Прокатка листов и плит на толстолистовых станах

На металлургических заводах широкое распространение получили одноклетьевые четырехвалковые станы, применяемые для прокатки толстолистовой стали большой ширины. Эти станы имеют длину бочки валков до 5500 мм, диаметр опорных валков до 2000 мм и рабочих до 1000 мм; на них прокатывают листы толщиной до 160 мм и плиты из слитков массой до 60 т и более.

Однако наиболее широкое распространение для прокатки толстолистовой стали получили двухклетьевые станы с последовательным расположением рабочих клетей. Первая клеть является черновой, а вторая - чистовой. Эти станы применяются для прокатки толстолистовой стали шириной до 5000 мм. На металлургических заводах установлен целый ряд толстолистовых двухклетьевых станов для прокатки толстых листов из углеродистых, низколегированных и легированных сталей и сплавов. К ним следует' отнести такие станы как 2800, 3600 и 5200.

Производительность двухклегьевых станов выше, чем одноклеть- евых. Листы получаются лучшего качества, так как чистовая клеть работает на подкате, очищенном от окалины в черновой клети. Кроме того, при прокатке листовой стали в черновых и чистовых клетях увеличивается продолжительность срока службы валков и, следовательно, уменьшается число перевалок на стане.

В зависимости от конструкции рабочих клетей различают следующие типы двухклегьевых станов с последовательным расположением клетей: черновая двухвалковая клеть и чистовая четырехвалковая; черновая и чистовая четырехвалковые клети. В качестве чистовой клети широко применяются четырехвалковые клети, обеспечивающие прокатку листовой стали с меньшей разнотолщинносгью по ширине, более высоким качеством поверхности и большим обжатием за проход.

Чистовые универсальные четырехвалковые клети применяются значительно реже, так как вследствие поперечного прогиба при прокатке широких и сравнительно тонких листов они не обеспечивают эффективного обжатия кромок.

Использование на двухклегьевых станах в качестве черновой клети четырехвалковых клетей позволило повысить точность прокатки, так как подкат в чистовую клеть поступает с меньшей разнотолщин- ностью. Для обеспечения большего обжатия за каждый проход рабочие валки черновой четырехвалковой клети должны иметь увеличенный диаметр. Рабочие валки чистовой клети должны иметь меньший диаметр, а опорные валки больший, так как в чистовой клети прокатывают более тонкие полосы и усилие металла на валки при прокатке в ней больше. Практика показала, что в случае применения рабочих валков относительно малого диаметра большой диаметр опорных валков имеет ряд преимуществ. Применение опорных валков большого диаметра способствует интенсификации процесса прокатки и, следовательно, увеличению производительности стана. При этом обеспечивается выкатка более тонких листов. Большая жесткость опорных валков создает условия для прокатки листовой стали с меньшими допусками. Уменьшение упругой деформации рабочей клети достигается увеличением жесткости станины. В качестве подшипников валкового узла широко применяют подшипники качения и жидкостного трения. Все эго и повышенная мощность электродвигателей стана позволяют интенсифицировать процесс прокатки и выкатывать сравнительно тонкие листы при достаточно низких температурах конца прокатки.

На рис. 4.4 показана схема типового толстолистового стана 2800, который прокатывает слябы толщиной 100...250 мм, шириной 1000.. .1600 мм, длиной 1500.. .5500 мм и массой до 8 т.

Схема толстолистового стана 2800

Рис. 4.4. Схема толстолистового стана 2800: I - нагревательная печь;

  • 2 - подводящий рольганг; 3 - черновая клеть с вертикальными валками; 4 - черновая двухвалковая реверсивная клеть;
  • 5 - промежуточный рольганг; 6 и 7 - чистовая универсальная четырехвалковая клеть с вертикальными б и горизонтальными 7 валками; 8 - шестеренная клеть; 9 - редуктор; 10 - электродвигатель

Стан имеет три последовательно расположенные клети. Первая - с вертикальными валками диаметром 1000 мм, длиной бочки 700 мм и приводом, осуществляемым от электродвигателя мощностью 850 кВт (0—70—210 об/мин). Вторая - черновая двухвалковая реверсивная клеть с валками диаметром 1150 мм и длиной бочки 2800 мм. Каждый валок черновой клети приводится от отдельного электродвигателя постоянного тока мощностью 2950 кВт (0-30-60 об/мин).

