Курсовая с практикой на тему Исследование технологии прокатки полос из конструкционной стали на непрерывном широкополосном стане 2000 горячей прокатки.

Актуальность темы исследования курсовой работы заключается в актуальности изготовления качественного проката в условиях Российских металлургических предприятий с целью их выхода на крупные внешние рынки.

Объект исследования: прокатка полос из стали марки S420MС.

Предмет исследования: прокатки полос из конструкционной стали на непрерывном широкополосном стане 2000 горячей прокатки.

Цель исследования – исследование технологии прокатки полос из конструкционной стали на непрерывном широкополосном стане 2000 горячей прокатки.

Для достижения цели исследования необходимо решить следующие задачи: 

1. Проанализировать общую характеристику конструкционных сталей и особенности их производства на ММК

2. Провести исследование и расчет параметров прокатки полос из стали марки S420MС.

Теоретико-методологическую основу исследования составили: труды отечественных и зарубежных учёных и авторов, нормативно-правовые документы, также интернет ресурсы. Они с точностью отражают и раскрывают затронутую в работе проблему.

Одним из самых популярных методов обработки металлов в России является пластическое формование, которое включает пластическую деформацию, то есть прокатку листового металла. Обработка происходит в двух вариантах — холодном и горячем. Процесс прокатки, кроме очевидного изменения формы, также меняет структуру металла или его сплава.

Когда листовой металл прокатывается при высокой температуре он рекристаллизуется, а давление, необходимое для его деформации, является относительно небольшим. Во время этого процесса формируются в основном плоские изделия, например, толстые листы. 

Горячая прокатка выполняется при очень высоких температурах, достигающих уровня 1700° F. В результате металлический лист становится более пластичным, его легко формовать, и придать форму, нужную заказчику. Металл нагревают и отправляют на предварительную обработку. Там лист сплющивают, выдерживают при высокой температуре и обжигают до белизны, пропускают через ряд прижимных роликов для получения готовых размеров. В случае листового металла производители помещают прокатанную сталь в рулоны и оставляют ее остывать. Для других форм, таких как стержни и пластины, материалы делятся на части. После процесса термообработки сталь охлаждают, что немного уменьшает объем. Использование этого процесса означает, что у нас меньше контроля над конечной формой листа. Как следствие, процесс горячей прокатки используется в случае спроса на листы, скрупулезные формы которых не столь важны — например, на железнодорожных путях или строительных проектах.

 

Листовой прокат сталей является наиболее экономичным видом металлопродукции. Благодаря своим эксплуатационным и технологическим свойствам, а также по экономическим показателям он широко используется во всех отраслях машиностроения, в производстве бытовой техники, труб, резервуаров, тары и в строительстве.
Особенно велика доля стального холоднокатаного листа в автомобилестроении, где до 50 % от массы автомобиля составляют детали, изготовленные методом холодной штамповкой. Поэтому особенности его производства и проблемы качества являются постоянной заботой изготовителей и потребителей.
Как и было сказано ранее, прокатка стали марки S420MС связан с большими трудностями для прокатчиков.
Необходимо бороться с разнотолщинностью, обеспечивать стабильную температуру в процессе прокатки и следить за состояние оборудования, а также дефектами сталеплавильного производства.
Так наличие в стали неметаллических включений после внепечной обработки в конвертерном цехе значительно снизят механические свойства стали.
В целом изготовление продукции из стали S420MС – это перспективы для развития и освоения рынков ПАО «ММК».
В данной работе был проведен обширный анализ и расчет параметров прокатки в зависимости от ключевых температур и примесей в стали.
Было установлено, что на предел текучести и прочности (кроме углерода и алюминия) еще также незначительное воздействие оказывает марганец, кремний и ванадий.
Были выделены допустимые области значения для температуры конца прокатки и смотки, а также для параметров текучести и прочности.

 

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОКАТКИ ПОЛОС ИЗ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ
1.1 Понятие и особенности конструкционных сталей

Конструкционная сталь — сталь, которая применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладает определёнными механическими, физическими и химическими свойствами. Конструкционные стали подразделяются на несколько подгрупп.
Качественная конструкционная углеродистая сталь. Эта сталь отличается от стали обыкновенного качества меньшим содержанием вредных примесей, суженными пределами содержания углерода, кремния и марганца.
Сталь качественная конструкционная углеродистая поставляется в виде поковок и проката с последующей термической обработкой, обладает низкой прокаливаемостью и применяется в основном для производства сварных конструкций и деталей машин, подвергающихся действию механических нагрузок.
Сталь легированная конструкционная самая многочисленная группа сталей. Эта сталь характеризуется низким содержанием углерода — до 0,6% и сравнительно не высоким содержанием легирующих элементов — до 7-8%.
Подразделяется на три подгруппы:
 низколегированная — до 2,5% легирующих элементов;
 среднелегированная — 2,5-6,0% легирующих элементов;
 высоколегированная — более 6,0% легирующих элементов.
Многие из этих сталей с содержанием углерода до 0,4% подвергают цементации.
Низколегированная сталь применяется для изготовления металлических конструкций (марганцовистая, кремнемарганцовистая, марганцовованадиевая, хромокремне-марганцовая и хромокремненикелевая с медью) и армирования железобетонных конструкций (кремнемарганцовая, хромомарганцовая с цирконием и кремнистая). Низколегированные стали обладают повышенной прочностью, пониженной чувствительностью к старению, хорошей свариваемостью, легко поддаются механической обработке и штамповке. [4]
Стали с никелем применяют для деталей, испытывающих ударные нагрузки. Высокопрочные легированные стали применяют в транспортном и тяжелом машиностроении, автомобилестроении для изготовления тяжелонагруженных деталей, испытывающих ударные нагрузки, для изготовления деталей машин, механизмов, труб, металлоконструкций.
Основную массу легированных конструкционных сталей подвергают смягчающему отжигу для облегчения обработки резанием или несложной холодной обработки давлением.
Умягчение большинства этих сталей происходит в интервале температур от 700 до 800°С.
Основным недостатком проката крупных профилей, изготовленных из этих сталей, являются флокены.
Стали марок 18-25Х2Н4М(В)А, 30Х2Н2ВФ, 30Х2Н2ВА, 20ХН4ФА при нагреве до температуры свыше Ас1 склонны к закалке даже при очень медленном последующем охлаждении. Умягчение стали достигается в этих случаях путем троекратной термообработки при температуре не выше 650-680°С.
К изделиям, для которых используются различные марки конструкционной легированной стали, относятся: валы, шпиндели, зубчатые колёса и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной твёрдости, износостойкости, прочности и работающие при ударных нагрузках; диски трения, валы, шестерни, втулки подшипников, кривошипы, коленвалы дизелей и другие детали, требующие повышенной прочности и износостойкости; оси, фланцы, пальцы, вилки, детали сварных конструкций, работающих в условиях знакопеременных нагрузок; шестерни, валы, крепёжные детали, работающие при температуре до 450 — 500 °С; штоки, валы экскаваторов, червячные валы, другие детали, работающие при температуре до 400°С. [5]
Важными деталями многих машин и приборов являются упругие элементы — пружины, рессоры, мембраны, изготовленные из рессорно-пружинной стали. Во многих случаях, кроме высоких упругих свойств, к пружинным сталям предъявляются особые требования — коррозионностойкость, немагнитность.