Проектирование отделения для нормализационной обработки изотропной электротехнической стали IV группы легирования

Аннотация

1. Общая часть

1.1. Задание по курсовому проекту

1.2. Обоснование строительства отделения

2. Технологическая часть

2.1. Выбор марки стали

2.2. Влияние легирующих элементов и примесей на магнитные свойства изотропной электротехнической стали

2.3. Влияние режимов обработки на структуру и свойства стали

2.4.Патентная проработка

2.5. Технологический процесс

3. Расчет оборудования и проектирование отделений

3.1. Описание и техническая характеристика агрегата нормализации

3.1.1. Общие характеристики

3.1.2. Характеристики агрегата

3.1.3. Состав оборудования

3.2. Принцип функционирования агрегата нормализации

3.3. Описание функции КИП печи подогрева

3.4. Защитная система перекрытия подачи газа

3.5. Режим термообработки

3.6. Контрольно-измерительные приборы

3.7. Энергоносители

3.8. Общие размеры

3.9. Технологический цикл термообработки

3.10. Техническая характеристика агрегата термообработки горячекатаного подката

3.11. Тепловой расчет печи

3.11.1. Камера нагрева

3.11.2. Камера выдержки

3.11.3. Расчет электронагревателей

3.12. Расчет количества оборудования

4. Механизация и автоматизация

5. Специальная часть

5.1 Влияние режимов низкотемпературной нормализации на структуру, механические и магнитные свойства изотропной стали

6. Экономическая часть

6.1 Расчет капитальных вложений

6.1.1. Капитальные затраты на возведение здания

6.1.2. Капитальные затраты на возведение сооружений

6.1.3. Капитальные затраты на силовые машины и силовое оборудование

6.1.4. Капитальные затраты на рабочее оборудование

6.2 Энергетика отделения

6.3. Определение штатов обслуживающего персонала

6.3.1. Баланс использования рабочего времени

6.4. Расчет фонда заработной платы

6.4.1. Фонд заработной платы рабочих, работающих по сменам

6.4.2. Фонд заработной платы ИТР

6.5. Калькуляция себестоимости термической обработки

7. Безопасность производственной деятельности термического отделения

7.1. Характеристика конструктивных решений производственного здания и систем жизнеобеспечения

7.2. Защита от поражения электрическим током

7.3. Расчет естественного освещения

7.4. Расчет искусственного освещения

7.5. Пожарная безопасность

7.6. Производственный шум

7.7. Анализ условий труда и определение опасных и вредных производственных факторов в термическом отделении

7.7.1. Основные опасности при эксплуатации печной части АНО

7.7.2. Основные меры безопасности при использовании природного газа

7.7.3. Основные меры безопасности при применении защитного газа

7.7.4. Меры безопасности при эксплуатации электрооборудования

7.8. Охрана окружающей среды

7.9. Прогнозирование и оценка масштабов заражения аварийно химически опасными веществами при авариях на химически опасных объектах0

Библиографический список

АННОТАЦИЯ

Страниц 123. Иллюстраций 14. Табл. 37. Библиографических названий 11.

В данном проекте было спроектировано отделение для нормализационной обработки изотропной электротехнической стали IV группы легирования. Термообработка стали происходит на двух агрегатах. В специальной части изучено влияние температуры нормализации на структуру и свойства стали. В экономической части был рассчитан годовой экономический эффект и нормативный срок окупаемости капитальных затрат.

THE SUMMARY

Pages 123. Illustrations 14. Tables 37. Bibliographic names 11.

In the given work the project of thermal branch for manufacture of autosheet steel 08U и 08UP in conditions SRM Open Society NLMK, is submitted by productivity of 400 thousand tons. The «know-how» and a mode of thermal processing of autosheet steel have been chosen the unit continuous roasting. Economic calculations, calculation of the equipment and designing of branch are resulted. The given project can form a basis for manufacture of autosheet steel 08U and 08 UP.

Graphic part

The unit continuous roasting… А1Ч3

The circuit of an arrangement of the furnace… А1

Section of heating and secondary heating… А1Ч2

Special part… А1Ч3

Microstructure of steel… А1

In total in sheets А1…10

Магнитные материалы играют в современной технике весьма важную роль. Такие электротехнические агрегаты, как электромашины, генераторы, трансформаторы, реле, дроссели, преобразователи энергии, могут быть созданы только с использованием магнитных материалов.

Наиболее значительной по потреблению группой магнитомягких сплавов являются электротехнические стали. Электротехнические стали — это специальный класс магнитомягких ферромагнитных материалов, которые используются для изготовления магнитопроводов и магнитоактивных частей разнообразных электротехнических устройств. Свойства электротехнических сталей в значительной мере определяют характеристики, экономичность, габариты устройств и возможность их совершенствования, поэтому улучшению технологии производства и повышению характеристик электротехнических сталей, особенно магнитных свойств во всем мире уделяется большое внимание. Современные электротехнические стали — сплавы технического железа с кремнием.

Изотропная электротехническая сталь применяется для производства электромашин, трансформаторов, реле, дросселей, генераторов, преобразователей энергии.

В настоящее время в связи со значительным повышением качества этой стали, объем производства и использования значительно возрос.

Поставка легированной изотропной стали, с первой по четвертую группы легирования, осуществляется в термически обработанном состоянии и с электроизоляционным покрытием на органической основе.

