Модернизация направляющей линейки шаропрокатного стана на базе ПФ ТОО «Кастинг»

Прокатка является основным видом обработки металлов давлением. Около ѕ стали, выплавляемой на металлургических заводах, обрабатывается на прокатных станах и выпускается в виде готового проката: листов, сортовых профилей, труб (остальная часть стали, около 25%, предназначается для производства стальных фасонных отливок и кузнечных слитков).

В отличие от других видов обработки металлов давлением (ковки, штамповки, прессования) деформация (обжатие) металла при прокатке осуществляют непрерывно — вращающимся рабочим инструментом — валками, поэтому процесс прокатки является наиболее высокопроизводительным. Современные прокатные станы представляют собой сложные, непрерывные, поточные и автоматизированные агрегаты, работающие при больших скоростях (20−40 м/ сек). Механическое оборудование прокатных цехов является весьма разнообразным по назначению и сложным по конструкции.

В последние годы производство различных изделий методом прокатки завоевывает все большую популярность. Это объясняется тем, что прокатные изделия по качеству превосходят изделия, изготовленные другими способами. При прокатке волокна металла не разрываются, а приобретают форму изделия, тем самым увеличивая его прочностные характеристики. Кроме того, расходный коэффициент металла при прокатке меньше, чем при других способах производства.

До недавнего времени единственно распространенными методами производства шаров были:

— холодная штамповка на горизонтальных высадочных прессах шаров диаметром 26 мм;

— горячая штамповка на горизонтальных высадочных прессах шаров диаметром 26 — 37 мм;

— горячая штамповка на молотах и вертикальных прессах из отрезков мерной длины, предварительно отрубленных на прессах, для подшипников, диаметром от 39 до 45 мм, а также для мелющих шаров из чугуна;

— отливка крупных мелющих шаров из чугуна.

Холодная штамповка шаров на высадочных прессах осуществляется в две операции, последовательно на одном прессе, рубка мерной по длине заготовки и собственно штамповка шара. Этот способ является основным для изготовления мелких шаров.

Метод горячей штамповки на горизонтальных высадочных прессах до недавнего времени был единственным для изготовления шаров диаметром от 26 до 37 мм. Прутки нагревались в камерных электрических печах до температуры 850 °C и передавались в ручную на высадочный пресс. После штамповки нескольких заготовок металл остывал и прутки возвращались в печь для подогрева. Полученные горячей штамповкой шары имели большой кольцевой облой. В последующих стадиях шары подвергались шлифовке, термообработке и доводке.

На молотах и вертикальных прессах изготавливали шары диаметром от 39 до 45 мм и более из отрезков мерной длины, предварительно отрубленных на прессах. Эти операции осуществлялись вручную, а заготовки имели большие припуски и после отжига подвергались токарной обработке. Шары, полученные горячей штамповкой на молотах и вертикальных прессах, имели неправильную форму и неточные размеры.

Способ отливки чугунных шаров отличается высокой трудоемкостью, а полученные этим способом шары склонны к растрескиванию под действием ударных нагрузок, возникающих в мельницах. Этот способ производства шаров не нашел широкого применения.

Все рассмотренные способы получения шаров являются малопроизводительными, трудоемкими, связаны с большими затратами ручного труда, повышенным расходом металла и необходимостью дополнительной обработки изделия. При этом качество получаемых шаров является недостаточно высоким.

Создание и промышленное освоение способа прокатки шаров позволило ликвидировать указанные недостатки и главное — повысить производительность и механизировать трудоемкий процесс массового производства шаров.

В наше время разработаны принципиально новые технологические процессы прокатки заготовок различных деталей и созданы прокатные станы для осуществления этих процессов. Опыт эксплуатации этих станов показал, что применение их обеспечивает резкое повышение производительности труда, экономию металла, высокое качество изготовления изделий и создает условия для автоматизации и механизации производства этих изделий.

Первые предложения по прокатке шаров в винтовых калибрах появились в конце 19-го века. Однако из-за сравнительной сложности и малой изученности прокатка в винтовых калибрах долгое время не находила практического применения.

В 1925 году американцем Ходжом, затем в 1930;1932 гг. канадцем Манроу и в 1944 году американцем Уэлзом в США были запатентованы изобретения, касающиеся изготовления шаров прокаткой в винтовых калибрах на шаропрокатных станах. Однако сведения о практическом применении этих станов не обнаружены.

При поперечно — винтовой прокатке коротких тел вращения в винтовых калибрах непрерывное формообразование осуществляется пропусканием обрабатываемого тела между вращающимися валками, на поверхности которых по винтовой линии нарезаны ручьи. В результате такой обработки длинная цилиндрическая заготовка, двигаясь непрерывно, деформируется на небольшом участке в относительно короткие тела вращения заданной конфигурации.

При каждом обороте валков определенная порция металла заготовки, объем которой равен объему прокатываемого изделия, захватывается винтовым калибром и формуется в готовое изделие.

Благодаря непрерывности и автоматизации процесса прокатки, как правило, достигается высокая производительность. Учитывая возрастающую потребность в шарах для шаровых мельниц, осуществляющих помол руды черных и цветных металлов, угля, цемента, процесс прокатки в последнее время начали применять для организации автоматизированного производства стальных шаров.

В шаропрокатном производстве применяются однозаходные винтовые калибры, но рост потребности в мелющих вызвал необходимость изыскать пути еще большего увеличения производительности. Эта задача была решена путем применения многозаходных винтовых калибров валков.

