Снятие окалины

Освобождение поверхности листа от окалины происходит на типовых агрегатах непрерывного травления (АНТ) (рис. 17.4). Очередной рулон горячекатаного листа устанавливается на накопитель рулонов 1, а затем передается на разматыватель 2. Передний конец рулона заправляется в роликоправильную машину 3 и после правки выравнивается на ножницах 4 для последующей сварки концов рулонов на сварочном агрегате 5. Сварка встык под слоем флюса обеспечивает высокое качество сварки. Так как сварочный грат выступает над поверхностью листа, его счищают с помощью гратоснимателя, представляющего собой систему резцов разного типа. Необходимо отметить, что после зачистки на шве сохраняется утолщение по сравнению с остальной частью листа примерно на 0,1 мм. При последующей прокатке эго будет иметь большое значение. Поэтому место шва необходимо пометить. На некоторых агрега-

Рис. 17.4. Схема расположения оборудования типового АНТ

тах в сварной шов вносят изотопы металлов, на других — рядом со швом пробивают отверстие на специальном небольшом прессе.

После сварочной машины процесс становится непрерывным, и чтобы обеспечить его стабильность, необходимо петлевое устройство 6. Во-первых, оно создает определенный запас полосы на момент сварки, которая осуществляется в неподвижном состоянии концов полос. Во-вторых, для прохождения всех последующих агрегатов необходимо обеспечить постоянство натяжения полосы, которое поддерживается автоматически с помощью петлерегулягоров, входящих в состав петлевого устройства. На этом заканчивается головная часть АНТ. Набор оборудования этой части практически одинаков для всех непрерывных агрегатов, с которыми мы будем знакомиться далее, хотя, конечно, конструктивное оформление их может быть разным.

Далее по технологической цепочке установлен дрессировочный стан 7. Дрессировка — эго деформация металла в валках стана кварго с обжатием 3— 5%. Хрупкая окалина разламывается и частично (до 13 % от общей массы) осыпается. Установлено, что применение дрессировки позволяет увеличить скорость травления в 1,5—1,8 раза. В последнее время вместо дрессировочной клети перед правильной машиной устанавливают изгибно-растяжную машину, представляющую собой четыре ролика, вокруг которых огибается полоса. При деформации 0,7—1,5 % (знакопеременный изгиб с растяжением) окалина растрескивается, и до 23 % ее осыпается. Это позволяет увеличить скорость травления на 30 %. Изгибно-растяжная машина дешевле, конструктивно проще, чем дрессировочный стан, и способствует улучшению плоскостности подката, поэтому многие фирмы начиная с 1980 г. проектируют только такие АНТ. Для лучшего удаления окалины после изгибно-растяжной машины устанавливают дробеметную или пескоструйную установку. В результате степень очистки от окалины увеличивается до 90—95 %, а продолжительность травления сокращается почти на 90 %. За рубежом и в России разрабатываются технологии, позволяющие полностью удалять окалину механическим путем за счет гидроабразивной обработки чугунными порошками. При этом травление полностью не исключается, оно выполняет роль финишной операции.

После травления в кислотных ваннах 8 лист проходит ряд ванн 9, в которых сначала его промывают в горячей воде, затем остатки кислоты удаляют в нейтрализующих щелочных растворах, и после промывки в холодной воде полоса поступает в сушильную печь 10. Иногда сушку полосы осуществляют струями горячего воздуха. Пройдя затем через промасливающую камеру 11, заполненную масляным туманом, лист покрывается мелкими капельками смазки, необходимой для прокатки. Эффективны промасливающие камеры, осуществляющие промасливание листа в электростатическом поле.

Далее лист необходимо разделить на ножницах ?2 и смотать в рулоны на моталках 14. При этом существует две возможности. На современных металлургических комбинатах разрезают бесконечную полосу точно по месту сварки, вырезая утолщенные места сварки. При такой технологии масса рулона до и после обработки на АНТ одинакова. На современных высокопроизводительных НШПС, как известно, масса рулона достигает 36—40 т. Это обеспечивает максимальную производительность как станов горячей, так и холодной прокатки. Однако на многих ШПС, использующих катаные слябы для прокатки, масса горячекатаного рулона значительно меньше требуемой для холодной прокатки. На АНТ укрупняют рулон, сматывая металл из нескольких слябов. На готовом рулоне может сохраниться до четырех-пяти швов. Швы неизбежны также при прокатке на стане бесконечной прокатки. Технология холодной прокатки рулона со швами значительно сложнее, а производительность ниже, чем при их отсутствии.

На последних АНТ перед смоткой полосы в рулон вводят еще одну технологическую операцию — обрезку дисковыми ножницами кромок листа на 10— 15 мм с двух сторон. Подкат с обрезанными кромками при прокатке на стане холодной прокатки обеспечивает практически идеальную планшетность листа.

Основная технологическая операция на АНТ — травление полосы. Большинство существующих агрегатов используют серную кислоту концентрацией около 25 %. Температура кислотной ванны повышается до 96 °С, так как с повышением температуры резко возрастает скорость травления.

На поверхности горячекатаного листа имеется окалина толщиной примерно 30—40 мкм. Толщина ее и состав зависят от температуры конца прокатки и смотки. Наружный слой окалины состоит из гематита Бе₂0₃, толщина его не превышает 1—2 % от общей толщины окалины. Гематит — это порошок белого цвета, который легко удаляется с поверхности и легко травится в серной кислоте. Следующий слой окалины — магнетит Ре₃0₄, занимающий 3—4 % от общей толщины, — не реагирует с серной кислотой. Толщина его и плотность зависят от температуры смотки горячекатаного листа, и чем она ниже, тем меньше и рыхлее слой магнетита, гем легче и быстрее проходит процесс травления. Задача дрессировки состоит в том, чтобы разломать слой магнетита и дать возможность проникнуть кислоте к основному слою окалины — вюститу БеО, занимающему до 95 % общего слоя окалины. Скорость реакции вюсгита с кислотой определяет производительность процесса травления в целом. Образовавшийся в результате химической реакции водород, с одной стороны, полезен, так как способствует отделению магнетитовых участков, которые оседают на дне кислотной ванны, с другой стороны, вреден, потому что внедряется в поверхностный слой здорового металла, охрупчивая его. Чтобы предотвратить водородную хрупкость металла, в кислотную ванну добавляют ингибиторы. Ингибиторы представляют собой сложные растворы на основе органических соединений, выделяющие поверхностно-активные вещества, которые масляной пленкой толщиной в несколько молекул обволакивают поверхность основного металла, препятствуя проникновению водорода. Пленка должна быть достаточно плотной, чтобы полностью и надежно защитить поверхность металла. Толстые пленки вредны, поскольку после травления плохо смываются в водных ваннах и могут сохраниться после прокатки на поверхности готового листа в виде грязных пятен. Таким образом, качество ингибитора определяется его способностью предотвращать водородную хрупкость, но не оставлять толстых масляных пятен на готовом прокате. Идеальных ингибиторов не существует, поэтому постоянно ведутся поиски новых составов.

Во многих современных цехах холодной прокатки на АНТ применяют соляную кислоту. Она привлекательна тем, что со всеми окислами железа реагирует одинаково и на 40—60 % быстрее, чем серная кислота. При этом вероятность появления водородной хрупкости значительно уменьшается. Ее можно полностью предотвратить при более дешевых ингибиторах, дающих более тонкие и менее плотные пленки, чем при сернокислотном травлении. Солянокислотное травление обеспечивает снижение себестоимости этой операции на 20— 25 %, хотя сама соляная кислота значительно дороже серной. Однако травление в соляной кислоте организационно сложнее, чем в серной. Требуются более сложные закрытые ванны, как правило башенного типа. Необходимы специальные участки цеха, осуществляющие хранение, регенерацию, транспортировку соляной кислоты в соответствии со сложными требованиями техники безопасности.

Многие заводы, использующие серную кислоту, пытаются перейти на соляную. Однако это очень сложно, потому что участок травления требует полной переделки, а точнее, постройки нового специализированного участка травления с дополнительными отделениями регенерации и хранения кислоты, специализированными складами и емкостями, транспортными средствами и т. д. Соляная кислота очень агрессивна и летуча, и при ее использовании требуются особые средства техники безопасности. Ее нельзя хранить в металлической посуде, как серную, нельзя строить открытых ванн и хранить в открытых емкостях.