Факультет фізико-металургійний
Кафедра обробки металів тиском
Спеціальність: Обробка металів тиском
У цей час обсяг виробництва катанки у світі перевищує 50 млн т/рік, що становить близько 10 % загального виробництва прокату. З кожним роком обсяги виробництва катанки і її споживання росте в великої кількості. Великий обсяг виробництва катанки пояснюється широким сортаментом виробленої з її готової продукції - канати, металокорд, пружини, голки, струни, кріпильні вироби, електроди та інше.
Катанка виробляється на безперервних дротових станах, а також дрібносортно-дротових і сортопроволочних станах. Катанка виробляється з вуглеродістих, низько- і високолегованих сталей, спеціальних і важкодеформованих сплавів. Основна частка виробленої катанки направляється для подальшої переробки на сталедротові та метизні підприємства.
Розвиток дротових станів ішло по шляху збільшення перетину вихідних заготівель, підвищення швидкості прокатки та скорочення числа ниток, що прокочуються.
У цей час маса мотків на більшості станів становить 1,4-2 т. Лише окремі стани роблять катанку в мотках більше 2 т. При переробці катанки в мотках великої маси поліпшуються техніко-економічні показники сталедротових заводів, тому споживачі зацікавлені надалі у збільшенні маси мотків до 3,5-4 т.
Число ниток при будівництві нових дротових станів визначалося обсягом капітальних витрат і собівартістю готової продукції, а також потребою у катанці.
Закордонні стани американського і європейського типів були демонтовані або реконструйовані з установкою нового обладнання - двухвалкових чистових. На першому етапі реконструкції число ниток було зменшено до 2, збільшено перетин заготівель до 120x120 мм, швидкість прокатки зросла до 70 м/с. Далі з появленням чистових блоків клітей швидкість прокатки зросла до 120 м/с. На сьогоднішній день швидкість прокатки на дротових станах досягає 170 м/с. Збільшення швидкості прокатки аж до 170 м/с і маси мотків до 4т, підвищення вимог до властивостей і структури катанки обумовили істотні зміни у технології охолодження катанки. Було розроблено більше двадцяти способів контрольованого охолодження катанки в лінії дротових станів. Найбільше поширення одержали лінії Стелмор завдяки простоті конструкції, широкої можливості впливу на структуру та властивості катанки різних марок сталі, від низьковуглеродістих до високолегованих. Крім того, при використанні ліній Стелмор забезпечується можливість одержання мотків масою 2 т і більше при будь-якій швидкості прокатки.
Далі розвиток станів пішло по шляху сполучення сталеплавильного та прокатного переділу в один комплекс, котрий почали називати ливарно-прокатним агрегатом. Першим ЛПА для виробництва сталевої катанки став досвідчений зразок, що був створений у ВНІІМЕТМАШі та введений в дію в 1963 р. ЛПА складався з радіальної МНЛЗ із кристалізатором перетином 38?47 мм, універсального планетарного стану та чистової групи клітей для прокатки катанки діаметром 6 мм.
Проведені на цій установці дослідження та досвід її експлуатації дозволили ВНІІМЕТМАШу створити ЛПА для виробництва катанки зі спеціальних сталей і сплавів, на якому вперше у світовій практиці було успішно здійснене пряме сполучення розливання сталевих заготівель із прокаткою. Цей агрегат з 1978 р. експлуатується на металургійному заводі «Електросталь» (Росія).
Довгий час ЛПА, що діє на ВАТ «Електросталь», був єдиним агрегатом, де було організовано пряме сполучення процесів розливання та прокатки, а також одержання несортової заготівлі, а катанки, тобто, для металургів готової продукції.
Наступним підприємством, на якому діє ЛПА для виробництва сортового прокату зі спеціальних сталей, почав працювати в 2000 р. в Удине (Італія). Він одержав назву «Luna». Творець ЛПА фірма «Danieli».
Творці ЛПА вважають, що його основними перевагами перед традиційними технологіями та обладнанням є: висока продуктивність; підвищення виходу придатного; низькі витрати енергоресурсів; одержання продукції з необхідними механічними, технологічними властивостями та високою точністю; короткі строки виконання замовлень. Можливо відзначити, що це єдиний сортовий ЛПА, який успішно реалізований і працює.
Розробка ЛПА для дротових станів є актуальною проблемою, рішення якої дозволить істотно знизити енергетичні та матеріальні витрати.
Виконаний аналіз дозволяє визначити основні тенденції розвитку станів для виробництва катанки:
У цей час в Україні відсутнє виробництво високоякісної катанки для виробництва металокорду та канатів з ряду причин. Головними з них є низька якість сталі та катанки з неї на більшості металургійних підприємствах.
Заготівкою для виробництва металокорду є катанка, що простягається через волоки до необхідного діаметру.
На даний момент основними виробниками металокорду на території колишнього СНД є Молдавській та Білоруський металургійні заводи. В основному ця продукція надходить на Український ринок. Високоякісну катанку можливо робити тільки на сучасних дротових станах. Одним з деяких таких станів є стан 150 ЗАТ «Макіївський металургійний завод» (ММЗ).
