Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние технологии, оборудования и технологического проектирования производства широкополосной горячекатаной стали 8
1.1. Широкополосная горячекатаная листовая сталь и агрегаты для ее производства 9
1.1.1. Станы Стеккеля 9
1.1.2. Литейно-прокатные агрегаты 11
1.1.3. Широкополосные станы горячей прокатки 13
1.2. Основные аспекты реконструкции и модернизации ШСГП 20
1.3. ШСГП как объект инфраструктуры металлургического предприятия 23
1.4. Задачи технологического проектирования производства широкополосной горячекатаной стали 25
1.4.1. Выбор исходной заготовки 26
1.4.2. Выбор контрольных характеристик температурного режима прокатки 27
1.4.3. Выбор режима обжатий 30
1.4.4. Выбор скоростного режима 34
1.4.5. Оценка возможностей прокатки 35
1.4.6. Оценка потребностей в ресурсах 36
1.5. Постановка цели и задач работы 39
2. Методика автоматизированного поиска рациональных структурно-компоновочных решений при модернизации ШСГП 41
2.1. Основные принципы алгоритмизации поиска структурно -компоновочных решений при модернизации ШСГП 41
2.2. Выбор расчетных профилей по маркам стали 46
2.3. Выбор расчетных профилей по толщине 51
2.4. Выбор размеров сляба 54
2.5. Выбор параметров промежуточного раската 60
2.6. Разработка методики оценки потребностей в ресурсах 64
Выводы 70
3. Разработка моделей для выбора деформационных и скоростных режимов прокатки на ШСГП 72
3.1. Модель расчета режима обжатий горизонтальными валками в черновой группе 72
3.2. Модель- расчета режима обжатий вертикальными валками в черновых клетях 81
3.3. Модель расчета скоростного режима черновой прокатки 89
3.4. Модель расчета режима обжатий в чистовой группе ШСГП 93
3.5. Модель расчета скоростного режима чистовой прокатки 99
Выводы 101
4. Разработка структурно-компоновочных и технологических решений для повышения эффективности производства на ШСГП 2500 ОАО «ММК» 103
4.1. Рациональный сортамент ШСГП 2500 с учетом программы развития ОАО «ММК» 103
4.2. Методика расчета параметров для анализа , вариантов модернизации ШСГП 108
4.3. Оценка возможностей печного участка модернизированного стана 112
4.4. Рациональная структура и размещение черновой группы, , промежуточного рольганга и чистовой группы ШСГП 2500 ОАО «ММК» 116
Выводы 128
Заключение 130
Библиографический список 133
Приложение 1 145
- ШСГП как объект инфраструктуры металлургического предприятия
- Основные принципы алгоритмизации поиска структурно -компоновочных решений при модернизации ШСГП
- Модель расчета режима обжатий горизонтальными валками в черновой группе
- Рациональный сортамент ШСГП 2500 с учетом программы развития ОАО «ММК»
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в мире эксплуатируется около 250 широкополосных станов горячей прокатки (ШСГП). Поддержание конкурентоспособности продукции таких станов диктует необходимость их постоянного усовершенствования с целью повышения качества выпускаемой продукции (по точности размеров, механическим свойствам и состоянию поверхности), расширения размерного и марочного сортамента, снижения производственных затрат и, в редких случаях, повышения производительности.
Вследствие того, что каждый ШСГП является в значительной мере уникальным агрегатом, его реконструкция или модернизация - всегда сложная и многофакторная задача. Кроме того, из-за жесткой конкуренции на рынке металлов модернизация стана должна выполняться с минимальными потерями производства, т.е. практически «на ходу».
На предпроектной стадии реконструкции стана необходимо найти наиболее эффективное структурно-компоновочное решение (СКР), что может быть осуществлено с использованием методики автоматизированного поиска структурно-компоновочных решений, обобщающей опыт работы как проектировщиков в области создания широкополосных станов горячей прокатки, так и технологов по производству проката на таких станах.
Цель работы - повышение эффективности горячей прокатки на широкополосных станах на основе развития моделей для расчета рациональных деформационно-скоростных режимов и анализа структурно-компоновочных решений станов такого типа.
Задачи исследования:
Выбрать представительное ограниченное множество расчетных профилей, которое окажется достаточно информативным для прогноза уровня энерговооруженности и потребности в энергетических ресурсах, необходимых для работы модернизируемого широкополосного стана горячей прокатки.
Разработать методики и соответствующие математические модели для выбора рациональных размеров сляба и разработки режимов горячей прокатки на широкополосном стане, которые в совокупности обеспечат достаточную точность оценки возможностей стана по прокатке различных про-филеразмеров и потребность в энергоресурсах на основе результатов, полученных по множеству расчетных профилей.
Разработать методику анализа структурно-компоновочных решений по реконструкции широкополосных станов горячей прокатки с применением моделей выбора рациональных размеров сляба, деформационных, скоростных и температурных режимов.
Выполнить анализ структурно-компоновочных решений по реконструкции широкополосного стана горячей прокатки на примере ШСГП 2500
ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК») с учетом особенностей его расположения, влияющих на реализацию принципа «реконструкция на ходу».
Научная новизна заключается в следующем:
Разработана классификация марок прокатываемых сталей, отличающаяся выделением классификационных групп, основанным на новом подходе к оценке технологичности стали, предусматривающем учет взаимосвязи сопротивления деформации как характеристики пригодности к прокатке; коэффициента теплопроводности как характеристики особенностей нагрева; критической температуры Аг3 как характеристики для выбора температуры конца прокатки. Выявлен также представительный ряд толщин расчетных профилей, отображающий современный сортамент станов указанного типа.
Уточнена зависимость для выбора ширины сляба под прокатку на ШСГП, отличающаяся учетом ее взаимосвязи с ширинами промежуточного раската и готовой полосы на основе выражения для расчета стандартного отклонения ширины по длине для партии полос, отображающего влияние как суммарной степени деформации в чистовой группе, так и ширины прокатанной полосы.
Определены коэффициенты загрузки приводов при прокатке полос толщиной 4 мм и более, в том числе и для случаев целенаправленного ограничения количества клетей, дополняющие методику Имаи выбора обжатий в чистовой группе ШСГП.
Уточнена модель расчета результирующего уширения в паре «вертикальные - горизонтальные валки» путем разработки и применения зависимости, отображающей изменение коэффициента влияния степени проработки структуры сляба с увеличением его обжатия.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
Разработаны модели для выбора рациональных размеров сляба, расчета режимов обжатий и скоростей прокатки в черновой и чистовой группах широкополосного стана с учетом особенностей технологии горячей прокатки, повышающие точность прогноза основных параметров процесса прокатки на стадии разработки структурно-компоновочных решений.
Разработана методика определения потребностей в энергетических ресурсах, необходимых для производства широкополосной горячекатаной листовой стали, обеспечивающая повышение точности прогноза потребления энергоресурсов. Это в свою очередь повышает обоснованность выбора варианта модернизации стана как объекта инфраструктуры металлургического предприятия.
Разработана методика для расчета и анализа параметров, характеризующих структурно-компоновочные решения при реконструкции ШСГП, формирующая комплекс исходных данных, необходимый для последующих
расчетов технико-экономической эффективности и конструирования основного технологического оборудования.
Реализация работы. Разработан и принят к реализации вариант компоновки ШСГП 2500 ОАО «ММК» с новым размещением черновой группы клетей. Этот вариант, в отличие от первоначального, позволяет получить следующие технологические преимущества: обеспечение заданной производительности стана в период реконструкции; увеличение выхода годного за счет сокращения периода освоения новой технологии; создание предпосылок для дальнейшего расширения сортамента и улучшения качества путем сооружения новой чистовой группы ШСГП 2500 ОАО «ММК» без длительной остановки производства.
На языке VISUAL BASIC FOR APPLICATION в среде электронных таблиц MS EXCEL разработана программа расчета комплекса параметров, необходимых для анализа вариантов реконструкции, а также последующих расчетов технико-экономической эффективности и конструирования основного технологического оборудования ШСГП. Программа прошла процедуру государственной регистрации, что подтверждено соответствующим свидетельством (№2010615121 от 10.08.2010 г.).
