Расчет производительности

Введение

 

 

          Прокатное производство это получение путём прокатки из стали и др. металлов различных изделий и полуфабрикатов, а также дополнительная обработка их с целью повышения качества (термическая обработка, травление, нанесение покрытий). В промышленных странах прокатке подвергается больше 4/5 выплавляемой стали. Производство проката обычно организуется на металлургических заводах (реже на машиностроительных); как правило, особенно в чёрной металлургии, является завершающим звеном цикла производства.          

К основным видам проката относятся: полупродукт, или заготовка, листовой и сортовой прокат, катаные трубы, заготовки деталей машин (особые виды проката) — колёса, кольца, оси, свёрла, шары, профили переменного сечения и др. Прокатные изделия широко применяют  в машиностроении, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте, в метизном производстве.        

Основной задачей при производстве готового проката является получение проката заданных размеров и формы в максимально возможном количестве и с наименьшими затратами, а также высокого качества, которое характеризуется не только его физико-механическими свойствами, но и состоянием поверхности.        

Это может быть выполнено только при соблюдении режима всех технологических операций при производстве проката данного вида. Число операций, входящих в технологический процесс прокатки, зависит от требований, предъявляемых к точности профиля, физико-механическим свойствам, состоянию поверхности, макро и микроструктуре.          Чем выше эти требования, тем сложнее и из большего числа операций состоит технологический процесс.        

Основные цехи металлургического производства с полным металлургическим циклом – это доменный, сталеплавильный и прокатный. Через прокатные цехи проходит почти вся сталь, выплавляемая в сталеплавильных цехах и только незначительная часть – через литейные и кузнечные цехи. Для прокатки металлов в прокатных цехах металлургических заводов устанавливают станы различного типа и назначения, Технологический процесс получения готового проката является завершающей стадией металлургического производства. Процесс прокатки осуществляют на специальных прокатных станах.        

Прокатный стан – комплекс машин для деформирования металла во вращающихся валках и выполнения вспомогательных операций (транспортирование, нагрев, термическая обработка, контроль и т.д.). Оборудование для деформирования металла называется основным и располагается на главной линии прокатного стана (линии рабочих клетей). Главная линия прокатного стана состоит из рабочей клети и линии привода, включающей двигатель, редуктор, шестеренную клеть, муфты, шпиндели.        

Исходным продуктом для прокатки могут служить квадратные, прямоугольные или многогранные слитки, прессованные плиты или кованые заготовки. Процесс прокатки осуществляется как в холодном, так и горячем состоянии. Начинается в горячем состоянии и проводится до определенной толщины заготовки.          

К основным видам проката относятся: полупродукт, или заготовка, листовой и сортовой прокат, катаные трубы, заготовки деталей машин (особые виды проката) — колёса, кольца, оси, свёрла, шары, профили переменного сечения и др. Перечень прокатываемых изделий с указанием размеров называемым сортаментом проката.         

Технологический процесс прокатки представляет собой комплекс последовательных термомеханических операций, выполняемых на соответствующем оборудовании и в определенной последовательности и предназначенных для получения продукции с заданными показателями качества (точности формы и геометрических размеров, состояния поверхности и т. д.). Наиболее общая схема технологического процесса прокатки включает операции подготовки исходного металла к прокатке, нагрева перед обработкой давлением, собственно прокатки для получения заданного профиля, отделку проката и контроль его качества. В зависимости от стадии прокатки (производство заготовок(полупродукта) или готовой продукции из слитка или литой заготовки) и вида проката число технологических операций и их последовательность может изменяться.          

Полупродукт получают на заготовочных станах, к которым относятся блюминги, слябинги и непрерывные заготовочные станы. На блюмингах и слябингах прокатывают слитки в крупные заготовки -- блюмы и слябы, имеющие соответственно квадратное и прямоугольное сечение. Масса и форма слитков зависят от диаметра валков, мощности двигателя стана, марки стали и вида получаемой заготовки.         

Блюм – заготовка квадратного или близкого к нему сечения, прокатываемых на блюмингах. Наибольшее сечение блюма 450x450. Наименьшее 140x140. Блюминги могут быть одноклетьевые и многоклетьевые. В зависимости от размера валков блюминги делятся на три группы: большие, средние малые.         

Сляб – заготовки прямоугольного сечения с отношением ширины к толщине, равным примерно 3:12. Наибольшая толщина слябов  - 350 мм, наибольшая ширина – 2300 мм. Слябинги (обжимные станы) из-за узкой специализации (для листового проката)  устанавливаются значительно реже, чем блюминги.         

Прокатанные блюмы и слябы разрезают дисковыми пилами на куски нужной длины. В прокатных цехах также устанавливают машины и устройства для автоматизации и механизации отделки проката (зачистка, сортировка, упаковка и т.д.).        

На рисунке 1 приведена схема производства проката.

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

Рис 1. Схема производства готового проката в прокатных цехах 

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Расчет загрузки  оборудования

1.1 Расчет ритма  прокатки с построением графиков

 

Выполнение расчетной загрузки оборудования  начинается с построения графика прокатки по каждому профилю и определение ритма прокатки на основании построенных графиков. (Приложение 1).

Результаты измерений занесем в таблицу 1.

 

Таблица 1 - Ритмы прокатки

 

Профиль	Ритм, сек
№1	30
№2	43
№3	58
№4	39

 

 

1.2 Расчет производительности  агрегата

 

Производительность прокатного агрегата определяется количеством металла, прокатанного на агрегате в единицу времени (час, сутки, смену). Основным показателем использования агрегата является производительность его в фактический час работы. 

Производительность стана изменяется в зависимости от профилеразмеров проката, а также от марки стали.

Сначала рассчитываем максимальную и фактическую часовую производительность стана для каждого профиля.

Затем, зная долю каждого профиля в общем выпуске и производительность по каждому профилю, определяют среднюю производительность, т/час.

 

1.2.1 Расчет максимальной  часовой производительности  агрегата

 

Расчет максимальной часовой производительности производится  по каждому виду продукции. Максимальная часовая производительность Рмакс.i прокатного агрегата рассчитывается по формуле:

Рмакс.i.=3600*ni /Ri* Kp   (т/час),  где                                            (1)

3600 – количество секунд  в часе;

n  – масса слитка, т;

Ri – ритм прокатки, с;

Kp– расходный коэффициент (1,18)

Профиль №1:

Рмакс.1=3600*6,95/30*1,18=25020/35,4=706,7 т/час

Профиль №2:

Рмакс.2=3600*8,7/43*1,18=31320/50,74=617,26 т/час

Профиль №3:

Рмакс.3=3600*7,2/57*1,18=25920/67,26=385,37 т/час

Профиль №4:

Рмакс.4=3600*12,3/38*1,18=44280/44,84=987,51 т/час 

 

1.2.2 Расчет фактической  часовой производительности агрегата по каждому виду продукции

 

Фактическая часовая производительность Рфi агрегата по каждому профилю рассчитывается по формуле:

 Рфi = Рmax* Kисп =3600*ni*Kисп / Ri  (т/час), где                                         (2)  

Kисп – коэффициент использования агрегата по времени (учитывает неизбежные потери времени из-за  случайных задержек, нарушающих ритм прокатки);  принимается равным 0,85 – 0,9. В работе Kисп.=0,9.

Профиль №1:

Рф1=706,7*0,8=631,5 т/час

Профиль №2:

Рф2=581,8*0,9=523,6 т/час

Профиль №3:

Рф3=362,9 *0,9=326,6 т/час

Профиль №4:

Рф4=962,2*0,9=866 т/час  

 

Результаты расчетов занесем в таблицу 2.

 

Таблица 2- Производительность агрегата по каждому профилю.

 

Наименование профилей	Масса слитка, т	Производительность, т/час
		Максимальная	Фактическая
№1 №2 №3 №4	6,9 8,2 6,9 12,3	701,7 581,8 362,9 962,2	631,5 523,6 326,6 866

 

 

1.2.3 Расчет доли  каждого профилеразмера в общем выпуске продукции 

 

Расчет ведем по формуле: 

 

α =                                   (3) 

 

Профиль №1:

α1 =  1515000/3595000 = 0,42

Профиль №2:

α2 =  615000/3595000 = 0,17

Профиль №3:

α3 =  700000/3595000 = 0,20

Профиль №4:

α4 =  765000/3595000 = 0,21 

 

Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

 

Таблица 3 - Доля каждого профилеразмера в общем выпуске продукции

 

Наименование профилей	Годовая программа выпуска, т/год	Доля каждого профилеразмера в общем выпуске, αi
№1 №2 №3 №4	1515000 615000 700000 765000	0,42 0,17 0,20 0,21
	ИТОГО: 3595000	ИТОГО:  1

 

1.2.4 Расчет  средней  часовой производительности агрегата

 

Средняя часовая производительность определяется по формуле:

   Рср =      (т/час), где        (4)

 

α1, α2,… , αn – доля каждого профиля в общем выпуске;

Р1 ,  Р2  , …,  Рn – производительность по каждому профилю, т/час. 

 

 542,1 т/час

 

1.2.5 Расчет необходимого  количества часов работы для  выполнения производственной программы

 

Необходимое количество часов работы для выпуска каждого профилеразмера определяется по формуле:

Афiчi =  , ч             (5)

Профиль №1:

Аф1ч1 = 1515000/631,5 = 2399 ч

Профиль №2:

Аф2ч2 = 615000/523,6 = 1174,6 ч

Профиль №3:

Аф3ч3 = 700000/326,6 = 2143,3 ч

Профиль №4:

Аф4ч4 = 763000/866 = 881,1 ч

Результаты расчетов занесем в таблицу 4.

Таблица 4.  Необходимое количество фактических часов работы прокатного агрегата за год

Наименование профилей	Годовая производственная программа , т	Производительность фактическая, т/ч	Необходимое количество фактических часов работы, ч
№1 №2 №3 №4	1515000 615000 700000 765000	631,5 523,6 326,6 866	2399 1174,6 2143,3 881,1
		ИТОГО	6598

1.2.6 Расчет загрузки  агрегата