Проект термического отделения для обезуглероживающего и рекристаллизационного отжига
Скачать реферат: Проект термического отделения для обезуглероживающего и рекристаллизационного отжига |
|||
|
|
Оглавление реферата
1. Общая часть
1.1. Введение
1.2. Задание по курсовому проекту
1.3. Обоснование строительства отделения
2.Техническая часть
2.1 Требования предъявляемые к изотропной стали
2.2 Выбор марок стали
2.3 Влияние элементов на свойства стали
2.4 Влияние различных факторов обработки на улучшения технологических свойств ИЭС 3-й группы легирования.
2.5 Технологический процесс
2.6 Технико-экономическое обоснование выбранной технологии.
3. Расчет оборудования и проектирования отделения.
3.1 Технико-экономическое обоснование выбора основного, дополнительного и вспомогательного оборудования.
3.2 Расчет электрических нагревательных элементов.
3.3 Тепловой расчет термоагрегата.
3.4 Расчет количества оборудования.
3.5 Расчет производственных площадей, планировка, грузопотоки.
3.6 Определение количества и типов приборов контроля.
4. Механизация и автоматизация.
5. Организация труда и управление отделением.
6. Экономическая часть.
6.1 Расчет капитальных вложений по группам основных фондов.
6.2 Расчет капитальных вложений в нормируемые оборотные средства.
6.3 Баланс использования рабочего времени.
6.4 Расчет фонда заработной платы.
6.5 Калькуляция себестоимости термической обработки
1. Общая часть
1.1. Введение
Изотропная электротехническая сталь применяется для производства электромашин, магнитопроводов, реле, дросселей, генераторов, преобразователей энергии.
В настоящее время в связи со значительным улучшением качества этой стали, объем производства и использования значительно вырос.
Изотропная электротехническая сталь по способу производства бывает горячекатаная и холоднокатаная. Горячекатаную сталь производят главным образом методом горячей прокатки листов на двухвалковых станах с нижним приводным валиком. Она имеет низкий уровень магнитных свойств и качество поверхности, не обеспечивающее коэффициент заполнения пакетов магнитопровода выше 0,93. С развитием непрерывной разливки стали, пуском в эксплуатацию непрерывных высокоскоростных широкополосных станов горячей и холодной прокатки, использование проходных печей для обезуглероживания и рекристаллизации металла, доля горячекатаной электротехнической стали в общем объеме производства быстро уменьшается. Себестоимость холоднокатаной стали значительно ниже, чем горячекатаной.[1]
В процессе обработки на агрегате непрерывного действия рулоны ленты разматывают и протягивают через печь по опорным роликам при этом обеспечивается однородность свойств металла, все процессы протекают с большей скоростью. Внедрение непрерывных линий позволяет механизировать и автоматизировать процессы, в результате чего достигается высокая производительность труда.
1.2. Задание по курсовому проекту
Проект термического отделения для обезуглероживающего и рекристаллизационного отжига изатропнотехнической стали третий группы легирования в толщине 0,5 мм в условиях ЛПЦ-5 АО НЛМК годовая программа 120'000 тон.
1.3. Обоснование строительства отделения
Изотропные электротехнические стали, с толщиной 0,5 мм, являются основным материалом для изготовления магнитоактивных частей машин, вырабатывающих или преобразующих электроэнергию.
Улучшение магнитных свойств изотропных электротехнических сталей приводит к экономии электроэнергии. Поэтому во многих странах ведутся интенсивные исследования и делаются значительные капитальные вложения в оборудование и совершенствование технологии изготовления этих сталей.
Строительство отделения обеспечивает правильное расположение цехов, участков источников снабжения водой, газом, а также удовлетворяет основному техническому решению, проектированию цеха, и основным технико-экономическим показателям.
2. Техническая часть.
2.1 Требования предъявляемые к изотропной стали.
По условиям работы электротехнических сталей требуется высокая магнитная проницаемость и малые потери энергии при перемагничивании.
Потери энергии при перемагничивании зависят от площади петли гистерезиса, то есть от остаточной индукции и коэрцитивной силы. Для уменьшения площади петли гистерезиса при высокой магнитной индукции должна быть получена очень маленькая коэрцитивная сила.
Наиболее простым магнито-мягким материалом является очень чистое железо. Но удельное электрическое сопротивление его мало, поэтому оно может применяться там, где удельное сопротивление роли не играет. Кроме того железо подвержено магнитному старению. Поэтому для изотропной стали необходимо легирования железа элементами повышающими удельное электросопротивление. Уровень магнитных свойств электротехнических сталей в значительной степени зависит от способа получения, хранения, толщины листов, характера структуры и текстуры металла.
Выплавку стали, с содержанием 0,8-3,2% кремния, проводят в электродуговой печи или кислородном конвекторе. После горячей прокатки на толщину 2,0-3,0 мм, с нормализацией или без нее, проводят однократную холодную прокатку на конечную толщину. В дальнейшем холоднокатаный металл подвергается электронно-лучевой обработке, в результате чего полоса нагревается до определенной температуры. Мощность электронного пучка и доза облучения выбирается с учетом температуры нагрева полосы. Продолжительность облучения зависит от размера зерна в стали перед обезуглероживающим отжигом. После радиационно-термической проработке проводится обезуглероживающий отжиг полосы в интервале температур 800-8500С с точкой росы +20-300С в азото-водородной атмосфере и конечный рекристаллизационный отжиг при температуре 1000-11000С
Терморадиационная обработка ускоряет диффузионные процессы, интенсифицирует структурно-фазовые превращения, приводит к модификации облучаемого материала. Нагрев металла пучком электронов уменьшает разнозернистость, способствует развитию текстурных компонент, благоприятных с точки зрения магнитных свойств, ориентировок.[4]
Сталь третьей группы легирования подвергалась горячей прокатке на толщину 2,25 мм, нормализации при температуре 8500С с последующим травлением поверхности полосы в соляно-кислотном растворе. Затем осуществлялась холодная прокатка на толщину 0,5 мм и радиационно-термическая обработка пучком электронов с заданной мощностью и до определенной температуры. После этого образцы обезуглероживали при 8200С с точкой росы +250С в атмосфере содержащей 95%N2+5%H2 до содержания углерода 0,05%. Конечный рекристаллизационный отжиг проводился при температуре 10500С в сухом защитном газе 7 мин. В результате такой обработки получен размер зерна в пределах 180-220 мкм.[4]
Принцип функционирования агрегата термической обработки. Агрегат термической обработки можно условно разделять на три участка: входной, центральный и выходной.
Входной участок.
Обвязанные рулоны с весом до 30т. устанавливается мостовым краном на стеллажи, находящиеся с обеих сторон загрузочной тележки.
Рулон автоматически центрируется по высоте перед разматывателем и устанавливается загрузочной тележкой на барабан разматывателя (d=600 мм.).
Затем тележка отводится в исходное положение. Барабан разматывателя расширяется, прижимной ролик опускается на рулон для поддерживания первого ветка. Оператор обрезает обвязочную полосу пневматическими ножницами.
Благодаря вращению рулона полоса подается на тянущие ролики. Ролики прижимаются и полоса перемещается на позицию гильотинных ножниц. Эти ножницы используются для обработки переднего и заднего конца полосы, и если надо для удаления дефектных участков [5].
Передний конец полосы после обработки (конец 37 стр.) подается со скоростью ввода (30м/мин) на сварочную машину для роликовой сварки сопротивления.
Центровка полосы осуществляется с помощью передних боковых направляющих сварочной полосы и сварочной машины.
Во время сварки двух полос входной участок агрегата остановлен, во время когда полоса продолжает разматываться в печи тепловой обработки.
После сварки двух полос входной участок включается в нормальный режим работы, для подачи полосы на центральный участок. Подача полосы выполняется с такой скоростью, чтобы входной накопитель мог заново наполниться до максимума.
Максимальная скорость входного участка для накопления входного накопителя должна быть 60 м/мин.
Данная скорость автоматически уменьшается до скорости обработки после накопления накопителя.
