Дипломная работа: Термическое отделение для непрерывного отжига металла

Измерение температуры полосы производиться с помощью радиационных пирометров, установленных на выходе из каждой секции печи. Управление температурным режимом осуществляется автоматически от ЭВМ. Ручное управление применяется при настройке агрегата или при экстренном изменении режима.

В качестве защитной атмосферы применяется азотно-водородный газ с объемной долей водорода от 3 до 5%. Для приготовления защитной атмосферы применяется азот со степенью очистки 99,998%, осушенный до точки росы минус 50° С и водород, осушенный до точки росы минус 55° С. Давление защитного газа в печных секциях на подине должно быть 5−14 мм вод. ст. (49,0−137,2 Па).

Для удаления с поверхности полосы окисной пленки, образующейся при охлаждении полосы водой, производится травление в травильной ванне в растворе соляной кислоты с массовой концентрацией (5±2)%. Температура травильного раствора должна поддерживаться в пределах 20−35° С.

Приготовление рабочего раствора соляной кислоты производится в циркуляционном баке из концентрированной кислоты. Раствор соляной кислоты в баке полностью меняют, если массовая концентрация общего железа в нем превышает 15 г/дм3.

Непромытая полоса, но уже протравленная, подвергается промывке холодной водой в ванне холодной промывки. Промывка ведется струйным методом и методом погружения. В качестве промывной воды применяется техническая вода.

Промытая полоса поступает в ванну нейтрализации для удаления остатков соляной кислоты с ее поверхности. В качестве нейтрализующего раствора применяется раствор метасиликата натрия с массовой концентрацией (3±5) г/дм3. Температура раствора должна быть 20−35° С.

После нейтрализации полоса поступает в щеточно-моющую машину, где с помощью щеток под струей горячей воды производится удаление остатков раствора. Температура воды должна быть (80±5)° С. Используется вода после ванны горячей промывки.

Окончательной операцией очистки полосы является промывка в горячей воде методом погружения и методом струйной обработки. Температура воды должна быть (80±5)° С. Применяется умягченная вода.

2.6.3 Обработка проката в выходной части АНО

Создание и регулирование натяжения на выходе из печной части агрегата осуществляется с помощью натяжного устройства № 2.

Выходное петлевое устройство служит для обеспечения непрерывности работы головной и печной частей агрегата при временной остановке или замедлении хвостовой части линии во время перезаправки.

Дрессировочная клеть служит для улучшения конечных свойств и качества поверхности отожженной полосы. Дрессировка сухая. Максимальный диаметр рабочих валков − 390 мм, минимальный − 330 мм, длина бочки − 1750 мм. Максимальный диаметр опорных валков − 1000 мм, минимальный − 940 мм, длина бочки − 1630 мм.

Клеть оборудована системами противоизгиба и уравновешивания рабочих и опорных валков роликами для сохранения линии прокатки, устройством для перевалки опорных валков.

Величина обжатия зависит от категории вытяжки проката и его толщины. Регулирование обжатия осуществляется с помощью системы автоматического регулирования вытяжки как при нормальной работе, так и при ускорении или замедлении агрегата.

Для защиты проката от коррозии перед смоткой поверхность полосы промасливают на промасливающей установке. Масло наносится на обе стороны поверхности полосы. Промасливание металла производится консервационным маслом «Феррокоут 8001». Не допускается наличие на поверхности металла участков, непокрытых маслом.

Тянущие ролики подают полосы в летучие ножницы, которые служат для обрезки полосы при переходе на другую моталку и для вырезки проб.

Смотка полос осуществляется на двух моталках консольного типа, работающих поочередно. Масса сматываемого рулона − от 5 до 40 т. Качество смотки обеспечивается с помощью системы центрирования полосы.