Тому нами як об'єкт досліджень обраний стан 150 ЗАТ ММЗ. Цьому сприяє те, що переробку катанки в металокорд можна робити на ВАТ «Силур», який знаходиться в безпосередній близькості від ЗАТ ММЗ.
Більшість дротових станів у цей час роблять катанку мінімального діаметра 5,5 мм. На стані 150 ЗАТ ММЗ також прокочують катанку мінімального діаметра 5,5 мм. Освоєння прокатки катанки діаметром 5 мм на стані 150 сприяло б підвищенню його конкурентоспроможності.
У зв'язку із цим метою курсового проекту є розробка пропозицій по організації виробництва сталі необхідної якості та технології виробництва катанки діаметром 5 мм із мінімальними енергетичними витратами.
У цей час ЗАТ ММЗ не має доменного та сталеплавильного переділу. Стан 150 забезпечують заготівлею із МБЛЗ ВАТ «Єнакіївський металургійний завод» (ЕМЗ). Посад заготівель у нагрівальну піч виробляється тільки в холодному стані.
Така схема організації виробництва має наступні недоліки:
Для виконання зазначених вимог до сталі, також прагнення вирішити завдання з мінімальними витратами, доцільне спорудження сталеплавильного комплексу в безпосередній близькості до стану 150. Така можливість є у зв'язку з демонтажем мартенівського цеху та блюмінгу.
До складу косплексу повинно входити наступне обладнання:
Створення ЛПА зажадає реконструкції пічної ділянки стану 150, оскільки бажано весь обсяг виплавлюваної в сталеплавильному комплексі сталі робити в печі гарячим посадом. Тому необхідно в новій печі передбачити можливість як торцевої посадки холодних заготівель, так і гарячих заготівель у спеціальне посадкове вікно, розташоване в бічній стінці печі на відстані 1/3 довжини печі від місця посадки холодних заготівель.
Стан 150 ЗАТ «Макіївський металургійний завод» введений в експлуатацію в 1994р. Головним проектувальником і виготовлювачем стану була фірма «СКЕТ».
Вихідною заготівлею для стана служить квадрат перетином 150x150 мм довжиною 8,3-10,6 м. На стані прокочують катанку та круглі профілі діаметром 5,5-12 мм, а також арматурні профілі №№6-12. Поставка готової продукції - у бунтах масою до 2 т. Нагрівання заготівель здійснюють у печі із крокуючим подом, з бічним завантаженням і видачею заготівель.
На стані реалізоване двохстадійне охолодження прокату: за другими проміжними групами клітей передбачені ділянки попереднього водяного охолодження, за десятиклетевими блоками встановлені лінії прискореного водяного охолодження, а за виткоукладчиками, на роликових транспортерах системи повітряного охолодження катанки. Стан обладнаний механізованою лінією формування, транспортування й збирання готової продукції, автоматизованими системами керування процесом прокатки, спостереження за металом, локальними системами керування агрегатами й механізмами.
Максимальна проектна швидкість прокатки на стані становить 120 м/с, максимальна робоча - досягає 110 м/с.
Точність прокату забезпечується в межах ±0,3 мм від номінального діаметра, овальність не перевищує 0,4 мм.
Режими прокатки й охолодження металу дозволяють одержувати нормовані показники по механічних властивостях і мікроструктурі.
За рубежем уже роблять катанку діаметром 5 і 4,5 мм. На стані 150 по проекту передбачена прокатка катанки не менш 5,5 мм. Освоєння прокатки катанки 5 мм дозволить розширити сортамент стана 150 і істотно знизити енерговитрати в споживачів.
У зв'язку із цим було розраховане калібрування валків стана 150 для прокатки катанки діаметром 5 мм. За основу прийнята система калібрів, що у цей момент є на стані. Розрахунок ведеться проти ходу прокатки тільки для 10 останніх калібрів, а перед ними використовуються калібри, призначені для прокатки катанки діаметром 5,5 мм. Це дозволяє зберегти існуюче калібрування, що дозволяє максимально швидко здійснювати перехід із прокатки одного профілю на інший шляхом заміни чистового блоку валків.
Із усього цього можна зробити вивід, що єдиним способом, що забезпечує значне скорочення виробничих витрат, є принципове спрощення виробничого циклу й більше компактне розміщення основного й допоміжного металургійного встаткування.
Одним з рішень даної проблеми є створення ливарно-прокатних агрегатів, що, як показала практика, дозволяє істотно зменшити енергетичні й матеріальні витрати.
Відповідно до світових тенденцій у курсовому проекті запропонована два нових технічних рішення: створення ливарно-прокатного агрегату на базі існуючого стана 150 і освоєння на ньому прокатки катанки діаметром 5 мм.
Для створення ЛПА запропоноване будівництво сталеплавильного комплексу в складі електродугової печі й позапічної обробки. Це дозволить одержувати сталь високої якості, що відповідає вимогам, пропонованим до сталі, призначеної для виробництва металокорду та канатів. Спорудження ЛПА дозволяє вивести стан 150 на часткове завантаження його печі гарячим посадом, що знизить енерговитрати на виробництво катанки.
Освоєння прокатки катанки діаметром 5 мм дозволить розширити сортамент стана 150 і наблизити його по сортаменті й швидкості прокатки до сучасних дротових станів.