Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

« Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова»

Кафедра  технологий обработки материалов

Курсовой проект

По дисциплине: «Основы технологии процессов ОМД»

На тему: «Разработка режима прокатки на толстолистовом стане 5000 ОАО «ММК» »

Исполнитель: Батехин А.В. студент 4 курса, группа ТОБ-12

Руководитель: Песин А.М. профессор, д.т.н.

Работа допущена к защите  «__»______20__г.___________.

                                                                 (подпись)

Работа защищена «__»______20__г. с оценкой __________. _________.

                                                                                
                                                                        (оценка)                     (подпись)

Магнитогорск, 2016

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

« Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова»

Кафедра  технологий обработки материалов

Задание на курсовой проект

Тема: «Разработка режима прокатки на ТЛС 5000 ОАО «ММК» »

Студенту: Батехину А.В.

         Разработать режим контролируемой прокатки на ТЛС 5000 листа 17240016000 мм из стали класса прочности X70.

Срок сдачи: «__»_______20__г.

Руководитель: __________________/____________________

                                                                    (подпись)                                         (расшифровка подписи)

Задание получил: ________________/ ___________________

                                                                     (подпись)                                         (расшифровка подписи)

Магнитогорск, 2016

Оглавление

1.      Современное производство листов для труб большого диаметра. 4

2.      Технология производства заданного профиля. 5

3.      Основное оборудование цеха, его характеристика и расположение. 6

4.      Технологический процесс производства заданного профиля. 15

4.1.       Выбор сляба. 15

4.2.       Подготовка заготовки к прокатке. 17

4.3.       Прокатка на стане. 18

4.3.1.         Разработка режима обжатий. 18

4.3.2.         Режим обжатий и размеры раската. 22

4.3.3.         Скоростной режим прокатки. 30

4.4.4.  Выбор температурного режима. 34

4.4.5. Температурные и энергосиловые параметры прокатки. 36

4.5.6. Производительность стана при производстве данного профиля. 40

4.6. Отделка прокатанного профиля. 42

4.6.1. Правка горячая. 42

4.6.2. Охлаждение на воздухе. 43

4.6.3. Осмотр раскатов на инспекционном столе. 43

4.6.4. Ультразвуковой контроль (УЗК) внутренних дефектов. 44

4.6.5. Обрезка переднего и заднего концов раската. 45

4.6.6. Обрезка боковых кромок раската. 45

4.6.7. Порезка раскатов на мерные длины.. 45

4.6.8. Отбор проб для определения механических и технологических свойств. 46

4.6.9. Маркировка листов. 46

4.6.10. Правка листов на роликоправильной машине холодной правки. 47

4.6.11. Окончательная приемка, складирование и отгрузка готовой продукции. 47

Список литературы.. 49

1.     Современное производство листов для труб большого диаметра

2.     Основное оборудование цеха, его характеристика и расположение

В состав основного технологического оборудования стана 5000 входят:

- 2 нагревательные печи с шагающими балками;

- окалиноломатель;

- четырехвалковая реверсивная чистовая клеть;

- вертикальная обжимная клеть;

- машина горячей правки;

- система охлаждения листа;

- холодильники;

- кантователь и участок инспекции;

- установка ультразвукового контроля;

- концевые ножницы;

- кромкообрезные ножницы и ножницы продольной резки;

- делительные ножницы катящегося реза;

- маркировочные машины.

Схема расположения основного технологического оборудования представлена на рисунке 3.

 

 

 

 

Технические характеристики технологического оборудования представлены в таблицах 1 – 7.

Таблица 1.

Характеристики 4-х валковой прокатной клети

Таблица 2.

Характеристики вертикальной обжимной клети

Таблица 3.

Технические характеристики роликоправильной машины горячей правки

Таблица 4.

Технические характеристики роликоправильной машины холодной правки

Таблица 5.

Техническая характеристика обрезных ножниц

Таблица 6.

Техническая характеристика кромкообрезных двусторонних ножниц резки качением

Таблица 7.

Техническая характеристика ножниц продольной резки

3.     Технологический процесс производства заданного профиля

3.1.          Выбор сляба

                Выбрать сляб для прокатки листа 17240016000 мм из стали категории прочности Х70 на стане 5000 ОАО «ММК».

Таблица 8

Химический состав стали категории прочности X70, %

C	Mn	Si	Mo	V	Ti	Al	Nb	Cr	Ni	Cu
0,076	1,69	0,229	0,217	0,1	0,016	0,038	0,052	0,1	0,1	0,1

На стан 5000 поступает заготовка с ККЦ и ЭСПЦ:

Таблица 9

Размеры слябов

Наименование	Интервал размеров, мм
Толщина ширина длина	190-250 1030-2350 4200-5550
Максимальная масса сляба- 30т

Базисный предел текучести по методике Л. В. Андреюка:

где a=0,154; b=0,193; c=-3,497

 -при стандартных условиях испытания (ε = 0,1; U = 1 ; t = 1000 °С) = 96,6 МПа.