Классификация марок стали на группы технологичности, ряд толщин расчетных профилей, модели выбора расчетных профилей, рациональных размеров сляба, режимов обжатий и скоростей прокатки на ШСГП используются в лекционных и практических занятиях по дисциплинам «Основы технологических процессов ОМД», «Новые технологические решения в процессах ОМД» и «Проектирование прокатных цехов» для подготовки инженеров специальности 150106 «Обработка металлов давлением», «Основы технологии обработки металлов давлением» для подготовки бакалавров техники и технологии по направлению 150100 «Металлургия» и при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены на ряде научно-технических конференций и форумах различных уровней: ежегодных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» (2009 и 2010 гг.); международных научно-технических конференциях молодых специалистов ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (2009 и 2010 гг.); на конференции «Новые перспективные материалы, оборудование и технологии для их получения» в рамках форума «Неделя металлов в Москве» (2009 г.), третьем международном промышленном форуме «Реконструкция промышленных предприятий - прорывные технологии в металлургии и машиностроении» (г. Челябинск, 2010 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них две в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и трех приложе-
ний. Текст диссертации изложен на 172 страницах машинописного текста, иллюстрирован 55 рисунками, содержит 51 таблицу. Библиографический список включает 123 наименования.
ШСГП как объект инфраструктуры металлургического предприятия
При решении задач модернизации, реконструкции, технического перевооружения, прежде всего, следует рассматривать ШСГП как элемент много факторной технологической системы металлургического предприятия. Любые мероприятия, реализуемые на ШСГП, тем или иным образом влияют на предприятия в целом. И, в конечном счете, для принятия решения о совершенствовании действующего стана необходимо, кроме технологических задач, определять ожидаемые затраты на модернизацию, оценивать их реализуемость и рассчитать окупаемость. Традиционно эти задачи решаются на стадии бизнес-планов или обоснований инвестиций. Эти документы разрабатывают экономические службы предприятий с привлечением проектных организаций. Исходными данными для разработки бизнес-планов и обоснований инвестиций обычно служат технологические проработки технических служб предприятий, а в исключительных случаях к ним добавляются проектные проработки проектировщиков, технологические задания, разработанные НИИ, коммерческие предложения на поставку оборудования машиностроителей. В таких условиях многократно возрастает роль исходных данных, лежащих в основе разработки инвестиционных программ. Смету затрат на реализацию мероприятий по модернизации ШСГП следует представлять следующим образом [75-76]:
1. Затраты на основное технологическое оборудование.
2. Затраты на строительно-монтажные работы (СМР).
3. Затраты на разработку технологических заданий, проектно-изыскательные работы.
4. Затраты на инфраструктуру (оборудование и СМР для энергообеспечения).
Основные трудности при определении затрат на реконструкцию на стадии бизнес-плана или обоснования инвестиций возникают с п. 4. Это связано с тем, что традиционно потребности в энергоресурсах определяются, во-первых, машиностроителями после обработки технологических заданий и выбора основного технологического оборудования, во-вторых, проектировщиками на стадии разработки собственно обоснования инвестиций. При этом первые определяют энергоресурсы для обеспечения непосредственно технологического процесса, а вторые заполняют эти потребности расходами, необходимыми для функционирования объекта (освещение, отопление и т.п.) [76].
На стадии разработки бизнес-плана или обоснования инвестиции реконструкции действующих станов допустимо принять затраты на функционирование объекта неизменными.
Для ШСГП энергоресурсами являются: электричество, газ, охлаждающая вода различного качества. Расход энергоносителей зависит от типа стана, кон струкции оборудования, технологии прокатки, выпускаемого сортамента, производительности [77-78].
Представляется целесообразным на основе опыта эксплуатации и модернизации ШСГП создать инструмент (модель), позволяющий на основе утвержденного состава оборудования, заданных объеме производства и сортаменте определить путем разработки и анализа режимов прокатки необходимые для принятия проектных решений параметры — нагрузки на оборудование, расходы и потребности в энергоносителях, производительность отдельных участков и стана в целом.