Рост производства холоднокатаной электротехнической изотропной стали обусловлен быстрыми темпами электрификации. Количество выпускаемых электродвигателей, в которых используется эта сталь, непрерывно возрастает, отсюда постоянно растут потребности в производстве электротехнической изотропной стали. Расширение производства изотропной электротехнической стали возможно повышением производительности старых и строительством новых производственных единиц.

1. Общая часть

1.1. Задание по курсовому проекту

Проект термического отделения для нормализационной обработки изотропной электротехнической стали марки 0401. Годовая программа 90 тысяч тонн.

1.2. Обоснование строительства отделения

Применение нормализации после горячей прокатки способствует получению более однородной структуры, а, следовательно, и повышению однородности магнитных и механических свойств электротехнических изотропных сталей. Так нормализация приводит к расширению протяженности рекристаллизованной зоны и получению более однородной структуры по сечению полосы. Кроме того, увеличивается доля благоприятной компоненты текстуры. Возрастает показатель пластичности кремнистой стали, что заметно сказывается на дальнейшем технологическом переделе и повышаются магнитные характеристики готовой электротехнической стали.

Нормализационная обработка является составной частью длинной цепи технологических переделов электротехнической стали, поэтому строительство термического отделения для нормализации целесообразно осуществлять в системе цеха проводящего полный цикл обработки электротехнической изотропной стали. Это позволит уменьшить транспортные затраты и сделает более эффективным управление производственным процессом.

Продукция цеха используется для изготовления магнитных контуров узлов электрических машин, асинхронные двигатели, сварочные трансформаторы. Низкие удельные потери и большая индукция стали позволяет значительно уменьшить габариты электромашин при той же мощности и снизить потери электроэнергии, что даст значительный экономический эффект.

Сортамент готовой продукции и свойства стали, представлены в таблице 1 ГОСТ 2127.2−83

Таблица 1

Основное технологическое оборудование закуплено во Франции в соответствии с контрактом № 19−04/35 668−134 от августа 1980 года.

Строительство и ввод в эксплуатацию ПДС было предусмотрено осуществить в две очереди, в том числе:

1 очередь — мощностью 240 тыс. т электротехнической изотропной стали.

1 и 2 групп легирования (от 0,4 до 1,8%Si).

2 очередь — мощностью 240 тыс. т электротехнической изотропной стали, в том числе 192 тыс. т 3 и 4 групп легирования (от 1,9 до 3,1%Si).

Вся продукция цеха производится рулонным способом. 70% годового производства отгружается в виде рулонов, полосы массой до 6 т. и 30% - в виде пакетов ленты той же массы.

2. Технологическая часть

2.1 Выбор марки стали Изотропная сталь относится к одному из видов сталей и сплавов с особыми физическими свойствами. Эта сталь относится к магнитным сплавам и применяется в различных машинах и приборах. Чем выше качество этой стали, т. е. чем ниже удельные потери на перемагничивание, выше уровень магнитной индукции, выше качество отделки полос, тем выше коэффициент полезного действия и меньше габариты изготовляемых из нее электрических машин.

Уровень магнитных свойств электротехнических сталей в значительной степени зависит от способа их изготовления, содержания, хранения, толщины листов и ленты, характера структуры и текстуры металла.

Таблица 2

Химический состав изотропной электротехнической

стали по ГОСТ 21 427.2 — 83

Механические свойства изотропной электротехнической стали должны соответствовать следующим требованиям: ГОСТ 21 427.2 — 83

· предел прочности _в = 274 638 МПа_,

· относительное удлинение = 10 30%;

Магнитные свойства холоднокатаных электротехнических изотропных сталей 4 группы легирования приведены в таблице 3.

Таблица 3

2.2 Влияние легирующих элементов и примесей на магнитные свойства изотропной электротехнической стали.

Кремний Легирование железа кремнием производится с целью изменения его магнитных и электрических свойств путем увеличения удельного электросопротивления, уменьшения констант магнитной кристаллографической анизотропии и магнитострикции, укрупнения величины зерна, энергичного раскисления жидкого металла в процессе выплавки и некоторой графитизации углерода.

Введение

кремния в железо приводит к существенному увеличению удельного электросопротивления стали, большему, чем при введении других легирующих элементов. Так, при изменении содержания кремния от 1 до 4 процентов удельное электросопротивление сплава возрастает в 2,5 раза, что приводит к соответствующему уменьшению потерь на вихревые токи.

Рис. 1.Влияние кремния на максимальную магнитную проницаемость _max (1 — отжиг при температуре 1000 С; 2 — 1300 С в водороде; 3 — 1300 С в водороде с последующим охлаждением в магнитном поле).

изотропная электротехническая сталь нормализация

Кремний ограничиваетобласть на диаграмме «железо-кремний», а уже при 2,0−2,5% стабилизируеттвердый раствор. Это создает возможность нагрева стали до высоких температур без фазовой перекристаллизации. Являясь сильным графитообразующим элементом, кремний способствует обезуглероживаниютвердого раствора, переводя углерод из цементита в графит. Кремний способствует также росту зерна в процессе отжига.

Все это приводит к снижению величины коэрцитивной силы и тем самым к снижению потерь на гистерезис.