Перемещение в накопителе обеспечивается рольгангом и разделительными плечами.
Центровка полосы по отношению к продольной оси агрегата обеспечиваются центрирующими роликами, а также направляющими роликами, установленными в тележке накопителя.
2.2 Выбор марок стали
К третьей группе легирования, принадлежат, стали с содержанием кремния 1,8-2,8% (масс)
2.3. Влияние элементов на свойства стали
Влияние углерода (С)
Углерод является наиболее вредной примесью в электротехнической стали.
Рис.1 Влияние примеси углерода на кривые намагничивания железа.
Снижения углерода в стали на 0,015% в исследуемом интервале 0,03-0,05% способствует уменьшению удельных потерь на 0,5Вт/кг. И повышению магнитной индукции на 0,15Тл.[1]
Степень влияния углерода на магнитные свойства зависит от формы его выделения в твердом растворе в виде цементита.
Наиболее неблагоприятное влияние на магнитные свойства оказывает выделение углерода в форме структурно свободных карбидов, расположенных внутри зерен феррита.
Форма выделений углерода зависит от скорости охлаждения металла при горячей обработке. Медленное охлаждение способствует выделению углерода, а также дисперсных частиц и фиксации углерода в твердом растворе. Последующее выделение углерода из твердого раствора вызывает магнитное старение.
Выплавлять электротехническую сталь нужно как можно с меньшим содержанием С, но снижение его в стали до 0,03-0,02% сопровождается интенсивным насыщением ее кислородом и азотом.[1]
Влияние кремния(Si)
Легирование кремнием повышает магнитную проницаемость в слабых и средних магнитных полях, уменьшает коэрцетивную силу, потери на гистерезис и вихревые токи.
Кремний уменьшает растворимость С и азота в стали и снижает склонность к ее магнитному старению. [1]
Вредное влияние кремния проявляется в снижении величины магнитной индукции насыщения.
Зависимость магнитной индукции от содержания кремния указана на рис.2
Рис.2. Зависимость магнитной индукции от содержания кремния
Введение в сталь только 1% кремния снижает магнитное старение до 6-8%.
Сталь содержащая 2% кремния и 0,002% углерода становится чисто ферритной, что обеспечивает получение в металле крупного зерна феррита проведением отжига при 11000С без фазовой перекристаллизации.[1]
Влияние алюминия.
Действие алюминия во многом аналогично действию кремния, так как он увеличивает электросопротивление и снижает индукцию насыщения почти до той же степени, что и кремний. Сталь становится ферритной при 1% алюминия.
В то же время алюминий ухудшает технологичность стали при горячей и холодной прокатках. Уже при 0,08% алюминия наблюдается большое количество дефектов на кромках горячекатаных полос. Повышение концентрации алюминия ухудшает качество поверхности холоднокатаных полос.
Рис.3 Изменение удельных потерь в зависимости от концентрации кислоростворимого алюминия в стали.
С повышением содержания растворимого алюминия в стали до 0,03-0,05% удельные потери возрастают до максимального значения, при дальнейшем увеличении содержания алюминия они снижаются.[1]
Влияние азота.
Азот оказывает более вредные действия на магнитные свойства стали, чем углерод ухудшения Uc и Р. происходит благодаря образованию мелко дисперсных нитридов и карбидов. Не менее вредно сохранения азота в твердом растворе, в феррите являющегося причиной магнитного старения стали.
В стали этой группы легирования, легированной (кремний, алюминий, титан с азотом) связаны в стойкие нитриды. Это препятствует магнитному старению металла.
Влияние меди и никеля
В процессе выплавки медь и никель в раствор, так как они окисляются слабее железа. Увеличение содержания меди до 0,5% приводит к снижению технологичности обработки стали при прокатки и к возникновению поверхностных трещин.
При небольших присадках никеля улучшаются пластические свойства стали при горячей и холодной прокатке. Влияние никеля и меди на магнитные свойства стали при концентрации никеля-0,15% и меди-0,2% незначительные.[1]
Влияние хрома
Хром существенно ухудшает магнитные свойства металла, что объясняется образованием в стали устойчивых карбидов из-за большого сродства его к углероду, чем к железу. Концентрация хрома в стали не должна превышать 0,1%.[1]
Влияние титана
Титан используют как модификатор. Он является сильным нитрообразующим. Титан подавляет склонность металла к старению и сохранение высокого уровня магнитных свойств при содержании титана не более 0,02%.[1]
Влияние фосфора
Положительное влияние фосфора на уровень магнитных свойств связано с его расширяющим действием. Он обладает большим сродством с кислородом, что способствует очистки стали от этой же вредной примеси, действие которой проявляется в образовании устойчивых мелкодисперсных оксидов ухудшающих магнитные свойства стали. В условиях производства изотропной стали фосфор при нормализации способствует уменьшению удельных потерь и выхода марочности 2311 и 2312 содержащих 1,8-2,8% кремния.
При обезуглероживающе-рекристаллизационном отжиге в стали с содержанием фосфора 0,015% и кремния 1,8-2,8% происходит улучшение магнитных свойств но незначительно.
2.4 Влияние различных факторов обработки, на улучшение технологических свойств изотропной электротехнической стали.
Улучшение магнитных свойств изотропных электротехнических сталей является основным способом приводящим к экономии электроэнергии.
Поэтому во всех развитых странах для повышения качества этих сталей ведутся интенсивные исследования и делаются значительные капитальные вложения в оборудование и совершенствование технологии.
Исследования по совершенствованию технологии производства изотропных электротехнических сталей проводят совместно АО НЛМК и ЛГТУ.
В данном разделе рассмотрены патенты на способы получения
изотропной электротехнической стали третьей группы легирования толщиной 0,5 мм
с повышенной магнитной индукцией в сильных полях при минимальной ее анизотропии
и низкими удельными потерями. Целью этих изобретений является интенсификация
процесса термической обработки и улучшения магнитных свойств изотропной
электротехнической стали.
3. Расчет оборудования и проектирование отделения.
3.1 Технико-экономическое обоснование выбора основного, дополнительного и вспомогательного оборудования.
Основное оборудование- это оборудование на котором выполняются основные операции термической обработки: печи, агрегаты с различными источниками тепла, установки для прямого нагрева током, оборудование для закалки.
Дополнительное оборудование служит для выполнения операций обработки: травильные баки, моечные машины, дробеструйные аппараты, оборудование для контроля продукции, сварочное оборудование.
Вспомогательное оборудование служит для получения контролируемых атмосфер.
Теплоэнергетическое силовое оборудование: двигатели, вентиляторы, компрессоры, насосы холодильные установки, трубопроводы, электросеть.[6]
Подъемно-транспортное оборудование включает в себя следующие виды краны и подъемники всех типов, конвейеры, транспортеры, электро-и мотокары, механизмы загрузки и разгрузи.
Применение в качестве основного оборудования агрегата непрерывного отжига, работающему по непрерывному режиму, более рационально, так как это увеличивает выпуск готовой продукции, повышает производительность агрегата, ускоряет процесс обезуглероживания, уменьшает расход тепла и потери металла. Поэтому в термических отделениях целесообразно строить и применять оборудование непрерывного действия.
В отделении непрерывного отжига в качестве источника тепла применяют электроэнергию. Это позволяет осуществлять тепловой режим термической обработки с точностью ±5%. Кроме того электрические термические печи имеют регулируемый тепловой режим. Срок службы электрических печей более длительный. Значительно облегчено обслуживание печи, так как отсутствует система боровов, труб, а также высокая культура производства и гигиены труда.[6]
3.2 Расчет электрических и нагревательных элементов.
Источником тепла в печи являются электронагреватели. Общая установочная мощность электронагревателей составляет 6600 кВт.
