Прокатка

Протравленные и промасленные рулоны поступают на стан холодной прокатки. Наиболее производительными являются непрерывные станы, имеющие три-шесть клетей кварто, образующих непрерывную группу. Например, непрерывный 5-клетевой стан 1200 ММК (рис. 17.5) предназначен для прокатки тонкого листа и жести толщиной от 0,15 до 0,60 мм. Перед клетями имеется разматыватель рулонов, а после стана — моталка для намотки готовых рулонов. При прокатке на непрерывном стане полоса поступает в клети стана на заправочной скорости около 3—5 м/с (реже — до 8 м/с) , так как моталки надежно работают при низких скоростях (не выше 10 м/с). После захвата моталкой переднего конца рулона стан разгоняется до рабочей скорости 30—35 м/с. Задний конец рулона выходит из клетей стана также на заправочной скорости, так как при больших скоростях за счет сильных колебаний и ударов о детали стана он разрушается. При прокатке швов также необходимо снижать скорость прокатки до некоторой промежуточной скорости, так как при высоких скоростях велики динамические нагрузки и возрастает опасность обрыва листа между клетями.

Современные тенденции, устраняющие эти недостатки, направлены на строительство станов, позволяющих производить бесконечную прокатку листа. На стане бесконечной прокатки производительность выше и процесс прокатки протекает стабильнее, чем на непрерывном стане. К этому типу относятся,

Рис. 17.5. Непрерывный стан холодной прокатки листа 1200

например, 5-клетевые станы 1700 на ЧерМК и 1420 в Японии (рис. 17.6). Головная часть агрегата состоит из традиционного набора машин и механизмов, характерных для непрерывных агрегатов: разматывателя, правильной машины, ножниц для выравнивания концов, сварочного агрегата с гратоснимате- лем и петлевого устройства.

На стане бесконечной прокатки заправочная скорость необходима только один раз, в остальное время прокатка ведется на постоянной рабочей скорости. Однако при прокатке швов приходится уменьшать скорость во избежание обрывов. Таким образом, только швы вносят возмущения в стабильность процесса.

Необходимо отметить, что нестабильность процесса прокатки на швах связана не только с тем, что в этом месте полоса имеет утолщение от грата. При сварке двух рулонов стыкуется передний конец одного и задний конец другого рулона. А они, как известно, имеют разную толщину в силу температурного клина, разности натяжений и других факторов, действующих на НШПС. При бесконечной прокатке необходимо иметь возможность быстро перестраивать весь процесс, когда наступает прокатка следующего рулона. Это возможно только при наличии автоматизированной системы управления станом. Кроме того, необходима система подбора рулонов, с помощью которой под сварку подаются рулоны, наиболее близкие по толщине свариваемых концов. А это требует того, чтобы склад горячекатаных рулонов позволял легко добираться до любого рулона, где бы он ни находился, и оперативно транспортировать его

Рис. 17.6. Схема стана бесконечной прокатки 1420:

I— разматыватели; 2— петлевое устройство; 3— ножницы; 4— сварочная машина; 5— рабочие клети; 6— летучие ножницы; 7— моталки на размагыватель. Такой автоматизированный склад, управляемый полностью от ЭВМ, имеется на стане бесконечной прокатки 1420 НЛМЗ. Соответственно этот стан обладает и другими автоматизированными системами, которые позволяют быстро перестраивать процесс при изменении параметров прокатываемой полосы. Стан вообще может работать только в автоматизированном режиме, когда всякое вмешательство в процесс прокатки осуществляется либо в автоматическом режиме, либо по команде оператора только через управляющую ЭВМ.

Стремление стабилизировать процессы травления и прокатки и удешевить производство в целом логично привело к идее совместить эти операции в едином агрегате. Такое решение впервые было предложено в 1961 г., но первый совмещенный травильно-прокатный агрегат появился в Японии лишь в 1981 г. На таком агрегате сокращается масса оборудования, уменьшаются потери от брака, потребление электроэнергии, пара и других энергоресурсов, увеличивается производительность цеха и т. п. Подобные агрегаты имеются в США, Японии, Южной Корее и других странах. Один из наиболее совершенных совмещенных агрегатов установлен во Франции. Полоса толщиной 0,4—3,0 мм прокатывается из горячекатаных рулонов толщиной 1,8—6,0 мм. Агрегат имеет четыре клети кварто с длиной бочки 2030 мм, позволяет вести прокатку на скорости 30 м/с и формировать рулоны после прокатки массой до 54 т. Травление в соляной кислоте производится на скорости 6 м/с.

Современные многоклетевые непрерывные и бесконечные станы холодной прокатки листа оснащены быстродействующими гидронажимными устройствами (ГНУ), системами поворота (скрещивания) валков, регулируемого изгиба, осевого смещения валков при Б-образной профилировке (система СУС), зонального охлаждения валков за счет регулируемой подачи эмульсии (САПЭ), имеют опорные валки с динамически регулируемой профилировкой. В совокупности все эти средства обеспечивают минимальную разнотолщинность и идеальную плоскостность листов. Отклонения первого порядка регулируют с помощью системы изгиба (воздействуют на ГНУ), более тонкие отклонения — путем смещения валков (СУС), более тонкую регулировку осуществляют с помощью многозонного охлаждения валков.

В 60-х гг. во многих странах, в том числе в России, построено несколько одноклетевых реверсивных станов. Известно, что на низких очагах деформации с уменьшением диаметра рабочих валков снижается давление металла и уменьшается упругое сплющивание валков. Предельная толщина проката, которую можно прокатать на валках данного диаметра Д примерно равна 0,001 Д следовательно, чем меньше диаметр рабочих валков, тем тоньше предельная прокатываемая полоса. Но валки с малым диаметром требуют нескольких опорных валков, поэтому для прокатки тонкого листа и ленты используют станы с многовалковой клетью с диаметрами рабочих валков от 3 до 55 мм, что позволяет производить лист толщиной до 20 мкм и ленту и фольгу толщиной до 2 мкм. Конечные толщины достигаются при неоднократных промежуточных отжигах полосы, устраняющих наклеп (лентой называется лист шириной не выше 400 мм, обязательно в рулоне; фольга — эго очень тонкий лист в виде отдельных карточек или в рулоне; видимо, более четких границ, разделяющих тонкий лист, фольгу и ленту, не существует).

Например, клеть 20-валкового стана 1200, предназначенная для прокатки листа из труднодеформируемых сплавов, имеет диаметр рабочих валков 55 мм и три ряда опорных валков с диаметрами 100, 175 и 300 мм (рис. 17.7). Перед и после клети установлены моталки.

Современные реверсивные станы отличаются большим разнообразием конструкций и технических параметров. Но технология прокатки на всех станах такого типа примерно одинакова. Исходный рулон, полученный на стане горячей или холодной прокатки, масса которого на разных станах разная (на станах кварто может достигать 30—45 т), устанавливается на одну из моталок, затем на заправочной скорости заправляется на другую, после чего стан разгоняется до рабочих скоростей 10—20 м/с. Следующий пропуск осуществляется в обратном направлении. Количество пропусков ограничивается только необходимостью отжига листа после значительного его наклепа. Нижний предел толщин листа, прокатываемого на таком стане до первого отжига, достигает 0,2 мм, а с несколькими отжигами — значительно меньше.

Рис. 17.7. Рабочая клеть 20-валкового стана 1200:

1 — станина; 2— опорные валки; 3— проводка; 4— рабочие валки; 5— нажимное устройство

Реверсивные листовые станы характеризуются большой гибкостью в работе, они предназначены для прокатки широкого сортамента листа как по размерам, так и по маркам прокатываемых сталей. На таких станах производят основную массу листа из нержавеющих, легированных, трансформаторных и специальных марок сталей. Стоимость реверсивного стана в 2,5—3,0 раза ниже стоимости непрерывного стана, а производительность может достигать 100 т/ч. В СССР в 60-х гг. построено несколько реверсивных станов: станы кварто 1200 на НЛМЗ, 1700 на ЧелМЗ, 1700 на КарМет, 1680 на заводе “Запорожсталь” и др., а также 20-валковый стан 1200 на Верхне-Салдинском заводе и еще несколько многовалковых листовых станов. Эти станы предназначены для прокатки листа толщиной 0,2—2,5 мм. Суммарное обжатие без промежуточного отжига на них достигает 70—75 %, а при соответствующих смазках даже 85 %.

В последние годы для производства жести и тонких полос с повышенными требованиями по разнотолщинности и плоскостности в новых цехах холодной прокатки устанавливают 2-клетевые реверсивные станы. В Южной Корее установлен такой стан производительностью 400 тыс. т/год. В первой клети ведется чистовая прокатка с толщины 0,2—0,6 мм до 0,15—0,36 мм, а во второй — дрессировка с обжатием до 2 %. Обе клети оснащены быстродействующими ГНУ в системе регулируемого изгиба и системой осевого смешения валков (CVC). Работает также автоматическая система подачи смазки, позволяющая одновременно регулировать тепловой профиль валов.

Реверсивный 2-клетевой стан 1400 фирмы SMS—Demag установлен на ММК (пущен в 2002 г.). Он оснащен валками CVC, быстродействующим гидронажимным устройством и системой изгиба валков, системой многозонного охлаждения валков, роликовой системой измерения планшетности, плавающим разматывателем, системами компенсации эксцентриситета валов, регулировки их положения и балансировки и т. д. На ММК установили, что S-образную профилировку должны иметь как рабочие, гак и опорные валки.