При содержании кремния около 6,5 процентов имеет место наибольшее значение магнитной проницаемости (рис.1), что связано с близким к нулю значением магнитострикции и малой постоянной магнитной анизотропии (рис. 2 и рис.3).

Рис. 2. Влияние легирующих элементов на константу магнитной кристаллографической анизотропии (к₁)

Рис. 3. Влияние легирующих элементов на магнитострикцию насыщения (_S) железа К недостаткам кремния относится его отрицательное действие на магнитную индукцию насыщения (снижает) и механические свойства стали (рис. 4 и рис.5)

Рис. 4. Влияние легирующих элементов на индукцию насыщения (B_s) железа Также снижается при введении кремния точка Кюри для сплавов железо-кремний.

Введение

кремния положительно сказывается на коэффициенте магнитного старения, который снижается с 6−8 процентов при содержании кремния один процент до 2−3 процентов при содержании кремния 4 процента. Увеличение содержания кремния приводит также к резкому снижению температурного коэффициента электрического сопротивления стали.

В связи с понижением пластичности при увеличении содержания кремния в стали, а также увеличением твердости и хрупкости, для холоднокатаных марок стали используют содержание кремния не более 3,8−4 процентов, а для горячекатаных — не более 4,8 процентов.

Рис. 5. Влияние состава на температуру перехода из вязкого состояния в хрупкое для сплавов железо-кремний.

Углерод Углерод является наиболее вредной примесью в электротехнической стали. С увеличением содержания углерода снижается проницаемость в слабых и средних полях, растет коэрцитивная сила, снижается магнитная индукция.

Присутствие нескольких сотых долей процента углерода расширяет (+) -область и сдвигает границы между (+) — и — областями к 5−6%Si (рис.6). Наличие превращения может приводить к возникновению фазового наклепа, измельчению зерна и нарушению кристаллической текстуры, а следовательно, к росту коэрцитивной силы и снижению магнитной проницаемости.

При малых количествах углерод, образуя твердый раствор с железом, увеличивает электросопротивление сплавов, снижая потери на вихревые токи. Однако при этом возрастают потери на гистерезис и коэрцитивная сила. Таким образом, общие потери возрастают.

Рис. 6. Влияние содержания углерода на положение фазовых областей, +, для сплавов железо-кремний Степень отрицательного влияния углерода на свойства стали определяется не только его содержанием в материале, но и формой, в которой он находится в сплаве, и дисперсностью включений карбидов. Коэрцитивная сила при изменении вида углерода как структурной составляющей может измениться в два раза. Когда углерод переходит из цементита в графит, магнитные свойства улучшаются.

В то же время при содержании в стали около 0,09 процента углерода интенсифицируется развитие первичной рекристаллизации с образованием мелкозернистой структуры и обеспечивается формирование при окончательном отжиге совершенной ребровой текстуры.

Присутствие 0,02−0,05 процента углерода приводит к образованию при горячей прокатке аустенитной фазы, что является ключевым фактором в управлении процессами формирования ингибиторных фаз в сталях.

Фосфор

Фосфор является активным структурно формирующим элементом, положительно влияющим на рост зерна феррита в железе и связанные с этим структурно-чувствительные магнитные характеристики. Он повышает удельное электросопротивление железа, что должно оказывать положительное влияние на вихревую составляющую удельных потерь.

При концентрациях в пределах содержания в электротехнических сталях целиком входит в состав твердого раствора и не образует фосфидов.

С увеличением фосфора до 0,33 процента средний линейный размер зерна увеличивается в два раза.

Фосфор резко сужаетобласть в сплавах железо-кремний.

Фосфор существенно повышает удельное электросопротивление стали: с увеличением содержания фосфора до 0,33 процента удельное электросопротивление стали увеличивается на 40 процентов.

С увеличением содержания фосфора площадь петли гистерезиса уменьшается, соответственно снижаются гистерезисные потери. Потери на вихревые токи также уменьшаются.

Проницаемость стали увеличивается с увеличением содержания фосфора. На индукцию насыщения фосфор влияет незначительно.

Положительное влияние фосфора на уровень магнитных свойств связано с его рафинирующим действием. Он обладает большим сродством к кислороду, что способствует очистке стали от этой вредной примеси.

Было изучено влияние фосфора на уровень механических характеристик стали в отожженном состоянии. С увеличением содержания фосфора все прочностные характеристики стали повышаются.

Фосфор более интенсивно, чем кремний, упрочняет сталь. При содержании фосфора 0,33 процента холодная прокатка затрудняется из-за повышения жесткости металла. В связи с этим целесообразно содержание фосфора в стали ограничить пределом 0,12−0,20 процента.

Алюминий При производстве электротехнической стали алюминий используют наряду с кремнием. Действие алюминию во многом аналогично действию кремния. Сталь становится ферритной при одном проценте алюминия. Однако укрупнение зерна феррита алюминием наблюдается до температуры отжига 850 С. при высокотемпературном отжиге (1100−1150 С) магнитные свойства ухудшаются в связи с окислением алюминия и образованием глинозема. Алюминий резко снижает растворимость в стали кислорода, его используют как раскислитель. Он также подавляет склонность стали к старению благодаря связыванию азота в прочные нитриды.

Нитриды алюминия тормозят нормальный рост зерен, создавая условия для протекания вторичной рекристаллизации с образованием ребровой текстуры.

