Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Технологические основы проектирования машин и оборудования прокатного производства: сортовые и листовые литейно-прокатные агрегаты для металлургических мини-заводов

Покупка
Артикул: 750769.01.99
Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину
В курсе лекций изложены основные особенности современных мини-заводов и рассмотрены перспективные конструкции непрерывных сортовых и листовых литейно-прокатных машин и агрегатов. Данное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 170300 «Металлургические машины и оборудование», а также может быть полезно студентам специальностей 110600 «Обработка металлов давлением» и 100100 «Металлургия черных металлов», которые специализируются в области получения проката из непрерывно-литой стали. Оно может быть также использовано в курсовом и дипломном проектировании при разработке литейно-прокатных агрегатов, входящих в состав металлургических мини-заводов и комплексов
Сивак, Б. А. Технологические основы проектирования машин и оборудования прокатного производства: сортовые и листовые литейно-прокатные агрегаты для металлургических мини-заводов : курс лекций / Б. А. Сивак ; под. ред. Н. А. Чиченев. - Москва : ИД МИСиС, 2001. - 65 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1221124 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
 

УДК 621.771.06:621.74.047.001.63 

С34 

С34 Сивак Б.А. Технологические основы проектирования машин и 
оборудования прокатного производства: Сортовые и листовые 
литейно-прокатные агрегаты для металлургических минизаводов: Курс лекций / Под ред. Н.А. Чиченева. – М.: МИСиС, 
2001. – 65 с. 

В курсе лекций изложены основные особенности современных мини-заводов и рассмотрены перспективные конструкции непрерывных сортовых и листовых литейно-прокатных машин и агрегатов. 

Данное пособие предназначено для студентов, обучающихся по 
специальностям 170300 «Металлургические машины и оборудование», а 
также может быть полезно студентам специальностей 110600 «Обработка 
металлов давлением» и 100100 «Металлургия черных металлов», которые 
специализируются в области получения проката из непрерывно-литой стали. Оно может быть также использовано в курсовом и дипломном проектировании при разработке литейно-прокатных агрегатов, входящих в состав 
металлургических мини-заводов и комплексов. 

© Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(Технологический университет) 
(МИСиС) 2001 

 
СИВАК Борис Александрович 

Технологические основы проектирования 
машин и оборудования прокатного 
производства 

Раздел: Сортовые и листовые литейно-прокатные 
агрегаты для металлургических мини-заводов 

Курс лекций 
для студентов специальностей 170300 и 110600 

Рецензент д-р техн. наук, проф. А.Г. Кобелев 

Редактор Т.А. Кравченко 

Объем 65 стр.  
Тираж 50 экз. 

Заказ 971 
Цена «С» 
Регистрационный   №470  

Московский государственный институт стали и сплавов, 
119991, Москва, Ленинский пр-т, 4 
Отпечатано в типографии издательства «Учеба» МИСиС, 
117419, Москва, ул. Орджоникидзе, 8/9 

СОДЕРЖАНИЕ 

1. Основные особенности металлургических мини-заводов ........5 
2. Сортовые литейно-прокатные агрегаты ...................................11 

2.1. Общие сведения..................................................................11 
2.2. Непрерывный литейно-прокатный агрегат ......................12 
2.3. Литейно-прокатный 
агрегат 
с 
МНЛЗ 
горизонтального типа........................................................14 

2.4. Литейно-прокатный агрегат с обжимными клетями 
винтовой прокатки.............................................................15 

2.5. Литейно-прокатный 
агрегат 
с 
малогабаритной 
группой обжимных клетей ...............................................28 
2.5.1. Основные характеристики агрегата .......................28 
2.5.2. Особенности формирования слитка в МНЛЗ 
радиального типа ....................................................29 

2.5.3. Механизм 
образования 
трещин 
при 
выпрямлении непрерывнолитого слитка в 
двухфазном состоянии ...........................................31 

2.5.4. Методика расчета параметров зоны правки 
слитка в двухфазном состоянии ............................33 

2.5.5. Методика расчета радиуса кривизны МНЛЗ.........35 

2.6. Литейно-прокатный 
агрегат 
для 
производства 
трубной заготовки...................................................37 