            Определим размеры конечного раската.

            Принимаем схему «продольная прокатка с протяжкой и разбивкой ширины»(рис.4). В таком случае торцевая обрезь  и боковая обрезь  Длина карточки для проб

 

Рисунок 4- Продольная прокатка с протяжкой и разбивкой ширины:

1-протяжка; 2-разбивка ширины; 3-прокатка на заданную толщину.

            Принимаем, что из одного раската получется 2 листа (. В таком случае конечный раскат должен иметь длину:

            Ширина конечного раската:

            Коэффициент использования бочки рабочих валков:

            Особенность конструкции клети стана 5000 состоит в том, что длина бочки рабочих валков 5300мм, а опорных 4950мм. Поэтому,

            Коэффициент суммарного обжатия:

            Толщина сляба:

Принимаем,

            Масса конечного раската:

            Масса сляба:

            Принимаем коэффициент потерь металла в окалину и коэффициент потерь металла на зачистку . Тогда,

Допустимая масса сляба на стане 5000  Следовательно, масса сляба  допустима.

            Длина сляба:

            Прокатка производится по схеме «продольная прокатка с протяжкой и разбивкой ширины»(рис.4). При такой схеме сначала производится прокатка «вдоль» с вытяжкой  Длина раската после протяжки

            Затем раскат контуется в горизонтальной плоскости и производится разбивка ширины. При этом должно выполниться условие для стана 5000,

Следовательно, с учетом протяжки длина сляба должна быть:

Принимаем

Тогда,

Принимаем,

            Ширина сляба:

Принимаем,

            Таким образом,  рекомендуется использовать сляб размерами . Размеры соответствуют ограничениям. При таких размерах масса сляба:

.

            Такая масса сляба отличается от заданной при фабрикации (12,21) всего на 10 кг, и для стана 5000 является допустимой.

3.2.          Подготовка заготовки к прокатке

Дефекты с поверхности исходных заготовок перед их нагревом удаляют преимущественно выборочной огневой зачисткой. Для выбора условий огневой зачистки различных сталей с целью предупреждения трещинообразования рекомендуется использовать углеродный эквивалент:

            Особенности огневой зачистки зависят от величины углеродного эквивалента . Для углеродистых и низколегированных сталей  и поэтому температуру металла данной группы во время огневой зачистки не оговаривают. Рекомендуется начинать зачистку в холодном состоянии.

3.3.          Прокатка на стане

3.3.1.     Разработка режима обжатий

            Выбор ширины промежуточного раската:

Принимаем,

            Выбор числа проходов.

            Число чистовых проходов.

            При чистовой прокатке раскат толщиной обжимается да заданной толщины листа . При этом коэффициент суммарного обжатия составит:

=

            Коэффициент использования бочки валка:

            Средний коэффициент обжатия при чистовой прокатке:

Число чистовых проходов:

Принимаем,  Тогда средний коэффициент обжатия будет равен:

            Число черновых проходов.         

            При черновой прокатке сляб толщиной  обжимается в промежуточный раскат толщиной  При этом коэффициент суммарного обжатия составит:

            Средний коэффициент обжатия при черновой прокатке:

            Число черновых проходов:

Принимаем,  Тогда средний коэффициент обжатия будет равен:

Число проходов при протяжке.

            При протяжке сляб толщиной  и шириной  прокатывается «вдоль» с коэффициентом обжатия

            Размеры раската после протяжки:

толщина:

ширина:

длина:

            Коэффициент использования бочки валка:

            Средний коэффициент обжатия при протяжке:

            Протяжка выполняется с целью повышения равномерности толщины сляба с относительно не высоким обжатием за проход. Поэтому число проходов при протяжке:

 

Принимаем,  Тогда средний коэффициент обжатия будет равен:

            Число проходов при разбивке ширины.

            Перед разбивкой ширины раскат имеет:

ширину:

толщину:

длину:

            После кантовки в горизонтальной плоскости на  размеры раската:

толщина:

ширина:

длина:

            Чтобы длина  стала равна ширине не обрезанного раската  необходимо обеспечить коэффициент обжатия:

            Размеры раската после разбивки ширины:

толщина:

ширина:

длина:

            Коэффициент использования бочки валка:

            Средний коэффициент обжатия при разбивке ширины:

            Число проходов при разбивке ширины:

Принимаем,  Тогда средний коэффициент обжатия будет равен:

Число проходов при продольной прокатке после разбивки ширины.

