Модернизация заслонки карусельной печи

Введение

 

 

Актуальность  темы дипломного проекта. Трубопрокатный завод основан в 2007 году на территории бывшего Павлодарского тракторного завода.

ТОО «KSP Steel», первое казахстанское предприятие по производству стальных бесшовных труб для нефтегазовой отрасли. Производственный центр компании находится в г. Павлодаре, именно здесь в декабре 2007 года состоялось официальное открытие завода «KSP Steel» с участием Президента Республики Казахстан Нурсултана Назарбаева. ТОО «KSP Steel» является одним из прорывных проектов Казахстана - государственной программы «30 корпоративных лидеров».

В состав предприятия  ТОО «KSP Steel» входят электросталеплавильный цех (ЭСПЦ), трубопрокатное производство (ТПП), а также вспомогательные участки: компрессорная станция, газонаполнительная станция, водоочистная и насосная станции Продукция предприятия сертифицирована по Российским стандартам (ГОСТ), Американским Институтом Нефти (API).

На оборудовании завода выпускается трубы нефтегазовой отрасли, в их числе насосно-компрессорные трубы (НКТ) диаметром от 60 до 140 мм, обсадные — от 89 до 346 мм, нефтепроводные (линейные) — от 60 до 346 мм.

Прогноз спроса на нефть и газ, совместно с прогнозом цен на данное сырье, могут быть использованы для прогноза спроса на трубы нефтегазового сортамента, насосно-компрессорные, магистральные трубы до 2020 года.

Эти два показателя нечетко коррелируют, так как нефтедобыча происходит все в более суровых условиях, что потребует больше труб нефтегазового сортамента для удовлетворения спроса на нефть и газ.

Показатели валового внутреннего продукта (ВВП) и производительности могут быть использованы для прогноза спроса на неэнергетическом сегменте бесшовных труб. Основываясь на двух изложенных выше факторах, потребление бесшовных труб нефтегазового сортамента превысит 12 млн. тонн в 2012 году. Таким образом, вопросы повышения производительности печи для нагрева заготовок трубопрокатных станов приобретают особую актуальность.

Научная новизна. Производство труб является новым для Павлодарского региона. В настоящее время на предприятии ТОО «KSP Steel» для нагрева заготовок используется карусельная печь, в проекте предлагается модернизировать привод заслонки, что приведет к сокращению аварийных простоев, уменьшению количества текущих ремонтов в межремонтном периоде.

Практическая  значимость. Основными причинами регулярно повторяющихся аварийных простоев карусельной печи является недоработка конструкции итальянскими специалистами механизма привода заслонки печи (а именно гидроцилиндра).

Поэтому модернизация привода заслонки имеет большую практическую значимость, так как позволяет снизить аварийные остановки, уменьшить количество текущих ремонтов в межремонтном периоде и увеличить производительность.

Оценка  современного состояния решаемой научной  проблемы. Снижение аварийных остановок, меньшее количество текущих ремонтов в межремонтном периоде увеличение производительности можно достичь за счет изменения конструкции (модернизации) привода заслонки.

Цель  дипломного исследования. Целью дипломного проекта является разработка модернизации привода заслонки карусельной печи для снижения аварийных простоев, уменьшения количества текущих ремонтов в межремонтном периоде и увеличения производительности печи.

Объектом дипломного исследования является линия горячей  прокатки (ЛГП) карусельной печи ПФ ТОО «KSP Steel».

Практическая  база написания дипломного проекта. Дипломный проект выполнен с использованием данных базового предприятия Павлодарского филиала ТОО «KSP Steel», собранных за время преддипломной практики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общая  часть

 

 

1.1 Общие  сведения о ПФ ТОО «KSP Steel»

 

«KSP Steel» –  это уникальное предприятие, единственный производитель стальных бесшовных  труб в Казахстане. Миссия – обеспечение  нефтедобывающих, геологоразведочных и машиностроительных компаний Республики Казахстан качественной трубной продукцией отечественного производства.

Цель – добиться признания «KSP Steel» в качестве надежного, открытого и постоянного  партнера, способного удовлетворить  и превзойти ожидания потребителя.

Основная деятельность «KSP Steel» связана с производством стальных бесшовных труб различного диаметра и назначения. Сегодня продукция компании с успехом используется при строительстве трубопроводов, на объектах нефтегазодобывающих и геологоразведочных компаний, машиностроительными и промышленными предприятиями Казахстана. Помимо поставок на внутренний рынок, она активно экспортируется в страны СНГ (Россия, Азербайджан, Туркменистан) и государства дальнего зарубежья, в том числе США.

«KSP Steel» –  предприятие с законченным циклом производства – от сырья до готовой продукции. Производственный комплекс завода включает сталеплавильный цех, трубопрокатное производство и линии чистовой обработки труб. Такая интегрированная структура, поддерживаемая Системой менеджмента качества, позволяет максимально эффективно реализовать потенциал компании.

Проектная мощность завода «KSP Steel» составляет 270 тыс. т  стальных бесшовных труб в год, c возможностью последующего наращивания  производства до 350 тыс. т. Предприятие  способно ежегодно производить до 50 тыс. т насосно-компрессорных (НКТ), 150 тыс. т обсадных и 150 тыс. т нефтепроводных труб. В 2007 году объем выпущенной трубной продукции составил 2200 тонн. За первое полугодие 2008 года было произведено 3800 тонн. Сейчас завод ежемесячно выпускает 5 тыс. т труб, а в 2010 году планируется выход на проектную мощность до 22,5 тыс. т в месяц. Предприятие работает по непрерывному металлургическому циклу в четыре смены.

Завод производит строительную арматуру диаметрами 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25 и 28 мм; металлические шары диаметром 40, 60, 80 и 100 мм; металлический круг диаметром 40, 60, 80 мм, бесшовные трубы для нефтяной промышленности Казахстана, Азербайджана, России, и др. На территории ПФ ТОО «KSP Steel» идет активное строительство ферросплавного цеха.

Трубопрокатные  агрегаты с автоматическим станом и  станами-тандем относят к числу  наиболее распространенных для производства бесшовных горячекатаных труб. На таких агрегатах производят свыше 30 % всех горячекатаных труб.

ЛГП (Линия горячей  прокатки) предназначена для производства горячекатаных бесшовных труб из круглой НЛЗ  ø210 и ø300 мм. Номенклатура производства труб с условным диаметром от 60 до 273 мм: трубы общего назначения, трубы для машиностроения, обсадные, насосно-компрессорные и нефтегазопроводные трубы. Мощность производства составляет 270 тысяч тонн в год.

Настройка, контроль и корректировка технологических  параметров прокатки производится с  использованием средств автоматики и информационно-вычислительной техники. При этом средства и системы автоматики ЛГП состоят из двух уровней:

- первый уровень  - средства и системы базовой  автоматики, расположенные на пультах  управления прокатными станами  и участками;

- второй уровень  - системы контроля и управления  технологическими процессами на базе мини - ЭВМ, расположенные в машинном зале;

- дисплей с  клавиатурой для ввода исходных  данных, корректировки настройки  и получения заданий на настройку;

- аналоговые  и цифровые приборы для контроля  текущих параметров технологического  процесса;

- печатающие устройства и регистрирующие приборы для качественного и количественного анализа параметров технологических процессов.

Валки, линейки  и стержни с оправкой должны непрерывно охлаждаться водой во время прокатки. Визуальный контроль за охлаждением  прокатного инструмента осуществляется постоянно технологическим персоналом участка горячего проката. Передача заготовок и гильз по всей технологической цепи должна производиться без задержек.

Контроль температурного режима прокатки осуществляется при  помощи стационарных пирометров, установленных в линии проката. Контроль правильности показания пирометров производится слесарем один раз в неделю.

Работа всего  технологического оборудования ЛГП  должна осуществляться в режиме автоматического  или полуавтоматического управления. В случае сбоев в работе оборудования или аварийных ситуаций на отдельных агрегатах, имеющих режим ручного управления, работа производится в режиме ручного управления (кроме РММ).