2.7. Литейно-прокатные 
агрегаты 
для 
производства 
широкополочных балок..........................................38 

2.8. Металлургические мини-заводы нового типа..................40 

3. Листовые литейно-прокатные агрегаты ...................................42 

3.1. Общие сведения..................................................................42 
3.2. Литейно-прокатные 
агрегаты 
с 
тонкослябовой 
МНЛЗ..................................................................................43 

3.3. Литейно-прокатные агрегаты с мягким обжатием 
сляба....................................................................................47 

3.4. Литейно-прокатный агрегат с предварительным 
обжатием сляба в одной клети .........................................51 

3.5. Литейно-прокатный 
агрегат 
с 
обжатием 
незатвердевшего сляба......................................................52 

3.6. Литейно-прокатные агрегаты с реверсивным станом 
Стеккеля .............................................................................53 

3.7. Литейно-прокатные агрегаты с планетарным станом.....54 

3 

3.8. Литейно-прокатные агрегаты с прямым литьем 
полосы.................................................................................56 

Заключение......................................................................................62 
Литература.......................................................................................63 

4 

1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ 
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ 
МИНИ-ЗАВОДОВ 

Одним из наиболее важных новшеств металлургии второй 
половины XX века было внедрение технологии и машин непрерывного литья для получения стальных заготовок (МНЛЗ). Другим существенным достижением металлургии этого периода стало применение дуговых электросталеплавильных печей высокой мощности, 
специализирующихся на расплавлении твёрдой шихты. Одновременно совершенствовались процессы и агрегаты внепечной обработки 
жидкой стали, применение которых обеспечивает высокую производительность электропечей при относительно малых удельных расходах электроэнергии и электродов. 

Именно эти факторы – реализация принципа использования 
мощных дуговых электропечей в сочетании с внепечной обработкой 
и применение непрерывной разливки стали – явились решающими 
предпосылками стремительного развития металлургических минизаводов в последние десятилетия. 

В качестве основного шихтового материала на мини-заводах 
используется стальной лом, что позволяет исключить из технологической цепочки коксовое и аглодоменное производство и, в результате, в наибольшей степени добиться улучшения экономичности 
производства. 

Наряду с использованием стального лома на мини-заводах 
распространяется практика работы дуговых электропечей на шихте, 
содержащей значительную долю металлизированных железо-рудных 
материалов. 

Естественным шагом в развитии мини-заводов явилось 
стремление совместить процесс получения непрерывнолитой заготовки с её прокаткой в едином технологическом потоке. 

Таким образом, в состав производственной линии такого завода входят: участок подготовки лома, который может включать установку предварительного его подогрева; дуговая сталеплавильная 
электропечь; установка вторичной металлургии для внепечной подготовки жидкой стали перед разливкой; машина непрерывного литья 

5 

заготовок; прокатный стан с оборудованием для отделки и упаковки 
готовой продукции. 

В качестве примера производственной линии на рис. 1.1 
представлена планировка металлургического мини-завода производительностью до 100 тыс. т проката в год, спроектированного 
ВНИИМЕТМАШем совместно с ВНИИЭТО и другими организациями. В состав завода входят сталеплавильный комплекс, включающий дуговую сталеплавильную печь и агрегат комплексной обработки стали, а также литейно-прокатный агрегат, включающий одноручьевую МНЛЗ, обжимной, мелкосортный и шаропрокатный станы. 

Рис. 1.1. Металлургический мини-завод производительностью до 
100 тыс. т проката в год по проекту ВНИИМЕТМАШа: 
1 – сталеплавильная печь; 2 – агрегат комплексной обработки жидкой 
стали; 3 – радиальная одноручьевая МНЛЗ; 4 – мелкосортный 
прокатный стан; 5 – шаропрокатный модуль 

Благодаря применению современных ресурсосберегающих 
технологий и рациональных объемно-планировочных решений удалось разместить весь комплекс основного технологического оборудования от выплавки стали до отделки готового проката на площади 
33×125 м. Удельные показатели такого завода составляют: на квадратный метр площади – 22,2 т, а на 1 т оборудования – 100 т готового 
проката в год. Впервые в сортамент годовой продукции мини-завода 
включено изготовление мелющих шаров, для чего предусмотрен деталепрокатный модуль, который удачно вписывается в общую компоновку комплекса. 

