ВВЕДЕНИЕ
Прокатка является основным видом обработки металлов давлением. Около ¾ стали, выплавляемой на металлургических заводах, обрабатывается на прокатных станах и выпускается в виде готового проката: листов, сортовых профилей, труб (остальная часть стали, около 25%, предназначается для производства стальных фасонных отливок и кузнечных слитков).
В отличие от других видов обработки металлов давлением (ковки, штамповки, прессования) деформация (обжатие) металла при прокатке осуществляют непрерывно - вращающимся рабочим инструментом - валками, поэтому процесс прокатки является наиболее высокопроизводительным. Современные прокатные станы представляют собой сложные, непрерывные, поточные и автоматизированные агрегаты, работающие при больших скоростях (20-40 м/ сек). Механическое оборудование прокатных цехов является весьма разнообразным по назначению и сложным по конструкции.
В последние годы производство различных изделий методом прокатки завоевывает все большую популярность. Это объясняется тем, что прокатные изделия по качеству превосходят изделия, изготовленные другими способами. При прокатке волокна металла не разрываются, а приобретают форму изделия, тем самым увеличивая его прочностные характеристики. Кроме того, расходный коэффициент металла при прокатке меньше, чем при других способах производства.
До недавнего времени единственно распространенными методами производства шаров были:
холодная штамповка на горизонтальных высадочных прессах шаров диаметром 26 мм;
горячая штамповка на горизонтальных высадочных прессах шаров диаметром 26 - 37 мм;
горячая штамповка на молотах и вертикальных прессах из отрезков мерной длины, предварительно отрубленных на прессах, для подшипников, диаметром от 39 до 45 мм, а также для мелющих шаров из чугуна;
отливка крупных мелющих шаров из чугуна.
Холодная штамповка шаров на высадочных прессах осуществляется в две операции, последовательно на одном прессе, рубка мерной по длине заготовки и собственно штамповка шара. Этот способ является основным для изготовления мелких шаров.
Метод горячей штамповки на горизонтальных высадочных прессах до недавнего времени был единственным для изготовления шаров диаметром от 26 до 37 мм. Прутки нагревались в камерных электрических печах до температуры 850°С и передавались в ручную на высадочный пресс. После штамповки нескольких заготовок металл остывал и прутки возвращались в печь для подогрева. Полученные горячей штамповкой шары имели большой кольцевой облой. В последующих стадиях шары подвергались шлифовке, термообработке и доводке.
На молотах и вертикальных прессах изготавливали шары диаметром от 39 до 45 мм и более из отрезков мерной длины, предварительно отрубленных на прессах. Эти операции осуществлялись вручную, а заготовки имели большие припуски и после отжига подвергались токарной обработке. Шары, полученные горячей штамповкой на молотах и вертикальных прессах, имели неправильную форму и неточные размеры.
Способ отливки чугунных шаров отличается высокой трудоемкостью, а полученные этим способом шары склонны к растрескиванию под действием ударных нагрузок, возникающих в мельницах. Этот способ производства шаров не нашел широкого применения.
Все рассмотренные способы получения шаров являются малопроизводительными, трудоемкими, связаны с большими затратами ручного труда, повышенным расходом металла и необходимостью дополнительной обработки изделия. При этом качество получаемых шаров является недостаточно высоким.
Создание и промышленное освоение способа прокатки шаров позволило ликвидировать указанные недостатки и главное - повысить производительность и механизировать трудоемкий процесс массового производства шаров.
В наше время разработаны принципиально новые технологические процессы прокатки заготовок различных деталей и созданы прокатные станы для осуществления этих процессов. Опыт эксплуатации этих станов показал, что применение их обеспечивает резкое повышение производительности труда, экономию металла, высокое качество изготовления изделий и создает условия для автоматизации и механизации производства этих изделий.
Первые предложения по прокатке шаров в винтовых калибрах появились в конце 19-го века. Однако из-за сравнительной сложности и малой изученности прокатка в винтовых калибрах долгое время не находила практического применения.
В 1925 году американцем Ходжом, затем в 1930-1932 гг. канадцем Манроу и в 1944 году американцем Уэлзом в США были запатентованы изобретения, касающиеся изготовления шаров прокаткой в винтовых калибрах на шаропрокатных станах. Однако сведения о практическом применении этих станов не обнаружены.
При поперечно - винтовой прокатке коротких тел вращения в винтовых калибрах непрерывное формообразование осуществляется пропусканием обрабатываемого тела между вращающимися валками, на поверхности которых по винтовой линии нарезаны ручьи. В результате такой обработки длинная цилиндрическая заготовка, двигаясь непрерывно, деформируется на небольшом участке в относительно короткие тела вращения заданной конфигурации.