Мощность одного электронагревателя 240 кВт: РНОМ=240 кВт
Так как мощность печи превышает 15 кВт, то печь конструируют трехфазной. Мощность одной фазы определяется по формуле:
РФ=РН/3=240/3=80 кВт (1)
Фазовое напряжение на концах нагревателя:
U=U/3=380/3=220В (2)
Сила тока проходящего через нагреватель
I=103РФ/UФ=10 *80/220=363.6 А (3)
Сопротивление электронагревателей
Рф=Uф/103 Pф=2202/103*80=0.6 Ом (4)
Выбираем ленточный электронагреватель. Нагревательные элементы должны обеспечивать бесперебойную длительную службу при заданном тепловом режиме.[7]
Поэтому необходимо выбирать материал в зависимости от максимальной температуры нагрева и характера среды.
По таблице 4[7] выбираем материал Х20Н80Т3.
Толщина ленты определяется по следующей формуле
а=103Р2фr/2m(m+1)U2фn, (5)
Где r=1,31 Ом мм2/м удельное сопротивление материала (таблица 4 [2])
n=0,7 Вт/см2-удельная поверхностная мощность нагревателя.
M=8 -12-отношение ширины ленты к ее толщине, выбираем m=12
А=1058021,31/2*12(12+1)*22020,7=3,4 мм (6)
По таблице 6 [9] принимаем максимальное значение а=3,2мм.
Длина нагревателя
L1=Rab/r=0.6*3.2*38.4/1.31=56.26 (7)
Длина трех нагревателей
Lобщ=l1*3=56.26*3=168.84 м (8)
Масса трех нагревателей
G=a*b*lобщg103, где (9)
g=8,4г/см3-плотность (табл.4[2])
G=3.2*38.4*168.84*8.4*10-3=174.28 кг
Проверяем поверхностную нагрузку
n=50*Рф /(а+b)*l1=50*80/(3.2+38.4)56.28=0.7 (10)
Сравнивая поверхностную нагрузку, рассчитанную с допустимой (таб.2[9]) видно что она находится в пределах допустимой.
Ленточные элементы сопротивления располагаются обычно зигзагом на стенках, своде и поде печи.[9]
Расстояние внутри зигзагов Р принимаем 17 мм. Высоту зигзагов принимаем равной 200 мм., тогда А=183 мм.
Р - расстояние внутри зигзагов.
В - высота зигзага.
А - высота зигзага между центрами закругленной ленты.
И - шаг зигзага
Длина одного зигзага:
Lзигзага=2p*Р+2А, мм. (11)
Lзигзага=2p*17+2*183=419 мм.
Число зигзагов
N=(1*103-2вывода)/Lзиг., (12)
Где Lвывод=с+100, мм.
С - толщина стенки печи (с=375 мм.)
N=(127.4*103-2(375+100))/419=302
Шаг зигзага И=34 мм.
Длина нагревательного элемента свернутого зигзагом L:
L=И*n*10-3, м.
L=34*302*10-3=10.268 м.
3.3 Тепловой расчет термоагрегата
Тепловой расчет термической печи сводится к определению расхода тепла, мощности печи коэффициента полезного действия[10]
Расход тепла определяется по формуле Qрасх=Qме+Qкл+Qн. п, (13) где Qме - тепло идущее на нагрев металла
Qкл-тепло теряемое в окружающее пространство через кладку печи (свод, стена, под)
Q нп - прочие не учтенные потери.
Тепло идущее на нагрев металла
Qме=G(c2tк-c1tн), (14)
где G-производительность печи,
А tк tн-начальная и конечная температура металла
С1,с2-удельные теплоемкости соответственно t н, tк
G=m/tнагр, (15)
Где m-масса металла находящегося в камере нагрева
tнагр-время нагрева
m=V*r, (16)
где V-объем металла находящегося в камере нагрева;
r=7,8 кг/м3-плотность металла;
V=а*b*l, (17)
Где а-толщина полосы;
b-ширина полосы;
l-длина камеры нагрева.
V=0,5*1065*3350=878387,50 мм3=0,0178 м3
M=0,0178*7,8=0,1388=138,8 кг
Время нагрева определяется как одна минута на миллиметр сечения.
tнагр.=1*0,5=0,5 мин=30 сек.
Производительность печи:
G=138.6/30=4.63 кг/сек.
Тепло идущее на нагрев металла:
QMe=4,63*[0.653(800+273)*0.47(20+273)]=2607 кВт
С1=0,47 кДж/кг*К, при t=200C;
C2=0.653 кДж/кг*К, при t=8000C
Тепло теряемое в окружающее пространство через кладку печи[8]:
Qкл=Qст+Qпод+Qсвод, (17)
Где Qст-потери тепла через стены,
Qпод-потери тепла через под,
Qсвод-потери тепла через свод.
2. Свод печи
tк=tг
Рис.4 Схема трехслойного свода печи
1)Диатомит не обожженный в кусках l=0,11+0,232*10-3t,Вт/(м*к)
2)Шамот легковесный ШЛ-0,4;
l=0.1+0.00021t, Вт/(м*К) (18)
3) Асбестовый картон
l=0,12+0,00024t,Вт/(м*К)
2 Стены
Рис.5 Схема трехслойной плоской стенки печи.
Шамот легковесный ШЛ-0,9
l=0,29+0,00023t, Вт/(м*К);
Шамот легковесный ШЛ-0,4
l=0,1+0,00021t Вт/(м*К);
Асбестовый картон
l=0,12+0,00024t, Вт/(м*К)
3 Под
Рис.6 Схема трехслойного пода печи.
1)Диатомит необожженный в кусках
l=0,11+0,000232t,Вт/(м*К)
2)Шамот легковесный ШЛ-0,4
l=0,1+0,00021t, Вт/(м*К)
3)Асбестовый картон
l=0,12+0,00024t, Вт/(м*К);
Исходные данные для расчета потерь через кладку[10]:
1.Температура внутренней поверхности стенки tк, равной температуре печи, 0С.
2. Температура окружающего воздуха в термическом отделении tв,0С.
3. Температура на границе первого и второго слоя кладки t1,0С.
4. Температура на границе второго и третьего слоя кладки t2,0С.
5. Температура наружней поверхности стенки t3,0С.
6.Толщина слоев:
внутренний-S1 ;
средний-S2;
наружний-S3;
7.Коэффициент теплопроводности слоев при 00С-l1, l2, l3 ,Вт/(м*к)
8.Коэффициент температурного измерения теплопроводности слоев -В1 В2, В3, Вт/(м*с)
Расчет плотности теплового потока методом последовательного приближения и температур t1, t2, t3 на границах слоев кладки выполняем на микро-ЭВМ ” электроника-МК61” по программе.
Свод: t1 =5060C; t2=3000C; t3=550C; q1=331 Вт/м2.
Стены: t1=5990C; t2=3220C; t3=590C; q2=362 Вт/м2.
Под: t1=5050C; t2=2790C; t3=530C; q3=304 Вт/м2.
Потери тепла через свод:
Qсв=qсв*Fсв*10-3; (18)
Fcв=L*B=192*9=1728 м2; (19)
Qсв=331*1728*10-3=571.9 кВт.
Потери тепла через стены:
Qст=qст*Fст*10-3; (20)
Fст=2LH=2*192*8.5=3264м2; (21)
Qст=362*3264*10-3=1181,6 кВт. (22)
Потери тепла через под принимаем 0,75Qcт.
Qпод=0,75Qcт=1181.6*0.75=886.2кВт; (23)
Qкл=Qме+Qcв+Qпод=1181.6+571.9+886.2=2639.7 кВт.
Неучтенные потери принимаем 10% от Qкл.
Qн.п.=2639,7*0,1=263,97 кВт
Qрасх=Qме+Qкл+Qн. п; (24)
Qрасх=2607+2639,7+263,97=5510,67кВт.
Мощность печи
Pрасх=åQрасх; Pрасх=5510,67кВт. (26)
Коэффициент полезного действия.
h=Qме/åQрасх*100%; (27)
h=2607/5510.67*100%=48.8%
3.4 Расчет количества оборудования.
Расчет оборудования производится на основании производственной программы, спроектированного технологического процесса термической обработке, режима работы отделения и фонда времени оборудования.