6 

В последние годы наблюдается тенденция включать в состав 
производственной цепочки мини-завода установку металлизации 
рудного сырья. Такой вид производства носит название «интегрированный мини-завод». 

Одной из специфических особенностей мини-заводов является использование ими скрапа, имеющегося непосредственно в регионе расположения такого предприятия, что дает экономию в результате удешевления доставки основного исходного материала. Другая 
составляющая экономии на транспортных расходах достигается ориентацией сортамента металлопродукции мини-комплекса, в основном, на особенности рынка того региона, где он размещается. Расстояние между производителем и потребителем продукции, определяющее стоимость транспортировки, ограничивается пределами, за 
которыми реально получить валовую прибыль невозможно. Например, европейские производители продают большую часть своей продукции в радиусе около 700 километров от завода. И лишь небольшая часть продукции с более высокой стоимостью продаётся за этими пределами. 

Отличие мини-заводов от классических предприятий чёрной 
металлургии заключается в относительно узком сортаменте готового 
проката, что в большой степени обуславливает их ориентацию на потребности в металлопродукции регионального рынка. 

Важной особенностью мини-заводов является то, что удельные капитальные вложения в их создание оказываются более низкими по сравнению с расходами на сооружение завода полного металлургического цикла. Для строительства мини-завода, работающего 
на скрапе, требуется только 40 %, а при сооружении интегрированного мини-завода – лишь 60 % от сумм затрат, необходимых для создания нового завода классического типа с такой же производительностью [3]. 

Среди факторов, обеспечивающих снижение капиталоёмкости мини-заводов, следует назвать следующие.  

Мини-заводы оснащаются специально сконструированным 
оборудованием, ориентированным на специфические условия работы 
этих предприятий. Такое оборудование позволяет организовать компактное производство, которое может быть размещено на ограниченных площадях. 

Проектирование и строительство мини-заводов обычно осуществляется в сжатые сроки: как правило, от начала разработки проектной документации до ввода в действие металлургического мини
7 

комплекса проходит не более 1,5 – 2 лет, что благоприятно сказывается на сроках его окупаемости. 

В настоящее время на сортовых МНЛЗ получают заготовки 
из марок стали, начиная от рядовых, используемых для строительных профилей и арматуры, до сталей специального назначения – для 
производства сортового конструкционного проката; для холодной 
высадки; рельсовых, транспортных, трубных и подшипниковых сталей, а также сталей для изготовления специальной техники. С учётом 
этого фактора, а также исходя из компактности мини-заводов и относительно невысоких капитальных вложений в их сооружение, предприятия этого типа создаются не только металлургическими, но также металлопотребляющими и металлообрабатывающими фирмами. 

Ещё одним отличием мини-завода от металлургического завода полного цикла, способствующим повышению производительности труда, является простота организационной структуры и схемы 
управления производством: мини-заводы не подразделяются на отдельные цеха, их вспомогательные службы невелики, малочислен 
управленческий и инженерно-технический персонал. При этом автоматизированная система управления может охватывать весь технологический процесс. 

Несмотря на относительно малые масштабы производства по 
сравнению с заводами полного металлургического цикла, минизаводы в большинстве случаев отличаются более низкой себестоимостью готовой продукции благодаря меньшим расходам на амортизацию, транспортировку исходного сырья и готовой продукции и высокой производительности труда. 

Экономичность сталеплавильного мини-завода зависит как от 
совершенства отдельных машин и агрегатов, так и от способа объединения их в общий комплекс. Здесь определяющую роль играет совмещение машины непрерывного литья заготовок с прокатным станом и создание на этой основе единого литейно-прокатного агрегата 
(ЛПА), как одного из основных компонентов металлургического мини-завода. 

Применение ЛПА позволяет получить огромные преимущества в виде исключения ряда промежуточных операций, значительного снижения тепловых потерь, экономии материалов, затрат энергии и трудовых ресурсов и сокращения занимаемой площади. Преимущества, достигаемые в результате применения полосовых ЛПА, 
наглядно продемонстрированы на рис. 1.2, где показана эволюция 
процессов получения полосы [2]. 

