Дипломная работа: Удосконалення технології виробництва товстолистової сталі в умовах стану 2250 ВАТ "АМК" з метою підвищення якості

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра Обробки металів тиском та металознавства

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до дипломного проекту на тему:

«Удосконалення технології виробництва товстолистової сталі в умовах стану 2250 ВАТ «АМК» з метою підвищення якості»

Студент групи: _____( )

Керівник проекту: _____( )

Консультанти: ________( )

_____________________( )

Завідувач кафедри: ____( )

Алчевськ 2009 р.

Донбаський державний технічний університет

Інститут (факультет) металургії Кафедра ОМТ та М р

Спеціальність Обробка металів тиском н

Затверджую

Зав. кафедри. р

« » 2009 р.

ЗАВДАННЯ

На дипломний проект (роботу) студента

__________________ ________________

(прізвище, ім’я, по батькові)

1. Тема проекту (роботи) Удосконалення технології виробництва товстолистової сталі в умовах стану 2250 ВАТ «АМК» з метою підвищення якості.

2. Затверджена наказом по університету від « » 2009 р. № п.

3. Термін здавання студентом закінченого проекту (роботи) а.

4. Вхідні дані проекту (роботи) Технічна література та журнали, патенти, винаходи, технологічні інструкції, звіти з науково-дослідницьких робіт.

5. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що підлягають розробці) Характеристики технологічного процесу та основного обладнання. Аналіз техніко-економічних показників пропозицій та їх удосконаленню. Розрахунок режиму обтиску, температурного та швидкісного режиму прокатки, енергосилових параметрів. Розрахунок обладнання, нагрівних пристроїв, технологічний розрахунок. Заходи з ОП та ЦО.

6. Перелік графічного матеріалу (з точною вказівкою обов’язкових креслень) Схема розташування обладнання. Режим обтиснення листа 4×2000. Фотрама швидкостей та моментів. Валок робочої кліті «Кварто». Нагрівальна піч. Робоча кліть «Кварто». Профілізація валів стану 2250. енергосилові параметри прокатки листа 4×2000.

7. Результати по проекту (роботі) з вказівкою віднесених до них розділів проекту Профилировка

7. Дата видачі завдання _____________________

Керівник ___________________

(підпис)

Завдання прийняв до виконання ___________________

(підпис)

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

Студент-дипломник _____________________

(підпис)

Керівник проекту ________________________

(підпис)

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка до дипломного проекту сторінок, рисунків, таблиць, додатки, посилань.

Об'єкт розробки – технологія виробництва товстолистової сталі в умовах стану 2250 ВАТ «АМК».

Мета роботи – на підставі експериментальних досліджень профілювання валків чорнової та чистової клітей ТЛС 2250 розробити технологію, що забезпечує одержання товстих листів з мінімальною різнотовщиністю і попереджає можливе забуртовування розкатів в процесі і прокатки.

Поставлена мета досягається зміною профілювання робочої поверхні валів чорнової та чистової клітей з урахуванням теплового профілювання, зносу валків, що приведе до зниження відсортування продукції у беззаказну.

ЛИСТ, ЯКІСТЬ, РІЗНОТОВЩИНІСТЬ, ПРОФІЛЮВАННЯ, ВАЛОК, КЛІТЬ, ОБТИСНЕННЯ.

ЗМІСТ

ВСТУП

1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Сортамент листів

1.2 Нагрівання і видача слябів в прокатку

1.3 Чорнова лінія стану 2250. Кліть «ДУО»

1.4 Чистова лінія стану 2250. Кліть «Кварто»

1.5 Гаряча правка листів

1.6 Охолоджування листів

1.7 Різання та таврування листів

1.8 Огляд верхньої поверхні і кантівка листів

1.9 Додаткова обробка листів. Відвантаження

2 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Аналіз чинників, що впливають на профіль валу

2.2 Аналіз стійкості робочих валів кліті «Дуо» стану 2250

2.3 Визначення прогинання і різнотовщинності

3 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

3.1 Фабрикація сляба

3.2 Розрахунок режиму обтиснень на кліті «ДУО»

3.3 Розрахунок швидкісного режиму на кліті «ДУО»

3.4 Визначення допустимих зусиль на валяннях кліті «ДУО»

3.5 Визначення допустимого моменту при прокатці на кліті «ДУО»

3.6 Розрахунок енергосилових параметрів при прокатці на кліті «ДУО»

3.7 Перевірка приводних двигунів кліті «ДУО» на нагрів

3.8 Режим обтиснень на кліті «КВАРТО»

3.9 Визначення допустимого зусилля прокатки на валах кліті «КВАРТО»

3.10 Визначення допустимого моменту при прокатці на кліті «КВАРТО»

4 МЕХАНІЧНА ЧАСТИНА

4.1 Розрахунок деформації і міцності валкового вузла

4.2 Розрахунок станини закритого типу на міцність і визначення її жорсткості

5 ТЕПЛОТЕХНІЧНА ЧАСТИНА

5.1 Розрахунок горіння палива

5.2 Визначення часу нагріву металу

5.3 Заходи щодо зниження витрат палива

6 ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

6.1 Розрахунок економічного ефекту від вдосконалення технології прокатки товстих листів

7 ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

7.1 Аналіз небезпечних і шкідливих чинників

7.2 Заходи щодо безпечної техніки і безпеки праці

7.3 Заходи щодо виробничої санітарії

7.4 Заходи щодо пожежної безпеки

8 ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

9 ЦИВІЛЬНА ОБОРОНА

9.1 Перелік небезпечних місць на ВАТ "АМК" і оцінка можливих надзвичайних ситуацій

9.2 Діяльність комісії по надзвичайних ситуаціях

9.3 Особливості захисту співробітників підприємства від хімічного ураження

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ВСТУП

Розвиток промисловості, сільського господарства, будівництва, транспорту багато в чому залежить від виробництва листів, прокату чорних металів. Механічне, електричне і допоміжне устаткування систем і засобів автоматизації виробничого процесу підлягають єдиній меті – забезпечення необхідної якості, службових властивостей і об'єму виробничої продукції.

Споживання сталі, у тому числі і листової, визначається рівнем індустріалізації і економічного розвитку країни. У міру зростання , машинобудування, будівництва, транспорту, частка зростання об'єму виробництва сталі в загальному об'ємі валової продукції повинна зростати. Не дивлячись на виробництво кольорових металів і синтетичних матеріалів на металевій основі, сталь і в першу чергу сталевий листовий прокат продовжують залишатися основними конструкційними матеріалами як в машинобудуванні, так і в будівництві.

Переважне зростання споживання листового прокату спостерігається в різних галузях машинобудування – сільськогосподарському, важкому, транспортному, енергетичному. Найбільша частка споживання листового прокату в електротехнічній промисловості і машинобудуванні для легкої і харчової промисловості.

В даний час листопрокатне виробництво в Україні, як втім і весь металургійний комплекс в цілому, переживають не кращі часи. Але необхідно відзначити, що за останні декілька років намітилися позитивні тенденції до збільшення об'єму виробництва листового прокату, який користується попитом на світовому ринку. Сподіватимемося, що це послужить тим необхідним зсувом, який допоможе вивести чорну металургію України в ряд високорентабельних виробництв.

1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Сортамент листів

На товстолистовому стані 2250 прокатуються листи завтовшки 4-25 мм, шириною 1100 – 1800 мм, і загальною довжиною до 18 м по годному з обрізною кромкою.

Вихідним матеріалом служать сляби, прокатані на блюмінгу 1250 і такі, що поставляються іншими заводами. Раціональні розміри слябів визначаються залежно від схеми прокатки на кліті ДУО, та умов нагріву в печі.

Таблиця 1.1 – Сортамент слябів

Призначення слябів в прокатку і фабрикація листів проводиться інженером-фабрикатором або бригадиром по переміщенню сировини. Робиться вибіркова перевірка розмірів слябів, стан поверхні, якість обробки і форми бічних граней. Сляби штабелюються за плавкою і за розміром. Всі сляби повинні бути обернути клеймом в одну сторону. Окрім знаків таврування, кожний сляб повинен бути замаркірований вапном або фарбою, причому на торці, де розташовані клейма, наноситься номер плавки і марка сталі, а на протилежному торці – номінальні розміри сляба. Сляби з суцільною зачисткою дефектів глибиною більше 30 мм на площині, що перевищує 30% площі широкої грані, виділяються в окрему партію і маркіруються по бічній грані «легкий».

Сляби подаються на завантажувальний рольганг через приймальні столи, при гарячому посаді – стопами за допомогою підхватів, при холодному в основному магнітами. При посаді слябів шириною до 700 мм з приймального столу одночасно зіштовхуються і задаються в піч два сляби. Гарячі сляби для уникнення одностороннього нагріву роликів повинні безперервно переміщатися по рольгангу. Перед посадкою в піч поверхня слябів повинна бути ретельно обчищена від сміття, шлаку і окалини. Посадка слябів в нагрівальні печі повинна проводитися в порядку, рівномірно у всі ряди. У разі великої різниці в товщині або режимах нагріву допускається посадка товстих слябів в одну піч, а тонких в іншу. При посадці слябів різних марок сталі близьких розмірів, їх розділяють слябами з різко відмінними габаритами.

Щоб уникнути порушень в режимах нагріву і роботи печі забороняється при холодній посадці завантажувати в піч сляби, що розрізняються по товщині більше ніж на 30 мм. Забороняється:

–     розривати плавки при посадці в піч;

–     проводити посадку в піч слябів без сертифікату на плавку і завдання на посадку.

1.2 Нагрівання і видача слябів в прокатку

Нагрівальні печі призначені для нагріву слябів перед прокаткою, кількість печей – дві: тип - методичні чотирьохзонні з нижнім підігрівом, торцевими завантаженням і видачею, дворядні. Пальники низького тиску «труба в трубі».

Щоб уникнути надмірного утворення окалин нагрів необхідно вести форсовано. Щоб уникнути підсосу повітря через вікна томильної зони тиск в пічному просторі необхідно підтримувати позитивним, рівним 22,5–24,5 кПа.

Про правильність режиму спалювання палива судять за кольором полум'ю. Якщо зелене мало прозоре, коптить – недолік повітря. При нормальному згоранні палива полум'я прозоре, має зеленуватий колір. Основні види і причини браку через порушення технології нагріву:

–     нагрів заготівок;

–     перегрів поверхні;

–     перепалив металу в печі;

–     окалина на слябах;

–     нерівномірний нагрів заготівок по товщині або довжині.

Виданий з печі сляб має

1.3 Чорнова лінія стану 2250. Кліть «ДУО»

Виданий з печі сляб по приймальному і робочому рольгангу переміщається до валів і задається в них при мінімальних оборотах. Якщо сляб рухається не по осі рольганга, то він на ходу центрується одній з лінійок маніпулятора, цеглина, що знаходиться на поверхні сляба, віддаляється вальцювальником. Перші два пропуски проводяться уздовж слябу: при подовжній прокатці, щоб уникнути отримання вузьких кінців розкату, сумарна величина витяжки повинна бути максимальною (не менше 1520% від товщини сляба), при цьому довжина розкату, що виходить після цих пропусків, не повинна перевищувати 2300 мм.

При поперечній прокатці для отримання потрібної ширини розкату з припуском кромок, сумарна величина обжимання обмежується довжиною сляба і необхідною шириною листа.

Сумарне обжимання двох перших пропусків розподіляється між пропусками так, щоб забезпечити хороше розпушування і збивання окалини; зменшення згинання слябів вниз в другому пропуску, щоб полегшити кантівку сляба. Згинання сляба зменшується із зменшенням обжимання.

При поперечній прокатці, окрім вимірювання довжини сляба після протяжки, проводиться вибірково вимірювання ширини розкату перед останнім пропуском. При цьому лінійка накладається посередині розкату. У всіх випадках вимірювання ширини розкату лінійка накладається перпендикулярно до осі розкату. Величина припуску на обрізання кромок встановлюється в межах 80140 мм, залежно від ширини листа, схеми прокатки, ширини листа, товщини сляба.

Товщина підкату, що передається на чистову кліть, призначається у кожному окремому випадку, виходячи з рівномірного завантаження клітей і максимальної продуктивності стану. При настройці чорнової і чистової клітей, а також при отриманні серповидних розкатів на обох клітях проводиться вимірювання товщини по двох сторонах. При перекосі валів у вертикальній площині до 2 мм за допомогою клина опускають і піднімають на необхідну величину праву сторону верхнього валу, при великому перекосі користуються валом черв'яка натискного гвинта.

Температура початку прокатки слябів, заміряна оптичним пірометром після другого пропуску і видалення окалини, повинна бути 1160°С – для сталі із змістом вуглецю до 0,3%, 1180°С – для сталі із змістом вуглецю 0,3% і більше. Якщо розкат, унаслідок великої опуклості валів, має середину тонше за кромки, то при розбитті ширини набуває бочкоподібну форму. Температура кінця прокатки або температура розкату, що відправляється на чистову кліть, повинна бути не менше 1300°С – для розкату товщиною до 20 мм; 1050°С – для розкату товщиною більше 20 мм. Розкат повинен прокатуватися і відправлятися на чистову кліть строго по осі рольганга.

При прокатці на чорновій кліті з поверхні сляба повинна бути повністю видалена пічна окалина. Окалину з поверхні смуги видаляють за допомогою гідрозбива, встановленого із задньої сторони кліті. На верхню і нижню поверхню розкату вода подається із тиском 10,111,1 МПа, вона прямує на поверхню розкату проти його руху. Кут нахилу сопел повинен складати 1216° від вертикалі. Подача води включається перед підходом до гідрозбиву переднього кінця розкату, а вимикається відразу після виходу з під гідрозбива заднього кінця розкату.

Робоча кліть: тип «ДУО» – реверсивна; станини закритого типу, литі.

Діаметр валу – 940 мм, зусилля плющення, що допускається – 1700 т, Максимальна висота підйому верхнього валу – 600 мм

Привід валів – через універсальні шпинделі і шестерінчасту кліть від двох реверсивних двигунів постійного струму потужністю 1150 кВт кожний, з числом оборотів 0-23-32 об/хв.

Мінімальна товщина розкату – 15 мм, максимальна ширина розкату – 2150 мм.

Розміри валів приведені в таблиці 1.2.

Таблиця 1.2 – Розміри валів кліті Дуо

Матеріал валів – чавун ЛШН-45 чи ЛШН-50. Мінімально допустимий діаметр бочки валів після переточування – 885 мм.

1.4 Чистова лінія ставу 2250. Кліть «Кварто»

Робоча кліть: тип – «Кварто» – реверсивна, допустиме зусилля прокатки , максимальна висота підйому верхньої пари валів – 100 мм, привід через універсальні шпиндель і шестерінчасту кліть від двигуна постійного струму потужністю 2300 кВт, з числом оборотів 4,8 – 6,7 рад/с.

На початку прокатки і при переході на прокатку іншого типорозміру, а також при зміні марки сталі або режиму обжимань на перших листах вимірюється товщина розкату перед останнім проходом, товщина і ширина листів після прокатки. Після отримання листа необхідного розміру і форми, подальші листи вимірюються через 1015 розкатів, у разі потреби кожний. Ширина вимірюється в найвужчій частині розкату, не підлягаючий кінцевому обрізанню.

Прокатку листів на стані слід вести тільки з мінусовими допусками згідно стандарту. При прокатці листів завтовшки 47 мм всіх ширин, особливо з низьколегованих і міцних вуглецевих марок сталі, для зняття хвилястості кромок, зменшення поперечної різнотовщиності слід застосовувати прогладжування в останньому пропуску з установкою розміру між валами на 0,30,1 мм, більше, ніж в попередньому пропуску. При прогладжуванні, окрім зменшення різнотовщиності листа, відбувається також загальне зменшення товщини на 0,40,7 мм. Величина «підриву» при прогладжуванні залежить від розмірів листа, марки сталі, температури листа, виробки робочих і опорних валів, їх температури і інших чинників.

Температура початку прокатки листів на чистовій кліті після першого пропуску повинна складати не менше 960°С – для розкатів товщиною до 20 мм; 1000°С – для розкатів завтовшки понад 30 мм. При прокатці товстих листів з обмеженням температури початку прокатки, вона може бути понижена до 950ºС. Температура перед останнім пропуском повинна бути не нижчою 720°С. За один пропуск температура тонкого листа знижується на 4050°С, листи 45 мм які мають температуру останнього пропуску не нижче 670°С, можуть вважатися такими, що прокатані нормально. Температура вимірюється фотоелектричним або радіаційним пірометрами, встановленими позаду чистової кліті. Вимірювання слід фіксувати тільки за відсутності на поверхні розкату води.

Опорні вали. Матеріал валів – кована сталь, марки 9ХФ.

Розміри опорних валів приведені в таблиці 1.3.

Таблиця 1.3 – Розміри опорних валів кліті «Кварто»

Мінімальний допустимий діаметр бочки – 1270 мм

Робочі вали. Матеріал валів – чавун ЛП-58.

Розміри робочих валів приведені в таблиці 1.4.

Таблиця 1.4 – Розміри робочих валів кліті «Кварто»

Мінімально допустимий діаметр бочки валів після переточування – 665 мм.

1.5 Гаряча правка листів

Всі листи, що прокатали на стані, проходять гарячу правку в РПМ-1, а листи, що проходять через нормалізаційну піч, додатково правляться в РПМ-2.

РПМ-1. Розміри листів, що підлягають правці: при температурі листів 600800°С - 4 – 25 мм, ширина до 2200 мм, при температурі листів менше 600°С – 4 – 12 мм. Тимчасовий опір розриву листів, що підлягають правці - не більше 735 МПа Максимальна ширина листа – 2200 мм. Кількість робочих роликів – 7. Внизу – 4, вгорі – 3. Кількість направляючих роликів – 2.

РПМ-2. Розміри листів: товщина 412 мм, ширина 1000–1900 мм, температура правки допускається 700800°С. Тимчасовий опір розриву листів, що підлягають правці - не більше 735 МПа. Кількість робочих роликів – 9, внизу – 5, вгорі – 4.

1.6 Охолоджування листів

Охолоджування листів проводиться під час їх переміщення по транспортним рольгангам і передавальним шлеперам. Охолоджування повинне бути рівномірним, листи повинні безперервно переміщатися. На транспортному рольгангу перед інспекторським столом листи можуть охолоджуватися за допомогою вентилятора з розпилювачем води. Охолоджування листів в потоці повинне бути рівномірним. Не допускається наганяти листи один на одного при русі їх по рольгангам, оскільки це може привести до великої різниці у властивостях листів по довжині через різну швидкість охолоджування окремих їх ділянок. Забороняється залишати без руху на рольгангах і шлеперах листи до повного охолодження, щоб уникнути нерівномірного викривлення і хвилястості.

1.7 Розрізання та таврування листів

Розрізання листів виконується на ділянці різки.

Обрізка кромок виконується на дискових ножицях із швидкістю 0,2980,33 м/с. Діаметр ножів – 9201000 мм. Товщина листів, що обрізаються 425 мм, ширина листів 9002300 мм.

Обрізана кромка листів крушиться кромкокрушильними ножами. Ширина кромок листів 10150 мм. Довжина кромки, що обрізається – 1000 мм. Число відрізів у хвилину – 15. Прибирання обрізі проводиться ланцюговим скребковим конвеєром з вантаженням її в мульди або короби.

Температура листів при різанні обмежується якістю кромки та складає 250300°С. Заусенцы Тип ножниц

При різанні розкатів на гільйотинних ножицях, під час установки розмітки, розкат оглядають з метою виявлення крупних дефектів, що підлягають вирізці. Потім листи розмічаються відповідно до замовлення і ріжуться на необхідні довжини, при цьому видаляється залишок і відбираються необхідні проби. Ножі повинні бути гострими, не м'яти листи і не утворювати задирки. Тип ножиць – без маховика; максимальне зусилля різа – 125 т; максимальна товщина листа, що розрізається – 25 мм; ширина листа – 2100 мм; хід ножа – 320 мм; число відрізів в хвилину – 12.

На станині гільйотинних ножицях встановлена пневматична поршнева машина, що таврує з діаметром поршня 125 мм і тиском в системі – 3,5 атмосфер. Клеймо містить: номер плавки, марку сталі, номер партії, номер бригади, клеймо ВТК, товарний знак виробника.

1.8 Огляд верхньої поверхні і кантівка листів

Верхня сторона листів оглядається контролером ВТК на транспортному рольгангу перед інспекторським столом. Якщо на верхній стороні дефекти не знайдені, то листи кантуються і відправляються на стелажі видачі для подальшого огляду. У разі виявлення дефектів на верхній стороні листа він прямує на стелажі видачі без кантівки і пишеться на листі крейдою слово «кантувати». Для кантівки листи повинні встановлюватися паралельно осі кантування на відстані не більше 20 мм від виступів рольгангів. Листи завдовжки 8 м і більш короткі листи всіх товщин з низьколегованих, котельних і інших марок сталей, а також листи товщі 16 мм при будь-якій довжині кантуються. Кантування листів: час кантівки 17 секунд, відстань між рольгангами – 2000 мм, довжина рольганга – 1870 мм. Клеймо наноситься на відстані 200 мм від торця листа.

1.9 Додаткова обробка листів. Відвантаження

Листи з дефектами підлягають зачистці на стелажах видачі пересувними наждачними машинами.

Холодній правці піддаються листи зі всіх марок сталі, що мають хвилястість кромки і коробоватість, перевищуючу встановлену норму, а також листи, зігнуті в результаті падіння. Листи пропускаються через правильну машину 24 рази. При правці листів після термообробки необхідно стежити за якістю клейма, і щоб не знеособити листи після правки, робиться крейдяна маркіровка з подальшим перенесенням маркіровки на лист. На гільйотинних ножицях проводиться обрізання листів, що поступають з шлеперів видачі, правильної машини і термообробки, по довжині і ширині, вирізка дефектів, оброблення проб. Всі залишки, що одержані на цих ножицях, повинні бути габаритними.

Весь оброблений і прийнятий метал укладається в штабелі на складі. Майстер контрольний або контролер спільно з бригадиром на ділянці обробки перевіряють наявність металу на складі, стан кромок листів, відповідність металу замовленню, даним формувальної картки, стандарту. Після цього майстер контрольний підписує картку і рапорт здачі металу. Зданий таким чином метал вважають готовою продукцією.

Оформлену формувальну картку передають бригадиру (або майстру ділянки обробки) і вона служить підставою для виписування сертифікату і накладної на відвантаження. При подачі вагонів в цех бригадир указує машиністу крана з якого штабелю в який вагон вантажити метал.

В уникнення переплутування штабелів (металу) відвантаження проводять у присутності бригадира і контролера відвантаження [1].

2 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Аналіз чинників, що впливають на профіль валу

Отримання листів сталі однакової товщини по ширині або близької до цього стане можливим, якщо повною мірою будуть вивчені умови роботи валів у кожному окремому випадку і на кожному прокатному стані. Слід зазначити, що уявна простота питання роботи валів листопрокатних станів необґрунтована. Справа йде якраз навпаки. За останній час в прокатному виробництві багато що зроблено в області вивчення умов роботи прокатних валів. Є оригінальні дослідження по визначенню величини прогинання валів стану гарячої і холодної прокатки і зносостійкості валів, виготовлених з різних сталей і чавуну.

Пружне прогинання прокатних валів залежить від діаметра і довжини бочки валів, ширини прокатаної смуги і зусилля, що виникає в процесі прокатки. На практиці дуже важливо, щоб всі інші чинники, що впливають на роботу валів, були постійними і не робили помітного впливу на зміну пружного прогинання валів.

Тоді представляється можливим визначити необхідну профілізацію валів, при якій забезпечується однакова товщина розкату по ширині в кожній кліті при даних технологічних умовах процесу прокатки і якнайменший вплив зносу робочої поверхні валу на якість продукції.

2.2 Аналіз стійкості робочих валів кліті Дуо стану 2250

За період з січня по липень 2006 року в роботі на кліті Дуо 2250 було використано 13 валів, загальна і середня стійкості яких приведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 – Аналіз стійкості валів кліті Дуо 2250

З аналізу середньої стійкості валів за кампанію можна зробити висновок, що тільки на одному з валів була досягнута встановлена стійкість (по ТІ – 10000 т), це пов'язано з великим розкидом величин стійкості за кампанію (від 3756 т до 13100 т). До причин, що впливають на малу середню стійкість валів (7363 т), можна віднести велику кількість кампаній з низькими і середніми показниками по стійкості (таблиця 2.2).

Таблиця 2.2 – Кількість завалень валів при певній їх стійкості

Пояснюється це як неповним парком валів (в наявності 7 валів прийнятного діаметра замість нормативних 10), так і зміною сортаменту стану у бік зменшення товщини листа, збільшення кількості листів максимальної ширини (2000 мм) і збільшення об'ємів виробництва сталей підвищеної міцності (таблиця 2.3), що приводить до швидкого зносу робочої поверхні валу.

Таблиця 2.3 – Аналіз завантаження стану по сортаменту

З таблиці 2.3 виходить, що сортамент стану змінився у бік зменшення товщини листа на 5,2% (4-6 мм), збільшення кількості прокатаних листів максимальної ширини на 3,7% (2000 мм) і збільшення об'єму виробництва сталей підвищеної міцності на 2,82%, що відповідає підвищенню складності сортаменту на 11,72%.

Аналіз стійкості робочих валів кліті Дуо 2250, що експлуатувалися в період з січня по липень 2006 року, показує, що стійкість валів за кампанію нижче за норми, передбачені ТІ (10 000т), в 25 з 29 випадках (86,8%). Середня стійкість валів 7363 т. Стійкість валів, введених в експлуатацію з серпня 2002 по грудня 2004 року нижче за норму в 12 випадках з 34 (35,3%), з середньою стійкістю 10485 т. Таким чином, в даний час середня стійкість знизилася на 29,7%, що викликане перерахованими вище причинами.

Дослідження, проведені за період з травня 2005 по березень 2007 року, показали, що середня стійкість валів щодо періоду з серпня 2002 по грудень 2004 року знизилася на 10,9%. Таким чином, в нашому випадку спостерігається подальше зниження стійкості.

На зниження середньої стійкості вплинула також поломка нижнього валу діаметром 938 мм 22.04.06 (термоізлом), тоді за компанію прокатали всього 1607 т.

На збільшення середньої стійкості вплинуло використовування дослідницької пари валів із зміненою профілізацією. З метою зниження передчасного вироблення і перевалювань кліті Дуо був підготовлений проект дослідницької профілізації валів, згідно технологічному завданню, із збільшенням опуклості бочки валу на величину, застерігаючи передчасний знос до 1,5 мм замість 1,0 мм по ТІ. Дослідницька профілізація випробувана на валах №46 і №48 з 1.07 06 по 17.07.06. При цьому прокатали 13 100 т (330 годин). Перевалювання провели в ППР. Поверхня валів з рівномірною сіткою розпалу в кінці кампанії не впливала на погіршення якості підкату, що передається на кліть Кварто. Було проведено дослідження валів на знос. Вироблення визначали шляхом виміру діаметра валу пасометром через 100 мм. За наслідками вимірів встановлено, що верхній вал по обох профілізаціях зношений до однакових розмірів, за рахунок вживання більшої опуклості (на 0,5 мм) на дослідницьких валах. Проте нижній вал фактично не зношений. З приводної сторони нижнього валу на відстані до 100 мм від торця бочки виявлений незначний знос (0,5 мм).

Аналіз стійкості процесу прокатки на кліті Кварто тонких і широких листів (5×2000×6000 мм) показав, що при прокатці на валах з дослідницькою профілізацією до 1500 тонн, спостерігається нестійка задача розкату у вали кліті Кварто, що привело до отримання браку по «забуртовці» в кількості 0,9 т. При плануванні виробництва тонких і широких листів не врахований чинник підробки валів під складний сортамент. При такій профілізації валів прокатка тонких і широких листів можлива тільки після прокатки на валах більше 5000 т листів простого сортаменту.

Для уніфікації профілізації з метою розширення сортаменту на початку кампанії запропоновано удосконалити дослідницьку профілізацію із зміною опуклості робочого валу з 1,5 мм до 1,25 мм, що дозволить запобігти «забуртовки» розкатів на чистовій кліті Кварто. Пропонована профілізація показана на малюнку 2.1.

Рисунок 2.1 – Профілізація робочого валу кліті Дуо

2. 3 Визначення прогинання і різнотовщинності

Сумарне прогинання валу, необхідне для попереднього розрахунку профілю його бочки, рівне:

,

де  та  – складові прогинання при дії згинаючих моментів і поперечних сил.

Ці величини визначаються по теоремі Кастільяно:

(2.1)

(2.2)

де Р – повний тиск металу на вали;

Е і G – модулі пружності при розтягуванні і зсуві;

L – довжина бочки валу, мм;

D – діаметр бочки валу, мм;

l – довжина шийки валу, мм;

а – відстань між осями натискних гвинтів, мм;

b – ширина листа, мм.

Якщо ширина листа близька до довжини бочки валу, то, спрощуючи рівняння (2.1) і (2.2), одержимо :

(2.3)

(2.4)

На максимальне прогинання валу двохвалкової кліті посередині бочки з достатнім ступенем точності можна визначити і по спрощеній формулі:

(2.5)

де n – коефіцієнт, залежний від відношення b/а;

Таблиця 2.4 – Значення коефіцієнту n

При розрахунку максимального сумарного прогинання для робочого і опорного валів чотирьохвалкової кліті можна користуватися спрощеною формулою (якщо обидва вали циліндричні):

(2.6)

де  і  – модулі пружності робочого і опорного валів;

  і  – діаметри робочого та опорного валів.

По формулах (2.5) і (2.6) визначається максимальне двостороннє прогинання валу, який необхідно враховувати при визначенні різнотовщинності листів по ширині.

Слід зазначити, що різнотовщинність профілю не відповідатиме набутим розрахунковим значенням по формулах (2.5) і (2.6), оскільки вони виведені по відстанях між двома опорами. На самій же справі, одностороння опуклість на готовому профілі  визначається по відношенню:

 звідки

(2.7)

Різнотовщинність, або двостороння опуклість на готовому профілі  остаточно визначається як:

(2.8)

Отже, якщо ширина профілю, що прокатується велика і, можна сказати, наближається до довжини бочки валу, то складаючи прогинання слід визначати по рівняннях (2.3) і (2.4). На практиці прогинання і різнотовщинність визначають також і по рівняннях (2.5) і (2.7), .

В механічній частині проекту буде розрахована можлива різнотовщинність готового профілю листа, яка планується 0,32 мм, прогинання валкової системи чистової кліті планується 0,23 мм. При виготовленні профілізації валів, що враховує розраховане прогинання, можливо попередити отримання браку по різнотовщинності при прокатці тонких і широких листів.

З ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

Характеристика чорнової кліті «ДУО» 2250 [1].

Робочі вали:

Матеріал – чавунні

Номінальний діаметр

Мінімальний діаметр

Довжина бочки

Діаметр шийки

Маса робочого валу

Підшипники текстолітові;

Потужність одного двигуна

Кутова швидкість обертання двигуна

Номінальний момент двигуна

Максимальний момент двигуна

Кутове прискорення

Кутове уповільнення

Швидкість підйому і опускання

натискних гвинтів

Прискорення натискних гвинтів

Махова маса якоря

Діаметр муфти

Діаметр головки шпинделя

Маса тіла шпинделя

Маса головки шпинделя

Діаметр тіла шпинделя

Відстань між клітями

Швидкість транспортування рольганга

Характеристика чорнової кліті «Кварто» [1].

Робочі вали:

Матеріал – нелегований чавун з графітом;

Номінальний діаметр

Мінімальний діаметр

Довжина бочки

Діаметр шийки

Довжина шийки

Маса робочого валу

Опорні вали:

Матеріал – кована сталь 9ХФ;

Номінальний діаметр

Мінімальний діаметр

Діаметр шийки

Довжина шийки

Потужність приводного двигуна

Кутова швидкість обертання двигуна

Номінальний момент прокатки

Кутове прискорення

Кутове уповільнення

Махова маса якоря

Швидкість підйому і опускання

натискних гвинтів

Прискорення натискних гвинтів

Маса корінної муфти

Діаметр корінної муфти

Маса валу шестерінчастої кліті

Діаметр валу шестерінчастої кліті

Діаметр головки шпинделя

Маса тіла шпинделя

Маса головки шпинделя

Діаметр тіла шпинделя

3.1 Фабрикація сляба

Розробити режим прокатки листів 4×2000×6500 мм із сталі 3 сп. на стані 2250 АМК.

Визначимо номінальну масу одного листа:

де  – відповідно товщина, ширина і довжина готового листа;

На стані 2250 можлива прокатка розкатів завдовжки до 18 м. Передній і задній кінець розкату мають нерівну форму, тому для отримання прямокутного листа необхідно відрізувати передній і задній нерівні кінці. Крім того необхідно відібрати планки для механічних випробувань.

Виходячи з можливостей стану і з урахуванням торцевого обрізання вибираємо двократний розкат.

Загальна маса двох листів:

Визначаємо необхідну масу сляба:

де:  – коефіцієнт фабрикації переходу від сляба до листа, що забезпечує вирізку з розкату готових листів заданих розмірів.

Приймаємо

Вибираємо геометричний розмір сляба. Ширину сляба вибираємо рівною  довжину сляба приймаємо

Знаходимо товщину сляба:

Остаточні розміри сляба: 100×800×1500 мм

3.2 Розрахунок режиму обжимань на кліті «ДУО»

Оскільки довжина бочки валу на кліті ДУО складає 2250 мм, то витяжка слябу в довжину можлива до  Тоді коефіцієнт витяжки при прокатці сляба у перших подовжніх проходах складе [4]:

Знаходимо товщину сляба після протяжки його в довжину:

Визначаємо сумарне обжимання в подовжніх проходах:

Знаходимо сумарний коефіцієнт витяжки при розбитті ширини:

Знаходимо товщину розкату після розбиття ширини:

Знаходимо сумарне обжимання при розбитті ширини:

Сумарне обжимання в подовжніх проходах з урахуванням товщини рівної 16 мм [1] визначаємо як:

Визначимо обжимання по проходах:

1-й прохід

2-й прохід

3-й прохід

4-й прохід

5-й прохід

6-й прохід

7-й прохід

8-й прохід

9-й прохід

10-й прохід

Знаходимо коефіцієнти витяжки і довжину розкату по проходах на кліті ДУО:

1-й прохід.

2-й прохід:

Кантівка на 90° і розбиття ширини в наступних 4-х проходах.

3-й прохід:

4-й прохід:

Далі розрахунок ведеться аналогічно. Розраховані параметри прокатки в чорновій кліті ДУО приведені в таблиці 3.1

Таблиця 3.1 – Розрахункові параметри прокатки в чорновій кліті ДУО

3.3 Розрахунок швидкісного режиму на кліті «ДУО»

1-й прохід.

Кутова швидкість валів при викиді розкату в 1-у проході визначається по умові:

де  – час установки верхнього робочого валу для наступного проходу, секунд;

 – час реверсування двигуна від моменту викиду розкату в попередньому проході до моменту захоплення в даному проході, секунд;

 – час повернення розкату до валів, секунд;

 – кутове уповільнення валів, рад/с²;

 – кутова швидкість валів при захопленні розкату в наступному проході, рад/с.

 – кутове прискорення валів, рад/с².

Звідки:

Оскільки

то

Задамося кутовою швидкістю захоплення в другому проході:

тоді

Визначаємо час реверсування розкату:

Задаємося кутовою швидкістю захоплення в першому проході:

Знаходимо найбільшу кутову швидкість валів в першому проході:

Час прискорення валів без металу:

Час прискорення валів з металом до номінальної кутової швидкості:

Час прискорення валів з металом від номінальної кутової швидкості до найбільшої в даному проході:

Час уповільнення валів з металом до кутової швидкості викиду в даному проході:

Час до повної зупинки валів:

Машинний час першого проходу:

Середня швидкість прокатки:

2-й прохід.

Оскільки після другого проходу необхідно проводити кантівку розкату на 90° з метою розбиття ширини, то час паузи між другим і третім проходами  визначається тривалістю кантівки. З практичних даних, час кантівки приймаємо рівним 4 секунди,

Задаємося кутовою швидкістю валів при викиді розкату в другому проході , а при захопленні в третьому проході  Найбільша кутова швидкість валів в другому проході:

Час прискорення валів без металу:

Час прискорення валів до номінальної кутової швидкості:

Час прискорення валів від номінальної кутової швидкості до найбільшої в даному проході:

Час уповільнення валів від номінальної кутової швидкості в даному проході до кутової швидкості викиду:

Час уповільнення валів від викиду до номінальної кутової швидкості:

Час зупинки валів від номінальної кутової швидкості до повної зупинки:

Машинний час в другому проході:

Середня швидкість прокатки в другому проході:

Далі розрахунок ведемо аналогічно. Результати зводимо в таблицю 3.2.

Таблиця 3.2 – Швидкісний режим прокатки на кліті Дуо

Визначимо початкову паузу, зв'язану з часом підйому верхнього валу на висоту, що забезпечує прокатку наступного сляба в першому проході кліті Дуо:

Оскільки

то

Параметри швидкісного режиму прокатки:

Сумарний час прокатки 22,23 с

Час підйому валу 6,22 с

Сумарний час пауз 17,2 с

Цикл прокатки 45,65 с

3.4 Визначення допустимих зусиль на валах кліті «ДУО»

Визначення допустимих зусиль при прокатці виходячи з умов міцності валів на вигин:

При прокатці:

При розбитті ширини:

Визначаємо допустиме зусилля по міцності шийки валу. Шийка валу розраховується на вигин і на кручення.

де  – крутячий момент, що прикладається до валу (шийки) з боку приводу.

Для шийки валу:

Або

3.5 Визначення допустимого моменту при прокатці на кліті «ДУО»

Максимальний момент двигуна з урахуванням перевантажувального коефіцієнта:

Визначимо динамічний момент головної лінії кліті «ДУО» при прискоренні двигуна:

Динамічний момент при гальмуванні двигуна:

Для розрахунків приймаємо:

де  – діаметр елемента головної лінії кліті, що обертається;

 та  – кутове прискорення і уповільнення елемента, що обертається;

а) якоря двигунів

б) муфти

в) головки шпінделей

г) тіла шпінделей

д) робочих валів

Динамічний момент при розгоні двигунів:

Динамічний момент при гальмуванні двигунів:

Максимальний момент двигуна при прокатці до номінальної кутової швидкості:

де  – коефіцієнт корисної дії.

Максимальний момент двигуна при прокатці з найбільшою кутовою швидкістю:

де  – відношення найбільшої кутової швидкості до номінальної.

3.6 Розрахунок енергосилових параметрів при прокатці на кліті «ДУО»

1-й прохід

Довжина осередку деформації:

Середній ступінь деформації

Середня швидкість деформації

Температуру початку прокатки на кліті «ДУО» приймаємо на підставі технологічної інструкції рівною 1453°К (1180°С).

Визначаємо межу текучості:

де ,    

Марка сталі 3 сп.

Знаходимо параметри «m» і «n»:

тому що m > 0,5

тому що n > 0,5, приймемо

Знаходимо середній питомий тиск:

де  – межа текучості;

 – коефіцієнт напруженого стану, визначуваний залежно від відношення довжини вогнища деформації до середньої товщини розкату;

 – коефіцієнт впливу ширини гуркоту на питомий тиск.

Повний тиск:

В – ширина розкату;

Визначимо момент прокатки для двох двигунів:

де  – коефіцієнт додатку рівнодіючої зусиль, рівний 0,48;

 – коефіцієнт тертя в підшипниках, рівний 0,267.

Далі розрахунок виконується аналогічно, результати розрахунку представлені в таблиці 3.3

Таблиця 3.3 – Енергосилові параметри прокатки на кліті Дуо

Висновок: повне зусилля прокатки та момент прокатки у всіх проходах не перевищують розрахованих допустимих значень для кліті «ДУО».

3.7 Перевірка приводних двигунів кліті «ДУО» на нагрів

Момент при прискоренні валів без металу:

де  – динамічний момент при розгоні системи;

 – момент холостого ходу головної лінії стану.

Момент при прискоренні валів з металом:

Момент при уповільненні валів з металом:

 – динамічний момент при уповільненні системи; Момент при зупинці валів:

1-й прохід.

Далі розрахунок ведемо аналогічно.

Результати розрахунку приведені в таблиці 3.4

Визначимо значення середньоквадратичного моменту  для ділянок швидкісної діаграми:

Далі розрахунок ведемо аналогічно. Результати розрахунку приведені в таблиці 3.4.

Сума квадратичних моментів

Середньоквадратичний момент прокатки

Висновок: Приведений розрахунок показав, що при прийнятому режимі роботи приводні двигуни кліті «ДУО» будуть тривало нормально працювати без нагріву, оскільки

Таблиця 3.4 – Перевірка на нагрів двигунів кліті «Дуо»

0,222 57,093 33,151 8,84 0,231 99,538

3.8 Режим обтиснень на кліті «Кварто»

 прогладжування з підривом

1-й прохід

2-й прохід

Далі розрахунок ведемо аналогічно. Результати розрахунку зводимо в таблицю 3.5.

Таблиця 3.5 – Режим обтиснень на кліті «Кварто»

3.9 Визначення допустимого зусилля прокатки на валах кліті «Кварто»

Опорний вал на вигин розраховуємо в двох поперечних перетинах, в місці переходу шийки в бочку і в середній частині бочки:

де а – відстань між опорами валу.

Максимально допустиме зусилля при плющенні на шийку опорного валу:

Приймаємо максимально допустиме зусилля

Розрахунок робочого валу на кручення шийки в привідному кінці:

де  – максимальний крутячий момент.

Для чавунних валів при твердості по Шору 59:

З урахуванням п'ятикратного запасу міцності:

 – шийка валу працюватиме нормально.

3.10 Визначення допустимого моменту при прокатці на кліті «Кварто»

Визначаємо махові маси елементів в головній лінії кліті «Кварто»:

а) якорі двигуна:

б) корінної муфти:

в) шестерінчастих валів:

г) головок шпинделя:

д) тіло шпинделів:

е) робочих валів:

ж) опорних валів:

Визначимо сумарну махову масу головної лінії чистової кліті:

Динамічний момент головної лінії:

Максимальний момент двигуна з обліком перевантажувального коефіцієнта 2,5:

Максимальний момент двигуна при прокатці з максимальною кутовою швидкістю при обліку КПД передачі:

Момент холостого ходу головної лінії кліті:

Методики розрахунків швидкісного режиму прокатки в чистовій кліті, енергосилових параметрів, а також перевірки двигунів на нагрів аналогічні раніше приведеним.

Результати розрахунків приведені в таблицях 3.6, 3.7, 3.8.

Таблиця 3.6 – Швидкісний режим прокатки на кліті «Кварто»

Сумарний час прокатки рівний 31,85 секунди;

Час підйому валу рівний 3,99 секунди.

Сумарний час пауз рівний 2,77 секунди.

Цикл прокатки рівний 38,6 секунди.

Таблиця 3.7 – Енергосилові параметри прокатки в кліті «Кварто»

Таблиця 3.8 – Перевірка на нагрів двигунів кліті «Кварто»

 0,054 3,125 2,263 1,995 0,513 0,062 8,011

 0,456

середньоквадратичний момент прокатки рівний:

4 МЕХАНІЧНА ЧАСТИНА

4.1 Розрахунок деформації і міцності валкового вузла

Загальне прогинання робочого валу 4-х валкового стану складається з прогинання опорного валу і власне прогинання, визначуваного сплющенням робочого і опорного валів по поверхні контакту і вигином вільних від смуги торцевих ділянок бочки робочого валу. Таким чином, робочі і опорні вали працюють за різними схемами навантаження.

Визначаємо розподіл зусилля між робочими і опорними валами, враховуючи, що мінімальний діаметр валів після переточування: , .

Таким чином робочі вали сприймають  від загального тиску на вали при прокатці.

Прогинання опорного валу визначаємо по методиці Целікова А.И. [5]:

де  – діаметр шийки опорного валу;

 а – відстань між осями натискних гвинтів;

 с – відстань від осі натискного гвинта до краю бочки опорного валу;

  – смуга контакту;

  і  – модулі пружності матеріалу опорного валу.

Під дією зусилля прокатки вали сплющуються в радіальному напрямі. Деформація сплющення досягає великих значень при прокатці тонких смуг.

В наслідок нерівномірності розподілу міжвалкового тиску по довжині бочки, величина зближення осей валів в різних перетинах буде різною. Тому, робочий вал одержує додатковий вигин на величину  Визначаємо різницю прогинання у центрі і у краю бочки:

де  – площа поперечного перетину бочки:

;

Визначаємо різницю прогинання середини і по краю смуги:

Поперечну різнотовщинність визначимо як:

де  – різниця прогинання в середині і у краю смуги;

  – величина зближення осей валів в різних перетинах унаслідок нерівномірності розподілу міжвалкового тиску по довжині бочки.

де  – погонне зусилля прокатки,

  – коефіцієнт Пуассона,

  – підстава натурального логарифму,

 що менше допустимого значення для станів гарячої прокатки (0,3 – 1,0 мм) [5].

При розрахунку по спрощеній формулі (спеціальна частина) сумарний прогин опорного та робочого валів:

що також менше допустимого значення.

Тоді різнотовщинність (2.8):

при допустимому значенні – 0,5 мм [1].

Розрахуємо на міцність опорний вал.

Напругу вигину в бочці валу визначаємо по формулі:

де  – момент опору поперечного перетину бочки валу на вигин.

Допустима напруга для сталевих валів

Перевіримо на міцність шийку опорного валу:

Розрахунок на міцність робочого валу.

Шийку валу розраховуємо на вигин і кручення:

Допустима напруга для чавунних валів виходячи з п'ятикратного запасу міцності:

Висновок: При знайдених напругах вал працюватиме довго, оскільки ці напруги менше допустимих.

4.2 Розрахунок станини закритого типу на міцність і визначення її жорсткості

Станини розраховують на максимальне вертикальне зусилля, діюче при прокатці на шийку валу.

Для спрощення розрахунку, станину закритого типу представляють у вигляді жорсткої прямокутної рами (рис. 4.1), що складається з двох однакових стійок і двох поперечин. Верхня поперечина має отвір для натискного пристрою, розрахуємо цю поперечину.

Площа перетину:

Рис. 4.1 Станина закритого типу

Статичний момент перетину щодо осі х-х:

Ордината центру ваги:

Момент інерції перетину щодо осі х₁-х₁, що проходить через центр ваги:

Мінімальний момент опору перетину:

Статичний невизначений момент в кутках рами:

 – тиск на один натискний гвинт.

З урахуванням заокруглення у кутах станини:

Визначаємо згинаючий момент в поперечині:

Напруга вигину в перетині верхньої поперечини:

Запас міцності станини:

З урахуванням наявності концентрації напруг в розточуванні під натискну гайку приймаємо коефіцієнт концентрації  запас по втомній міцності:

Допустимий мінімальний запас для станини по втомній міцності

При знайдених напругах станина працюватиме довго, оскільки виходячи з п'ятикратного запасу міцності напруга вигину поперечини буде не більше допустимої.

Визначимо деформацію станини.