Наличие такого инструмента позволит с большей достоверностью определять затраты на производство единицы продукции на стадии разработки бизнес-планов и обоснований инвестиций, производить оценку действующих мощностей по энергоснабжению стана и предоставлять проектировщику достаточный набор исходных данных для определения затрат на модернизацию объектов инфраструктуры.
Значимость этой информации подтверждается опытом реконструкции действующих станов, затраты на инфраструктуру которых составили от 7-10 до 25-30 % от общей стоимости реконструкции [77-78].
Задачи технологического проектирования производства широкополосной горячекатаной стали
При разработке проектов строительства новых и реконструкции действующих ШСГП неизбежно возникает необходимость решения ряда технологических задач, которые объединяются понятием «технологическое проектирование». К ним относятся выбор размеров исходной заготовки (сляба), назначение режимов обжатий, а также контрольных значений скорости прокатки и температуры металла как при нагреве, так и в черновой и чистовой группах клетей.
Основные принципы алгоритмизации поиска структурно -компоновочных решений при модернизации ШСГП
Широкополосные станы горячей прокатки развиваются как в направлении совершенствования их отдельных узлов, так и оптимизации компоновок в целом. Параллельно с созданием новых ШСГП в мире постоянно идет процесс реконструкции и модернизации действующих. Последнее относится к станам, эксплуатируемым длительное время, значительное количество которых имеется в разных странах. Такое положение обусловлено достаточно высокой эффективностью реконструкции, проводимой, как правило, без остановки производства. Рассматриваемый процесс диктуется не только стремлением получить высокую прибыль, но и повышением требований потребителей к горячекатаному прокату, колебаниями рыночной конъюнктуры в отношении сортамента, а также быстрым прогрессом оборудования, технологии и автоматизации горячей прокатки.
Перед реконструкцией стана ведётся поиск оптимального структурно-компоновочного решения (СКР), которое бы обеспечивало нахождение минимально необходимых и достаточных для выполнения заданной производственной программы параметров оборудования и других систем цеха и реализует принцип совместного проектирования технологии, оборудования и систем управления.
Компоновка (от лат. Compono - составляю) - взаимное расположение элементов изделия, устанавливаемое на основе закономерностей и приемов художественной композиции с учетом технико-экономических и потребительских требований. Оптимальной компоновкой достигается правильное соотношение и связь между элементами и частями изделия, его максимальная компактность и художественная целостность, зрительное и художественное разнообразие [99]. Структура (лат. Structura-расположение, порядок):
1) строение, устройство чего-либо;
2) совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, т.е. сохранения основных свойств при различных внешних и внутренних изменениях [100].
Структура- строение, внутреннее устройство [101].
Компоновать - составлять целое из частей [101].
У машиностроителей, разрабатывающих машины-автоматы, автоматические технологические линии, структуру машины и компоновку машины определяют следующим образом:
— структура машины - это состав ее основных компонентов и взаимосвязь между ними в рамках выбранного принципа действия машины;
— компоновка машины - это взаимное пространственное расположение ее компонентов с привязкой к главной оси машины (геометрической).
При этом машиностроители обращают особое внимание на выбор оптимальных структурно-компоновочных решений при проектировании машин-автоматов и их систем на этапе технического предложения [102].
На основе изложенного для условий прокатного производства понятие структурно-компоновочное решение предлагаем определять следующим образом: необходимое для получения заданного сортамента, объема производства и качества выпускаемой продукции сочетание конструктивных и технологических возможностей оборудования стана с их пространственным расположением на площадке металлургического предприятия и (или) размещение внутри действующей инфраструктуры цеха в увязке с действующей транспортной инфраструктурой и энергетическим комплексом.
Как правило, поиск оптимального СКР ведётся инженерными методами, т. е. традиционными интуитивными проектно-конструкторскими решениями. Примерно такими методами в течение 14 лет проводилась реконструкция стана 1420 (Япония, завод Murroran). Целью реконструкции было повышение производительности стана с 0,72 до 1,2 млн т в год. В результате получили произво дительность 2,6 млн т в год [82]. Применение автоматизированного поиска структурно-компоновочных решений при реконструкции этого стана могло бы сократить срок реконструкции, ибо запланированная мощность была достигнута, а работы по реконструкции велись. В любом случае алгоритмизация процесса реконструкции может показать проектную мощность после всех проведённых работ.
