ПРОИЗВОДСТВО ЛИСТА НА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СТАНАХ
Сортамент и общая технология
Тонкий горячекатаный лист производится на непрерывных, полунепрерывных и реверсивных станах горячей прокатки. Анализ марочного сортамента российских и европейских станов горячей прокатки тонкого листа показывает, что 76,2 % приходится на мягкие стали для холодной прокатки и штамповки, 10,5 % — на свариваемые конструкционные стали, 6,4 % — на микролегиро- ванные мелкозернистые стали для труб, 1,7 %— на высокоуглеродистые, 3,3 % — на коррозионностойкие и 1,9 % — на высококремнистые электротехнические стали.
На непрерывных широкополосных станах (НШПС) производят 80—90 % горячекатаного листа толщиной 1,2—16,0 мм. Доля листов толщиной менее 4 мм составляет до 60 % в сортаменте стана. Подавляющее количество горячекатаного листа имеет толщину свыше 1,7 мм, так как при производстве более тонкого листа в горячем состоянии быстро падает температура металла и не удается получить требуемую температуру конца прокатки. Повышение скорости прокатки для поднятия этой температуры также невозможно, так как современные моталки не обеспечивают надежный захват полосы при скоростях выше 10—12 м/с.
Как известно, листы толщиной свыше 4 мм по ГОСТу относятся к толстолистовой продукции, однако толстые листы толщиной до 16 мм выгодно производить на НШПС, которые более производительны, более экономичны и обеспечивают большую точность прокатки, чем толстолистовые станы. При производстве листов толщиной 4—16 мм затраты по переделу на НШПС на 25— 28 % ниже, чем на толстолистовых станах. Широкополосные станы производят до 10 % толстого листа. Листы толще 16 мм на НШПС не прокатывают потому, что не хватает мощности моталок, на которые сматывается полученный лист после прокатки. Однако в отечественной и зарубежной практике имеются тенденции к увеличению толщины до 25—27 мм.
Ширина горячекатаного листа определяется длиной бочки валков, и на наиболее распространенных станах 1700 и 2000 она соответственно не превышает 1520 и 1850 мм. Горячекатаный лист первоначально получается в виде рулонов, масса которых может колебаться в зависимости от конструкции стана от 5 до 40 т. Большое количество рулонов затем поступает в цех холодной прокатки и перекатывается в холоднокатаный лист. Требования к качеству и точности этой части горячекатаной продукции полностью диктуются требованиями к холоднокатаному листу, и они выше, чем требования к готовому горячекатаному листу, который отправляется непосредственно потребителю — в машиностроение и строительство. Однако лишь небольшое количество потребителей этих отраслей промышленности могут использовать лист в рулонах, так как не имеют оборудования для их размотки, правки и резки. Основная часть готового горячекатаного листа поставляется в виде карточек длиной от 2000 до 6000 мм, набранных в пакеты массой до 36 т (масса 36 т определена грузоподъемностью железнодорожной платформы, на которую загружаются два пакета для равномерной загрузки). Основная доля горячекатаного листа имеет на поверхности слой окалины толщиной до 30—40 мкм. Горячекатаный лист, освобожденный от окалины, называется декапированным. Снятие окалины осуществляют в цехах холодной прокатки, поэтому декапированный лист относят к их сортаменту.
Исходной заготовкой для производства горячекатаного листа являются литые или катаные слябы. История развития широкополосных станов шла по пути повышения качества листа и увеличения производительности стана. Повышение производительности достигается в значительной мере за счет увеличения массы литого сляба. Современные станы четвертого поколения имеют производительность до 6 млн. т в год и используют слябы длиной до 18 м, высотой до 280 мм и массой до 36—45 т. При увеличении толщины сляба выше 280 мм заметно снижается качество металла и производительность нагревательных печей. Максимальная ширина В сляба, отливаемого для современных станов, равна 2640 мм. Оптимальное соотношение размеров сляба В/Н по условию устойчивости при прокатке близко к 6 и в общем случае не превышает 10. Кроме того, экспериментальным путем определено оптимальное соотношение веса сляба к его ширине: <7/2? < 25 т/м, так как с ростом этого отношения растут капитальные затраты на НШПС. Эти соотношения на НШПС полностью реализованы.
Рассмотрим технологию прокатки на одном из лучших российских станов четвертого поколения — стане 2000 ЧерМК конструкции НКМЗ (рис. 16.1). Стан предназначен для горячей прокатки листа шириной 900-1830 мм и толщиной 1,2—16,0 мм из литых слябов шириной 950—1850 мм, толщиной 150—280 мм, длиной 10,5 м и массой от 4,0 до 36 т. Максимальная скорость прокатки по паспорту 27 м/с, но фактически 22,5 м/с, производительность — до 6 млн. т в год. Стан имеет 65 локальных систем автоматического управления технологией производства, начиная от нагрева и кончая маркировкой полос.
Исходный литой сляб загружается на приемный стол одной из четырех нагревательных печей, где производится его взвешивание, идентификация и ввод исходных данных в компьютерную систему слежения и управления технологией (АСУ ТП и АСУ П). Печи имеют шагающие балки, и при загрузке сляба в печь вся садка перемещается на один шаг. При этом последняя нагретая заготовка выдается из печи на транспортный рольганг стана с помощью специального устройства, имеющего подъемный стол и привод перемещения слябов. Далее прокатка осуществляется сначала в черновой, а затем в чистовой группах клетей, работающих в нереверсивном режиме. Первая клеть в черновой группе вертикальная, в ней на основных гранях при обжатии разрыхляется окалина.
