Металлургия

Прокатное производство

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Прокатка листовой стали на непрерывных и полунепрерывных широкополосных станах

Общие положения. В настоящее время все большее развитие получает горячая прокатка листовой стали, осуществляемая на непрерывных и полунепрерывных широкополосных станах. На этих станах прокатывают тонко- и толстолистовую сталь толщиной от 1—1,2 до 12—16 и шириной 1850— 2150 мм.

Определение и классификация широкополосных листовых станов на непрерывные и полунепрерывные основываются на числе клетей, входящих в черновую и чистовую группы, их расположении и принятой технологии прокатки.

Если черновая группа представлена одной клетью и в ней осуществляется реверсивная прокатка, а в чистовой группе, состоящей из нескольких клетей — непрерывная прокатка, то такой стан называют полунепрерывным листовым станом горячей прокатки.

Когда черновая группа состоит из нескольких клетей различных конструкций и в каждой из них раскат подвергается обжатию только за один проход (при этом направление прокатки не изменяется), то такой стан при наличии последующей непрерывной группы чистовых клетей принято называть непрерывным листовым станом горячей прокатки. Поскольку на этих станах прокатываются ленты большой ширины (более 600 мм), то к их названиям добавляют слово широкополосные. Непрерывные и полунепрерывные широкополосные станы горячей прокатки листов также характеризуются ДЛИНОЙ бочки валков, что ойределйет сортамент профилей листовой стали по ширине.

Большое развитие широкополосных станов непрерывного и полунепрерывного типов объясняется их высокими технико-экономическими показателями по сравнению со станами обычной прокатки, прежде всего по производительности, особенно отнесенной к тонне оборудования. Рулонная сталь, полученная на современных широкополосных непрерывных и полунепрерывных станах, имеет более точные размеры, лучшую чистоту поверхности и дешевле стали, прокатанной в листах.

За последние годы в нашей стране построено несколько новых непрерывных широкополосных станов. В 1969 г. на Новолипецком металлургическом заводе введен в эксплуатацию один из совершенных отечественных непрерывных агрегатов листовой прокатки — стан 2000. В 1975 г. на Череповецком металлургическом заводе установлен такой же непрерывный широкополосный стан горячей прокатки 2000, но с более совершенным оборудованием, при проектировании которого учтены недостатки предшествующего стана. Намечается строительство широкополосных станов и на ряде других металлургических заводов.

Современные непрерывные станы горячей прокатки позволяют получать листы высокого качества, предназначенные для холодной прокатки (допуск по толщине горячекатаных листов ±0,025—0,05 мм), и расширяют возможность использования в машиностроении сравнительно дешевого горячекатаного листа вместо холоднокатаного. Это особенно важно для производства сварных труб, гнутых профилей и т. д.

Общая протяженность технологической линии широкополосных станов значительно возросла, что в зависимости от скорости определяет машинное время и температуру конца прокатки готового листа. В связи с этим обеспечение возможности регулирования температуры прокатываемого металла на рассматриваемых станах приобретает весьма важное значение.

Полунепрерывные листовые станы горячей прокатки проектируются и устанавливаются с различным количеством клетей (от шести до десяти). Одна черновая, возможно универсальная, реверсивная клеть и непрерывная группа чистовых клетей применяются для сравнительно небольшого объема производства (1,2— 1,5 млн. т в год). При прокатке высоколегированных; сталей, требующих большого числа проходов, целесообразно использовать в качестве черновой универсальную реверсивную клеть, что облегчает охлаждение сравнительно толстых полос, трудно осуществляемое на непрерывных станах.

Рабочие клети современных широкополосных станов, как правило, четырехвалковые. В черновых универсальных клетях диаметр рабочих валков равен 1150—1250, у опорных 1520—1620, а вертикальных 1000 мм. В чистовых клетях диаметр рабочих валков достигает 720— 820, а опорных 1520—1620 мм. Увеличение диаметра опорных валков вызывается расширением сортамента листов, прокатываемых из легированных сталей, что повышает усилие прокатки, и ужесточением допусков на поперечную разнотолщинность листов.

Точность профиля, его планшетность, устранение разнотолщинности определятся конструктивным решением вопроса о применении подшипников для прокатных валков. В настоящее время рабочие валки (чугун с отбеленным слоем или легированный чугун) устанавливаются в подшипниках качения, а опорные (кованая сталь) — в подшипниках жидкостного трения. Станины клетей делаются закрытого типа с сечением стоек 6500—7000 см2. Нажимные винты чистовых клетей имеют повышенную скорость перемещения (0,75—2,0 мм/с) и малую инерционность, что позволяет более эффективно регулировать толщину проката, чем изменением натяжения полосы между клетями.