Деформація станини у вертикальному напрямі, беремо до уваги

а) розтягування кожної стійки силою :

б) прогинання двох поперечини від дії поперечних сил:

при

в) прогинання двох поперечини від вигину:

Сумарна деформація станини у вертикальному напрямі в площині осі натискного гвинта:

5 ТЕПЛОТЕХНІЧНА ЧАСТИНА

Вихідні дані:

Продуктивність печі – 50 т/година.

Температура посаду – 20 °С.

Кінцева температура поверхні металу – 1240 °С.

Температура газів – ;

Перепад температур по перетині слябу – 50 °С.

Паливо: суміш природного і доменного газу .

Матеріал заготівлі – ст. 3 сп.

Розмір заготовки 100 х 800 х 1500 мм.

5.1 Розрахунок горіння палива

Таблиця 5.1. – Склад природного і доменного газів

Визначаємо склад вологого газу по формулі [6]:

;

.

.

Тоді склад вологого доменного газу:

Разом: 100%.

Склад вологого природного газу:

Разом: 100%.

Теплота горіння газів:

доменний газ –

природний газ –

Визначаємо частку доменного газу (X) у суміші:

Відкіля:

Частка природного газу складе:

Тоді склад змішаного газу:

Разом: 100%.

Для перевірки правильності розрахунку складу змішаного газу необхідно зробити розрахунок його теплоти горіння і звірити її з заданою.

Розбіжність у 5 кдж/м³ допускається.

Розрахунок витрати повітря, склад і кількість продуктів горіння подані в таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 – Витрати повітря, склад і кількість продуктів горіння

С таблиці бачимо, що теоретично кількість повітря, необхідна для спалювання 1м³ газу:

при  -

при  -

і утвориться продуктів згорання:

при -

при -

На один м³ продуктів згорання приходиться

повітря:

газу:

Правильність розрахунків перевіряємо укладанням матеріального балансу.

Густина змішаного газу:

Отже, маса природно-доменної суміші буде рівна:

Маса повітря, що йде на горіння, складе:

Густина вологих продуктів згорання складе:

Маса вологих продуктів згорання складе:

Результати розрахунку зводимо в таблицю 5.2.

Таблиця 5.2 – Матеріальний баланс горіння палива

Визначаємо температуру горіння палива.

Для визначення калориметричної, теоретичної та дійсної температур горіння палива викреслюємо діаграму для продуктів згорання палива при заданому коефіцієнті витрати повітря ().

Склад продуктів згорання:

Порядок побудови діаграми.

Розрахунок ентальпії продуктів згорання проводимо через інтервали у 200°С. При кожному значенні температури визначаємо ентальпію продуктів згорання по їх складу (частці у продуктах згорання) і табличним значенням ентальпії складових компонентів при ,

при

Результати розрахунку приведені у таблиці 5.3.

Таблиця 5.3 – Ентальпія продуктів згорання

Визначимо ентальпію продуктів згорання при калориметричній температурі горіння:

де – частка хімічного тепла палива, яке припадає на 1 м³ продуктів згорання,

 – фізичне тепло, яке вноситься на одиницю продуктів згорання підігрітим повітрям:

де  – ентальпія повітря при ;

 – фізичне тепло, яке вноситься на одиницю продуктів згорання підігрітим паливом, у даному розрахунку.

.

По даним розрахунку викреслюємо діаграму  (рисунок 5.1).

По діаграмі  визначаємо .

Рис. 5.1 – Діаграма  для продуктів згорання ()

Розрахунок теоретичної температури горіння.

Парціальний тиск водного пару:

Парціальний тиск вуглекислого газу

У першому наближенні задаємося значенням теоретичної температури на 100 – 150 °С менше калориметричної температури горіння:

Ступінь дисоціації  та при даних умовах.

Методом лінійної інтерполяції

При  -

При  -

для

При  -

При  -

для

Загальна ентальпія продуктів згорання з урахуванням дисоціації складе:

Одержана крапка вище за криву на діаграмі , тому в другому наближенні приймаємо

Методом лінійної інтерполяції

При  -

При  -

для

При  -

При  -

для

Загальна ентальпія продуктів згорання з урахуванням дисоціації складе:

Наносимо точку на діаграму. З'єднуємо отримані точки прямою і на перехрещені з кривою діаграми отримуємо значення ентальпії  що відповідає теоретичній температурі

Дійсна температура горіння:

Прийнявши пірометричний коефіцієнт рівним  знаходимо дійсну температуру газів:

5.2. Визначення часу нагріву металу

Температура газів, що йдуть  середня температура в томильній зоні повинна бути на 50°С вище за температуру нагріву металу = 1240 + 50=1290°С.

Оскільки основним призначенням методичної зони є повільний нагрів металу до стану пластичності, то температура центру металу при переході з методичної зони в зварювальну повинна бути 400-500°С.

Різниця температур між поверхнею і серединою заготівки для методичної зони може прийматися , де S – товщина, що прогрівається. Оскільки в методичній зоні відбувається двосторонній нагрів, то можна прийняти:

 отже:

 тобто приймаємо температуру поверхні заготівки в кінці методичної зони рівною 500°С.

Визначаємо орієнтовні розміри печі при дворядному розташуванні заготівок. Ширина печі рівна [7]:

По конструктивних міркуваннях висоту печі приймаємо рівною в томильній зоні 1,65 м, в зварювальній 2,8 м, в методичній зоні 1,6 м.

Знаходимо ступені розвитку кладки (на 1 м довжини печі).

Для методичної зони:

Для зварювальної зони

Для томильної зони

Визначаємо ефективну довжину променя

Методична зона

Зварювальна зона

Томильна зона

Визначення часу нагріву металу в методичній зоні.

Знаходимо ступінь чорноти димових газів  при середній температурі .

Парціальний тиск СО₂ і Н₂0 рівний:

По номограмах визначаємо

Тоді:

Приведений ступінь чорноти даної системи рівний:

де  – ступінь розвитку кладки;

 – ступінь чорноти металу,  приймаємо

Середній по довжині методичної зони коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням визначається:

де  – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла,

 – температура газів та металу відповідно на початку та при кінці періоду нагріву у методичній зоні, °К.

Визначаємо температурний критерій  і критерій

Для середньовутлецевої сталі при середній по масі температурі металу:

по додатку 9 знаходимо  і

тоді критерій Біо:

 приймемо 50°С

По знайдених значеннях  і  по номограмах для поверхні пластини знаходимо критерій Фур’є  Тоді час нагріву металу в методичній зоні печі рівняється:

Знаходимо температуру центру металу в кінці методичної зони при  і  температурний критерій

Температура центру сляба:

Визначення часу нагріву металу в зварювальній зоні.

Знайдемо ступінь чорноти димових газів при

По номограмах знаходимо:

Тоді:

Приймаємо температуру поверхні металу в кінці першої зварювальної зони 1000°С.

Приведений ступінь чорноти першої зварювальної зони рівний:

Знаходимо середню по перетину температуру металу на початку першої зварювальної (в кінці методичної) зони:

Знайдемо температурний критерій для поверхні слябів:

Оскільки при середній температурі металу

Згідно додатку 9 теплопровідність вуглецевої сталі рівна  Вт/(м·К), а коефіцієнт температуропроводності  тоді:

При визначенні середньої температури металу в першій зварювальній зоні було прийнято, що температура в центрі сляба в кінці рівна 850°С. Тепер по номограмах знаходимо критерій Фур’є  Час нагріву в першій зварювальній зоні:

Визначаємо температуру в центрі сляба в кінці першої зварювальної зони. По номограмах при значенні  і  знаходимо значення  за допомогою якого визначаємо:

Визначення часу нагріву металу в другій зварювальній зоні.

Знаходимо ступінь чорноти димових газів при

По номограмах знаходимо:

Тоді:

Приведений ступінь чорноти другої зварювальної зони рівний:

Знаходимо середню по перетину температуру металу на початку другої зварювальної зони:

Знайдемо температурний критерій для поверхні слябів в кінці другої зварювальної зони:

При середній температурі металу в зоні:

Тоді

Тепер по номограмах знаходимо  Час нагріву металу в другій зварювальній зоні рівно:

Визначаємо температуру в центрі сляба в кінці другої зварювальної зони. По номограмах при значенні  і  знаходимо значення  за допомогою якого визначаємо:

Визначення часу томління металу.

Перепад температур по товщині металу на початку томильної зони складає  Допустимий перепад температур в кінці нагріву складає

Ступінь вирівнювання температур рівний:

При коефіцієнті несиметричного нагріву , критерій  для томильної зони згідно номограмам (крива 5) рівний 1,3. При середній температурі металу в томильній зоні:

Час томління:

Повний час перебування металу в печі рівний:

Результати розрахунку зображені на діаграмі, де показані зміни температур у процесі нагріву (рис. 5.2).

Для забезпечення продуктивності 50 т/г в печі повинно одночасно знаходитися наступна кількість металу:

Маса однієї заготівки рівна

Кількість заготівок, що одночасно знаходяться в печі:

При дворядному розташуванні заготівок загальна довжина печі:

При ширині печі  м площа падини:

Висоти окремих зон печі залишаємо тими ж, що були прийняті при орієнтовному розрахунку. Довжину печі розбиваємо на зони пропорційно часу нагріву металу в кожній зоні.

Довжина методичної печі:

Довжина першої зварювальної зони:

Довжина другої зварювальної зони:

Довжина томильної зони:

Напруга поду печі:

.

Конструкційні особливості печі.

Зведення печі виконуємо підвісного типу з шамоти товщиною 300 мм. Стіни печі мають товщину 460 мм, причому шар шамоти складає 345 мм і шар теплової ізоляції (діатомова цеглина) 115 мм.

Під томильної зони виконується тришаровим: цеглина тальку 230 мм, шамот 230 мм і теплова ізоляція (діатомова цеглина) 115 мм.

Довжина основних зон печі і самої печі в цілому відрізняється від тієї печі, що знаходиться на стані 2250. Це зв'язано з тим, що перевірочний розрахунок основних розмірів печі виконаний для слябу товщиною 100 мм, а в діючих печах нагрівають сляби товщиною до 250 мм. Заводські розміри печі враховують широкий сортамент металу, що нагрівається, тому пропонується залишити діючу піч.

5.3 Заходи щодо зниження витрат палива

В методичних печах з двостороннім обігрівом корисні витрати теплової енергії в нижніх зонах значно менше ніж у верхніх зонах. В основному це пояснюється витратами тепла на нагрів опорних труб (особливо якщо вони недостатньо теплоізольовані).

Існує думка, що для забезпечення рівномірного двостороннього симетричного нагріву непродуктивні втрати тепла в нижніх зонах методичних печей необхідно компенсувати за рахунок збільшення подачі палива в нижні зони в порівнянні з верхніми.

Проте при рішенні оптимальної задачі по мінімізації загальних витрат палива на нагрів виникає наступна проблема. Оскільки у верхніх зонах методичної печі паливо витрачається більш ефективно, ніж в нижніх зонах, то доцільно інтенсифікувати нагріваючи зверху і зменшити знизу за умови дотримання всіх прийнятих технологічних вимог до металу, що нагрівається, і дотримання всіх існуючих обмежень. Уменьшающего

Задача оптимального, що зменшує загальні витрати палива режиму управління нагрівом металу формулюється таким чином: необхідно забезпечити безумовний нагрів заготівки від поточного (на момент посаду в піч) теплового стану до заданого кінцевого за конкретний інтервал часу (визначуваний продуктивністю технологічного агрегату) з дотриманням всіх технологічних обмежень при мінімальних витратах палива на нагрів.

Загальною закономірністю оптимальних енергозберігаючих режимів нагріву є те, що за наявності резерву часу на нагрів заготівки інтенсифікація нагріву повинна відбуватися в кінці встановленого часу нагріву. Основною складністю при створенні даної математичної моделі є визначення коефіцієнта несиметричної нагріву µ при якому ефективність використовування тепла від спалювання палива буде максимальною. Якщо позначити за  тепло, що утворюється в результаті спалювання палива у верхніх зонах і засвоюване заготівкою, що нагрівається, а за  – тепло нижніх зон, засвоюване заготівкою, то в цьому випадку для максимізації загального паливовикористовування необхідно забезпечити:

Провівши спеціальні дослідження за визначенням ефективності роботи методичних печей, можна проводити нагрів заготівки з наперед розрахованим коефіцієнтом несиметричності, змінюючи його при проходженні заготівки, що нагрівається, по довжині печі і тим самим підвищуючи ефективність використовування палива в печі.