Коэффициент суммарного обжатия:

Средний коэффициент обжатия:

            Число проходов при продольной прокатке после разбивки ширины:

Принимаем,

 

Тогда средний коэффициент обжатия будет равен:

Таблица 10

Стратегия обжатий на ТЛС 5000 при прокатке листа  из сляба

Общий	11,06	17	2560	33050				17	1,151
Черновая	5,00	50	2560	12212	0,52	1,166	9,50	9	1,195
Протяжка	1,30	192	2050	3965	0,41	1,118	2,35	2	1,140
Разбивка	1,25	154	3965	2560	0,80	1,104	2,25	2	1,117
Прод.R	3,08	50	2560	12211	0,52	1,147	7,22	5	1,252
Чистовая	2,94	17	2560	35917	0,52	1,145	7,97	8	1,444

3.3.2.     Режим обжатий и размеры раската

Режим обжатий  и размеры раската  при черновой прокатке

Обжатие при протяжке.

При протяжке металл обжимается за два прохода с толщины 250мм до 192 мм. Оценим возможную величину обжатия в первом проходе.

Абсолютное обжатие по условиям захвата.

В  клети ТЛС 5000 применяют стальные валки с гладкой бочкой. В таком случае

Коэффициент влияния скорости на условие захвата:

= 1- 0,05-0,0016=1- 0,051,0-0,0016 1,0²= 0,95

где - скорость рабочих валков.

       Коэффициент условий захвата:

= == 0,046

Проверка ограничения по условиям захвата в :

= = 0,0461210= 49,7 мм.

где

            Абсолютное обжатие с учетом практических данных для клетей кварто:

            Абсолютное обжатие соответствующие среднему коэффициенту обжатия:

Исходя из целей прокатки, примем для первого прохода  .

            Толщина после первого прохода:

            Относительное обжатие в первом проходе:

Коэффициент обжатия:

            После второго прохода протяжки толщина должна быть 192 мм. Следовательно, абсолютное обжатие во втором проходе:

Относительное обжатие во втором проходе:

Коэффициент обжатия:

            Обжатия при разбивке ширины.

Суммарное обжатие при разбивке ширины:

            Примем, что частные обжатия при разбивке ширины во всех проходах одинаковые. Тогда,

            Толщина после первого прохода после разбивки ширины:

Коэффициент обжатия:

Относительное обжатие в первом проходе разбивки ширины:

Для второго прохода расчеты аналогичны. Результаты представлены в таблице 11.

            Обжатия при черновой прокатке после разбивки ширины.

            Принимаем метод Н.В.Литовченко.

            Абсолютное обжатие в первом проходе после разбивки ширины:

            Толщина после прохода:

            Коэффициент обжатия:

            Относительное обжатие:

            Коэффициент обжатия в последнем черновом проходе:

            Константа обжатий после разбивки ширины:

            Характеристики обжатий и толщина в других проходах.

            Коэффициент обжатия во втором проходе после разбивки ширины:

            Толщина после прохода:

Абсолютное обжатие:

Относительное обжатие:

В остальных проходах рассчитываем аналогично. Результаты представлены в таблице 11.

            Уширение в каждом из проходов будем оценивать с применением формулы Петрова-Зибеля:

            ;

            Длина раската после прохода:

            Размеры раската после первого прохода при протяжке (.

            Уширение:

            Ширина раската после прохода:

            Длина раската после прохода:

Для второго прохода при протяжке расчеты аналогичны. Результаты представлены в таблице 11.

            Размеры раската после первого прохода при разбивке ширины (

            Уширение:

            Ширина раската после прохода (с учетом предварительной кантовки):

Длина раската после прохода (с учетом предварительной кантовки):

Для второго прохода разбивки ширины расчеты аналогичны. Результаты представлены в таблице 11.

            Размеры раската при прокатке на промежуточный раскат (

Уширение:

            Ширина раската после прохода (с учетом предварительной кантовки):

Длина раската после прохода (с учетом предварительной кантовки):

Для остальных проходов расчеты аналогичны. Результаты представлены в таблице 11.