В универсальных клетях черновых групп станов последних лет вертикальные валки приводятся от отдельных электродвигателей, расположенных сверху. Нижнее расположение двигателей вертикальных валков хуже из-за попадания на них горячей окалины. Для привода горизонтальных рабочих валков черновых универсальных клетей применяются тихоходные синхронные электродвигатели мощностью 5000—10 000 кВт и частотой вращения 100—150 об/мин, что позволяет устанавливать в главных линиях одноступенчатые редукторы, которые более надежны в эксплуатации, чем многоступенчатые.

Между клетями чистовой группы станов устанавливают петледержатели (петлерегуляторы) пневматического, электромеханического или гидравлического типа, обеспечивающие постоянное межклетевое натяжение полосы во время прокатки, примерно равное 1 кгс/мм2. При этом следует иметь в виду, что в установившемся режиме прокатки натяжение полосы создается не пет- ледержателем, а тяговым усилием электродвигателей клетей. Однако при изменении натяжения создаваемого петледержателем, нарушается равновесие режима прокатки, которое восстанавливается воздействием на скорости вращения валков клетей системы автоматического регулирования положением петледержателя. Без натяжения полоса теряет устойчивость в валках, что может привести к аварии.

На рассматриваемых станах разнотолщинность вызывается следующими причинами: большим охлаждением заднего конца полосы при прокатке в чистовых клетях; температурным изменением диаметра рабочих валков; прокаткой концов полосы без натяжения. Поперечная разнотолщинность является в основном следствием упругой деформации, изменяющей форму щели между рабочими валками. Упругая деформация остальных частей рабочей клети вызывает изменение зазора между валками по высоте, т. е. образование продольной разнотолщинности.

Обычная жесткость четырехвалковых клетей горячей прокатки составляет 500—700 тс/мм. Жесткость рабочих клетей, т. е. минимум их упругой деформации при прокатке, определяется в основном деформацией валков и станин. Жесткость клетей можно повысить за счет увеличения диаметра рабочих и опорных валков, при этом уменьшится прогиб валков и повысится точность проката, а также сечения стоек и поперечин станин. Упругая деформация станины в вертикальном направлении (по ее оси) в четырехвалковых клетях горячей прокатки составляет в среднем 0,5—1,0 мм.

Для уменьшения разнотолщинности листов из-за упругого прогиба и выработки валков осуществляют профилирование их бочки шлифованием. Обычно контур бочки всех нижних рабочих валков, окалиноломателей и всех опорных валков прямой. У верхних рабочих валков бочку делают с небольшой выпуклостью (до 0,25 мм — в чистовых клетях и до 0,40 мм — в черновых). Однако подбор профиля валков и регулирование их температуры путем изменения подачи охлаждающей жидкости вдоль бочки валков в процессе прокатки не всегда достаточны для получения требуемой ровности листов из-за инерционности.

Очень эффективным для получения- минимальной поперечной разнотолщинности полосы и улучшения ее ровности является принудительное регулирование про филя валков в процессе прокатки путем их упругого противоизгиба или дополнительного упругого изгиба, что уменьшает значение предварительной профилировки валков. Однако главным условием повышения производительности и точности листовой продукции является оснащение непрерывных листовых станов системами автоматического регулирования толщины (САРТ) и ЭВМ.

Практически на всех непрерывных станах горячей прокатки за последней клетью чистовой группы устанавливают микрометры рентгеновского типа для измерения толщины полосы. Исправления отклонений в толщине полосы производятся косвенным и прямым регулированием. При косвенном регулировании импульсы на изменение настройки рабочих клетей поступают от; месдоз, измеряющих усилие прокатки и устанавливаемых под нажимными винтами. При прямом регулировании сигнал на установку нажимных винтов рабочих клетей поступает от рентгеновского микрометра, расположенного за последней чистовой клетью,

Обязательным для всех САРТ полосы является стабилизация межклетевых натяжений. Вместе с тем отметим, что горячая полоса под действием натяжения может утягиваться по ширине на межклетевых участках. Поэтому величина натяжения должна быть как. можно меньше, т.е. находиться на пороге устойчивости прокатываемой полосы.

