Вспомогательное оборудование прокатных цехов

Лекция 4 3 Вспомогательное оборудование прокатных цехов Вспомогательное оборудование – это агрегаты и механизмы поточных технологических линий прокатных цехов, которые подразделяют на две основные группы: транспортную, выполняющую операции по перемещению металла, подаче его к рабочим клетям и его кантовку, и обрабатывающую, работа которой связана с операциями по отделке проката. К транспортной группе агрегатов и механизмов относятся слитковозы, рольганги, холодильники, манипуляторы, кантователи, поворотные и подъемные механизмы. К обрабатывающей группе агрегатов и механизмов относятся ножницы, пилы, правильные механизмы и прессы, моталки, разматыватели и др. 3.1 Транспортная группа Слитковозы. Перед прокаткой стальные слитки нагревают в специальных печах – нагревательных колодцах, затем клещевым краном помещают на сварную горизонтальную платформу (в случае больших слитков), либо в слитковоз с вертикальной люлькой с опрокидывателем. Платформы и слитковозы перемещаются на колесах по рельсам. В настоящее время на обжимных станах приняты две схемы подачи слитков: челночная и кольцевая. На современных станах осуществляется кольцевая слиткоподача, дающая возможность обеспечить высокую его производительность, составляющую 5-6 млн. тонн и более в год годного проката, и ритмичную подачу. Кольцевая слиткоподача называется так потому, что движение слитковозов осуществляется по замкнутому кольцу (рисунок 1). Рисунок 1 – Схема кольцевой слиткоподачи 2: 1 – нагревательные колодцы; 2 – траектория слиткоподачи; 3 – слитковоз; 4 – сталкиватель; 5 – слиток; 6 – приемный рольганг; 7 – подводящий рольганг; 8 – раскатной рольганг; 9 – рабочий рольганг; 10 – клеть 1250. При подходе к приемному рольгангу (сбоку от него) слитковоз останавливается и слиток при помощи толкателя сдвигается с платформы на бочки роликов рольганга и транспортируется далее к валкам рабочей клети блюминга для прокатки. Рисунок 2 – Слитковоз с люлькой: 1 – рама; 2 – приводные тележки; 3 – скаты; 4 – люлька; 5 – слиток Рисунок 3 - Кран клещевой колодцевый грузоподъемностью 20 т Рольганги (или роликовые транспортеры) – конвейеры, роликами которого, закреплёнными на небольшом расстоянии друг от друга, перемещаются грузы. Рольганги в прокатных цехах предназначен для транспортирования металла к прокатному стану, подачи металла в валки, приема его из волков и передвижение к ножницам, пилам, правильным и другим устройствам и механизмам. Общая длина рольгангов довольно значительна, а масса их иногда достигает 2030% от массы механического Рисунок 4 – Рольганг с индивидуальным приводом оборудования всего прокатного цеха. По своему назначения рольганги разделяют на рабочие и транспортные. Рабочие рольганги расположены непосредственно у рабочей клети стана и служат для задачи прокатываемого метала в валки и приема его из валков. Все остальные рольганги называют транспортными. По способу привода роликов рольганги бывают с групповым и индивидуальным приводом и с холостыми роликами. Групповой привод применяют редко и только для рольгангов, работающих в тяжелых условиях. При индивидуальном приводе каждый ролик приводится от отдельного электродвигателя. Такая конструкция проще в изготовлении и эксплуатации. Рольганги с холостыми роликами применяют как транспортные. Их располагают с небольшим уклоном к горизонтали и перемещение металла происходит под действием собственного веса металла. Эти рольганги называют гравитационными. Ролики изготавливают цельноковаными, литыми или из труб. Холодильники — это устройства для охлаждения горячего металла, которые для обеспечения непрерывности и поточности технологического процесса при минимальных затратах производственных площадей и рабочей силы обычно выполняются в виде автоматически работающих механизмов, создающих медленное поперечное передвижение проката. Удельная масса холодильника в общей массе оборудования прокатного цеха значительна и составляет от 35 до 50%. На холодильники осуществляется прием прокатанного металла, его охлаждение, передача на отводящий рольганг, транспортирование металла к отделочным агрегатам. Холодильники обычно выполняются с поперечным направлением транспортирования охлаждаемого металла, т. е. перпендикулярно направлению движения металла при его выходе из валков стана. С продольным направлением движения холодильники применяются лишь на некоторых листовых станах. На мелкосортных и проволочных станах охлаждение проката производится в бунтах на подвесных конвейерах. Для охлаждения прокатанного металла на сортопрокатных станах применяются реечные и роликовые холодильники. Реечные холодильники получили наибольшее распространение и бывают однои двусторонние: по числу одновременно принимаемых ниток прокатанного металла. На реечном холодильнике охлаждение полос происходит на подвижных зубчатых рейках, совершающих качательно-поступательное движение. Важным достоинством этих холодильников является возможность правки Рисунок 5 – Реечный холодильник прокатанного металла в процессе охлаждения. При перемещении по холодильнику металл охлаждается до 80-120°С, передается на отводящий рольганг, ведущий к ножницам для холодной резки на мерные длины. Длина холодильника составляет 125 м, ширина – 16 м. Роликовые холодильники, которые состоят из роликов диаметром 100-120 мм, расположены под углом 35-40° к оси подводящего рольганга. Ролики приводятся во вращение от одного электродвигателя через редуктор и коническую шестеренную передачу, передающую вращение каждому ролику. При одновременном вращении всех роликов прокатанный металл перемещается в направлении от подводящего рольганга к отводящему. Достоинством такого холодильника является равномерное охлаждение металла. Шлепперы предназначены для перемещения заготовок и крупносортных профилей поперек цеха от рольганга к рольгангу, к уборочному карману или в соседний пролет цеха. Применяется канатные или цепные шлепперы. Канатный шлеппер состоит из 6-8 канатов, которые тянут между рядом приводных барабанов и рядом натяжных блоков. На всех канатах в один ряд закреплены шлепперные тележки с упорными пальцами. При ходе тележек вперед упорные пальцы перемещают металл от рольганга к рольгангу. При обратном ходе тележки пальцы «утапливаются» и проходят под металлом. При непрерывной реверсивной работе со скоростью перемещения тележки 1-2 м/с канатный шлеппер отличается маневренностью и позволяет накапливать на стеллажах и перемещать большое количество металла при одновременном его охлаждении. Рисунок 6 – Канатный шлеппер: 1 – ряд приводных барабанов, 2 – ряд натяжных блоков, 3 – шлепперные тележки, 4 – упорные пальцы, 5, 6 – рольганги. Цепной шлеппер применяют для тех же целей, что и канатный. Цепи более теплоустойчивы при перемещении горячего металла, чем канаты, однако нормально они могут работать при натяжении их только в одну сторону, поэтому цепные шлепперы являются нереверсивными и менее маневренными. Манипуляторы предназначены для перемещения прокатываемого металла в плоскости, параллельной оси валков перпендикулярно направлению прокатки с целью последующего правильного направления металла в валки. Одновременно линейки манипулятора выправляют прокатываемый металл, если он искривился при прокате. Манипуляторы применяют на обжимных заготовочных и толстолистовых станах при прокатке слитков и относительно толстой заготовке. Рисунок 7 – Манипулятор прокатного стана: 1 – направляющие линейки, 2 – соединительные штанги, 3 – приводы, 4 – эксцентриковые оси, 5 – направляющие Рисунок 8 – Манипулятор прокатного стана 1 – двигатель, 2 – червячный редуктор, 3 – линейка, 4 – рольганг, 5 – сляб, 6 – винты, 7 – ползуны линеек, 8 – направляющие штанги Кантователи служат для поворота прокатываемой полосы относительно продольной оси на 90° перед подачей в следующий калибр для обеспечения равномерного обжатия металла по всему сечению. Кантователи применяют крюкового типа. На сортовых станах для кантовки заготовки на ходу применяют так называемые кантующие втулки. Кантовка полосы производится после выхода ее из предыдущей клети во время движения полосы по рольгангу и перед входом ее в последующую клеть. Кантующая втулка представляет собой разъемную деталь, которая поворачивается вокруг неподвижной точки при помощи кривошипно-шатунного привода для поворота раската на 45° или 90°, движущегося по рольгангу со скоростью 0,5-0,8 м/с. Время кантовки раската на 90°равно 1,3 с. При входе во втулку раската втулка поворачивается на заданный угол, а после выхода возвращается в исходное положение. Кантователи применяют