Алюминий широко применяется при производстве анизотропной стали по нитридному варианту, его влияние (при содержании 0,01−0,03 процента) связано с его способностью образовывать с азотом труднорастворимые соединения — нитриды. Дисперсные нитриды алюминия, выделяясь в процессе нагрева, тормозят нормальный рост зерен, создавая условия только для роста ребровых зерен и, обеспечивая таким образом протекание вторичной рекристаллизации с образованием текстуры (110).

Алюминий ухудшает технологичность стали при горячей и холодной прокатках. Уже при 0,08 процента алюминия наблюдается образование большого количества рванин на кромках горячекатаных полос. Повышение концентрации алюминия ухудшает также качество поверхности холоднокатаных полос.

Неметаллические включения Для оценки влияния примесей на магнитные свойства необходимо учитывать размеры включений и напряжения, которые создаются вокруг включений.

Неферромагнитные включения, находящиеся в ферромагнитном окружении, увеличивают магнитостатическую энергию, которая является наибольшей, когда размеры включений соизмеримы с шириной доменных стенок (доли микрометра). На рисунке показано изменение коэрцитивной силы от диаметра включений углерода.

Также магнитные свойства ухудшаются из-за наличия зоны искажений матрицы вблизи включений из-за различия коэффициентов термического расширения. Зона искажений может быть в несколько раз больше размера включений, и в этой зоне имеется повышенная плотность дислокаций. Из-за магнитоупругой энергии ферромагнетика происходит возрастание коэрцитивной силы. Наиболее вредными включениями по этой причине являются AlN, Si₂N₄, Al₂O₃, цементит и т. д.

Рис. 7. Зависимость коэрцитивной силы от размера включений углерода.

Зависимость общих потерь от содержания примесей является более сложной. Если потери от гистерезиса возрастают с увеличением включений при одной дисперсности, то потери от вихревых токов, как правило, уменьшаются. Это связано с искажением доменной структуры и уменьшением размеров доменов.

Установлено также влияние примесей на структурои текстурообразование и магнитные свойства стали посредством их воздействия на твердость, то есть на уровень внутренней энергии при деформации.

2.3 Влияние режимов обработки на структуру и свойства стали Температурно-скоростной режим нормализационной обработки должен быть выбран таким, чтобы обеспечить выполнение двух условий. Выше было отмечено, что наиболее «опасным» является возникновение в структуре горячекатаных полос соотношения (60 — 50% б-фазы + 40 — 50% г-фазы), которое приводит к повышенной хрупкости подката. Первым условием выбора температурно-скоростного режима нормализационной обработки является формирование в структуре нормализованных полос неравновесного соотношения б и г-фаз, со сдвигом в сторону преобладания ферритной составляющей, чтобы обеспечить необходимую технологичность обработки полос при травлении и последующей холодной прокатке. Вторым условием является предотвращение возможности перевода в б-твердый раствор FeSi включений А1N, МnS при температурах нормализации с последующим выделением изатвердого раствора FeSi дисперсных включений фазы-ингибитора А1N, МnS в процессе охлаждения полос после нормализации. Исходя из необходимости выполнения вышеуказанных двух условий оптимизированы температурно-скоростные режимы нормализации горячекатаных полос в зависимости от содержания углерода, кремния и алюминия.

2.4. Патентная проработка Таблица 4

Патенты на изотропную электротехническую сталь

Продолжение таблицы 4

2.5. Технологический процесс

Представленная далее принципиальная технологическая схема обработки электротехнической изотропной стали была разработана на основе технологической инструкции ТИ 106-ПХЛ.5−01 — 97, по производству электротехнической изотропной стали в условиях листопрокатного цеха № 5 ОАО НЛМК.

Исходной заготовкой для производства электротехнической изотропной стали являются горячекатаные рулоны, поступающие со стана горячей прокатки. Горячекатаный подкат должен удовлетворять требованиям, приведенным в таблице 5.

Таблица 5

Параметры исходных горячекатаных рулонов

Технологический процесс включает в себя следующие операции.

1. Подготовка горячекатаных рулонов.

Назначение: обрезка переднего и заднего концов полосы, сварка полос встык, обрезка кромок и укрупнение рулонов.

2. Термообработка горячекатаного подката (нормализация).

3. Травление.

Назначение: очистка поверхности полос от окалины посредством обработки дробью с последующим травлением в растворе соляной кислоты, обрезка и промасливание полос.

4. Холодная прокатка.

5. Подготовка холоднокатаных рулонов.

Назначение: обрезка кромок, вырезка дефектных участков, обрезка концов и стыковой сварки отдельных полос.

6. Дрессировка.

Назначение: холодная прокатка с критическими обжатиями.

7. Отжиг и нанесение электроизоляционного покрытия.

Назначение: термическая обработка холоднокатаных полос в режиме обезуглероживания, рекристаллизации, комбинированного отжига, обезуглероживание — рекристаллизация с последующим нанесением и сушкой электроизоляционного покрытия.

8. Аттестация на магнитные свойства.

9. Продольная резка, обрезка кромок, упаковка рулонной стали, маркировка.

Как правило, низкотемпературную нормализацию применяют при массовой доле кремния более 3%, высокотемпературную — при меньшем содержании кремния с учетом содержания углерода.