Применение горячей прокатки для производства шаров позволило достичь следующих результатов:

— увеличилась производительность;

— повысилась точность получаемых шаров; шары имеют небольшой припуск на механическую обработку, благодаря чему расход металла при производстве, например, заготовок шаров подшипников снижается на 20%, они не имеют облоя, удаление которого на штампованных шарах требует дополнительной трудоемкой операции;

— улучшилось качество шаров за счет благоприятного расположения волокон по сравнению со штампованными шарами, в которых волокна перерезаются при обрезке облоя;

— в десятки раз повысилась стойкость формообразующего инструмента;

— обеспечена механизация и автоматизация процесса производства шаров;

— уменьшилось число обслуживающего персонала.

Еще пять лет назад прокатное производство в Павлодаре не существовало. Началом его формирования можно считать 2001 год, когда новое руководство, пришедшее к управлению предприятием, организовало Павлодарский филиал ТОО «Кастинг» на базе цехов литейно-кузнечного производства АО «Павлодартрактор». Современное состояние металлургического производства в регионе можно кратко охарактеризовать следующим образом. Павлодарский филиал ТОО «Кастинг» размещен на площадях главного производственного корпуса (бывшего сталелитейного цеха № 1) и цеха подготовки шихты (бывший кузнечный цех № 3).

В данном дипломном проекте рассматривается шаропрокатный стан MS — 64 для производства мелющих шаров диаметром 40, 60, 80, 100 мм итальянской фирмы «Danieli». Стан установлен и на базе ПФ ТОО «Кастинг».

В проекте рассмотрена технология процесса, ремонт оборудования его эксплуатация. Кроме этого затронут вопрос технологии изготовления валка шаропрокатного стана и его калибровка.

В специальной части дипломного проекта произведено усовершенствование стенда для наплавки валков шаропрокатного стана.

Основной вопрос дипломного проекта заключается в модернизации направляющей линейки шаропрокатного стана. В результате этой модернизации уменьшится брак на 6%, из-за чего повысится производительность шаропрокатного стана, увеличится межремонтный цикл. Годовой экономический эффект от данного усовершенствования составит Э=118 116 953,58 тенге.

1. Организационно-технологическая часть

1.1 Описание завода, цеха

прокатка валок шаропрокатный стан В состав основного производства завода входят три производственных цеха — шихтовый, плавильный и прокатный.

Цех подготовки шихты обеспечен грузоподъемным и металлорежущим оборудованием. В работе используются:

электрические мостовые краны;

экскаваторы для выгрузки металла из вагонов и автомашин;

для технологической переработки металла используются гидравлические ножницы усилием 100 т.с. и производительностью 3 тн/час и другое оборудование.

Сталеплавильный цех включает в себя следующие участки:

шихтовый двор;

печной пролет;

участок внепечной обработки стали;

ковшевой участок;

машина непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Шихтовый двор оснащен грузоподъемным и металлорежущим оборудованием. В работе используются:

электрические мостовые краны, электрические тележки, грейферы и магнитные шайбы;

щековая дробилка, электрические тали;

газовые установки для разделки крупногабаритного лома;

другое технологическое оборудование.

В состав печного пролета входят:

три электродуговые сталеплавильные печи ДСП-25 с водоохлаждаемыми стенами и сводом. В сталеплавильных печах производится расплавление металлического лома в результате нагрева до температуры 1650 ⁰С, удаление вредных примесей фосфора и неметаллических веществ;

электрические мостовые краны и электрические тельферы;

бадьи загрузочные;

стальковши и промежуточные ковши;

стенды для сушки стальковшей, стенды для подогрева стальковшей и промежуточных ковшей;

машина непрерывного литья заготовок.

Участок внепечной обработки стали состоит из двух установок внепечной обработки стали печь-ковш, на которых расплавленный металл доводится до требуемого химического состава присадками ферросплавов, продувкой азотом и нагрева до требуемой температуры перед подачей на МНЛЗ.

На ковшевом участке футеруют, сушат и проводят межплавочное обслуживание сталеразливочных ковшей емкостью 25 тонн и промежуточных ковшей емкостью 9,5 тонн.

Применяется трехручьевая машина непрерывного литья заготовок, радиального типа с радиусом изгибающего сектора шесть метров, что позволяет получать непрерывно-литую заготовку сечением 100×100, 125×125, 150×150 мм. МНЛЗ состоит из:

— стальковша, промежуточного ковша;

кристаллизатора;

механизма качания кристаллизатора;

секции вторичного охлаждения;

клетей тянущих правильного устройства с гидравлическим прижимом;

ножниц горячей резки для деления непрерывного слитка на мерные длины;

системы охлаждения кристаллизатора, вторичного охлаждения и охлаждения оборудования.

Прокатное отделение включает среднесортный стан 500, шаропрокатный стан и мелкосортный непрерывный стан 300.

Среднесортный стан 500 предназначен для прокатки круглой стали диаметром 40−100 мм по ГОСТ 2590–89.

В состав основного технологического оборудования среднесортного стана 500 входят:

двухзонная методическая нагревательная печь, с торцевой подачей и боковой выдачей заготовок производительностью 25 тонн в час. Печь оснащена рекуператорами, имеет 13 горелок, в том числе 10 боковых и 3 торцевых.