Тележки с подъемным столом служат для съема рулонов с барабана моталок и транспортировки их на загрузочные транспортеры. Для предотвращения распушивания рулонов при транспортировке они должны иметь обвязку. Обвязывание рулонов осуществляется металлической лентой с помощью обвязочной машины или вручную.

После упаковки и взвешивания рулоны маркируются. На рулоне указывается: номер заказа, плавки, рулона; марка стали; размеры рулона; способность к вытяжке; группа отделки поверхности; стандарт; масса рулона.

2.6.4 Технические требования на готовую продукцию

Поверхность полос должна быть чистой, без пузырей, трещин, недотрава или перетрава, цветов побежалости, коррозии и окисленной пленки.

Внешние витки и торцы рулонов не должны быть забиты крапом.

Серповидность полосы не более 3 мм на 1 м длины полосы.

Полоса должна быть плотно смотана в рулоне.

Рулоны должны иметь обвязку, предотвращающую их распушивание при транспортировке.

Каждый рулон должен иметь маркировку: номер плавки, номер партии, типоразмер, масса рулона, назначение, группу отделки поверхности, номер стандарта, по которому аттестован металл, номер заказа для товарных рулонов.

Размер отожженных рулонов: внутренний диаметр − 600±5 мм, наружный диаметр от 1100 до 2200 мм.

3.1 Технико-экономическое обоснование основного, дополнительного и вспомогательного оборудования

Основным оборудованием термического отделения для термообработки холоднокатаного листа является агрегат непрерывного отжига.

Печная часть агрегата включает многокамерную башенную печь отжига, установки и камеры ускоренного перестаривания и охлаждения полосы.

Головная часть агрегата состоит из оборудования для разматывания рулонов, сварки концов полосы, химической очистки полосы, входного петлевого устройства, тянущих станций, устройств для регулирования натяжения и центрирования полосы. В целом агрегат обеспечивает поточное производство отожженной полосы шириной 900−1500 мм и толщиной 0,4−2,0 мм в рулонах весом до 50 тонн.

При примерно одинаковых капитальных затратах (колпаковые печи, отделочное оборудование, очистка перед отжигом, продольная и поперечная резка, установка и др.) строительство агрегата непрерывного отжига позволяет: реализовать высокую мощность стана «бесконечной» прокатки за счет выпуска высококачественной продукции; обеспечить гибкую работу цеха в зависимости от заказов; повысить выпуск готовой продукции (в том числе и первой группы отделки поверхности), поскольку весь металл подвергается очистке на потоке, уменьшается травмирование полосы за счет исключения транспортных операций, уменьшается количество некондиционного металла. К тому же строительство АНО позволяет сократить производительный цикл отделки продукции.

3.2 Тепловой расчет термоагрегата

Тепловой расчет термических печей сводится к определению расхода тепла, мощности печи, коэффициента полезного действия.

Топливом служит естественный газ с низкой теплотой сгорания . Он представляет собой смесь газов Н2, СН4, СО, С2Н4, N2, СО2, О2. В результате реакций горения

выделяется тепло, необходимое для создания нужной температуры в печи.

Прежде чем перейти к расчету теплового баланса, необходимо выбрать материал и толщину слоев отдельных элементов кладки рабочей камеры печи. Материал, толщина, качество выполнения кладки должны быть надежны и обеспечивать длительную службу при работе с максимально допустимой по условиям технологии температурой печи при минимуме затрат на содержание и эксплуатацию кладки.

Основой теплового расчета печи является составление теплового баланса, разграничивающего статьи прихода и статьи расхода тепла

.

Расходуемое тепло делиться на тепло, идущее на нагрев металла и потери тепла. Потери тепла включают в себя потери тепла через кладку и неучтенные потери.

Уравнение теплового баланса печи

где Qм − тепло, идущее на нагрев металла, кВт;

Q кл − тепло, теряемое в окружающее пространство через кладку, кВт;

Q неуч − неучтенные потери, кВт.

