Главная > Тахограф > Частные обжатия для стана 2500. Травильный участок. Расчет на кратность использования оси составного опорного валка

Частные обжатия для стана 2500. Травильный участок. Расчет на кратность использования оси составного опорного валка

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одна из тенденций в листопрокатном производстве состоит в расширении дрессировочных станов для отделки горячекатаной стали. Горячекатанные тонкие полосы, прокатанные на непрерывных широкополосных станов станах, дрессируют на станах, установленных в линиях травления или агрегатов поперечной резки. Дрессировка горячекатаного металла, проводимая с номинальными обжатиями 1 - 1,5% позволяет уменьшить разнотолщинность, волнистость и коробоватость полос, повысить качество их поверхности.

Горячекатанную и холоднокатаную отожженную листовую сталь предназначенную для холодной штамповки и глубокой вытяжки, дрессируют обычно при температуре ниже 80С о. В процессе хранения листового металла в нем развивается деформационное старение, что приводит к прерывистому протеканию деформации и появлению линий скольжения и отштампованных из тонкого металла деталях. Для предотвращения этого негативного явления в некоторых случаях применяют дрессировку холоднокатаной стали, предназначенной для глубокой вытяжки. По этому способу для предотвращения старения листовую сталь дрессируют 150 - 200 С о. Дрессировку в указанном диапазоне температур проводят во время охлаждения, после отжига

Свойства стали, обработанной по способу тепловой дрессировки, сохраняются практически неизменными, если температура металла не превышает температуры динамической старения. Диаграмма растяжения образцов из листовой стали, дрессированной при температуре 100 - 200 С о, имеет монотонный «без зуба» и площадки текучести. Предотвращения старения металла и за счет теплой дрессировки спокойную сталь можно заменить на кипящую сталь или полукипящую.

Преимущество процесса тепловой дрессировки и прокатки горячекатаных листов из низкоуглеродных сталей состоит в существенной сокращении продолжительности охлаждения рулонов на складе после горячей прокатки. Кроме того, сопротивление малоуглеродистых сталей при температурах теплой дрессировки значительно ниже чем 20 - 30 С о за счет этого сокращается энергосиловые параметры процессов дрессировки и последующей плавки полос. (1. c 12)

1. Общая часть

1.1 Технологический процесс в ЛПЦ - 4 ОАО ММК, краткий анализ основного технологического оборудования

Датой пуска ЛПЦ - 4 считается 27 декабря 1960, именно в этот день государственной комиссией подписан акт приема в эксплуатацию стана "2500" горячей прокатки. Цех производит как товарную продукцию горячекатаный стальной лист мерный толщиной 1,8-10,0 мм, ширина 1000-2350 мм,вес рулонов достигает до 25 т. Стан производит 7 млн. т. горячекатаного листа в год.

Слябы в цех поступают в открытых вагонах из кислородно - конвекторного цеха, которые затем разгружаются мостовыми кранами, оборудованными магнитными захватами, на склад слябов.

Подача слябов к печам осуществляется по транспортно-отделочной линии непосредственно на загрузочный рольганг у печей, а также при помощи загрузочных устройств. Укладка слябов на тележки производится мостовыми кранами, оборудованными клещевыми захватами. Максимальная масса стопы слябов 130 т.

Стопа слябов транспортируется краном к подъемно-опускающемуся столу, передается на стол, и далее слябы по одному сталкиваются на загрузочный рольганг.

Рольгангами слябы транспортируются в зависимости от длины, загружаются в печи в один, в два ряда и в разбежку. Положение слябов относительно оси печи перед их задачей в печь определяется посредством фотодатчиков на рольганге у печи.

Температура нагрева слябов 1200-1250° в зависимости от марки стали. Нагретые до температуры прокатки, слябы по одному выдаются из печей и плавно без удара укладываются на приемный рольганг при помощи приемника слябов.

Далее выданные из печи слябы транспортируются приемным рольгангом в черновому окалиноломателю, где производится удаление окалины сляба, и далее транспортирования его рольгангом к черновой группе клетей. В черновой группе сляб последовательно прокатывается в уширительной клети, и в трех универсальных клетях. Удалить окалины в черновой группе предусматривается водой высокого давления с помощью установок гидросбива. В зависимости от сечения прокатываемых полос толщина подката после черновой группы составляет 26-50 мм.

После прокатки в черновой группе подкат транспортируется промежуточным рольгангом к чистовой группе клетей. Окончательная прокатка полос до заданной толщины производится в клетях чистовой группы, где полоса находится одновременно во всех 11 клетях.

В межклетьевых промежутках чистовой группы клетей размещены также установки межклетьевого охлаждения полосы ламинарного типа. Установка имеет вид трубопровода, в котором расположены форсунки. Именно через них установка охлаждает полосу жл нужной температупы.

После выхода переднего конца полосы из последней чистовой клети полоса на заправочной скорости направляется по отводящему рольгангу на одну из моталок для сматывания в рулон.

За чистовыми клетями установлены три моталки. В четвертой и пятой сматываются в рулон тонкие полосы толщиной 1,2 - 4 мм, в шестой - более толстые от 2 до 16 мм. Перед поступлением полосы в моталку пневмолинейки разведены и настроены винтовым механизмом установки на раствор, который на 10-20 мм меньше суммы номинальной ширины полосы и двух ходом пневмолинейки. После захвата полосы роликами пневмоцилиндры сводят линейки, которые с постоянным усилием центрируют полосу в течении всего процесса смотки. После окончания смотки линейки возвращаются в исходное положение.

Перед каждой моталкой соответственно на отводящем рольганге расположены системы охлаждения полосы ламинарного типа. Охлаждение полосы производится сверху и снизу. После захвата полосы моталкой смотка тонких полос обычно ведется с натяжением без участия формирующих роликов, а толстые полосы сматываются при постоянном поджатии со стороны формирующих роликов. После смотки полосы в рулон остановка барабана моталки производится в положении, которые исключают отвисание заднего конца полосы на рулоне.

Далее, после освобождения рулона в результате сжатия барабана моталки, рулоны передаются тележкой-съемником на контаватель и рулон укладывается в вертикальном положении на передаточную тележку. Тележка перевозит рулон к конвейеру.

Конвейеры рулонов перемещают рулон от соответствующих групп моталок к подъемно-поворотному столу, установленному на некотором расстоянии перед моталками для толстой полосы. По ходу транспортировки рулоны обвязываются, взвешиваются и маркируются. Далее рулоны транспортируются мостовыми кранами, оснащенными клещевыми захватами, на склад готовой продукции. Затем их грузят в вагоны и отправляют заказчикам или на станы холодной прокатки для дальнейшей обработки. Так же на территории цеха есть три агрегата поперечной резки, на которых производится резка готовой продукции на мерные листы.

К основному технологическому оборудованию печного отделения можно отнести: методические нагревательные печи, приемник слябов, устройство для зачистки слябов, рольганг загрузочный, рольганг весовой.

Методическая печь предназначена соответственно для нагрева сляба. Методическая печь состоит из рабочего пространства(пода), где происходит сжигание топлива и нагрев металла, и ряда систем: отопления, транспортировки заготовок, охлаждения элементов печи, управления тепловым режимом и другие. Рабочее пространство печи разбито на зоны: методическую зону, сварочную зону, томильную зону.

Рисунок 1. План ЛПЦ - 4: Ґ° - склад слябов; Ґ± - печное отделение; ҐІ - машинный зал; Ґі - склад готовой продукции; Ґµ - электромашинное помещение;Ґ¶ - склад рулонов;Ґ· - прокатное отделение. 1 - рольганг печной; 2 - сталкиватель слябов; 3 - приемный рольганг; 4-черновая группа клетей; 5 - окалиноломатель; 6 - чистовая группа клетей; 7 - летучие барабанные ножницы; 8 - моталки; 9 - конвейер рулонов; 10 - нагревательные печи.

Все зоны, кроме методической, оснащены горелками, в которых сжигается топливо (природный газ). Заготовки нагреваются постепенно (методично), перемещаясь, сначала через не отапливаемую методическую зону (зону предварительного нагрева), где температура сравнительно низкая, затем через сварочные (нагревательные) зоны с высокой температурой, где происходит быстрый нагрев металла, и томильную зону, в которой осуществляется томление - выравнивание температур по сечению заготовки.

Приемник слябов предназначен для позиционирования сляба на загрузочном рольганге и перемещении сляба с загрузочного рольганга в печь, работает от электродвигателя, управляемого от преобразователя частоты. Рабочий ход машины рассчитывается на основании ширины сляба и пространства, имеющегося в наличии в печи. Приемник слябов состоит из рамы, на которой смонтирована тележка со штангами для выемки из печи сляба. Рама, в свою очередь, закреплена на шарнирной опоре с помощью шарнира. Тележка установлена на раме с возможностью перемещения по пазам, выполненным на раме, посредством катков и взаимосвязана с приводом ее перемещения, выполненным в виде шарнирного четырехзвенника, одним звеном которого является гидроцилиндр. Рама выполнена в виде двухплечего качающегося рычага, один конец которого соединен с механизмом подъема слябов и представляет собой также шарнирный четырехзвенник с гидроцилиндром.

Устройство для зачистки слябов предназначен для очищения роликовой щеткой верхней поверхности сляба от окалины, грязи, мусора и посторонних предметов перед загрузкой слябов в печи. Устройство для зачистки слябов состоит из рабочей части с газорежущими головками, холостого рольганга, станины и ведущего механизма. Для раздвижения газорежущих головок в вертикальном направлении служат пневмоцилиндры, установленные на суппортах. В горизонтальном направлении газорежущие головки перемещаются вместе с суппортами.

Рольганг загрузочный предназначен для транспортировки слябов, поступающих с существующего склада слябов. Состоит из рамы, роликов из кованной стали, плитовин, индивидуального привода для каждой секции роликов который состоит из мотор - редуктора.

Рольганг весовой выполняет взвешивание находящегося на нем сляба с помощью весовых датчиков, установленных под рамами весового рольганга. Состоит из рамы, роликов, плитовин, системой взвешивания и распознавания положения сляба. (2. с 115)

1.2 Устройство, работа и техническая характеристика приемного рольганга нагревательных печей

Рольганг приемный нагревательных печей расположен в печном отделении стана «2500» горячей прокатки ЛПЦ - 4 ОАО ММК и предназначен для приема нагретых слябов из печи и транспортировки их на рабочий рольганг перед черновой группой клетей. Рольганг приемный у печей состоит из одной двух роликовой, четырнадцати трех роликовых и трех четырех роликовых секций. Каждая секция состоит из рамы и роликов. Рамы сваренные из листа. Ролики выполнены из поковки. Опорами роликов являются радиальные сферические двухрядные роликоподшипники, установленные в подушках. Подушки установлены в рамах. Ролики приводятся во вращение от привода через зубчатую муфту. Привод состоит из мотор - редуктора и подмоторной плиты. Подмоторные плиты сварены из листа. Во вращение ролики приводит мотор - редуктор. Мотор - редуктор выполнен в едином корпусе за счет чего вал электродвигателя является первым валом двухступенчатого редуктора.

Таблица 1.Техническая характеристика приемного рольганга у печи.

	Характеристика	Величины
	Размеры транспортируемого метала

		1000…2350 мм

	Наибольшая масса транспортируемого сляба
	Наибольшая температура транспортируемого сляба

	Диаметр бочки ролика
	Длина бочки ролика
	Шаг роликов	850,1050,1100,1300,1350,1500 мм
	Окружная скорость роликов
	Частота вращение роликов	84,9 об/мин
	Мотор - редуктор G82A ARC225M4
	Мощность электродвигателя
	Передаточное число редуктора

Рисунок 2. Приемный рольганг у нагревательных печей. 1 - мотор- редуктор, 2 - зубчатая муфта, 3 - ролик в сборе, 4 - подшипник ролика, 5 - рама секции рольганга, 6 - подмоторная плита.

Рисунок 3. Кинематическая схема привода приемного рольганга у нагревательных печей. 1 - мотор - редуктор, 2 - зубчатая муфта, 3 -ролик, 4 - подшипник ролика.

1.3 Анализ существующих конструкций рольгангов прокатных станов

Рольганги предназначены для транспортирования металла к прокатному стану, задачи металла в валки, приема его из валков и передвижение к ножницам, пилам, правильным и другим машинам. По назначению рольганги делят на рабочие и транспортные. Рабочими называют рольганги, расположенные непосредственно у рабочей клети стана и служащие для задачи прокатываемого металла в валки и приема его из валков. Транспортные называют все остальные рольганги, установленные перед рабочей клетью и за ней и связывающие между собой отдельные машины и устройства стана.

Рольганги выделяют с групповым и индивидуальным приводом и холостыми роликами.

Рисунок 3. Рольганг с индивидуальным приводом: а - от фланцевого электродвигателя, б - от электродвигателя через зубчатую муфту. 1 - ролик, 2 - конические роликоподшипники, 3 - карданный вал, 4 - электродвигатель, 5 - плитовина электродвигателя.

При индивидуальном приводе каждый ролик данной секции рольганга приводится от отдельного электродвигателя. Такие ролики широко применяют в быстроходных транспортных рольгангах для передвижения раскатов, длина которых после раскатки значительна, а так же в качестве первых роликов рабочих рольгангов обжимных станов.

При групповом приводе все ролики одной секции рольганга, состоящей из 4 - 10 роликов и более приводится от одного электродвигателя через конические шестерни и трансмиссионный вал. Рольганги с групповым приводом применяют при небольшой скорости транспортирования на сравнительно небольшом промежутке пути.(3. с 347)

Рисунок 4. Рольганг с групповым приводом: 1 - рама роликов, 2 - ролик, 3 - корпус подшипников, 4 - конические шестерни, 5 - трансмиссионный вал, 6 - цилиндрическая передача, 7- муфта, 8 - электродвигатель, 9 - подшипники качения, 10 - ролик, 11 - роликовые подшипники, 12 - литые крышки, 13 - литые траверсы.

Ролики каждой секции приводятся в движение от одного электродвигателя через муфту, две пары цилиндрических передач, а так же конические шестерни, насаженные на трансмиссионный вал и концы шеек роликов. Со стороны привода ролики установлены на конические роликовые подшипники, заключенные в корпусе. С другой стороны они так же, как и трансмиссионный вал, установлены на подшипниках качения (2. с115)

1.4 Правила технической эксплуатации рольгангов

При приемке смены необходимо проверить следующее:

Проверить все ли ролики вращаются; нет ли биения в роликов в подшипниках; не сдвинуты ли межроликовые плиты и не соприкасаются ли они с роликами; исправность крепления направляющих линеек; исправность систем охлаждения роликов; поступление густой смазки к узлам трения по срабатыванию питателей; уровень масла в редукторах по маслоуказателям; при необходимости долить масло; поступления густой и жидкой смазки к подшипникам роликов, трансмиссионного вала, вала редукторов. При необходимости отрегулировать количество подаваемой смазки к узлам трения с помощью поршней питателей, а так же очистить от загрязнений масляные каналы и лотки; через смотровые люки в крышках редукторов проверить надежность крепления зубчатых колес на валах, а так же радиальные и осевые зазоры валов в подшипниках.

В течении смены обслуживающий персонал обязан следить за:

Работой оборудования и удалять с рольгангов куски металла(скрапа), окалину или другие посторонние предметы; не держать нагретые слябы или раскаты на роликах неподвижно. Если прокатываемый металл по каким либо причинам задерживается на рольганге, то во время ожидания его следует перемещать по рольгангу «покачиванием» во избежание коробления роликов и недопустимого нагрева подшипников; при укладывании слябов на рольганг не допускать удары о ролики; реверсирование роликов проводить плавно; следить, чтобы ролики охлаждались водой там, где это предусмотрено, при необходимости стан остановить неисправности устранить; нет ли утечек масла из редукторов

Ревизии и ремонты приемных и транспортных рольгангов проводить один раз в месяц. Кроме того проверять:

Состояние и величину износа бочек роликов, посадочные места под подшипники; ролики, имеющие износ по диаметру бочки более 20мм заменять; ослабленные посадочные места под подшипники на шейке роликов, трансмиссионных валах, валах узлов редукторов, корпуса редукторов и рамах рольганга восстановить до чертежных размеров или восстановить детали; уровень настильных плит должен быть ниже верхней кромки роликов не более чем на 1/3 радиуса бочки ролика со стороны входа металла; зазор между роликами и настильными плитами, минимально - допустимая величина которого равна 10 мм; состояние рам рольгангов, корпусов редукторов и соединительных траверс, при обнаружении на них трещин и отколов, нарушающих прочность и герметичность, а так же при их деформации провести соответствующий ремонт или заменить; состояние зубчатых передач, подшипников, валов, муфт, болтовых и шпоночных соединений. При необходимости проводить ремонт или их замену.(5. с 24)

2. Специальная часть

2.1 Выбор исходных данных и силовая схема к расчету мощности привода приемного рольганга у печей ЛПЦ - 4

Вес одного сляба перемещающегося по рольгангу Q = 18т = 180кН;

Вес Ролика G p = 3,97т = 39,7кН;

Диаметр бочки ролика d = 450мм = 0,45м;

Диаметр трения в подшипниках d п = 190мм = 0,19м;

Скорость сляба по рольгангу V = 2м/с;

Число роликов в секции рольганга приводимым одним эл. дв. n = 1;

Состояние металла транспортируемый по рольгангу - горячий сляб;

Шаг между роликами t = 1,1;

Рисунок 5. Силовая схема к расчету

2.2 Расчет мощности электродвигателя привода секции рольганга нагревательных печей ЛПЦ - 4

Момент от потерь на трение в подшипниках при перемещении металла по рольгангу:

где: м п - коэффициент трения в подшипниках ролика м п = 0,005 - 0.008

Q m - вес сляба, приходящийся на 4 ролика одной секции;

Q ----------- 10м

Q m ---------- t

Момент от возможного буксования роликов по металлу:

где: М бук - коэффициент трения ролика при буксовании, для горячего металла М бук = 0,3

Статический момент привода

М ст = 0,025 + 0,731 = 0,756 кНм

Момент динамический для транспортирования металла:

где: m p - масса ролика, (т)

m м - масса металла, (т)

D ip - диаметр инерции вращающегося ролика, (м)

Угловое ускорение ролика,

где: i - ускорение поступательно - движущегося по роликам металла, для горячего металла i = 3,0

Суммарный момент привода рольганга:

Мощность привода секции рольганга:

где: щ р ол - угловая скорость роликов, (с -1)

КПД привода рольганга.

т.к. в проекте электродвигатель смонтирован в едином корпусе с редуктором, то выбираем мотор - редуктор G82A ARC225 M4 с мощностьюN = 22кВт и частотой вращения n = 1450 об/мин.

2.3 Кинематический расчет привода секции рольганга нагревательных печей ЛПЦ - 4

Определим передаточное отношение привода секции рольганга у нагревательных печей:

где: щ дв - угловая скорость двигателя, с -1

Принимаем щ р = 8,8 с -1 (см. пункт 2.2)

Определим крутящий момент на ведущем валу привода секции рольганга нагревательных печей:

Определим крутящий момент на выходном валу привода секции рольганга нагревательных печей:

2.4 Расчет на прочность основных деталей и узлов секции рольганга

2.4.1 Проверочный расчет на долговечность опор ролика секции рольганга

Определим распределяющую нагрузку действующую на ролик:

Определим реакции опор ролика в вертикальной плоскости:

Проверка: ?F y = 0; Y a - G p + Y b - g m = 0

21532, 76 - 34640 + 21532, 76 -8425,53 = 0

Определим реакцию ролика на изгиб, кручение:

Намечаем подшипники качения, двухрядные с сферическими роликами

№ 3538 d = 190, D = 340мм, С = 1000000 Н, С о = 805000Н

где: v - коэффициент при вращении внутреннего кольца, v = 1,2

K t - при температуре 125 o C, K T = 1,45

Определим расчетную долговечность, млн. об:

Определим расчетную долговечность подшипника, час:

где: n дв - число оборотов двигателя, об/мин.

Вывод: долговечность подшипника привода приемного рольганга обеспечена.

2.4.2 Проверочный расчет роликов секции рольганга на прочность

Произведем расчет для опасного сечения ролика в секции рольганга. Опасным сечением у ролика является его центр, именно там наблюдаются самые большие нагрузки и деформации на изгиб и кручение. Крутящий момент в этом сечении равен 19483,85 Нм. Материал ролика сталь 45, термообработка - улучшение. При диаметре ролика 200 мм

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

Определим коэффициент запаса прочности:

при d = 200мм, b x h = 45 x 25 мм, t 1 = 15 мм.

Определим момент сопротивления изгибу по формуле:

Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Определим результирующий коэффициент запаса прочности ролика:

Вывод: S = 5,06 > [S] = 2,5 Прочность ролика обеспечена.

2.4.3 Расчет на прочность шпоночного соединения ролика

Шпонки призматические со скругленными концами. Размеры длины шпонок и пазов по ГОСТ 23360 - 78

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Определим напряжение смятия и условие прочности шпоночного соединения:

Допускаемое напряжение смятие при стальной ступице [ = 100 -120 МПа

d = 120мм, b x h = 28 x 16мм, t 1 = 10,0 мм

Прочность шпоночного соединения обеспечена.

3. Организация производства

3.1 Организация ремонтной службы в ЛПЦ - 4

Ремонтная служба цеха включает специалистов ответственных за состояние всего оборудования в цехе включая специалистов от ведущих инженеров до слесарей-ремонтников. Весь персонал механо - ремонтной службы в любом цехе разбивается по участкам цеха. Функции дежурного персонала включает в себя проверка исправности трубопроводов и арматуры, проверка и подтяжка крепежей, проверка исправности систем густой и жидкой смазки, проверка утечек масла из картеров или систем.

Рисунок 7. Схема ремонтной службы ООО «МСЦ» ЛПЦ-4.

Мастер обязан:

Обеспечивать выполнение участком в установленные сроки производственных заданий по объему производства продукции (работ, услуг), качеству, заданной номенклатуре (ассортименту), повышение производительности труда, снижение трудоемкости продукции на основе рациональной загрузки оборудования и использования его технических возможностей, повышение коэффициента сменности работы оборудования, экономное расходование сырья, материалов, топлива, энергии и снижение издержек. Своевременно подготавливает производство, обеспечивает расстановку рабочих и бригад, контролирует соблюдение технологических процессов, оперативно выявляет и устраняет причины их нарушения. Участвует в разработке новых и совершенствовании действующих технологических процессов и режимов производства, а также производственных графиков. Проверяет качество выпускаемой продукции или выполняемых работ, осуществляет мероприятия по предупреждению брака и повышению качества продукции (работ, услуг).

Принимает участие в приемке законченных работ по реконструкции участка, ремонту технологического оборудования, механизации и автоматизации производственных процессов и ручных работ. Организует внедрение передовых методов и приемов труда, а также форм его организации, аттестации и рационализации рабочих мест. Обеспечивает выполнение рабочими норм выработки, правильное использование производственных площадей, оборудования, оргтехоснастки (оснастки и инструмента), равномерную (ритмичную) работу участка. Осуществляет формирование бригад (их количественного, профессионального и квалификационного состава), разрабатывает и внедряет мероприятия по рациональному обслуживанию бригад, координирует их деятельность.

Устанавливает и своевременно доводит производственные задания бригадам и отдельным рабочим (не входящим в состав бригад) в соответствии с утвержденными производственными планами и графиками, нормативные показатели по использованию оборудования, сырья, материалов, инструмента, топлива, энергии. Осуществляет производственный инструктаж рабочих, проводит мероприятия по выполнению правил охраны труда, техники безопасности и производственной санитарии, технической эксплуатации оборудования и инструмента, а также контроль за их соблюдением.

Содействует внедрению прогрессивных форм организации труда, вносит предложения о пересмотре норм выработки и расценок, а также о присвоении в соответствии с Единым тарифно-квалификационным справочником работ и профессий рабочих разрядов рабочим, принимает участие в тарификации работ и присвоении квалификационных разрядов рабочим участка. Анализирует результаты производственной деятельности, контролирует расходование фонда оплаты труда, установленного участку, обеспечивает правильность и своевременность оформления первичных документов по учету рабочего времени, выработки, заработной платы, простоев. Содействует распространению передового опыта, развитию инициативы, внедрению рационализаторских предложений и изобретений. Обеспечивает своевременный пересмотр в установленном порядке норм трудовых затрат, внедрение технически обоснованных норм и нормированных заданий, правильное и эффективное применение систем заработной платы и премирования.