Таблица 11

Обжатия и размеры при прокатке в черновых проходах  раската 50 из сляба  на стане 5000 ОАО «ММК»

	R1	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8	R9
	Протяжка (1R)		Разбивка (2R)		Прокатка на раскат (3R)
Направление	>	<	>	<	>	<	>	<	>
Кантовка			k		k
	250	219	192	173	154	135	113	90	69
	219	192	173	154	135	113	90	69	50
	31	27	19	19	19	22	23	21	19
	1,140	1,140	1,111	1,124	1,142	1,197	1,252	1,307	1,376
	12,29	12,29	9,96	11,06	12,44	16,47	20,15	23,51	27,32
	2050	2057	3940	3944	2570	2576	2584	2594	2606
	7	6	4	5	6	8	10	12	14
	2057	2063	3944	3949	2576	2584	2594	2606	2620
	3050	3466	2063	2289	3949	4501	5371	6700	8718
	3466	3940	2289	2570	4501	5371	6700	8718	11931

Режим обжатий и размеры раската при чистовой прокатке

            Исходные характеристики режима обжатий при чистовой прокатке.

            Металл обжимается с толщины  до толщины  за 8 проходов. В соответствии с алгоритмом  Литовченко для чистовой прокатки необходимо задать степень деформации в последнем проходе. Примем,

            Тогда коэффициент обжатия в последнем проходе

            В соответствии со стратегией обжатий средний коэффициент обжатия при чистовой прокатке   и

Коэффициент обжатия в проходе

Толщина после прохода

Абсолютное обжатие в проходе

Относительное обжатие в проходе

Уширение в проходе

            Ширина раската после прохода :

Длина раската после прохода :

            Константа обжатий при чистовой прокатке:

            Расчет обжатия и размеров раската в проходе

Коэффициент обжатия в проходе

Толщина после прохода

Абсолютное обжатие в проходе

Относительное обжатие в проходе

Уширение в проходе

            Ширина раската после прохода :

Длина раската после прохода :

            В остальных проходах рассчитываем аналогично. Результаты представлены в таблице 12.

Таблица 12

Обжатия и размеры при прокатке в чистовых проходах  раската 17 из раската  на стане 5000 ОАО «ММК»

Проход	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8
Направление	<	>	<	>	<	>	<	>
	1,236	1,210	1,184	1,157	1,131	1,105	1,079	1,053
	50,0	44,4	33,4	28,2	24,4	21,6	19,5	18,1
	40,4	33,4	28,2	24,4	21,6	19,5	18,1	17
	9,6	7,0	5,2	3,8	2,8	2,1	1,4	1,1
	19,1	17,3	15,5	13,6	11,6	9,5	7,3	5
	2620	2626	2631	2635	2638	2640	2641	2642
	6	5	4	3	2	1	0,8	0,4
	2627	2631	2635	2638	2640	2641	2642	2642
	11931	14713	17768	21003	24286	27454	30323	32704
	14713	17768	21003	24286	27454	30323	32704	34420

Рисунок 5- График обжатий при прокатке на ТЛС 5000 раската 17 мм из сляба 25020503050 мм

3.3.3.     Скоростной режим прокатки

                Скоростной режим черновой стадии

Для первого прохода (.

            Установившаяся скорость прокатки.

            Минимальная:

Максимальная:

            Установившаяся скорость прокатки в первом проходе:

            Скорость захвата и выброса:

                Ускорение и замедление:

.

            Время разгона с металлом:

            Время торможения с металлом:

Длина, прокатанная при ускорении:

Длина, прокатанная при торможении:

Длина, прокатанная при установившейся скорости:

Время прокатки при установившейся скорости:

Машинное время:

 

В остальных проходах рассчитываем аналогично. Результаты представлены в таблице 13.

Таблица 13

Скоростной режим при черновой прокатке

Проход	R1	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8	R9
	1,89	1,95	1,73	1,77	2,01	2,09	2,19	2,32	2,49
	2,43	2,53	2,12	2,20	2,64	2,79	3,00	3,26	3,61
	2,16	2,24	1,92	1,99	3,32	2,44	2,60	2,79	3,05
	0,65	0,67	0,58	0,60	0,70	0,73	0,78	0,84	0,92
	30	30	30	30	30	30	30	30	30
	40	40	40	40	40	40	40	40	40
	0,050	0,052	0,045	0,046	0,054	0,057	0,061	0,065	0,071
	0,038	0,039	0,034	0,035	0,041	0,043	0,045	0,049	0,053
	0,071	0,076	0,056	0,060	0,082	0,090	0,102	0,118	0,141
	0,053	0,057	0,042	0,045	0,061	0,068	0,077	0,089	0,106
	3,342	3,807	2,190	2,446	4,357	5,213	6,521	8,511	11,684
	1,55	1,70	1,14	1,24	1,88	2,14	2,51	3,05	3,83
	1,64	1,79	1,22	1,32	1,97	2,24	2,62	3,16	3,95

Скоростной режим чистовой стадии

Для первого прохода (.