 

 

1.2 Общие  сведения о карусельной печи

 

Карусельная печь производительностью 110 тн/час предназначена для нагрева заготовок перед прошивкой, до температуры 1280°С. Основное требование к процессу нагрева заключается в получении заданной температуры, равномерной по длине и сечению заготовки. В качестве топлива используется газ пропан-бутан с удельным весом 2,38 кг/м³ и теплотой сгорания Q = 22000-25000 ккал/м³. В таблице 1 приведены основные номинальные размеры печи, данные на базе предприятия ТОО «KSP Steel».

 эталон 1: ø  – 210мм, L – 4200мм, вес – 1142кг.

 эталон 2: ø  – 300мм, L – 3500мм, вес – 1942кг.

 

Таблица 1 –  Основные номинальные размеры печи

 

Средний диаметр	26000мм
Ширина рабочей  зоны печи (от внутренней стенки к наружной стенки)	5300мм
Мертвая зона	11°
Внутренняя  высота печи выше линии проката, рекуперативная зона	2200мм
Внутренняя  высота печи выше линии проката, зона предварительного нагрева и нагрева.	2000мм
Внутренняя  высота печи выше линии проката, зона выдержки	1500мм
Средняя длина  печи от загрузочного до разгрузочного  окна.	79200мм
Средняя длина  печи (полного периметра)	81681мм
Высота вытяжной трубы	25500мм

Печь со всем вспомогательным оборудованием  запроектирована для обеспечения  следующих основных целей:

Загрузка и  выравнивание заготовок на поду печи с подающего рольганга посредством  загрузочной машины.

Транспортировка заготовки внутри печи с помощью  вращающегося пода. Вращение производится через группу приводов.

Разгрузка круглой  заготовки из печи на разгрузочный стол производится посредством разгрузочной машины. Начальное положение машины – перед загрузочной дверью печи в верхней позиции при полностью открытых язычках рычагов.

В тот момент, когда заготовка попадает на загрузочный  рольганг, рычаг опускается, закрытый язычок рычага захватывает и фиксирует  заготовку, затем рычаги поднимаются и передаются механической тележкой внутри печи; как только они встанут в нужное положение, рычаги снова опускаются, язычки рычагов открываются и заготовка передается на под печи.

После того, как  этот процесс завершен, механический рычаг поднимается и откидывается назад, готовы начать новый загрузочный цикл, до подачи следующей заготовки на загрузочный конвейер.

Минимизация расхода  топлива обеспечивается оптимальной  конструкцией профиля печи, обеспечивается зоной рекуператора без горелок, и соответствующей футеровкой и системой предварительного нагрева сжигаемого воздуха через отводящиеся газы, удаляемые из печи.

Оптимизация равномерного распределения температуры путем  комбинирования нескольких типов горелок  и соответствующих поджигающих  устройств.

Максимальная гибкость печи, сохранение энергии и формирование шлака через соответствующее число контрольных зон. Система привода пода печи через три группы приводов, расположенных под углом 120° на радиусе, двигатели и шестерни которых поддерживаются конструкцией поворотного типа.

Предусмотрен  стеллаж для шестерней, применяемый  на внешнем периметре рамы вращающегося пода.

Предусмотрена соответствующее герметичной закрытие загрузочных и разгрузочных окон с помощью охлаждаемых перемычка. Предусмотрена подвешенная диафрагма для разделения зон загрузки и разгрузки.

Предусмотрены боковые горелки в зонах предварительного нагрева и нагрева, для работы с пропорциональным воспламеняющим устройством для оптимизации  температурного контроля и сохранения энергии. Предусмотрены радиальные потолочные горелки  с плоским пламенем для достижения наиболее высокой равномерности распределения температуры.

Рабочее пространство печи: подвесной свод, внутренняя боковая  стенка, наружная боковая стенка, вращающаяся  подина.

Механизм вращения подины: (опорные ролики – 60шт., привода на прижимной раме – 3шт.)  Комплект простых колес установлен под печью, поддерживая раму пода печи