Современный прокатный стан
СОВРЕМЕННЫЙ ПРОКАТНЫЙ СТАНПлан.- Вступление:
Современный прокатный стан
- Основная часть:
Р асчет производительности стана
Прокатка в реверсивных станах
Прокатка в нереверсивных станах
Упрощение расчетов с помощью графика Адамецкого
и его видов
- Приложение.
Современный прокатный стан- это технологический комплекс последовательно установленных машин, используемых для получения прокатных изделий заданных размеров с необходимыми качественными показателями. Производительность прокатного стана определяется, во-первых, пропускной способностью рабочих клетей, а также пропускной способностью отдельных агрегатов, обеспечивающих выполнение технологических операций
Рассмотрим методы определения такта Т прокатки для различных станов, разных по своему расположению рабочих клетей, назначению, способу прокатки. Такт или ритм прокатки определяется количеством и последовательностью размещения рабочих клетей, режимом работы на них, характеристикой имеющегося основного и вспомогательного оборудования. Такт прокатки складывается из машинного и вспомогательного времени. Машинное время может определяться размерами (сечением и длиной) исходного продукта обработки, конечными размерами прокатываемого изделия, скоростью прокатки, общим количеством проходов, распределением вытяжки по проходам и т.д. Вспомогательное время зависит от степени механизации и автоматизации при выполнении необходимых операций между проходами, квалификации обслуживающего персонала, режима прокатки
Расчет производительности стана
Часовая производительность стана А будет тем выше, чем массивнее слиток и чем меньше требуется времени для выполнения необходимых операций обработки до начала прокатки следующей полосы. Это видно из формулы определяющей теоретически часовую производительность прокатного стана А:
А=3600G/T,
где:
G – масса заготовки, т;
Т – такт прокатки ( время между одноименными этапами прокатки двух следующих друг за другом полос), с
Но данной характеристикой пользуются лишь при работе обжимных станов, так как в этом случае есть прямая связь с цехами, изготовляющими металл, производительность которых определяется массой слитков. Если рассматривать цеха, выпускающие готовый прокат, то их производительность определяется по выходу готовых изделий. Следовательно теоретическая производительность будет меньше на определенный коэффициент R 1 выхода годных изделий (он зависит от характеристики обрабатываемого металла, вида изделия, требований к его качеству). Кроме того при определении фактической производительности нужно учитывать коэффициент использования стана R 2 , (который равен отношению чистого времени прокатки к фактическому времени работы стана), с помощью этого коэффициента учитывают скрытые мелкие простои, потери темпа и т.д
Коэффициент использования стана не является постоянной величиной, (R 2 = 0.95…0.85) так как реконструкция станов, перевод на автоматическое управление отдельных агрегатов, улучшение организации работы и т.д. повышают его
Учтем выход годных изделий и коэффициент использования стана, тогда практическая часовая производительность при прокатке может быть найдена по формуле:
A = (3600/T) G R 1 R 2
Для каждого профиля стан имеет свою производительность A i. Так как любой прокатный стан в течение определенного времени прокатывает разные профили, поэтому его производительность не может быть подсчитана по одному профилю
Полную годовую производительность стана считают по средней часовой производительности A ср и годовому фонду рабочего времени Т ф ( соответствующему числу часов работы стана за год)
Таким образом, зная среднюю часовую производительность стана А ср и фактическое время его работы в течение года, можно определить годовую производительность:
А год = А ср Т ф
Средняя часовая производительность прокатного стана не является постоянной величиной, так как находится в прямой зависимости от планируемого в данный момент времени сортамента, который может изменяться в следующем периоде в связи с падением спроса на одни изделия и повышением на другие. Она отражает не только технические возможности прокатного стана, но и соотношение высокопроизводительных и трудоемких изделий в плане расчетного отрезка времени
Средняя часовая производительность прокатного стана определяется как частное от деления всего выпуска изделий за некоторый период на затраченное время:
А ср =
G i – масса полученного проката отдельных профилей за принятый отрезок времени, т; Т i – время прокатки профиля в течение принятого периода, ч
Если известны часовая производительность А стана при прокатке каждого изделия и доля соответствующего профиля g i в общем выпуске изделий за принятый отрезок времени, то среднечасовая производительность равна:
А ср =
Но определение часовой производительности вызывает некоторые трудности, поэтому используют коэффициент трудоемкости К i , равный отношению часовой производительности основного вида изделия к часовой производительности при прокатке каждого профиля. В качестве основного вида изделия принимают или наиболее простой в технологическом отношении профиль, или преобладающий в сортаменте стана
Учитывая коэффициент трудоемкости К i и часовую производительность стана при прокатке основного профиля А 0 , среднюю часовую производительность находят по формуле:
А ср =
В свою очередь эффективный годовой фонд производственного времени Т ф , зависит от графика работы стана, организации работы на нем, вида прокатываемых изделий. На металлургических заводах эффективный годовой фонд производственного времени для различных станов при непрерывном графике работы может принимать значения от 6800 ч до 7700 ч
Расчеты производительности стана позволяют определить его “узкие” места, а следовательно, наметить мероприятия по их устранению