С передней и задней сторон клети установлены конические ролики для кантовки сляба в горизонтальной плоскости и манипуляторы для правильной задачи раската в валки. Третья - чистовая клеть стана 2800 является универсальной четырехвалковой клетью. С передней стороны клети имеются два вертикальных валка, предназначенных для обработки боковых кромок. Размеры горизонтальных валков: диаметр рабочих валков 800 мм, опорных 1400 мм. Рабочие валки приводятся от электродвигателя постоянного тока мощностью

7360 кВт (0-80-160 об/мин). Размеры вертикальных валков: диаметр 700 мм и длина бочки 180 мм. Валки приводятся через цилиндрический редуктор от двух электродвигателей мощностью 200 кВт.

Вспомогательное оборудование стана: правильные машины для горячей и холодной правки, холодильники, гильотинные и дисковые ножницы и др.

Исходные слябы после удаления поверхностных дефектов нагревают в методических печах до 1200... 1250 °С. Нагретые слябы по рольгангу поступают к рабочей клети с вертикальными валками, в которых производится обжатие по ширине примерно на 50 мм для взрыхления окалины, которая удаляется с поверхности в установке гидросбива печной окалины струей воды высокого давления 12 МПа (120 атм).

После этого раскат поступает на рабочий рольганг черновой реверсивной клети, где его поворачивают на 90° в горизонтальной плоскости при помощи специального приспособления, центрируют манипуляторными линейками, задают в валки и ведут поперечную прокатку за 2-4 прохода до получения заданной ширины. Затем раскат поворачивают на 90° в горизонтальной плоскости и задают в клеть с вертикальными валками для обжатия боковых кромок. После этого раскат поступает в черновую клеть для продольной прокатки до толщины, с которой он выдается из этой клети (примерно на 80 % меньше начальной толщины). Обжатие за проход в черновой клети при продольной прокатке раската шириной примерно 1000 мм составляет 40...60 мм, а при ширине раската 2100...2500 мм - 10...25 мм.

После черновой клети раскат поступает в универсальную чистовую клеть. Обжатие за проход в этой клети зависит от ширины и толщины подката и составляет 10... 15 мм в первых проходах и до 1 ...2 мм в последнем. Температура начала прокатки в чистовой клети должна быть не ниже 1000 °С, а конца 720 °С. Снижение температуры ниже 700 °С приводит к значительному наклепу металла.

Полученный лист поступает на отделку - горячую правку, охлаждение на душирующей установке, резку на гильотинных ножницах, термическую обработку и т.д.

На более мощных толстолистовых станах, таких как 3600-5000, прокатывают крупногабаритные листы примерно по таким же схемам.

Прокатка плит на толстолистовых станах производится из слитков, которые нагревают в нагревательных колодцах. Нагретые слитки вытаскиваются из колодцев клещевым краном, устанавливаются в стационарный опрокидыватель и укладываются на ролики приемного рольганга узким концом но ходу прокатки.. По рольгангу слитки попадают в установку гидросбива печной окалины, где она удаляется под давлением 150 МПа. В черновой клети за два прохода на слитке выравнивают поверхность, а затем на приемном рольганге при помощи конических роликов поворачивают на 90° и прокатывают поперек оси прокатки с целью увеличения ширины слитка (до требуемой ширины толстой плиты).

Далее уширенный слиток снова поворачивается коническими роликами рольганга на 90°, центрируется линейками манипулятора, прокатывается до требуемого размера по толщине. В процессе прокатки окалина с поверхности плиты удаляется гидросбивом. После прокатки плиты при помощи сталкивателя укладываются в пакет на штабелирующий подъемно-опускающийся стол, откуда передаточными тележками транспортируются в пролеты замедленного охлаждения, огневой резки и зачистки. При необходимости плиты подвергаются термической обработке в камерных печах с выдвижным иодом.

Толстолистовую сталь на станах линейного типа можно прокатывать различными способами, что прежде всего зависит от ширины слябов. В тех случаях, когда ширина сляба равна ширине листовой стали с необрезанными боковыми кромками, сляб прокатывают вдоль до необходимой толщины и длины листа с припусками для обрезки переднего и заднего концов.

Часто толстолистовую сталь прокатывают из слябов, ширина которых меньше ширины готового листа. В таких случаях процесс прокатки состоит из трех стадий.

Первая стадия (рис. 4.5, а). Слябы прокатывают вдоль для выравнивания толщины, которая вследствие смятия концов при резке на ножницах слябинга или блюминга неодинакова. Кроме того, такая прокатка уменьшает сужение концов листа, которое будет тем меньше, чем больше вытяжка в первых проходах и чем больше ширина сляба.

Вторая стадия (рис. 4.5, 6). Если ширина раската больше, чем расстояние между гремя роликами приемного (рабочего) рольганга, то слябы прокатывают поперек для получения необходимой ширины к) листовой стали. Эту стадию процесса прокатки обычно называют разбивкой ширины. Для этого сляб после первых 2-4 проходов поворачивают (кантуют) на 90° и прокатывают поперек его длины до получения необходимой ширины.

Схема прокатки толстых листов из слябов (ширина сляба меньше ширины листа)

Рис. 4.5. Схема прокатки толстых листов из слябов (ширина сляба меньше ширины листа): а - прокатка сляба вдоль; б - прокатка раската поперек для получения необходимой ширины листа; в - прокатка раската вдоль для получения толщины и длины листа;

Ься - ширина сляба; /;к - ширина готового листа; К - кантовка

Третья стадия (рис. 4.5, в) - прокатка раската для получения необходимой длины. Для этого раскат снова поворачивают на 90° (рас- канговывают) и прокатывают его вдоль.

При прокатке толстых листов из слябов с шириной меньше ширины листа разбивку ширины можно и не делать, если ширина листов будет получаться из длины сляба, а длина - из ширины сляба. Это достигается прокаткой сляба в поперечном направлении. Такой способ прокатки уменьшает анизотропность и улучшает механические и технологические свойства образцов, вырезанных из листов в поперечном направлении. Но длина сляба ограничивается длиной бочки валка, что ведет к значительному снижению массы сляба и, следовательно, производительности стана.

Ширина слитков, применяемых для прокатки листовой стали, всегда меньше ширины листов. Поэтому процесс прокатки толстолистовой стали из слитков также состоит из грех стадий: прокатки слитков вдоль для снятия конусности и выравнивания толщины по длине, прокатки поперек для получения необходимой ширины листа и прокатки в продольном направлении для получения необходимой длины.

На некоторых толстолистовых станах для получения необходимой ширины листа прокатку слитков или слябов с шириной меньшей, чем расстояние между гремя роликами рольганга, ведут с задачей не по длине, а на угол (рис. 4.6).

Для получения листа прямоугольной формы при прокатке на угол раскат задают в валки то одним, то другим углом. При этом увеличивается ширина и длина раската, причем это увеличение зависит от угла задачи ф(|: чем больше угол задачи, тем меньше увеличивается ширина раската. Для ускорения разбивки ширины угол задачи обычно выбирают, исходя из расстояния между тремя роликами рольганга. Обычно угол фо находится в пределах 5...30° и выбирается таким образом, чтобы раскат устойчиво лежал на грех роликах приемного рольганга.

Прокатка на угол

Рис. 4.6. Прокатка на угол: а - задача раската на угол (первый проход); б - задача раската обратным углом (последний проход)

Зная угол кантовки, легко определить угол

где фо - начальный угол кантовки; С0о - угол раската перед прокаткой на угол, равный 90°.

Используя формулу (4.1), ширина прокатываемого листа может быть определена, исходя из условия

Если эго условие выполняется, то иначе

Длину прокатываемого сляба можно рассчитать по формуле

Прокатываемый металл должен лежать на трех роликах рольганга при условии

Если условие не выполняется, то раскат кантуется на больший угол и расчет ширины и длины прокатываемой заготовки рассчитывается заново, исходя из нового угла кантовки, по формулам (4.1)- (4.5).

При прокатке сляба на угол от прохода к проходу форма его искажается и из прямоугольной формы раскат принимает форму параллелограмма. Это объясняется тем, что вытяжка металла происходит в направлении прокатки. Углы листа при этом обжимаются более интенсивно, чем середина, и для того, чтобы знать реальную толщину и ширину раската, должна производиться корректировка их значений за счет усреднения полученных данных. Для простоты расчета геометрических параметров раската можно сделать допущение, что лист при прокатке на угол обжимается по всей плоскости равномерно. Тогда ширину и длину сторон заготовки после прохода рассчитываем по формулам

где - коэффициент вытяжки;

а изменение углов:

С увеличением размеров листа угол кантовки можно уменьшить, что приведет к более интенсивному увеличению ширины листа.