Сам процесс решения данной задачи формализован слабо и целесообразно сделать шаг в этом направлении, рассмотрев возможную последовательность действий проектировщика на данном этапе.
Предлагаемая нами методика (рис. 2.1) нацелена на поиск эффективных структурно-компоновочных решений, начиная с этапа постановки задачи на модернизацию ШСГП, заканчивая анализом и последующим выбором эффективного варианта модернизации на этапе подписания контракта на поставку технологического оборудования. Данная методика предусматривает:
1. Определение основных характеристик сортамента продукции, которую необходимо производить на конкретном ШСГП (марки стали, размеры готовой продукции, объемы производства).
2. Расчет основных технологических параметров — выполняется выбор режимов производства каждого профилеразмера из заданного сортамента и определяются энергосиловые параметры, являющиеся исходными данными для выбора оборудования стана.
3. Выбор оборудования для производства принятого сортамента.
4. Формирование компоновки стана с привязками между агрегатами.
5. Определение потребности в энергоресурсах для производства принятого сортамента.
6. Расчет количества энергоресурсов, необходимого для осуществления производства.
Модель расчета режима обжатий горизонтальными валками в черновой группе
По сравнению с сооружением новых широкополосных станов горячей прокатки (ШСГП), которое требует значительных капиталовложений, обеспечение соответствия качества продукции современным требованиям рынка металлов путем модернизации действующего оборудования в сочетании с совершенствованием технологии и средств автоматического управления процессами является более предпочтительным и гибким вариантом удовлетворения потребностей рынка. Проекты модернизации и совершенствования оборудования должны обеспечить быстрое внедрение и короткий срок окупаемости проектных решений. В этой связи при разработке подобных проектов важное значение принимает обоснованный выбор режимов прокатки новой продукции. Для решения этой задачи можно применить результаты анализа известных закономерностей режимов производства металла на ШСГП.Для повышения обоснованности выбора значений среднего контактного давления при определении предельного обжатия по усилию прокатки рассмотрели экспериментальные данные о параметрах прокатки в черновых группах ШСГП сталей с различными значениями предела текучести при стандартных условиях испытания [112]. Данные представили в сие теме координат р (рис. 3.1), где mh = lx/hcp =2lx/(hQ +hx)- фактор высоты очага деформации.
Характер обобщенной кривой, которая аппроксимирует весь массив данных без его стратификации по величине а0, соответствует известным закономерностям [112-113] анализируемой зависимости: при тяЛ«1 наблюдается минимум кривой, а уменьшение и увеличение фактора высоты очага деформации относительно данного значения приводят к росту среднего контактного давления. Уравнение обобщенной кривой нарис. 3.1 имеет вид: pcp = 178,14 -170,03 mh +114,59 raA-l 5,35 mA, (3.7) (Д2=0,7496; Fp =62,870; 095=2,751)
Для отображения влияния прочностных свойств стали на величину среднего контактного давления построили множественные кусочно-линейные аппроксимации относительно двух факторов - mh и а0:
Для случая mh 1,0 получены следующие оценки достоверности аппроксимации: Д2=0,705; =5,966; F095=3,9211. Для mh \$ Д2=0,711; Fp =61,390; F0i95 =2,903.
В черновом окалиноломателе с горизонтальными валками для наилучшего удаления окалины и предотвращения ее вдавливания в поверхность металла рекомендуют применять относительное обжатие єок=10-15% [90]. Соответствующее абсолютное обжатие составит:
[Д/ ]ок = (0,10...0,15)#сл. (3.9)
Подобные условия (обжатие по толщине сляба с печной окалиной) могут также возникнуть в первой черновой горизонтальной клети, если предварительного бокового обжатия в вертикальном окалиноломателе окажется недостаточно для разрушения окалины по всей ширине. Условие проникновения пластической деформации по всей ширине сляба, что и обеспечивает необходимую полноту разрушения окалины, можно записать следующим образом: где DVSB и &bVSB - диаметр валков и боковое обжатие сляба в вертикальном черновом окалиноломателе. При диаметре вертикальных валков DVSB= 900-1000 мм максимальное обжатие ограничивается условиями захвата на уровне 30-40 мм. В таком случае максимальная ширина сляба, при которой вертикальная клеть выполнит роль окалиноломателя, составляет около 1100-1300 мм. Для повышения эффективности работы вертикальных клетей в качестве окалиноломателей рекомендуется увеличить диаметр валков до 1200-1300 мм и предусмотреть возможность увеличения обжатия не менее чем до 60-70 мм. Одним из способов повышения эффективности вертикальных окалиноломателей является применение калиброванных валков, что позволяет увеличить вытяжку центральных слоев сляба на 60-70 %.
Условие (3.10) становится весьма актуальным при прокатке на ШСГП с компоновкой черновой группы, аналогичной компоновке ШСГП 2500 ОАО «ММК». Черновой окалино ломатель здесь отсутствует и поэтому первый проход в реверсивной клети дуо необходимо выполнять с обжатием, величина которого удовлетворяет следующему ограничению: Ah [Ah]0K. (ЗЛІ)
Зависимости (3.4)-(3.6) и (3.11), а также необходимые дли их применения формулы (3.7)-(3.9) описывают ограничения на обжатия горизонтальными валками в черновых клетях ШСГП. При синтезе распределения обжатий по всем клетям черновой группы они могут применяться только в таком качестве, так как описывают предельные случаи взаимодействия валков с полосой, характерные для прокатки наиболее трудоемких профилеразмеров из сортамента стана.
При выборе зависимостей, отображающих распределение толщины полосы по проходам, следует иметь в виду, что выражения, полученные с применением регрессионного анализа, такие, например, как (1.4), могут привести к существенным погрешностям при расчетах применительно к еще не существующему оборудованию. Из аналитических методов для выбора конкретных обжатий по проходам наиболее простым является метод коэффициентов высотной деформации, предложенный Н.В.Литовченко [95]. Применительно к черновой группе ШСГП он может быть реализован следующим образом.
Рациональный сортамент ШСГП 2500 с учетом программы развития ОАО «ММК»
ОАО «ММК» является сложной технологической системой, обеспечивающей производство широкого спектра горячекатаной и холоднокатаной листовой стали. Производство горячекатаного листового проката обеспечивают три толстолистовых стана: 2350, 4500 и 5000 и два ШСГП: 2000 и 2500. Условно разделим весь производимый пятью станами сортамент на две группы:
группа А - толщина до 25 мм, ширина до 2350 мм в рулонах;
группа Б - толщина более 6 мм, ширина более 2000 мм в листах длиной до 24000 мм.
Сортамент группы А обеспечивают станы 2000 и 2500, группы Б - 2350, 4500 и 5000. Далее для решения задач нашей работы будем рассматривать только сортамент группы А.
В качестве заготовки станы 2000 и 2500 используют непрерывнолитые слябы толщиной 250 мм, шириной 750-2350 мм, длиной 4800-12000 мм, поступающие с четырех МНЛЗ (№1-4) ККЦ и МНЛЗ №5 ЭСПЦ. При этом следует отметить, что МНЛЗ №5 обеспечивает станы 2500 и 2350, а МНЛЗ №1-4 - все три стана.
Анализ существующего марочного и размерного сортамента прокатываемых полос и технологических особенностей производства проката на станах 2350, 2000 и 2500 ОАО «ММК» показывает следующее:
Несмотря на постоянную потребность в прокате из труднодеформируе-мых материалов толщиной 14-25 мм как в листах, так и в рулонах, в программе производства их доля незначительна.
При производстве проката толщиной 2,0 мм (шириной 1350 мм) и толщиной 3,0 мм (шириной до 1550 мм) из стали 65Г, полос толщиной 1,2—1,5 мм всех ширин, а также полос толщиной 1,8 мм (шириной более 1350 мм) возможно применение сляба длиной не более 6 м.
На стане 2350, во-первых, расходный коэффициент достигает 1,17-1,20, во-вторых, практически невозможно производство листов длиной больше 12 м.
Возможности существующих на ОАО «ММК» станов холодной прокатки ограничивают производство на станах 2000 и 2500 горячекатаных рулонов из слябов максимально возможной длины.
Объем проката толщиной 14-25 мм шириной до 2350 мм в сортаменте ОАО «ММК» составляет 300-400 тыс. т.
Также следует принимать во внимание следующие обстоятельства:
ШСГП 2000 ОАО «ММК» является основным поставщиком на рынок то варных горячекатаных рулонов. Однако пуск стана 2000 холодной прокатки неизбежно повлечет за собой увеличение потребности в горячекатаных полосах для переката в холоднокатаные, что обусловит перераспределение сортамента между станами 2000 и 2500 и изменение их производительности.
Таким образом, в сложившихся условиях целесообразно вывести из работы стан 2350 и провести модернизацию стана 2500. Перспективный сортамент модернизированного стана представлен в табл. 4.1, а его структура по маркам стали и размерам полос — на рис. 4.1 и 4.2.
Из рис. 4.1 видно, что большую долю в сортаменте, причем равными долями по 29%, занимают марки стали технологических групп 1-3 (см. главу 2), по толщине (30.2%) от 1,9 по 2,2 мм (рис. 4.2, а), по ширине (58%) - от 1250 по 1500 мм (рис. 4.2, б). Указанные особенности связаны с объективными потребностями заказчиков.
Широкополосный стан горячей прокатки 2500 ОАО «ММК» был введен в эксплуатацию в 1960 г., в последующие годы его неоднократно реконструировали. В настоящее время стан производит горячекатаные полосы толщиной 2,0... 10,0 мм, шириной 1000...2350 мм в рулонах массой до 25 т (рис.4.3). Производительность стана 3,6 - 4,0 млн т/год в зависимости от сортамента.
В соответствии со стратегическими задачами развития ОАО «ММК» стан должен производить до 5 млн тонн в год полос толщиной 1,2-25,0 мм, шириной 1000-2350 мм в рулонах массой до 40 т, которые будут использоваться как подкат для комплекса станов холодной прокатки и для производства товарных горячекатаных полос и листов. Для достижения указанной цели было принято и находится в стадии реализации решение о комплексной реконструкции стана, начиная с участка нагревательных печей и заканчивая отделочным отделением. По результатам тендера проект реконструкции было поручено выполнить ОАО «Новокраматорский машиностроительный завод» (ОАО «НКМЗ»).
Методика реализует алгоритм, изображенный на рис. 4.4. Она реализована в виде программы на языке VISUAL BASIC FOR APPLICATION в среде электронных таблиц MS EXCEL. Она обеспечивает получение результатов следующих этапов алгоритма методики автоматизированного поиска структурно-компоновочных решений для реконструкции ШСГП (рис. 2.1): определение основных характеристик сортамента продукции, расчет основных технологических параметров, формирование исходных данных по вспомогательным объектам и внешней инфраструктуре.Сначала производится выбор оборудования: тип печей и их количество; состав черновых и чистовых групп; тип и количество моталок; будут ли применяться ППУ и энкопанель. Далее вводятся конструктивные параметры оборудования (длина печей, диаметр и длина бочки валков, число оборотов двигателей, передаточное число, максимально возможные усилия и моменты прокатки, мощности двигателей, наружный и внутренний диаметры моталок) и расстояние между оборудованием. После этого заполняется матрица прокатываемых профилей, где в каждой ячейке на пересечение искомых конечных ширин и толщин вводится значение прокатываемого профиля в тоннах. Если прокатка профиля не предусмотрена, то в ячейке должен стоять ноль. Для выбранной марки стали нужно знать предел текучести металла при стандартных условиях испытания, коэффициенты влияния на предел текучести, удельное время нагрева металла и точку Аг3. На основании этих данных производится заполнение следующих матриц:
1. «средний коэффициент обжатия в чистовой группе»;
2. «предполагаемая матрица использования клетей чистовой группы»;
3. «целесообразная матрица использования клетей чистовой группы», где пользователь может по своему желанию уменьшить или увеличить число чистовых клетей, принимающих участие в прокатке данного профиля. При этом все дальнейшие расчёты будут опираться на данную матрицу;