Полный календарный фонд времени равен 365*24=8760 часов. Так как характер работы непрерывный, то календарный фонд равен номинальному, Фн=8760 часов.
Действительный фонд времени равен тому времени, которое может быть полностью использовано для производства. По характеристике агрегата Фд=7000часов.
Таким образом потери времени на простом оборудовании, связанные с его ремонтом и наладкой, tпотерь=Фн-Фд=1760часов, что составляет приблизительно 20% от Фн.
Задолженность оборудования.
Z=W/Q, ч (25)
Где: W-годовая программа, кг;
Q-часовая производительность оборудования;
Z=120000000/7589=15812 ч
(а=53125т/г=7589кг/ч)
Количество единиц оборудования
Nр=z/Фд, шт (26)
Nр=15812/7000=2.4 принимаем п=3
Коэффициент загрузки к3=nр/n*100% (27)
К3=2,4/3*100%=80%, что удовлетворяет условию
75%<к3<85%
3.5 Расчет производственных площадей, планировка, грузопотоки.
Площадь занимаемая агрегатом непрерывного отжига вычисляется по формуле; F=L*a, м2 (28)
Где l-длина агрегата, м;
А-ширина агрегата, м.
F=326*10=3260 м2
Площадь занимаемая тремя агрегатами равна 9780 м2.
Расстояние между агрегатами принимаем 4 м, проходы и проезды 4 м
Перед агрегатом и после него предусматривают площадки для складирования рулонов, размерами: ширина 10 м, длина 5 м и оставляем проезды 4 м, таким образом ширина термического отделения составляет 4+10+4+10+4=28 м, а длина 4+5+326+5+4=344 м. Общая площадь соответственно Sпр=344*28=11008 м2.
Термическое отделение находится на территории отделения холодной прокатки. Каркас здания смешанный: железобетонные колонны и металлические конструкции. Высота здания принимается 12 метров. Общий грузопоток осуществляется в одном направлении[6].
Определение количества и типов приборов контроля
Для регулирования технических процессов термообработки применяют програмные регулирующие устройства РУБ-01М, которые регулируют по заданной программе различные технологические параметры (температуру, давление, расход газа и т.п.). Измерение температуры при термообработке осуществляется двумя способами:контакным (при помощи термопар)и бесконтакным (оптическими пирометрами). Для измерения температуры в первой камере нагрева применяют три ленточных нагревателя. Для второй камеры нагрева применяют (с пределом измерения 300-16000С). Температура в камере выдержки измеряется шестью оптическими пирометрами ВИМП-0,15 м с диапазоном измерения (400-11000С [6]).
Точка росы азото-водородной смеси газа измеряется датчиком типа УРСТ
Для регулирования продолжительности выдержек нескольких операций применяют электронные рыле времени типа РВЧ-3.
Автоматические электронные приборы с феродинамическими преобразователями которые контролируют, записывают, регулируют давление, расход, уровень и другие параметры в печи
Применяются приборы типа КСФ-2.
Для регулирования температуры нагрева воды прменяют 5 термостатов. Мощность электронагревателей регулируют с помощью четырех терристорных выключателей [6].
5.Организация труда и управления отделением
Организованный труд людей на любом предприятии является непременным условием функционирования производства, а следовательно, организация труда является составной частью организации процесса производства.
Основной задачей организации и планирования термического отделения является: 1) обеспечение высокопроизводительной и эффективной работы агрегатов, за счет интенсивного их использования; 2) организация ритмичной работы всего отделения для своевременного обеспечения рулонами следующих технологических стадий обработки металла; 3) обеспечение экономичного расхода сырья, материалов, электроэнергии; 4) укрепление дисциплины труда, улучшение организации рабочих мест, применение эффективных форм морального и материального стимулирования передовых форм и методов труда.
В отделении применяется схема управления производством приведенная на схеме 1.
Отделение возглавляет начальник термического отделения. В его подчинении находится старший мастер. Руководителями сменные мастера, имеющие среднетехническое образование. Сменные мастера руководят бригадами. Главными задачами мастеров являются:
Строжайшее соблюдение технологической дисциплины, точное выполнение режимов термообработки, в случае необходимости фиксирует в журнале допущенные нарушения режима термообработки и принятия мер.
Схема1
Начальник термического отделения
Старший мастер
Сменный мастер Сменный мастер
Сменный мастер Сменный мастер
Бригада. Бригада. Бригада. Бригада
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.
Сварочная машина для роликовой сварки.
Горизонтальный накопитель полосы с одной петлей, расположенной под печью; длина полосы в накопителе источников тепла является электронагрев 6600 кВт. Температура нагрева полосы 1050°С
Атмосфера обезуглероживающего отжига; азотоводородная увлажненная смесью с содержанием H2 50-75%. Используются два типа покрытия фосфат алюминия или фосфат магния. При использовании фосфата магния, полоса предварительно нагревается до температуры 80°С газовыми горелками, затем поступают в ванну предварительной обработки с последующей сушкой.
Габаритные размеры печи для сушки покрытия: длина=60,5м. в том числе камера нагрева 45,5 м. Камеры воздушного охлаждения 15 м.
Ширина в свету: 1,65м. Максимальная температура нагрева 650°С
Установленная мощность камеры нагрева 247 кВт. Источник нагрева электричество. Полоса в камере н
Холодная прокатка.
Холодная прокатка производится на 4-х клетевом стане 1400 на конечную толщину.
Перед прокаткой производится проверка состояния оборудования стана, чистка арматуры клетей, роликов и промывка стана водой.
При подготовке стана к прокатке экспортного металла производится инспекция и чистка форсунок подачи СОЖ во всех клетях стана.
При прокатке экспортного металла в работе должны находиться одновременно грубый и тонкий контуры системы автоматического регулирования толщины. Система регулирования натяжения на стане должна быть настроена переключателем, находящемся на центральном посту управления станом, в соответствии с группой прокатываемой стали.
Процесс холодной прокатки осуществляется в соответствии с базовыми программами
При прокатке стали марки 0401, 0402 производится подогрев рулонов в туннельной печи при температуре (300 ± 50) °С. Время нагрева - не более 30 минут.
Длина утолщенных концов - не более 30 м.
Для уменьшения утолщенных, переднего и заднего концов полосы, после каждой перевалки опорных валков технологическим персоналом цеха, производится снятие характеристик всплытия опорных валков в подшипниках жидкостного трения (ПЖТ), по специальному испытательному режиму в соответствии с Временной технологической инструкцией по эксплуатации системы автоматизированной начальной настройки с математической моделью четырехклетевого стана 1400. Запуск режима осуществляется технологическим персоналом.
Ответственность за проведение испытаний возлагается на технологический персонал ЛПЦ-5. Техническое обеспечение испытаний осуществляют службы АСУ ТП и ОАСУ. Запись о проведении испытаний делается в технологическом журнале старшим мастером прокатного отделения.
Настройка стана осуществляется, как в ручном, так и в автоматическом режиме с использованием УВМ. УВМ рассчитывает уставки предварительной настройки стана на каждый подготовленный к прокатке рулон, который индицируются на дисплее, отражающем параметры процесса прокатки на главном посту управления станом и передаются в ССУ. Контроль пригодности рассчитанных УВМ параметров осуществляет оператор главного поста управления станом.
Если перевалка приходится на выходные дни или ночные смены, то испытательный режим запускается в ближайший рабочий день пятой бригады.
Поперечная разнотолщинность полос - не более 1/2 суммы предельных отклонений по толщине. Серповидность холоднокатаных полос не более 3 мм на 1 м длины.
Неплоскостность холоднокатаных полос не должна превышать 6 мм при шаге не менее 600 мм.
На поверхности полосы не допускаются пятна загрязнений, поджоги, царапины и отпечатки валков, выходящих за 1/2 допуска по толщине.