При каждом обороте валков определенная порция металла заготовки, объем которой равен объему прокатываемого изделия, захватывается винтовым калибром и формуется в готовое изделие.
Благодаря непрерывности и автоматизации процесса прокатки, как правило, достигается высокая производительность. Учитывая возрастающую потребность в шарах для шаровых мельниц, осуществляющих помол руды черных и цветных металлов, угля, цемента, процесс прокатки в последнее время начали применять для организации автоматизированного производства стальных шаров.
В шаропрокатном производстве применяются однозаходные винтовые калибры, но рост потребности в мелющих вызвал необходимость изыскать пути еще большего увеличения производительности. Эта задача была решена путем применения многозаходных винтовых калибров валков.
Применение горячей прокатки для производства шаров позволило достичь следующих результатов:
увеличилась производительность;
повысилась точность получаемых шаров; шары имеют небольшой припуск на механическую обработку, благодаря чему расход металла при производстве, например, заготовок шаров подшипников снижается на 20%, они не имеют облоя, удаление которого на штампованных шарах требует дополнительной трудоемкой операции;
улучшилось качество шаров за счет благоприятного расположения волокон по сравнению со штампованными шарами, в которых волокна перерезаются при обрезке облоя;
в десятки раз повысилась стойкость формообразующего инструмента;
обеспечена механизация и автоматизация процесса производства шаров;
уменьшилось число обслуживающего персонала.
Еще пять лет назад прокатное производство в Павлодаре не существовало. Началом его формирования можно считать 2001 год, когда новое руководство, пришедшее к управлению предприятием, организовало Павлодарский филиал ТОО «Кастинг» на базе цехов литейно-кузнечного производства АО «Павлодартрактор». Современное состояние металлургического производства в регионе можно кратко охарактеризовать следующим образом. Павлодарский филиал ТОО «Кастинг» размещен на площадях главного производственного корпуса (бывшего сталелитейного цеха №1) и цеха подготовки шихты (бывший кузнечный цех №3).
В данном дипломном проекте рассматривается шаропрокатный стан MS - 64 для производства мелющих шаров диаметром 40, 60, 80, 100 мм итальянской фирмы «Danieli». Стан установлен и на базе ПФ ТОО «Кастинг».
В проекте рассмотрена технология процесса, ремонт оборудования его эксплуатация. Кроме этого затронут вопрос технологии изготовления валка шаропрокатного стана и его калибровка.
В специальной части дипломного проекта произведено усовершенствование стенда для наплавки валков шаропрокатного стана.
Основной вопрос дипломного проекта
заключается в модернизации направляющей линейки шаропрокатного стана. В
результате этой модернизации уменьшится брак на 6 %, из-за чего повысится
производительность шаропрокатного стана, увеличится межремонтный цикл. Годовой
экономический эффект от данного усовершенствования составит Э=118116953,58
тенге.
1.
Организационно-технологическая часть
.1 Описание завода,
цеха
В состав основного производства завода входят три производственных цеха - шихтовый, плавильный и прокатный.
Цех подготовки шихты обеспечен грузоподъемным и металлорежущим оборудованием. В работе используются:
· электрические мостовые краны;
· экскаваторы для выгрузки металла из вагонов и автомашин;
· для технологической переработки металла используются гидравлические ножницы усилием 100т.с. и производительностью 3тн/час и другое оборудование.
Сталеплавильный цех включает в себя следующие участки:
· шихтовый двор;
· печной пролет;
· участок внепечной обработки стали;
· ковшевой участок;
· машина непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Шихтовый двор оснащен грузоподъемным и металлорежущим оборудованием. В работе используются:
· электрические мостовые краны,
· электрические тележки,
· грейферы и магнитные шайбы;
· щековая дробилка,
· электрические тали;
· газовые установки для разделки крупногабаритного лома;
· другое технологическое оборудование.
В состав печного пролета входят:
· три электродуговые сталеплавильные печи ДСП-25 с водоохлаждаемыми стенами и сводом. В сталеплавильных печах производится расплавление металлического лома в результате нагрева до температуры 1650 0С, удаление вредных примесей фосфора и неметаллических веществ;
· электрические мостовые краны и электрические тельферы;
· бадьи загрузочные;
· стальковши и промежуточные ковши;
· стенды для сушки стальковшей, стенды для подогрева стальковшей и промежуточных ковшей;
· машина непрерывного литья заготовок.
Участок внепечной обработки стали состоит из двух установок внепечной обработки стали печь-ковш, на которых расплавленный металл доводится до требуемого химического состава присадками ферросплавов, продувкой азотом и нагрева до требуемой температуры перед подачей на МНЛЗ.