Принимает участие в осуществлении работ по выявлению резервов производства по количеству, качеству и ассортименту выпускаемой продукции, в разработке мероприятий по созданию благоприятных условий труда, повышению организационно-технической культуры производства, рациональному использованию рабочего времени и производственного оборудования. Контролирует соблюдение рабочими правил охраны труда и техники безопасности, производственной и трудовой дисциплины, правил внутреннего трудового распорядка, способствует созданию в коллективе обстановки взаимной помощи и взыскательности, развитию у рабочих чувства ответственности и заинтересованности в своевременном и качественном выполнении производственных заданий. Готовит предложения о поощрении рабочих или применении мер материального воздействия, о наложении дисциплинарных взысканий на нарушителей производственной и трудовой дисциплины. Организует работу по повышению квалификации и профессионального мастерства рабочих и бригадиров, обучению их вторым и смежным профессиям, проводит воспитательную работу в коллективе.

Бригадир обязан: Организует работы по своевременному обеспечению рабочих необходимыми полуфабрикатами, материалами. Расставляет рабочих по местам. Контролирует качество выпускаемой продукции, соблюдение технологического процесса, сопряженность операций, правильность ведения учета выработки рабочих. Принимает меры к устранению простоев оборудования и рабочих. В случае необходимости - подменяет рабочих. Устраняет причины, вызывающие снижение качества продукции. Обеспечивает выполнение основных плановых заданий бригады, конвейера, потока (участка).Наблюдает за своевременным и качественным исправлением дефектов изделий. Проводит инструктаж рабочих по технике безопасности и правилам технической эксплуатации оборудования. Проводит инвентаризацию незавершенного производства в начале и конце работы смены. Бригадир на участках основного производства имеет право: Получать от работников предприятия информацию, необходимую для осуществления своей деятельности. Представлять на рассмотрение своего непосредственного руководства предложения по вопросам своей деятельности.

Слесарь - ремонтник обязан:

Разборка, ремонт, сборка и испытание сложных узлов и механизмов.

Ремонт, монтаж, демонтаж, испытание, регулирование, наладка сложного оборудования, агрегатов и машин и сдача после ремонта.

Слесарная обработка деталей и узлов по 7-10 квалитетам.

Изготовление сложных приспособлений для ремонта и монтажа.

Составление дефектных ведомостей на ремонт. Выполнение такелажных работ с применением подъемно-транспортных механизмов и специальных приспособлений.

Слесарь-ремонтник имеет право давать подчиненным ему сотрудникам поручения, задания по кругу вопросов, входящих в его функциональные обязанности. Слесарь-ремонтник имеет право контролировать выполнение производственных заданий, своевременное выполнение отдельных поручений подчиненными ему сотрудниками. Слесарь-ремонтник имеет право запрашивать и получать необходимые материалы и документы, относящиеся к вопросам своей деятельности и деятельности подчиненных ему сотрудников. Слесарь-ремонтник имеет право взаимодействовать с другими службами предприятия по производственным и другим вопросам, входящим в его функциональные обязанности. Слесарь-ремонтник имеет право знакомиться с проектами решений руководства предприятия, касающимися деятельности подразделения. Слесарь-ремонтник имеет право предлагать на рассмотрение руководителя предложения по совершенствованию работы, связанной с предусмотренными настоящей Должностной инструкцией обязанностями.

Слесарь-ремонтник имеет право выносить на рассмотрения руководителя предложения о поощрении отличившихся работников, наложении взысканий на нарушителей производственной и трудовой дисциплины.

Слесарь-ремонтник имеет право докладывать руководителю обо всех выявленных нарушениях и недостатках в связи с выполняемой работой.

Слесарь-ремонтник несет ответственность за нарушение правил и положений, регламентирующих деятельность предприятия.

При переходе на другую работу или освобождении от должности Слесарь-ремонтник ответственен за надлежащую и своевременную сдачу дел лицу, вступающему в настоящую должность, а в случае отсутствия такового, лицу его заменяющему или непосредственно своему руководителю.

Слесарь-ремонтник несет ответственность за соблюдение действующих инструкций, приказов и распоряжений по сохранению коммерческой тайны и конфиденциальной информации.

Слесарь-ремонтник несет ответственность за выполнение правил внутреннего распорядка, правил ТБ и противопожарной безопасности.

3.2 Технология проведения ремонтов металлургического оборудования. Документация для проведения ремонтов

Все ремонты металлургического оборудования делятся на два типа: текущие и капитальные.

Текущий ремонт - ремонт выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности изделия и организация ремонтного хозяйства и техническое обслуживание оборудования базируются на системе планово-предупредительных ремонтов (ППР).

Капитальный ремонт - полная разборка оборудования и узлов, детальный осмотр, промывка, протирка, замена и восстановление деталей, проверка на технологическую точность обработки, восстановление мощности, производительности по стандартам и ТУ.

Техническое обслуживание -- это комплекс операций по поддержанию работоспособности оборудования при использовании его по назначению, при хранении и транспортировании. В процессе технического обслуживания периодически повторяющиеся операции -- осмотры, промывки, проверки на точность и др. -- регламентированы, выполняются по заранее разработанному графику.

В зависимости от характера и объемов работ, выполняемых при остановках оборудования на текущий ремонт, и от продолжительности таких остановок текущие ремонты подразделяются на первый (Т 1), второй (Т 2), третий (Т 3) и четвертый (Т 4) текущие ремонты. При этом для одного и того же вида оборудования объем работ каждого предыдущего (по порядку) вида ремонта входит в объем последующего.

Капитальный ремонт выполняется для устранения неисправностей и полного или близкого к полному восстановления ресурса оборудования с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые. В состав работ по капитальному ремонту входят также работы по модернизации оборудования и внедрению новой техники, выполняемые по заранее разработанным и утвержденным проектам.

Капитальным считается ремонт оборудования с установленной периодичностью не менее одного года, при котором обычно осуществляют полную разборку агрегата, заменяют или восстанавливают все изношенные детали, сборочные единицы и другие конструктивные элементы, ремонтируют базовые детали и фундаменты, собирают, выверяют, регулируют и опробывают оборудование вхолостую и под нагрузкой.

Нормальная эксплуатация прокатного оборудования регламентируется правилами технической эксплуатации, разработанными и утвержденными для всех видов механического оборудования металлургических заводов.

Для выполнение ремонтов оборудования на металлургических заводах составляют годовые и месячные графики технического обслуживания и ремонтов. Годовые графики составляются отделом управления главного механика по всем производственным цехам на основании планов проведения ремонтов основного технологического оборудования в планируемом году.

На объекты, которые подготавливаются к капитальному ремонту, инженерно - технические работники механослужб прокатных цехов за шесть - семь месяцев до начала ремонта составляют ведомость дефектов. Ведомость дефектов содержит перечень узлов и основных конструктивных элементов объекта с указанием выполняемых по ним ремонтных работ. В ней так же указывается машины, узлы конструкции и детали, подлежащие замене, необходимые для ремонта материалы и запасные части.

Для выполнения текущих ремонтов составляется ремонтная ведомость, оперативный график, типовая смета. Ремонтные ведомости составляет инженерно - технический персонал механослужбы цеха. В ремонтной ведомости приводится перечень механизмов, выполняемых по ним ремонтных работ и заменяемых деталей и узлов,указаны количество узлов и деталей, подлежащих изготовлению или восстановлению, ремонту, объемы ремонтных работ и потребная рабочая сила.

Ремонтные ведомости передают ремонтным подразделениям не позже чем за 5 - 7 дней до начала ремонта. Приемка оборудования после ремонта осуществляется персоналом производственного цеха и оформляется актом, составляемым после опробования оборудования. (2. с 202)

3.3 Мероприятия по повышению надежности и долговечности деталей и узлов металлургического оборудования

Надежность - свойство объекта выполнять заданные функции в определенных условиях эксплуатации. Различают идеальную, базовую и эксплуатационную надежность.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Долговечность характеризуется ресурсом и сроком службы.

Эффективное средство восстановления изношенных рольгангов и повышения их износоустойчивости -- автоматическая электронаплавка под слоем флюса. Наплавка обычной углеродистой проволокой позволяет надежно восстанавливать размеры валков. Однако несравненно более важной задачей является повышение стойкости валков путем наплавки износоустойчивого слоя.

Электронаплавка представляет собой разновидность дуговой сварки. Так же, как и при сварке, электрическая дуга горит между изделием и проволокой, к которым подведен ток, расплавляя металл изделия и проволоку.

С помощью автоматической наплавки на поверхность изделий разной формы можно нанести слой металла различной толщины (1--40 мм), составляющий одно целое с изделием. Благодаря непрерывности процесса и возможности применения сварочного тока большой силы автоматическая наплавка в 5--10 раз производительнее ручной.

Для упрочнения и повышения износоустойчивости рольгангов находит применение и способ обкатки бочки роликами. Наиболее совершенным способом получения высокой твердости рабочей поверхности станов холодной прокатки является закалка токами высокой и промышленной частоты.

При индукционном нагреве уменьшается коробление валка и создается возможность получения требуемой толщины закаленного слоя. После закалки валки подвергают шлифовке, во время которой их калибруют.(10. с 234)

3.4 Смазывание привода роликов рольганга

Надежность прокатного оборудования во многом зависит от рационального выбора смазочных материалов, способов и режимов смазки, контроля качества смазки в процессе эксплуатации.

Основной функцией смазочных материалов является уменьшение сопротивления трению и повышения износостойкости и трущихся поверхностей деталей. Кроме того, они отводят тепло от узлов трения и защищают смазываемые поверхности от коррозии и ржавления. Для смазки металлургического оборудования применяют следущие виды смазочных материалов: жидкие(минеральные масла), пластичные(смазки), твердые смазки и смазочные покрытия.

Узлы трения приемного рольганга у печей работают в тяжелых условиях, вызванных большими нагрузками, повышенными температурами, обводнением и загрязнением абразивными частицами из окружающей среды.

Минеральные масла применяют в тех узлах трения, где можно обеспечить жидкостное или полужидкостное трение, где необходим принудительный отвод тепла или промывка трущихся поверхностей.

Пластичные смазки применяют в открытых и негерметезированных узлах трения; в узлах трения, где затруднена или нежелательна частая замена смазки.

Способы смазки различают по принципу подвода смазочных материалов к контактным поверхностям в очаге деформации и узла трения. При смазке жидкими минеральными маслами применяют индивидуальный способ смазки, смазку с погружением в масляную ванну и смазку под давлением.

Индивидуальный способ смазки применяют для смазки отдельных деталей и узлов трения, когда подключение к централизованным системам затруднено или к ним предъявляются специфические требования.

Смазывание погружением в основном применяют в редукторах когда тепло, выделяющееся в зацеплениях, полностью отводиться в окружающее пространство через стенку картера или крышку.

Смазывание под давлением наиболее эффективный способ смазывания. Его применяют в ответственных механизмах и машинах и осуществляют с помощью циркуляционных систем смазки.

При смазке пластинчатыми материалами различают индивидуальный, закладной, централизованный способы смазки. При индивидуальном способе смазку подают периодически посредством ручных шприцев через масленки, установленные в смазочных отверстиях. Закладной способ заключается в заполнении узла трения смазкой при сборке или ремонте. Централизованный способ применяют при наличии большого числа узлов трения, расположенных вдали от насосной станции.(2. с227)

Таблица 2. Карта смазывание приемного рольганга у печей

Рисунок 6. Карта смазки секции приемного рольганга: 1 - подшипник ролика, 2 - зубчатая муфта

4. Охрана труда

4.1 Мероприятия по технике безопасности и противопожарной защиты в ЛПЦ - 4 ОАО «ММК»

На территории листопрокатного цеха №4 мероприятия по технике безопасности занимает особое внимание. В цехе действую такие вредные производственные вредности как: шум, запыленность, высокие температуры, подвижный транспорт, вращающиеся механизмы.

Пыль, находящиеся в воздухе цеха, является одним из факторов производственной среды, определяющих условие труда работающих. Причины возникновения пыли могут быть различными: отсутствие герметизации и аспирации источников пылевыделения, применение ручных операций по транспортировке, погрузке и выгрузке сухих высокодисперсных материалов. Выделения пыли в воздух так же образуется от чистки оборудования, воздуховодов, полов и газовых магистралей вручную, щетками, метлами или обдувкой сжатым воздухом.

Между валками и прокатываемым металлом образуется пыль более крупных фракций, которая потом увлекается горячим воздухом и медленно оседает на оборудовании и конструкции цеха. Размер пыли 5 - 10 мкм, которая образуется от испарения окалины, составляет примерно 20%. Эта пыль разноситься по всему цеху. Пыль, содержащая окилсы железа, воздействуют на органы дыхания. Проникая глубоко в дыхательные пути, эта пыль может привести к развитию специфического заболевания - сидероза. Часть пыли, попадая в органы дыхания, задерживается на слизистой оболочке носа, а затем постепенно поступает в полость рта и органы пищеварения.

Основными мероприятиями по борьбе с пылью являются: введение рациональных технологических процессов и усовершенствования оборудования, применение эффективной герметизации и аспирации всех пылевыделяющих источников, увлажнение пыли водой или паром; устройство специальной пылеулавливающей вентиляции от мест пылеобразования с очисткой воздуха перед выбросом его в атмосферу через систему фильтров, регулярная уборка пыли рабочих мест специальными пылесосами, применение индивидуальных средств защиты (распираторы, очки, спец. одежда и.т.д).

Для подавления пыли при прокатке наиболее эффективным способом является гидрообеспыливание, при котором удается усадить до 70 - 80% пыли. Осаждение пыли производится с помощью форсунок.

Пневматическая уборка пыли позволяет значительно уменьшить или полностью устранить выделение пыли. При этом высокодисперстная пыль не разносится по цеху, что обычно бывает при подметании или очистке оборудования щетками. Кроме того, применение пневматической уборки повышает производительность труда на 25 - 30% и позволяет легко убрать пыль со стен, потолков, металлоконструкций, воздуховодов, оборудования, труднодоступных мест, которые при других способах редко очищаются от пыли и являются источниками выделений пыли.

Важным фактором оздоровления условий труда в прокатном производстве является снижение производственного шума. Увеличение интенсивности производства скоростей прокатки в значительной мере усиливает производственный шум в прокатных цехах. Производственный шум различной интенсивности и спектра, длительно воздействуя на рабочих, приводит к понижению остроты слуха, а иногда и к профессиональной глухоты у рабочих.

Для уменьшения шума в источнике его образования необходимо по возможности заменять ударные взаимодействия деталей безударными, возвратно - поступательные движения вращательными, замена металлических деталей деталями из пластмасс или других незвучных материалов. Агрегаты, создающие сильный шум вследствие вихреобразования или выхлопа воздуха или газа, вентиляторы, пневматические инструменты и машины необходимо снабжать специальными глушителями.

Так же огромной опасностью для рабочих в цеху является подвижный транспорт. По территории цеха передвигается огромное количество тележек, которые перевозят готовую продукцию на склады, электровозы которые каждый день привозят и увозят с цеха металлолом или рулоны. В пролетах цеха передвигаются мостовые краны, которые имеют большие по весам грузозахватные устройства. Передвигаясь по территории цеха нужно учитывать эти опасные факторы. Не соблюдая техники безопасности, рабочие могут серьезно травмироваться. Именно поэтому существуют специальные дорожки и мостики, по которым нужно передвигаться, чтобы не попасть под подвижный транспорт. На территории комбината предусмотрены обязательно специальные каски.

При работе в местах с повышенной температурой у людей происходит обезвоживание, начинает обильно выделяется пот, повышается давление.

Именно поэтому на территории комбината предусмотрена спец. одежда, в мастерских стоят куллеры с соленой водой.(7. с58)

Печное отделение ЛПЦ - 4 относится к категории пожаробезопасности Г. К этой категории относятся участки где применяют Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, и (или) горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива. На предприятиях черной металлургии применяются наиболее эффективные, целесообразные огнетушащие средства. Самым наиболее распространенным и дешевым средством тушения пожара является вода, без которой не может работать ни один металлургический передел.

Вода обладает большой теплоемкостью ввиду чего имеет большой охлаждающий эффект. Охлаждающие действия воды обьясняется большой теплотой парообразования. При этом от горящего вещества отнимается большое количество тепла. Пар в свою очередь снижает содержание кислорода в воздухе, проявляя изолирующее свойства. Известно что некоторые материалы (хлопок, текстиль, сажа и другие, особенно тлеющие вещества) плохо смачиваются, поэтому тушение их водой оказывается малоэффективными. Огнетушащую эффективность воды повышают введением в нее поверхностно - активных веществ и загустителей.

Водяной пар широко применяется на предприятиях для тушения пожаров в маслоподвалах. Чтобы потушить огонь водяным паром, где произошел пожар, необходимо создать концентрацию пара 35%. Для этого маслоподвалы оборудуются стационарными сухотрубами, соединенными с паровой магистралью. Сухотрубы прокладываются в нижней части помещения, поскольку пар, выходящий их них, начнет заполнять в первую очередь верхний объем маслоподвала.

Углекислый газ широко применяется для тушения пожаров на предприятии. Это газ без цвета и запаха. При давлении 6МПа она обращается в жидкое состояние, в котором его хранят в баллонах углекислых огнетушителей. При выходе из огнетушителя, превращаясь в газообразное состояние, углекислый газ колоссально увеличивает свой объем и охлаждается до -50 o С, охлаждая горящее вещество и изолируя его от доступа воздуха. Углекислый газ применяется в огнетушителях и стационарных установках для тушения пожаров электрических установок, находящийся под напряжением. Так же на территориях предприятий черной металлургии расположены пожарные щиты на которых обязательно есть пожарное ведро, огнетушитель, ящик с песком. (11. с 297)

4.2 Охрана окружающей среды в условиях ЛПЦ - 4

Для очистки загрязненного воздуха применяются аппараты различных конструкций, использующие различные методы очистки от вредных веществ.

Основными параметрами газоочистных аппаратов и систем очистки являются эффективность и гидравлическое сопротивление. Эффективность определяет концентрацию вредной примеси на выходе из аппарата, а гидравлическое сопротивление - затраты энергии на пропуск очищаемых газов через аппараты. Чем выше эффективность и ниже гидравлическое сопротивление, тем лучше.

Пылеуловители, для очистки отходящих газов от пыли имеется широкий выбор аппаратов, которые можно разделить на две большие группы: сухие и мокрые (скрубберы) - орошаемые водой. Циклоны, наиболее широкое распространение в практике пулеулавливания получили циклоны разных видов: одиночные, батарейные.

Фильтры. В технике пылеулавливания широко применяют фильтры, которые обеспечивают высокую эффективность улавливания мелких частиц. Процесс отчистки заключается в пропускании очищаемого воздуха через пористую перегородку или слой пористого материала. По типу фильтровального материала фильтры делятся на тканевые волокнистые и зернистые.

У тканевых фильтров фильтрующей перегородкой является ткань (хлобчатобумажная, шерстяная, лавсановая, нейлоновая стеклянная, металлическая) с регулярной структурой переплетения нитей (саржевой, полотняной и т.д.). (8. с44)

Волокнистые фильтры это слой тонких и ультратонких волокон с нерегулярной, хаотичной структурой.

Очистка сточных вод

Промышленная вода также используется на охлаждение и промывку оборудования. На стане «2500» вода используется для охлаждения и смачивания полосы в процессе прокатки.

В процессе горячей прокатки СОЖ подвержены загрязнению: мельчайшими механическими частицами (примесями), выделяющимися из окисленного слоя металла, шламом после травления и продуктами износа металла; свободными (незаэмульгированными) маслами, выделяющимися из эмульсии в результате расслоения; маслами, попадающими в эмульсионную систему стана в результате утечек с механического и гидравлического оборудования стана; маслами, смытых с предварительно промасленных перед прокаткой горячекатаных полос.

Таблица 3. Анализ отработанных стоков СОЖ стана «2500» г.п.

Продолжительность цикла работы СОЖ (эмульсии) зависит от емкости эмульсионной системы, качества очистки.

Отработанная СОЖ (эмульсия) представляет собой особый вид сточных вод, очень опасных для водоемов, так как содержит большое количество устойчиво заэмульгированных нефтепродуктов. В отработавшей СОЖ содержится 10 - 30 г/л эмульгированных масел и большое количество свободных масел. Общее количество эфирорастворимых веществ в эмульсионных сточных водах составляет 20 - 30 г/л.

Очистка эмульсионных сточных вод должна обязательно включать реагентную обработку для разрушения эмульгатора и эмульгированных масел. В качестве деэмульгаторов применяют серную, соляную кислоты, отработавший травильный раствор.

Очистные сооружения предназначены для удаления из охлаждающей оборотной эмульсии свободных масел, механических примесей и продуктов окисления.

Сооружения ЛПЦ - 4 ОАО «ММК» предусматривают 2-х ступенчатую очистку путем отстоя и флотации, включают в себя следующие элементы:

6 горизонтальных отстойников, оборудованных скребковыми транспортерами, 2 флотатора радиального типа насосную станцию, в которой размещен насос для подачи на флотацию, насосы для подачи СОЖ на стан «2500» 2 приемника для отстоянной и очищенной СОЖ, реагентное хозяйство.

Рисунок 7. Очистка сточных вод в условиях ЛПЦ-4: 1 - горизонтальный отстойник; 2 - приемная камера "грязной" эмульсии; 3 - напорный бак; 4 - флотатор; 5 - приемная камера "чистой" эмульсии; 6 - насос 12Д-9; 7 - насос 200Д-60; 8 - насос 12НДС-60; 9 - автоматический фильтр системы "SACK"; 10 - бак пенного продукта с флотаторов; 11 - бак пенного продукта с отстойников; 12 - насос РЗ-30; 13 - эжектор

Отработанная СОЖ со стана «2500» подается через распределительный коллектор в приемную часть горизонтального отстойника, предназначенного для сбора и удаления наиболее легких фракций масла и грубых механических частиц (примесей). Затем СОЖ через распределительную перегородку попадает в отстойную камеру, где более мелкозернистые механические примеси осаждаются на дно. Отстоянная СОЖ собирается в лоток и по трубопроводу поступает в промежуточный приемник, затем - на флотационную установку для доочистки. Отстоянная СОЖ при помощи насосов подается в напорный бак, в котором происходит растворение сжатого воздуха в эмульсии. Далее смесь поступает в водораспределительный механизм и равномерно распределяется по всему сечению флотатора для окончательной очистке маслопродуктов. Очищенная СОЖ отводится в лоток и поступает в резервуар очищенной эмульсии, а из него откачивается в цех холодной прокатки для повторного использования. Выделенные в отстойнике и флотаторе маслопродукты отводятся на участок их регенерации.(8. с 97)

...

Подобные документы

Технический процесс прокатного производства сортопрокатного цеха. Оборудование обжимно-прокатного стана. Вибрация привода прокатных клетей. Техническое состояние механического оборудования. Расчет подшипников скольжения. Определение мощности двигателя.

курсовая работа , добавлен 23.07.2013

Характеристика прокатного производства, оборудования стана. Технологический процесс производства горячекатаного листа. Конструкция и внедрение гидравлической многороликовой моталки. Расчет режима обжатий. Расчет производственной программы стана 2500.

дипломная работа , добавлен 05.07.2014

контрольная работа , добавлен 10.02.2014

Выбор электродвигателя, определение его требуемой мощности. Расчет цилиндрических зубчатых передач и валов на прочность и жесткость. Подшипники качения, шпонки, проверочный расчет их на прочность. Стандартная муфта, смазка деталей и узлов привода.

контрольная работа , добавлен 10.01.2013

Конструирование рольганга и анализ технического задания на проектирование. Расчет и проектирование балок роликовых. Конструирование путевых выключателей. Расчет и выбор трубопроводов. Расчет, выбор насоса гидравлического привода, себестоимость рольганга.

дипломная работа , добавлен 22.10.2011

Технологический процесс ЛПЦ-3000. Техническая характеристика оборудования. Требования к исходной заготовке. Технология прокатки на двухклетевом стане. Охлаждение раскатов и отгрузка продукции. Управление механизмом рольгангов. Автоматика толкателя печи.