Контроль неплоскостности холоднокатаных полос производится в номинальной толщине выборочно на образце длиной 1,5-2,0 м, отобранного от одного рулона плавки. Плановая перевалка опорных валков производится после прокатки:
на клети 1 - не более 25000 т
на клети 2 - не более 20000 т
на клети 3 - не более 18000 т
на клети 4 - не более 15000 т
Плановая перевалка рабочих валков производится после прокатки:
Рабочие валки 1-4 клетей должны иметь чистоту обработки поверхности бочки 8-9 класса шероховатости (ГОСТ 2789) RA-(0.16-0.63)мкм.
Допускается использовать насеченных рабочих валков 1 и 3 клети при этом для валков 3 клети Ra -(1.0-4.0)мкм.
Для получения на готовой толщины электроизоляционного покрытия не менее 1 мкм, рабочие валки 4-ой клети должны иметь чистоту обработки поверхности бочки не ниже 9 класса Ra (0.16-0.32) мкм (ГОСТ 2789)
Подача охлаждающей жидкости и технологических смазок осуществляется одновременно с началом прокатки и прекращается с ее окончанием
При прокатке стали марок 0101, 0200, 0202, 0203, 0300, 0301 на все клети подается эмульсия “Ринол-1” или ее аналоги с объемной долей масла (2,0-7,0)%.
Температура эмульсии (40-50)0C . Изменение температуры производится один раз в смену с записью в журнале
Время измерения температуры: 0-030, 800-830, 1600-1630ч.
При прокатки стали марки 0401, 0402 в качестве охлаждающей жидкости во всех клетях используется химочищенная вода или 0,3-7,0 %-ная эмульсия "Укринол-211М", "Ринол-1"; в качестве технологической смазки - водомасляная смесь пальмового масла, "Тиннол-12" или "Укринол-216" с объемной долей масла 15-30 %.
Температура тех смазки 50-80 °С. Измерение температуры производится один раз в смену с записью в журнале.
Время измерения температуры: 0-030 , 8 – 830, 16 – 1630 ч.
Массовая концентрация хлоридов в воде, используемой для охлаждения валков, приготовления эмульсии и водомасляных смесей должна быть не более 0,1 г/дм3.
Эксплуатация технологических смазочных средств осуществляется по ТИ 106-ПХЛ5-06-89.
Пробы эмульсии и тех смазки на анализ отбираются не реже 5 раз в неделю технологическим персоналом цеха из пробоотборных устройств трубопроводов подачи на клети соответственно с каждого рабочего отстойника эмульсии и бака приготовления техсмазки.
При смотке полосы остатки эмульсии не должны попадать в рулон.
Загрязненность поверхности полос после холодной прокатки с применением эмульсии не должна превышать 1 г/м2 и с применением технологической смазки - не более 2-х г/м2 (с двух сторон). Пробы для определения загрязненности холоднокатаной полосы отбираются один раз в неделю персоналом прокатного отделения согласно п.14.13.25 и доставляются в лабораторию.
Выступание отдельных витков в рулоне должно быть не более 5 мм.
Прокатанный рулон обвязывается, маркируется и передается на агрегат подготовки холоднокатаных рулонов.
Один раз в сутки технологическим персоналом производится проверка толщин номеров стана по эталонным образцам и делается запись в журнале.
Подготовка холоднокатаных полос.
Рулон, прошедший обработку на агрегате подготовки, должен удовлетворять следующим требованиям:
Передний конец и задний конец полосы обрезают до толщины не более 0,3 мм. (Для толщине 0,50-0,65мм).
Толщина полосы должна отвечать требованиям п.8. 3., кроме переднего и заднего концов длиной до 10 метров. Утолщенные дефектные участки вырезают и полосу сваривают встык.
Выступание витков из рулона не более 5 мм. При обработке на агрегате не допускается образование царапин, надавав, выходящих за 1/2 допуска по толщине и полосы
Рулон может состоять из полос, сваренных встык. При укрупнении рулонов место шва должно быть отмечено металлическими вставками или краской на торце рулонов.
На всей длине сварного шва не допускаются прожоги и не проваренные места.
Подготовленный рулон обвязывается и маркируется. При маркировке укрупненного рулона указываются номера полос в порядке их смотки в рулон.
Для контроля геометрических параметров холоднокатаного подката и массовой доли углерода в стали на входе агрегата технологическим персоналом производится отбор проб.
Отбор проб для контроля массовой доли углерода осуществляется от холоднокатаных полос.
Образцы маркируют номером плавки и номером рулона и передают в лабораторию.
Один раз в сутки технологическим персоналом производится проверка толщи номеров агрегатов по мерам толщины и делается запись в журнале.
Диаграммы толщины холоднокатаных полос вклеиваются в паспорт плавки. На диаграммах делается отметка номинала по толщине полосы
Обработка холоднокатаных полос в агрегате непрерывного отжига и нанесение электроизоляционного покрытия.
Обработкой в линии агрегатов непрерывного отжига подвергаются холоднокатаные полосы после подготовки на агрегатах подготовки.
Транспортный шов отдельных полос выполняют сваркой "внахлест".
Очистка полосы от технологических смазок в линии агрегата производится в следующей последовательности: а) обезжиривание полосы;
б) промывка полосы в клеточно-моечной машине; в) окончательная промывка полосы в промывочной ванне;
г) сушка полосы горячим воздухом;
Для обезжиривания полосы используется обезжиривающий раствор, имеющий следующие технологические параметры:
- массовая концентрация общей щелочи - 3,0-7,0 г/дм3 ,
что соответствует массовой концентрации МС-15 - 10 - 15 г/дм3
- температура обезжиривающих растворов не менее 80 °С.
Срок службы обезжиривающих растворов - не более двух недель. Дата замены обезжиривающих растворов фиксируется в технологической журнал.
Промывка полосы в щелочно-моющей машине осуществляется с помощью капроновых щеток. Количество щеток не менее четырех. Температура промывной воды должна быть не менее 70 °С.
Окончательная промывка осуществляется в промывочной ванне путем подачи на полосу сверху и снизу хим. Очищенной воды
После сушки на поверхности полосы не должно быть мокрых пятен.
Отбор проб обезжиривающего раствора осуществляется технологическим персоналом один раз в смену.
Пробы для анализа доставляются технологическим персоналом в лабораторию.
Загрязненность полосы после очистки должна быть не более 0,1 г/м2 на обе стороны полосы. Пробы для определения загрязненности отбираются технологическим персоналом один раз в неделю в соответствии с инструкцией и доставляются в лабораторию.
Термообработка проводится по базовым программам
Температура полосы регистрируется оптическими пирометрами, установленными в зонах 4, 14, 19. Степень черноты, установленная для пирометров: в зоне 4 - 0,45; в зоне 14 - 0,51; в зоне 19 - 0,40.
Профилактика системы охлаждения пирометров - не реже 1 раза в 3 месяца.
В камере регулируемого охлаждения полоса охлаждается в атмосфере азотного газа до температуры не более 750 °С.
В камере струйного охлаждения полоса охлаждается в атмосфере азотного газа до температуры не более 100 °С.
Массовая доля углерода в стали после отжига не более 0,005 %.
Отбор проб по инструкции.
При получении в отдельных партиях массовой доли углерода 0,006% и более, технологический персонал отбирает контрольную пробу на углерод до отжига.
По результату контроля массовой доли углерода до отжига производится корректировка скорости транспортировки полосы в допусках, предусмотренных п.10.8. для данного уровня углерода.
Корректировка скоростного режима отжига и контроль остаточного углерода осуществляется до получения удовлетворительного результата по остаточному углероду.
Образцы от партий с массовой долей углерода 0,006% и более подвергают проверке на старение (технологический контроль старения) по режиму 225°С - 24 часа (DIN 46400 ч.1).
Аттестация партий в этом случае осуществляется по магнитным свойствам после старения.
Термообработка без записи скорости транспортировки полосы не допускается. Скорость транспортировки полосы выбирают в зависимости от массовой доли углерода в стали перед отжигом. Удельное натяжение полосы в печи выбирают из соотношения
s = (К1+К2*Si) ± 0,03 ,где К1 = 0,21 К2 = 0,070.
Si - массовая доля кремния в стали (%); s - натяжение полосы (кг/мм2 ).