Таким чином, при реалізації зменшуючих витрати палива оптимальних режимів нагріву металу в методичних печах з двостороннім обігрівом доцільно використовувати несиметричний нагрів з розрахунковим коефіцієнтом несиметричності нагріву, залежним від поточної продуктивності печі і положення заготівки, що нагрівається.

6 ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

6.1 Розрахунок економічного ефекту від вдосконалення технології прокатки товстих листів

В спеціальній частині дипломного проекту запропоновано технологію прокатки, що дозволяє зменшити різнотовщинність по ширині розкату і кількість недокатів по забуртовці, це досягається за рахунок вдосконалення профілювання валків.

Згідно перевіреним даним об'єми беззаказної продукції в 2006 році склали 1696 тон, брак з причин приведений в таблиці 6.6.

Таблиця 6.6 – Відомості про беззаказну продукцію за 2006 р

Запропоновані в спеціальній частині проекту пропозиції по зміні профілювання валів чорнової кліті Дуо і чистової кліті Кварто дозволить повністю запобігти беззаказної продукції по різнотовщинності та “забуртовці”, що складе 60+140 = 200 тон.

200 тонн листа буде додатково продано за ціною годної продукції.

Економічний ефект від запропонованої пропозиції складеться за рахунок реалізації годної продукції за ціною 2450 грн. замість 343 грн. за беззаказну продукцію.

Тоді ефект від пропозиції, що дозволяє прокатувати лист без браку:

де  – ціна листа, грн.

  – ціна браку - металолому, грн

грн.

Капітальних витрат на реалізацію запропонованих заходів немає, оскільки вдосконалення профілювання виконується при черговому переточуванні валів.

7 ОХОРОНА ПРАЦІ

7.1 Аналіз небезпечних і шкідливих чинників

В процесі праці людина вступає у взаємодію з предметами праці, іншими людьми. Крім того, на нього впливають різні параметри виробничої обстановки, в якій протікає праця (температура, вогкість, рухливість повітря, шум). Все це в сукупності характеризує певні умови, в яких протікає праця людини. Від умов праці більшою мірою залежить здоров'я і працездатність людини, його відношення до праці і результати праці. За поганих умов різко знижується продуктивність праці і створюються передумови для виникнення травм і професійних захворювань.

Небезпечні і шкідливі виробничі чинники за природою дії діляться на фізичні, хімічні, біологічні і психологічні.

До числа фізичних відносяться: машини і механізми, вироби, що пересуваються, підвищена запорошеність повітря робочої зони, підвищена температура робочої зони, підвищений рівень шуму на робочому місці, виділення металевого пилу від валів, що рухаються. Наявність окалини в пилі робить її ще небезпечнішою.

Хімічні підрозділяються: по характеру дії на організм людини – на загальнохімічні, дратівливі і інші, по шляху проникнення в організм людини – на діючі через дихальні шляхи, травну систему і шкірний покрив.

Біологічні небезпечні і шкідливі виробничі чинники включають біологічні об'єкти, дія яких на працюючих викликає травми або захворювання; мікроорганізми (бактерії, віруси, грибки, найпростіші і ін.), макроорганізми (рослинні і тварини).

Психологічні підрозділяються: на фізичні (перевантаження і нервопсихічні перевантаження – приналежність і монотонність праці пов'язані з великою кількістю ручної праці).

Пропоновані заходи можуть змінити співвідношення існуючих чинників або вносити нові.

Умови зовнішнього середовища, в якому скоюється виробничий процес, роблять вплив на ступінь напруженості праці і його продуктивність. За інших рівних умов робітники затрачують більше життєвих сил за несприятливих умов зовнішнього середовища в порівнянні з нормальними. До умов зовнішнього середовища, що впливає на рівень продуктивності праці, відносяться: температура повітря, його вогкість і рух; теплове випромінювання; запорошеність і загазованість атмосфери, шум і вібрація, освітлення робочого місця і ін.

Встановлено, що температура приміщення +22°С є тією межею, вище якій починається наростаюче зниження працездатності. При підвищенні температури до 26°С працездатність зменшується на 4% на кожний подальший градус, а при подальшому підвищенні до 30°С – на 6% на кожний градус. Якщо прийняти працездатність в інтервалі 18–22°С за 100%, то при 30°С вона складе лише 60%. Крім цього, для відновлення зниженої м'язової працездатності людини потрібно на 20% збільшувати час відпочинку. Вібрація і надмірний шум також роблять вплив на здоров'я працюючих, приводять до професійних захворювань і знижують продуктивність праці. Встановлено, що шум знижує світлову чутливість ока на 20%. При підвищенні рівня шуму від 75 до 85 дБ наголошується зниження продуктивності праці на 14,2%, кількість браку зростає до 3,6%, від 85 до 95 дБ на 22–23 і 12,5% відповідно.

Оптимальні норми температури, відносної вологості і рухливості повітря в робочій зоні і виробничих приміщеннях відповідно ДО ДЕРЖСТАНДАРТУ 12.1.005-88 складають: у холодний і перехідний період року (температура зовнішнього повітря нижче +10°С) t=17…19°С, відносна вологість - 40...60 %, рухливість повітря - не більш 0,3; у теплий період року (температура зовнішнього повітря +10°С і вище) t=20…22°С, відносна вологість - 40...60 %, рухливість повітря не більш 0,4.

Припустимі норми параметрів мікроклімату в теплий, холодний і перехідний період року приведені в таблицях 7.1 і 7.2. [10].

Таблиця 7.1 – Припустимі норми параметрів мікроклімату в теплий період

Пил, що знаходиться в повітрі прокатних цехів, є одним із чинників виробничого середовища, що визначають умови праці робітників. Причинами виникнення пилу в прокатних цехах є відсутність герметизації й аспірації джерел пиловиділення, застосування ручних операцій при транспортуванні, навантаженню і вивантаженню сухих високодисперсних матеріалів. Виділення пилу в повітрі відбувається при чищенні устаткування воздуховодів і газових магістралей вручну, щітками, мітлами або обдуванням стиснутим повітрям.

Таблиця 7.2 – Припустимі норми параметрів мікроклімату в холодний і перехідний період року.

Одним з основних напрямів поліпшення умов роботи, тобто зниження числа рухів в хвилину корпусу тіла, ніг, рук і пальців людини. Інтенсивність праці характеризується також його монотонністю. Тривале виконання одних і тих же простих операцій приводить до швидкого стомлення робітника. Монотонність операції визначається часом, необхідним для виконання.

7.2 Заходи щодо безпечної техніки і безпеки праці

Управляючі моменти значно полегшують працю, усувають можливі при безпосередньому управлінні помилки, дозволяють вивести працюючих із зон дії шкідливих виробничих чинників.

Пропонуємо встановити сигналізацію для інформування тих або інших подій. За призначенням сигналізація буває оперативною, попереджувальною і пізнавальною; за способом інформації – візуальною і зв'язковою.

Для візуальної сигналізації використовуємо загоряння лампи, миготливе світло, а для звукової – сирени, гудок або дзвінок.

Тепловідводячі екрани виготовляють у вигляді конструкцій стислим всередині змійовиком для проточної води, такі екрани доводиться приєднувати до мережі водопостачання. Температура води не більш 35° (води, що відходить).

Як тепловідводячі екрани використовують металеві заслінки і щити, футеровані цеглою, азбестові щити на металевій рамі.

Такі екрани стійкі до зовнішніх дій. Тепловідводячі екрани виготовляють з матеріалів великого ступеня чорноти, цеглини, азбесту.

Спеціальний одяг служить для запобігання працюючих в гарячих цехах від дії теплового випромінювання і опіків. Матеріал для спецодягу повинен бути незапалюваним, стійким, міцним, м'яким.

Виділення пилу (металевого) від валів. Необхідно вести контроль за установкою валів з відбілюючим шаром, який значно підвищує твердість і гладкість поверхні, що, у свою чергу, приводить до зменшення металевого пилу на робочому місці.

Організм захищається від пилу шляхом фільтрації її у верхніх дихальних шляхах. Тому у працюючих в умовах запиленості можуть бути захворювання верхніх дихальних шляхів. Пил, що містить окисли заліза впливає на органи подиху. Проникаючи глибоко в дихальні шляхи, пил може привести до розвитку специфічного захворювання – сидерозу. При великій запиленості повітряного середовища, попадаючи на шкіру, пилові часточки можуть порушити діяльність шкіри, знизити її опірність і утруднити терморегуляцію шкірним покривом тіла. Пил, що потрапив на слизувату оболонку очей, робить механічний і хімічний вплив, викликаючи запальний процес слизуватих оболонок – коньюнктивит.

Для гасіння пилу треба встановити подачу води на вали, вона буде змивати більшу частку повітряної окалини. Також припускаємо встановити витяжну вентиляцію

Пропоную для ослаблення шуму від контакту металевих частин машин досягати заміною металевих деталей неметалічними (у місцях де це можливо); з цією метою використовують штучну технічну шкіру, пластичні маси і інші відомі матеріали (з великий внутрішнім тертям).

Для ослаблення шуму необхідно мастити сполучення деталей в'язкими рідинами.

Для індивідуального захисту органів слуху застосовувати зовнішні і внутрішні противошуми (антифони). По роду матеріалу внутрішні антишуми м'які і тверді. Перші виготовляють з губки, вати, марлі, ультратонкої скловати; іноді їх просочують маслами, воском, смолами, парафіном; другі – з пластмас, гуми.

На ділянці обробки поверхневих дефектів робітники повинні користуватися індивідуальними засобами захисту від відлітаючої стружки та окалини, пилу й шуму. Це захисні окуляри, респіратори, беруші.

7.3 Заходи щодо виробничої санітарії

Цех розташований на північно-східному майданчику заводу. Тип будівлі промисловий. Цех складається з чотирьох прольотів – пічний, становий, обробки, відвантаження. Станові будівлі – фізично зношені. Внутрішня обробка – штукатурка, білення. Висота цеху дозволяє виїжджати і в'їжджати залізничному і автомобільному транспорту. В'їзди в цех не обладнані тамбурами і повітряними завісами, що приводить до холодних протягів влітку і взимку.

Кожний виробничий будинок повинен бути надійним в експлуатації, довговічним і задовольняти протипожежним вимогам. Висота виробничих приміщень не менше 3,2 м, об’єм виробничого приміщення на кожного працюючого – не менше 15 м³, а площа – не менше 4,5 м².

Поверхня підлог повинна зручної для обчищення, горизонтальною і рівною, без порогів і виступів, неслизькою і міцною. При фарбуванні стель і стін приміщень потрібно уникати темних кольорів. Світлість обробки рекомендується: найменша (0,15...0,45) – для підлоги, найбільша (0,65...0,7) для стелі і верхньої частини стін. Нагрівальні об'єкти офарблюють у світлий холодний колір (алюмінієва фарба) світлість 0,3...0,5.

Система опалення повинна компенсувати втрати тепла через будівельні огородження, втрати його на нагрів матеріалів, поступаючого у будинок повітря, устаткування, транспорту; створювати задану рівномірну температуру в робочій зоні і не бути джерелом шкідливостей.

У залежності від використовуваних теплоносіїв опалення розрізняють: водяне, парове, газове, електричне. Нагрів повітря в приміщеннях досягається установкою опалювальних приладів.

У прокатних цехах встановлюють спеціальні будинки, у яких повинні бути: гардеробні, душові, умивальна, санвузли і приміщення для прийому їжі і відпочинку.

Умивальні кімнати розміщаються в окремих приміщеннях, суміжних із гардеробними або в гардеробних. Також варто встановлювати додаткові умивальники з душовими сітками (полудуш) із подачею теплої води з розрахунку 1 полудуш на 15 чоловік.

Санвузли варто встановлювати тільки теплі і на відстані не більш 100 м від найбільш віддалених робочих місць. Пристрій і устаткування кабін повинні відповідати санітарним нормам.

Основна будівля цеху централізовано не опалюється. Побутові приміщення і кімната майстрів мають парове опалювання.

Питне водопостачання в цеху представлено питними фонтанчиками, а також є розводка водопровідних кранів і сатураторні.

Станове питне водопостачання відповідає всім санітарним вимогам. Віддаленість від робочого місця (15-20 м) не перевищує максимальну.

Первинним джерелом природного освітлення є сонце, випромінююче могутній потік променистої енергії, частині якого досягає земної поверхні. При цьому частина променистої енергії унаслідок багатократного віддзеркалення розсівається і створює небесне випромінювання обслуговуюче дифузне світло небозводу. Станові будівлі виконані з аераційно освітлювальними ліхтарями, які дозволяють забезпечувати станові прольоти необхідною кількістю свіжого повітря і світла в денний час. В цей же час у всіх прольотах використовується штучне освітлення.

Температура повітря в приміщенні, як в зимовий, так і в літній час вище за температуру зовнішнього повітря. Нагрів повітря у виробничому приміщенні відбувається у наслідок надходження тепла від устаткування, оброблюваних матеріалів і людей.

Середній тиск повітря в приміщенні практично рівний тиску навколишнього повітря. Якщо температура повітря в приміщенні вище за температуру зовнішнього повітря, то густина повітря усередині приміщення буде менше густини атмосферного повітря.

7.4 Заходи щодо пожежної безпеки

У всіх містах, робочих селищах, на крупних промислових підприємствах є частини пожежної охорони, які організовують гасіння пожеж і здійснюють контроль за виконанням профілактичних заходів на території, що охороняється. Пожежні команди мають в своєму розпорядженні спеціальні автомобілі з устаткуванням для гасіння пожеж і порятунку людей. По небезпеці пожежі підрозділяються на 6 категорій: А, Б (взривопожежонебезпечні) В, Г, Д (пожежонебезпечні), Е (вибухонебезпечні). Товстолистовий цех 2250 відноситься до категорії «Г».

Причини пожеж технічного характеру, що виникають на підприємствах і відповідна їм частота (%):

Несправність електроустаткування – 16

Порушення технологічного режиму – 33

Погана підготовка устаткування до ремонту – 13

Ремонт устаткування на ходу – 17

Успіх ліквідації пожежі залежить від швидкості її виявлення і сповіщення про неї, швидкість введення в дію і ефективності засобів гасіння. При виникненні пожежі необхідно привести в дію підручні засоби гасіння (пісок, інертні гази, воду, хімічну і повітряну – технічну піну, тверду вуглекислоту, спеціальні флюси) [11].

Застосування автоматичних засобів виявлення пожеж є одним з основних умов забезпечення пожежної безпеки, тому що дозволяє оповістити чергових про пожежу і місце його виникнення. У залежності від того, який із параметрів газоповітряного середовища викликає спрацьовування пожежного оповісника, вони бувають: теплові, світлові, димові, комбіновані, ультразвукові.

У практиці гасіння пожеж найбільш поширені принципи: ізоляція осередку горіння від повітря негорючими газами, охолодження осередку горіння нижче визначених температур, інтенсивне гальмування швидкості хімічної реакції в полум'ї, механічний зрив полум'я струменем газу або води.

В кожній будівлі забезпечують можливість швидкої і безпечної евакуації людей у разі виникнення пожежі. Число виходів повинне бути не менше двох (по можливості в протилежних сторонах приміщення).

8 ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Забруднення повітряного і водяного басейнів приводить до підвищеної концентрації шкідливих речовин в атмосфері і водах. Забруднене повітря викликає утруднений подих і є причиною гострих респіраторних захворювань. При запиленні повітря різко знижується рівень ультрафіолетової радіації, що також негативно позначається на здоров'я людей. Розробка схеми оздоровлення повітряного басейну досягається шляхом послідовного рішення методично зв'язаних задач: аналізу ступені забруднення атмосферного повітря, визначення першочергових і перспективних заходів (організаційних і технічних) щодо охорони повітряного басейну, розрахунку капітальних витрат на його оздоровлення, визначення ефекту від реалізації намічених заходів і окупності витрат. Гранично-припустимі концентрації в повітрі приведені в таблиці 8.1.

Таблиця 8.1 – Гранично-припустимі концентрації в повітрі

Для обчищення газу застосовують циклони, пиловітділювачі, фільтри матер'яні, масляні, зрошувані, сітчасті і електричні [12].

Для обчищення газів від сірчистих з’єднань застосовують декілька способів: промивання газів водою, вапняний, кислотно-каталітичний, комбінований.

Для очищення газів від пилу пропоную:

–     встановити циклони, інерційні пиловітділювачі, осаджувальні камери або фільтри (масляні, електричні);

–     для очищення повітря від пилу встановити відцентрові скрубери;

–     для очищення газу від домішок і хімічних з'єднань встановити абсорбер з насадкою чи ні, де процес очищення проводиться за рахунок розпиленості рідини по всьому перетину апарату.

Неочищені стічні води, що скидаються у водойми, змінюють їхню структуру і хімічний склад води, що приводить до загибелі тварин.

На підприємствах чорної металургії водоспоживання досягає великих об'ємів, тому раціональне використання води є дуже важливою проблемою. Стічні води металургійного підприємства поділяють на: виробничі, використані в технологічному процесі і для вбирання приміщень, території підприємства, побутові – від харчоблоків і санітарно-побутових приміщень і атмосферні.

Найбільша кількість стічних вод утвориться в основних цехах. Стічні води, що спускаються у водойми, повинні бути піддані очищенню до такого ступеня, щоб не викликати яких змін у стані водоймищ.

Існує декілька способів очищення вод. Механічні методи використовують для первинного очищення вод, для видалення мінеральних і органічних домішок, що знаходяться в нерозчиненому або колоїдному стані. Вони включають проціджування, відстоювання, центрофугіровання.

При хімічному очищенні забруднення зі стічних вод виділяються в результаті реакції між реагентами, що вводяться у воду і забруднювачами з утворенням з'єднань, або газоподібних речовин.

Фізико-хімічні методи використовують для глибокого або додаткового очищення вод.

Біологічне очищення засноване на здатності мікроорганізмів використовувати неорганічні й органічні речовини для харчування в процесі життєдіяльності.

Біохімічні методи являють собою комбінацію хімічного і біологічного методів.

Стічні води металургійних виробництв, крім очищення, піддають охолоджуванню і перед спуском у водоймища і при використовуванні води для оборотного водопостачання. Для охолоджування води застосовують наступні споруди:

– прудоохолоджувачі;

– бризкальні басейни;

– баштові і вентиляторні градирні.

Розміщення охолоджувачів на майданчиках підприємств повинне забезпечити безперешкодне надходження до них повітря, мінімальну протяжність трубопроводів і каналів, а також виключення обмерзання будівель і споруд.

Екологічна безпека в найближчі роки як і раніше залежатиме від введення в дію різних очисних установок і споруд як невід'ємної частин будь-якого промислового підприємства.

9 ЦИВІЛЬНА ОБОРОНА

9.1 Перелік небезпечних місць на ВАТ "АМК" і оцінка можливих надзвичайних ситуацій

Надзвичайні ситуації, що виникають в мирний час в результаті виробничих аварій, катастроф, стихійних бід супроводжуються руйнуванням будівель, споруд, інженерних комунікацій меткомбіната, загибеллю і поразкою людей, знищенням устаткування і матеріальних цінностей. Зменшити втрати, врятувати постраждалих, відновити нормальні умови життєдіяльності працюючого персоналу можна тільки вживанням екстрених заходів.

Найбільш можливими надзвичайними ситуаціями для комбінату є:

–     аварії на складах УРС ВАТ "АМК", що використовує в виробничих цілях аварійну хімічно небезпечну речовину (АХНР) — аміак;

–     аварії з вибухами, пожежами і руйнуваннями в цехах комбінату;

–     крахи на залізничних магістралях комбінату;

–     сніжні занесення, урагани з рясними опадами, паводки;

–     аварії на гідротехнічних спорудах комбінату;

–     аварії з викидом аварійно хімічно небезпечних речовин (АХНР) на заводі "Алчевськкокс" і ж. д. ст. "Коммунарск".

УАПК і РС ВАТ "АМК" відноситься до хімічно небезпечного об'єкту II ступеня. Запас аміаку складає до 2 тонн, який зберігається в системах автономних холодильних машин, встановлених в трьох приміщеннях, що окремо стоять один від одного. При витоку аміаку, в зоні можливого хімічного зараження, яка не виходить за межі території складів, може знаходитися виробничий персонал УАПК і РС до 10 чоловік, обслуговуючий холодильні машини.

Значні руйнування і людські жертви можуть відбутися в цехах: доменному, мартенівському, СПЦ, ЦДС, ТЛЦ-1, ТЛЦ-2, киснево-компресорній, газовій, ТЕЦ, мереж і підстанцій, складах ГСМ, на ділянці буропідривних робіт. Можливими осередками вибухів, пожеж і руйнувань можуть бути: доменні і мартенівські печі, компресорні станції цеху ТЕЦ, резервуари з ГСМ, магістральні трубопроводи доменного, коксівного, природного газу і кисню, електропідстанції, запаси вибухових речовин на складі вибухових матеріалів ділянки буропідривних робіт.

Можливими причинами аварій можуть бути:

–     порушення технологічних процесів виробництва;

–     несправності технологічних ліній;

–     наслідки стихійних бід;

–     порушення техніки безпеки працюючим персоналом.

Характерними аваріями і крахами на ж. д. магістралях комбінату можуть бути: зіткнення рухомого складу з іншими поїздами і автотранспортом при виході на зовнішні ж. д. шляхи, на ж. д. переїздах, вихід рухомого складу з гарячим металом. Найвірогіднішими ділянками аварій і крахів може бути вхідна і вихідна горловина ж. д. шляхів комбінату і ж.д. станції "Коммунарськ". В результаті аварій можливі загибель і поранення людей, пошкодження локомотивів і вагонів, руйнування залізничного господарства, виливши з ж. д. цистерн АХНР і ГСМ, виникнення пожеж, повна перерва руху на ділянці. Тривалість відновних робіт може бути від 4-6 годин до 2 діб.

Ліквідація надзвичайних ситуацій передбачає, перш за все, проведення аварійно-рятівних і інших невідкладних робіт (АР і ІНР), направлених на порятунок життя і збереження здоров'я людей, зниження збитку матеріального і навколишньому природному середовищу, а також локалізацію зон надзвичайних ситуацій, припинення дії вражаючих чинників.

9.2 Діяльність комісії по надзвичайних ситуаціях

Обов'язки по організації і проведенню АС і ІНР покладені на комісію по надзвичайних ситуаціях (КНС) і керівний склад комбінату, від їх уміння, швидких і чітких дій залежатимуть життя і здоров'я працюючого персоналу, розміри збитку і терміни виконання робіт по ліквідації надзвичайної ситуації. Діяльність КНС по попередженню і ліквідації надзвичайних ситуацій на комбінаті залежно від обстановки здійснюється в трьох режимах, функціонування системи попередження і ліквідації НС. організація спостереження і контролю за обстановкою. Сили і засоби, що призначені і привертаються до ліквідації НС. Для організації спостереження і контролю в повсякденній діяльності, а також при виникненні стихійних бід, крупних аварій і катастроф, за станом навколишнього середовища і радіаційною обстановкою на комбінаті є мережу спостереження і лабораторного контролю (СНЛК). •

СНЛК меткомбіната включає:

–     лабораторію радіоізотопної техніки і дозиметричного контролю;

–     лабораторію аналітичного контролю водного і повітряного басейнів відділу охорони навколишнього середовища;

–     промислово-санітарну лабораторію.

Режим підвищеної готовності — функціонування системи при погіршенні виробничо-промислової, радіаційної, хімічної, біологічної (бактеріологічної), сейсмічної і гідрометеорологічної обстановки, при отриманні прогнозу про можливість виникнення НС. У цьому режимі КНС зобов'язана оцінити виниклі загрози, вірогідні сценарії розвитку обстановки, вжити заходи до посилення чергово-диспетчерської служби, контролю і спостереження по приведенню в готовність сил і засобів і уточненню планів їх дій. При необхідності з складу КНС об'єкту може бути сформована оперативна група для виявлення причин погіршення обстановки на комбінаті, вироблення пропозицій по запобіганню надзвичайної ситуації, по локалізації ліквідації надзвичайної ситуації у разі її виникнення, по організації захисту працюючого персоналу комбінату і навколишнього середовища безпосередньо в районі біди.

Діяльність КНС в режимі підвищеної готовності повинна бути направлена на виконання наступних задач:

–     здійснення заходів в режимі повсякденної діяльності;

–     посилення чергово-диспетчерської служби;

–     формування оперативної групи для виявлення причин погіршення стану безпосередньо в районі можливого виникнення надзвичайної ситуації, підготовка пропозицій по нормалізації;

–     посилення роботи по спостереженню і контролю за станом навколишнього середовища;

–     постійний контроль над обстановкою на. потенційно небезпечних цехах і прилеглих до них територіях;

–     прогнозування можливості виникнення надзвичайної ситуації і її масштабів;

–     приведення в режим підвищеної готовності наявних сил і засобів, уточнення планів їх дій;

–     підготовка до можливої евакуації робочого персоналу, а необхідності її проведення (у заміську зону— тільки по розпорядженню вищестоящої КНС);

–     введення цілодобового чергування членів комісії в залежності від масштабів і характеру НС;

–     своєчасне інформування працюючого персоналу про обстановку і заходи, що проводяться.

Режим надзвичайної ситуації — функціонування системи при виникненні і під час ліквідації НС. Основна діяльність КНС в цьому режимі — безпосереднє керівництво ліквідацією НС і захист персоналу від виникаючих (очікуваних) небезпек. О правилах

Задачі КНС в режимі діяльності в надзвичайних ситуаціях:

–     сповіщення працюючого персоналу і інформування про правила поведінки;

–     організація захисту працюючого персоналу і території комбінату;

–     напрям оперативної групи в район НС;

–     евакуація працюючого персоналу з ділянок, на яких існує небезпека поразки;

–     організація робіт по локалізації і ліквідації наслідків надзвичайної ситуації із залученням відповідних сил і засобів;

–     здійснення постійного контролю за навколишнім середовищем, обстановкою на аварійних структурних підрозділах і прилягаючих до них територіях;

–     організація робіт, направлених на стійку роботу меткомбіната;

–     інформування вищестоящих органів управління про рівень НС і заходи, що вживаються;

–     якщо для локалізації і ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій необхідні матеріальні і фінансові ресурси в об'ємах, які перевищують власні можливості, то комісія по НС комбінату звертається по допомогу до міської комісії по питанню ТЕБ і НС, яка ухвалює рішення відносно представлення необхідної допомоги.

9.3 Особливості захисту співробітників підприємства від хімічного ураження

На об'єктах, технологічний процес яких зв'язаний із застосуванням пожеженебезпечних, вибухонебезпечних і сильнодіючих отруйних речовин, встановлюється необхідний мінімум їх запасів. Зберігання таких речовин на території, підприємства організовується в захищених сховищах; зайві запаси вивозять в заміську зону. Визначають можливість скорочення або відмови від застосування у виробництві сильнодіючих отруйних і горючих речовин та переходу на їх замінники. Наприклад, для промивки деталей замість гасу або бензину може бути застосований водний розчин хромпіка або інші розчини, які забезпечують на обходжену якість промивки. Якщо перейти на замінники неможливо, розробляються способи нейтралізації особливо небезпечних речовин.

Для скорочення можливого збитку на діючих підприємствах місткості, в яких містяться горючі і сильнодіючі отруйні речовини, розміщують в заглиблених приміщеннях, обваловують резервуари, влаштовують від них спеціальні відведення в нижчі ділянки місцевості (яри, лощини і ін.). При обвалуванні споруд висота валу розраховується на утримання повного об'єму рідини, яка може витікати при руйнуванні місткості.

Важливе значення має застосування автоматичних і інших пристроїв, для відключення систем, руйнування яких може викликати вторинні чинники поразки; заглиблення в грунт технологічних комунікацій; забезпечення надійної герметизації стиків і з'єднань в транспортуючих трубопроводах; устаткування кришками всіх апаратів і ємностей, що щільно закриваються, з легкозаймистими і сильнодіючими отруйними речовинами.

Найбільш доцільним видом захисту на підприємстві від хімічного ураження є використання засобів індивідуального захисту. До надзвичайної ситуації підприємство забезпечується засобами індивідуального захисту за планом штабу ЦО – в першу чергу, невоєнізовані формування, а потім робітники і службовці.

Для членів сімей співробітників підприємства засобу індивідуального захисту знаходяться на складах.

Штаб ЦО підприємства організує накопичення, зберігання і підтримку в готовності ЗІЗ і медичних засобів захисту. Підприємство забезпечується засобами захисту на підставі заявки відповідно до ухвали КМУ «Про затвердження Порядку забезпечення населення і особового складу невоєнізованих формувань засобами радіаційного і хімічного захисту» № 1200 від 19.08.2002.

Зберігання ЗІЗ на підприємстві здійснюється на складах і в шафах цехів. Місце зберігання ЗІЗ максимально наближено до місця роботи. На складі ЗІЗ розташовані по цехах і відділах і закріплені за кожним робітником і службовцем. Формування ДО зберігають ЗІЗ разом із спец. майном. Видача ЗІЗ ведеться з складів і місць зберігання в цехах і відділах.

Основним засобом індивідуального захисту органів дихання на підприємстві є фільтруючий протигаз ГП-5, використовуваний для захисту співробітників від отруйливих, радіоактивних речовин і біологічних аерозолів, а також від ряду сильнодіючих отруйних речовин, які використовуються в технологічних процесах промислового виробництва.

Особовий склад невоєнізованих формувань забезпечується фільтруючими протигазами ГП-5М і промисловими фільтруючими протигазами марки А, КД, В, С з маскою ШМ-41М.

Для проведення рятувальних і аварійно-відновних робіт особовий склад служб ЦО ВАТ «АМК» забезпечений промисловими респіраторами У-2к, РПГ-67 і РУ-60М. Окрім промислових респіраторів також використовуються автономні дихальні апарати. Вони призначені для захисту органів дихання повітрі з об'ємною часткою кисню 18% і об'ємною часткою небезпечних домішок більше 0,5%.

На підприємстві передбачено використання ізолюючих і фільтруючих засобів захисту шкіри.

Ізолюючі засоби захисту шкіри виготовлені з прогумованої тканини і застосовуються: особовим складом невоєнізованих формувань і служб ДОІ підприємства при тривалому знаходженні людей на зараженій території; при виконанні і дезинфекційної робіт, дегазації, в осередках ураження і зонах зараження; при виконанні робіт в умовах дії високих концентрацій газоподібних СДОР, азотної і сірчаної кислот; а також рідкого аміаку. До ізолюючих засобів захисту відносяться: легкий захисний костюм Л-1, захисний комбінезон і загальновійськовий захисний комплект (ЗЗК).

Для захисту шкірних покривів співробітників підприємства від дії отруйливих речовин, що знаходяться в пароподібному стані передбачено використання комплекту захисного фільтруючого одягу ЗФО-58. Комплект забезпечує, крім того, захист від радіоактивного пилу і бактерійних засобів, що знаходяться в аерозольному стані. ЗФО-53 використовується в комплекті з фільтруючим протигазом.

Окрім нього для захисту шкірних покривів людей від дії СДОР, що знаходяться в паро-краплинному стані використовується комплект захисного фільтруючого одягу ЗФО-МП.

Медичний захист співробітників ВАТ «АМК» здійснюється за допомогою табельних медичних засобів індивідуального захисту, до яких відносяться:

1. аптечка індивідуальна АІ-2;

2. індивідуальні протихімічні пакети - ІПП-8, ІПП-10;

3. пакет перев'язувальний медичний - ППМ.

Аптечка індивідуальна призначена для профілактики і першої медичної допомоги при радіаційному, хімічному і бактерійному ураженнях, а також при їх комбінаціях з травмами.

ІПП-8 призначений для знезараження ділянок шкіри, прилеглої ним одяг і ЗІЗ. Дегазуючу рідину можна використовувати при дезактивації шкірних покривів, забруднених PB, коли не вдається водою і милом понизити наявність РВ до допустимих меж.

Пакет перев'язувальний медичний застосовується для перев'язки ран, опіків і зупинки деяких видів кровотечі. Є стерильним бинтом з двома ватяно-марлевими подушечками, поміщеними в непроникну герметичну упаковку.

Штабом ЦО регулярно проводиться робота по навчанню співробітників підприємства умінню використовувати засоби індивідуального захисту, а також виготовляти і використовувати підручні засоби індивідуального захисту.

Таким чином, заходи щодо захисту співробітників ВАТ «АМК» є ефективними і, при виникненні НС, дозволяють забезпечити надійний захист співробітників підприємства і членів їхніх родин [14].

Дотримання запропонованих заходів сприятиме забезпеченню стійкої роботи підприємства, зменшенню збитку від можливих наслідків аварій, катастроф і стихійних бід, збереженню життя, здоров'я і працездатності обслуговуючого персоналу.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Технологическая инструкция. Производство толстолистовой стали на стане 2250. ТИ 229-ПГЛ-034-40-2004. Алчевск, 2004 г.

2. Профилировка валков листовых станов:. А.А. Будакова, Ю.В.Коновалов, К.Н. Тканич и др. - К:. Техника, 1986 - 190 с.

3. Станы и технологии прокатки листовой стали. Литовченко Н.В. М.: «Металлургия», 1979, 272 с.

4. Методические указания по расчету режимов обжатий и энергосиловых параметров при прокатке толстых листов в курсовых и дипломных работах. Риднер З.А., Козин Н.П. ДГМИ. Алчевск. 1997.

5. Королев A.A. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов М. «Металлургия» 1984 г.

6. Методические указания к выполнению курсового проекта по «Теплотехника и нагревательные устройства цехов ОМД». Часть 1. «Расчет горения топлива»/ Сост.: А.Н.Романчук, Ю.Н.Тарусин,, СВ.Семирягин -Алчевск.: ДГМИ, 2003, -14с.

7. Б.С. Мастрюков. Расчеты металлургических печей. М.: Металлургия. -1986. -376 с.

8. Б.Н. Парсункин, СМ. Андреев, А.В.Комарова. Оптимальное управление тепловым режимом нижних зон методических печей широкополосных станов горячей прокатки. Тр. 4-го конгресса прокатчиков. Магнитогорск 16-19 октября 2001г. С.83-85.

9. А.Ф. Метс, К.А. Штец. Организациям планирования предприятий черной металлургии. М: «Металлургия» 1986 г.

10. Банный Н.П.: и др. Технико-экономические расчеты в черной металлургии М: «Металлургия» 1986 г.

11. Методические указания по выполнению раздела «Охрана труда» в дипломных проектах (расчетах) для студентов специальности 11.01, 11/08 и 17.03/ Сост.: Лихач А.А.. - Алчевськ: ДГМИ, 1996. – 18 с.

12. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. В 2-х ч; /Под ред. И.Г. Староверова. - М., Стройиздат, 1977. ч. 2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. – 502 с.

13. Охрана окружающей среды. Справочник / Сост. Л.П. Шариков. – Л.: Судостроение. - 1978. – 506 с.

14. Методичні вказівки до виконання розділу „Цивільна оборона" в дипломних проектах / Укл.: В.О. Новиков. - Алчевськ: ДонДТУ, 2004.- 7с.

15. Атаманюк В.Г., Акімов Н.І., „Цивільна оборона" , М.: Вища школа - 1987 р. - 287 с.