Расход тепла на нагрев металла

где G − масса металла, кг;

Ч н − время нагрева, с;

с − средняя удельная теплоемкость, кДж/(кг×К);

t k, t н − конечная и начальная температуры металла, °С.

Неучтенные потери определяются

.

Тепло, теряемое в окружающее пространство через кладку

где F − площадь рабочего пространства печи, м2;

q − плотность теплового потока, теряемого в окружающее пространство через кладку, Вт/м2.

Трудность расчета Q кл связана с определением q, поэтому все расчеты q i производились на ЭВМ.

Площадь рабочего пространства

где а − ширина печи, м;

в − высота печи, м;

с − длина печи, м.

Камера нагрева, повторного нагрева, выдержки, охлаждения, перестаривания имеют двухслойную стенку, состоящую из шамотного легковеса муллистокремнеземистого волокна.

Для первого слоя , для второго слоя . Третий слой равен нулю.

В результате подсчета получили:

для 950° С ошибка  

для 870° С ошибка  

для 780° С ошибка  

для 500° С ошибка  

для 950° С ошибка  

Определяем массу металла. Для секции нагрева толщина ленты , ширина ленты , длина ленты . Объем полосы .

.

Для секции нагрева длина ленты , поэтому объем полосы .

.

Для секции нагрева толщина печи , ширина печи, длина печи , площадь рабочего пространства .

.

Для секции выдержки , , , , .

Для секции газового охлаждения , , , , .

.

.

.

.

.

.

Для секции повторного нагрева , , , , .

Для секции перестаривания , , , , .

Для секции скоростного охлаждения , , , , .

.

.

.

.

Коэффициент полезного действия

,

.

,

,

.

3.3 Расчет оборудования по нормам и укрупненным показателям

Расчет основного оборудования производится на основании производственной программы, спроектированного технологического процесса термической обработки, режима работы отделения и фонда времени оборудования. Расчет дополнительного и вспомогательного оборудования ведется аналогично.

Номинальный фонд времени − это количество часов в году в соответствии с режимом работы, без учета потерь

,

где Ф н − номинальный годовой фонд времени;

Т к − число календарных дней;

Т в − число выходных дней;

Т п − число праздников;

h − число рабочих дней в смене;

S − число смен в сутки.

Так как трехсменный режим работы непрерывен, то Т в = 0, Т н = 0.

.

Действительный (расчетный) фонд времени равен тому времени, которое может быть полностью использовано для производства. Величина этого фонда времени равна номинальному фонду с вычетом потерь времени на простои оборудования, связанные с его ремонтом и наладкой

,

где t s − технические простои, ч;

t l − технологические простои, ч.

Обычно сумма этих потерь принимается от 4 до 12% от номинального фонда времени. Принимаем эту сумму равной 10%.

.

В основу расчета по укрупненным показателям принимается удельная (часовая) производительность печей. Часовая производительность оборудования Q = 74630 кг/ч.

Задолженность оборудования, то есть время, необходимое для термической обработки изделия заданной программы

,

где W − годовая программа, кг.

.

Количество единиц оборудования определяется по формуле

,

.

Полученное количество единиц оборудования округляется до целого числа, которое называется принятым числом единиц оборудования П п = 1 шт.

Коэффициент загрузки

,

.

3.4 Расчет ленточных элементов сопротивления

Рассчитать нагреватели для печи, включенной в трехфазную сеть, соединение звездой, , , °С.

Мощность одного электронагревателя . Фазовое напряжение на концах нагревателя . Сила тока, проходящего через нагреватель . Сопротивление электродвигателей

.

Материал, из которого изготавливают электродвигатели, выбираем, учитывая температуру. Возьмем Х20Н80-ТЗ.

Предположительно выберем толщину ленты  мм, ширина ленты  мм,  мм.

Выбираем удельную поверхностную нагрузку . Выбираем удельное сопротивление  и j-плотность .

 мм.

Выбираем ленту  мм и шириной  мм, так как  мм.