На уровень магнитных потерь существенное влияние оказывает количество дисперсных частиц в нормализованной стали: чем их меньше, тем ниже уровень потерь в готовой стали. Дисперсные частицы (в основном нитриды алюминия) выделяются преимущественно на стадии смотки горячекатаных рулонов, и чем выше температура смотки, тем больше количество дисперсных частиц; максимум наблюдается в диапазоне 750 — 800 єС. По этой причине температуру смотки горячекатаной полосы в ОАО НЛМК ограничивают интервалом 590 — 660 єС. При температурах более 800 єС скорость выделения нитридов уменьшается, но возрастает скорость коалесценции дисперсных фаз. Поэтому если установлена высокая температура смотки, то для уменьшения количества дисперсных частиц за счет развития коалесценции необходимо увеличить температуру нормализации. Таким образом, при несогласованности температурных режимов смотки и нормализации будет возникать неоднородность структуры в нормализованной стали и, естественно, снижение среднего уровня магнитных свойств готового металла.

3. Расчет оборудования и проектирование отделения

3.1 Описание и техническая характеристика агрегата нормализации

Общие сведения

Агрегат нормализации состоит из: механического, гидравлического, пневматического и смазочного оборудования, систем кондиционирования воздуха, вентиляционных систем, электрооборудования и аппаратов, автоматического оборудования и КИП, вспомогательного оборудования.

3.1.1. Общие характеристики

Технические характеристики продукции на входе

Специальная низколегированная горячекатаная сталь в рулонах категории 1−4. Полосы с обрезанными кромками.

Сопротивление на разрыв: максимум: 77 кг/мм², предел упругости от 46 до 60 кг/мм², толщина от 1,6 до 3,5 мм, ширина от 700 до 1250 мм.

Размеры рулона на входе: внутренний диаметр 850 мм, внешний диаметр от 1050 до 2300 мм.

Вес рулона: максимальный: 30 тонн, минимальный: 3,5 тонны.

Состояние поверхностей: сухая, необезжиренная. Поверхность не должна иметь царапин, следов или механических повреждений кромок.

Выгнутость полосы не должна превышать 3 мм на участок длиной 100 м; для полосы шириной более 1100 мм выгнутость не должна превышать 25 мм на участок длиной 100 м.

Выступление первых и последних витков рулона не должно превышать 5 мм. Смещение между двумя прилегающими витками допускается до ± 0,5 мм (кроме 2−3 внутренних витков и внешнего витка).

Технические характеристики обработанной продукции

Размеры рулона: внутренний диаметр 850 мм, внешний диаметр от 1050 до 2300 мм.

Вес рулона: максимальный: 30 т, минимальный 3,5 т.

Ширина полосы: от 700 до 1250 мм. Оборудование рассчитано на обработку полос с шириной 1300 мм.

Толщина полосы: от 1,6 до 3,5 мм. Выгнутость обработанных полос: та же величина, что и величина, указанная для продукции на входе.

Выступление витков на наматываемых рулонах не должно превышать 5 мм между первым и последним витком. Для прилегающих витков допуск составляет ± 0,5 мм, кроме 2−3 внутренних и одного внешнего витка.

Во время обработки полосы на агрегате не допускается нанесение царапин, отметок или какие-либо другие механические повреждения поверхности полосы.

Механические характеристики специальной низколегированной горячекатаной стали соответствуют условиям покупателя: предел упругости до 60 кг/мм², сопротивление на разрыв до 77 кг/мм².

3.1.2. Характеристики агрегата

Скорость ввода: 10 м/мин, входной участок агрегата: скорость транспортировки полосы 25 м/мин, минимальная скорость 10 м/мин.

Центральный участок (печь нормализации): скорость транспортировки полосы 25 м/мин, минимальная скорость 5 м/мин.

Ускорение: 5с Замедление 5 с Аварийная остановка осуществляется, если нет поддерживания натяжения до 4 с Натяжение: максимальное натяжение при разматывании 1200 кг, минимальное натяжение при разматывании 580 кг, в печи нормализации: максимальное 1365 кг, минимальное 168 кг, при наматывании максимум 4500 кг, при наматывании минимум 1230 кг.

Рабочее давление: гидравлическое 110 бар, пневматическое от 5 до 7 бар.

3.1.3. Состав оборудования

Агрегат состоит из следующего оборудования, рассмотренного в соответствии с последовательностью обработки продукции.

Входной участок агрегата

Шагающая балка обеспечивает прием и перемещение рулонов в подогревательную газовую печь и установку рулонов на приемный стеллаж. Подъем и перемещение балки обеспечиваются гидравлическими цилиндрами.

Подогревательная газовая печь подогревает стальные рулоны категорий III и IV для увеличения упругости рулонов. Подогрев рулонов обеспечивается горячим газом с температурой 200? С максимум.

Подача воздуха в камеру нагрева обеспечивается центробежным вентилятором с электрическим двигателем. Две двери на входе и на выходе печи перемещаютя горизонтально под воздействием пневматических цилиндров.

Два приемных стеллажа предназначены для установки рулонов на входе разматывателя. Рулоны забираются на выходе печи подогрева загрузочной тележкой, которая перемещает рулоны с приемного стеллажа на барабан разматывателя. Подъем тележки обеспечивается гидравлическим цилиндром, установленным на тележке. Перемещение тележки обеспечивается гидравлическим двигателем, установленным на тележке.

