Общая характеристика заготовки для проката

Из схемы, представленной на рис. 8.4 видно, что производство проката осуществляется в два этапа. На первом получают полуфабрикат— блюм и заготовку для сортового металла или сляб для листа, из которых вторым этапом получают готовый прокат. Блюмом называется полоса квадратного или почти квадратного сечения от 200 до 400 мм по стороне длиной 6—10 м, получаемая на блюминге. Блюмы затем прокатываются на заготовочных станах до более мелких квадратных заготовок размерами 80—150 мм, которые поступают на сортовые станы (необходимо отличать названия выделенных видов полуфабриката).

Блюм может быть изготовлен по двум технологиям. По первой из слитка массой от 7 до 13 г (для углеродистых марок стали) он производится прокаткой на блюминге. Для легированных сталей развес слитков меньше, а для высоколегированных сталей (например, шарикоподшипниковых) может составлять несколько сотен килограмм, поэтому иногда их прокатку на заготовку осуществляют целиком на заготовочном стане, минуя блюминг. По второй технологии блюм требуемого сечения отливается на установках непрерывной разливки стали (УНРС) в сталеплавильном цехе. В настоящее время чаще применяют равнозначное название такой установки — “машина непрерывного литья заготовки” (МНЛЗ). Не будем останавливаться на технологии отливки блюмов, так как студенты должны иметь представление о ней из других курсов. Напомним, что из кристаллизатора соответствующего сечения непрерывно выходит бесконечная полоса, которая затем разрезается на литые блюмы мерной длины.

Важно обсудить технико-экономические аспекты двух технологий получения блюмов. Производство литых блюмов объективно дешевле, чем катаных, так как оборудование и технология проще. Однако скорости разливки невелики, и при больших объемах производства (свыше 1,5 млн. т сортового металла в год) УНРС не удовлетворяют потребности в блюмах. Увеличить их производство за счет увеличения площади поперечного сечения также не удается, так как при стороне квадрата выше 280 мм за счет неравномерного затвердевания весьма заметна разница по сечению в структуре, химическом составе и свойствах металла. На современном блюминге производительность достигает 3—6 млн. т металла в год, и под это количество блюмов построено сортовое производство большинства крупных металлургических заводов.

У литых блюмов есть свои недостатки. Если жидкий металл не очищен и содержит различные примеси, неметаллические включения и прочую “грязь”, то все это остается в литом блюме в виде ликвационной дорожки, расположенной в центре сечения, которая раскатывается, но не устраняется на готовом прокате. Катаные блюмы получаются из слитка, в котором примеси концентрируются в прибыльной части, отрезаемой при прокатке на блюминге, поэтому качество сортового металла из катаных блюмов из неочищенного жидкого металла выше, чем из литых. Чтобы получить чистые по примесям литые блюмы, необходимо жидкий металл очищать, затрачивая на это немалые средства, отчего эффективность литых слябов снижается.

Другой недостаток литого блюма состоит в том, что площадь его поперечного сечения иногда недостаточна для того, чтобы обеспечить на сортовых станах необходимую проработку. Отношение площадей сечения литого сляба и готового проката называется уковом. Требуется определенный уков, чтобы свойства металла после прокатки были высокими. Чем мельче литой блюм, тем больше проявляется этот недостаток.

На большинстве сортовых металлургических заводов обычно блюминги работают хорошо, нет необходимости перестраивать процесс, поэтому катаные блюмы применяются чаше, чем литые. Однако производство литых блюмов экономичнее прокатки слитков на блюминге примерно на 10—15 %. Последние достижения в области очистки металла, строительство новых, более дешевых УНРС радиального и особенно горизонтального типа расширяют возможности применения литых блюмов. Становится эффективным отливка заготовки сечением 150x150—100x100 мм и даже меньше, при этом отпадает потребность в установке блюминга и НЗС вообще. Например, на череповецком заводе “Северсталь” реализуется проект перевода сортового производства полностью на использование литых блюмов сечением ЮОх 100 и 150х 150 мм. Во многих передовых странах по новой технологии основная часть сортового проката производится из литой заготовки. Одновременно решаются вопросы с очисткой и защитой жидкого металла при разливке и кристаллизации.

На мини-заводах и заводах с малыми объемами производства может быть особенно эффективным применение литых блюмов или более мелких литых заготовок. На таких заводах начинают внедряться комплексные непрерывные агрегаты, в которых в единой непрерывной технологической линии установлены УНРС радиального или горизонтального типа и непрерывный сортовой прокатный стан, производящий готовую продукцию, например мелкий круглый прокат или арматурную сталь.

На заводах со средним и крупным объемом производства перспективно развитие обжимно-заготовочного комплекса, совмещающего машину непрерывного литья заготовки (МНЛЗ) с заготовочным станом. Это позволяет в едином производстве сосредоточить все вопросы формирования качества, начиная от жидкого металла до готовой продукции, кроме того, повысить выход годного на 12—18 % за счет лучшей организации производства и значительно удешевить его.

Примерно такие же выводы получаются при сравнении литых и катаных слябов — заготовки для производства листа. Сляб имеет прямоугольную форму поперечного сечения высотой от 50 до 280 мм (верхний предел по-прежнему определяется неравномерностью структуры металла по сечению), шириной от 1000 до 2000 мм и длиной до 18 м (массой от 5 до 36—40 т). Такие размеры литого сляба резко увеличивают эффективность его использования: при одинаковом объеме производства литые слябы на 15—17 % дешевле, чем катаные (с учетом дополнительных затрат на очистку жидкого металла и защиту струи при разливке). Слябинг как обжимной агрегат значительно мощнее и дороже, чем блюминг, развес слябовых слитков доходит до 23—27 т, технология их прокатки сложнее, чем блюмов, а геометрические размеры недостаточно точны. Все это позволяет использовать литые слябы как основной вид полуфабриката для производства листа. Новых слябингов уже не строят, хотя существующие не демонтируют. У нас в стране и за рубежом, прежде всего в Японии, есть много крупных металлургических заводов, выпускающих листовую продукцию только из литых слябов (в России, например, НЛМК). Существует тенденция отливки не только крупных слябов для современных высокоскоростных прокатных станов, но и тонких слябов для мини-заводов, имеющих толщину около 50 мм, что позволяют по-новому организовать производство тонкого листа и значительно снизить затраты на его производство.

В заключение приводим основные тенденции в развитии мировой металлургии, связанные со структурой производства стали, непрерывно-литых заготовок и горячекатаной стали (табл. 8.1).

Таблица 8. 1

Тенденции развития металлургии в мире