Пути устранения недостатков продольной схемы прокатки

Присущие продольной схеме прокатки недостатки, связанные с наличием уширительных пропусков, необходимо свести к минимуму. Предложено несколько конструктивных и технологических решений, устраняющих искажение листа в плане.

Рис. 15.15. Кристаллизатор переменной ширины

Прежде всего следует рассмотреть такие решения, в которых уширительные пропуски вообще отсутствуют. В Германии предложен для отливки слябов кристаллизатор переменной ширины, состоящий из двух взаимно перемещающихся половинок (рис. 15.15). Такой кристаллизатор не удалось внедрить в промышленность, так как при переходе от одной ширины на другую некоторый участок непрерывно-литого сляба имеет переменную ширину, и эта часть металла не может быть использована. Частые перестройки кристаллизатора дестабилизируют процесс отливки слябов. Кроме того, по организационным трудностям пока не удается отливать слябы “под заказ”, т. е. для каждого листа индивидуально. Для этого необходимо жесткое планирование производства на участке отливки слябов и на прокатном стане, чего пока нигде нет.

Более перспективна установка перед вертикальной клетью действующего стана одной-двух редукционных клетей (патенты России, ЦНИИЧермег). Отдельно стоящий редукционный стан производительностью 10 млн. т/год по всаду (рис. 15.16), установленный в Японии, предназначен для получения слябов шириной от 950 до 1850 мм излитых слябов размерами 280x1900 мм. Сляб после нагрева в печи и снятия гидросбивом окалины прокатывается в двух вертикальных редукционных и одной горизонтальной клетях, затем разрезается

Рис. 15.16. Редукционный стан:

/— приемный рольганг; 2 — загрузочный рольганг; 3— методическая печь; 4 — толкатель; 5— амортизатор; 6 — рольганг; 7— камера гидро- сбива окалины; 8— рабочий рольганг; 9 — манипулятор; 10— редукционная клеть; II— горизонтальная клеть; 12— ножницы; 13— механизм уборки обрези; 14— уборочные карманы на мерные части, которые направляются на основной стан — толстолистовой или широкополосный — или к уборочным карманам.

Рис. 15.17. Прокатка сляба в редукционной клети

Редукционная клеть — это клеть с вертикальными валками, имеющими глубокие и тесные калибры. Прокатка в таких калибрах (рис. 15.17) способствует защемлению сляба стенками калибра, поэтому потеря устойчивости сляба наступает при гораздо больших отношениях Ь/И, чем на гладкой бочке или в обычных ящичных калибрах. Предельные значения на гладкой бочке Ь/И = 1,7, в ящичном калибре Ь/И = 2,0—2,2, при прокатке в специальных глубоких и тесных калибрах редукционного стана потеря устойчивости наблюдается при Ь/И = 7,0—8,0 и выше.

Кроме того, в таких калибрах деформация легче проникает в глубину очага деформации, поэтому при значениях 1/И_ср гораздо меньших, чем на обычных высоких очагах, деформация проникает в центральные слои. Наплывы из-за неравномерности деформации значительно меньше выражены, чем, например, при прокатке на слябинге. Редукционные клети позволяют литые слябы постоянных размеров прокатывать до требуемой ширины, отказавшись от уширительных пропусков.

Ни на одном толстолистовом стане России не установлены редукционные клети, хотя они хорошо показали себя при полупромышленных испытаниях. Впервые такие клети установлены не на толстолистовых, а на широкополосных станах (НШПС), где проблема регулирования ширины сляба в широких пределах стоит острее, так как на таких станах (последнего поколения) вообще не применяются уширительные пропуски. В 1980 г. упомянутый выше редукционный стан был установлен на НШПС завода в Оите (Япония).

Рис. 15.18. Обжатие боковых кромок сляба на прессе

Можно решить проблемы сокращения боковой обрези путем установки пресса после черновой клети кварто. После уширительных пропусков сляб обжимается с боков на прессе (рис. 15.18). При этом устраняются образовавшиеся языки, а на боковых кромках появляются небольшие наплывы. Дальнейшая прокатка сравнительно тонких полос в продольных пропусках осуществляется почти при ровной боковой кромке. Кроме того, по наплывам высотное обжатие немного больше, чем по средней части, поэтому вытяжка кромок больше, чем середины. Это компенсирует недостаток металла в прикромочных областях в языке, поэтому концы листа выравниваются по ширине. При более высоких наплывах вытяжка по кромкам еще больше, и конец листа приобретает форму рыбьего хвоста. При наличии рыбьего хвоста концевая и боковая обрезь листа всегда меньше, чем при наличии языка, особенно при прокатке тонких листов.

Схема прокатки с обработкой сляба на прессе после уширительных пропусков не совсем удобна и обеспечивает меньшую производительность, так как содержит дополнительную технологическую операцию, и сама операция осадки осуществляется на неподвижной полосе.

Оригинальное решение предложено на стане 2800 Коммунарского металлургического завода (КМЗ). Отливаемый сляб имеет скосы по боковым кромкам (рис. 15.19, а). В уширительных пропусках сляб подается в валки заостренным концом, часть которого проходит через валки без обжатия (рис. 15.19, б). Эта часть сляба играет роль “жесткого конца”, т. е. внеконтактной зоны, которая выравнивает деформацию металла по ширине. В данном случае отсутствуют концевые участки А’ и В (сч. рис. 15.11), и языки не образуются.

На стане 3600 завода “Азовсталь” проблемы формы раската после уширительных пропусков решают в вертикальной клети. Такое же решение реализовано на стане 2800 ОХМК. В вертикальной клети сляб обжимается с переменным обжатием по длине, приобретая х-образную форму в плане (рис. 15.20). Очевидно, выемки в средней части сляба должны быть рассчитаны так, чтобы скомпенсировать языки в уширительных пропусках. Помимо электромеханического нажимного устройства, с помощью которого устанавливается положение вертикальных валков до прокатки, стан должен иметь мощное гидравлическое нажимное устройство, позволяющее изменять расстояние между валками в процессе прокатки. Кроме того, управляющая ЭВМ должна рассчитать требуемый профиль сляба и реализовать его в вертикальной клети в автоматическом режиме управления. Не каждый толстолистовой стан имеет такие технологические возможности.

Рис. 15.20. Переменное обжатие сляба в вертикальной клети

Рис. 15.19. Форма поперечного сечения сляба (а) и его прокатка в уширительных пропусках (б)

На последних толстолистовых станах Японии с валками 4000—5000 мм, а также на некоторых станах Германии установлены мощные гидронажимные устройства на черновой клети. С их помощью по соответствующей программе, разработанной для каждого типа листа, в последнем уширительном пропуске осуществляется прокатка с переменным обжатием. Получается полоса переменной высоты по ширине будущего листа (рис. 15.21, а). После кантовки и прокатки в продольных пропусках (рис. 15.21, б) боковые кромки полосы получают дополнительное обжатие, и вместо языка на концах листа получается рыбий хвост.

Схема такого процесса названа МАБ- прокаткой. На рис. 15.22 приведены формы конца полосы по обычной технологии (языки) и с применением МАБ-прокат- ки (рыбий хвост). Концевая обрезь на листах, прокатанных по МА5-технологии,

Рис. 15.21. Схема МА5-прокатки: а — в последнем уширительном пропуске; б— перед продольными пропусками

Рис. 15.22. Форма концов полосы после обычной прокатки (а) и после МАБ-прокатки (б)

значительно ниже, чем по обычной технологии. Также значительно сокращается боковая обрезь.

Особенно эффективно применение данного способа управления формой раската на станах, не имеющих вертикальных валков, например на стане 3000 завода им. Ильича (Украина), на стане 3200 в Ильзенбурге (Германия) и др. Можно рекомендовать его для стана 5000 ОАО “Северсталь”. Такие станы должны быть оснащены мощными гидравлическими нажимными устройствами, управляемыми от ЭВМ в автоматическом режиме по расчетной программе.

Схемы МАБ-прокатки весьма разнообразны (рис. 15.23). Изменяя обжатия в процессе прокатки в протяжных или уширительных пропусках, можно получать листы различной геометрии в плане по требованию заказчика. Это может дать большую экономию металла у потребителя при изготовлении конкретных деталей.

У нас в стране идеи МАЗ-прокатки прошли опробование на стане 1500 Ашинского металлургического завода задолго до появления в Японии патента на этот способ прокатки. Здесь впервые реализованы схемы прокатки (рис. 15.24), направленные на получение формы листа, приближенной к прямоугольной.

В этой связи необходимо подробнее рассмотреть структуру потерь металла при прокатке толстого листа. На рис. 15.25 приведена структура потерь до и после внедрения технологии МАБ-прокатки на толстолистовом стане в г. Мицусима (Япония). Видно, что значительную долю в общих потерях составляет обрезь по концам и кромкам листа, если не бороться с этими потерями. Они значительно сокращаются при использовании МАБ-прокатки. На японских заводах общие потери доведены до 7—10 %.

Рис. 15.23. Схемы МАБ-прокатки для получения листов разной конфигурации в плане

Рис. 15.24. Схемы прокатки листа на Ашинском металлургическом заводе

Рис. 15.25. Структура потерь металла до (слева) и после (справа) внедрения МАБ-прокатки на заводе в г. Мицусима

На отечественных заводах эти потери значительно выше и суммарно могут достигать 15—22 %. Они выше по всем составляющим. Неоправданно велики у нас потери на угар металла в нагревательных печах. Значительно выше также потери от пересортицы, при подготовке металла к сдаче (отбраковка, зачистка и пр.). Значительную долю на наших и на зарубежных заводах составляют технологические потери, т. е. потери, запланированные технологией производства листа. В технологические потери входят потери на отрезку проб для последующих механических испытаний, которые вряд ли можно уменьшить. Кроме них большую долю составляют потери на обрезку кромок в связи с его неровностью по высоте и в связи с образованием боковых наплывов (рис. 15.26, а). В уширительных пропусках также центральные слои прорабатываются слабо, поэтому здесь наплывы образуются в направлении прокатки. После разворота они оказываются на боковых кромках и при дальнейшей прокатке в продольных пропусках закрываются (рис. 15.26, б). ГОСТом предусмотрена дополнительная боковая обрезка до 160 мм, чтобы удалить эти участки. Чем толще

Рис. 15.26. Форма сляба до (а) и после (б) прокатки

исходный сляб и шире конечный лист, тем больше наплывы и больше технологические потери. Увеличивая степень проработки центральных слоев металла в уширительных пропусках, можно улучшить конфигурацию боковой кромки и уменьшить рассматриваемую долю технологической обрези.

Гораздо большая часть технологических потерь связана с организацией производства. Особенно велики они при прокатке листов с точно заданными размерами: высотой, длиной и шириной. Из-за нестабильности производства возможны большие отклонения фактических размеров от запланированных. При жестких допусках на размеры технолог должен задавать в производство значительно большее количество металла, чем требуется: лучше заложить лишнюю обрезь, чем не выполнить заказ по размерам. Эта часть потерь полностью зависит от организации и культуры производства и на российских заводах очень велика. Сократить организационные потери можно во много раз.

В целом отметим, что на отечественных заводах пока недостаточное внимание уделяют уменьшению потерь и улучшению их структуры, а в связи с этим — проблемам улучшения геометрии листа.