Курсовая работа: Снижение энергозатрат толстолистовых станов

- Трудности с соблюдением температурного режима. Даже одинаковые слябы могут поступать в цех с различной температурой.

По этому целесообразно ввести горячий посад литых слябов в нагревательные печи. Это позволит нагревать металл намного быстрее, что сэкономит значительную часть топлива (до 30%) и уменьшит угар метала.

Горячий посад металла

прокатка сталь обжатие энергосберегающий

Выполненный ДонНИИчерметом анализ расхода энергоресурсов для стана 3600 металлургического комбината "Азовсталь" показал, что расход топлива составляет 4300 МДж/т готового проката, 60% тепловой энергии расходуется на нагрев слябов в методических печах. Расход электроэнергии в цехе составляет 335 МДж/т, 15-17% общих затрат электроэнергии расходуется на деформацию металла. Сравнение с аналогичными зарубежными станами показало, что для них характерен в 1,5-2 раза меньший расход топлива при несколько увеличенном расходе электроэнергии на прокатку, что экономически целесообразно при сложившемся уровне цен. Эффективным мероприятием, обеспечивающим снижение энергоемкости производства проката, является горячий посад непрерывнолитых слябов с МНЛЗ в методические печи стана. ДонНИИчермет спроектировал и разработал рациональный процесс транспортировки горячих слябов автослябовозами на базе усовершенствованной конструкции их платформ. Проведена опытно- промышленная прокатка 400 т слябов горячего посада (с использованием железно-дорожных платформ-термосов, подтвердившая возможность и целесообразность внедрения данной энергосберегающей технологии в комплексе МНЛЗ - стан 3600. В результате опытно-промышленных исследований зафиксировано снижение расхода топлива на 80-140 МДж/т листа при одновременном увеличении расхода электроэнергии на прокатку на 5,4 МДж/т при существующих режимах обжатия.

Оптимизация режимов обжатий

Проведенные ДонНИИчерметом расчеты показали, что при одинаковом числе проходов и производительности толстолистового стана в большинстве случаев имеется возможность снизить удельный расход энергии путем увеличения обжатий при параметре и снижении обжатий в пропусках, где .

Экспериментальные исследования, проведенные на стане 3000 металлургического комбината им. Ильича показали, что удельный расход энергии зависит от распределения обжатий в чистовой клети, где параметр формы очага деформации .

Как видно из таблицы 1, суммарный удельный расход энергии на прокатку листов из углеродистой стали в чистовой клети из подката 58мм на раскат сечением 9х1640мм при одинаково температурно-скоростных режимах составил для вариантов 1 (обычный режим прокатки) и 2 (усовершенствованный режим) составил соответственно 67 и 58 МДж/т.

Таблица 1 – Относительные обжатия и удельный расход энергии по проходам в чистовой клети стана 3000.

Номер прохода	Относительные обжатия, %		Удельный расход энергии, МДж/т
	1 вариант	2 вариант	1 вариант	2 вариант
1	28.5	28	7.86	7,04
2	26	34	7.72	11,1
3	28	38	9.96	15,02
4	30	36	14.08	16,72
5	38	15	26.4	6,08

Таким образом по варианту 2 за счет существенного снижения обжатий в последнем пропуске экономия энергии в чистовой клети достигает 15%.

Анализ существующих режимов обжатий на ТЛС показал, что для обеспечения одной и той же производительности может использоваться большое число вариантов схем прокатки. По этому оптимальными должны быть так же варианты, которые обеспечивают минимальный удельный расход энергии при заданной производительности стана.

Известно так же, что только около 50% энергии тратится на саму деформацию, остальная часть тратится на преодоление сил трения, реверс двигателя и т.д. Исходя из этого, рекомендуется так же уменьшить общее число проходов до технологического минимума или сократить количество проходов с малыми обжатиями.

Асимметричная прокатка

Одним из наиболее перспективных методов воздействия на металл является асимметричная прокатка (АП). Лишь в последние 15-20 лет началось широкое исследование и применение АП сначала на станах холодной прокатки, а затем и на станах горячей прокатки. Толчком к этому явилось введение в эксплуатацию рабочих клетей с индивидуальным приводом валков. Практика исследования и применения процессов АП при горячей и холодной прокатке листов свидетельствует о возможности управления при этом практически всем спектром параметров прокатки и служебных свойств листов и полос. К их числу относятся: энергосиловые параметры; условия трения на контакте валок-полоса; геометрические параметры листов; шероховатость поверхности; механические свойства металла; физические свойства; текстура и структура металла.

Наиболее управляемый и эффективный параметр АП соотношение линейных скоростей ведущего V_I и ведомого V₂ валков, характеризуемое коэффициентом асимметрии а _V = V_I / V₂ .

Скоростная асимметрия наряду с улучшением служебных свойств готового проката существенно изменяет степень загруженности трансмиссий ведущего (имеющего большую скорость) и ведомого валков. Нагрузка на трансмиссию и привод ведущего валка возрастает, а ведомый валок и его привод разгружаются вплоть до перехода в генераторный режим.

Исследования влияния основного параметра скоростной асимметрии на энергосиловые параметры прокатки проводились в лабораторных и промышленных условиях. На лабораторном стане 340 моделировали условия прокатки в последних пропусках чистовой клети стана 3000. Использовали свинцовые образцы. Эксперименты показали, что сила прокатки снижается при увеличении коэффициента асимметрии до 1,20. На рисунке 1а представлены опытные и расчетные кривые по формулам авторов работ [2,3]. Из рисунка следует, что опытные и расчетные данные уменьшения силы прокатки до а _v = 1.10 близки по значению. При а _v > 1.10 рассчитанная по [2] кривая 3 на рисунке значительно расходится с опытной кривой 1 и рассчитанной по [3] кривой 2. Это можно объяснить тем, что формула из работы [2] учитывает только коэффициент асимметрии а_у , в то время как формула авторов работы [3] учитывает целый комплекс параметров: частоту вращения валков, относительное обжатие, радиус рабочих валков, толщину подката, жесткость полосы и клети.

На рис. 1б представлена экспериментальная зависимость отношения крутящих моментов на ведущем и ведомом валках от величины коэффициента асимметрии. Кривая имеет гиперболический вид и пересекает ось абсцисс в точке, соответствующей а _v = 1.05 . Этот момент соответствует переходу ведомого валка в генераторный режим при отсутствии ещё полной пробуксовки ведущего валка по металлу.

Рис. 1. Энергосиловые параметры при АП свинцовых образцов на стане 340: δР - изменение силы прокатки; Р - сила прокатки; М₁ и М₂ - крутящие моменты на ведущем и ведомом валках.

Рисунок 2 – Результаты экспериментальных исследований на стане 3000 при обычной (а) и асимметричной (б) прокатке: 5 и 6 – номера пропусков.

Промышленные эксперименты были проведены в условиях чистовой клети толстолистового стана 3000 Мариупольского металлургического комбината им. Ильича. При контролируемой прокатке особое значение для формирования всего комплекса служебных свойств готовых листов имеют последние пропуски в чистовой клети. Для определения допустимого значения коэффициента асимметрии а _v провели анализ загруженности чистовой клети стана 3000 по силе прокатки Р, крутящим моментам на ведущем и ведомом валках, суммарному крутящему моменту (М_∑ ) и среднеквадратичному току приводов. Чистовая клеть стана 3000 рассчитана на максимальную силу прокатки 68,7МН и крутящий момент 4,9 МН*м. Эксперименты показали, что загрузка клети при прокатке в симметричном режиме в двух последних пропусках не превышает 75 % по силе прокатки и 58 % по крутящему моменту (рис. 2а), что позволяет использовать в них режимы АП.

Рис. 3. Зависимость силы прокатки от коэффициента асимметрии, а _v , вычисленного по формуле (1)

В результате статистической обработки экспериментальных данных методом наименьших квадратов получено уравнение для силы прокатки:

Р = 62.72 - 21а _v (1)

По уравнению (1) построена зависимость силы прокатки от коэффициента асимметрии (рис.3). Анализ полученных результатов показал небольшое (до 10 %) снижение силы прокатки при увеличении коэффициента асимметрии до 1.10. Это объясняется большой жесткостью раската при контролируемой прокатке и следует из зависимостей, приведенных в работе [4], так как