асинхронный двигатель мощностью 2200 кВт, число оборотов 594 об/мин, шестеренная трехвалковая клеть с межцентровым расстоянием 350 мм с шевронным соединением;

две трехвалковые клети «трио»;

клеть «дуо»;

пила горячей резки.

В состав вспомогательного оборудования входят:

манипуляторы для кантовки прокатываемой полосы на 90°,

подъемно-качающиеся столы, транспортирующие рольганги для подачи заготовок на последующие технологические операции;

устройство охлаждения и пакетирования готового проката;

электрические мостовые краны грузоподъемностью 10 тонн.

Основное оборудование мелкосортного стана 300 включает:

промежуточную группу из шести рабочих двухвалковых клетей горизонтального исполнения;

чистовую непрерывную группу из шести рабочих двухвалковых клетей горизонтального исполнения;

ножницы холодной резки проката на мерные длины.

Вспомогательное оборудование мелкосортного стана 300 включает:

рольганги для подачи заготовок на последующие технологические операции;

аварийные летучие ножницы между группами рабочих клетей;

устройство для охлаждения и пакетирования готового проката;

электрические мостовые краны грузоподъемностью 10 тонн;

Шаропрокатный стан используется для производства стальных мелющих шаров для мельниц по ГОСТ 7524–89. Диаметр получаемых шаров составляет 40−100 мм. Основное оборудование включает:

методическую печь с рекуператорами для нагрева заготовок;

двухвалковую рабочую клеть;

закалочное устройство для термической обработки готовых шаров.

Вспомогательное оборудование шаропрокатного стана включает:

рольганги для загрузки и разгрузки нагревательной печи;

охлаждающие устройства;

ковшевой элеватор для передачи шаров от рабочей клети к закалочному устройству;

сборники для готовых шаров;

электрические мостовые краны грузоподъемностью 10 тонн.

Для производства круглого проката диаметром 5.5 -12 мм по ГОСТ 3590–88 и периодического профиля для армирования железобетонных конструкций диаметром 6−12 мм по ГОСТ 5781–82 предназначен проволочный блок, включающий:

четыре прокатных устройства (два с горизонтальными валками и два с вертикальными);

устройство для формирования петли для последующего формирования бухты;

устройства и механизмы для охлаждения катанки после бухты;

конвейер для транспортировки.

В целом, прокатное предприятие уже сегодня располагает оборудованием для производства 300 тыс. тонн стали в год, в том числе 100 тыс. тонн сортового проката, 40 тыс. тонн помольных шаров в год. После ввода в эксплуатацию новых производственных мощностей в 2006 году по планам развития предприятия производство стали составит 1,1 млн. тонн стали, 500 тыс. тонн сортового проката в год, что выведет ТОО «Кастинг» в ряд основных металлургических предприятий Казахстана.

Активно расширяется производство и во вспомогательных цехах предприятия: кузнечном, модельном, ремонтно-механическом, участке нестандартного литья (ремонтно-литейном).

1.2 Технология получения шаров в винтовых калибрах

Для прокатки шаров используют станы поперечной и поперечно-винтовой прокатки.

При получении шаров непрерывное формообразование достигается прокаткой заготовки в клети шаропрокатного стана между двумя вращающимися валками, на поверхности которых выполнены винтовые ручьи (рисунок 1).

В результате такой обработки длинная цилиндрическая исходная заготовка, двигаясь непрерывно, деформируется таким образом, что получается ряд шаровых профилей, соединенных между собой перемычками. В последнем витке калибров реборды имеют острые кромки, чтобы изделие отделилось от заготовки.

Рисунок 1 — Винтовая прокатка шаров При прокатке шаров в начальный момент внедрения реборды валка в заготовку обжимаемый металл вытесняется только в радиальном направлении. При этом на участках боковой поверхности, прилегающих к торцам заготовки, появляются наплывы металла. По мере уменьшения диаметра обжимаемой перемычки наступает осевое точение металла. При этом заготовка может отходить от реборды валков. Для предотвращения этого нежелательного явления изменение ширины реборды валка должно соответствовать вытяжке перемычки деформируемой заготовки. В случае отставания металла от реборды калибра профиль заготовки оказывается недодеформированным, или на ее поверхности могут возникнуть закаты. Таким образом, требование прилегания в процессе прокатки деформируемой заготовки к реборде калибра является первым важным условием, обеспечивающим нормальный процесс формообразования заготовки. Вторым таким условием является обеспечение постоянства объема металла в калибре. При нехватке металла в калибре возможно появление утяжин и незаполнение профиля калибра, куда затем устремляется металл, вытесняемый из обжимаемой перемычки что, приводит к образованию заката на поверхности изделия. Если объем металла, захваченный в начале калибра, будет больше объема, который может расположиться последующих участках калибра, то избыток металла может привести к нарушению формы изделия, появлению плен на его поверхности и вскрытию полости внутри, заготовки.

Исходной заготовкой для прокатки мелющих шаров служат прутки длиной 2 — 6 метров, диаметром на 1 — 5 мм меньше диаметра прокатываемых шаров. Прутки изготавливают из углеродистых, малои среднелегированных сталей и рельсовых сталей.

Нагрев прутков перед прокаткой осуществляется до 1000° - 1200 °C в проходных секционных печах или печах с шагающим подом. Транспортировка металла в печи производится роликами, расположенными между секциями печи. Ролики установлены под углом, что обеспечивает вращение прутков и предотвращает их коробление при нагреве.