8 

Рис. 1.2. Развитие процессов производства полосы 

9 

Исходя из многообразия вариантов выбора конструкции 
МНЛЗ, машин для предварительного обжатия заготовки и её последующей прокатки, могут приниматься различные концепции создания литейно-прокатных агрегатов в зависимости от сортамента продукции, производительности мини-завода, уровня развития техники 
на данный момент и других факторов. 

Большой вклад в выработку концепций создания как литейно-прокатных агрегатов в целом, так и отдельных машин, входящих 
в 
их 
состав, 
сделан 
ВНИИМЕТМАШем 
имени 
академика 
А.И. Целикова. 

10 

2. СОРТОВЫЕ ЛИТЕЙНО-ПРОКАТНЫЕ 
АГРЕГАТЫ 

2.1. Общие сведения 

Первоначально мини-заводы, предусматривающие совмещение разливки стали с прокаткой, были ориентированы на производство сортовых профилей и катанки. Основу такого завода составляет 
МНЛЗ и комбинированный прокатный стан для производства сортовых профилей и проволоки. В отечественной практике концепция 
металлургического производства с использованием МНЛЗ и традиционного прокатного стана была реализована на заводе «Амурстсталь», а также на новых мини-заводах в Молдавии и Белоруссии. 
Комплекс оборудования МНЛЗ для завода «Амурсталь» и Молдавского металлургического завода выполнен по проектам ВНИИМЕТМАШа. 

Технологический процесс этих заводов предусматривает отрезание заготовок требуемой длины после выхода из МНЛЗ и передачу их на прокатный стан после предварительного нагрева в проходной печи. В данном случае реализуется традиционная схема прокатки, где роль заготовочного стана выполняет многоручьевая радиальная МНЛЗ, которая позволяет получать из рядовых марок сталей 
заготовки с размерами, приближающимися к размерам готового проката и пригодными для получения мелкого сорта или катанки с одного нагрева. Даже при таком традиционном решении получены экономические преимущества в результате сокращения капитальных 
вложений и повышения коэффициента использования металла. Мини-заводы такого типа эффективны при годовой производительности 
свыше 500 тыс. т. 

Усовершенствование основных агрегатов позволило довести 
производительность одной линии включающей печь, МНЛЗ, прокатный стан, до 700 тыс. т заготовок в год. При этом улучшена конструкция одного из основных узлов литейной машины – кристаллизатора, стойкость которого увеличена до 250 – 300 плавок; повышена 
скорость выхода заготовок сечением 125×125 мм до 3,8 м/мин, а для 
отдельных марок сталей – до 4,5 м/мин [3]. 

11 

Рассмотрим подробнее основные типы литейно-прокатных 
агрегатов. 

2.2. Непрерывный литейно-прокатный 
агрегат 

Одной из основных проблем при создании литейнопрокатных агрегатов (ЛПА) с непрерывным процессом является согласование скорости выхода из МНЛЗ литой заготовки (слитка), со 
скоростью входа её в прокатный стан, определяемую его техническими параметрами и экономической целесообразностью. Скорость 
выхода слитка из МНЛЗ существенно ниже скорости подачи заготовки в первую клеть прокатного стана. Разница скоростей приводит 
к многократной недогрузке прокатного стана традиционной конструкции. 

Проведенные во ВНИИМЕТМАШе конструкторские и исследовательские работы позволили разрешить эту проблему при создании отечественного ЛПА для производства катанки из специальных сталей и сплавов, на котором впервые в мировой практике успешно осуществлено прямое совмещение разливки стальной заготовки с ее прокаткой (рис. 2.1). 

Рис. 2.1. Непрерывный литейно-прокатный агрегат конструкции 
ВНИИМЕТМАШа для производства катанки: 
1 – индукционная плавильная печь; 2 – сталеразливочный ковш;  
3 – промежуточная ёмкость; 4 – машина непрерывного литья 
заготовок; 5 – правильно-тянущее устройство; 6 – подающие ролики; 
7 – индукционный нагреватель; 8 – обжимная клеть;9 – планетарный 
сортовой стан; 10 – летучие ножницы; 11 – чистовые прокатные 
клети; 12 – автоматический петлерегулятор; 13 – проволочная 
моталка 

12 

Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину