Производство горячекатанной стали

После прокатки в черновой группе раскат передается к чистовой группе непрерывного стана. После выхода раската из черновых клетей стана его передний и задний концы в подавляющем числе случаев вытянуты в виде «языка» и «хвоста». Основной причиной получения «языков» и «хвостов» является неправильная форма сляба, поступающего на прокатку. Полоса, прокатанная из сляба, имеющего форму параллелограмма, имеет «язык» и «хвост», расположенные противоположно. Сляб, имеющий в плане форму правильной трапеции (высота трапеции — ширина сляба), прокатывается в полосу, у которой язык и хвост расположены по одну сторону продольной оси. У полосы, прокатанной из сляба, имеющего форму односторонней трапеции, наблюдается либо язык, либо хвост. Более холодные, чем раскат, языки и хвосты могут оставить на валках чистовой группы отпечатки. Кроме того, при прокатке в чистовой группе раската с языками и хвостами существует опасность застревания их в валках. Чтобы предотвратить подобные явления, языки обрезают на летучих ножницах, установленных перед чистовым окалиноломателем.

После обрезки на ножницах переднего конца раскат проходит через чистовой окалиноломатель, обеспечивающий обжатие 5—10%, достаточное для взламывания окалины.

Полоса при проходе  через окалиноломатель находится  одновременно в нескольких клетях непрерывного стана, поэтому скорость вращения валков окалиноломателя должна соответствовать скоростям прокатки во всех клетях чистовой группы.

Необходимым условием прокатки в чистовой группе клетей является постоянство секундных объемов. При распределении обжатий в  клетях чистовой группы вальцовщик следит за нагрузкой двигателей, чтобы она не превышала предельно допустимой величины.

Обычно прокатку ведут с небольшим петлеобразованием. Это делается для предотвращения утяжки полосы. Петлю между клетями поддерживают петледержателем.

Современные станы имеют  скорость прокатки в последней клети  непрерывной группы до 30 м/с. Проводка переднего конца раската через все клети непрерывной группы и заправка переднего конца полосы в моталки при такой скорости практически невозможны. Поэтому первоначальная операция пропуска переднего конца полосы через клети и заправка в моталку осуществляются на скорости не более 10 м/с. После заправки переднего конца в моталки стан разгоняется до заданной рабочей скорости.

Из-за необходимости регулирования  скорости прокатки в широких пределах в качестве привода для клетей непрерывных групп широкополосовых станов применяют двигатели постоянного тока.

Как указывалось выше, при непрерывной прокатке тесно  взаимосвязаны параметры очага  деформации всех клетей непрерывной группы. Важным параметром является межклетевое натяжение, которое, создавая переднее и заднее натяжения, меняет условия деформаций. Чем выше эти натяжения, тем меньше усилия прокатки, а это в свою очередь ведет к уменьшению величины Упругих деформаций. Однако чрезмерное натяжение вызывает утяжку полосы, в результате чего размер по ширине полосы выходит за пределы минимально допускаемых величин.

Поэтому величины межклетевых  натяжений выбирают в зависимости  от пластических свойств металла  при температуре прокатки..

Обычно наблюдается  тенденция к увеличению удельных натяжений в последних межклетевых промежутках и подъему общего уровня удельных межклетевых натяжений при прокатке тонких широких полос, а также полос из легированных сталей.

Для непрерывных широкополосовых  станов чрезвычайно важен температурный режим прокатки. Температурные условия прокатки зависят от конструктивных особенностей стана (схема расположения основного оборудования, протяженность технологических линий) и особенностей технологического процесса (температура нагрева слябов, толщина подката и готовой полосы, скоростной режим прокатки).

На станах горячей  прокатки листа температурный режим  регламентируется по участкам стана в зависимости от толщины готовой продукции и требуемых свойств.

Установлено, что оптимальная  температура конца прокатки на полосовых  станах 840—920 (для тонких полос более низкая температура), а температура смотки 550—650° С. Относительное обжатие в предпоследней клети непрерывной группы не должно превышать 25%, а в последней 10—15%.

При этих условиях получается требуемая структура и механические свойства не только в готовой продукции, но и в подкате для последующего передела в цехах холодной прокатки. В табл. 19 приведен температурный режим прокатки на непрерывном широкополосовом стане 2000.

Температура прокатки контролируется фотоэлектрическим пирометром ФЭП-4, предназначенном для измерения и записи температуры неподвижных или движущихся тел. Прибор устанавливается таким образом, чтобы измерению не мешала окалина на поверхности раската или пары воды, идущей на охлаждение валков и полосы.

Требуемую температуру  смотки полос всего диапазона толщин получить на отводящем рольганге полосового стана при естественном охлаждении невозможно. Для регламентированного охлаждения полос применяют душирующие установки.

Охлаждение полосы может  быть как ламинарное (струи воды свободно падают на поверхность полосы), так и струйное под давлением. Струйное охлаждение под давлением применяют для охлаждения полосы снизу.

При ламинарном охлаждении вода вытекает из баков через трубки. Баки обычно объединены в несколько  секций.

В результате больших температурных перепадов в валках возникают внутренние напряжения, которые могут привести к их поломке. Поэтому особое внимание следует уделять разогреву и охлаждению валков в период работы прокатного стана. С этой целью в период разогрева применяют предварительный подогрев валков перед закалкой в стан. Задачей предварительного подогрева является нагрев валков до температур, соответствующих их установившемуся тепловому режиму при нормальной работе стана.

Качество профиля горячекатаной  полосы, полученной на непрерывных станах, определяется отсутствием волнистости и коробоватости. Эффективным мероприятием по уменьшению продольной разнотолщинности является увеличение жесткости и автоматизация рабочих клетей чистовой группы.

Поперечная разнотолщинность полосы определяется профилем рабочих валков в момент прокатки.

Тепловая профилировка недостаточно эффективна вследствие значительной тепловой инерционности валков. Противоизгиб валков является эффективным способом управления.

При настройке клетей широкополосовых станов проверяют горизонтальность и параллельность валков.

Превышение нижнего  рабочего валка над уровнем рольгангов обычно составляет 20—50 мм.

Проверку параллельности валков первых одной-двух клетей черновой группы проводят с помощью нутромера, валков всех остальных клетей стана — путем обжатия прутков. На разных станах допускается перенос в черновых клетях до 0,3—0,05 мм, в клетях чистовой группы до 0,1—0,02 мм.

Указателями растворов  горизонтальных валков широкополосовых станов являются продуктиметры, установленные на приборных щитках вальцовщиков. Продуктиметры настраиваются следующим образом.

В черновой группе, где  имеется возможность непосредственного  измерения толщины полосы, продуктиметры  устанавливают так, чтобы они  показывали толщину выходящей из клети полосы.

В непрерывной группе клетей для установки продуктиметров на «нуль» включают электродвигатели нажимных винтов, доводят валки до соприкосновения и при определенном превышении тока двигателя над током  холостого хода двигатели отключаются  и продуктиметры устанавливают на «нуль». Технологическими инструкциями регламентируется превышение тока или усилия прижатия валков, если на стане есть силоизмерители (месдозы).

Непрерывную группу клетей настраивают на так называемый настроечный  профиль, который определен для каждого стана. Для этого профиля в инструкции приводятся показания продуктимеров и скорости прокатки по клетям.

Вертикальные валки  настраивают и перестраивают  по отношению номинальной ширине полосы.

Клети непрерывной группы перестраивают в соответствии с таблицами перестройки, в которых предусматривается изменение растворов между валками и скоростей прокатки при изменении толщины или ширины готовой полосы.

Выводные проводки должны плотно прилегать к рабочим валкам и не иметь зазоров и перекосов. Нижнюю проводку устанавливают на 30—50 мм ниже верхней образующей нижнего рабочего валка.

Направляющие линейки  располагают симметрично оси  прокатки, их растворы на 60—80 мм шире прокатываемой полосы.

При прокатке на полунепрерывных  станах раскат для непрерывной группы готовят на реверсивных обжимных клетях, где режим обжатий назначается исходя из условий захвата. Все остальные технологические параметры прокатки листовой стали такие же, как и при прокатке на непрерывном стане.

Прокатанная полоса сматывается  моталками и затем рулоны передаются в цех холодной прокатки или на листоотделку.

В листоотделке рулоны могут  быть упакованы и отправлены заказчику. Часть рулонов направляется на порезочные агрегаты и в виде листов также  отправляется заказчику. Если требуется термическая обработка или травление, то проводят эти технологические операции.

Для окончательной отделки  поверхности листов, уменьшения разнотолщинности, устранения волнистости и коробоватости  листовой металл подвергают дрессировке, т. е. прокатке с небольшими обжатиями. Дрессировочные клети устанавливаются в линиях агрегатов поперечной резки либо отдельно.

Технико-экономические  показатели производства горячекатаных  листов

К технико-экономическим  показателям, характеризующим производство листовой стали, относятся: производительность стана, расход металла, валков, воды, а также энергетические затраты (электроэнергия, пар, сжатый воздух, топливо) на тонну готовой листовой стали.

Технически возможная  часовая производительность листового стана может быть определена так: А = 3600 G/Т, а практически возможная часовая производительность А =36000 GK_и /Т, где G—масса заготовки; Т—ритм прокатки; К—коэффициент использования стана.

Ритм прокатки включает в себя время собственно прокатки и время пауз между отдельными проходами и заготовками.

Коэффициент использования  стана К_и учитывает различные простои, связанные с организацией производства.

Коэффициент использования  стана находится в пределах 0,87—0,95.

Расход металла определяется потерями металла на угар в нагревательных устройствах и во время прокатки, на обрезку боковых кромок и концов и на брак.

Наибольший расход металла  наблюдается при прокатке толстолистовой стали на станах линейного типа, где величина боковой обрезки (при прокатке из слябов) составляет 5—10%. Обрезь переднего и заднего концов составляет также 5—10%. Расходные коэффициенты при прокатке толстолистовой стали из слябов следующие:

 

Кипящая углеродистая сталь	1,18—1,23
Спокойная углеродистая сталь	1,20—1,25
Низколегированная сталь	1,20—1,27

Расход электроэнергии включает в себя расходы на прокатку, отделку и термообработку листов. Для толстолистовых станов линейного  типа он составляет 60—70 кВт· ч/т.

Расход топлива при  производстве толстолистовой стали  на 1 т составляет примерно 2520 МДж.

Расход валков на толстолистовых станах линейного типа находится в пределах 1,20—1,30 кг на 1 т листовой продукции.

Расход воды при производстве толстолистовой стали составляет 2100—2600 м/ч.

Расходные коэффициенты при прокатке на непрерывных станах горячей прокатки в листах и рулонах (значения в скобках):

Кипящая углеродистая	1,065—1,075 (1,03—1,05)
Спокойная углеродистая	1,075 (1,03—1,075)
Низколегированная	1,075 (1,075)

 

Расход электроэнергии для непрерывных и полунепрерывных  станов составляет около 60 кВт-ч/т, расход топлива 21 Мдж/т; расход валков 0,8—1,5 кг/т, расход воды 7500 м/ч.

ЛИТЕРАТУРА

 

1  Ефименко С.П., Следнев  В.П. Вальцовщик листопрокатных  станов. - М.: Металлургия, 1981

2       Целиков  А.И. Основы теории прокатки. - М.: Металлургия, 1965

3    Бровман М.Я., Зеличенок В.Ю. Усовершенствование  технологии прокатки толстых  листов. - М.: Металлургия, 1969

4      Выдрин  А.М. Процесс непрерывной прокатки. - М.: Металлургия , 1970