Требования к точности температуры нагрева металла при прокатке мелющих шаров менее жесткие, чем при производстве заготовок шаров подшипников. Поэтому прокатку ведут при более высоких температурах, что уменьшает нагрузку на валки и повышает срок их службы. Процесс прокатки мелющих шаров несколько отличается от прокатки заготовок шаров подшипников. Так как к мелющим шарам предъявляются менее жесткие требования по качеству поверхности, то перемычки, соединяющие отформованные шары полностью отделяются непосредственно в валках стана. Это достигается небольшим смещением калибра одного валка относительно другого в осевом направлении. При такой установке валков отформованный шар начинает вращаться в калибре не только вокруг оси прокатки, но и в перпендикулярном направлении. При этом перемычка срезается ребордой валков и вдавливается в тело шара. Отдельный шар продолжает обкатываться на отделочном участке калибра, остатки перемычек заглаживаются, из валков выходит полностью оформленный шар, имеющий гладкую поверхность.

Передний конец нагретой заготовки толкателем подается в непрерывно вращающиеся валки. Высота винтовой реборды валков от начала калибра плавно увеличивается, вследствие чего заготовка, захваченная валками, продвигаясь по оси калибра, постепенно обжимается, приобретая форму шара, соединенного перемычкой с остальной заготовкой. Затем шар отделяется и обкатывается в калибре. При этом поверхность шара проглаживается, а остаток перемычек закатывается и из валков выбрасывается полностью сформованный шар.

Химический состав исходного металла для производства мелющих шаров выбирают таким образом, чтобы шары охлаждались в воде непосредственно при выходе из валков, закаливались. Необходимость закалки мелющих шаров обусловлена требованием минимального их износа в мельницах при размоле руды, угля цемента.

Отличительной особенностью конструкции валков для прокатки мелющих шаров является применение многозаходных винтовых калибров, что резко увеличивает производительность станов. Мелющие шары диаметром 40, 50, 60, 80 мм прокатывают соответственно на валках с 4-х, 3-х, 2-х и однозаходными калибрами. При однозаходной калибровке за каждый оборот валков прокатывается один шар. При многозаходной калибровке количество прокатываемых шаров за один оборот валков соответствует числу заходов. Конструкция формующего участка калибра валков для прокатки мелющих шаров и заготовок шаров подшипников одинакова. Для обеспечения надежного отделения шаров и закатки полюсных выступов отделочный участок валков для прокатки мелющих шаров удлинен, а с целью увеличения прочности и стойкости рабочих проводок реборда на отделочном участке у одного из валков уменьшена по высоте. Таким образом, окончательное обжатие и отделение перемычки осуществляется только одним валком. Благодаря этому отрезная реборда валка не имеет канавок и более прочная, чем на валках для прокатки заготовок шаров подшипников. Валки этих станов изготавливают из стали марки 35ХГСА, закаливают и поверхность реборд упрочняют электроискровой обработкой, закаливаются до твердости HRC 45 — 50. Валки шаропрокатных станов имеют высокую стойкость, которая при многозаходных винтовых калибрах достигает 1500−2000 т шаров.

Для отделения концевых отходов (незаполненных шаров), получающихся от переднего и заднего концов каждого прутка, шары после их извлечения из бассейна с водой скатываются по решетке, расстояние между прутками которой несколько меньше диаметра прокатываемого шара. При этом неоформленные концевые шары проваливаются между прутьями решетки, а годные шары скатываются по решетке. Таким образом, автоматически осуществляется отбраковка концевых отходов при производстве мелющих шаров.

Шары при выходе из валков скатываются по желобу в бассейн с водой, где они интенсивно охлаждаются и закаливаются. Для снятия внутренних напряжений, возникающих при закалке, шары подвергают отпуску. При этом охлажденные шары извлекают из бассейна с температурой 200 — 300 °C и элеватором направляют в бункеры большой емкости, где они постепенно охлаждаются, при этом производится самоотпуск закаленных шаров. Из бункеров шары с помощью магнитного крана грузят в железнодорожные вагоны.

Таким образом, весь технологический процесс производства мелющих шаров: поступление исходного металла, его нагрев, прокатка, термическая обработка, складирование и погрузка.

1.3 Станы для прокатки шаров итальянской фирмы «Danieli»

В конца 1950 г., итальянские специалисты посетили СССР, где знакомились с работой отечественных шаропрокатных станов, изучали техническую документацию по технологии и конструкции станов для прокатки шаров. В 1957 году под № 576 698 и в 1965 г. под № 769 648 итальянская фирма «Danieli» запатентовала в своей стране изобретения, относящиеся к конструкции шаропрокатных станов.

Изобретение, защищено патентом № 769 648, было также запатентовано в I965 году в ФРГ под № 1 997 702 (другие аналоги не обнаружены).

Во второй половине 60-x годов фирма «Danieli» освоила выпуск шаропрокатных станов для производства мелющих шаров диаметром 20−120 мм.

На станах фирмы возможна прокатив шаров из мягких сталей с закалкой в масле, а также из сталей с максимальным процентом хрома и марганца.

Фирма изготавливает станы 4-х моделей: MS-62, MS-63, MS-64, MS-65.

Технологические характеристики этих станов приведены в таблице 1, производительность станов в зависимости от диаметров используемых валков указана в таблице 2.

Советские специалисты считают, что в основу конструкции станов фирмы «Danieli», исходя из данных каталога фирмы положена конструкция первых советских шаропрокатных станов упрощенного типа. Станина рабочей клети выполнена сварной. Фирма в клетях шаропрокатных станов применила прокатные валки значительно больших диаметров, чем те, которые применялись в СССР. Так например, для прокатки шаров диаметром 25 — 45 мм в клети шаропрокатного стана производства СССР применяются валки диаметром 220 — 300 мм, на станах фирмы «Danieli» при прокатке таких же шаров валки имеют диаметр 400 — 550 мм. Такое увеличение диаметра валков, по мнению специалистов, не оправдано, так как это значительно увеличивает стоимость инструмента. Следовательно, фирма выпускает сравнительно дешевые, но менее надежные и немеханизированные станы, и применяет в них в несколько раз более дорогие сменные прокатные валки, что в конечном счете не снижает затраты на прокатку шаров.

Таблица 1 — Технические характеристики станов фирмы «Danieli»

Таблица 2 — Производительность станов фирмы «Danieli» в зависимости от диаметров используемых валков

В данном дипломном проекте речь идет о стане для прокатки шаров данной фирмы («Danieli»), а точнее о стане типа MS-64, действующем на базе ПФ ТОО «Кастинг». Описание его технологической линии будет раскрыто далее в проекте. Этот стан для прокатки шаров считается одним из самых удобных в эксплуатации, простым по конструкции и относительно небольших габаритных размеров.

1.4 Требования к выпускаемым мелющим шарам на базе ПФ ТОО «Кастинг»

На ПФ ТОО «Кастинг» выпускают мелющие шары для мельниц диаметром 40, 60, 80, 100 мм по ГОСТ 7524–89, также возможен выпуск шаров диаметром 50, 70, 90 мм. Шары прокатывают в шаропрокатной клети MS-64 из нагретого круглого прутка диаметром 40 — 100 мм. Для получения качественного шара пруток должен соответствовать некоторым требованиям. Овальность круглого проката измеряют на расстоянии не менее 150 мм от конца мотка и не менее 1,5 м от конца мотка при его массе до 250 кг и на расстоянии не менее 3 м при массе мотка свыше 250 кг.

Выпускаемые мелющие шары по твердости подразделяют на следующие группы:

1 — шары номинальной твердости;

2 — шары повышенной твердости;

3 — шары высокой твердости;

4 — шары особо высокой твердости.

Предельные отклонения по номинальному диаметру, по номинальной массе для каждого диаметра шара представлены в таблице 3.

Таблица 3 — Характеристики мелющих шаров

Для изготовления шаров применяются специальные стали, марки химический состав которых приведен в таблице 4. Для шаров 1-ой группы применяется сталь марки Ш1, для шаров 2-ой группы — сталь марки Ш2, для шаров 3-ей и 4-ой группы — сталь марки Ш3

Таблица 4 — Химический состав сталей марок Ш1, Ш2, Ш3

В шарах допускаются отклонения по химическому составу от норм, приведенных в таблице 4:

— углерода — ±0,03;

— кремния — ±0,05;

— марганца — ±0,1;

— серы — ±0,005;

— фосфора — ±0,050.

Также к мелющим шарам предъявляются требования по твердости представленные в таблице 5.

Для шаров 4-ой группы твердости на глубине Ѕ радиуса шара должна быть 45 (415), не менее.

Таблица 5 — Твердость мелющих шаров

На поверхности шара допускаются плены, глубина залегания которых должна быть в пределах допуска на номинальный диаметр шара.

1.5 Дефекты мелющих шаров при прокатке

Дефекты шаров, как правило, возникают при неправильной эксплуатации стана для прокатки шаров, следовательно должен выполнятся следующий порядок эксплуатации для пуска:

— доводка подготовки машины в соответствии с запрограммированным диаметром продукции;

— включить приводной насос системы принудительной смазки блока управления;

— привести главный двигатель в ход;

— после прокатки несколько прутков, открыть заслонки для охлаждающей воды и выполнить их настройку для того, чтобы регулировать расход воды;

— воздействовать на болты регулировки валков машины в случае дефектной прокатки шаров.

Кроме этого нужно чтобы совпадали прокатные валки. Прокатные валки сдваиваются и каждый имеет маркировку, состоящую из цифр и букв. Она выглядит следующим образом:

— первый номер слева группы обозначений указывает на количество заходов, из которых состоит калибровка (1 или 2 и так далее);

— далее следует буква алфавита, обозначающая характеристику пары валков, закалиброванных для самого диаметра шаров (А, В и так далее);

— номер справа группы обозначений указывает на размер калибровки шаров.

Валки, смотря со стороны входа прутка, поворачиваются в направление против часовой стрелки и необходимо, чтобы они занимали все время одно и то же положение в клети. Маркируется буквой, отличающейся от предыдущей и на той же поверхности других ссылок, правый валок с нулем (0) левый валок с единицей (1). На той же поверхности валка наносятся контрольные отметки, соответствующие каждому заходу калибровку.

До начала прокатки необходимо привести валки к синхронизации, поворачивая один из них.

В результате неправильной настройки прокатных валков появляются следующие дефекты шаров:

1) Обработанный шар имеет задир с одной стороны или с обеих сторон (рисунок 2).