            Установившаяся скорость прокатки.

            Минимальная:

Максимальная:

            Установившаяся скорость прокатки в первом проходе:

            Скорость захвата и выброса:

                Ускорение и замедление:

.

            Время разгона с металлом:

            Время торможения с металлом:

Длина, прокатанная при ускорении:

Длина, прокатанная при торможении:

Длина, прокатанная при установившейся скорости:

Время прокатки при установившейся скорости:

Машинное время:

 

В остальных проходах рассчитываем аналогично. Результаты представлены в таблице 14.

Таблица 14

Скоростной режим при чистовой прокатке

Проход	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8
	2,61	2,72	2,82	2,92	3,00	3,06	3,12	3,15
	3,86	4,10	4,33	4,54	4,72	4,88	5,00	5,08
	3,24	3,41	3,58	3,73	3,86	3,97	4,06	4,12
	0,97	1,02	1,07	1,12	1,16	1,19	1,22	1,23
	30	30	30	30	30	30	30	30
	40	40	40	40	40	40	40	40
	0,076	0,080	0,083	0,087	0,090	0,093	0,095	0,096
	0,057	0,060	0,063	0,065	0,068	0,069	0,071	0,072
	0,159	0,177	0,194	0,211	0,226	0,239	0,250	0,257
	0,119	0,133	0,146	0,158	0,169	0,179	0,187	0,193
	14,435	17,459	20,663	23,917	27,059	29,905	32,267	33,970
	4,5	5,1	5,8	6,4	7,0	7,5	8,0	8,3
	4,6	5,3	5,9	6,6	7,2	7,7	8,1	8,4

4.4.4.  Выбор температурного режима

            В соответствии с заданием в качестве температурного режима выбираем высокотемпературную контролируемую прокатку. При данном температурном режиме черновая стадия прокатки должна проходить в области рекристаллизующегося аустенита, толщина раската  при этом должна обеспечивать  .  Чистовая стадия прокатки должна проходить в области заторможенной рекристаллизации аустенита, т.е при температуре выше точки , но не выше 950 , частные обжатия не менее 11-15%.

                Режим нагрева.

Рассчитываем теплопроводность стали указанного химического состава:

Вт/мк

            Температура нагрева сляба:

Принимаем, .

            Удельное время нагрева:

            Продолжительность нагрева:

8,12=202 мин

Принимаем, .

            Температура конца прокатки.

Температура начала  превращения:

Сталь заданного химического состава является низколегированной. Следовательно,

где - углеродный эквивалент при ;

 - содержание элементов и степень деформации в области нерекристаллизующегося аустенита.

где - суммарное относительное обжатие при чистовой прокатке;

Температура заторможенной рекристаллизации аустенита:

Температура конца  превращения:

            Черновая стадия прокатки должна закончиться при температуре  Температуру начала второй стадии прокатки принимаем равной  945, а температура конца второй стадии должна быть не ниже 770.

            Температура начала ускоренного охлаждения принимаем: 

            Охлаждаем до температуры:

 

            Скорость охлаждения принимаем равной  15 .

4.4.5. Температурные и энергосиловые параметры прокатки

               

 

4.5.6. Производительность стана при производстве данного профиля

                В соответствии с заданием мы должны получить раскат следующих размеров:

толщина: ;

ширина: ;

длина: .

            Из данного раската должно получиться два листа следующих размеров:

            После прокатки получили раскат следующих размеров:

толщина: ;

ширина: ;

длина: .

            Определим расходный коэффициент.

            Масса торцевой обрези:

            Масса боковой обрези:

            Масса обрези:

            Масса обрези( с учетом коэффициента расхода металла при зачистке и коэффициента расхода металла в окалину):

            Расходный коэффициент:

            Производительность стана.

            Суммарное машинное время:

            Суммарное время пауз:

            Время, затраченное на производство данного профиля:

            Максимальная производительность:

            Производительность по годному:

Технически возможная производительность:

т

4.6. Отделка прокатанного профиля

4.6.1. Правка горячая

                4.6.2. Охлаждение на воздухе

4.6.3. Осмотр раскатов на инспекционном столе

4.6.4. Ультразвуковой контроль (УЗК) внутренних дефектов

4.6.5. Обрезка переднего и заднего концов раската

4.6.6. Обрезка боковых кромок раската

4.6.7. Порезка раскатов на мерные длины

4.6.8. Отбор проб для определения механических и технологических свойств

4.6.9. Маркировка листов

4.6.10. Правка листов на роликоправильной машине холодной правки

4.6.11. Окончательная приемка, складирование и отгрузка готовой продукции

Список литературы