Следует отметить, заканчивая рассмотрение методов расчета производительности прокатных станов, что действующие станы во многих случаях имеют скрытые возможности увеличения выпуска прокатных изделий. При этом надо еще раз обратить внимание на возможность увеличения производительности стана путем сокращения такта прокатки, уменьшения скрытых простоев, увеличения фактического времени работы, массы слитков и повышение выхода годных изделий
Прокатка в реверсивных станах
Рассмотрим одноклетевой реверсивный стан, прокатка на котором ведется в одну полосы без перекрытия. Такт будет состоять из чистого времени прокатки (машинного времени) и потерь на паузы с учетом начальной и определяется по формуле :
T = S T м + S T п + T o
где:
Т м – машинное время одного периода, c; T п – время пауз между последовательными пропусками металла между валками, с; Т о – начальная пауза (время между окончанием прокатки предыдущей полосы и началом прокатки следующей), с
Но при определении этого времени для клетей реверсивных станов возникают трудности, т.к. скорость прокатки в пределах каждого прохода не является постоянной. При подходе металла к валкам их частота вращения невелика из-за реверсирования, а также снижается для обеспечения устойчивого захвата металла и уменьшения динамического удара, поэтому для снижения машинного времени установившаяся стадия прокатки проходит на повышенных скоростях
Когда определяется машинное время прокатки для реверсивной клети, нужно учитывать, что каждый проход металла между валками можно выполнять по одной из пяти схем изменения частоты вращения валков (см. приложение рис. 1). При этом t p – время разгона двигателя до частоты вращения, отвечающей захвату металла валками; t o – время ожидания полосы перед ее задачей в валки; t у - время ускорения при наличии металла в валках; t п – время прокатки при постоянной скорости; t з – время замедления при наличии металла в валках; t т – время торможения двигателя до полной остановки после выхода металла из валков
Машинное время прокатки каждого прохода в клети реверсивного стана представляет собой сумму различных периодов работы двигателя:
T м = t у + t п + t з
Полное машинное время в зависимости от скоростного режима прокатки, после анализа работы реверсивных станов можно определить по формуле:
Т м = t у + t п + t з =
где:
n y – частота вращения валков при захвате металла валками, мин –1 ; n n – частота вращения валков при выбросы металла, мин –1 ; L h – длина полосы по выходе из валков, мм; D p – рабочий диаметр валка, мм
Для выбора оптимальных условий прокатки, следует сначала установить рациональный режим обжатий( который определяется наименьшим числом проходов, принятых исходя из условий устойчивого захвата металла валками, прочности деталей стана, мощности привода), поэтому сначала определяется рациональный режим обжатий и для него выбирается подходящий скоростной режим прокатки. При этом следует помнить, что уменьшение числа проходов дает больший эффект, чем рост интенсивности скоростных условий
Немалую роль в снижении общего времени прокатки играет уменьшение пауз на вспомогательные операции, которые определяются скоростью работы механизмов стана
Прокатка в нереверсивных станах
Рассматривая прокатку в нереверсивных клетях, в которых частота вращения валков постоянна, можно определять для каждого прохода машинное время по следующей зависимости:
Т м = L h / J h
L h – длина полосы по выходе из валков, м; J h – скорость прокатки, м/с
Эта скорость принимается равной окружной скорости валков с учетом опережения, если оно имеет заметное значение:
J h = ( p Dn/60) (1 + S h ), где S h – опережение
Упрощение расчетов с помощью графика Адамецкого и его видов
Часто на практике определение такта прокатки только расчетным путем вызывает затруднения, в связи с тем что длительность вспомогательных операций на разных станах может существенно различаться
Упростить расчет помогает график Адамецкого и его виды. На нем по горизонтальной оси откладывается время в секундах, по вертикальной – номер клети стана. Продолжительность прокатки в рассматриваемом проходе на графике отмечается жирной горизонтальной линией на оси, соответствующей прокатной клети. Свободные участки между двумя линиями представляют паузы между соседними проходами. Передача полосы из одной клети в другую изображается наклонной линией, а ее проекция на горизонтальную ось соответствует паузам на передачу
С помощью графика Адамецкого можно проследить за последовательностью выполнения технологического процесса и проследить элементы машинного времени прокатки. А значит , появляется возможность анализировать загруженность рабочих клетей, выявлять их пропускную способность и наметить возможное перераспределение обжатий прокатываемой полосы между клетями или изменение скоростных условий по клетям с целью более равномерной их загрузки в соответствии с требованиями максимальной производительности стана
График Адамецкого непрерывого заготовочного стана, представленый в (приложении на рис. 2), состоит из двух непрерывных групп по шесть клетей в каждой с последовательным чередованием вертикальных и горизонтальных клетей
График Адамецкого строить нет необходимости, если на непрерывном стане имеется возможность последовательно стыковать (сваривать) задний конец одной заготовки с передним концом другой по выдаче из печи (этот процесс прокатки называется бесконечным) так как время Т прокатки соответствует машинному времени любой из клетей, поскольку пауза между прокаткой соседних полос равна нулю
Таким образом, наиболее удобно определять такт по времени работы чистовой клети, всегда имеется возможность знать массу прокатного изделия
Мы рассмотрели методы определения такта Т прокатки для различных станов, отличающихся своим назначением, расположением рабочих клетей и способом прокатки