Вытяжка полосы на 1 погонный метр не более 4 мм для стали марок 0301, 0300,.
Величина вытяжки контролируется технологическим персоналом цеха измерительной скобой и рулеткой не реже 1 раза в месяц.
На поверхности полосы после отжига не допускаются надавы, риски, выходящие за 1/2 допуска по толщине и участки окисления.
Для перехода работы печи с одного режима на другой применять заправочный рулон.
Нанесение электроизоляционного покрытия из растворов, приготовленных по ТИ 106.ПХЛ.5-04-96.
Приготовление растворов производится в химблоке ЛПЦ-5.
При поступлении в цех свежеприготовленной партии раствора перед его использованием из транспортной емкости технологический персонал
термического отделения отбирает пробу и доставляет в лабораторию НТЦ ЭТС для контроля качества. Технологические параметры растворов должны соответствовать таблице 5.
Раствор покрытия из рабочего бака установки нанесения покрытия с помощью насоса подается через форсунку на верхнюю сторону полосы перед верхним отжимным роликом и стекает в поддон под нижним отжимным роликом. Нижний ролик должен быть постоянно погружен в раствор. Из поддона раствор самотеком поступает в рабочий бак.
При длительных остановках агрегата (более 10 минут) раствор из поддона сливается в рабочий бак, ролики промываются водой.
Из рабочего бака ежесменно отбирается проба для определения технологических параметров раствора. При их несоответствии требованиям настоящей инструкции раствор должен быть скорректирован или обновлен.
Нанесение раствора на полосу осуществляется с помощью пары гуммированных роликов. Радиальное биение наружной поверхности ролика относительно посадочных мест не должно превышать 0,1 мм.
После нанесения раствора на полосу его подвергают сушке в проходной печи.
Температурный режим по зонам печи сушки:
- для раствора типа 1- Т1-9 = (350 ± 50)°С.
- для раствора типа 2 и 3 – Т2-6=(425 ± 25)°С, Т7-8= (400 ± 25)°С.
Технология нанесения лака "Рембрандтин" ЕВ 503.
Лак поставляется на НЛМК в бочках в готовом состоянии и должен соответствовать следующим требованиям:
- вязкость (t = 20 °С. вискозиметр ВЗ-4) - (45 ± 10) с;
- сухой остаток (Т = 130 °С,1г,2 часа) - не менее 40 %
- плотность -( 1,08±0,05) кг/м3
- рН = 8,5 ± 0,7
При хранении лака ежемесячно от каждой партии отбирается проба для контроля рН, величина которого должна быть не менее 7,0.
При рН в пределах 7,0 - 7,5 производится его корректировка с помощью специального коррегента марки "Stabi-D" , поставляемого фирмой. Добавку коррегента производить порциями по 1 дм3 до достижения величины рН более 7,5.
Перед загрузкой лака в рабочую емкость агрегата необходимо тщательно промыть водой все оборудование узла нанесения.
Нанесение лака на полосу производится с помощью гладких гуниированных роликов.
Вязкость лака устанавливается. Прибавлением химически очищенной водой в зависимости от необходимой толщины покрытия:
- для толщины до 2 мкм - 15-30 с.
- для толщины более 2 мкм – 30-45 с.
Температурный режим сушки покрытия по зонам печи:
- номинальная толщина полосы 0,5 мм:
Т1-2=(425±25) °С, Т3-4=(350±25) °С, Т5-6=(300±25) °С,
Т7-8=(250±25) °С;
- номинальная толщина полосы 0,65 мм
Т1-2=(475±25) °С, Т3-4=(350±25) °С, Т5-6=(300±25) °С,
Т7-8=(250±25) °С;
Технология нанесения лака "Рембрантин" ЕВ-5300.
Лак поставляется на НЛМК в бочках в готовом состоянии и должен соответствовать следующим требованиям:
- вязкость (t=20 °С, вискозиметр ВЗ-4) - (30-65) с;
- сухой остаток (t=130 °С,1г,2 часа) - (35,5±2) %;
- рН=2,0±0,5
- потери при прокаливании при 900 °С - (20±2)%
плотность - (1, 21+0,0б) кг/м3
Перед загрузкой лака в рабочую емкость он должен быть тщательно перемешан с помощью мешалки. Время перемешивания 15-20 мин.
Перед загрузкой лака необходимо тщательно промыть водой все оборудование узла нанесения покрытия.
В процессе нанесения лак должен постоянно перемешиваться с помощью мешалки.
Нанесение лака на полосу осуществляется с помощью гладких гуммированных роликов.
Вязкость лака устанавливается разбавлением химически очищенной водой и должна быть в пределах 20-35 с.
Температурный режим сушки покрытия по зонам печи:
Т1-2=(425±25) °С, Т3-4=(375±25) °С, Т5-6=(350±25) °С,
Т7-8=(325±25) °С;
Задний утолщенный конец рулона, транспортный шов и передний утолщенный конец последующего рулона наматывают внешними витками на предыдущий рулон.
Участок утолщенных концов с транспортным швом отмечают закладкой.
Отбор проб для испытания магнитных и механических свойств, а также характеристик электроизоляционного покрытия производится технологическим персоналом агрегата от переднего конца рулона перед смоткой в соответствии с п.12 настоящей инструкции.
Полосы стали после отжига и покрытия сматываются в рулон массой до 30 т.
При обработке экспортного металла осуществляется контроль магнитных свойств в потоке в линии ЛНО (при наличии действующих установок по контролю магнитных свойств в потоке).
Для включения и запуска установки технологи АН0 вызывают специалистов ЦЭСНРК.
При обработке электротехнической стали установку настраивают на измерение ваттных удельных потерь Р1.5/.50
При обработке углеродистых (бескремнистых) марок стали установку настраивают на измерение магнитной индукции В800.
При изменении сортамента, марки стали производится перезапуск установки с задачей типоразмера, удельного веса стали, измеряемой величины и диапазона измерений.
Перезапуск установки производят работники участка ЦЭСНРК по заявке технологов АНО. При задаче в линии АНО заправочного рулона при измерении ваттных потерь Р1.5/50 технологи АНО отключают установку с пульта управления и сообщают на участок ЦЭСНРК. При включении установки или при перезапуске, работники участка ЦЭСНРК отмечают на диаграмме записи показаний установки дату, время и номер текущей партии-рулона. Диаграмму записи магнитных свойств стали вклеивают в паспорт плавки.
Правила приемки и контроля качества электроизоляционных лаков.
При выгрузке в цехе бочки с лаком складируются строго по партиям и типам лака.
Каждая поступившая партия лака должна иметь сертификат качества, который передается в лабораторию покрытий НТЦ ЭТС.
Из трех бочек каждой партии ласа после предварительного перемешивания в течении не менее 15 мин с помощью мешалки, отбирают пробы объемом не менее 0,2 дм каждая. Отбор проб производится технологическим персоналом ЛПЦ-5.
Отобранные пробы доставляют в лабораторию покрытий НТЦ ЭТС вместе с сопроводительным ярлыком, на котором должны быть указаны: тип лака, дата его изготовления, номер партии, дата отбора пробы.
При неудовлетворительных результатах анализа хотя бы в одной из трех бочек, отбирают повторные пробы еще из трех бочек этой партии лака. В случае повторного неудовлетворительного результата анализа, хотя бы в одной из трех бочек, партию лака отбраковывают и не задают в производство без специального заключения НТЦ ЭТС. Лак задают в производство строго по партиям. Номер партии фиксируют в технологическом журнале.
ПРОДОЛЬНАЯ РЕЗКА, ОБРЕЗКА КРОМОК, УПАКОВКА РУЛОННОЙ СТАЛИ, МАРКИРОВКА.