Разматыватель предназначен для разматывания рулонов и обеспечивает соответствующее натяжение полосы, а также центровку полосы. Разматыватель установлен на станине, оборудованной направляющими панелями.

Гидравлический цилиндр обеспечивает боковое перемещение разматывателя. Поворот барабана обеспечивается двигателем постоянного тока.

Рулоны поддерживаются на барабане разматывателя, предназначенного для вращения рулонов во время разматывания. Расширение барабана обеспечивается гидравлическим цилиндром.

Прижимной ролик установлен на разматывателе и предотвращает разматывание внешних витков рулона во время ввода полосы на агрегат. Подъем и опускание ролика обеспечивается гидравлическим цилиндром.

Стол ввода отворачивает внешний виток рулона и вводит конец полосы на тянущие ролики 5-роликовой правильной машины. Стол поднимается и опускается гидравлическим цилиндром. Выдвижной клин стола приводится в действие гидравлическим цилиндром.

Тянущие ролики и 5-роликовая правильная машина предназначены для перемещения и выпрямления переднего и заднего конца полосы. Узел оборудован парой тянущих роликов, находящихся перед правильной машиной.

Нижний тянущий ролик имеет привод. Подъем и опускание ролика обеспечиваются двумя гидравлическими цилиндрами.

Правильная машина состоит из: двух верхних роликов, трех нижних роликов. Верхние ролики поднимаются и опускаются двумя гидравлическими цилиндрами. Верхние ролики приводятся в действие через два мотор-редуктора и через механические цилиндры. Ролики правильной машины и тянущий ролик приводятся в действие двигателем постоянного тока.

Толщиномер предназначен для контроля толщины полосы. Толщиномер укреплен и перемещается на заделанной в фундаменте опоре. Измерительная головка толщиномера, установленная на опоре, перемещается с помощью электродвигателя.

Установка состоит из: тянущих роликов, предназначенных для перемещения полосы, гильотинных ножниц, предназначенных для обрезания передних и задних концов полосы и удаления дефектных участков полосы, дефлекторного щитка, направляющего обрезь в бак, находящийся на тележке для обрези.

Тележка для обрези с коробом предназначена для рекуперации и перемещения обрези, поступающей с позиции гильотинных ножниц. Перемещение тележки обеспечивается гидравлическим цилиндром.

Петлеобразующий стол поддерживает полосу и образует петлю для облегчения центровки переднего конца полосы на сварочной машине. Петлеобразующий ролик поднимается и опускается двумя пневматическими цилиндрами.

Боковые направляющие на входе сварочной машины предназначены для центровки переднего конца новой полосы перед сваркой переднего конца полосы с концом предыдущей полосы. Быстрый отвод направляющих обеспечивается пневматическими цилиндрами. Регулировка по ширине направляющих обеспечивается узлом, состоящим из винта и гайки с ручным приводом через маховое колесо.

Сварочная машина «с дуговой сваркой плавящимся электродом в среде инертного газа» выполняет стыковую сварку полос специальной стали категорий I-IV. Машина состоит из укрепленной станины, на которой перемещается тележка, а также зажимы на входе и выходе. Тележка перемещается на станине с помощью гидравлического цилиндра. Тележка оборудована сварочной головкой, гильотинными ножницами и зажимами для сварки.

Верхние зажимы на входе и на выходе неподвижны. Нижние зажимы зажимают полосу с помощью четырех гидравлических цилиндров. Сварочная головка перемещается по направляющей; перемещение обеспечивается двигателем постоянного тока. Верхний нож ножниц неподвижный, нижний нож приводится в действие гидравлическим цилиндром для выполнения резки.

Боковые направляющие на выходе сварочной машины используются для центровки конца полосы перед сваркой полосы с передним концом новой полосы. Быстрый отвод боковых направляющих обеспечивается пневматическими цилиндрами. Регулировка направляющих по ширине обеспечивается системой винта и гайки с ручным приводом с использованием махового колеса.

Зачистное устройство предназначено для зачистки сварного шва. На укрепленной станине перемещается тележка и опора со шлифовальным кругом. Тележка приводится в действие электрическим двигателем.

Натяжное устройство № 1 позволяет «изолировать» натяжение полосы между участком разматывания и входным накопителем полосы на входе. Прижимной ролик поднимается и опускается под воздействием пневматических цилиндров. Ролики приводятся во вращение двигателями постоянного тока.

Входной накопитель полосы с петлеобразующими тележками, лебедкой и приводом предназначен для накопления полосы с целью обеспечения нормальной скорости протягивания полосы в печи отжига при переходе с одного рулона на другой, при сварке концов полосы, а также во время других различных остановов входного участка агрегата. Перемещение накопителя полосы обеспечивается двигателем постоянного тока.

Поддерживающий рольганг полосы поддерживает и перемещает нижнюю узкую полосу на входной накопитель.

Разделительные плечи полосы поддерживают и перемещают верхнюю узкую полосу на входной накопитель.

Центрирующий ролик № 1 выполняет центровку полосы по отношению к продольной оси агрегата.

Натяжное устройство № 2 обеспечивает постоянное натяжение полосы на водном накопителе и обратное натяжение перед печью.

Дефлекторный ролик с датчиком натяжения направляет полосу на позицию печи и замеряет натяжение полосы в печи.

Опорные ролики полосы поддерживают полосу перед печью и обеспечивают ввод полосы в печь с помощью штанги.

Центральный участок

Печь нагревательная — томильная обеспечивает отжиг при температуре 1050? С горячекатаной полосы.

Камера охлаждения обеспечивает охлаждение полосы без защитного газа понижения с температуры 1050? С до 100? С.

Подъемно-транспортные приспособления используются для монтажа и разборки роликов печи, для перемещения рекуперационных баков с окалиной или без окалины, а также для подачи полосы в печь.

Печная эстакада предусмотрена для установки печи нормализации, для установки механических узлов на входе и на выходе печи и для обеспечения доступа персонала для эксплуатации печи.

Выходной участок агрегата

Центрирующий ролик № 2 выполняет центровку полосы по отношению к продольной оси агрегата. Ролик находится на выходе печи.

Натяжное устройство № 3 обеспечивает соответствующее натяжение полосы и изолирует натяжение в печи и на выходном накопителе.

Прижимной ролик поднимается и опускается под воздействием гидравлических цилиндров. Ролики приводятся во вращение двигателями постоянного тока.

Выходной накопитель с петлеобразующей тележкой, лебедкой и приводом предназначен для накопления полосы и обеспечения постоянного прохода полосы в печи во время останова на выходном участке агрегата. Перемещение выходного накопителя обеспечивается двигателем постоянного тока.

Разделительные плечи полосы поддерживают и перемещают верхнюю узкую полосу в выходном накопителе.

Поддерживающий рольганг полосы предназначен для поддерживания и перемещения нижней узкой полосы на выходном накопителе.

Устройство для обнаружения сварного шва опорой предназначено для обнаружения сварного шва и выдает команду на автоматический останов выходного участка агрегата для того, чтобы на позиции гильотинных ножниц можно было удалить сварной шов.

Натяжное устройство № 4 изолирует натяжение полосы на выходном накопителе и на моталке.

Прижимной ролик поднимается и опускается под воздействием пневматических цилиндров. Ролики приводятся во вращение двигателями постоянного тока.

Следующая установка состоит из: тянущих роликов, которые предназначены для перемещения полосы, гильотинных ножниц для резки полосы, дефлекторного щитка, предназначенного для направления обрези в бак, находящийся на тележке для обрези.

Тележка с коробом для обрези предназначена для рекуперации и перемещения обрези, поступающей с позиции резки гильотинных ножниц. Перемещение тележки обеспечивается гидравлическим цилиндром.

Система автоматического контроля кромок обеспечивает позиционирование кромок полосы и выдает команду на срабатывание гидравлического цилиндра, обеспечивающего перемещение моталки для получения равносторонних боковых поверхностей полосы (без смещения).

Тянущие ролики перед моталкой перемещают передний конец полосы на барабан моталки.

Верхний ролик поднимается и опускается под воздействием гидравлических циллиндров. Вращение ролика обеспечивается электрическим двигателем.

Вводный стол доводит передний конец полосы на барабан моталки. Стол приводится в действие пневматическим цилиндром.

Полосы наматываются в рулоны с постоянным усилием натяжения на барабан, укрепленный и приводимый во вращение моталкой. Расширение барабана обеспечивается гидравлическим цилиндром. Моталка приводится во вращение двигателем постоянного тока.

Прижимной ролик предотвращает разматывание внешнего витка намотанного рулона. Прижимной ролик поднимается и опускается под воздействием пневматического цилиндра.

Разгрузочная тележка забирает рулоны с барабана моталки и перемещает их на стеллаж для рулонов. Подъем тележки обеспечивается гидравлическим цилиндром, установленным на тележке, а поперечное перемещение тележки — установленным на ней гидравлическим двигателем.

Намотанные рулоны взвешиваются на тележке на посту взвешивания с динамометрами.

Обвязачное устройство выполняет полуавтоматическую обвязку по внешнему диаметру намотанных рулонов. Обвязочная головка укреплена на раме. Разматыватель и направляющие обвязочной полосы установлены на данной раме.

Стеллаж для рулонов предусмотрен для установки намотанных рулонов с весом 30 тонн каждый.

Ременной захлестыватель обеспечивает наматывание первых витков рулона на барабан моталки. Перемещение захлестывателя обеспечивается гидравлическим цилиндром.

Пневматическая система запитывает пневматические цилиндры сжатым воздухом.

Гидравлический агрегат входной части запитывает все гидравлические цилиндры и двигатели, установленные на входном участке агрегата.

Гидравлическая установка для выходной части агрегата предназначена для запитывания всех гидравлических цилиндров и двигателей, установленных на входном участке агрегата.

Система централизованной смазки обеспечивает смазку всех механических узлов, требующих периодической смазки.

Различные проводки обеспечивают перемещение полосы из одного узла агрегата на другой.

Грузовые тали предназначены для монтажа и разборки всех узлов агрегата, доступ к которым не может быть обеспечен мостовым краном.

Соединительные трубопроводы состоят из: соединительных гидравлических трубопроводов между машинами и агрегатами питания и пневматических трубопроводов между машинами и заводской сетью питания.