Рис. 16.1. План расположения оборудования цеха горячей прокатки с непрерывным широкополосным станом 2000: рабочие черновые клети: /— 2-валковая; 2 — универсальная 4-валковая; 3—5— непрерывная 3-клетевая группа
универсальных 4-валковых клетей;
рабочие чистовые клети: 6—13— непрерывная чистовая группа; 14— вертикальная черновая 2-валковая клеть — окалиноломатель; 15— чистовой окалиноломатель; 16 — летучие барабанные ножницы; /7—моталки для полосы толщиной 1,2—4,0 мм; /?’—моталки для полосы толщиной 4—16 мм; 19— тележка с кантователем рулонов; 20— поворотный стол для рулонов; 21— тележка для слябов; 22— подъемный стол; 23— сталкиватель слябов; 24— печной загрузочный рольганг; 25— толкатели печные; 26— тележка для передачи слябов; 27— приемник слябов из печи; 28— печной разгрузочный рольганг; 29— рольганги черновых клетей; 30— промежуточный рольганг; 31 — отводящие душирующие рольганги; 32— транспортеры рулонов; 33 — передаточные тележки; 34— нагревательные печи с шагающими балками; 35— яма для сбора окалины; 36— устройство для комплектной смены
валков
После клети установлен гидросбив, с помощью которого водой под давлением до 150 атм (15 МПа) окалина сбивается. На линии стана расположено всего четыре гидросбива — помимо упомянутого (№ 1) еще в черновой группе после вертикальной 2-валковой клети (№ 2) и после второй универсальной клети кварто (№ 3). Последний гидросбив (№ 4) находится перед чистовой группой клетей после чистового окалиноломателя. Поэтому достаточно полно удаляется как первичная (печная), так и вторичная (образующаяся при прокатке) окалина.
Черновая группа клетей содержит одну 2-валковую и четыре универсальные 4-валковые клети. В отличие от ранее установленных НШПС, например стана 2000 НЛМК, на череповецком стане три последние черновые универсальные клети собраны в непрерывную группу, что позволило уменьшить длину черновой группы, уменьшить стоимость оборудования и самого здания цеха, улучшить температурный режим прокатки.
Чистовая группа клетей состоит из семи непрерывных клетей кварто (восьмая клеть не установлена). Перед ними расположен чистовой окалино- ломатель, имеющий две пары прижимных роликов, обжимающих полосу с усилием 100 кН. Образующаяся в процессе прокатки окалина разламывается и затем сбивается гидросбивом № 4, установленным за окалиноломателем. При прокатке в чистовой группе между клетями существует натяжение полосы. Для поддержания и регулирования натяжения в момент прохождения между клетями полоса перегибается через поднимающийся над уровнем рольганга ролик, усилие на который зависит от натяжения. Это усилие является сигналом для регулирования натяжения. После прохождения полосы ролик регулятора натяжения утапливается ниже уровня рольганга и не препятствует заправке в валки следующей полосы.
На станах первого и второго поколения в черновой группе клетей предусматривался реверсивный режим прокатки, на некоторых станах присутствовали уширительные пропуски. Это давало возможность получать листы разной ширины, но резко сдерживало производительность. В погоне за более высокой производительностью пришлось отказаться от уширительных пропусков. На современном НШПС ширина листа полностью определяется шириной исходного сляба. Есть ограниченные возможности изменить ее за счет регулирования обжатия в вертикальных клетях черновой группы и за счет увеличения парка кристаллизаторов на установке непрерывной разливки. Отсутствие возможностей широкого и гибкого регулирования ширины полосы является основным недостатком современных НШПС. Этот недостаток пытаются устранить различными средствами, например, на ЧерМК имеется проект установки после печей двух редукционных клетей (см. рис. 15.16). Ранее отмечалось, что на одном из японских станов имеется отдельно стоящий редукционный стан. На грех японских станах установлены прессы после вертикальных клетей, которые, во-первых, регулируют ширину сляба в значительных пределах, во-вторых, уменьшают наплывы, образующиеся при прокатке в вертикальных или редукционных клетях.
После прокатки лист охлаждается от температуры конца прокатки до требуемой температуры смотки на душирующей установке. После смотки рулоны направляются либо по подземному конвейеру в цех холодной прокатки листа, либо в отделение отделки цеха НШПС. В этом отделении на агрегате поперечной резки (АПР — рис. 16.2) листы разматываются, правятся, затем дрессируются (прокатываются) с обжатием 1—5 % в клети кварго дрессировочного стана, правятся на роликоправильной машине, затем разрезаются на карточки на барабанных ножницах, сортируются, маркируются и собираются в пакеты. Пакеты затем обвязываются и консервируются для длительного хранения (подвергаются антикоррозийной обработке и упаковываются).
Рис. 16.2. Схема агрегата поперечной резки полосы из рулонов:
/— отгибатель; 2 — разматыватель; 3 — правильная машина; 4 — устройство для чистки от грязи; 5— центрирующие ролики; 6 — летучий микрометр; 7— откидные рольганги; 8 — петлевая яма; 9, 12— тянущие ролики; 10 — ограничитель натяжения; 11 — дрессировочная клеть; 13— петлевые ямы; 14— дисковые ножницы для обрезки кромок; 15— роликонравильная машина; 16— барабанные ножницы; 17— механический маркировщик; 18— карман для бракованных листов; 19— пакетировщик бракованных листов; 20— пакетировщик годных листов
Благодаря обжатию в дрессировочной клети и знакопеременному изгибу на правильной машине лист частично освобождается от окалины и упрочняется, поэтому свойства горячекатаного листа в пакете выше, чем в рулоне.