Рулоны готовой изотропной электротехнической стали подвергаются роспуску и обрезке кромок на агрегатах продольной резки на размеры в соответствии с заказами потребителей по специальной технологической инструкции ТИ 106-ПХЛ5-13-90
Обработка готовой стали для поставки на экспорт на агрегатах резки, упаковка и маркировка осуществляются в соответствии с требованиями контракта. Внешние витки рулона с участком утолщенных концов и транспортным швом с АНО, отмеченные закладкой, вырезают до номинальной толщины с учетом допуска по толщине (контроль. после обрезки осуществляет ручным микрометром персонал агрегата).
После резки на кромках полос не допускается видимых заусенцев, на поверхности полосы - надавы, царапины, изломы и другие дефекты, выходящие за пределы требований ГОСТ 21427.2-83.
Отдельные полосы свариваются встык на стыкосварочной машине. При порезке полос с электроизоляционным покрытием типа 3 или другого типа, в составе которого имеется ортофосфорная кислота, транспортирующие ролики агрегата протирают ежесменно 2-5%, раствором МС-15.
Протирку осуществляют на остановленном агрегате.
После порезки на внутренний и внешний виток рулона наклеивают этикетки с указанием товарного знака предприятия-изготовителя, марки стали, номера плавки, номера партии, размера полосы, удельных потерь стали, номера контролера ОТК.
Упаковка рулонов производится по специальным схемам, утвержденным директором по производству, по специальной технологической инструкции.
Рулоны, подготовленные к отгрузке, должны иметь упаковку в соответствии со схемами, утвержденными в установленном порядке, обеспечивающую сохранность продукции в соответствии с требованиями ГОСТ 21427.2-83 и ГОСТ 7566-81.
Крепление и оборудование рулонов в вагоне МПС должны обеспечивать устойчивость рулона при транспортировке.
В сертификате указываются данные, предусмотренные ГОСТ на отгрузку. Дубликат сертификата передается вместе с железнодорожной накладной.
Агрегат непрерывного отжига и нанесения электроизоляционного покрытия.
Назначение: термическая обработка холоднокатаных полос в режиме обезуглероживания, рекристаллизации, комбинированного отжига, обезуглероживания - рекристаллизация с последующим нанесением и сушкой электроизоляционного покрытия. Нагрев полосы электрический.
Размеры исходных полос:
- толщина – 0,35-0,65 мм;
- ширина - 700-1250 мм.
Размеры исходных рулонов:
- диаметр наружный - 1050-2300 мм,
- диаметр внутренний 600 мм.
Масса рулона - до 30т.
Скорость транспортировки полосы на входном участке:
- максимальная - 60 м/мин,
- заправочная - 30 м/мин.
Максимальная скорость полосы в печи - 45 м/мин.
Максимальная скорость на выходном участке - 60 м/мин.
Печь для отжига имеет две камеры нагрева, две камеры выдержки, камеру регулируемого охлаждения, камеру струйного охлаждения и воздушный холодильник.
Первая камера нагрева разделена на 4 зоны регулирования (длина камеры 32,85 м).
Первая камера выдержки разделена на 9 зон регулирования (длина камеры 160,0 м).
Вторая камера нагрева - одна зона регулирования (длина камеры 10,8 м). Между первой камерой выдержки и второй камерой нагрева имеется разделительный тамбур длиной 1,8 м.
Вторая камера выдержки разделена на 3 зоны регулирования (длина камеры 25,2 м).
Камера регулируемого охлаждения имеет длину 13,7 м. Охлаждение осуществляется косвенным методом с помощью труб воздушного охлаждения. Между камерой регулируемого охлаждения и второй камерой выдержки имеется разделительный тамбур длиной 1,8 м.
Камера струйного охлаждения обеспечивает охлаждение за счет подачи азота вентиляторами (длина камеры 13,3 м).
Выходной тамбур имеет длину 2,6 м.
Печь имеет 5 газовых свечей.
Две основные свечи установлены на входе первой и второй камеры нагрева.
Три продувочные свечи установлены на входе и в первую и во вторую камеры нагрева, на входе в камеру охлаждения.
Азото-водородный газ, подаваемый в первые камеры нагрева и выдержки может увлажняться в пяти увлажнителях.
Азото-водородный газ, подаваемый во вторые камеры нагрева и выдержки увлажняется в трех дополнительных увлажнителях.
Сухой азото-водородный газ, подается в камеры с помощью перфорированных труб.
Максимальная температура нагрева полосы - 1050 °С
Контроль температуры полосы осуществляется оптическими пирометрами, установленными в зонах 4,12,13,14,17,19.
Атмосфера обезуглероживания - азотоводородная смесь с объемной долей водорода 18-25%
Атмосфера рекристаллизации - азотоводородная смесь с объемной долей водорода 5-15%.
Максимальный расход защитной атмосферы.:
Влажный газ (50-75% Н2) - 390 м3/ч;
Сухой газ (7-15% Н~) – З00 м3 /ч.
Сухой азот – З65 м3 /ч.
Ванна предварительной обработки (длина 10,0 м) с последующей сушкой полосы газовыми горелками. Имеется возможность нагрева полосы с помощью газовых горелок перед ванной предварительной обработки.
Ванна нанесения покрытия - длина 6,0 м.
Печь сушки электроизоляционного покрытия имеет камеру нагрева, выдержки и охлаждения.
Камеры нагрева и выдержки разделена на 9 зон регулирования (длина камеры 45,5). Нагрев электрический. Максимальная температура полосы - 650 °С.
Камера охлаждения - длина 15,0 м.
Натяжение полосы:
При разматывании - 370-1500 дн
При смотке - 590-3000 дн.
В печи термообработки 59-375 дн.
В печи сушки покрытия 148-870 дн.
Расчетная производительность агрегата - 53125 т/год.
4. Вопросы автоматизации и механизации
4.1 Расчет механизмов вращения ролика.
Кинематическая схема с электрическим приводом включает : электродвигатель, редуктор, открытую цепную передачу.
Общий коэффициент полезного действия привода:
h=h3*hп2*hоп*hц, (28)
где h3-КПД пары зубчатых колес;
hп - коэффициент , учитывающий потери пары подшипников качения.
hц- КПД открытой цепной передачи.
hоп- коэффициент, учитывающий потери в опорах вала.
h=0,98*0,992*0,92*0,99=0,875
Требуемая мощность двигателя:
Ртр=FV/h; кВт (29)
F-полезная сила;
v-скорость полосы
Ртр=11,9*1,0/0.875=13.6 кВт.
Частота вращения ролика
Nтр=(60*100*V)/pd, об/мин. (30)
Где d-диаметр ролика, мм.
Nтр=(60*100*1,0)/230*3.14=81 об/мин.
Выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый с асинхронной частотой вращения 1000 об./мин 4А200Н4С параметрами Р=15 кВт и скольжением 2,8% (ГОСТ 19523-81)
Номинальная частота вращения двигателя
Nдв=1000-0,028*1000=972 об/мин
Таким образом принимаем для редуктора передаточное отношение iр=4
Для цепной передачи-iц=3
Вращающие моменты
На валу шестерни
Т1=Рдв/wдв=30*Рдв/pnдв Н*м (31)
На валу колеса-Т2=Т1*iр Н*м (32)
Т2=147,3*4=589,6 Н*м.
4.2 Механизация.
Механизация означает замену труда человека на операции термообработки машинами, которые работают циклично. Различают две стадии механизации: частичную и комплексную. При частичной-механизируются основные операции. При комплексной-основные, дополнительные, вспомогательные операции выполняются при помощи взаимосвязанной системы машин и оборудования. Комплексная механизация обеспечивает[9]:
-снижение трудоемкости производства в 2-3 раза;
-сокращение производственного цикла в 3-5 раз;
-снижение потребностей в рабочей силе в 5-10 раз;
-снижение производственных площадей на 30-50%.
4.3 Автоматизация.
Технический процесс характеризуется непрерывным ростом автоматизации производства. Значение автоматизации технологических процессов особенно высоко потому, что основной гарантией высокого качества термообработки является точное соблюдение режима воздействия на металл, так как при термообработке сложно контролировать результаты структурного и химического изменения металла.