на инспекционных рольгангах для визуального осмотра качества поверхности сортового и листового проката; при правке рельсов на прессе; для кантовки рулонов из горизонтального положения в вертикальное и из вертикального в горизонтальное и т. д. Рисунок 9 – Кантователь блюминга: 1 – крюк, 2 – линейка манипулятора, 3 – рейка, 4 – шестерня, 5 – прижимные ролики, 6 – редуктор Рисунок 10 – Кантователь сортового стана: 1 – платформа; 2 – электродвигатель, 3 – червячный редуктор, 4 – кривошип, 5 – шатун, 6 – барабан, 7 – ролики опорные барабана Рисунок 11– Кантователь с гидравлическим приводом Рисунок 12 - Подъемно-качающийся стол: 1, 2 – шарниры, 3 – основание, 4 – платформа, 5 – механизм подъема платформы, 6 – шарнир, 7 – двухпозиционный гидрораспределитель, 8 – магистраль, 9 – гидравлический аккумулятор, 10 – фиксатор верхнего положения стола, 11 – упор, 12 – валки рабочей клети Подъемно-качающиеся столы. Их применяют на листовых, сортовых трехвалковых и тонколистовых двухвалковых станах линейного типа. На листовых трехвалковых станах подъемно-качающиеся столы устанавливают с обеих сторон рабочей клети. С передней стороны стана подъемный стол служит для подъема прокатываемой полосы и подачи между верхним и средним валком. С задней стороны стана подъемный стол служит для приема выходящей из валков полосы, опускания и подачи ее между средним и нижним валками. На сортовых трехвалковых станах с диаметром валков менее 600 мм столы устанавливают только с передней стороны. С задней стороны устанавливают кантователь, который служит для приема и опускания полосы. 3.2 Агрегаты и механизмы для резки проката Ножницы с параллельными ножами предназначены для горячей и холодной резки готового проката на мерные длины и обрезки концов. Ножницы могут иметь нижний или верхний рез. Ножницы с верхним резом имеют простую конструкцию. В процессе резания нижний нож неподвижен, а верхний, укрепленный в суппорте, с помощью гидравлического или кривошипного привода движется вниз и разрезает металл. Рисунок 13 – Схема резки металла Чтобы воспрепятствовать повороту полосы при на ножницах с параллельными резе, устанавливают специальный прижим, ножами: 1 – прижим, 2 – верхний опускающийся на полосу с верхним ножом. Ножницы с суппорт с ножом, 3 – передвижной нижним резом получили более широкое применение. упор, 4 – нижний суппорт с ножом Перед началом разрезания ножницы раскрыты и металл проходит между ними по рольгангу: нижний нож при этом находится ниже роликов рольганга и не мешает движению металла. Затем металл останавливается при помощи передвижного упора и суппорт верхнего ножа отпускается до соприкосновения с металлом. Дальнейшее продвижение верхнего суппорта прекращается и начинает двигаться суппорт нижнего ножа, при этом осуществляется резание металла. Ножницы с наклонными ножами. Ножницы этого типа называются гильотинными. Конструктивно они бывают двух типов: открытого и закрытого. Ножницы открытого типа имеют короткие ножи и одну станину с боковым просветом, через который подается разрезаемый металл. Этот тип ножниц применяют для порезки сутунки и сортового проката в холодном состоянии. В последнем случае форма ножей соответствует профилю сечения разрезаемого металла. Верхний подвижной нож имеет угол наклона 2 – 50. ножницы закрытого типа имеют две станины, соединенные снизу траверсой. В Рисунок 14 – Схема гильотинных ножниц открытого и закрытого типов просвете между станинами перемещается суппорт с ножом. Эти ножницы применяют для поперечной резки широких полос и листов в холодном, полуостывшем или горячем состоянии. Летучие ножницы. Для резки металла при движении его с большой скоростью используются летучие ножницы. В прокатных цехах эксплуатируются ножницы различных конструкций: барабанные, рычажнокривошипные, планетарные и маятниковые и др. Барабанные летучие ножницы получили широкое применение для резки широких полос толщиной до 30 мм, холодной резки полос толщиной до 3 мм и горячей резки мелких сортовых профилей. На барабанах ножниц закреплены по одному или по нескольку ножей. Полоса движется непрерывно и подается к ножницам подающими роликами с постоянной скоростью. При встрече ножей Рисунок 15 – Схема барабанных летучих ножниц: 1 – верхнего и нижнего барабанов подающий рольганг, 2 – барабан, 3 – ножи, 4 – рольганг происходит резание полосы. отводящий Ножницы просты по конструкции, надежны в эксплуатации и позволяют резать металл со скоростью более 15 м/с. Рычажно-кривошипные летучие ножницы с поступательно движущимися ножами применяют при резке толстых полос. Ножи совершают сложную эллипсовидную траекторию, а на участке реза эта траектория совпадает с горизонтальным движением полосы, сближаясь по вертикали. Рисунок 16 – Схема режущего механизма летучих рычажно-кривошипных ножниц со скользящим кривошипом в момент реза и в момент пропуска реза: 1 – барабаны, 2 – суппорты, 3 – кривошипы, 4, 5 – серьги, 6 – боковые штанги, 7 – шатунно-кривошипный механизм, 8 – нижний кривошип Рычажные ножницы применяют для резки блюмов сечение до 200х200 мм с усилием 2500-6000 кН. Крутящий момент со стороны привода передается эксцентриковому валу, который одной шейкой опирается на нижний рычаг, а второй через шатун связан с верхним рычагом. При вращении эксцетрикового вала верхний рычаг поворачивается относительно неподвижной оси, тяга будет Рисунок 17 – Рычажные ножницы: 1 – поднимать нижний рычаг с закрепленным верхний рычаг, 2 – ползун, 3 – нижний на нем ножом, произойдет резание металла. Планетарные летучие ножницы. рычаг, 4 – эксцентриковый вал, 5 – шатун, 6 Для порезки заготовок и сортовых – ось профилей применяются планетарные летучие ножницы. Они предназначены для порезки на ходу заготовок сечением 80 х 80 мм и 120 х 120 мм со скоростью 7,0 и 3,1 м/с соответственно, а также плоских заготовок сечением 100 х 120 – 100 х 150 мм и круглых заготовок диаметром 100–140 мм. Дисковые ножницы применяют для обрезки кромок полосы и резки широких полос в продольном направлении на несколько более узких полос. Дисковые пилы. Для порезки профильного проката применяются дисковые пилы с целью повышения качества реза. Дисковые пилы разделяются на две группы: для горячего резания (зубчатые диски) и для холодного резания Рисунок 18 – Схема резки металла дисковыми (гладкие диски). У пил с гладкими дисками происходит вследствие ножницами: а — ножи установлены в одной резание расплавления металла при трении вертикальной плоскости; б — верхний нож быстровращающегося диска. смещен в направлении движения полосы Рисунок 19 – Салазковая пила: 1 – салазки, 2 – зубчатая рейка, 3 – диск, 4 – заготовка, 5 – рольганг, 6 – крышка, 7 – клин, 8 – станина, 9 – двигатель механизма подачи, 10 – механизм передвижения пилы Рисунок 20 – Маятниковая пила: 1 – станина, 2 – маятник, 3 – диск, 4 – электродвигатель, 5 – клиноременная передача, 6 – механизм подачи, 7 – ось, 8 – кожух Рисунок 21 – Роторная пила: 1 – натяжной блок, 2 – рычаг-водило 3 – кожух, 4 – контр груз, 5 – диск, 6 – ремень, 7 - заготовка 3.3 Правильные агрегаты В прокатных цехах применяют правку металла изгибом, растяжением и прокаткой с небольшим обжатием. Правку производят как в горячем, так и в холодном состоянии на правильных и в роликовых правильных машинах. Правильные прессы бывают горизонтальные и вертикальные. На вертикальных прессах профиль устанавливают на двух роликовых опорах, расположенных на неподвижном столе. Правку осуществляют приложением усилия посредине между опорами путем перемещения верхнего ползуна в вертикальной плоскости. На горизонтальных прессах схема правки аналогична, но ползун, Рисунок 22 – Гидравлический правильный пресс передающий усилие правки, расположен горизонтально и перемещение его осуществляется в горизонтальной плоскости. Листоправильные машины разделяются на две группы: с параллельным расположением роликов и наклонным. На машинах с параллельным расположением роликов правят толстые листы (свыше 12 мм). На машинах с наклонным расположением роликов правят тонкие листы и полосы (до 4 мм). Рисунок 23 – Роликовые кассеты пятнадцатироликовой листоправильной машины Сортоправильные машины с профилированными роликами бывают двух типов: с открытым консольным расположением роликов и с закрытым расположением роликов на валах между двумя опорами последних. Правильные машины с консольными однородными роликами более удобны в эксплуатации, поэтому их применяют не только для правки мелких и средних, но и крупных профилей, например, рельсов. Рисунок 24 – Машина листоправильная Рисунок 25 – Машина правильная для квадрата и шестигранника 3.4 Механизмы для сматывания и разматывания металла Для сматывания прокатанного металла в рулоны (полоса, лента, штрипс) и бунты (катанка, мелкосортные профили) применяют моталки. По назначению и конструкции их разделяют на: ролико-барабанные моталки для горячей полосы; барабанные моталки для холодной полосы; свертывающие машины для горячей полосы – штрипса; моталки для сматывания в бунты горячих мелкосортных профилей (круг, квадрат) и катанки. Для приема и центрирования рулонов, отгибания переднего конца рулона с целью направления полосы в прокатный стан (или агрегат резки, отжига, покрытия и т.