Производство горячекатанной стали

Черновая группа клетей оборудована, как правило, одной  универсальной четырехвалковой  клетью.

В некоторых станах в  черновую группу входят, кроме универсальных четырехвалковых клетей, универсальные двухвалковые клети, вертикальный и горизонтальный двухвалковые окалиноломатели.

Как правило, чистовая группа состоит из шести четырехвалковых клетей, аналогичных клетям непрерывных широкополосовых станов.

Расстояния между клетями черновой группы стана выбираются такими, чтобы раскат одновременно находился только в одной клети.

При прокатке в чистовой непрерывной группе клетей широкополосовых станов горячей прокатки раскат одновременно находится в нескольких или во всех клетях.

Черновая группа клетей непрерывного широкополосового стана  состоит из четырех или пяти клетей с горизонтальными валками и  клетей с вертикальными валками  и чернового окалиноломателя. Число  четырехвалковых клетей с горизонтальными  валками определяется толщинами слябов и раската для чистовой группы vЛРТРМ.

Встречаются широкополосовые  станы, черновая группа клетей которых  оборудована окалиноломателями  с вертикальными валками, трех универсальных двухвалковых клетей и трех универсальных четырехвалковых клетей.

Чистовая группа клетей состоит из шести-семи четырехвалковых клетей. В зависимости от условий охлаждения раската после черновой группы и сортамента стали расстояние между черновой и чистовой группами клетей составляет 40—100 м.

Перед чистовой группой прокатных клетей устанавливают летучие ножницы для обрезки передних, а в ряде случаев и задних концов раската и чистовой окалиноломатель. За отводящим рольгангом чистовой группы прокатных клетей устанавливаются моталки для смотки полосы в рулоны.

На одном из отечественных  заводов эксплуатируется непрерывный широкополосовой стан 2000, рассчитанный на перекатку полос толщиной 1,2—12 мм и шириной 900—1850 мм в рулонах массой до 36 т со скоростью прокатки до 20 м/с из литых слитков сечением 200-250х900-1850 мм и длиной до 10,5 м. Стан состоит из четырехвалковых рабочих клетей и трех двухвалковых клетей (окалиноломатель с горизонтальными и вертикальными валками), объединенных в две группы.

Стан оборудован методическими  нагревательными печами, которые снабжены устройствами для загрузки и выгрузки слябов, летучими ножницами для обрезки переднего конца полосы перед чистовой группой клетей, системой гидросбива окалины (вода подается под давлением до 14 МПа), устройством для охлаждения полосы перед смоткой в рулоны, а также моталками с устройствами для передачи рулонов на конвейер. Кроме того, вне потока предусмотрены средства отделки готовой продукции.

Все основные технологические  операции прокатки на широкополосовом стане 2000 механизированы и автоматизированы. Мощность главных приводов стана 119 тыс. кВт.

В отличие от стана 2500 черновая группа клетей стана 1700 состоит  из клети с вертикальными валками, чернового окалино-ломателя, одной  черновой четырехвалковой клети  и четырех черновых универсальных четырехвалковых клетей.

Клеть с вертикальными  валками диаметром 1000 мм предназначена для обжатия слябов по ширине, что позволяет значительно сократить сортамент слябов. Кроме того, в этой клети происходит взрыхление окалины на поверхности слябов.

Установка пятой черновой клети позволяет увеличить толщину слябов, благодаря чему увеличивается масса рулонов и производительность не только этого стана, но и слябинга.

Удаление окалины с  поверхности раската осуществляется водой с рабочим давлением до 12 МПа за черновым окалиноломателем, перед третьей, четвертой и пятой черновыми клетями.

Чистовая группа клетей состоит из чистового двухвалкового  окалиноломателя с валками диаметром 700 мм и семи чистовых четырехвалковых  клетей с рабочими валками диаметром 700 мм и опорными 1400 мм. Перед чистовой группой клетей установлены летучие ножницы для обрезки переднего конца раската.

Всю листовую сталь, прокатываемую  на этом стане, сматывают в рулоны тремя моталками, установленными на продолжении отводящего рольганга. Скорость прокатки в последней клети стана 1700 составляет 18 м/с, что обеспечивает необходимую температуру конца прокатки листов толщиной до 1,2 мм.