Обычно это происходит когда валки еще новые и бывает достаточно поработать с ними в течением определенного времени для того, чтобы устранить дефект. Дефект можно также устранить, увеличивая материал на входе в валки, доводя начала резьбы при помощи шлифовального круга. Другим возможным решением является выполнение небольшого изменения калибра на участке резки при помощи шлифовального круга.

Рисунок 2 — Обработанный шар имеет задир с обеих сторон

2) Обработанные шары имеют боковые отверстия или разрываются после резки. Этот недостаток является результатом излишнего давления на первые, калибры или дефекта обрабатываемого прутка. Обычно необходимо уменьшить количество материала на входе в валки. Для этой цели необходимо выполнить сварку в начале валков для того, чтобы уменьшить количества материала влеченного в паз. Другим возможным решением является зачистка калибров на валках в зоне, где происходит разрыв. При помощи этого действия можно избежать так называемого эффект «маннесман» у обрабатываемой заготовки.

3) Обрабатываемые шары имеют тенденцию к овальной форме.

Данный дефект выявляется в том случае, когда валки имеют слишком большую точность и шар, в процессе прокатки, не поворачивается во всех направлениях. Обычно бывает достаточно немного сместить прокатные валки и регулировать смещение на боковых винтах (в задней части).

4) У произведенных шаров не хватает материала с одной стороны (рис. 3)

Дефект проявляется в связи с недостаточностью поглощаемого валками материала. Причинами этого могут быть следующие:

— передняя направляющая труба слишком узкая или грязная и поэтому тормозит пруток. Прочистить трубу или заменить ее;

— заход резьбы на валке неправильно и, следовательно, необходима зачистка для того, чтобы дать большее количество материала.

Рисунок 3 — Шар с дефектом с одной стороны

5) Прокатываемая заготовка, подаваемая в машину, не поворачивается и разрезается на кусочки.

Этот недостаток может иметь разные причины и для его устранения необходимо выполнить следующие операции:

— насечки в начале валков израсходованы и необходимо их восстановление;

— прутковые заготовки на входе в машину слишком горячие и материал окислен;

— проверить выравнивание трубы для направления заготовки;

— заход резьбы на валках слишком израсходован и поэтому необходимо его восстановление при помощи сварки, а также восстановление волочильных насечек.

6) Произведенные шары имеют окружную полосу (рисунок 4).

Рисунок 4 — Шар с окружной полосой Причины данного дефекта могут быть различными и для их устранения необходимо выполнить следующие операции:

— приблизить прокатные валки в том случае, если диаметр прутков упорядочен по всей длине;

— когда обрабатываемый пруток слишком окисленный, шары имеют окружную полосу;

— необходимо настроить прокатные валки, так как они широко расставлены.

Вальцовщики обязаны знать основные виды дефектов на шаропрокатном стане и способы их устранения, что показано в таблице 6.

Таблица 6 — Способы устранения дефектов

1.6 Дефекты при нагреве круглых заготовок и их предупреждение.

Различают следующие дефекты при нагреве металла: повышенный угар, неравномерный нагрев, перегрев, пережог, обезуглероживание. В таблице 7 приведены виды дефектов и способы их устранения.

Таблица 7 — Виды дефектов при нагреве круглых заготовок и способы их устранения

1.7 Контроль технологического процесса прокатки шаров

Целью контроля технологического процесса является — добиться неукоснительного выполнения всех требований правил технологического обслуживания всем обслуживающим персоналом стана — операторами, вальцовщиками, нагревальщиками, посадчиками, термистами. Контроль возлагается на начальника прокатного комплекса, мастера стана, инженеров-технологов, старших вальцовщиков, контролеров стана.

Контроль технологического процесса посадки, нагрева, прокатки и уборки готовой продукции осуществляется в потоке стана.

Приемочный контроль посадчиками поданного подката на загрузочные столы плавки включает проверку ее на соответствие указанные в технологии.

Ответственным за контроль размеров и качества подката является контролер отдела технологического контроля, а за соблюдение технологии посадки и отделения плавок несет посадчик.

Контроль нагрева подката в печи ведется нагревальщиком по показаниям контрольно — измерительной аппаратуры в соответствии с требованиями.

При временных остановках проката оператор должен предупредить нагревальщика об остановке, сообщив о периоде времени простоя. Нагревальщик при длительном простое должен понизить температуры согласно технологическим требованиям.

Ответственным за качество нагрева, порядок выдачи подката из печи и отделение плавок является нагревальщик.

В течение всей смены вальцовщики проводят систематический контроль за:

— состоянием и правильностью установки, креплением охлаждения рабочих валков, наличием смазки, где она предусмотрена;

— целостность креплением шапок, подушек, состоянием подшипников и так далее;

— правильность размеров и качеством поверхности шаров.

В течение смены старший вальцовщик ведет запись остановок стана в сменном журнале, где указывает причины, время и устранения простоя.

Контроль качества шара осуществляется вальцовщиками, путем отбора шаров с проката одной заготовки (достаточно брать с начала, конца и середины).

Ответственность за периодичность и правильность отбора технологических проб несут термисты, непосредственный контроль за работой которых осуществляет старший вальцовщик стана.

Во время прокатки старший вальцовщик периодически (не реже трех раз за время прокатки одной плавки), проверяет размеры поперечного сечения прокатываемого шара и качество поверхности. Замер производится с помощью штангенциркуля. При наличие поверхностных дефектов, старший вальцовщик обязан задержать прокатку до полного устранения выявленных недостатков.