3.2 Принцип функционирования агрегата нормализации

Входной участок агрегата

Обвязанные рулоны весом до 30 тонн с горизонтальной осью устанавливаются мостовым краном на стеллажи, находящиеся с обеих сторон шагающей балки. Шагающая балка одновременно перемещает рулоны. Первый рулон, исходя из данного положения, перемещается в газовую печь подогрева). Кромки рулонов подогреваются в печи до 80? С. Время нахождения рулона в печи для обеспечения соответствующего подогрева приблизительно равно 42 мин.

После подогрева рулон устанавливается на шагающую балку на стеллаже, а затем перемещается тележкой до разматывателя. Рулоны устанавливаются в печь и вынимаются из печи шагающей балкой, которая автоматически перемещает рулоны на стеллаж.

Загрузочная тележка забирает рулоны со стеллажа на разматыватель. Рулон устанавливается на разматыватель загрузочной тележкой на барабан диаметром 805 мм.

После установки рулона на барабан выполняется расширение барабана и опускание прижимного ролика на полосу, затем подъемник тележки опускается в крайнее нижнее положение, после чего тележка перемещается на стеллаж для рулонов, где она находится в исходном положении.

Рулон, установленный на разматыватель, поворачивается и устанавливается в такое положение, чтобы передний конец полосы мог быть подан на стол ввода; после этого оператор вручную обрезает полосу. После стола ввода оператор вручную обрезает обвязочную полосу.

При вращении рулона полоса подается на тянущие ролики и затем на 5-роликовую правильную машину, которая находится в открытом положении. После ввода полосы ролики прижимаются, и полоса перемещается на позицию гильотинных ножниц.

Участки полосы с неравномерной толщиной автоматически обрезаются в соответствии с указаниями толщиномера. Дефлекторный щиток направляет обрезь в бак для обрези, находящийся на тележке, которая перемещается по рельсам.

Передний конец полосы вводится со скоростью ввода на петлеобразующий стол и затем на сварочную машину, где выполняется стыковая сварка с концом полосы предыдущего рулона. Во время операции по сварке входной участок агрегата останавливается, в то время как в печи нормализации продолжается протягивание полосы.

В соответствии с вышесказанным выполняется вывод полосы из входного накопителя. На входном накопителе каждая узкая полоса петли поддерживается роликами. Входной накопитель предусмотрен на 234 м полосы. Минимальное время, необходимое для полного вывода полосы из накопителя, равно 4,6 мин. Входной накопитель состоит из тележки, на которую установлен петлеобразующий ролик. Тележка перемещается на рельсах, укрепленных анкерными креплениями на фундаментах.

Поддерживание постоянного натяжения обрабатываемой полосы обеспечивается тележкой и барабаном лебедки с двигателем. Тележка соединена с барабаном стальным тросом.

После сварки концов и зачистки сварных швов скорость входного участка агрегата увеличивается до максимум 100 м/мин для наполнения входного накопителя. После наполнения скорость входного участка автоматически понижается до скорости на центральном участке печи, т. е. максимум 50 мп/мин. На выходе входного накопителя полоса центрируется центрирующим роликом № 1, направляющим полосу на натяжное устройство № 2. Натяжение полосы изолируется между входным накопителем и печью.

Натяжение полосы в печи обеспечивается двумя натяжными устройствами № 2 и № 3, находящимися на входе и на выходе печи. Регулировка натяжения обеспечивается натяжным устройством № 3 в соответствии с указаниями датчика натяжения, находящегося на ролике контроля натяжения, установленным на входе в печь.

Скорость протягивания полосы на агрегате будет зависеть от натяжного устройства № 2.

3.3 Описание функции КИП печи подогрева

Для контроля и автоматической регулировки функционирования печи предусмотрены электронные аппараты и пневматические механические узлы. Температура горячего воздуха замеряется термопарой, сигнал с которой в милливольтах преобразуется в сигнал тока в миллиамперах на преобразователе, а затем подается на регулятор температуры пропорционального интегрального и дифференциального действия. Регулятор воздействует через пневматический механизм на задвижку подачи воздуха и газа.

Регулировка давления горячего воздуха обеспечивается трансмиттером давления, который преобразует импульс в сигнал тока в миллиамперах, подаваемый на вход регулятора пропорционального интегрального действия.

Сигнал управления регулятора пропорционального интегрального дествия воздействует на регулировочную задвижку через пневматический серводвигатель.

Расход горячего воздуха в зонах регулируется ЭВМ процесса через пневматические механические узлы, воздействующие на регулировочные задвижки с полностью открытым или закрытым положением.

Общий расход газа замеряется диафрагмой и трансмиттером расхода. Сигнал тока в миллиамперах подается на постоянно действующий самописец для вычерчивания кривой.

Температура горячего воздуха записывается постоянно действующим аппаратом на одном канале.

Предупредительная сигнализация перегрева в камере обеспечивается термопарой, сигнал с которой подается на микровольтметр-индикатор с контактом сигнализации превышения температуры.

3.4 Защитная система перекрытия подачи газа

Автоматическое перекрытие подачи газа на основную горелку выполняется: при падении давления газа или воздуха на входе основной горелки, при повышенном давлении газа перед основной горелкой, при отсутствии пламени на пилотной горелке, при падении давления сжатого воздуха, при падении давления на выходе вентилятора рециркуляции.

Автоматическое понижение расхода газа выполняется при перенагреве на основной горелке.