Различают полунепрерывные  листовые полосовые станы двух типов  — с одинаковой длиной бочки валков в каждой группе клетей и такие, у которых длина бочки валков в черновой группе больше. Станы второго типа — комбинированные, устанавливают на металлургических заводах с сортаментом и программой производства листового проката, предусматривающими выпуск не только рулонного проката, но и частично листового проката большей ширины и габаритов, чем это предусматривает характеристика рабочих клетей чистовой группы.

Так, на станах 2800 (1700 и 2300) 1700 в черновой группе клетей можно  прокатывать толстолистовую сталь  и ширина листа может достигать соответственно 2600 и 2100 мм, а в непрерывной чистовой группе клетей — рулоны шириной до 1550 мм.

Прокатанные листы в  этом случае по шлепперу, расположенному между клетью 2800 и чистовой группой клетей 1700, передаются на дальнейшую обработку на листоотделку.

Прокатка листовой стали  толщиной до 6 мм и шириной до 1550 мм заканчивается в непрерывной  группе клетей, при этом полоса сматывается  в рулоны моталками.

Наличие реверсивной  черновой клети в полунепрерывных  станах позволяет выбирать обжатие за проход и число проходов в зависимости от физико-механических свойств, что имеет важное значение при прокатке высоколегированных и труднодеформируемых сталей (например, трансформаторной, нержавеющей и др.). При прокатке таких сталей необходимо регулировать обжатия и скорость прокатки.

Рабочие клети современных  широкополосовых станов выполняют четырехвалковыми. Рабочие валки этих клетей имеют диаметр до 1120—1270 мм и ширину до 1525—1625 мм. Черновые универсальные клети снабжены вертикальными валками диаметром до 865 мм. Чистовые четырехвалковые клети оборудованы рабочими валками диаметром до 725—825 мм, опорные валки имеют такой же диаметр, как и валки в черновой группе.

В качестве нажимных устройств  широко применяются электромеханические нажимные механизмы, хотя они имеют большую инерционность. Быстродействие появившихся в последнее время реечных и клиновых гидравлических нажимных механизмов в 3— 4 раза выше, однако из-за сложности конструкции широкого распространения они пока не получили.

Между рабочими клетями  непрерывной группы размещают электромеханические, гидравлические или пневмогидравлические петлерегуляторы, обеспечивающие постоянное межклетевое натяжение полосы в процессе прокатки.

Для перевалки рабочих  клетей чистовой группы станов применяют быстродействующие механизированные устройства, обеспечивающие смену валков всех чистовых клетей и последней черновой клети в течение 5 мин. На некоторых станах смену рабочих валков осуществляют с помощью мостовых кранов. В этом случае на один конец перешлифованного валка надевают муфту-противовес. Двумя крюками мостового крана валок с муфтой подают к рабочей клети. Свободный конец муфты надевают на конец (треф) сменяемого валка. Подушки рабочего валка освобождают от подушек опорного валка и затем краном валок с подушками извлекают из рабочей клети. После этого краном валки поворачивают на 180⁰ и новый валок с подушками вводят в рабочую клеть.

Для получения листов с минимальной продольной разнотолщинностью  стан оборудуется системой автоматического регулирования толщины (САРТ). Поперечную разнотолщинность уменьшают, используя системы противоизгиба валков.

Используемый ранее  в практике метод подбора профиля  валков и его температурное регулирование  в процессе прокатки оказались малонадежными из-за большой инерционности.

В связи с повышением скорости прокатки на широкополосовых  станах более 10 м/с оказалось необходимым  вначале заправлять передний конец  полосы в моталку при скорости не свыше 10—11 м/с, а затем осуществлять постепенный разгон стана до максимальной расчетной скорости. Рекомендуемые ускорения принимают равными 0,05—0,1 м/с.

Для получения листов с заданными структурой и механическими свойствами современные станы оборудованы установками для душирования выходящей из последней клети полосы. На одном из станов была опробована   установка   роликов с перекосом в двух перпендикулярных плоскостях, обеспечивающих тонкой полосе, принимающей желобчатую форму, устойчивое  положение   при транспортировании.

На современных  широкополосовых станах уборка горячекатаных  полос осуществляется в виде рулонов.

На агрегатах непрерывной  резки производят резку рулонов  толщиной 1,2—10 мм на листы длиной 1,5—12 м. Кроме этого, осуществляют также  обрезку боковых кромок, правку, сортировку, маркировку, укладку в стопы, взвешивание и упаковку листов в пачки.