отчет по практике , добавлен 18.06.2014

Проблема осуществления загрузки печей листопрокатного цеха горячими слябами, не дожидаясь их остывания. Проект замены механического привода подъема стола на гидравлический в ходе реконструкции. Энергокинематический расчет и подбор редуктора привода.

дипломная работа , добавлен 09.11.2016

Основные стадии технологического процесса прокатного производства на металлургическом заводе, оборудование технологической линии цеха. Расчет количества основного и вспомогательного оборудования в цехе, технико-экономический выбор агрегатов и их мощности.

курсовая работа , добавлен 07.06.2010

Характеристика и предназначение рольганга – роликового конвейера. Выбор типа транспортирующей машины, увеличение коэффициента механизации при производстве вареных колбас, снижение применения ручного труда. Расчет конвейера, цепной передачи и подшипников.

курсовая работа , добавлен 09.03.2010

Технологическая и техническая характеристика основного и вспомогательного оборудования стана 350. Организация работы на участке стана. Метрологическое обеспечение измерений размеров проката. Составление калькуляции себестоимости прокатного профиля круга.

Исходным материалом для производства х/к листов, служат г/к полосы толщиной 1,5-6,0 мм, шириной 1250-2300 мм, свернутые в рулоны весом от 2 до 30 т, которые поступают из цеха горячей прокатки по конвейеру. В цехе рулоны снимаются с конвейера мостовыми кранами и укладываются на склад для охлаждения. После охлаждения рулоны поступают в обработку:

Ш очистка полосы от окалины механическим и химическим путем в непрерывных травильных агрегатах;
Ш холодная прокатка на непрерывном четырехклетевом стане до окончательной толщины 0,6-2,5 мм;
Ш отжиг рулонов при температуре 620-720°С в одностопных колпаковых печах в азотной защитной атмосфере;
Ш дрессировка полос с обжатием 0,7-3% на дрессировочном стане;
Ш обрезка кромок и резка полос на листы, сортировка листов, укладка в пачку, взвешивание пачки, упаковка и увязка пачки в агрегатах поперечной резки; продольная резка полос, контроль полос, смотка в рулоны, увязка, упаковка, взвешивание в агрегатах продольной резки;
Ш отгрузка готовой продукции.

Стан 2500 холодной прокатки

Непрерывный 4-клетевой стан "2500" предназначен для прокатки травленых горячекатаных полос.

Подкатом для стана холодной прокатки служит травленая горячекатаная полоса с подрезной кромкой, промасленной поверхностью, смотанная в рулон. Толщина подката 1,5-6,0 мм, ширина 1000-2350мм. Внутренний диаметр рулона 730-830мм, наружный до 1950мм. Максимальная масса рулона 30т.

В состав оборудования 4-клетевого стана входят :

Ш приемный конвейер;
Ш подъемный рольганг с толкателем;
Ш установка центрирующих и прижимного роликов;
Ш барабанный разматыватель со скребковым отгибателем, с правильно подающими роликами;
Ш четыре рабочих клети с проводковой арматурой, приводами и механизмами перевалки;
Ш опорных валков,
Ш задаватель;
Ш моталка с прижимным роликом;
Ш захлестыватель;
Ш сниматель рулонов;
Ш контаватель рулонов;
Ш отводящий конвейер; конвейер-накопитель.

Дрессировка холоднокатаных полос на станах 2500 и 1700

Назначение дрессировки - предотвращение появлений линий сдвига в процессе штамповки изделий у потребителя, окончательная правка, отделка поверхности холоднокатаных полос после отжига и улучшение механических свойств металла.

Содержание
Реферат 1
1 Характеристика стана 2500 4
1.1Состав и техническая характеристика оборудования 4
1.2 Техническая характеристика оборудования стана 6
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 7
2.1 Краткая характеристика основного и вспомогательного оборудования стана «2500» горячей прокатки 7
2.2 Технологический процесс стана 2500 10
2.2.1 Сортамент стана по маркам стали и размерам полос 12
2.2.3 Запуск стана после ремонта или перевалки валков 14
2.2.5 Расчет режимов обжатий 16
2.2.5.1 Разработка режимов обжатий чистовой группы 16
2.2.5.1.1 Режим обжатий 16
2.2.5.1.2 Режим натяжений 19
2.2.5.2 Расачет теплового режима и режама охлождения на отводящем рольганге 25
2.2.5.3 Расчёт производительности стана 27
2.3 Настройка и установка технологических параметров при прокатке металла на стане 28
2.3.1 Прокатка настроечного профиля 28
2.3.2 Установка нормального режима прокатки стана 28
2.3.3 Смотка полос в рулоны 31
2.4 Технические требования на поставку рулонов со стана на агрегаты и в цех холодной прокатки 33
2.5 Контроль качества полос и возможные их дефекты 33
3. Реконструкция черновой группы клетей. 34
3.1 Цели модернизации стана. 34
3.2 Реконструкция черновой группы клетей. 35
3.2.1. Технические характеристики универсальной черновой клети. 37
3.3 Расчетная часть 40
3.3.1 Температурный режим прокатки слябов 40
3.3.2. Расчет рабочих и опорных валков 42
4 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ 49
4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов. 49
4.2 Мероприятия по обеспечению безопасности труда 52
4.3 Охрана окружающей среды 58
4.4 Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций в ЛПЦ №4 61
5 АНАЛИЗ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 65
5.1 Организационно-правовая форма предприятия 65
5.2 Маркетинговые исследования рынка сбыта продукции 67
5.3Финансовая оценка проекта 69
5.3.1 Расчет производственной программы. 69
5.4 Расчет сметы капитальных затрат 73
5.5 Организация труда и заработной платы на участке 75
5.6 Расчет изменения себестоимости продукции под влиянием 80
мероприятий 80
5.7 Расчет основных технико-экономических показателей проекта 83
5.7.1 Расчет чистой прибыли 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 87

1 Характеристика стана 2500
1.1Состав и техническая характеристика оборудования

- реверсивная клеть дуо;
- уширительная клеть кварто;

- универсальная клеть кварто.

Сталкиватель слябов предназначен для подачи слябов с подъемного стола на рольганг. Сталкивание производится реечными штангами, соединяющими толкающей траверсой. Рольганг перед печами расположен с передней стороны нагревательных печей и предназначен для подачи слябов к печам. При необходимости слябы к печам могут подаваться по рольгангу непосредственно с уборочных устройств слябинга. Рольганг перед печами состоит из 19 однотипных секций с групповым приводом.

- клеть дуо реверсивная;
- уширительная клеть кварто;
- реверсивная клеть кварто;

- чистовойокалиноломатель - клеть дуо;
- 7 чистовых клетей кварто.

1.2 Техническая характеристика оборудования стана
Станины клетей закрытого типа со стойками двутаврового сечения выполнены из стального литья. Рабочие валки - стальные и чугунные. Опорные валки - кованные стальные. Подшипники рабочих валков роликовые: двухрядные с коническими роликами, подшипники опорных валков - жидкостного трения. Нажимной механизм - с глобоидными редукторами для каждого винта. Механизм уравновешивания верхнего опорного валка - гидравлический с верхним расположением цилиндра. В верхнюю поперечину каждой станины запрессована бронзовая гайка нажимного винта. Густая смазка к резьбе нажимного винта подводится по сверлениям в гайке. Для удобства перевалки валков ширина окон станин со стороны перевалки выполнена на 10 мм больше, чем с приводной стороны.

2ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Техническое перевооружение цехов горячей прокатки, вызвано возрастающими потребностями в этом экономичном виде проката. Основными направлениями роста производства являются строительство новых станов горячей прокатки и реконструкция действующих цехов. Как показывает технико-экономический анализ, реконструкция является более экономичным, социально целесообразным и экологически безопасным методом, и может удовлетворить более половины намеченного роста производства
2.1 Краткая характеристика основного и вспомогательного оборудования стана «2500» горячей прокатки
Состав и техническая характеристика оборудования
Широкополосный стан горячей прокатки 2500 состоит из участка загрузки, участка нагревательных печей, черновой и чистовой групп с промежуточным рольгангом между ними и линии смотки. Участок загрузки состоит из склада слябов и загрузочного рольганга, 3 подъёмных столов со сталкивателями.
Участок нагревательных печей состоит из собственно 6 нагревательных методических печей, рольганга перед печами с толкателями и подпечного рольганга после печей.
Черновая группа состоит из клетей:
- реверсивная клеть дуо;
- уширительная клеть кварто;
- реверсивная универсальная клеть кварто;
- универсальная клеть кварто.
Промежуточный рольганг обеспечивает сброс и разделку недокатов.
Чистовая группа включает летучие ножницы, чистовойокалиноломатель (клеть дуо), 7 клетей кварто. Между клетями № 6, 7 и 8 установлены устройства ускоренного охлаждения полос (межклетевое охлаждение).
Линия смотки включает отводящий рольганг с 30 секциями охлаждения полосы (верхнее и нижнее душирование). Четыре моталки с кантователями рулонов.
Стан состоит из следующих участков: участок нагревательных печей и собственно стан с моталками.
Участок нагревательных печей включает: подъемные столы; сталкиватель слябов; рольганг перед печами; сдвоенный толкатель; подводящий рольганг; буферы у печи; нагревательные печи.
Подъемные столы установлены у загрузочных рольгангов перед печами, служат для приема слябов и для подачи их по одному на рольганг с помощью сталкивателя.
Сталкиватель слябов предназначен для подачи слябов с подъемного стола на рольганг. Сталкивание производится реечными штангами, соединяющими толкающей траверсой. Штанги перемещаются правым и левым механизмами, имеющими общий привод.
Рольганг перед печами расположен с передней стороны нагревательных печей и предназначен для подачи слябов к печам. При необходимости слябы к печам могут подаваться по рольгангу непосредственно с уборочных устройств слябинга. Рольганг перед печами состоит из 19 однотипных секций с групповым приводом.
Сдвоенный толкатель служит для подачи слябов загрузочного рольганга в двухрядную нагревательную печь и передвижения их по печи до выдачи на приёмный рольганг.
Подводящий рольганг предназначен для приёма слябов, выпадающих из печи, и транспортировки их к рабочим клетям стана.
Буферы у печи предназначены для тушения энергии удара слябов, сталкиваемых по наклонным брусьям из печи. Буферы состоят из плиты, станины, пружин. Буферы имеют по 4 вагона, на которых располагаются винтовые пружины, воспринимающие удар сляба. Плиты буфера с наклонной передней плоскостью для лучшего поглощения энергии удара.
Нагревательные печи предназначены для нагрева слябов перед прокаткой.
Методические печи оборудованы регистрирующими приборами и автоматическими регуляторами, т.е. приборами автоматического управления.
Методические печи работают на испарительном охлаждении с принудительной циркуляцией. Возможно переключение установки с испарительного охлаждения на техническую воду.
Становый пролет включает черновую и чистовую группу клетей.
В состав черновой группы входят:
- клеть дуо реверсивная;
- уширительная клеть кварто;
- реверсивная клеть кварто;
- 1 универсальная клеть кварто - №3.
В состав чистовой группы входят:
- чистовой окалиноломатель;
- клеть дуо;
- 7 чистовых клетей кварто.
Перед чистовым окалиноломателем установлены летучие ножницы 35 мм для обрезки переднего и заднего концов раската.
Техническая характеристика оборудования стана.
Станины клетей закрытого типа со стойками двутаврового сечения выполнены из стального литья. Рабочие валки - стальные и чугунные. Опорные валки - кованные стальные. Подшипники рабочих валков роликовые: двухрядные с коническими роликами, подшипники опорных валков жидкостного трения. Нажимной механизм с глобоидными редукторами для каждого винта. Механизм уравновешивания верхнего опорного валка - гидравлический с верхним расположением цилиндра. В верхнюю поперечину каждой станины запрессована бронзовая гайка нажимного винта. Густая смазка к резьбе нажимного винта подводится по сверлениям в гайке. Для удобства перевалки валков ширина окон станин со стороны перевалки выполнена на 10 мм больше, чем с приводной стороны.
Подушки рабочих валков и соответствующие проёмы подушек опорных валков облицованы сменными планками. Для устойчивого положения рабочих валков в процессе прокатки их оси расположены на расстоянии 10 мм по ходу металла относительно оси опорных валков.
Подушки рабочих валков крепятся к подушкам опорных валков с помощью защёлок со стороны перевалки. Со стороны привода подушки рабочих валков фиксируются, что даёт возможность осевого смещения подушек по мере удлинения валков от теплового расширения. Опорные валки фиксируются в клети от осевого перемещения путём крепления подушек со стороны перевалки к станинам косынкам. Со стороны привода подушки опорных валков также не фиксируются. Электродвигатели нажимного устройства клетей черновой группы и окалиноломателей связаны между собой расцепной фракционной муфтой и электромагнитным приводом расцепления. Эта муфта позволяет осуществлять совместное и разделительное включение электродвигателей нажимного механизма. На нажимных устройствах клетей чистовой группы электромагнитные муфты винтов обеспечивается электрической схемой синхронизации.
Мощность привода нажимного механизма достаточна для того, чтобы производить поджим винтов во время прокатки при прохождении металла в валках.

2.2 Технологический процесс стана 2500
В качестве исходной заготовки для стана 2500 используются слябы ККЦ (литая заготовка) и горячекатаные слябы ОЦ.
Литая заготовка ККЦ:
- химический состав стали должен удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТов или ТУ;
- литые слябы должны быть отлиты в соответствии с СТО ММК 98-2000 и порезаны на мерные длины в соответствии с заказами УП;
- размеры слябов и предельные отклонения должны соответствовать требованиям таблицы 2.1.
- выпуклость (вогнутость) граней не должна превышать 10 мм на сторону;
- ромбичность (разность диагоналей) сечения слябов не должна превышать 10 мм;
- косина реза не должна превышать 30 мм;
- серповидность (кривизна по ширине) слябов не должна быть более 10 мм на
1 м длины, неплоскость не должна быть более 60 мм на длину заготовки;
- на поверхности слябов не должно быть поясов, наплывов, плен, трещин, пузырей, шлаковых включений;

Таблица 2.1- Размеры слябов и предельные отклонения
Наименование Интервал размеров, мм Предельные отклонения, мм
Толщина 250 +10; -5
Ширина 1000-2350 ±1%
Длина 2700-5550 + 60
- следы возвратно-поступательного движения кристаллизатора и ужимины (за-плески) без сопутствующих им трещин не являются браковочным признаком;
- на торцах заготовок при визуальном осмотре не должно быть трещин, следов осевой несплошности, заусенцев;
- слябы должны иметь чёткую маркировку следующего содержания: номер плавки, ручья и порядковый номер сляба. Иногда производится дублирующая маркировка номера плавки на торцах слябов;
- слябы сдаются и принимаются по теоретической массе. Теоретическая масса рассчитывается по формуле:
Ma=Lсл? Mсл; (2.1)
где Мсл - масса сляба, т; Lсл- длина сляба, м;
М1м = h*b*7820 - масса 1 м длины заготовки, где h - толщина заготовки, м; b - ширина заготовки, м; 7820 - плотность литого сляба, кг/м3.
Заготовка прямоугольная горячекатаная из углеродистых, низколегированных и легированных сталей:
- размеры и предельные отклонения должны соответствовать указанным в таблице 2.2. согласно ОСТ 14-16-17-90:
- косина реза слябов должна быть не более 30 мм;
- серповидность слябов не должна быть более 10 мм на 1 м длины, отклонение от плоскостности не должно быть более 20 мм на 1 м;
- форма сляба должна быть прямоугольной. Ширина плоского участка на боковых гранях слябов должна быть не менее 40% толщины сляба. Выпуклость (вогнутость) боковых граней не должна превышать 10 мм на сторону;
- химический состав слябов должен соответствовать НД;
- концы слябов, соответствующие головной и донной частям слитка, должны быть обрезаны до полного удаления усадочных раковин, рыхлостей и расслоений;
- на узкой грани сляба краской наносится номер плавки, марка стали и геометрические размеры сляба.
Таблица 2.2 - Размеры и предельные отклонения слябных заготовок
Наименование Размеры, мм Интервал промежуточных размеров, мм Предельные отклонения, мм
Толщина От 80 до 150 От 150 до 350 5 10 ±4 ±5
Ширина От 750 до 2000 Св.2000 до 2200 50 50 ±10 ±12
Длина От 2700 до 5550 100 +50; -30
Предельные размеры полос:
толщина 1,8-10,0 мм,
ширина 1000-2350 мм,
вес рулона до 25 т.

2.2.1Сортамент стана по маркам стали и размерам полос
Широкополосный стан 2500 предназначен для горячей прокатки полос из следующих марок стали:
-сталь углеродистая обыкновенного качества по ГОСТ 16523-89, 14637-89, 380-71 и действующим ТУ;
-сталь свариваемая для судостроения по ГОСТ 5521-86;
-сталь углеродистая качественная и конструкционная по ГОСТ 1577-81, 4041-71, 16523-89, 9045-93 и действующим ТУ;
-сталь легированная марки 65Г по ГОСТ 14959-70;
-сталь низколегированная по ГОСТ 19281-89;
-сталь 7ХНМ по ТУ 14-1-387-84;
- сталь углеродистая и низколегированная экспортного исполнения по ТП,
СТП на основе иностранных стандартов.
Предельные размеры полос: толщина 1,8-10,0 мм, ширина 1000-2350 мм, вес рулона до 25 т.

2.2.2 Подготовка и настройка стана после ремонта или перевалки валков
Настройка стана состоит из следующих последовательных операций:
-установка уровня прокатки;
-выравнивание валков в вертикальной плоскости - установка на параллельность;
-установка зазоров между горизонтальными и вертикальными валками и настройка на «нуль»;
-установка и проверка проводковой арматуры и направляющих линеек клетей.
Установка уровня прокатки. На черновой группе нормальное превышение уровня нижнего рабочего валка над уровнем рольганга должно быть:
-для клети «дуо» реверсивной - до 40 мм;
-для уширительной клети - до 40 мм;
-для клети №3 - до 30 мм.
На чистовой группе превышение уровня рабочего валка над уровнем рольганга не должно превышать 25 мм.
Уровень прокатки поддерживается за счет установки прокладок под опоры подушек нижних опорных валков. Толщина прокладок определяется половиной разницы диаметра старого и нового нижних опорных валков по формуле:
Т = (Дет - Днов) / 2, (2.2)
гдеТ - толщина прокладок, мм;
Дет - диаметр старого нижнего опорного валка, мм;
Днов - диаметр нового нижнего опорного валка, мм.
При перевалке до износа опорных валков происходит несколько перевалок рабочих валков. Разница между диаметрами вываливаемых и заваливаемых рабочих валков допускается для клетей черновой групп до 25 мм, чистовой - до 20 мм.
В случае большей разницы необходимо соответственно скорректировать уровень прокатки установкой прокладок.
Установка зазоров между горизонтальными и вертикальными валками:
Настройку клетей чистовой группы осуществляет мастер производства (старший вальцовщик чистовой группы).
Настройка ведется с определенной очередностью согласно пунктам инструкции и корректируется в зависимости от марки прокатываемых сталей и других параметров (температурный режим).
Установка проводковой арматуры. Выводные проводки должны плотно прилегать к рабочим валкам, не иметь зазора и перекосов. Нижняя проводка устанавливается на 30-50 мм ниже верхней образующей нижнего рабочего валка. Зазор между направляющими линейками должен превышать ширину (полосу).По клетям чистовой группы - 70 и 90 мм соответственно для полос шириной до 1500 и более 1500 мм.

2.2.3 Запуск стана после ремонта или перевалки валков
Перед непосредственным пуском стана производится сборка электрических схем стана. Затем идет проверка:
-площадки нажимных винтов; линии прокатки;
-правильности завалки валков, их крепление, готовность самих валков;
-правильности установки проводок и крепление проводковых ножей и наделок;
-настройка линеек перед клетями на соответствующую ширину;
-установку и крепление коллекторов охлаждения валков; положения сопел в коллекторе и направление струи воды;
-наличие смазки и ее состояния в системе; системы охлаждения подшипников и других вращающихся механизмов;
-положения и состояния переключателей уравновешивания опорных и рабочих валков клетей.
-Ввод в рабочее состояние стана после перевалки или простое производится пари соблюдении следующих условий:
-Вращение рабочих валков клетей должно производиться на возможно низкой скорости во избежание местного нагрева валков от трения проводками до подачи охлаждающей воды;
-Вращение рабочих валков чистовых клетей на полной скорости с подведенными проводками без подачи воды разрешается не более 5 минут, по истечении этого времени необходимо подать воду на валки или снизить обороты валков до минимальных.
2.2.4 Порядок технологических операций при прокатке
Нагретые слябы выдаются из печи и по отводящему рольгангу поступают в клеть «дуо». После прокатки в клети «дуо» раскат задается в уширительную клеть и транспортируется по рольгангу для прокатки в черновых клетях 2, 3. Прокатка в клети «дуо» и клети 2 может осуществляться реверсом. Раскат из черновых клетей поступает к л........

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Королёв А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов: Учеб.пособие для вузов. - М.: Металлургия, 1985.
2 Коновалов Ю.В. Справочник прокатчика. Справочное издание в 2-х книгах. Книга 1. Производство горячекатаных листов и полос. - М.: «Теплотехник», 2008.
3 Сафьян М.М. Технология производства широкополосной стали.- М.: Металлургия, 1968.
4 Технологическая инструкция ТИ 101-П-ХЛ3-45-2009. Разработана: П.П. Полецков. - Магнитогорск: ОАО «ММК», 2009.
5 Грудев А.П. Теория прокатки. Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1988.
6 Грудев А.П., Машкин Л.Ф., Ханин М.И. Технология прокатного производства - М.: Металлургия, 1994 г.
7 Марутов В.А., Павловский С.А. Гидроцилиндры. - М.: Машиностроение, 1966.
8 Каратаев Е.Д., Ромашкевич Л.Ф., Лямбах Р.В. и др.// Сталь. 1980. №2.
9 Механическое оборудование широкополосных станов горячей прокатки / В.Г. Макогон, Г.Г. Фомин, П.С. Гринчук и др.- М.: Металлургия, 1969.
10 Тришевский И.С., Клепанда В.В., Литовченко Н.В. Настройка непрерывных прокатных станов горячей прокатки.- М.: Металлургия, 1979.
11 Фомин Г.Г., Дубейковский А.В., Гринчук П.С. Механизация и автоматизация широкополосных станов горячей прокатки.- М.: Металлургия, 1979.
12 Автоматизированные широкополосные станы, управляемые ЭВМ / М.А. Беняковский, М.Г. Ананьевский, Ю.В. Коновалов и др.- М.: Металлургия, 1984.
13 Немцев В.Н. Экономический анализ эффективности промышленного предприятия. Учебное пособие. 2-ое изд. МГТУ Магнитогорск, 2004.
14 Инструкция по охране труда для вальцовщиков стана горячей прокатки ЛПЦ №4 ИОТ 3-8-01-2006. - Магнитогорск: ОАО «ММК», 2006.

Введение.............................................................................. 3

1 Краткий обзор составных прокатных валков.

Характеристика стана 2500. Сортамент стана............................ 4

1.1 Краткий обзор и анализ конструкций составных прокатных валков. 4

1.2 Характеристика стана горячей прокатки 2500....................................... 8

1.3 Сортамент стана по маркам стали и размерам полос......................... 9

2 Исследование и разработка конструкции бандажированного

опорного валка стана 2500 горячей прокатки........................................ 10

2.1 Выбор натяга, формы, толщины бандажа и расчет

несущей способности соединения................................................... 10

2.2 Расчет напряжений в бандажированном опорном валке.................. 16

2.3 Расчет на кратность использования оси составного опорного валка 30

2.4 Определение циклической выносливости в сечении 1-1.................. 33

2.5 Определение циклической выносливости в сечении 2-2.................. 36

2.6 Определение зоны проскальзывания и прогиба

составного и цельного опорного валка............................................. 37

2.7 Определение прогиба цельного опорного валка............................... 37

2.8 Определение прогиба и зоны проскальзывания для

составного опорного валка............................................................ 39

2.9 Разработка мероприятий для предотвращения фреттинг –

коррозии на осадочных поверхностях и повышения поверхности валка46

2.10 Исследование влияния покрытий сопрягаемых покрытий

на несущую способность соединения ось – бандаж.