На ковшевом участке футеруют, сушат и проводят межплавочное обслуживание сталеразливочных ковшей емкостью 25 тонн и промежуточных ковшей емкостью 9,5 тонн.
Применяется трехручьевая машина непрерывного литья заготовок, радиального типа с радиусом изгибающего сектора шесть метров, что позволяет получать непрерывно-литую заготовку сечением 100х100, 125х125, 150х150 мм. МНЛЗ состоит из:
- стальковша, промежуточного ковша;
· кристаллизатора;
· механизма качания кристаллизатора;
· секции вторичного охлаждения;
· клетей тянущих правильного устройства с гидравлическим прижимом;
· ножниц горячей резки для деления непрерывного слитка на мерные длины;
· системы охлаждения кристаллизатора, вторичного охлаждения и охлаждения оборудования.
Прокатное отделение включает среднесортный стан 500, шаропрокатный стан и мелкосортный непрерывный стан 300.
Среднесортный стан 500 предназначен для прокатки круглой стали диаметром 40-100 мм по ГОСТ 2590-89.
В состав основного технологического оборудования среднесортного стана 500 входят:
· двухзонная методическая нагревательная печь, с торцевой подачей и боковой выдачей заготовок производительностью 25 тонн в час. Печь оснащена рекуператорами, имеет 13 горелок, в том числе 10 боковых и 3 торцевых.
· асинхронный двигатель мощностью 2200 кВт, число оборотов 594 об/мин,
· шестеренная трехвалковая клеть с межцентровым расстоянием 350 мм с шевронным соединением;
· две трехвалковые клети «трио»;
· клеть «дуо»;
· пила горячей резки.
В состав вспомогательного оборудования входят:
· манипуляторы для кантовки прокатываемой полосы на 90°,
· подъемно-качающиеся столы,
· транспортирующие рольганги для подачи заготовок на последующие технологические операции;
· устройство охлаждения и пакетирования готового проката;
· электрические мостовые краны грузоподъемностью 10 тонн.
Основное оборудование мелкосортного стана 300 включает:
· промежуточную группу из шести рабочих двухвалковых клетей горизонтального исполнения;
· чистовую непрерывную группу из шести рабочих двухвалковых клетей горизонтального исполнения;
· ножницы холодной резки проката на мерные длины.
Вспомогательное оборудование мелкосортного стана 300 включает:
· рольганги для подачи заготовок на последующие технологические операции;
· аварийные летучие ножницы между группами рабочих клетей;
· устройство для охлаждения и пакетирования готового проката;
· электрические мостовые краны грузоподъемностью 10 тонн;
Шаропрокатный стан используется для производства стальных мелющих шаров для мельниц по ГОСТ 7524-89. Диаметр получаемых шаров составляет 40-100 мм. Основное оборудование включает:
· методическую печь с рекуператорами для нагрева заготовок;
· двухвалковую рабочую клеть;
· закалочное устройство для термической обработки готовых шаров.
Вспомогательное оборудование шаропрокатного стана включает:
· рольганги для загрузки и разгрузки нагревательной печи;
· охлаждающие устройства;
· ковшевой элеватор для передачи шаров от рабочей клети к закалочному устройству;
· сборники для готовых шаров;
· электрические мостовые краны грузоподъемностью 10 тонн.
Для производства круглого проката диаметром 5.5 -12 мм по ГОСТ 3590-88 и периодического профиля для армирования железобетонных конструкций диаметром 6-12 мм по ГОСТ 5781-82 предназначен проволочный блок, включающий:
· четыре прокатных устройства (два с горизонтальными валками и два с вертикальными);
· устройство для формирования петли для последующего формирования бухты;
· устройства и механизмы для охлаждения катанки после бухты;
· конвейер для транспортировки.
В целом, прокатное предприятие уже сегодня располагает оборудованием для производства 300 тыс. тонн стали в год, в том числе 100 тыс. тонн сортового проката, 40 тыс. тонн помольных шаров в год. После ввода в эксплуатацию новых производственных мощностей в 2006 году по планам развития предприятия производство стали составит 1,1 млн. тонн стали, 500 тыс. тонн сортового проката в год, что выведет ТОО «Кастинг» в ряд основных металлургических предприятий Казахстана.
Активно расширяется производство и во
вспомогательных цехах предприятия: кузнечном, модельном, ремонтно-механическом,
участке нестандартного литья (ремонтно-литейном).
1.2 Технология
получения шаров в винтовых калибрах
Для прокатки шаров используют станы поперечной и поперечно-винтовой прокатки.
При получении шаров непрерывное формообразование достигается прокаткой заготовки в клети шаропрокатного стана между двумя вращающимися валками, на поверхности которых выполнены винтовые ручьи (рисунок 1).