В последнее время  в линии агрегата поперечной резки  устанавливают дрессировочную клеть, оборудованную летучими микрометрами для управления нажимными винтами этой клети. Дрессировка уменьшает разнотолщинность и волнистость прокатанных листов.

Наиболее распространенным видом термической обработки  углеродистой и низколегированной  стали является нормализация. Ее проводят в проходных печах, установленных  на участке листоотделки цеха.

Листоотделочное отделение непрерывных и полунепрерывных станов горячей прокатки может быть оборудовано также агрегатами травления периодического действия, отдельно стоящими гильотинными ножницами, агрегатами продольной резки для роспуска рулонов на полосы и другим оборудованием.

Технологический процесс на непрерывных и полунепрерывных  станах

Слябы, нагретые в методических печах до заданной температуры, выдаются на отводящий печной рольганг и транспортируются к первой клети.

На современных непрерывных  широкополосовых станах первой клетью является клеть с вертикальными валками. Если ширина сляба несколько больше необрезной ширины листа, то сляб обжимают до необходимых размеров. При боковом обжатии слябов окалина взламывается без опасности вдавливания ее в поверхность металла. Этот способ удаления окалины эффективен, если обеспечивается деформация полосы в вертикальных валках по всей ее ширине. Опыт показывает, что при максимально возможном обжатии вертикальными валками 30—40 мм проникновение деформации по ширине сляба со стороны каждого вертикального валка составляет 400—500 мм, поэтому применение окалиноломателя с вертикальными валками особенно эффективно в том случае, когда ширина сляба находится в пределах 1000—1200 мм. Следует заметить, что эффективно применение окалиноломателей с вертикальными валками и при прокатке более широких слябов.

Валки окалиноломателей обычно непрофилированные (цилиндрические) с гладкой поверхностью или с неглубокой насечкой, которая улучшает процесс ломки окалины.

Следующей операцией является удаление окалины в черновом окалиноломателе, установленном перед черновой группой клетей. Обжатие в черновом горизонтальном окалиноломателе составляет 5—20%, этого достаточно для раздробления окалины, которую затем сбивают водой под давлением.

После вертикального  и горизонтального окалиноломателей сляб поступает к черновой группе клетей непрерывного широкополосового стана.

Длина бочки валков всех черновых клетей одинакова. Диаметр  рабочих валков первых клетей может  быть больше, чем последних.

В вертикальных валках черновых клетей применяют небольшие обжатия, примерно равные уширению полосы при прокатке ее в горизонтальных валках. Такое обжатие достаточно, чтобы ширина полосы была одинакова по всей длине, а на боковых кромках ее не образовались трещины. В последнее время на станах с уширительной клетью вертикальные валки позволяют отказаться от пресса за клетью.

Допустимые относительные  обжатия в клетях черновой группы находятся в пределах 20—50%.

Толщина подката, выходящего из черновой группы клетей, зависит от толщины прокатываемых листов и числа клетей в чистовой группе; она обычно равна 15—36 мм. По выходе из черновой группы клетей раскат проходит под струями воды высокого давления, что способствует удалению окалины. При прокатке в универсальных клетях раскат находится одновременно в горизонтальных и вертикальных валках.

Стан 1700 в составе черновой группы имеет горизонтальный окалиноломатель  с диаметром валков 900 мм и длиной бочки 1700 мм четырехвалковую клеть  с валками 950/1950 Х 1700 мм, универсальную четырехвалковую клеть .с горизонтальными валками 950/1350х1700, вертикальными с диаметром 800 мм и длиной бочки 250 мм, а также три универсальные четырехвалковые клети с горизонтальными валками 880/1250х1700 мм и вертикальными 800х250 мм.

Чистовая группа состоит  из горизонтального окалиноломателя  с диаметром валков 600 мм и длиной бочки 1700 мм и шести четырехвалковых  клетей с валками 650/1300х1700 мм.

Температура раската  после черновой группы зависит от марки стали, толщины подката, скоростей прокатки и др. Обычно она находится в пределах от 1040—1060 до 1050—1100° С.

В черновой группе клетей нет необходимости строго соблюдать соответствие скоростей между клетями. Поэтому в качестве привода этих клетей используют более дешевые двигатели переменного тока, обычно синхронные, возбуждаемые от тиристорных возбудителей.