Выбор материала и технологии нанесения покрытия........................... 48

2.11 Выбор материала оси и бандажа и способы их термообработки. 52

4 Экономическое обоснование проекта.......................................... 57

4.1 Расчет производственной программы..................................... 57

4.2 Расчёт сметы капитальных затрат.......................................... 58

4.3 Организация труда и заработной платы.............................. 59

4.4 Расчет отчислений на социальные нужды.......................... 63

4.5 Расчет себестоимости продукции...................................... 64

4.6 Расчет основных технико-экономических показателей........... 65

Заключение......................................................................... 68

Список использованных источников....................................... 70

Введение

Целью данной дипломной работы является разработка конструкции составных опорных валков, обеспечивающей их надежность в процессе эксплуатации, повышение из стойкости и снижение стоимости.

Валки являются главным элементом прокатной клети, с помощью которого осуществляется обжатие прокатываемой полосы. Требования, предъявляемые к прокатным валкам, разнообразны и касаются не только их эксплуатации, но и процесса изготовления. Прокатный валок работает при одновременном воздействии на него усилия прокатки, крутящего момента, температуры в очаге деформации и т.п. поэтому, одним из главных требований является высокая износостойкость и термоусталостная прочность, обуславливающие малый и равномерный износ валков.

Одним из путей повышения стойкости прокатных валков и снижения их металлоемкости является использование составных валков. Применение бандажей из высокопрочных материалов, возможность замены изношенных бандажей при многократном использовании оси дадут большой экономический эффект.

В настоящее время в 5,6 чистовых клетях стана 2500 ОАО ММК применяются опорные валки 1600х2500 мм, которые изготавливают из кованной стали 9ХФ. В данной работе предлагается использовать составные валки с бандажом из литой стали 150ХНМ или 35Х5НМФ. В качестве осей предлагается использовать отработанные цельнокованые валки. Опыт эксплуатации валков из подобных материалов свидетельствует, что их износостойкость в 2-2,5 раза выше, чем кованых. Соединение бандажа с осью осуществляется по посадке с гарантированным натягом. С целью увеличения передаваемого крутящего момента на посадочную поверхность оси предлагается наносить металлическое покрытие, значительно увеличивающее коэффициент трения, площадь фактического контакта оси и бандажа и его теплопроводность.

1 Краткий обзор составных прокатных валков. Характеристика стана 2500. Сортамент стана.

1.1 Краткий обзор и анализ конструкций составных прокатных валков

Основные достоинства составных валков:

Возможность изготавливать бандаж и ось из материалов с различными механическими и теплофизическими свойствами;

Возможность замены изношенного бандажа при многократном использовании оси валка;

Термическую обработку бандажа оси можно производить раздельно, что позволяет увеличить прокаливаемость, получить одинаковую твердость по всей толщине бандажа и снизить градиент остаточных напряжений, который в сплошном валке большой массы весьма высок.

Выпуск бандажированных опорных валков листовых станов освоили еще в 70-х годах прошлого века. Бандаж и ось соединяются, как правило, тепловым способом по посадке с гарантированным натягом; бандажи изготавливаются кованые или литые, оси кованные, для их изготовления обычно используют списанные валки. Отверстие в бандаже чаще всего цилиндрическое, посадочное место оси может быть цилиндрическим, бочкообразным или близким к нему по форме для уменьшения концентрации напряжений у торцов бандажа после сборки.

По способу крепления бандажей составные валки можно разделить на следующие группы:

Использование посадки с гарантированным натягом;

Применение различных механических способов крепления бандажа;

Использование легкоплавных сплавов и клеевых соединений.

Усовершенствованию конструкций, методам производства и сборки, повышению технологических характеристик составных валков посвящены многие работы отечественных и зарубежных ученых. Большое место занимают работы по обеспечению надежного соединения бандажа с осью.

Так, например, в работе предлагается использовать составной прокатный валок, содержащий бандаж с натягом, и наложенный на ось с каналами, выполненными по спирали на контактирующей с бандажом поверхности, и буртом. В работе предлагается к использованию валок с составным бандажом из спеченного карбида вольфрама. В ряде работ последних лет все чаще предлагается к использованию наплавленные бандажи из высоколегированных сплавов. Во многих случаях, при упрощении технологии изготовлении валка и повышении износостойкости его поверхности, существенно возрастает стоимость, за счет применения большого числа легирующих элементов. Потому, с целью увеличения срока эксплуатации валков, многие авторы посвящают свои работы усовершенствованию конструкции составных прокатных валков.

В работах предлагаются составные валки, содержащие несущую профилированную ось и бандаж с профилированной внутренней поверхностью, насаживаемый с натягом с возможностью свободного перемещения его участков меньшего диаметра в нагретом состоянии вдоль несущей оси через участки с большим диаметром по длине. Причем образующие поверхностей бочки оси и бандажа выполнены профилированными в виде плавной кривой по определенным зависимостям (рисунок 1,2). К недостаткам таких валков можно отнести сложность их изготовления, невозможность проконтролировать требуемую кривизну профиля посадочных поверхностей, а в случае еще и ограничены сроки эксплуатации валка, вызванные малым числом возможных переточек бандажа, вследствие возникновения растягивающих напряжений в средней части от разогрева и теплового расширения несущей оси в процессе работы прокатной клети (рисунок 2). Но главным недостатком все же можно считать сложность кривых, описывающих профили сопрягаемых поверхностей, которая затрудняет процесс токарной обработки, а точность, требуемая при

их изготовлении практически невыполнима при технологиях, существующих на машиностроительных заводах.

Рисунок 1 – Составной прокатный валок

Рисунок 2 – Составной прокатный валок

В работе , в условиях стана 2500 ОАО ММК предлагается использовать составной опорный валок, выполненный в соответствии со схемой на рисунке 3. Недостатком такого валка является наличие переходного участка оси от бурта к конусной части, являющуюся концентратором повышения напряжений, что может привести к поломке оси при повышенных нагрузках и прогибе, а также ограничение срока его эксплуатации. Кроме того, данная конструкция нетехнологична в изготовлении.

Рисунок 3 – Составной прокатный валок

Задачей предлагаемого изготовления составного опорного валка является наиболее простое техническое решение, которое увеличит срок эксплуатации за счет обеспечения постоянного натяга по всей длине сопрягаемых поверхностей.

Предлагается посадочное место бандажа и оси выполнить цилиндрическими, с точки зрения простоты и технологичности изготовления. На кромках оси сделать разгружающие фаски – скосы, для уменьшения концентрации напряжений. Для повышения несущей способности соединения и работоспособности валка основное внимание следует сосредоточить на выборе величины оптимального натяга, разработке мероприятий, существенно увеличивающих коэффициент трения на сопрягаемых поверхностях и теплопроводность контакта ось – бандаж.

При прочностных расчетах необходимо выбрать методику, позволяющую учитывать влияние усилий прокатки на напряженно – деформированное состояние бандажа.

1.2 Характеристика стана горячей прокатки 2500

Широкополосный стан горячей прокатки 2500 состоит из участка загрузки, участка нагревательных печей, черновой и чистовой групп с промежуточным рольгангом между ними и линии смотки.

Участок загрузки состоит из склада слябов и загрузочного рольганга, 3 подъемных столов со сталкивателями.

Участок нагревательных печей состоит из собственно 6 нагревательных методических печей, рольганга перед печами с толкателями и подпечного рольганга после печей.

Черновая группа состоит из клетей:

Реверсивная клеть дуо;

Уширительная клеть кварто;

Реверсивная универсальная клеть кварто;

Универсальная клеть кварто.

Чистовая группа включает летучие ножницы, чистовой окалиноломатель (клеть дуо), 7 клетей кварто. Между клетями установлены устройства ускоренного охлаждения полос (межклетьевое охлаждение).

Промежуточный рольганг обеспечивает сброс и разделку недостатков (планируется оснащение рольганга тепловыми экранами типа энкопанель).

Линия смотки включает отводящий рольганг с 30 секциями охлаждения полосы (верхнее и нижнее душирование), четыре моталки, тележки с подъемно-поворотными столами.

1.3 Сортамент стана по маркам стали и размерам полос

Широкополосный стан 2500 предназначен для горячей прокатки полос из следующих сталей:

Сталь углеродистая обыкновенного качества по ГОСТ 16523-89, 14637-89 марок стали по ГОСТ 380-71 и действующим ТУ;

Сталь свариваемая для судостроения по ГОСТ 5521-86;

Сталь углеродистая качественная конструкционная по ГОСТ 1577-81, 4041-71, 16523-89, 9045-93 и действующим ТУ;

Сталь легированная марки 65Г по ГОСТ 14959-70;

Сталь низколегированная по ГОСТ 19281-89;

Сталь 7ХНМ по ТУ 14-1-387-84;

Сталь углеродистая и низколегированная экспортного исполнения по ТП, СТП на основе иностранных стандартов.

Предельные размеры полос:

Толщина 1,8?10 мм;

Ширина 1000?2350 мм;

Вес рулона до 25 т.

2 Исследование и разработка конструкции бандажированного опорного валка стана 2500 горячей прокатки

2.1 Выбор натяга, формы, толщины бандажа и расчет несущей способности соединения

Опорный валок 5,6 клетей стана 2500 горячей прокатки ОАО ММК в соответствии с рисунком 4 имеет следующие основные размеры:

Длина бочки l=2500 мм;

Максимальный наружный диаметр бочки d=1600 мм;

Минимальный наружный диаметр d=1480 мм;

Диаметр шеек в месте соединения с бочкой 1100 мм;

Посадочное место бандажа – цилиндрическое. На расстоянии 100 мм от каждого края оси предлагается сделать разгружающие фаски высотой 10 мм для уменьшения концентраций напряжений бандажа после сборки. Это объясняется тем, что бандаж соединяется с осью тепловым способом, а при формировании соединения края бандажа остывают быстрее, чем его средняя часть, что приводит к появлению концентрации напряжения и дает дополнительную возможность развития фреттинг-коррозии и усталостных трещин в дальнейшем

Часто, для предотвращения сползания бандажа в осевом направлении на оси выполняется буртик, а на бандаже проточка, или же посадочные поверхности имеют форму конуса. В данном случае такие приспособления не используются, так как возможно предположить, что при достаточно большой длине сопрягаемых поверхностей осевого сдвига происходить не будет, а прочность соединения также обеспечится гарантированным натягом и возможным увеличением коэффициента трения на поверхностях за счет нанесения на них металлического покрытия или абразивного порошка.

Также, эта конструкция существенно проще и дешевле в изготовлении.

Анализ факторов, влияющих на выбор посадочного диаметра показывает, что область оптимальных значений отношений посадочного и внешнего диаметров колеблется в интервале d/d 2 =0,5…0,8.

Если говорить о выборе натяга соединения, то здесь можно столкнуться с разногласиями. На практике оптимальный натяг обычно принимается равным 0,8-1% от посадочного диаметра: D=(0,008?0,01)d. Некоторые авторы советуют увеличить его до 1,3%, а некоторые, наоборот, снизить до 0,5%

Для расчетов выберем три различных значения натягов: D 1 =0,8 мм; D 2 =1,15 мм; D 3 =1,3 мм.

Также, для сравнения и выбора оптимальных критериев соединения будем производить расчеты для разных коэффициентов трения и толщин бандажа.

	d посад1 =1150 мм
	d посад2 =1300 мм

Как указывалось выше, величину коэффициента трения можно изменить, нанеся какое-либо покрытие на сопрягаемые поверхности.

Наибольшая толщина бандажа(d посад =1150 мм) обуславливается его прохождением через шейки прокатного валка при сборке.

Не принимается во внимание d посад > 1300 мм, так как при достижении минимального наружного диаметра (d 2 =1480 мм) бандаж станет слишком тонким.

Произведем расчет некоторых параметров несущей способности соединения при заданных условиях.

Наибольшая осевая сила, которую может выдержать соединение :

где К – давление на посадочной поверхности, МПа;

F=pdl – площадь посадочной поверхности, мм 2 ; (d и l – диаметр и длина посадочной поверхности соответственно, мм)

f – коэффициент трения между сопрягаемыми поверхностями.

Давление К на посадочных поверхностях зависит от натяга и толщины стенок охватывающей и охватываемой детали.

Согласно формуле Ляме:

где D/d – относительный диаметральный натяг;

q - коэффициент.

где Е 1 =Е 2 =2,1х10 5 Н/мм 2 – модули упругости оси и бандажа;

m 1 =m 2 =0,3 – коэффициенты Пуассона для стали оси и бандажа

С 1 ,С 2 – коэффициенты, характеризующие тонкостенкость;

где d 1 и d 2 – соответственно внутренний диаметр оси и наружный диаметр бандажа.

Для данного случая отверстия в оси нет – d 1 =0, а за диаметр d 2 принимаем средний диаметр валка:

Тогда С 1 =1 (d 1 =0).

Наибольший крутящий момент, передаваемый соединением:
Напряжение сжатия в оси максимально на внутренней поверхности:

На внутренней поверхности бандажа максимальные растягивающие напряжения:

Результаты вычислений сведены в таблицу 1.

Выводы: Как видно, давление К, а, следовательно, и несущая способность соединения пропорциональна натягу и обратно пропорциональна коэффициентам С 1 и С 2 , характеризующим тонкостенкость.

Разность посадочных диаметров составляет всего 150 мм, но при одинаковых натягах различие контактного давления почти вдвое больше для меньшего диаметра.

Следует заметить, что и напряжение сжатия в оси также меньше в случае для более тонкого бандажа, но напряжения растяжения в бандаже с изменением его толщины остаются практически неизменными.

Таблица 1 - Характеристика прокатных валков 5,6 клетей стана 2000 и их несущая способность при различных значениях диаметров, натягов, коэффициентов трения в соединении

Давление металла на валки, т

Момент прокатки, тм

Наружный диаметр бандажа, мм

d2=1600 (1480) dср=1540

Длина сопряжения, мм

Диаметр сопрягаемых поверхностей, мм

d=1150 (C2=3,52)

d=1300 (C2=5,96)

Площадь посадочной поверхности кв.мм

Натяг, мм

Контактное давление, Мпа

Напряжение на оси валка, Мпа

Напряжение в бандаже, Мпа

Коэффициент трения f

Наибольшая осевая сила Рос, т

Наибольший крутящий момент Мкр, тм

Рисунок 4 - Составной прокатный валок

С увеличением коэффициентов трения несущая способность соединения также существенно возрастает, как в случае с d=1150 мм так и с d=1300 мм, но в случае с d=1150 мм более максимальна.

Важным является то, что для всех условий соединением обеспечивается передача крутящего момента с хорошим запасом прочности

М пр <М кр

Причем запас прочности увеличивается по мере роста контактного давления в соединении, вызванного натягом.

В целом можно сказать, что в обоих случаях обеспечивается хорошая несущая способность соединения и достаточно небольшие напряжения в деталях валка, но более предпочтительным является бандаж, внутренний диаметр которого d=1150 мм, за счет значительного увеличения все той же несущей способности.

2.2 Расчет напряжений в бандажированном опорном валке

Напряжения в составном опорном валке стана 2500 определяются для тех же основных технических данных, заданных в пункте 2.1. Требуется определить контактные напряжения на посадочной поверхности бандажа и оси.

Область бандажа обозначим через S 2 , а область вала через S. Радиус поверхности сопряжения после сборки обозначим R, а внешний радиус бандажа R 2 .

На внешнем контуре бандажа C 2 приложена сила P, равная по величине давлению металла на валки P 0 . Принимая P=P 0 , имеем систему сил, находящихся в равновесии. Посадочная поверхность образует контур C.

Расчетная схема представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Расчетная схема для определения контактных напряжений в валке

При решении задачи напряжения удобно определять в полярных координатах. Нашей задачей является определить:

s r – радиальные напряжения

s q - тангенциальные (окружные) напряжения

t r q - касательные напряжения.

Вычисления компонентов напряжений обычно весьма громоздки в общем виде и в расчетах. Используя метод Н.И. Мусхелишвили применительно к поставленной задаче и выполняя решение аналогично приведенного в работе определяются напряжения на посадочной поверхности бандажа в виде формул, удобных для численной реализации . Окончательные выражения имеют вид:

где P=P 0 – удельная нагрузка на единицу длины бандажа от внешней силы;

R – радиус контактной поверхности;

h и g – просуммированные в замкнутом виде ряды, отражающие особенность решения в зонах точек приложения сосредоточенных сил P и позволяющие улучшить сходимость рядов;

q - угловая координата точек контура C;

Постоянная Мусхелишвили;

m=0,3 - коэффициент Пуассона;

a - угол, отсчитываемый от оси х, до точки приложения силы Р;

n=R 2 /R – коэффициент, характеризующий толщину бандажа.

Последние слагаемые в формулах (9) и (10) представляют собой составляющие напряжений, зависящие от натяга. Тогда радиальные и тангенциальные напряжения в составном валке определяются из двух компонентов, из напряжений, вызванных натягом и нормальной нагрузкой:

s r = s rp + s r D (12)

s q = s q p + s q D (13)

Нормальные напряжения от натяга определяются по формуле :

где К – контактное давление от натяга (см. табл.1), МПа;

n=R 2 /R – относительная толщина бандажа.

Расчет напряжений s q D производится по следующей формуле:

где d - половина величины натяга;

Е – модуль упругости первого рода.

Касательные напряжения на поверхностях от натяга, как известно, отсутствуют.

Тогда напряжения s rp , s q p и t r q можно представить в виде:

На ЭВМ были просчитаны значения величин s rp , s q p и t r q для различных значений n , часть которых приведена в таблице 2.

Значения напряжений представлены в виде безразмерных коэффициентов С р, С q , С t , которые следует умножить на величину P/(R 2 x10 3), где Р – внешняя нагрузка на единицу длины бандажа, Н/мм; R 2 – наружный радиус бандажа.

Для определения компонентов напряжений необходимо знать только n (относительную толщину бандажа) и q (полярную угловую координату точки, в которой определяются напряжения).

В соответствии с рисунком 5 при заданных условиях равенства нулю главного вектора и главного момента силы Р, эпюры напряжений на контакте симметричны относительно оси y, то есть достаточно определения напряжений в 2х из 4х четвертей, например, в I и IV (от 3p/2 до p/2 рад).

Характер распределения напряжений по контакту ось – бандаж представлен на рисунках 6, 7, 8.

Таблица 2 – Составляющие напряжений и радиальные, тангенциальные, касательные напряжения на посадочной поверхности бандажа от воздействия силы Р = 1200 кг/мм клетей 5,6 стана 2500

N=1,34 (d=1150 мм)

n=1,19 (d=1300 мм)

Рисунок 6

Рисунок 7

Рисунок 8

Анализ полученных данных позволил выявить следующие закономерности: наименьшие значения s rp принимает по линии действия сосредоточенной силы Р вместе ее непосредственного приложения q=270°. При некоторых значениях угла q »295° для n=1,34 и q»188° для n=1,19 значения s rp меняют знак. Напряжения сжатия переходят в напряжения растяжения, стремящиеся нарушить монолитность соединения. Следовательно, эпюры s rp могут иметь определенное физическое толкование: точки контакта, в которых происходит смена знаков напряжений, определяют области зоны раскрытия стыка при отсутствии контактного давления от натяга за счет упругой деформации бандажа.

Чем тоньше бандаж, тем более максимально увеличение s rp при q=270° и тем больше градиент напряжений в области q=260?280°.

Напряжения растяжения, тем больше, чем толще бандаж, но их градиент незначителен, то есть чем тоньше бандаж, тем больше усилия сжатия на оси.

На эпюрах тангенциальных напряжений в зоне действия силы Р видно, что s qр являются растягивающими, причем их максимальная величина практически не зависит от толщины бандажа. Градиент напряжений увеличивается с уменьшением толщины бандажа, а ширина зоны уменьшается. На большей части контактной поверхности оси и бандажа напряжения являются сжимающими с меньшим градиентом для n=1,34.

Эпюры касательных напряжений t r q на рисунке 9 меняют знак в точках при q»215° и на большей части контактных поверхностей являются растягивающими, но малыми для обоих случаев, а, следовательно, не слишком значительными.

В таблице 3 представлены значения s r D и s q D для различных значений D и n.

Таблица 3 – Величина контактного давления и тангенциального напряжения от натяга.

По данным таблиц 2 и 3 построим эпюры для s rp s r D и результирующие s r в соответствии с рисунком 9. Тангенциальные напряжения от натяга различны по знаку для контактных напряжений оси и бандажа, поэтому рассмотрение суммарных эпюр на этих поверхностях необходимо производить отдельно (рисунок 10, 11).

Проведенный анализ напряжений на контакте ось-бандаж составного валка показывает, что при любой схеме нагрузки суммарная эпюра контактного давления значительно отличается от эпюры давления, вызываемого натягом. Контактные давления распределены равномерно по окружности и имеют высокий градиент в зонах возмущения от сил давления металла на валок. При этом контактные давления от натяга составляют только часть общего контактного давления (в соответствии с рисунком 9) на значительной части контакта. На части контактной поверхности общее давление несколько меньше давления от натяга.

Мпр ? [ Мкр ] = Р ? f ? R (19)

где Мпр – момент прокатки;

Рисунок 9

Рисунок 10 – Эпюры s q р, s q D , s q на контактной поверхности оси опорного валка стана 2500 при Р=1200кг/мм; n=1,19; n=1,34 и D=0,8; 1,15; 1,3

Рисунок 11 – Эпюры s q р, s q D , s q на контактной поверхности бандажа опорного валка стана 2500 при Р=1200кг/мм; n=1,19; n=1,34 и D=0,8; 1,15; 1,3

значительной части контакта. На части контактной поверхности общее давление несколько меньше давления от натяга.

Расчет валка на возможность проворачивания бандажа на оси от действия крутящего момента производится по формуле:

Мпр ? [ Мкр ] = Р ? f ? R (19)

где Мпр – момент прокатки;

[Мкр] – крутящий момент, который способно передать соединение с натягом;

Р – контактное давление в соединении;

f – коэффициент трения покоя на посадочных поверхностях соединения;

R – радиус посадочной поверхности.

Допускаемый крутящий момент прямо пропорционален контактному давлению, следовательно, при расчете составного валка на возможность проворачивания бандажа необходимо учитывать особенности распределения и величину контактного давления в валках.

Полное контактное давление в составном валке определяется по формуле:

P = s r = s rp + s r D

Интегрируя s r по кругу можно определить предельный крутящий момент, который способен передавать составной валок с учетом действия внешних сил Р:

Произведенные расчеты по этой формуле показали, что увеличение предельного крутящего момента, который способен передать составной валок без проворота бандажа с учетом воздействия внешних сил Р составляет примерно 20-25% .

Передаваемый крутящий момент пропорционален коэффициенту трения f. От величины коэффициента трения зависит и деформация валка под нагрузкой. Очевидно, что для предотвращения деформации и микросмещений в точках контакта возможно увеличить коэффициент трения и создать на контакте необходимого удельного давления. Изменение контактного давления можно достичь изменением величины натяга и изменением толщины бандажа. Как видно из рисунков 6, 7, 8, уменьшение толщины бандажа приводит к увеличению градиентов напряжений в местах приложения нагрузки. А увеличение натягов, в свою очередь, приводит к росту самих напряжений, которые уже при значении D=1,15 для d 2 =1150 мм и D=1,3 для d 2 =1300 мм превышают допускаемые для стали 150ХНМ, равные 200 МПа (табл. 1), из которой предлагается выполнить бандаж.

Поэтому становится очевидным увеличивать коэффициент трения на посадочных поверхностях. Оптимальный выбор значений величины натяга и коэффициента трения позволит избежать износа поверхности, что будет способствовать многократному использованию оси.

2.3 Расчет на кратность использования оси составного опорного валка

Оси бандажированных опорных валков изготавливаются из списанных, уже отработанных валков. Поэтому расчет на кратность использования оси ведется исходя из усталостной прочности ее материала – стали 9ХФ.

В расчетах , , учитывались число циклов нагружения, усталостные характеристики материала оси, а также величины 3х видов напряжений:

1 – сжимающих, вызванных посадкой бандажа на ось с натягом;

2 – изгибающих, вызванным давлением металла на валки;

3 – касательных, вызванных кручением.

Расчет производился для наиболее опасных сечений 1-1 и 2-2 (рисунок 12) с различными значениями натяга посадки.

