1/2 суммы предельных отклонений по толщине. Серповидность холоднокатаных полос не более 3 мм на
1 м длины.

Неплоскостность холоднокатаных полос не должна превышать 6 мм при шаге не менее 600 мм.

На поверхности полосы не допускаются пятна загрязнений, поджоги, царапины и отпечатки валков, выходящих за 1/2 допуска по толщине.

Контроль неплоскостности холоднокатаных полос производится в номинальной толщине выборочно на образце длиной 1,5-2,0 м, отобранного от одного рулона плавки. Плановая перевалка опорных валков производится после прокатки: на клети 1 - не более 25000 т на клети 2 - не более 20000 т на клети 3 - не более 18000 т на клети 4 - не более 15000 т

Плановая перевалка рабочих валков производится после прокатки:
|Толщина, в мм |Прокатано тонн, не более |Примечание |
| |Номер клети | |
| |1 |2 |3 |4 | |
|0,50 |0101 |600 |500 |400 |Без |
|0,65 |0200 |700 |550 |450 |нормализации |
|1,00 |0202 |1100 |700 |600 |г/к подката |
| |0203 | | | | |
|0,35 |0200 |400 |300 |200 |С |
|0,50 |0202 |500 |400 |300 |нормализацией |
|0,65 |0300 |600 |500 |350 |г/к подката |
| |0301 | | | | |
| |0401 | | | |Без |
| |0402 | | | |нормализации |
| |0403 | | | |подката |

Рабочие валки 1-4 клетей должны иметь чистоту обработки поверхности бочки 8-9 класса шероховатости (ГОСТ 2789) RA-(0.16-0.63)мкм.

Допускается использовать насеченных рабочих валков 1 и 3 клети при этом для валков 3 клети Ra -(1.0-4.0)мкм.

Для получения на готовой толщины электроизоляционного покрытия не менее
1 мкм, рабочие валки 4-ой клети должны иметь чистоту обработки поверхности бочки не ниже 9 класса Ra (0.16-0.32) мкм (ГОСТ 2789)

Подача охлаждающей жидкости и технологических смазок осуществляется одновременно с началом прокатки и прекращается с ее окончанием

При прокатке стали марок 0101, 0200, 0202, 0203, 0300, 0301 на все клети подается эмульсия “Ринол-1” или ее аналоги с объемной долей масла (2,0-
7,0)%.

Температура эмульсии (40-50)0C . Изменение температуры производится один раз в смену с записью в журнале

Время измерения температуры: 0-030, 800-830, 1600-1630ч.

При прокатки стали марки 0401, 0402 в качестве охлаждающей жидкости во всех клетях используется химочищенная вода или 0,3-7,0 %-ная эмульсия
"Укринол-211М", "Ринол-1"; в качестве технологической смазки - водомасляная смесь пальмового масла, "Тиннол-12" или "Укринол-216" с объемной долей масла 15-30 %.

Температура тех смазки 50-80 (С. Измерение температуры производится один раз в смену с записью в журнале.

Время измерения температуры: 0-030 , 8 – 830, 16 – 1630 ч.

Массовая концентрация хлоридов в воде, используемой для охлаждения валков, приготовления эмульсии и водомасляных смесей должна быть не более
0,1 г/дм3.

Эксплуатация технологических смазочных средств осуществляется по ТИ 106-
ПХЛ5-06-89.

Пробы эмульсии и тех смазки на анализ отбираются не реже 5 раз в неделю технологическим персоналом цеха из пробоотборных устройств трубопроводов подачи на клети соответственно с каждого рабочего отстойника эмульсии и бака приготовления техсмазки.

При смотке полосы остатки эмульсии не должны попадать в рулон.

Загрязненность поверхности полос после холодной прокатки с применением эмульсии не должна превышать 1 г/м2 и с применением технологической смазки
- не более 2-х г/м2 (с двух сторон). Пробы для определения загрязненности холоднокатаной полосы отбираются один раз в неделю персоналом прокатного отделения согласно п.14.13.25 и доставляются в лабораторию.

Выступание отдельных витков в рулоне должно быть не более 5 мм.

Прокатанный рулон обвязывается, маркируется и передается на агрегат подготовки холоднокатаных рулонов.

Один раз в сутки технологическим персоналом производится проверка толщин номеров стана по эталонным образцам и делается запись в журнале.

Подготовка холоднокатаных полос.

Рулон, прошедший обработку на агрегате подготовки, должен удовлетворять следующим требованиям:

Передний конец и задний конец полосы обрезают до толщины не более 0,3 мм. (Для толщине 0,50-0,65мм).

Толщина полосы должна отвечать требованиям п.8. 3., кроме переднего и заднего концов длиной до 10 метров. Утолщенные дефектные участки вырезают и полосу сваривают встык.

Выступание витков из рулона не более 5 мм.
При обработке на агрегате не допускается образование царапин, надавав, выходящих за 1/2 допуска по толщине и полосы

Рулон может состоять из полос, сваренных встык. При укрупнении рулонов место шва должно быть отмечено металлическими вставками или краской на торце рулонов.

На всей длине сварного шва не допускаются прожоги и не проваренные места.

Подготовленный рулон обвязывается и маркируется. При маркировке укрупненного рулона указываются номера полос в порядке их смотки в рулон.

Для контроля геометрических параметров холоднокатаного подката и массовой доли углерода в стали на входе агрегата технологическим персоналом производится отбор проб.

Отбор проб для контроля массовой доли углерода осуществляется от холоднокатаных полос.

Образцы маркируют номером плавки и номером рулона и передают в лабораторию.

Один раз в сутки технологическим персоналом производится проверка толщи номеров агрегатов по мерам толщины и делается запись в журнале.

Диаграммы толщины холоднокатаных полос вклеиваются в паспорт плавки. На диаграммах делается отметка номинала по толщине полосы

Обработка холоднокатаных полос в агрегате непрерывного отжига и нанесение электроизоляционного покрытия.

Обработкой в линии агрегатов непрерывного отжига подвергаются холоднокатаные полосы после подготовки на агрегатах подготовки.

Транспортный шов отдельных полос выполняют сваркой "внахлест".

Очистка полосы от технологических смазок в линии агрегата производится в следующей последовательности: а) обезжиривание полосы; б) промывка полосы в клеточно-моечной машине; в) окончательная промывка полосы в промывочной ванне; г) сушка полосы горячим воздухом;

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5