Оценочный контроль режима прокатки по нагрузкам на приводы рабочей клети осуществляет оператор, который также осуществляет контроль за ритмом прокатки, прохождением раскатов по клетям и отделение плавок.

Контроль температуры шаров, температуры воды в охлаждающей ванне ведет термист. Термист дает команду уборщику горячего металла на замену короба для новой плавки.

Термист и контролер отдела технологического контроля обязаны следить:

— за своевременным удалением из потока шаров с дефектами поверхности;

— за указанием на коробах класса твердости, номера плавки.

При прокатке шара с отклонениями стан останавливают и принимаются меры по устранению причин, вызвавших нарушения технологии.

Работники отдела технологического контроля осуществляют контроль:

— за соблюдением технологии приема и посадки подката в печь, технологии нагрева, прокатки и уборки шара в короба;

— за отбором проб для испытаний на твердость шара в лабораторию и выписывают направление на испытание;

— за качеством шара путем визуального осмотра, мерительного инструмента.

Контролеры отдела технологического контроля во время проката при обнаружении дефектов поверхности, отклонений геометрических размеров, должны немедленно поставить в известность старшего вальцовщика, в случае непринятия надлежащих мер контролеры вправе обратиться к начальнику прокатного комплекса, начальнику смены.

Контроль выработки валков по качеству поверхности ручьев, отрезных реборд производят старший вальцовщик, мастер стана. Проверка производится во время прокатки путем осмотра поверхности шаров, о время приемки смены — путем осмотра ручьев, отрезных реборд валков.

При приемке смены технологическому персоналу необходимо осмотреть и проверить работу всего технологического оборудования, в особенности соединительные и крепежные части, проверить наличие смазки в узле подушек.

Контроль температуры масла в редукторе стана ведет оператор.

Учет металла (веса подката, веса прокатанного шара) при прокатке ведет кладовщик стана.

После взвешивания готовой продукции, старший вальцовщик и кладовщик заполняют паспорт и рапорт производства.

2. Конструкторская часть

Установка по производству стальных шаров из предварительно нагретых заготовок путем прокатки имеет следующий вид. На одной линии с прокатным станом находятся устройства, предназначенные для термической обработки шаров путем из закалки водой. Поэтому линия состоит из двух последовательных, различных производственных модулей:

1 — шаропрокатный стан;

2 — линия термической обработки шаров.

Последовательность производства мелющих шаров имеет следующий вид:

Пакеты стальных заготовок заданных длины и диаметра доставляются и укладываются мостовым краном на загрузочный стол нагревательной печи.

Заготовки, после развязывания пакетов скатываются под собственным весом вниз по наклонной плоскости и останавливаются у упора.

Специальное устройство берет при помощи рычагов эти заготовки и укладывает их на приводной рольганг. Рольганг подает заготовки к входу в печь, откуда они затем помещаются для нагрева.

Внутри печи установлена система перемещения заготовок. По достижении заготовки температуры] 150 °C, она удаляется из печи.

На выходе из печи расположен рольганг для перемещения заготовки; при необходимости специальные рычаги поднимают заготовку и доставляют ее на аварийную подушку, откуда заготовка вводится в питатель, который, вращая вводит ее в прокатные валки.

Прокатная клеть МS-64 производит шары диаметром от 40 до 100 мм.

Соответствующий диаметр шаров достигается различной калибровки валков.

По металлическому разгрузочному желобу шары, имеющие прокатную температуру, поступают в коробки элеватора.

Элеватор поднимает шары и укладывает их непосредственно на устройство накопления и распределения шаров, которое расположено перед закалочной ванной.

На этой установке температура шаров усредняется и обеспечивается из закалка водой.

На выходе после термообработки шары по специальному желобу поступают в подвижной механизм, который обеспечивает из размещение в кессоны.

Установка для прокатки шаров состоит из следующих машин:

— загрузочный стол;

— рольганг на входе в печь;

— нагревательная печь;

— рольганг на выходе из печи;

— соединительный рольганг;

— вращающаяся-перемещающая направляющая;

— шаропрокатная клеть MS-64;

— ковшовый элеватор для транспортировки шаров;

— холодильный стол;

— водозакалочная ванна со шнековым транспортером;

— специальный спускной желоб для разгрузки шаров;

— кессон для сборки шаров.

Исходный заготовка для производства шаров диаметром от 40 до 100 мм является углеродистая сталь.

Таблица 8 — Характеристики исходной заготовки

2.1 Состав и назначение оборудования стана

Шаропрокатный стан MS-64 предназначен для прокатки шаров Ш40, 60, 80, 100 мм согласно техническим требованиям ТУ 5510 РК 39 047 093 ТОО — 001 — 2003 из круглой заготовки (подката) Ш 40 ч100.

Загрузочный стол Он предназначен для приемки пакетов подката и загрузки их в печь. Стол наклонный, для скатывания подката. С помощью устройства рычажного типа подкат укладывается на рольганг. Устройство электропневматическое, работает в ручном и автоматическом режиме.

Характеристики конструкции:

— металлическая опорная конструкция;

— чугунные ролики;

— цепной привод;

— пневматическое кантование заготовки;

— электропневматическая схема, ручной и автоматический режим.