Опорный валок 1600х2500 проходит перевалку в 5, 6 клетях через каждые 150 тыс. тонн проката . При перешлифовках съем с поверхности

Рисунок 12 – Схематическое изображение сечений, для которых производился расчет оси валка на усталостную прочность.

1-1 – поперечное сечение середины бочки валка

2-2 – сечение, в месте перехода от бочки валка к шейке.

бочки производится не менее 3 мм на диаметр. Общий съем составляет 120 мм (? max = 1600 мм, ? min =1080 мм), то есть валок может устанавливаться не менее 40 раз, например, по 20 в каждой клети

Основные технологические характеристики 5, 6 клетей чистовой группы стана 2500 горячей прокатки ОАО ММК приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Основные характеристики 5, 6 клетей

В расчетах принимаем средний катающий диаметр опорного валка d ср =1540 мм.

Давление металла на валки постоянно, следовательно, максимальные изгибающие напряжения s изг max равны s изг min , взятым с обратным знаком. Постоянными являются и напряжения сжатия s сж (табл. 1), зависящие от величины натяга.

Расчеты производились для трех различных величин натягов D=0,8; 1,15; 1,3.

Таким образом, циклическое нагружение во всех клетях, совмещающее действие от постоянных и переменных нагрузок, носит асимметричный характер.

Количество циклов нагружения в каждой клети составляет:

где V i – скорость прокатки в каждой клети, м/с;

d ср – средний катающий диаметр бочки опорного валка, м;

t – время работы валка в каждой клети за установку, ч;

К – количество установок.

Результаты расчетов сведены в таблицу 5.

Таблица 5 – Количество часов работы и циклов нагружения в каждой клети

Общее число циклов нагружения опорного валка при однократном использовании оси составляет: N=SN i =5,14x10 6 .

2.4 Определение циклической выносливости в сечении 1-1

Максимальные изгибающие напряжения:

где Р = 3000 тс – давление металла на валки;

а = 3,27 м – расстояние между осями нажимных винтов;

W изг = pd 2 оси /32 – момент сопротивления сечения ост при изгибе;

L боч =2,5 м – длина бочки опорного валка.

Максимальные напряжения сжатия s сж находятся по формуле (7). Следовательно, имеем:

Где j s - коэффициент чувствительности металла к ассимметрии цикла;

s 0 =(1,4…1,6) s -1 - предел усталости для пульсирующего цикла.

Максимальное напряжение, вызванное кручением t maxi , в каждой клети зависит от максимального крутящего момента М кр i =217 тм:

Эквивалентное напряжение, учитывающее все виды напряжений, действующих на составной валок:

Результаты расчетов сведены в таблицу 6.

Таблица 6 – Значения напряжений в валке для различных значений посадочных диаметров и натягов

Посадочный диаметр, м

s изг, МПа

Натяг, мм


s экв, МПа

Соответствующее число циклов, которое может выдержать образец до разрушения , :

Материал оси – сталь 9ХФ, со следующими усталостными характеристиками :

s -1 =317 МПа – предел выносливости;

N 0 =10 6 – базовое число циклов;

R=tga=(0.276s -1 -0.8)=7.95 кг/мм 2 – тангенс наклона кривой усталости

Для оценки запаса долговечности и срока службы детали при расчетах на ограниченную долговечность применяется критерий n доп.долг. – допускаемый запас долговечности:

где n доп =1,5 – допускаемый запас прочности.

Кратность использования оси при полном использовании прочностных свойств материала:

Результаты расчетов сведены в таблицу 7.

Таблица 7 – Влияние посадочного диаметра и натяга оси на ее кратность

Посадочный диаметр, м
Натяг, мм

Кратность оси Т

На основании проведенных расчетов можно сделать следующие выводы: с увеличением натяга кратность использования оси составного опорного валка снижается за счет увеличения постоянных сжимающих напряжений, вызванных горячей посадкой бандажа на ось с натягом. В случае для более тонкого бандажа (d=1,13 м) наблюдается увеличение кратности использования оси более чем в 3 раза при одинаковых значениях натяга, так как для d=1,13 м характерны меньшие напряжения сжатия оси. Если же обратиться к эпюрам распределения напряжений для разных толщин бандажа (рисунок 6, 7, 8, 9, 10, 11), то следует отметить менее благоприятную картину для более тонкого бандажа. Следует принять во внимание и то, что в расчетах учитывались не просто максимально допустимые нагрузки на валок, но их пиковые значения. Если учесть, что для стали 150ХНМ, из которой предлагается выполнить бандаж, напряжения растяжения в бандаже превышают допускаемые в случаях d=1,15 м при D=1,15 мм и d=1,3м при D=1,3 мм (табл.1), то оптимальным можно считать вариант при d=1,15 м, D=0,8. Кратность оси в этом случае составляет 2,45 раза. Но, принимая во внимание, что реальные нагрузки несколько меньше расчетных, а также то, что на сопрягаемые поверхности предлагается нанести металлическое покрытие, увеличивающее несущую способность соединения, не изменяя при этом существенным образом его напряженное состояние, то кратность использования оси естественным образом увеличится.

2.5 Определение циклической выносливости в сечении 2-2

Ось опорного составного валка в сечении 2-2 испытывает действие изгибающих и касательных напряжений. При таком нагружении напряжения изменяются по симметричному циклу:

Опасности усталостного разрушения оси в этом сечении нет.

2.6 Определение зоны проскальзывания и прогиба составного и цельного опорного валка

Известен тот факт, что в ходе работы, в результате действия приложенных нагрузок, как рабочие, так и опорные валки начинают прогибаться. Явление прогиба может вызвать ухудшение качества прокатываемой полосы, биение валков, что, в свою очередь, может привести к быстрому выводу из строя подшипниковых узлов и появлению фреттинг – коррозии.

Разница температур бандажа и оси в процессе прокатки, в случае для составного валка, может привести к проворачиванию бандажа относительно оси, то есть появлению зоны проскальзывания.

Ниже приведены расчеты возможной величины зоны проскальзывания с учетом действующих нагрузок и определения прогиба составного и цельного опорного валка с целью сравнения их значений.

2.7 Определение прогиба цельного опорного валка

Давление металла на валки при прокатке передается через рабочие валки на опорные. Характер распределения давления вдоль бочки опорных валков зависит от ширины раската, жесткости и длины бочки рабочих и опорных валков, а также от их профиля.

Если предположить, что давление металла на валки передается рабочим валком на опорный равномерно, то прогиб опорных валков можно рассчитать как изгиб балки, свободно лежащей на двух опорах, с учетом действия поперечных сил .

Общая стрела прогиба опорного валка :

f о.в. = f о.н. = f 1 + f 2 (32)

где f 1 – стрела прогиба от действия изгибающих моментов;

f 2 - стрела прогиба от действия поперечных сил.

В свою очередь

где Р – давление металла на валок;

Е – модуль упругости металла валка;

G – модуль сдвига металла валка;

D 0 – диаметр опорного валка;

d 0 – диаметр шейки опорного валка;

L – длина бочки опорного валка;

а 1 – расстояние между осями подшипников опорных валков;

с – расстояние от края бочки до оси подшипника опорного валка.

Таблица 8 – Данные для расчета прогиба цельного опорного валка

Название	Обозначение	Значение
Давление металла на валок, Н
Модуль упругости металла валка, Н/мм 2
Модуль сдвига металла валка, Н/м 2
Диаметр опорного валка, мм
Диаметр шейки опорного валка, мм
Длина шейки опорного валка, мм
Продолжение таблицы 8
Расстояние между осями подшипников, мм
Расстояние от края бочки до подшипников, мм
Прогиб от действия изгибающих моментов, мм
Прогиб от действия поперечных сил, мм

Тогда общая стрела прогиба опорного валка:

f=0,30622+0,16769=0,47391 мм

2.8 Определение прогиба и зоны проскальзывания для составного опорного валка

Основные данные для расчета приведены в таблице 9.

Таблица 9 – данные для расчета жесткости составного опорного валка

Показатель	Обозначение	Значение
Радиус бандажа, м
Радиус оси, м
Модуль упругости первого рода, Н/м 2
Модуль упругости второго рода, Н/м 2
Коэффициент, учитывающий неровность распределения касательных напряжений

Коэффициент, учитывающий исполнение кромок бандажа
Коэффициент, зависящий от поперечного сечения оси
Коэффициент, зависящий от поперечного сечения бандажа
Продолжение таблицы 9
Коэффициент Пуассона
Натяг между бандажом и осью валка, м
Коэффициент влияния выступающих по краям бандажа частей оси
Коэффициент трения
Крутящий момент, Нм
Длина бочки опорного валка, м
Усилие воздействия на валок, Н
Радиус шейки валка, м
Длина шейки валка, м
Коэффициент для шейки

Площадь поперечного сечения бандажа и оси:

Моменты инерции бандажа и оси:

Постоянный коэффициент:

Контактное давление P H =32,32х10 6 Н/м 2 (см табл. 1).

Изгибающий момент на единицу длины, возникающий за счет сил трения:

m = 4 m P H R 2 = 12822960 Нм (39)

Расчет длины участка проскальзывания бандажа относительно оси при изгибе:

Определим прогиб составного опорного валка, воспользуясь методикой, приведенной в работе , . Расчетная схема приведена на рисунке 13.

Рисунок 13 – Схема действующих усилий в осевом сечении бандажированного валка

Изгибающий момент, действующий на валок в сечении :

Перерезывающее усилие, действующие на валок в сечении :

Q 0 = q 0 (l 0 - l) = 10,23 x10 6 Н (45)

Определение прогиба при [х=0]:

Угол поворота при [х=0]:

Интенсивность силы взаимодействия между осью и бандажом:

Определение прогибов для бандажа и оси в области проскальзывания:

Углы поворота бандажа и оси:

Изгибающий момент на бандаже и оси:

Перерезывающее усилие, действующее на бандаж и ось:

Сдвиг бандажа относительно оси на краю бочки валка:

Прогиб шейки валка:

Полный прогиб бандажированного валка:

y= y x + y ш = 0,000622 м = 0,622 мм (65)

Как видно из результатов расчетов, прогибы составного и сплошного валков под нагрузкой практически одинаковы. Прогиб составного валка немногим более прогиба цельного (y сплошного = 0,474 мм, y сост = 0,622 мм). Это говорит о том, что жесткость составного валка ниже, вследствие чего бандаж может скользить относительно оси. Расчеты, в свою очередь, показали, что зона проскальзывания невелика и составляет всего 0,045 м. На величину зоны проскальзывания и жесткость валка в целом влияют окружные растягивающие напряжения во втулке s t (в соответствии с рисунком 13).

Эксперименты, проводимые для исследования жесткости составных прокатных валков позволили увидеть, что наибольшие растягивающие напряжения s t расположены на внутреннем контуре бандажа в области его контакта с валом; это указывает на возрастание контактных давлений от посадки при изгибе валка. Установлено, что уменьшение относительного натяга снижает напряжение s t . Следовательно, уменьшением натяга прессового соединения можно устранить разрушение бандажа, однако, это приводит к потере жесткости вала, ослабляет прессовое соединение, расширяет область проскальзывания бандажа и способствует фреттинг-коррозии посадочной поверхности. Так как для расчетов выбрано минимальное значение натяга (D=0,8 мм), то для улучшения сцепления вала с бандажом нужно повысить коэффициент трения на посадочной поверхности, например, при помощи нанесения металлического покрытия.

2.9 Разработка мероприятий для предотвращения фреттинг – коррозии на осадочных поверхностях и повышения поверхности валка

Фреттинг – коррозия – повреждение металлической поверхности в результате контактного трения, при котором отделенные частицы и поверхностные слои взаимодействуют с компонентами окружающей среды (наиболее часто с кислородом).

Известно, что при самых незначительных нагрузках на соприкасающихся поверхностях могут возникать заметные повреждения поверхностных слоев от фреттинга. Это в полной мере относится и к составным прокатным валкам, собранным по посадке с натягом, в которых контактные давления достигают значительных величин и имеются зоны проскальзывания, прилегающие к торцам бандажа. В местах сопряжения при знакопеременных смещениях посадочных поверхностей оси и бандажа образуются задиры, количество которых увеличивается почти пропорционально напряжению натяга. В последствии они переходят в концентраторы напряжения, что вызывает ускоренное усталостное разрушение оси, располагающейся на некотором расстоянии от торца бандажа по посадочной поверхности. Как правило, в конструкциях валков, где выражена фреттинг-коррозия, разрушение происходит здесь, а не по шейке. С целью уменьшения влияния этого процесса на торцах оси, выполняются разрушающие фаски, чтобы повысить надежность оси за счет снятия концентраторов напряжений, которые на краю сопряжения становятся равными нулю (рисунок 14).

Рисунок 14 – Скосы на краю оси бандажированного валка

Однако без специальных видов обработок посадочных поверхностей не удается избежать поломок осей по этой причине. Наиболее эффективны в этом случае мягкие гальванические покрытия. Применение их значительно увеличивает площадь фактического контакта сопряжения. При этом в контакте сопрягаемых деталей возникают прочные связи (схватывание металлов), благодаря чему поверхности металла сопрягаемых деталей защищаются от задиров и механических повреждений. При этом резко снижается вероятность образования остаточного прогиба, и увеличиваются предпосылки для многократного использования оси при сменных бандажах .

2.10 Исследование влияния покрытий сопрягаемых покрытий на несущую способность соединения ось – бандаж. Выбор материала и технологии нанесения покрытия.

Несущая способность соединения с натягом прямопропорциональна коэффициенту трения на посадочной поверхности, который входит в основные расчетные формулы для определения наибольших крутящих моментов и осевой силы. Коэффициент трения зависит от многих факторов: давление на контактных поверхностях, размеров и профиля микронеровностей, материала и состояния сопрягающихся поверхностей, а также способа сборки. Следует заметить, что для больших диаметров (d=500 - 1000 мм) посадочных поверхностей и соответственно натягов (до 0,001 d), которые характерны для конструкции составных валков, какие-либо экспериментальные данные по величине коэффициентов трения отсутствуют. Обычно при расчетах составных валков, сборка которых осуществляется путем нагрева бандажа до 300-400°С, коэффициент трения принимают равным f=0,14. Такая осторожность и выбор весьма низкой величины коэффициента трения вполне оправданы. Дело в том, что при больших значениях натяга (до 1 - 1,3 мм) влияние исходной шероховатости поверхности и образующихся на ней при нагреве бандажа окисных пленок, увеличивающих коэффициент трения, может оказаться весьма незначительным.

В ряде работ указывается, что несущую способность соединений с натягом можно существенно повысить нанесением гальванических покрытий на одну из посадочных поверхностей. Толщина покрытий обычно составляет 0,01 – 0,02 мм. В среднем применение покрытий повышает коэффициенты трений в полтора – четыре раза при всех способах сборки.

Повышение прочности соединений с гальваническими покрытиями объясняется возникновением металлических связей в зоне контакта и увеличением фактической площади контакта. Выявлено, что мягкие гальванические покрытия даже в области малых давлений подвергаются пластическим деформациям и заполнят впадины микропрофиля охватываемой детали, не вызывая его пластической деформации. Повышение прочности соединений вызывается тем, что в начальных момент смещения деталей, происходит одновременный срез большого количества микрообъемов покрытия неровностями охватываемой детали. Наиболее благоприятное влияние на несущую способность цилиндрических соединений с натягом оказывают мягкие (анодные) покрытия (цинк, кадмий и др.). Они способствуют не только повышению прочности соединений, но и сопротивлению усталости валов. Нанесение цинкового покрытия повышает предел выносливости валов при круговом изгибе на 20% .

При нанесении покрытий натяг в соединении возрастает. Обычно приращение натяга принимают равным удвоенной толщине покрытия, независимо от его вида. Следует заметить, что при больших натягах и больших диаметрах соединения влияние толщины покрытия не столько существенно.

Анализ результатов работ, в которых рассматривается влияние покрытий на несущую способность соединений с натягом дает основание полагать, что для составных валков наиболее подходит покрытие из достаточно пластичных металлов. Нанесение таких покрытий на посадочную поверхность оси позволяет повысить коэффициент трения не менее чем в 2 раза. При выборе метода и технологий покрытия будем руководствоваться следующими соображениями.

Существуют разнообразные методы нанесения металлических покрытий с целью предотвращения коррозии, высокой температуры, уменьшения износа и др. Практически все методы нанесения покрытий (горячий, электролитический, напыление, химическое осаждение и т.п.) требуют подготовки поверхностей, обычно включающей в себя обезжиривание, травление, химическое и электрохимическое полирование. Эти операции вредны для обслуживающего персонала и, несмотря на тщательную очистку стоков, загрязняют окружающую среду.

Использование перечисленных методов для нанесения покрытия на ось составного прокатного валка длиной около 5 метров представляет значительные технические трудности. Следует заметить, что в работах, где приводятся данные о влиянии покрытий на коэффициент трения, покрытия наносились электролитическим или горячим способом на небольшие образцы или модели прокатных валков . Использование таких способов для крупногабаритных валков потребует создания специальных отделений или цехов. Представляется целесообразным фрикционные методы нанесения покрытий. Одни из наиболее простых и весьма эффективных является способ нанесения покрытия вращающейся металлической щеткой (ВМЩ, фрикционное плакирование) . При этом одновременно с нанесением покрытия происходит поверхностное пластическое деформирование (ППД), что будет способствовать повышению усталостной прочности оси валка.

Схема одного из вариантов нанесения покрытия вращающейся металлической щеткой приведена на рисунке 14.

Материал покрытия (МП) прижимается к ворсу ВМЩ и разогревается в зоне контакта с ней до высокой температуры с ней. Частички металла покрытия схватываются с концами ворсинок и переносятся на обрабатываемую поверхность. Поверхность обрабатываемого изделия упрочняется за счет интенсивного пластического деформирования гибкими упругими элементами. Одновременно происходит пластическое деформирование частиц металла покрытия, находящихся на концах ворсинок и схватывание их с поверхностью изделия. Удаление окисных пленок, обнажение чистых поверхностей при совместной пластической деформации поверхностных слоев и частичек материала покрытия обеспечивает прочное сцепление их с основой.

Рисунок 14 – Схема нанесения покрытия методом фрикционного плакирования (ФП)

1- заготовка из материала покрытия (МП)

2- инструмент с гибкими упругими элементами (ВМЩ)

3- обрабатываемое изделие (ось составного валка)

Покрытие, которое наносится на посадочную поверхность оси прокатного валка должно обладать следующими свойствами: существенно увеличивать коэффициент трения, быть достаточно пластичным и заполнять впадины микропрофиля, обладать хорошей теплопроводностью. Этим требованиям может отвечать алюминий. Он хорошо наносится на стальную поверхность с помощью ВМЩ и образует покрытие достаточной толщины. Однако ответ на главный вопрос – о величине коэффициента трения в соединении с натягом, одна из сопрягаемых поверхностей которого покрыта алюминием, в технической литературе отсутствует. Цилиндрические сопряжения из материалов сталь – алюминий, собранные по посадке с натягом, также не известны, так как чистый алюминий из-за низких прочных характеристик не применяется в качестве конструкционного материала. Однако есть данные о коэффициентах трения при пластическом деформировании металлов (таблица 10) .

Таблица 10 – Коэффициенты сухого трения различных металлов по стали марки ЭХ-12 твердостью НВ-650

			Латунь Л-59	Алюминий
Среднее значение коэффициента трения

Как следует из таблицы 10, алюминий в условиях пластического деформирования имеет максимальный коэффициент трения в контакте с остальной поверхностью. Кроме того, у алюминия очень высокая теплопроводность. Эти факторы и послужили причиной выбора алюминия в качестве материала покрытия охватываемой поверхности оси валка.

2.11 Выбор материала оси и бандажа и способы их термообработки

При выборе материала составных валков следует учитывать термомеханические условия их службы. Валки подвергаются значительным статическим и ударным нагрузкам, а также термическому воздействию. При таких жестких условиях работы весьма затруднительно подобрать материал, обеспечивающий одновременно высокую прочность и износостойкость.

К бочке валка и его сердцевине предъявляются различные требования. Сердцевина должна обладать достаточной вязкостью и прочностью, хорошо сопротивляться действию изгибающих, крутящих моментов и ударным нагрузкам. Поверхность бочки должна обладать достаточной твердостью, износостойкостью, термостойкостью.

Ось валка изготавливается из стали 9ХФ, бандаж валка – 150ХНМ, исходя из опыта использования этой стали в изготовлении бандажей составных валков на ОАО ММК. Предлагается в качестве материала бандажа использовать более легированную сталь – 35Х5НМФ, которая обладает более высокой износостойкостью в сравнении с 150ХНМ. Данные по износостойкости валковых материалов в условиях горячей прокатки представлены в таблице 11.

Таблица 11 – Механические свойства и износостойкость валковых материалов.

Марка стали	Примерный химический состав	Механические свойства			Относительная износостойкость
Марка стали	Примерный химический состав	Твердость	s В, кг/см 2	s т, кг/см 2	Относительная износостойкость
	0,08-0,9%С, 0,15-0,3%V, 0,15-0,35%Si, 0,3-0,6Mn, 0,4-0,6%Cr, S, P?0,03%
	0,5-0,6%C, Ni?1,5%, S, P?0,03%
	1,4-1,6%C, 0,8-1,2%Ni, 0,5-0,8%Mn, 0,25-0,5%Si, 0,9-1.25%Cr, S, P?0,04%
	0,3-0,4%C, 5%Cr, Ni?1,5%, Mn?1,5%, Y?1,5%, S, P?0,04

Из таблицы следует, что стали 60ХН 9ХН, которые используются в основном для вертикальных и горизонтальных валков черновой группы, обладают самой низкой относительной износостойкостью, что и подтверждается опытом их эксплуатации. Но эти стали по своим характеристикам вполне подходят для изготовления осей составных валков. Для изготовления литых бандажей представляется целесообразным использовать стали 150ХНМ 35Х5НМФ.

35Х5НМФ имеет более высокую стоимость по сравнению с 150ХНМ, но, обладая значительной прочностью и износостойкостью, в процессе эксплуатации оправдывает себя, так как, обеспечивая повышенную сопротивляемость износу и выкрашиванию, дольше сохраняет хорошую структуру поверхности бочки валка.

Для придания бандажам и осям необходимых эксплуатационных свойств они вначале отдельно термообрабатываются. Затем бандаж, нагретый до определенной температуры, обеспечивающей достаточно свободное надевание на профилированную ось, образуют прессовую посадку (во время охлаждения происходит охватывание оси).

Данные технологические операции приводят к формированию в бандаже значительных остаточных напряжений от термообработки. Известны случаи, когда вследствие высокого уровня указанных напряжений бандажи разрушались еще до начала эксплуатации: при хранении или транспортировке.

По условиям эксплуатации к осям не предъявляются высокие требования по твердости (230?280HB), в то время как для бандажей требования более жесткие (55?88HSD). В связи с этим для осей применяется более мягкая по сравнению с бандажами термическая обработка, не приводящая к возникновению существенных остаточных напряжений . Кроме того, опасные с точки зрения хрупкой прочности растягивающие напряжения от посадки возникают только в бандаже, в результате чего может происходить излом вдоль бочки валка.

Как показывает опыт термообработки этих сталей при изготовлении бандажей, наиболее эффективной обработкой является тройная нормализация с температур 1050°С, 850°С и 900°С с последующим отпуском, обеспечивающие наиболее благоприятное сочетание пластических и прочностных характеристик.

Тройная нормализация приводит к сохранению наследственной литой структуры и способствует распределению свойств, обеспечивающих повышенную сопротивляемость износу и выкрашиванию.

Ось валка изготавливается из отработанного валка. После переточки до необходимых размеров на посадочную поверхность оси фрикционным методом наносится алюминиевое покрытие, толщиной примерно 20-25 мкм. Окончательная обработка посадочной поверхности перед нанесением покрытия – чистое шлифование.

Тепловая сборка существенно (в среднем 1,2-1,5 раза) увеличивает несущую способность соединений с натягом. Это объясняется тем, что при сборке под прессом микронеровности сминаются, в то время как при тепловой сборке они, смыкаясь, заходят в друг друга, что повышает коэффициент трения и прочность сцепления. В данном случае, частицы покрытия проникают как в поверхность оси, так и бандажа, происходит взаимная диффузия атомов покрытия и основного металла, что делает соединение практически монолитным.