д.) и создания натяжения полосы при разматывании рулона предназначены разматыватели. 3.5 Агрегаты отделки проката Получение готового проката высокого качества возможно только тогда, когда на всех стадиях технологического процесса в прокатном цехе осуществляется контроль качества металла, устранение дефектов и отделка проката в механизированных поточных линиях. При производстве готового проката в настоящее время в прокатных цехах эксплуатируется агрегаты отделки проката. Слябы подаются на подъемно-опускающийся стол, сталкиваются сталкивателем на рольганг, выравнивается направляющими линейками и поступают на транспортер, который транспортирует их через группу шлифовальнообдирочных станков. За один проход через станки с верхней поверхности слябов снимается слой металла толщиной 0,5 мм. Затем сляба кантуется на 180° кантователем и зачищается другая сторона сляба. 3.6 Агрегаты термической обработки и охлаждения проката Гарантированно получать необходимые механические характеристики на изделиях возможно только на специальных печах с применением механизации и автоматизации технологического процесса в целом. По конструктивному исполнению все печи делятся на два основных типа: садочные и проходные (непрерывного действия). К садочным печам относятся печи с периодической загрузкой: камерные, шахтные, колпаковые и др. К проходным относятся конвейерные, с шагающим подом, рольганговые и др. В прокатных цехах для нагрева металла перед прокаткой или для термической обработки можно использовать практически все типы печей, подходящие по размерам, как периодического, так и непрерывного действия. Наиболее высокой производительностью при этом обладают проходные печи непрерывного действия, такие как конвейерные, с шагающим подом, рольганговые. Рисунок - Рольганговые печи для прокатного производства Конвейерные печи из-за ряда недостатков имеют ограниченное применение. Основными недостатками конвейерных печей являются значительные потери тепла с выходом ленты из камеры нагрева и низкая стойкость самого конвейера, ограничения тянущей способности. Печи с шагающими балками (подом) из-за ограниченного диапазона регулирования скоростей перемещения садки эти печи применяют для нагрева изделий с большой массой и узкого сортамента (блюмы, слябы и т.п.). Для таких печей характерны сложность рабочих механизмов перемещения заготовок и их низкая надежность. Особенно эффективными рольганговые печи оказались в условиях прокатного производства, где необходима высокая производительность, а роликовый под является продолжением транспортной системы других механизмов, например прокатных валов. Наиболее широко применяют рольганговые печи для термической обработки металлических листов, рельсов, труб и других профильных изделий. На основе рольганговой печи можно скомпоновать агрегаты (линии) для полного цикла термообработки. Самой простой по компоновке является линия для нормализации проката. Линия состоит из рольганговой печи с прилегающими к ней загрузочным и выводным рольгангами. Более сложной является конструкция закалочного рольгангового агрегата. В этом случае для закалки тонкого листа выводной рольганг может комплектоваться спреерными устройствами, подающими охлаждающую жидкость на изделие сверху и снизу. Интенсивность охлаждения в этом случае регулируется количеством подаваемой жидкости. Для закалки толстого листа, или, например, рельса, выводной рольганг комплектуется гидравлическими прижимами и закалочной ванной. После подачи заготовки на выводной рольганг прижимы фиксируют заготовку, а сам рольганг опускается в закалочную ванну. Интенсивность охлаждения в этом случае регулируется составом и температурой охлаждающей жидкости.