Длина одного нагревателя (всего 407 штук)

 мм.

Длина нагревателей .

Масса 407 нагревателей

Проверим поверхностную нагрузку с допустимой, видим, что она находится в пределах с допустимой ( для выбранного нихрома Х20Н80-ТЗ при рабочей температуре 950° С.

Ленточные элементы сопротивления располагаются обычно зигзагами на стенках, своде и поде печи.

Расстояние внутри зигзагов D принимают не менее ширины ленты 10−25 мм, чаще 15−25 мм. Высоту зигзагов В выбирают 150−500 мм при вертикальном расположении на стенках печи и 100−200 мм при горизонтальном расположении на своде и в поде печи.

Рис. 1. Схема ленточного элемента сопротивления:

D – расстояние внутри зигзагов; В – высота зигзагов; А – высота зигзага между центрами закругленной ленты; h –высота зигзага

При больших размерах печи ленточные нагреватели располагают в 2−3 ряда.

3.5 Расчет производственных площадей

На металлургических заводах для размещения оборудования термообработки приходится выбирать пролеты, шаг колонны и конструкцию здания, считаясь с конструкцией основных металлургических цехов.

Расчет производственных площадей термического отделения производится исходя из размеров агрегата.

Общая длина агрегата равна 300 м. Оставляя на проезды с каждой стороны по 3 м, получаем, что общая длина отделения равна  м. Расстояние между колоннами 6 м, поэтому длина отделения должна быть кратна шести:  колонна. По длине цеха расположена 51 колонна.

Расстояние от стены до агрегата 1,5 м, ширина проезда 4 м, поэтому ширина отделения равна м.

Высота здания принимается 30 м. Общая площадь отделения соответственно .

Объем отделения .

Общий грузопоток осуществляется в одном направлении.

3.6 Определение количества и типов приборов контроля

При обработке металла в АНО контролируется:

—  качество выходящих рулонов и соответствие их заданию на обработку;

—  состав и давление в печах защитного газа;

—  качество очистки полосы;

—  температура по зонам печи;

—  температура по секциям печи;

—  содержание кислорода в защитном газе;

—  наличие внутренних и поверхностных дефектов полосы;

—  толщина полосы;

—  механические свойства полосы;

—  масса готовых рулонов.

Качество готовой продукции определяется приборами неразрушающего контроля, установленными в линии АНО и подключенными к ЭВМ.

Контроль качества поверхности полосы производится автоматизированным оптическим дефектоскопом «Дефектофло» за исключением, когда маркировочная машина «Дефектофло» определяет суммарную длину участков полосы с недопустимыми дефектами на верхней и нижней поверхности.

Результаты контроля автоматически распечатываются на протоколе качества выходного поста АНО в метрах длины полосы, а также выводится на цветной дисплей.

Контроль механических свойств полосы производится магнитостатическим методом.

Внутренние дефекты полосы контролируются ультразвуковым дефектоскопом. Он включается при производстве заказов на продукцию, контролируемую, контролируемую ультразвуком.

При неисправности дефектоскопа контроль качества поверхности производится визуально.

При неисправности твердомера и при отжиге без дрессировки, механические испытания производятся прямым методом в лаборатории механических испытаний.

При прохождении через АНО полосы с грубыми дефектами поверхности (складки, рваная кромка) оператор управления выводит из зоны контроля все приборы неразрушающего контроля и вновь вводит их в работу после восстановления нормальной формы полосы.

Шероховатость полосы и ее механические свойства определяются в лаборатории механических испытаний.

Таблица 9

Перечень средств измерений, используемых в процессе непрерывного отжига

4.1 Способы и методы цинкования

Важную роль в решении задач по повышению срока службы металлопродукции играют защитные покрытия, использование которых позволяет увеличить стойкость и долговечность стальных изделий и является одним из эффективных путей снижения потерь металла от коррозии.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7