Поэтому в соединении можно снизить натяг, необходимый для передачи заданного крутящего момента, с соответствующим уменьшением напряжений в оси и бандаже.

При достаточно высоком нагреве бандажа можно получить нулевой натяг или обеспечить зазор при сборке соединения. Рекомендуемая температура нагрева бандажа перед сборкой валка – 380°С-400°С.

Возможны следующие способы замены изношенных бандажей:

Механические – вдоль образующей бандажа на всю его толщину делаются две прорези на строгальном или фрезерном станке, в результате чего бандаж разделяется на две половины, которые легко демонтируются. Прорези располагаются диаметрально противоположно одна относительно другой.
Нагрев бандажа в индукторе токам промышленной частоты (ТПЧ) – производится нагрев бандажа до 400°С-450°С. такая температура достигается за три-четыре перехода индуктора в течении 15-20 минут. При нагреве бандажа по сечению до указанной температуры, он спадает с посадочной поверхности.
Демонтаж бандажа с помощью взрыва – такая технология применялась на ММК еще в 50-х годах прошлого века. В 1953 г. стан 1450 горячей прокатки полностью перевели на составные опорные валки. Изношенные бандажи снимаются с оси взрывом небольших зарядов, закладываемых в просверленные отверстия. Такая технология возможна в условиях г. Магнитогорска.

4 Экономическое обоснование проекта

ОАО «ММК» - крупнейший металлургический комбинат нашей страны. Его основной задачей является полное удовлетворение потребностей рынка в высококачественноой продукции. Цех ЛПЦ –4 входит в состав ММК, котрый является акционерным обществом. Развитие комбината не стоит на месте: совершенствуются методы обработки металла, внедряются в жизнь новые идеи, закупается современное оборудование.

Модернизация стана 2500 ЛПЦ-4 ОАО «ММК» осуществляется путем замены цельных валков на бандажированные. Стоимость одного бандажированного валка составляет 1,8 млн. руб., при этом годовой расход валков 10 шт. Стоимость бандажированных валков составляет 60% от стоимости цельных, при этом за счет применения для бандажа более износостойкого материала годовой расход валков уменьшиться в 1,6 раза и составит 6 шт. в год.

4.1 Расчет производственной программы

Составление производственной программы начинается с расчета баланса времени работы оборудования в планируемом периоде .

Фактическое время работы оборудования рассчитывается по формуле:

Т ф =Т ном *С*Т с *(1-Т т.пр /100%) (66)

где С=2 – количество смен работы оборудования,

Т с =12 – продолжительность одной смены,

Т т.пр – процент текущих простоев по отношению к номинальному времени (8,10%),

Т ном – номинальное время работы оборудования, рассчитываемое по формуле:

Т ном =Т кал -Т рп -Т п.пр -Т в (67)

где Т кал =365 сут. – календарный фонд времени работы оборудования,

Т рп =18,8 сут. – режимные простои;

Т п.пр =12- количество дней нахождения оборудования на планово-предупредительных ремонтах,

Т в – общее количество праздничных и выходных дней в году.

Т в =0, так как график работы непрерывный.

Годовой объем производства рассчитывается, как:

Q год =Р ср *Т ф (68)

Где Р ср =136,06 т/час – среднечасовая производительность.

Фактическое время работы оборудования и годовой объем производства:

Т ном =365-18,8-12-0=334,2 (суток)

Т т.пр =0,081*334,2=27,7 (суток) или 650 (ч)

Т ф =334,2*2*12*(1-8,1/100)=7371 (ч)

Q год =136,06*5033=1002870 т

Рассчитанные данные приведены в таблицу 12.

Таблица 12 - Баланс времени работы оборудования

4.2 Расчёт сметы капитальных затрат

Затраты на осуществление модернизации стана 2500 рассчитываются по формуле:

К з =С об +М+Д±О-Л (69)

где М– затраты на монтаж оборудования,

Д – затраты на демонтаж оборудования,

О – остаточная стоимость демонтируемого оборудования

Л – ликвидационная стоимость (по цене металлолома), рассчитываемая как:

Л= m *Ц л (70)

где m – масса демонтируемого оборудования,

Ц л – цена 1 тонны металлолома,

С об – стоимость приобретенного оборудования.

Тогда затраты на закупку валков составят:

С об =6*(1800000*0,6)=6480000 руб.

Затраты на демонтаж старых и монтаж новых валков равны нулю, так как смена валков является текущей работой в цехе: М=Д=0 руб.

Происходит замена цельных валков, уже и износившихся, соответственно их остаточная стоимость О=0 руб.

Износившиеся цельные валки идут на переработку, поэтому ликвидационной стоимостью не обладают (Л=0).

Таким образом, капитальные затраты на осуществление модернизации:

К з =6480000+0+0+0-0=6480000 руб.

4.3 Организация труда и заработной платы

Расчет фонда оплаты труда приведен в таблицу 13.

Таблица 13 - Расчет фонда оплаты труда

Наименование показателя	Наименование рабочего
	Мастер (старш.)	Бригадир	Машинист крана	Вальцовщик	Оператор поста
Отношение к производству
Разряд работы или оклад
Тарифная сетка
Тарифная ставка, руб./ч.
Система оплаты труда
График работы
Продолжение таблицы 13
Количество работающих с учетом подмены
Планируемое выполнение норм выработки
Фонд рабочего времени, чел./ ч.
Работа в праздничные дни
Переработка по графику, чел./ ч.
Работа в ночное время, чел./ ч.
Работа в вечернее время
Основная заработная плата, руб./мес.(?стр.10.1?10.8)
Оплата по тарифу (стр.4*стр.9)
Сдельный приработок
Производственная премия
Доплата за работу в праздничные дни
Доплата за переработку по графику
Доплата за работу в ночное время
Доплата за работу в вечернее время
Доплата по районному коэффициенту
Дополнительная заработная плата
Всего заработная плата по одному рабочему (стр.10+стр.11)
Всего заработная плата всех рабочих

Пояснения к таблице 13:

Расчет фонда рабочего времени (п. 9):

t мес =365*С смен * t смен /(12*б) (71)

где С смен =2 – количество смен за сутки,

t смен = 12 ч.– продолжительность одной смены,

б=4 – количество бригад,

t мес. =365*2*12/(12*4)=182,5 чел*час

Продолжительность работы в праздничные дни:

t пр =n пр * С смен * t смен /(12*б) (72)

t пр =11*2*12/12*4=5,5 чел*час

Продолжительность переработки по графику:

T мес =t гр -(2004/12),

t гр =? t мес -t пр.

T мес =182,5-2004/12=15,5 чел*час,

t гр =15,5-5,5=10 чел*час.

Расчет времени работы в ночное и вечернее время:

t ночн =1/3* t мес,

t веч =1/3* t мес,

t ночн =1/3*182,5=60,83 чел*час,

t веч =1/3*182,5=60,83 чел*час.

Расчет заработной платы по трарифу (п. 10.1):

ЗП тар = t час * t мес,

t час – часовая тарифная ставка.

Для 7го разряда: ЗП тар =24,78*182,5=4522,35 руб.;

Для 6го разряда: ЗП тар =21,71*182,5=3962,07 руб.

Для 5го разряда: ЗП тар =18,87*182,5=3443,78 руб.;

Расчет сдельного приработка (п. 10.2):

ЗП сд =ЗП тар *[(N выр -100)/100], где

N выр - планируемое выполнение норм выработки, %.

Для обоих рабочих: ?ЗП сд =0, так как норма выработки 100% и приработка нет.

Расчет производственной премии (п. 10.3):

ЗП прем. =(ЗП тар. + ?ЗП сд)*Премия/100%,

Размер производственной премии, установленный на данном участке равен 40%.

Для 7го разряда: ЗП прем. =(4522,35+0)*40%/100%=1808,94 руб.;

Для 6го разряда: ЗП прем. =(3962,07+0)*40%/100%=1584,83 руб.

Для 5го разряда: ЗП прем. =(3443,78+0)*40%/100%=1377,51 руб.;

Расчет доплаты за работу в праздничные дни при норме выработки в 100%:

ЗП пр = t час *(100/100)* t пр.

Для 7го разряда: ?ЗП пр =24,78*5,5=136,29 руб.,

Для 6го разряда: ?ЗП пр =21,71*5,5=119,41 руб.

Для 5го разряда: ?ЗП пр =18,87*5,5=103,78 руб.,

Расчет доплаты за переработку по графику (37,5%):

ЗП гр = t час *(37,5/100)* t гр

Для 7го разряда: ?ЗП гр =24,78*10*0,375=92,93 руб.,

Для 6го разряда: ?ЗП гр =21,71*10*0,375=81,41 руб.

Для 7го разряда: ?ЗП гр =18,87*10*0,375=70,76 руб.,

Расчет доплаты за работу в ночное время (40%):

ЗП ночн = t час *(40/100)* t ночн

Для 7го разряда: ?ЗП ночн =24,78*0,4*60,83=602,95 руб.,

Для 6го разряда: ?ЗП ночн =21,71*0,4*60,83=528,25 руб.

Для 5го разряда: ?ЗП ночн =18,87*0,4*60,83=459,14 руб.,

Расчет доплаты за работу в вечернее время (20%):

ЗП веч = t час *(20/100)* t веч

Для 7го разряда: ?ЗП веч =24,78*0,2*60,83=301,47 руб.,

Для 6го разряда: ?ЗП веч =21,71*0,2*60,83=264,12 руб.

Для 5го разряда: ?ЗП веч =18,87*0,2*60,83=229,57 руб.,

Районный коэффициент для уральского региона равен 15%.

ЗП р =0,15*(ЗП тар +?ЗП сд +?ЗП пр +?ЗП гр +?ЗП ночн +?ЗП веч +ЗП прем.).

Для 7го разряда: ?ЗП р =0,15*(4522,35+0+1808,94+136,29+92,93+

602,95+301,47)=1502,32 руб.,

Для 6го разряда: ?ЗП р =0,15*(3962,07+0+1584,83+119,41+

81,41+528,25+264,12)=966,01 руб.

Для 5го разряда: ?ЗП р =0,15*(3443,78+0+1377,51+103,78+70,76+

459,14+229,57)=852,68 руб.,

Расчет дополнительной заработной платы (п. 11):

При длительности очередного отпуска в 30 дней коэффициент зависимости дополнительной заработной платы от основной составляет 17,5%.

Для 7го разряда: ЗП доп =0,175*8584,67=1502,32 руб.,

Для 6го разряда: ЗП доп =0,175*7406,10=1296,07 руб.

Для 5го разряда: ЗП доп =0,175*6537,22=1144,01 руб.

4.4 Расчет отчислений на социальные нужды

Годовой фонд оплаты труда:

ФОТ год = S числ *ЗП мес *12 (73)

где S числ – списочная численность,

ЗП мес – зарплата за месяц одного сотрудника.

ФОТ год =(80695,92+69617,36+30724,92+34808,68+30724,92)*12=2958861,6 руб

Таблица 14 - Расчет отчислений во внебюджетные фонды

Итого ФОТ с отчислениями: 2958861,6 +1053354,7=34012216,33 руб.

4.5 Расчет себестоимости продукции

Таблица 15 - Калькуляция себестоимости 1 т готовой продукции

Наименование статьи затрат	Цена, руб./ед	отклонение
Наименование статьи затрат	Цена, руб./ед

1.полуфабрикаты, т
Концы и обрезки в шихту Концы и обрезки некондиция Окалина
По прокату Брак 1-го предела По металлу
Итого за вычетом отходов и брака
1.электроэнергия
2.топливо технологическое
3. отходящее тепло
4. вода техническая
5. сжатый воздух


8. вспомогательные материалы
9.основная з/п ПР
10.дополнительная з/п ПР
11.отчисления на социальные нужды
12.амортизация
13. сменное оборудование в т.ч. валки
14.транспортные расходы
Итого расходов по переделу
15. потери от брака
16. расходы по травлению
17. расходы по термич.обработке
Итого производственная себестоимость

Расчеты к таблице 15:

1. Основная заработная плата производственных рабочих:

ЗП осн =ЗП осн *12* S числ / Q год (74)

ЗП осн =(8584,67*8+7406,10*12+6537,22*8)*12/187946=3,46 руб.

2. Дополнительная плата производственных рабочих:

ЗП доп =ЗП доп *12* S числ / Q год (75)

ЗП доп =(1502,32*8+1296,07*12+1144,01*8)*12/187946=0,61 руб.

3. Отчисления с фонда оплаты труда:

Отчисления с фонда оплаты труда были рассчитаны в предыдущей главе в табл. 3 и составляют 2958861,6 руб. на весь годовой объем выпуска продукции, тогда на 1 т они составят: 2958861,6 /186946=4,07 руб.

В проектном варианте все статьи калькуляции останутся неизменными, кроме затрат на сменное оборудование (валки).

4.6 Расчет основных технико-экономических показателей

Прибыль от реализации продукции:

Пр=(Ц-С/с)*Qгод (76)

где Ц – средняя оптовая цена без НДС 1т готовой продукции.

Ц=4460 руб., тогда с НДС Ц=5262,8 руб.

в базовом варианте:

Пр=(4460-4052,85)*1002870=408318520 руб.,

в проектном варианте:

Пр / =(4460-4026,89)*1002870=434353026 руб.

Таблица 16 - Расчет чистой прибыли

Наименование показателей	Сумма, руб.	Отклонения
Наименование показателей		Отклонения
Выручка от реализации продукции, всего (Цена с НДС*Qгод)
в т.ч. НДС (стр.1*0,1525)
Выручка от реализации продукции за вычетом НДС (стр.1-стр.2)
Себестоимость продукции (С/с*Qгод)
Управленческие расходы
Коммерческие расходы
Валовая прибыль (стр.2-3-4-5)
Выручка от реализации основных средств и иного имущества
Проценты к получению
Доходы по государственным ценным бумагам
Доходы от участия в других организациях
Прочие внереализационные доходы
Платежи за пользование природными ресурсами
Расходы по реализации основных средств и иного имущества
Прочие операционные расходы
Проценты к уплате
Налог на имущество

Прочие внереализационные расходы
Прибыль отчетного года (?стр.6?11 –?стр12?18)
Налогооблагаемая прибыль (стр.19-8-9-10)
Налог на прибыль (стр.20*0,24)
Чистая прибыль (стр.19-стр.21)

Пч=326888666-307102442=19786224 руб.

Рентабельность продукции:

Рп=(Пр/С/с)*100% (77)

в базовом варианте:

Рп=(4460-4052,85)/4052,85*100%=10%,

в проектном варианте:

Рп / =(4460-4026,89)/4026,89*100%=10,75%.

ПНП=Пч/И (78)

где И – общий объем инвестиций.

Общий объем инвестиций равен сумме капитальных затрат (И=Кз=6480000 руб.)

ПНП=326888666/6480000=50,44.

Период окупаемости:

Ток=И/?Пч (79)

Ток=6480000/19786224=0,32 г или 4 месяца.

Заключение

Предлагается заменить использование цельнокованных опорных валков в 5,6 клетях стана 2500 (ЛПЦ-4) ОАО «ММК» на составные валки.

На основании проведенного обзора, анализа конструкций и опыта эксплуатации бандажированных валков была выбрана оптимальная конструкция составного валка с точки зрения постоты его изготовления и более низкой стоимости.

В качестве материала бандажа предлагается использовать стали 150ХНМ или 35Х5НМФ, износостойкость которых в 2-3 раза выше, чем стали 9ХФ, из которой изготавливаются цельнокованные валки. Бандажи предлагается изготавливать литыми с тройной нормализацией. Для изготовления осей использовать отработанные валки.

Произведены расчеты напряженно-деформированного состояния и несущей способности для различных величин посадочных диаметров (?1150 мм и?1300 мм), минимального, среднего и максимального значений натягов (D=0,8;1,15;1,3) и коэффициента трения (f=0,14;0,3;0,4). Установлено, что в случае для?1150 мм картина распределения напряжений в валке более блаоприятна, чем для?1300 мм, а несущая способность выше в 1,5-2 раза. Но с увеличением натягов возрастают и напряжения растяжения в соединении, превышая допускаемые для стали 150ХНМ. Поэтому становиться целесообразным использовать минимальный натяг D=0,8мм, который обеспечивает передачу крутящего момента с достаточным запасом даже при минимальном коэффициенте трения f=0,14.

Для увеличения несущей способности такого соединения, не увеличивая при этом значения напряжений, предлагается повысить коэффициент трения на сопрягаемых поверхностях путем нанесения металлического покрытия. В качестве материала покрытия был выбран алюминий, исходя из его стоимости и теплофизических свойств. Как показывает опыт применения такого покрытия на сопрягаемых поверхностях оси и бандажа в условиях работы составных валков на стане 2000 (ЛПЦ-10) ОАО «ММК», алюминий увеличивает коэффициент трения до значений f=0,3-0,4. Крме того, покрытие увеличивает площадь фактического контакта ось-бандаж и его теплопроводность.

Максимально возможный прогиб, определенный расчетным путем, составляет 0,62 мм, зона проскальзывания 45 мм.

Соединение бандажа с осью осуществляется тепловым способом, путем нагрева бандажа до 350°-400°С.

На основании проведенных расчетов выбраная конструкция составного валка с цилиндрическими посадочными поверхностями оси и бандажа, без применения каких-либо дополнительных фиксирующих устройств (бурты, конуса, шпонки), была признана оптимальной.

Для предотвращения фреттинг-коррозии и снятия концентрации остаточных напряжений на торцах бандажа, на краях оси выполнены скосы, таким образом, что в зонах, прилегающих к торцам бандажа, натяг равен нулю.

Стоимость составного валка составляет 60% от стоимости нового цельнокованного валка (1,8 млн.руб.). С переходо на составные валки их расход сократится с 10 до 6 шт в год. Ожидаемый экономический эффект составит около 20 млн.руб.

Список использованных источников

Полезн. мод. 35606 РФ, МПК В21В 27/02. Составной прокатный валок /Морозов А.А., Тахаутдинов Р.С., Белевский Л.С. и др. (РФ) - №2003128756/20; заявл. 30.09.2003; опубл. 27.01.2004. Бюл. №3.
Валок с бандажом из спеченого карбида вольфрама металла. Kimura Hiroyuki. Японск. патент. 7В 21В 2700. JP 3291143 В2 8155507А, 29.11.94.
Полезн. мод. 25857 РФ, МПК В21В 27/02. Прокатный валок /Ветер В.В., Белкин Г.А., Самойлов В.И. (РФ) - №2002112624/20; заявл. 13.05.2002; опубл. 27.10.2002. Бюл. №30.
Пат. 2173228 РФ, МПК В21В 27/03. Прокатный валок /Ветер В.В., Белкин Г.А. (РФ) - №99126744/02; заявл. 22.12.99; опубл. 10.09.01//
Пат. 2991648 РФ, МПК В21В 27/03. Составной прокатный валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Тишин С.В. и др. (РФ) - №2001114313/02; заявл. 24.05.2001; опубл. 27.10.2002. Бюл. №30.
Полезн. мод. 12991 РФ, МПК В21В 27/02. Составной валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Антипенко А.И. и др. (РФ) - №99118942/20; заявл. 01.09.99; опубл. 20.03.2000. Бюл. №8.
Пат. 2210445 РФ, МПК В21В 27/03. Составной валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Антипенко А.И. и др. (РФ) - №2000132306/02; заявл. 21.12.2000; опубл. 20.08.2003. Бюл. №23.
Гречищев Е.С., Ильященко А.А. Соединения с натягом: Расчеты, проектирование, изготовление – М.: Машиностроение, 1981 – 247 с., ил.
Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. Под ред. П.Н. Учаева. – 3-е изд., исправл. – М.: Машиностроение, 1988. – 544 с., ил.

10 Народецкий М.З. К выбору посадок колец подшипников качения. «Инженерный сборник» Институт механики АН СССР, т. 3, вып. 2, 1947, с. 15-26

11 Колбасин Г.Ф. Исследование работоспособности составных прокатных валков со сменным бандажом: Дис.: ..к.т.н. – Магнитогорск, 1974. – 176 с.

12 Тимошенко С.П. Сопротивление материалов, ч. П.М. – Л., Гостехтеориздат, 1933.

13 Балацкий Л.Т. Усталость валов в соединениях. – Киев: Техника, 1972, - 180 с.

14 Полухин П.И., Николаев В.А., Полухин В.П. и др. Прочность прокатных валков. – Алма-Ата: Наука, 1984. – 295 с.

15 Горячая прокатка полос на стане «2500». Технологическая инструкция ТИ – 101-П-Гл.4 – 71-97

16 Расчет кратности использования оси составного валка /Фиркович А.Ю., Полецков П.П., Солганин В.М. – Сб. центр. лаб. ОАО «ММК»: вып. 4. Магнитогорск 2000. – 242 с.

17 Соколов Л.Д., Гребеник В.М., Тылкин М.А. Исследование прокатного оборудования, Металлургия, 1964.

18 Сорокин В.Г. Марочник сталей и сплавов, Машиностроение, 1989.

19 Фирсов В.Т., Морозов Б.А., Софронов В.И. и др. Исследование работоспособности прессовых соединений типа вал-втулка в условиях статического и циклического знакопеременного нагружения //Вестник машиностроения, - 1982. №11. – с. 29-33.

20 Сафьян М.М. Прокатка широкополосной стали. Изд-во «Металлургия», 1969, с. 460.

21 Целиков А.И., Смирнов В.В. Прокатные станы, Металлургиздат, 1958.

22 Фирсов В.Т., Софронов В.И., Морозов Б.А. Экспериментальное исследование жесткости и остаточного прогиба бандажированных опорных валков //Прочность и надежность металлургических машин: Труды ВНИМЕТМАШ. Сб. №61. – М., 1979. – с. 37-43

23 Бобровников Г.А. Прочность посадок, осуществляемых с применением холода. – М.: Машиностроение, 1971. – 95 с.

24 Белевский Л.С. Пластическое деформирование поверхностного слоя и формирование покрытия при нанесении гибким инструментом. – Магнитогорск: Лицей РАН, 1996. – 231 с.

25 Чертавских А.К. Трение и смазка при обработке металлов давлением. – М.: Маталлургиздат, 1949

26 Воронцов Н.М., Жадан В.Т., Шнееров Б.Я. и др. Эксплуатация валков обжимных и сортопрокатных станов. – М.: Металлургия, 1973. – 288 с.

27 Покровский А.М., Пешковцев В.Г., Земсков А.А. Оценка трещиностойкости бандажированных прокатных валков //Вестник машиностроения, 2003. № 9 – с. 44-48.

28 Ковалев В.В. Финансовый анализ: Методы и процедуры. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 560 с.: ил.

Введение 2

Краткий обзор составных прокатных валков. Характеристика стана 2500. Сортамент стана. 3

1.1 Краткий обзор и анализ конструкций составных прокатных валков 3

1.2 Характеристика стана горячей прокатки 2500 8

1.3 Сортамент стана по маркам стали и размерам полос 9

Исследование и разработка конструкции бандажированного опорного валка стана 2500 горячей прокатки 10

2.1 Выбор натяга, формы, толщины бандажа и расчет несущей способности соединения 10

2.2 Расчет напряжений в бандажированном опорном валке 17

2.3 Расчет на кратность использования оси составного опорного валка 31

2.4 Определение циклической выносливости в сечении 1-1 33

2.5 Определение циклической выносливости в сечении 2-2 37

2.6 Определение зоны проскальзывания и прогиба составного и цельного опорного валка 37

2.7 Определение прогиба цельного опорного валка 38

2.8 Определение прогиба и зоны проскальзывания для составного опорного валка 39

2.9 Разработка мероприятий для предотвращения фреттинг – коррозии на осадочных поверхностях и повышения поверхности валка 47

2.10 Исследование влияния покрытий сопрягаемых покрытий на несущую способность соединения ось – бандаж. Выбор материала и технологии нанесения покрытия. 48

2.11 Выбор материала оси и бандажа и способы их термообработки 52

Экономическое обоснование проекта 57

4.1 Расчет производственной программы 57

4.2 Расчёт сметы капитальных затрат 59

4.3 Организация труда и заработной платы 60

4.4 Расчет отчислений на социальные нужды 63

4.5 Расчет себестоимости продукции 64

4.6 Расчет основных технико-экономических показателей 65

Заключение 68

Список использованных источников 70

Введение

Краткий обзор составных прокатных валков. Характеристика стана 2500. Сортамент стана.

1.1 Краткий обзор и анализ конструкций составных прокатных валков

Основные достоинства составных валков:

возможность изготавливать бандаж и ось из материалов с различными механическими и теплофизическими свойствами;

возможность замены изношенного бандажа при многократном использовании оси валка;

термическую обработку бандажа оси можно производить раздельно, что позволяет увеличить прокаливаемость, получить одинаковую твердость по всей толщине бандажа и снизить градиент остаточных напряжений, который в сплошном валке большой массы весьма высок.

По способу крепления бандажей составные валки можно разделить на следующие группы:

использование посадки с гарантированным натягом;

применение различных механических способов крепления бандажа;

использование легкоплавных сплавов и клеевых соединений.

и
х изготовлении практически невыполнима при технологиях, существующих на машиностроительных заводах.

Рисунок 1 – Составной прокатный валок

Рисунок 2 – Составной прокатный валок

В

работе , в условиях стана 2500 ОАО ММК предлагается использовать составной опорный валок, выполненный в соответствии со схемой на рисунке 3. Недостатком такого валка является наличие переходного участка оси от бурта к конусной части, являющуюся концентратором повышения напряжений, что может привести к поломке оси при повышенных нагрузках и прогибе, а также ограничение срока его эксплуатации. Кроме того, данная конструкция нетехнологична в изготовлении.

Рисунок 3 – Составной прокатный валок

1.2 Характеристика стана горячей прокатки 2500

Участок загрузки состоит из склада слябов и загрузочного рольганга, 3 подъемных столов со сталкивателями.

Черновая группа состоит из клетей:

реверсивная клеть дуо;

уширительная клеть кварто;

реверсивная универсальная клеть кварто;

универсальная клеть кварто.

1.3 Сортамент стана по маркам стали и размерам полос

Широкополосный стан 2500 предназначен для горячей прокатки полос из следующих сталей:

сталь углеродистая обыкновенного качества по ГОСТ 16523-89, 14637-89 марок стали по ГОСТ 380-71 и действующим ТУ;

сталь свариваемая для судостроения по ГОСТ 5521-86;

сталь углеродистая качественная конструкционная по ГОСТ 1577-81, 4041-71, 16523-89, 9045-93 и действующим ТУ;

сталь легированная марки 65Г по ГОСТ 14959-70;

сталь низколегированная по ГОСТ 19281-89;

сталь 7ХНМ по ТУ 14-1-387-84;

сталь углеродистая и низколегированная экспортного исполнения по ТП, СТП на основе иностранных стандартов.

Предельные размеры полос:

толщина 1,8 10 мм;

ширина 1000 2350 мм;

вес рулона до 25 т.

Исследование и разработка конструкции бандажированного опорного валка стана 2500 горячей прокатки

2.1 Выбор натяга, формы, толщины бандажа и расчет несущей способности соединения

длина бочки l=2500 мм;

максимальный наружный диаметр бочки d=1600 мм;

минимальный наружный диаметр d=1480 мм;

диаметр шеек в месте соединения с бочкой 1100 мм;

Также, эта конструкция существенно проще и дешевле в изготовлении.

Если говорить о выборе натяга соединения, то здесь можно столкнуться с разногласиями. На практике оптимальный натяг обычно принимается равным 0,8-1% от посадочного диаметра:  =(0,008 0,01)d. Некоторые авторы советуют увеличить его до 1,3%, а некоторые, наоборот, снизить до 0,5%

Для расчетов выберем три различных значения натягов:  1 =0,8 мм;  2 =1,15 мм;  3 =1,3 мм.

d посад1 =1150 мм

d посад2 =1300 мм

Произведем расчет некоторых параметров несущей способности соединения при заданных условиях.

где К – давление на посадочной поверхности, МПа;

F= dl – площадь посадочной поверхности, мм 2 ; (d и l – диаметр и длина посадочной поверхности соответственно, мм)

f – коэффициент трения между сопрягаемыми поверхностями.

Согласно формуле Ляме:

где  d – относительный диаметральный натяг;

 - коэффициент.

где Е 1 =Е 2 =2,1х10 5 Н/мм 2 – модули упругости оси и бандажа;

 1 = 2 =0,3 – коэффициенты Пуассона для стали оси и бандажа

С 1 ,С 2 – коэффициенты, характеризующие тонкостенкость;

где d 1 и d 2 – соответственно внутренний диаметр оси и наружный диаметр бандажа.

Для данного случая отверстия в оси нет – d 1 =0, а за диаметр d 2 принимаем средний диаметр валка:

Тогда С 1 =1 (d 1 =0).

Наибольший крутящий момент, передаваемый соединением:

Напряжение сжатия в оси максимально на внутренней поверхности:

На внутренней поверхности бандажа максимальные растягивающие напряжения:

Результаты вычислений сведены в таблицу 1.

Давление металла на валки, т

Момент прокатки, тм

Наружный диаметр бандажа, мм

Длина сопряжения, мм

Диаметр сопрягаемых поверхностей, мм

Площадь посадочной поверхности кв.мм

Натяг, мм

Контактное давление, Мпа

Напряжение на оси валка, Мпа

Напряжение в бандаже, Мпа

Коэффициент трения f

Наибольшая осевая сила Рос, т

Наибольший крутящий момент Мкр, тм

d2=1600 (1480) dср=1540

d=1150 (C2=3,52)

d=1300 (C2=5,96)

раст=146,1

раст=210,1

раст=237,5

раст=129,2

раст=185,8

Рисунок 4 - Составной прокатный валок

М пр кр

Причем запас прочности увеличивается по мере роста контактного давления в соединении, вызванного натягом.

2.2 Расчет напряжений в бандажированном опорном валке

Расчетная схема представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Расчетная схема для определения контактных напряжений в валке

При решении задачи напряжения удобно определять в полярных координатах. Нашей задачей является определить:

 r – радиальные напряжения

  - тангенциальные (окружные) напряжения

 r  - касательные напряжения.

где P=P 0 – удельная нагрузка на единицу длины бандажа от внешней силы;

R – радиус контактной поверхности;


- угловая координата точек контура C;

постоянная Мусхелишвили;

=0,3 - коэффициент Пуассона;

 - угол, отсчитываемый от оси х, до точки приложения силы Р;

n=R 2 /R – коэффициент, характеризующий толщину бандажа.

 r =  rp +  r  (12)

  =   p +    (13)

Нормальные напряжения от натяга определяются по формуле :

где К – контактное давление от натяга (см. табл.1), МПа;

n=R 2 /R – относительная толщина бандажа.

Расчет напряжений    производится по следующей формуле:

где  - половина величины натяга;

Е – модуль упругости первого рода.

Касательные напряжения на поверхностях от натяга, как известно, отсутствуют.

Тогда напряжения  rp ,   p и  r  можно представить в виде:

На ЭВМ были просчитаны значения величин  rp ,   p и  r  для различных значений n , часть которых приведена в таблице 2.

Значения напряжений представлены в виде безразмерных коэффициентов С р, С  , С  , которые следует умножить на величину P/(R 2 x10 3), где Р – внешняя нагрузка на единицу длины бандажа, Н/мм; R 2 – наружный радиус бандажа.

Для определения компонентов напряжений необходимо знать только n (относительную толщину бандажа) и  (полярную угловую координату точки, в которой определяются напряжения).

Характер распределения напряжений по контакту ось – бандаж представлен на рисунках 6, 7, 8.

С 

  р,МПа

С 

  р,МПа

С 

 р  ,МПа

С 

 р  ,МПа

90

110

130

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

262

264

266

268

270



N=1,34 (d=1150 мм)

n=1,19 (d=1300 мм)

Рисунок 6

Рисунок 7

Рисунок 8

Анализ полученных данных позволил выявить следующие закономерности: наименьшие значения  rp принимает по линии действия сосредоточенной силы Р вместе ее непосредственного приложения  =270 . При некоторых значениях угла   295 для n=1,34 и  188 для n=1,19 значения  rp меняют знак. Напряжения сжатия переходят в напряжения растяжения, стремящиеся нарушить монолитность соединения. Следовательно, эпюры  rp могут иметь определенное физическое толкование: точки контакта, в которых происходит смена знаков напряжений, определяют области зоны раскрытия стыка при отсутствии контактного давления от натяга за счет упругой деформации бандажа.

Чем тоньше бандаж, тем более максимально увеличение  rp при  =270 и тем больше градиент напряжений в области  =260 280 .

На эпюрах тангенциальных напряжений в зоне действия силы Р видно, что   р являются растягивающими, причем их максимальная величина практически не зависит от толщины бандажа. Градиент напряжений увеличивается с уменьшением толщины бандажа, а ширина зоны уменьшается. На большей части контактной поверхности оси и бандажа напряжения являются сжимающими с меньшим градиентом для n=1,34.

Эпюры касательных напряжений  r  на рисунке 9 меняют знак в точках при  215 и на большей части контактных поверхностей являются растягивающими, но малыми для обоих случаев, а, следовательно, не слишком значительными.

В таблице 3 представлены значения  r  и   для различных значений  и n.

Таблица 3 – Величина контактного давления и тангенциального напряжения от натяга.

 r  , МПа

  , МПа

По данным таблиц 2 и 3 построим эпюры для  rp  r  и результирующие  r в соответствии с рисунком 9. Тангенциальные напряжения от натяга различны по знаку для контактных напряжений оси и бандажа, поэтому рассмотрение суммарных эпюр на этих поверхностях необходимо производить отдельно (рисунок 10, 11).

Мпр  [ Мкр ] = Р  f  R (19)

где Мпр – момент прокатки;

Рисунок 9

Рисунок 10 – Эпюры   р,   ,   на контактной поверхности оси опорного валка стана 2500 при Р=1200кг/мм; n=1,19; n=1,34 и  =0,8; 1,15; 1,3

Рисунок 11 – Эпюры   р,   ,   на контактной поверхности бандажа опорного валка стана 2500 при Р=1200кг/мм; n=1,19; n=1,34 и  =0,8; 1,15; 1,3

Мпр  [ Мкр ] = Р  f  R (19)

где Мпр – момент прокатки;

[Мкр] – крутящий момент, который способно передать соединение с натягом;

Р – контактное давление в соединении;

f – коэффициент трения покоя на посадочных поверхностях соединения;

R – радиус посадочной поверхности.

Полное контактное давление в составном валке определяется по формуле:

P =  r =  rp +  r 

Интегрируя  r по кругу можно определить предельный крутящий момент, который способен передавать составной валок с учетом действия внешних сил Р:

Передаваемый крутящий момент пропорционален коэффициенту трения f. От величины коэффициента трения зависит и деформация валка под нагрузкой. Очевидно, что для предотвращения деформации и микросмещений в точках контакта возможно увеличить коэффициент трения и создать на контакте необходимого удельного давления. Изменение контактного давления можно достичь изменением величины натяга и изменением толщины бандажа. Как видно из рисунков 6, 7, 8, уменьшение толщины бандажа приводит к увеличению градиентов напряжений в местах приложения нагрузки. А увеличение натягов, в свою очередь, приводит к росту самих напряжений, которые уже при значении  =1,15 для d 2 =1150 мм и  =1,3 для d 2 =1300 мм превышают допускаемые для стали 150ХНМ, равные 200 МПа (табл. 1), из которой предлагается выполнить бандаж.

2.3 Расчет на кратность использования оси составного опорного валка

1 – сжимающих, вызванных посадкой бандажа на ось с натягом;

2 – изгибающих, вызванным давлением металла на валки;

3 – касательных, вызванных кручением.

Расчет производился для наиболее опасных сечений 1-1 и 2-2 (рисунок 12) с различными значениями натяга посадки.

– поперечное сечение середины бочки валка

2-2 – сечение, в месте перехода от бочки валка к шейке.

бочки производится не менее 3 мм на диаметр. Общий съем составляет 120 мм ( max = 1600 мм,  min =1080 мм), то есть валок может устанавливаться не менее 40 раз, например, по 20 в каждой клети

Таблица 4 – Основные характеристики 5, 6 клетей

В расчетах принимаем средний катающий диаметр опорного валка d ср =1540 мм.

Давление металла на валки постоянно, следовательно, максимальные изгибающие напряжения  изг max равны  изг min , взятым с обратным знаком. Постоянными являются и напряжения сжатия  сж (табл. 1), зависящие от величины натяга.

Расчеты производились для трех различных величин натягов  =0,8; 1,15; 1,3.

Количество циклов нагружения в каждой клети составляет:

где V i – скорость прокатки в каждой клети, м/с;

d ср – средний катающий диаметр бочки опорного валка, м;

t – время работы валка в каждой клети за установку, ч;

К – количество установок.

Результаты расчетов сведены в таблицу 5.

Таблица 5 – Количество часов работы и циклов нагружения в каждой клети

Общее число циклов нагружения опорного валка при однократном использовании оси составляет: N= N i =5,14x10 6 .

2.4 Определение циклической выносливости в сечении 1-1

Максимальные изгибающие напряжения:

(23)

где Р = 3000 тс – давление металла на валки;

а = 3,27 м – расстояние между осями нажимных винтов;

W изг =  d 2 оси /32 – момент сопротивления сечения ост при изгибе;

L боч =2,5 м – длина бочки опорного валка.

Максимальные напряжения сжатия  сж находятся по формуле (7). Следовательно, имеем:

Г
де   - коэффициент чувствительности металла к ассимметрии цикла;

 0 =(1,4…1,6)  -1 - предел усталости для пульсирующего цикла.

Максимальное напряжение, вызванное кручением  maxi , в каждой клети зависит от максимального крутящего момента М кр i =217 тм:

Эквивалентное напряжение, учитывающее все виды напряжений, действующих на составной валок:

Результаты расчетов сведены в таблицу 6.

Таблица 6 – Значения напряжений в валке для различных значений посадочных диаметров и натягов

Посадочный диаметр, м

 изг, МПа

 max , МПа

Натяг, мм

 сж, МПа

 max , МПа

 экв, МПа

Соответствующее число циклов, которое может выдержать образец до разрушения , :

Материал оси – сталь 9ХФ, со следующими усталостными характеристиками :

 -1 =317 МПа – предел выносливости;

N 0 =10 6 – базовое число циклов;

R=tg =(0.276 -1 -0.8)=7.95 кг/мм 2 – тангенс наклона кривой усталости

где n доп =1,5 – допускаемый запас прочности.

Кратность использования оси при полном использовании прочностных свойств материала:

Результаты расчетов сведены в таблицу 7.

Таблица 7 – Влияние посадочного диаметра и натяга оси на ее кратность

Посадочный диаметр, м

Натяг, мм

N ппр  10 6

Кратность оси Т

На основании проведенных расчетов можно сделать следующие выводы: с увеличением натяга кратность использования оси составного опорного валка снижается за счет увеличения постоянных сжимающих напряжений, вызванных горячей посадкой бандажа на ось с натягом. В случае для более тонкого бандажа (d=1,13 м) наблюдается увеличение кратности использования оси более чем в 3 раза при одинаковых значениях натяга, так как для d=1,13 м характерны меньшие напряжения сжатия оси. Если же обратиться к эпюрам распределения напряжений для разных толщин бандажа (рисунок 6, 7, 8, 9, 10, 11), то следует отметить менее благоприятную картину для более тонкого бандажа. Следует принять во внимание и то, что в расчетах учитывались не просто максимально допустимые нагрузки на валок, но их пиковые значения. Если учесть, что для стали 150ХНМ, из которой предлагается выполнить бандаж, напряжения растяжения в бандаже превышают допускаемые в случаях d=1,15 м при  =1,15 мм и d=1,3м при  =1,3 мм (табл.1), то оптимальным можно считать вариант при d=1,15 м,  =0,8. Кратность оси в этом случае составляет 2,45 раза. Но, принимая во внимание, что реальные нагрузки несколько меньше расчетных, а также то, что на сопрягаемые поверхности предлагается нанести металлическое покрытие, увеличивающее несущую способность соединения, не изменяя при этом существенным образом его напряженное состояние, то кратность использования оси естественным образом увеличится.

2.5 Определение циклической выносливости в сечении 2-2

Опасности усталостного разрушения оси в этом сечении нет.

2.6 Определение зоны проскальзывания и прогиба составного и цельного опорного валка

2.7 Определение прогиба цельного опорного валка

Общая стрела прогиба опорного валка :

f о.в. = f о.н. = f 1 + f 2 (32)

где f 1 – стрела прогиба от действия изгибающих моментов;

f 2 - стрела прогиба от действия поперечных сил.

В свою очередь

где Р – давление металла на валок;

Е – модуль упругости металла валка;

G – модуль сдвига металла валка;

D 0 – диаметр опорного валка;

d 0 – диаметр шейки опорного валка;

L – длина бочки опорного валка;

а 1 – расстояние между осями подшипников опорных валков;

с – расстояние от края бочки до оси подшипника опорного валка.

Таблица 8 – Данные для расчета прогиба цельного опорного валка

Название

Обозначение

Значение

Давление металла на валок, Н

Модуль упругости металла валка, Н/мм 2

Модуль сдвига металла валка, Н/м 2

Диаметр опорного валка, мм

Диаметр шейки опорного валка, мм

Длина шейки опорного валка, мм

Расстояние между осями подшипников, мм

Расстояние от края бочки до подшипников, мм

Прогиб от действия изгибающих моментов, мм

Прогиб от действия поперечных сил, мм

Продолжение таблицы 8

Тогда общая стрела прогиба опорного валка:

f =0,30622+0,16769=0,47391 мм

2.8 Определение прогиба и зоны проскальзывания для составного опорного валка

Основные данные для расчета приведены в таблице 9.

Таблица 9 – данные для расчета жесткости составного опорного валка

Показатель

Обозначение

Значение

Радиус бандажа, м

Радиус оси, м

Модуль упругости первого рода, Н/м 2

Модуль упругости второго рода, Н/м 2

Коэффициент, учитывающий исполнение кромок бандажа

Коэффициент, зависящий от поперечного сечения оси

Коэффициент, зависящий от поперечного сечения бандажа

Коэффициент Пуассона



Натяг между бандажом и осью валка, м



Коэффициент влияния выступающих по краям бандажа частей оси

Коэффициент трения



Крутящий момент, Нм

Длина бочки опорного валка, м

Усилие воздействия на валок, Н

Радиус шейки валка, м

Длина шейки валка, м

Коэффициент для шейки

Коэффициент, учитывающий неровность распределения касательных напряжений

Продолжение таблицы 9

Площадь поперечного сечения бандажа и оси:

Моменты инерции бандажа и оси:

Постоянный коэффициент:

Контактное давление P H =32,32х10 6 Н/м 2 (см табл. 1).

Изгибающий момент на единицу длины, возникающий за счет сил трения:

m = 4  P H R 2 = 12822960 Нм (39)

Расчет длины участка проскальзывания бандажа относительно оси при изгибе:

Рисунок 13 – Схема действующих усилий в осевом сечении бандажированного валка

Р
аспределенная нагрузка:

Изгибающий момент, действующий на валок в сечении :

Перерезывающее усилие, действующие на валок в сечении :

Q 0 = q 0 (l 0 - l ) = 10,23 x 10 6 Н (45)

Определение прогиба при [х=0]:

Угол поворота при [х=0]:

Интенсивность силы взаимодействия между осью и бандажом:

Определение прогибов для бандажа и оси в области проскальзывания:

Углы поворота бандажа и оси:

Изгибающий момент на бандаже и оси:

Перерезывающее усилие, действующее на бандаж и ось:

Сдвиг бандажа относительно оси на краю бочки валка:

(60)

Прогиб шейки валка:

(62)

Полный прогиб бандажированного валка:

y = y x + y ш = 0,000622 м = 0,622 мм (65)

Как видно из результатов расчетов, прогибы составного и сплошного валков под нагрузкой практически одинаковы. Прогиб составного валка немногим более прогиба цельного (y сплошного = 0,474 мм, y сост = 0,622 мм). Это говорит о том, что жесткость составного валка ниже, вследствие чего бандаж может скользить относительно оси. Расчеты, в свою очередь, показали, что зона проскальзывания невелика и составляет всего 0,045 м. На величину зоны проскальзывания и жесткость валка в целом влияют окружные растягивающие напряжения во втулке  t (в соответствии с рисунком 13).

Эксперименты, проводимые для исследования жесткости составных прокатных валков позволили увидеть, что наибольшие растягивающие напряжения  t расположены на внутреннем контуре бандажа в области его контакта с валом; это указывает на возрастание контактных давлений от посадки при изгибе валка. Установлено, что уменьшение относительного натяга снижает напряжение  t . Следовательно, уменьшением натяга прессового соединения можно устранить разрушение бандажа, однако, это приводит к потере жесткости вала, ослабляет прессовое соединение, расширяет область проскальзывания бандажа и способствует фреттинг-коррозии посадочной поверхности. Так как для расчетов выбрано минимальное значение натяга ( =0,8 мм), то для улучшения сцепления вала с бандажом нужно повысить коэффициент трения на посадочной поверхности, например, при помощи нанесения металлического покрытия.

2.9 Разработка мероприятий для предотвращения фреттинг – коррозии на осадочных поверхностях и повышения поверхности валка

Рисунок 14 – Скосы на краю оси бандажированного валка

2.10 Исследование влияния покрытий сопрягаемых покрытий на несущую способность соединения ось – бандаж. Выбор материала и технологии нанесения покрытия.

Несущая способность соединения с натягом прямопропорциональна коэффициенту трения на посадочной поверхности, который входит в основные расчетные формулы для определения наибольших крутящих моментов и осевой силы. Коэффициент трения зависит от многих факторов: давление на контактных поверхностях, размеров и профиля микронеровностей, материала и состояния сопрягающихся поверхностей, а также способа сборки. Следует заметить, что для больших диаметров (d=500 - 1000 мм) посадочных поверхностей и соответственно натягов (до 0,001 d), которые характерны для конструкции составных валков, какие-либо экспериментальные данные по величине коэффициентов трения отсутствуют. Обычно при расчетах составных валков, сборка которых осуществляется путем нагрева бандажа до 300-400 С, коэффициент трения принимают равным f=0,14. Такая осторожность и выбор весьма низкой величины коэффициента трения вполне оправданы. Дело в том, что при больших значениях натяга (до 1 - 1,3 мм) влияние исходной шероховатости поверхности и образующихся на ней при нагреве бандажа окисных пленок, увеличивающих коэффициент трения, может оказаться весьма незначительным.

Схема одного из вариантов нанесения покрытия вращающейся металлической щеткой приведена на рисунке 14.

Рисунок 14 – Схема нанесения покрытия методом фрикционного плакирования (ФП)

заготовка из материала покрытия (МП)

инструмент с гибкими упругими элементами (ВМЩ)

обрабатываемое изделие (ось составного валка)

Таблица 10 – Коэффициенты сухого трения различных металлов по стали марки ЭХ-12 твердостью НВ-650

2.11 Выбор материала оси и бандажа и способы их термообработки

Таблица 11 – Механические свойства и износостойкость валковых материалов.

Твердость

 В, кг/см 2

 т, кг/см 2

0,08-0,9%С, 0,15-0,3%V, 0,15-0,35%Si, 0,3-0,6Mn, 0,4-0,6%Cr, S, P 0,03%

0,5-0,6%C, Ni 1,5%, S, P 0,03%

1,4-1,6%C, 0,8-1,2%Ni, 0,5-0,8%Mn, 0,25-0,5%Si, 0,9-1.25%Cr, S, P 0,04%

0,3-0,4%C, 5%Cr, Ni 1,5%, Mn 1,5%, Y 1,5%, S, P 0,04

Марка стали	Примерный химический состав	Механические свойства			Относительная износостойкость

По условиям эксплуатации к осям не предъявляются высокие требования по твердости (230 280HB), в то время как для бандажей требования более жесткие (55 88HSD). В связи с этим для осей применяется более мягкая по сравнению с бандажами термическая обработка, не приводящая к возникновению существенных остаточных напряжений . Кроме того, опасные с точки зрения хрупкой прочности растягивающие напряжения от посадки возникают только в бандаже, в результате чего может происходить излом вдоль бочки валка.

Как показывает опыт термообработки этих сталей при изготовлении бандажей, наиболее эффективной обработкой является тройная нормализация с температур 1050 С, 850 С и 900 С с последующим отпуском, обеспечивающие наиболее благоприятное сочетание пластических и прочностных характеристик.

Возможны следующие способы замены изношенных бандажей:

Механические – вдоль образующей бандажа на всю его толщину делаются две прорези на строгальном или фрезерном станке, в результате чего бандаж разделяется на две половины, которые легко демонтируются. Прорези располагаются диаметрально противоположно одна относительно другой.

Нагрев бандажа в индукторе токам промышленной частоты (ТПЧ) – производится нагрев бандажа до 400 С-450 С. такая температура достигается за три-четыре перехода индуктора в течении 15-20 минут. При нагреве бандажа по сечению до указанной температуры, он спадает с посадочной поверхности.

Демонтаж бандажа с помощью взрыва – такая технология применялась на ММК еще в 50-х годах прошлого века. В 1953 г. стан 1450 горячей прокатки полностью перевели на составные опорные валки. Изношенные бандажи снимаются с оси взрывом небольших зарядов, закладываемых в просверленные отверстия. Такая технология возможна в условиях г. Магнитогорска.

Экономическое обоснование проекта

4.1 Расчет производственной программы

Составление производственной программы начинается с расчета баланса времени работы оборудования в планируемом периоде  28 .

Фактическое время работы оборудования рассчитывается по формуле:

Т ф =Т ном *С*Т с *(1-Т т.пр /100%) (66)

где С=2 – количество смен работы оборудования,

Т с =12 – продолжительность одной смены,

Т т.пр – процент текущих простоев по отношению к номинальному времени (8,10%),

Т ном – номинальное время работы оборудования, рассчитываемое по формуле:

Т ном =Т кал -Т рп -Т п.пр -Т в (67)

где Т кал =365 сут. – календарный фонд времени работы оборудования,

Т рп =18,8 сут. – режимные простои;

Т п.пр =12- количество дней нахождения оборудования на планово-предупредительных ремонтах,

Т в – общее количество праздничных и выходных дней в году.

Т в =0, так как график работы непрерывный.

Годовой объем производства рассчитывается, как:

Q год =Р ср *Т ф (68)

Где Р ср =136,06 т/час – среднечасовая производительность.

Фактическое время работы оборудования и годовой объем производства:

Т ном =365-18,8-12-0=334,2 (суток)

Т т.пр =0,081*334,2=27,7 (суток) или 650 (ч)

Т ф =334,2*2*12*(1-8,1/100)=7371 (ч)

Q год =136,06*5033=1002870 т

Рассчитанные данные приведены в таблицу 12.

Таблица 12 - Баланс времени работы оборудования

4.2 Расчёт сметы капитальных затрат

Затраты на осуществление модернизации стана 2500 рассчитываются по формуле:

К з =С об +М+Д±О-Л (69)

где М– затраты на монтаж оборудования,

Д – затраты на демонтаж оборудования,

О – остаточная стоимость демонтируемого оборудования

Л – ликвидационная стоимость (по цене металлолома), рассчитываемая как:

Л= m *Ц л (70)

где m – масса демонтируемого оборудования,

Ц л – цена 1 тонны металлолома,

С об – стоимость приобретенного оборудования.

Тогда затраты на закупку валков составят:

С об =6*(1800000*0,6)=6480000 руб.

Происходит замена цельных валков, уже и износившихся, соответственно их остаточная стоимость О=0 руб.

Износившиеся цельные валки идут на переработку, поэтому ликвидационной стоимостью не обладают (Л=0).

Таким образом, капитальные затраты на осуществление модернизации:

К з =6480000+0+0+0-0=6480000 руб.

4.3 Организация труда и заработной платы

Расчет фонда оплаты труда приведен в таблицу 13.

Таблица 13 - Расчет фонда оплаты труда

Мастер (старш.)

Машинист крана

Отношение к производству

Разряд работы или оклад

Тарифная сетка

Тарифная ставка, руб./ч.

Система оплаты труда

График работы

Количество работающих с учетом подмены

Планируемое выполнение норм выработки

Фонд рабочего времени, чел./ ч.

Работа в праздничные дни

Переработка по графику, чел./ ч.

Работа в ночное время, чел./ ч.

Работа в вечернее время

Основная заработная плата, руб./мес.(Σстр.10.1ч10.8)

Оплата по тарифу (стр.4*стр.9)

Сдельный приработок

Производственная премия

Доплата за работу в праздничные дни

Доплата за переработку по графику

Доплата за работу в ночное время

Доплата за работу в вечернее время

Доплата по районному коэффициенту

Дополнительная заработная плата

Всего заработная плата по одному рабочему (стр.10+стр.11)

Всего заработная плата всех рабочих

Наименование показателя	Наименование рабочего
	Бригадир	Вальцовщик	Оператор поста






Продолжение таблицы 13

Пояснения к таблице 13:

Расчет фонда рабочего времени (п. 9):

t мес =365*С смен * t смен /(12*б) (71)

где С смен =2 – количество смен за сутки,

t смен = 12 ч.– продолжительность одной смены,

б=4 – количество бригад,

t мес. =365*2*12/(12*4)=182,5 чел*час

Продолжительность работы в праздничные дни:

t пр =n пр * С смен * t смен /(12*б) (72)

t пр =11*2*12/12*4=5,5 чел*час

Продолжительность переработки по графику:

∆ t мес =t гр -(2004/12),

t гр =∆ t мес -t пр.

∆ t мес =182,5-2004/12=15,5 чел*час,

t гр =15,5-5,5=10 чел*час.

Расчет времени работы в ночное и вечернее время:

t ночн =1/3* t мес,

t веч =1/3* t мес,

t ночн =1/3*182,5=60,83 чел*час,

t веч =1/3*182,5=60,83 чел*час.

Расчет заработной платы по трарифу (п. 10.1):

ЗП тар = t час * t мес,

t час – часовая тарифная ставка.

Для 7го разряда: ЗП тар =24,78*182,5=4522,35 руб.;

Для 6го разряда: ЗП тар =21,71*182,5=3962,07 руб.

Для 5го разряда: ЗП тар =18,87*182,5=3443,78 руб.;

Расчет сдельного приработка (п. 10.2):

∆ЗП сд =ЗП тар *[(N выр -100)/100], где

N выр - планируемое выполнение норм выработки, %.

Для обоих рабочих: ∆ЗП сд =0, так как норма выработки 100% и приработка нет.

Расчет производственной премии (п. 10.3):

ЗП прем. =(ЗП тар. + ∆ЗП сд)*Премия/100%,

Размер производственной премии, установленный на данном участке равен 40%.

Для 7го разряда: ЗП прем. =(4522,35+0)*40%/100%=1808,94 руб.;

Для 6го разряда: ЗП прем. =(3962,07+0)*40%/100%=1584,83 руб.

Для 5го разряда: ЗП прем. =(3443,78+0)*40%/100%=1377,51 руб.;

Расчет доплаты за работу в праздничные дни при норме выработки в 100%:

∆ЗП пр = t час *(100/100)* t пр.

Для 7го разряда: ∆ЗП пр =24,78*5,5=136,29 руб.,

Для 6го разряда: ∆ЗП пр =21,71*5,5=119,41 руб.

Для 5го разряда: ∆ЗП пр =18,87*5,5=103,78 руб.,

Расчет доплаты за переработку по графику (37,5%):

∆ЗП гр = t час *(37,5/100)* t гр

Для 7го разряда: ∆ЗП гр =24,78*10*0,375=92,93 руб.,

Для 6го разряда: ∆ЗП гр =21,71*10*0,375=81,41 руб.

Для 7го разряда: ∆ЗП гр =18,87*10*0,375=70,76 руб.,

Расчет доплаты за работу в ночное время (40%):

∆ЗП ночн = t час *(40/100)* t ночн

Для 7го разряда: ∆ЗП ночн =24,78*0,4*60,83=602,95 руб.,

Для 6го разряда: ∆ЗП ночн =21,71*0,4*60,83=528,25 руб.

Для 5го разряда: ∆ЗП ночн =18,87*0,4*60,83=459,14 руб.,

Расчет доплаты за работу в вечернее время (20%):

∆ЗП веч = t час *(20/100)* t веч

Для 7го разряда: ∆ЗП веч =24,78*0,2*60,83=301,47 руб.,

Для 6го разряда: ∆ЗП веч =21,71*0,2*60,83=264,12 руб.

Для 5го разряда: ∆ЗП веч =18,87*0,2*60,83=229,57 руб.,

Районный коэффициент для уральского региона равен 15%.

∆ЗП р =0,15*(ЗП тар +∆ЗП сд +∆ЗП пр +∆ЗП гр +∆ЗП ночн +∆ЗП веч +ЗП прем.).

Для 7го разряда: ∆ЗП р =0,15*(4522,35+0+1808,94+136,29+92,93+

602,95+301,47)=1502,32 руб.,

Для 6го разряда: ∆ЗП р =0,15*(3962,07+0+1584,83+119,41+

81,41+528,25+264,12)=966,01 руб.

Для 5го разряда: ∆ЗП р =0,15*(3443,78+0+1377,51+103,78+70,76+

459,14+229,57)=852,68 руб.,

Расчет дополнительной заработной платы (п. 11):

Для 7го разряда: ЗП доп =0,175*8584,67=1502,32 руб.,

Для 6го разряда: ЗП доп =0,175*7406,10=1296,07 руб.

Для 5го разряда: ЗП доп =0,175*6537,22=1144,01 руб.

4.4 Расчет отчислений на социальные нужды

Годовой фонд оплаты труда:

ФОТ год = S числ *ЗП мес *12 (73)

где S числ – списочная численность,

ЗП мес – зарплата за месяц одного сотрудника.

ФОТ год =(80695,92+69617,36+30724,92+34808,68+30724,92)*12=2958861,6 руб

Таблица 14 - Расчет отчислений во внебюджетные фонды

Итого ФОТ с отчислениями: 2958861,6 +1053354,7=34012216,33 руб.

4.5 Расчет себестоимости продукции

Таблица 15 - Калькуляция себестоимости 1 т готовой продукции

1.полуфабрикаты, т

Концы и обрезки в шихту

Концы и обрезки некондиция

Окалина

По прокату

Брак 1-го предела

По металлу

Итого за вычетом отходов и брака

1.электроэнергия

2.топливо технологическое

3. отходящее тепло

4. вода техническая

5. сжатый воздух

8. вспомогательные материалы

9.основная з/п ПР

10.дополнительная з/п ПР

11.отчисления на социальные нужды

12.амортизация

13. сменное оборудование

в т.ч. валки

14.транспортные расходы

Итого расходов по переделу

15. потери от брака

16. расходы по травлению

17. расходы по термич.обработке

Итого производственная себестоимость

Наименование статьи затрат	Цена, руб./ед	Сумма	отклонение
Наименование статьи затрат	Цена, руб./ед

Расчеты к таблице 15:

1. Основная заработная плата производственных рабочих:

ЗП осн =ЗП осн *12* S числ / Q год (74)

ЗП осн =(8584,67*8+7406,10*12+6537,22*8)*12/187946=3,46 руб.

2. Дополнительная плата производственных рабочих:

ЗП доп =ЗП доп *12* S числ / Q год (75)

ЗП доп =(1502,32*8+1296,07*12+1144,01*8)*12/187946=0,61 руб.

3. Отчисления с фонда оплаты труда:

4.6 Расчет основных технико-экономических показателей

Прибыль от реализации продукции:

Пр=(Ц-С/с)*Qгод (76)

где Ц – средняя оптовая цена без НДС 1т готовой продукции.

Ц=4460 руб., тогда с НДС Ц=5262,8 руб.

в базовом варианте:

Пр=(4460-4052,85)*1002870=408318520 руб.,

в проектном варианте:

Пр / =(4460-4026,89)*1002870=434353026 руб.

Таблица 16 - Расчет чистой прибыли

Наименование показателей	Сумма, руб.	Отклонения
Наименование показателей		Отклонения
Выручка от реализации продукции, всего (Цена с НДС*Qгод)
в т.ч. НДС (стр.1*0,1525)
Выручка от реализации продукции за вычетом НДС (стр.1-стр.2)
Себестоимость продукции (С/с*Qгод)
Управленческие расходы
Коммерческие расходы
Валовая прибыль (стр.2-3-4-5)
Выручка от реализации основных средств и иного имущества
Проценты к получению
Доходы по государственным ценным бумагам
Доходы от участия в других организациях
Прочие внереализационные доходы
Платежи за пользование природными ресурсами
Расходы по реализации основных средств и иного имущества
Прочие операционные расходы
Проценты к уплате
Налог на имущество

Прочие внереализационные расходы
Прибыль отчетного года (Σстр.6ч11 –Σстр12ч18)
Налогооблагаемая прибыль (стр.19-8-9-10)
Налог на прибыль (стр.20*0,24)
Чистая прибыль (стр.19-стр.21)

∆Пч=326888666-307102442=19786224 руб.

Рентабельность продукции:

Рп=(Пр/С/с)*100% (77)

в базовом варианте:

Рп=(4460-4052,85)/4052,85*100%=10%,

в проектном варианте:

Рп / =(4460-4026,89)/4026,89*100%=10,75%.

ПНП=Пч/И (78)

где И – общий объем инвестиций.

Общий объем инвестиций равен сумме капитальных затрат (И=Кз=6480000 руб.)

ПНП=326888666/6480000=50,44.

Период окупаемости:

Ток=И/∆Пч (79)

Ток=6480000/19786224=0,32 г или 4 месяца.

Заключение

Произведены расчеты напряженно-деформированного состояния и несущей способности для различных величин посадочных диаметров ( 1150 мм и  1300 мм), минимального, среднего и максимального значений натягов ( =0,8;1,15;1,3) и коэффициента трения (f=0,14;0,3;0,4). Установлено, что в случае для  1150 мм картина распределения напряжений в валке более блаоприятна, чем для  1300 мм, а несущая способность выше в 1,5-2 раза. Но с увеличением натягов возрастают и напряжения растяжения в соединении, превышая допускаемые для стали 150ХНМ. Поэтому становиться целесообразным использовать минимальный натяг  =0,8мм, который обеспечивает передачу крутящего момента с достаточным запасом даже при минимальном коэффициенте трения f=0,14.

Максимально возможный прогиб, определенный расчетным путем, составляет 0,62 мм, зона проскальзывания 45 мм.

Соединение бандажа с осью осуществляется тепловым способом, путем нагрева бандажа до 350 -400 С.

Список использованных источников

Полезн. мод. 35606 РФ, МПК В21В 27/02. Составной прокатный валок /Морозов А.А., Тахаутдинов Р.С., Белевский Л.С. и др. (РФ) - №2003128756/20; заявл. 30.09.2003; опубл. 27.01.2004. Бюл. №3.

Валок с бандажом из спеченого карбида вольфрама металла. Kimura Hiroyuki. Японск. патент. 7В 21В 2700. JP 3291143 В2 8155507А, 29.11.94.

Полезн. мод. 25857 РФ, МПК В21В 27/02. Прокатный валок /Ветер В.В., Белкин Г.А., Самойлов В.И. (РФ) - №2002112624/20; заявл. 13.05.2002; опубл. 27.10.2002. Бюл. №30.

Пат. 2173228 РФ, МПК В21В 27/03. Прокатный валок /Ветер В.В., Белкин Г.А. (РФ) - №99126744/02; заявл. 22.12.99; опубл. 10.09.01//

Пат. 2991648 РФ, МПК В21В 27/03. Составной прокатный валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Тишин С.В. и др. (РФ) - №2001114313/02; заявл. 24.05.2001; опубл. 27.10.2002. Бюл. №30.

Полезн. мод. 12991 РФ, МПК В21В 27/02. Составной валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Антипенко А.И. и др. (РФ) - №99118942/20; заявл. 01.09.99; опубл. 20.03.2000. Бюл. №8.

Пат. 2210445 РФ, МПК В21В 27/03. Составной валок /Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Антипенко А.И. и др. (РФ) - №2000132306/02; заявл. 21.12.2000; опубл. 20.08.2003. Бюл. №23.

Гречищев Е.С., Ильященко А.А. Соединения с натягом: Расчеты, проектирование, изготовление – М.: Машиностроение, 1981 – 247 с., ил.

Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. Под ред. П.Н. Учаева. – 3-е изд., исправл. – М.: Машиностроение, 1988. – 544 с., ил.

Народецкий М.З. К выбору посадок колец подшипников качения. «Инженерный сборник» Институт механики АН СССР, т. 3, вып. 2, 1947, с. 15-26

Колбасин Г.Ф. Исследование работоспособности составных прокатных валков со сменным бандажом: Дис.: ..к.т.н. – Магнитогорск, 1974. – 176 с.

Тимошенко С.П. Сопротивление материалов, ч. П.М. – Л., Гостехтеориздат, 1933.

Балацкий Л.Т. Усталость валов в соединениях. – Киев: Техника, 1972, - 180 с.

Полухин П.И., Николаев В.А., Полухин В.П. и др. Прочность прокатных валков. – Алма-Ата: Наука, 1984. – 295 с.

Горячая прокатка полос на стане «2500». Технологическая инструкция ТИ – 101-П-Гл.4 – 71-97

Расчет кратности использования оси составного валка /Фиркович А.Ю., Полецков П.П., Солганин В.М. – Сб. центр. лаб. ОАО «ММК»: вып. 4. Магнитогорск 2000. – 242 с.

Соколов Л.Д., Гребеник В.М., Тылкин М.А. Исследование прокатного оборудования, Металлургия, 1964.

Сорокин В.Г. Марочник сталей и сплавов, Машиностроение, 1989.

Фирсов В.Т., Морозов Б.А., Софронов В.И. и др. Исследование работоспособности прессовых соединений типа вал-втулка в условиях статического и циклического знакопеременного нагружения //Вестник машиностроения, - 1982. №11. – с. 29-33.

Сафьян М.М. Прокатка широкополосной стали. Изд-во «Металлургия», 1969, с. 460.

Целиков А.И., Смирнов В.В. Прокатные станы, Металлургиздат, 1958.

Фирсов В.Т., Софронов В.И., Морозов Б.А. Экспериментальное исследование жесткости и остаточного прогиба бандажированных опорных валков //Прочность и надежность металлургических машин: Труды ВНИМЕТМАШ. Сб. №61. – М., 1979. – с. 37-43

Бобровников Г.А. Прочность посадок, осуществляемых с применением холода. – М.: Машиностроение, 1971. – 95 с.

Белевский Л.С. Пластическое деформирование поверхностного слоя и формирование покрытия при нанесении гибким инструментом. – Магнитогорск: Лицей РАН, 1996. – 231 с.

Чертавских А.К. Трение и смазка при обработке металлов давлением. – М.: Маталлургиздат, 1949

Воронцов Н.М., Жадан В.Т., Шнееров Б.Я. и др. Эксплуатация валков обжимных и сортопрокатных станов. – М.: Металлургия, 1973. – 288 с.

Покровский А.М., Пешковцев В.Г., Земсков А.А. Оценка трещиностойкости бандажированных прокатных валков //Вестник машиностроения, 2003. № 9 – с. 44-48.

Ковалев В.В. Финансовый анализ: Методы и процедуры. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 560 с.: ил.

№ строки

Формат

Обозначение

Наименование

Кол. листов

Примечание

Д.ММ.1204.001.00.00.ПЗ

Пояснительная записка

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ1

Составной опорный валок 5,6 клетей

стана 2500 ОАО ММК

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ2

Характеристика прокатных валков

5,6 клетей стана 2500

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ3

Расчетная схема для определения

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ4

Расчетные формулы для определения

напряженного состояния валка

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ5

Эпюры напряжений, зависящие от

контактного давления

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ6

Эпюры тангенциальных напряжений

на контактных поверхностях оси и

бандажа

Д.ММ.1204.001.00.00.ДЛ7

Технико-экономические показатели

Масштаб

					Д.ММ.1204.001.00.00.ВП


				Масса
		Лист	№ докум.	Подп.	Дата
	Разраб.		Мухомедова Е.А
	Пров.		Белевский Л.С.
	Т.контр.					Лист	Листов
					Ведомость дипломной работы	МГТУ 1204
Н.контр.

Реферат

Дипломная работа на тему: «Исследование и разработка конструкции бандажированного опорного валка стана 2500 горячей прокатки ОАО ММК».

Страниц 72, рисунков 14, таблиц 16, использованных источников 28, листов графического материала 7.

Ключевые слова: опорный валок, бандаж, ось, кратность использования оси, напряжения в составном валке, прогиб, зона проскальзывания, натяг, покрытие.

Объект исследования и разработки: бандажированный опорный валок.

Цель работы: разработка конструкции составных опорных валков, обеспечивающей их надежность в процессе эксплуатации, повышение из стойкости и снижение стоимости.

Метод исследования: расчетно-графический.

Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики: посадочные поверхности бандажа и оси цилиндрические, осуществляемые посадки с гарантированным натягом, без применения дополнительных фиксирующих устройств, с нанесением металлического покрытия на сопрягаемые поверхности.

Полученные результаты: выбраны оптимальные конструктивные размеры валка, натяг, материал бандажа.

Область применения: прокатное производство.

Экономическая эффективность: ожидаемый годовой эффект около 20 млн. рублей.

Факультет___Механико-машиностроительный _______

Кафедра____ОД и ПМ ____________________________

Специальность____1204 Машиностроение и технология __обработки металлов давлением _____

Допустить к защите

Заведующий кафедрой

_______________/Денисов П.И /

«____»________________2004г.

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

_______Д.ММ.1204.001.00.00.ПЗ ______

Студента Мухомедовой Екатерины Анясовны ________________

На тему:_____________ ___ 2500 горячей ______ ________________ прокатки ОАО ММК ________________________

Состав дипломной работы:

Расчетно-пояснительная записка на _72 страницах

Графическая часть на _7 _листах

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ДИПЛОМНОЙ РАБОТЕ

Руководитель дипломной работы________________________________/Белевский Л.С./

____________

Консультанты__ст. преподаватель _____________________ ________/Куликов С.В./

____________________________________________________________________

(уч. степень, уч. звание, фамилия, и.о.)

Дипломник______________________

(подпись)

«____»______________2004г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Г.И. НОСОВА

Кафедра____ОД и ПМ_ ______________________________

_______________________________________________

УТВЕРЖДАЮ:

Заведующий кафедрой

_______________/Денисов П.И. /

2004 г.

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Тема:_____Исследование и разработка конструкции ________ _ ___ бандажированного опорного валка стана 2500 горячей ______ ________________ прокатки ОАО ММК ________________________

__________________________________________________________________

Студенту ______ Мухомедовой Екатерине Анясовне _____________________

(фамилия, имя, отчество)

Тема утверждена приказом по вузу №___________от_________________200___г.

Срок выполнения «_____»______________________200___г.

Исходные данные к работе:__- Технологическая инструкция по стану 2500.__________

Перечень вопросов, подлежащих разработке в дипломной работе:_______________________

1. Анализ конструкций составных прокатных валков;___________________________

2. _Разработка конструкции бандажированного опорного валка стана «2500» горячей прокатки (выбор конструктивных размеров валка, натяга, материала бандажа);_____

3. Определение максимального прогиба составного валка;______________________

4. Исследование влияния покрытий на несущую способность соединения ось-______ бандаж, выбор материла и технологии нанесения покрытия;_____________________

5. Разработка мероприятий для предотвращения фреттинг-коррозии;_____________ 6. Разработка мероприятий по замене использованных бандажей;________________ 7. Оценка экономического эффекта от внедрения проекта;______________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Графическая часть: 1. Составной опорный валок 5,6 клетей стана 2500 ОАО ММК____

2. Характеристика прокатных валков 5,6 клетей стана 2500______________________

3. Расчетная схема для определения напряженного состояния валка_____________

4.Расчетные формулы для определения напряженного состояния валка___________

5. Эпюры напряжений, зависящие от контактного давления______________________

6. Эпюры тангенциальных напряжений на контактных поверхностях оси и бандажа__

7. Технико-экономические показатели________________________________________

________________________________________________________________________

Консультанты по работе (с указанием относящихся к ним разделов):

Куликов С.В. – Экономика и планирование___________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Руководитель:_________________________________________/_Белевский Л.С. ____ /

(подпись, дата)

Задание получил:______________________________________/__Мухомедова Е.А.___ /