Техническая характеристика стола:

— длина подката от 3000 до 5300 мм;

— диаметр подката от 40 до 100 мм;

— допускается грузоподъемность стола — 7000 кг;

— способ продвижения подката — по рольгангу.

— длина рольганговой дорожки — 6000 мм.

Рольганг:

— диаметр — 180 мм

— расстояние между опорами — 1400 мм.

— количество роликов — 5

— мотор-редуктор, N= 1,1 кВт.

Нагревательная печь Печь с шагающим подом, предназначена для нагрева подката перед прокаткой на стане. Размеры печи: внутренняя ширина — 5800 мм, внешняя ширина — 7110 мм, внешняя высота — 3655 мм, длина полезной внутренней площади -7500 мм. Перемещение подкатов внутри печи в один ряд. Топливо: сжиженный газ (пропан бутан). Теплотворная номинальная способность — 25 000 ккал/кг. Перемещение подката внутри печи: в один ряд длиной от 3000 — 5300 мм. Производительность печи — 10 т./час. Количество горелок (торцевые) — 4 шт. Выдача и загрузка подката производится на приводных роликах.

Заготовки поступают в печь и перемещаются внутри ее. Это продвижение является результатом движения двух или более балок, которые поднимают все заготовки, находящиеся внутри печи, затем перемещаются вперед на один шаг и вновь опускаются. Это движение обеспечивает продвижение заготовок по всей длине печи и их нагрев. На выходе из печи, первая заготовка укладывается балкой на постоянно вращающийся внутри печи рольганг, который затем выдает заготовку через боковое окно. На установке предусмотрена возможность работы в ручном и автоматическом режимах Характеристики конструкции:

— металлическая опорная конструкция;

— автоматический контроль и регулирование температуры;

— регулирование ритма разгрузка из печи;

— рекуператор тепла.

Нагревательная печь заготовок спроектирована для удовлетворения технических требований представленных в таблице 9.

Таблица 9 — Технические требования нагревательной печи

Нагрев заготовок в нагревательной печи перед шаропрокатным станом необходимо вести при определенных температурных режимах, в зависимости от профиля заготовки (Таблица 10)

Таблица 10 — Режим нагрева заготовок в нагревательной печи перед шаропрокатным станом

Соединительный рольганг с карманом возврата

Соединительный рольганг предназначен для транспортировки подката, выданного из печи в узел подачи подката.

Рольганг:

— диаметр — 180 мм;

— количество роликов — 11;

— мотор-редуктор, N= 1,1 кВт.

Карман возвратов, состоящий из наклонных направляющих и упора, предназначен для остывания и складирования возвратов.

Для подачи подката в вращательную направляющую трубу необходимо использовать прижимные ролики, расположенные на соединительном рольганге, также они используется при трудной задачи подката в рабочую клеть и при невозможности задачи, помогает его выкатывать в карман возвратов.

Узел подачи подката Узел в основном состоит из следующих элементов:

— основание машины;

— качающиеся группы в комплекте с моторизованными шлепперами;

— силовая гидродинамическая подстанция с масляной средой.

Расстояние между установкой и прокатными валками равно половины длины прутка.

Функция установки заключается в том, что она передает прутку вращательное движение с подачей вперед в направлении прокатных валков.

Неподвижная труба содержит пруток и обуславливает его движение.

Гидродинамическая подстанция приводит в действие гидравлические двигатели, которые при помощи прямой передачи перемещают ролики для вращения и продвижения прутков.

Перед питателем расположен рольганг, принимающий материал на выходе из печи.

Для настройки питателя необходимо регулировать следующие устройства:

— приспособление для замены диаметра вставить в соответствующее гнездо направляющую трубу, соответствующую диаметру прокатываемого прутка;

— регулировка гидравлической системы.

При регулировке гидравлической системы подача Q масла подающего насоса определяет изменение периферийной скорости ведущих роликов. Давление масла Р определяет изменение момента ведущих роликов. Максимальные значения Р и Q соответствуют максимальным значениям момента и скорости.

— настройка механической части при помощи контрастного винта определяется вращение двух головок и последовательно выбор подачи / вращения. Настройка осуществляется по собственному опыту, в любом случае средний показатель хорошей работы равен 4−5-7 градусов.

— настройка упоров качающихся плит: операция обеспечивает, чтобы оба ролика достигали прутка (холодного во время испытания). Регулировать упоры таким образом, чтобы пруток находился в центральном положении по отношению к трубе.

— регулирование подачи прутка: воздействовать на винты соответствующей контрастной пластины для того, чтобы придать уклон роликам. Нормальное значение колеблется от 4 до 7 градусов. Выбрав угол, затянуть винты. После того, как уклон первого ролика регулирован, приспособить второй ролик во время работы, ослабляя зажимный винт пластины и оставляя ролик занимать свое рабочее положение в фазе затяжки прутка в ходе толкания. Затянуть винты.

— регулирование количества оборотов прутков в минуту во время работы гидродинамической подстанции: регулировка осуществляется при увеличении расхода Q в куб. д/сек

— регулирование движущего момента: регулировка осуществляется при увеличении давления Па в кг/кв. см

— регулирование реле времени для работы питателя, оценивая скорость подачи прутка, поступающего из печи, учесть время, которое требуется ему с момента его улавливания фотоэлементом до его прихода на расстояние около 200−250 мм от валков прокатной клети.