После того как будет получена необходимая промежуточная ширина (примерно половина расстояния между тремя роликами рабочего рольганга) раскат кантуется на обратный угол, и разбивка ширины продолжается до тех пор, пока не будет получена требуемая ширина листа. При этом лист должен иметь правильную прямоугольную форму. Убедиться в этом можно с помощью формулы

где Д - минимально допустимое отклонение угла раската от 90°.

Преимуществом прокатки на угол при разбивке ширины листа является постепенное увеличение усилия металла на валки в период захвата. Задача раската длинной стороной параллельно оси валков вызывает ударную нагрузку на валки, но сокращает продолжительность прокатки и уменьшает количество отходов при обрезке боковых кромок переднего и заднего концов листа.

Прокатку в черновой клети двухклегьевых станов ведут при высоких температурах. Температура начала прокатки в этих клетях ограничивается допустимой температурой нагрева слябов и находится в пределах 1150... 1200 °С. Температура конца прокатки зависит от толщины слябов, толщины подката, числа проходов и времени прокатки и практически составляет 1000... 1100 °С. При таком снижении температуры прокатки режимы обжатий в чистовой клети могут быть одинаковыми для всех прокатываемых сталей, так как их сопротивления деформации при данных температурах различаются незначительно.

В зависимости от толщины листа и сляба толщина подката, поступающего в чистовую клеть, различна. Например, при прокатке листов толщиной 4...25 мм толщина подката составляет 15...50 мм, при этом температура начала прокатки в чистовой клети должна быть не ниже

1020... 1050 °С, а температура конца прокатки не ниже 820 °С. На стане возможно осуществлять контролируемый температурный режим прокатки путем охлаждения раската на рольганге (на воздухе или с помощью водовоздушной смеси), при этом температура конца прокатки в чистовой клети находится в пределах 730...750 °С.

Температура начала прокатки листов из углеродистых сталей в чистовой клети обычно не ниже 950 °С. Нормальной температурой конца прокатки, обеспечивающей мелкозернистую структуру и не приводящей к наклепу, можно считать температуру в пределах 800...900 °С.

Для получения удовлетворительной структуры металла после прокатки листы охлаждаются на рольганге холодильника за чистовой клетью стана. Над роликами и внизу между ними находятся коллекторы с форсунками, присоединенными к цеховым магистралям воды и воздуха. Горячие листы охлаждаются водяной пылью из форсунок до 600...700 °С.

После прокатки в чистовой клети полосы толщиной 5... 14 мм, если не требуется термическое упрочнение, ускоренно охлаждаются до заданной температуры и нравятся на первой роликовой правильной машине. Раскат толщиной 14...50 мм правится на втором правильном агрегате. Передний и задний концы раската, а также порезка пополам, если это необходимо, обрезаются на первых ножницах поперечной резки.

Раскаты охлаждаются на рольгангах холодильника, визуально осматриваются на инспекционных стеллажах (при необходимости выборочно зачищают дефекты на поверхности), маркируются и подвергаются ультразвуковой дефектоскопии на рольганге. На комбинированных установках обрезают боковые кромки, затем раскаты разрезают на мерные длины на ножницах поперечной резки. Готовые листы проходят клеймовочные и маркировочные машины и транспортерами направляются для укладки в карманы и взвешивания пачек на платформенных весах.

Для повышения прочности и пластичности (ударной вязкости) листов толщиной 10... 100 мм из углеродистой и легированной стали применяют термическое упрочнение - быстрое охлаждение (закалку) либо с прокатного нагрева, либо после нагрева до высокой температуры.

Термоупрочнение толстых листов осуществляют в непрерывных линиях, состоящих из проходной печи с роликовым подом для нагрева металла до 900... 1000 °С (аустенитизация), закалочного устройства (пресса или роликовой машины), проходной роликовой печи для отпуска (уменьшения внутренних остаточных напряжений) листов при температуре 450...550 °С и роликовой правильной машины. Термообработанные раскаты и листы направляются затем на две линии резки основного технологического потока или на третью линию резки, примыкающую к термическому отделению.

При прокатке листов на двухклегьевых станах необходимо учитывать, чтобы время загрузки клетей было примерно одинаковым. Это достигается за счет перераспределения обжатий между клетями. В черновых клетях максимальные обжатия за проход составляют

40...50 мм, а суммарное обжатие примерно 80 % от общего суммарного обжатия в двух клетях. Таким образом, на чистовую клеть приходится примерно 20 % обжатия.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >