Энергетические характеристики прокатного производства

Прокат металла вместе с его термообработкой является конечной стадией металлургического производства, выдающей готовую продукцию. Прокат, т.е. придание металлу необходимого профиля, производится путем деформации металла давящими па него вращающимися валками, гладкими или с профилирующими канавками. Валки вместе с транспортерами металла, печами образуют комплекс прокатного стана (производства). Разновидности прокатных станов — блюминги и слябинги, которые обжимают многотонные слитки стали из изложниц до необходимых для последующих сортовых станов размеров и профилей и разрезают их по длине.

Различают следующие основные сортовые станы:

• • крупносортные — рельсобалочные и другие, изготовляющие различные профили крупных размеров;
• • среднесортные для получения тавров, швеллеров и других профилей средних размеров;

• • мелкосортные, изготовляющие тавры, швеллеры, уголки, полосы небольших размеров;
• • тол стол истовые, броневые для проката листов толщиной соответственно 10—50 и 50—600 мм;
• • тонколистовые для изготовления листов толщиной до долей миллиметра;
• • трубопрокатные разных типов в зависимости от диаметра труб и способа их производства;
• • колесопрокатные (железнодорожные колеса);
• • для изготовления гнутых профилей;
• • для получения катанки (круглых профилей).

На каждом заводе имеется обычно несколько прокатных цехов различного назначения. Прокат бывает горячий и холодный в зависимости от температуры металла, поступающего в валки. Крупные профили получают только горячим прокатом, во время которого для обеспечения необходимой пластичности стали ее температура обычно не должна выходить за пределы 750—950 °С. Пределы изменения температуры зависят в основном от сорта стали и вида проката, поэтому иногда необходим промежуточный (до получения конечного профиля) подогрев стали в печах.

Прокатные станы являются крупными потребителями электроэнергии; установленная мощность электродвигателей крупносортного стана превышает 30 МВт. Схема основных потоков эиергоре- сурсов прокатного производства показана на рис. 2.10.

В прокатных цехах имеется большое число печей разных типов, размеров и назначения, которые значительно различаются по своим

Рис. 2.10. Схема основных потоков энергоресурсов прокатного производства конструктивным и энергетическим характеристикам. В поступающих в цех крупных горячих слитках, если нет установок непрерывной разливки стали (УНРС), надо выровнять температуру по всему сечению профиля, а затем необходимо нагреть металл до нужной температуры на разных этапах прокатки. Расход топлива прокатными цехами значителен.

Прокатные печи могут работать (и работали ранее) на коксодоменном газе, а нагревательные колодцы блюмингов и слябингов — на одном доменном газе. В настоящее время печи прокатных цехов широко используют природный и коксовый газы (до 85 % потребления), при этом такие печи проще по конструкции, дешевле и более удобны в эксплуатации. Удельный расход топлива в печах колеблется в довольно широких пределах и составляет 0,07—0,15 т условного топлива на 1 т проката.

Большой эффект в высокотемпературных печах дает подогрев отходящими газами воздуха, идущего на горение. Так, при передаче уходящими газами единицы теплоты воздуху для горения в высокотемпературных печах экономится в несколько раз больше единиц теплоты топлива. Объясняется это тем, что повышение температуры горения топлива резко увеличивает долю теплоты топлива, отдаваемую в рабочем пространстве печи, которая у высокотемпературных печей сравнительно невелика.

Количество теплоты горячей (твердой) стали па «всаде» в печь влияет на удельный расход топлива и показатели работы печи. Так, если требуемая конечная температура стали равна 1000 °С, а температура ее па всаде печи составляет в одном случае 800, а в другом 600 °С, то во втором случае в печи надо передать стали примерно в 2 раза больше теплоты. При высококачественных сталях горячие блюмы и слябы часто приходится искусственно охлаждать для возможности проведения контроля качества металла. При этом в печи перед сортовыми станами поступает охлажденный металл. Топливо расходуется и в цехах холодной прокатки — в основном на отжиг и термическую обработку готовых изделий и на вспомогательные операции.

Сжатый воздух в значительных количествах расходуется на вспомогательные механизмы и обрубку металла. На эти цели требуется также и кислород. Горячая вода и пар идут на отопление и вентиляцию, а также на травильные ванны. В крупных цехах зимой расход теплоты на сантехнические нужды достигает 400 ГДж/ч, так как комплекс крупносортного стана имеет протяженность до 1 км.

Котлы-утилизаторы, установленные за различными печами, являются крупными источниками производственного пара, так же как и СИО этих печей. Так, расход пара давлением до 4,5 МПа от восьми котлов-утилизаторов КУ-150 одного крупносортного листового стана, имеющего четыре печи, составляет до 300 т/ч, а с учетом пара от СИО этих печей (давлением 1,8 МПа) он равен до 400 т/ч. Газы, поступающие от прокатных печей обычно «чистые», поэтому заметных заносов КУ не наблюдается. Котлы-утилизаторы работают при давлении пара 3,5—4,5 МПа. С такими же параметрами могут работать и СИО прокатных печей, конфигурация охлаждаемых элементов которых (глиссажные трубы и т.п.) позволяет выполнять их достаточно прочными. При одинаковом давлении пара СИО и КУ объединяют по ряду элементов (барабанам-сепараторам и др.).

После выхода из последней группы валков сталь имеет температуру около 700 °С. Для остывания готовый прокат складывают в штабели в специальных пролетах здания цеха.

Реальные графики приходов и выходов различных энергоресурсов в прокатном производстве далеко неравномерны. Станы изменяют темп прокатки, сортамент изделий и марки стали, останавливаются для смены валков, ремонтов. Соответственно изменяются и режимы работы нагревателей печи, обслуживающих стан, потребление топлива нагревательными печами и выход пара. Таким образом, и в прокатном производстве реальные графики потребления и выхода энергоресурсов могут сильно отличаться от средних значений в некоторые периоды времени, что необходимо учитывать при построении ТЭС ПП Годовое время потребления тепловой мощности печей прокатных станов составляет в среднем около 80 %.