Автоматизация обеспечивает:
-уменьшение численности рабочего персонала;
-повышения производительности труда за счет расширения зон обслуживания;
-более высокую экономичность агрегатов;
-облегчение условий труда обслуживающего персонала;
-повышение качества продукции.
В цехе средством управления технологическим процессом производства является автоматизированная система слежения и управления. Эта система состоит из двух частей:
система слежения и управления;
система управления производством.
На агрегате полностью автоматизированы процессы регулирования поддержания температуры, состава рабочей атмосферы, давления, расхода газа.[9]
1. Контрольно-измерительные приборы.
Для обеспечения управления и автоматического регулирования рабочих режимов печи предусмотрено электронная аппаратура и пневматические исполнительные приборы.
В зоне камеры нагрева печи температура измеряется термопарой, сигнал от которой в мВ преобразуется в мА и подается на вход ПИД-регулятора, который управляет теристором модулятором. В четвертой зоне печи регулирование температуры осуществляется пирометром в зависимости от температуры полосы с точностью до ± 10 °С.
Регистрация температуры электроприбором с точностью ± 0,3%.
Сигнализация перегрева камеры осуществляется четырьмя термопарами, сигнал от которых поступает к указывающему милливольтметру с контактом сигнализирующим превышение температуры (расположение термопар: на своде, на поду, на правой и левой стенках).
В каждой зоне камеры выдержки печей температура измеряется термопарой. Сигнал от термопары в мВ преобразуется мА и подается на вход ПИД-регулятора, который управляет теристором модулятором.
В электрических зонах, оборудованных пирометром, регулирование температуры осуществляется пирометром в зависимости от температуры полосы.
В каждой зоне камеры регулируемого охлаждения температура также измеряется термопарой, сигнал от которой после преобразования сразу же поступает на ПИД-регулятор, который управляет клапаном подачи охлажденного воздуха.
Регулирование температуры нагрева в камере регулируемого охлаждения осуществляется с помощью термопары, сигнал от которого подается на указывающий милливольтметр с двух позиционным регулированием, в котором управляет включением и отключением электронагревателя.
Температура полосы измеряется пирометром в конце каждого периода нагрева, выдержки и перед камерой струйного охлаждения. Температура полосы регистрируется на однопанельном приборе. Регулирование измерения температуры в печи осуществляется датчиком, электрический сигнал от которого и подается на вход ПИД-регулятора.
Регуляторы посредством исполнительного механизма управляют клапаном, установленным на выпускной трубе.
Предусмотрено также измерение давления во входных и выходных параметрах, при помощи индикатора давления с электрическим контактом. В выходной камере индикатор давления с электроконтактами, для световой и звуковой сигнализацией, и для управления электроклапановой подачи азота в случае уменьшения давления ниже допустимого уровня.
Во входной камере предусмотрен только световой и звуковой аварийный сигнал. Давление в печи измеряется в шести точках.
2. Система безопасности электрических зон.
Происходит отключение электропитания в следующих случаях:
при перегреве зон камер нагрева и выдержки;
при понижении давления воды в трубопроводах подачи на печь;
при понижении давления осушенного воздуха для пневматических сервомоторов.
В случае перегрева зон камер нагрева и выдержки электропитание отключается. Все вышеуказанные превышения сопровождаются световой и звуковой сигнализацией.
Печи автоматически продуваются газгольдерным азотом в случае:
понижения давления осушенного воздуха;
понижения давления в газопроводе N2H2;
понижения температуры в печи ниже 760 °С;
понижения давления в печи;
исчезновения напряжения;
достижения в атмосфере цеха концентрации H2 20% от нижнего предела врываемости;
Предусмотрена световая и звуковая сигнализация предварительного понижения давления в печи, а также блокировка запрещающая подачу газовой смеси в печь при давлении азота в газгольдере ниже допустимой величины и при достижении в атмосфере цеха концентрации H2 10% от нижнего предела взрываемости.
Измерение расхода N2H2 в каждом увлажнителе печи осуществляется расходомером.
Состав атмосферы в печи контролируется газовым анализатором на CO, CO2, H2, O2 и влагомером H2O в шести точках:
одна в камере нагрева 1;
три в камере выдержки 1;
одна в электронагревателе 2;
одна в камере выдержки 2.
Предусмотрено переключение вручную точек отбора проб на одну из шести точек.
В камере нагрева 2 и в камере выдержки 2, и в камере регулируемого охлаждения состав атмосферы регулируется влагомером для H2O анализатором для H2. Величина контролируемых параметров состава атмосферы регистрируется на самопишущих приборах, предусмотрен выход на всех газоанализаторах и влагомеров на УВМ.
ПРОЦЕСС ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАЮЩЕГО ОТЖИГА И РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ.
ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЕ.
Полоса заправляется в печь для обезуглероживающего отжига при помощи заправочной штанги. Через роликовый затвор полоса проходит в входной водоохлаждаемый тамбур,и далее в первую камеру нагрева. С помощью литых электронагревателей, расположенных на поду, своде и боковых стенах камеры, полоса нагревается до температуры 800 °С.
Степень обезуглероживания находится следующим образом: отношение содержания углерода на входе к содержанию его из печи. Обезуглероживание будет равно 10 для содержания углерода 0,03%, но во всех случаях будет обеспечено содержание углерода в полосе на выходе из печи не более 0,003%.
Обезуглероживание полосы осуществляется в азотоводородном газе, содержащем 50 - 75% водорода. Азотоводородный газ, подаваемый в первые камеры нагрева и выдержки, предварительно увлажняется в пяти увлажнителях. Увлажнитель состоит из терлоизоляционного резервуара с водой, оборудованного электронагревателем.
Увлажненный газ вводят в камеры нагрева и выдержки по всей ширине печи, с помощью перфорированных труб, которые установлены под полосой по всей длине этих камер с шагом примерно 16 м.[5]
Трубопроводы, расположенные между увлажнителями и печью, подогреваются с помощью электроспиралей и с наружи теплоизолированы.
РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ.
После обезуглероживания полоса из первой камеры выдержки, через разделительный тамбур, переходит во вторую камеру нагрева. Здесь с помощью литых электронагревателей, установленных на поде и своде камеры, полоса нагревается до температуры 1050 °С, вторая камера представляет одну зону регулирования. В этой зоне температура нагрева полосы регулируется по сигналу от оптического пирометра. Нагретая полоса поступает в камеру выдержки и выдерживается при этой температуре в течение заданного времени.
Рекристаллизация полосы происходит в среде сухого азотоводородного газа HNX, содержащего 7 - 15% H2. Точка росы на входе в печь ниже или равна -40 °С. Сухой газ вводится в камеры нагрева и выдержки по всей ширине печи с помощью перфорированных труб, которые установлены под полосой с шагом 16 м. После рекристаллизации полоса из второй камеры выдержки, через второй разделительный тамбур, переходит в камеры регулируемого и встроенного охлаждения. В камере регулируемого охлаждения, происходит охлаждение с помощью труб воздушного охлаждения полосы.
В камере струйного охлаждения, с помощью блоков струйного охлаждения, полоса в атмосфере азота охлаждается до температуры равной 120°С. Азот, походя через водоохлаждаемые теплообменники, отдает свое тепло охлаждающей воде. Из камеры струйного охлаждения полоса через выходной тамбур с роликовым затвором выходит из печи. Траспортировка полосы через печь осуществляется по роликам изготовленным из жаропочной стали. Ролики камер нагрева, выдержки и регулируемого охлаждения имеют керамическую оболочку.
Печные ролики приводят во вращение с помощью индивидуальных приводов. При работе печи на уровне полосы поддерживается давление 3 мм водяного столба.
Конструкция печи и организация газовым потоком исключают образование взрывоопасных смесей в камерах печи, свледствии появления в них кислорода и окисления полос. На печи установлено пять свечей. Основные свечи предназначены для удаления из печи отработанной атмосферы и регулирования давления в рабочем пространстве печи. Эти свечи установлены на входе в первую и вторую камеры нагрева. Для обеспечения свободного теплового расширения печного каркаса, печь установлена на катковые опоры.[5]
