19

Министерство высшего и профессионального образования

Российской федерации

Череповецкий государственный университет

Металлургический факультет

Кафедра «Машины и агрегаты металлургических заводов»

Оборудование цехов омд

практикум

и

лабораторный практикум

Направление:  551800 – технологические процессы и оборудование

Специальность:  17.03 "Машины и агрегаты металлурги­ческих заводов"

Специализация:  "Волочильное производство"

Череповец - 2003

Введение

Курсы практических и лабораторных занятий по дисциплине "Расчёт и конструирование машин и агрегатов волочильного производства", изучаемой на четвертом курсе обучения по специальности 17.03 "Машины и агрегаты металлургических заводов" (специализации "Волочильное производство") предназначены для углубления представлений об оборудовании волочильного производства и приобретения необходимых навыков в расчёте и проектировании волочильных станов основных типов.

На практических занятиях студенты должны усвоить содержание двух основных стадий проектирования волочильных станов в применении ко всем их типам – кинематический и динамический расчёты.

Лабораторные работы посвящены расчётам волочильных станов конкретных типов и позволяют приобрести необходимые навыки.

Небольшая величина учебного времени, отпущенного на изучение курсов (4 ч. для практических и 8 ч. для лабораторных занятий) позволяет использовать в качестве примеров расчёта только наиболее характерные типы волочильных станов.

Перечень практических занятий (12 час., 4-й курс, 7-й семестр)

Практическое занятие 1. Волочильные станы, их классификация, волочильные линии.

Практическое занятие 2. Однократные волочильные станы с прямолинейным движением металла, требования к электродвигателям.

Практическое занятие 3. Однократные барабанные волочильные станы, требования к электроприводу.

Практическое занятие 4. Проектирование волочильных станов.

Практическое занятие 5. Проектирование поточных линий бескислотной очистки и волочения катанки.

Практическое занятие 6. Особенности проектирования конструкций волочильных станов и комплектования волочильных линий для малых метизных производств.

Перечень лабораторных работ (4-й курс, 7-й семестр)

Лабораторное работа 1. Кинематический расчёт волочильного стана при проектировании

Лабораторное работа 2. Динамический расчёт волочильного стана при проектировании

Практическое занятие  1.

Волочильные станы, их классификация, волочильные линии.

Теоретические сведения.

Общий обзор технологии и основных видов оборудования волочильно-калибровочных производств.

Непосредственно процессу волочения предшествует обработка повепхности металла. Окалину, образующуюся при прокатке катанки или же при термообработке исходной проволоки, удаляют травленим в растворах кислот. Например, малоуглеродистую (сталь обыкновенного качества), среднеуглеродистую и высокоуглеродистую сталь травят в растворе серной кислоты, низколегированную сталь – в растворе соляной кислоты, высоколегированную (нержавеющую) – в смеси кислот (соляной, азотной, плавиковой – «царской водке»).

Для бескислотной очистки катанки от окалины могут применяться физические (электроискровой, плазменный, дуговой, ультразвуковой) –

– и механические (дробемётный, дробеструйный, абразивный, абразивно-порошковый).

Для очистки легированных сталей окалиноломатели не применяются.

После обработки травлением поверхность проволоки (катанки) промывают горячей и холодной водой. Для улучшения условий смазки при волочении поверхность металла после травления подвергается нанесению подсмазочных покрытий (толстые, утолщённые и средние стали обыкновенного качества – известкуют, тонкие и углеродистые стали – фосфатируют, грубо-среднюю сталь для последующего изготовления метизов – бурируют (покрывают бурой); при физической и механической очистке применяется способ нанесения подсмазочного покрытия методом возгонки и седиментации канифоли).

При волочении, особенно с высокими суммарными обжатиями, проволока приобретает значительный наклёп, в результате чего её пластичность теряется. Термическая обработка предназначена для снятия наклёпа с целью восстановления пластичности проволоки и, следовательно, способности к дальнейшему волочению.

–––––––––––––––––––––––––> Движение металла –––––––––––––––––––––––––>

Склад подката (катанки)	Травильное отделение	Участок грубо-среднего волочения (УГСВ)	Термическое отделение	Участок тонкого волочения (УТВ)	Склад готовой продукции
Участок окалино- ломания					Участок упаковки

Рис.   Схема основных производственных участков волочильного цеха

Классификация волочильных производств по диаметрам протягиваемой проволоки.

В результате отбора наиболее экономичных по кратности конструкций волочильных станов сложился довольно устойчивый типаж волочильного оборудо­вания для волочения средне- и низкоуглеродистой проволоки (табл.). Для волочения высокоуглеродистой и легированной проволоки, т.е. проволоки с заданными и сложными механическими свойствами типы волочильных станов подбираются «индивидуально».

Т а б л и ц а

Классификация волочильных производств, проволоки и станов по диаметрам протягиваемой проволоки

Виды волочильного производства и оборудования	Диаметр протянутой проволоки, мм	Диаметр чистового барабана, мм
Волочение проволоки:     Толстой Утолщённой (грубой) Средней Тонкой Тончайшей Наитончайшей	> 20 20…6 6...3 3...1,8 1,8...0,8 0,8...0,5 0,5 >	600...700 500...600 400...500 300...350 200...250 150...200

Волочильные станы.  Волочильные станы конца XIX и начала XX вв. преимущественно однократные, приводились во вращение от группового привода через трансмиссию и систему открытых ремённых и зубчатых передач. В послевоенный прериод на Алма-Атинском заводе тяжёлого машиностроения (АЗТМ) изготавливались как однократные, так и многократные волочильные станы с автоматической регулировкой скоростей волочения. Основным поставщиком импортного волочильного оборудования является фирма «Кратос».

Классификация типов волочильных станов.  Волочильные станы подразделяются по виду движения металла (1., 2.):

1. С прямолинейным движением металла ( подката 10 мм и более); которые, в свою очередь, различаются по типам тягового механизма:

1.1. – Гидравлические с гидроцилиндрами (10…30 мм);

1.2. – Цепные со скользящими захватами (25…40 мм);

1.3. – Реечные (с зубчатой рейкой);

1.4. – Гусеничные (траковые) ( 60 мм и более);

2. Волочильные станы с круговым движением металла (барабанного ти­па – 12 мм и менее) различаются по числу последовательных переходов:

2.1. – Однократные, которые, в свою очередь, подразделяются на

2.1.1. – Однониточные и

2.1.2. – Многониточные;

2.2. – Многократные, которые различаются между собой характером и способом распределения скоростей и усилий между тяговыми ба­рабанами:

2.2.1. – Без скольжения проволоки относительно поверхности барабана;

2.2.1.1. – Без скольжения с автоматическим (электрическим) согласо­ванием скоростей, усилий и противонатяжений на каждом пе­реходе :

2.2.1.1.1.– Магазинного типа, с накоплением проволоки на промежуточ­ных барабанах; различие скоростей компенсируется измене­нием числа накопленных витков; смотка витков производится с помощью поводкового механизма, закреплённого на бараба­не, им же задаётся величина противонатяжения на последую­щем барабане,

2.2.1.1.2. – С регулированием скорости и противонатяжения по натяжения петли проволоки (петлевого типа),

2.2.1.1.1. – С непосредственным, по приводу барабана, регулированием скорости и противонатяжения (прямоточные);

2.2.2. – Со скольжением проволоки относительно поверхности барабана ( ≈1 мм и менее); скорости согласовываются величиной скольжения (ок. 4%), а усилия – коэффициентом трения и числом витков на барабане.

Волочильные линии.  Состав основного технологического оборудования волочильных линий:

1. Размоточное устройство,

2. Правильное устройство (может быть совмещено с волочильным станом),

3. Волочильный стан,

4. Намоточное устройство (может быть совмещено с волочильным станом – съём мотков с барабана грейферным захватом).

В зависимости от назначения и технологии, основные устройства линии могут быть выполнены в различных вариантах исполнения, которые будут рассмотрены далее.

Кроме основного, в состав линии входит и вспомогательное обору­дование, т.е. то, которое не использовано непосредственно в техноло­гической цепочке процесса волочения, но необходимо для эпизодических вспомогательных операций. Состав вспомогательного оборудования воло­чильных линий следующий:

1. Приспособления для вытяжки проволоки при заправке (клещи на цепочке),

2. Острильные аппараты (станки-острилки),

3. Аппараты для сварки проволоки встык (стыкосварочные),

4. Устройство для зачистки сварного шва (наждачный круг),

5. Приспособления для увязки и упаковки мотков проволоки (увязочный столик),

6. Инструмент для обрезки концов проволоки (ножницы),

7. Моталка для пакетирования отходов проволоки (обычно одна на весь участок).

Кроме того, волочильные цехи располагают грузоподъёмными и транспортными средствами для подачи заготовки и заправки размоточных устройств, а также съёма и транспортировки готовой проволоки.

Виды поточных линий.    В поточных линиях совмещается ряд технологических операций в единый поток.

Поточные линии для волочения проволоки из бунта обычно состоят из следующих механизмов:

– сдвоенного разматывателя поворотного типа с двумя фигурками, установленными на противоположных концах поворотной платформы;

– подающих роликов;

– роликоправильной машины предварительной правки;

– волочильного стака;

– правильной машины окнчательной правки;

– летучих ножниц;

– полировальной машины;

– инспекционных столов с дефектоскопами;

– промасливающих устройств;

– пакетовяжущих машин.

При калибровке прутков в поточных линиях совмещаются операции калибровки, правки, резки на мерные длины, полировки, определения марки стали, отбраковки дефектных прутков; промасливания и увязки в пачки.

В трубоволочильных линиях совмещаются операции, начиная с загрузки станов, производства всех технологических операций, включая все промежуточные отжиги и кончая увязкой готовых труб в пакеты. Такие линии бывают двух видов : для волочения из бунта и для волочния отдельных труб. Один конец каждого бунта или трубы заостряется на обсадном станке, и, если применяется метод волочения с плавающей оправкой, она вставляется в конец трубы во время операции заострения. Перед волокой устанавливается проводка, обеспечивающая правильное положение правающей оправки. По выходе из волочильного стана труба проходит через группу последовательных вертикальных и горизонтальных правильных роликов. При волочении труб из цветных металлов в линию включаются агрегаты для отжига в защитной атмосфере.

Задание

1. Согласно своему варианту показать стадии и оборудование для обработки поверхности катанки перед волочением. При этом указать способ удаления окалины, вид травильной кислоты, вид прдсмазочного покрытия.

2. По исходному и конечному диаметрам протягиваемой проволоки выбрать тип волочильного стана и диаметр его барабанов.

3. Определить также кратность волочильного стана.

4. По своему варианту составить технологическую линию («волочения» – только линия волочения, «совмещённая» – поточная линия очистки и волочения).

   Вариант	Сталь	Исходный 	Конечный 	Технология
   1	Малоуглеродистая	30 мм	25,0 мм	Волочения
   2	Среднеуглеродистая	6,5 мм	3,0 мм	Волочения
   3	Высокоуглеродистая	8 мм	6,5 мм	Волочения
   4	Низколегированная	6,5 мм	0,5 мм	Волочения
   5	Высоколегированная	4 мм	2,0 мм	Волочения
   6	Малоуглеродистая	6,5 мм	2,5 мм	Совмещённая
   7	Среднеуглеродистая	6,5 мм	20,0 мм	Совмещённая
   8	Высокоуглеродистая	6,5 мм	3,5 мм	Совмещённая
   9	Низколегированная	6,5 мм	8,0 мм	Совмещённая
   10	Высоколегированная	6,5 мм	30,0 мм	Совмещённая

5. Показать также список вспомогательного оборудованя, включив в него грузоподъёмное и транспортное.

6. «Утвердить» выполненную работу у преподавателя.

Контрольные вопросы :

1. Какими спосбами с поверхности катанки может удаляться окалина? Какими кислотами?

2. Какие подсмазочные покрытия и в каких случаях наносят на катанку?

3. Как располагаются основные производственные участки волочильного цеха?

4. Подкат каких диаметров увязывается в бунты катанки? В пачки прутков?

5. Зачем в составе волочильной линии нужны правильные устройства?

6. Каким вспомогательным оборудованием комплектуются волочильные линии?

7. Как составляются поточные линии для изготовления труб?

Практическое занятие  2.