Передний конец полосы заправляют в моталку при скорости прокатки не выше 10—11 м/с, а затем повышают ее до максимальной (21—25 м/с). При этом ускорение составляет примерно 0,05—0,1 м/с2, что способствует выравниванию температуры по длине полосы (при ускорении происходит разогрев прокатываемого металл ла по длине из-за увеличивающейся скорости деформации) и к равномерной нагрузке на двигатели. При более быстром разгоне полоса разогревается очень сильно,; что ведет к снижению сопротивления металла деформации и может вызвать ее утонение при выходе из стана.; На непрерывных и полунепрерывных станах цсходцо заготовкой являются катаные или литые слябы толщиной 250—300 мм, длиной 10—12 м и массой 40—45 т.

Как правило, первые клети этих станов — окалиноломатели (один или два): двухвалковые с вертикальным и горизонтальным расположением валков, в которых осуществляется обжатие по периметру сляба и тем самым разрушается поверхностный слой окалины. При величине относительной деформации в окалиноломателях 5—15% разрушенная окалина удаляется с поверхности сляба водой высокого давления (до 150 атм и более) .

Если ширина сляба меньше ширины готовых листов, то за окалиноломателями устанавливается уширительная четырехвалковая клеть, осуществляющая прокатку сляба в поперечном направлении. Обычно в технологии современных станов предусматривается получение слябов большой ширины, чтобы прокатывать их на готовый лист только в продольном направлении. Наибольшая величина относительного обжатия за один проход в черновых универсальных клетях составляет 40—45%.

Толщина раскатов, выходящих из черновой группы клетей, обычно равна 40 мм и зависит от числа клетей в чистовой группе. Суммарное обжатие, осуществляемое в черновых клетях непрерывных листовых станов, составляет примерно 80% от общего обжатия. В целях достижения постоянного теплового режима прокатки в чистовых клетях стана необходимо, чтобы раскат поступал туда с одной и той же температурой (950— 1000°С), поэтому при выходе из черновой группы клетей предусматривается охладительное устройство, либо раскат может просто выдерживаться на рольганге. Перед чистовой группой клетей установлены ножницы для обрези переднего конца раската и чистовой окалиноломатель.

Величина относительного обжатия в чистовом окалиноломателе составляет 5—10%; этого достаточно Для дробления окалины, образующейся при прохождении промежуточного рольганга. Раздробленная окалина удаляется водой высокого давления. Чистовой окалиноломатель — двухвалковая клеть. Чистовые клети — четырехвалковые, первая из них универсальная. Число чистовых клетей от шести до восьми.

Относительное обжатие в клетях чистовой группы примерно одинаково (40—45%) и определяется прочностью валков и мощностью электродвигателя. Однако в целях снижения разнотолщинности по ширине готовы листов обжатие в предчистовой клети уменьшается д 20—25, а в чистовой —до 10—12%.

Необходимым условием прокатки в чистовой групп является соблюдение постоянства секундных объемо металла в каждой клети (PnVn=const или hnva=const' так как ширина раската во всех клетях чистовой группй постоянна; здесь hn и Fn~ толщина и площадь сечени раската, выходящего из данной клети, vn—скорост прокатки в данной клети). Как отмечено выше, соврем менные непрерывные широкополосные станы имеют; скорости прокатки до 25 м/с. Это приводит к тому, что температура конца прокатки достигает 850—900° С и для получения мелкозернистой структуры, не приводящей к наклепу при сматывании раската на моталках, необходимо быстро охлаждать его в потоке до 550—- 600° С.

Сматывание раскатов при высокой температуре из- за медленного охлаждения рулонов приводит к чрезмерному росту зерен и выделению по их границам третичного цементита, вызывающего хрупкость стали. Для ускоренного охлаждения раскатов между последней: клетью стана и моталками над отводящим рольгангом; и под ним устанавливают устройство для подачи охлаждающей воды.

На линии отводящего рольганга длиной 150—200 м устанавливаются два типа моталок для сматывания в рулоны раскатов тонких и толстых листов на расстоянии 80—100 и 150—180 м от последней чистовой клети соответственно. Оба типа моталок работают синхронно с чистовой группой клетей.

  ПОКРЫТИЯ ИЗ ЛИСТОВОГО ЧУГУНА. Технология листовой кровельной стали

  Листовая сталь. Стальные металлические кровли

  Производство стали. Конверторный способ получения стали. Ковка ...

  ПРОИЗВОДСТВО БЛЮМОВ, СЛЯБОВ И ЗАГОТОВОК. Профили - сортамент ...

  Стальные изделия. Сортамент стали горячего проката

  Соединение криволинейных элементов между собой

  Обработка металлов давлением. ВИДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

  СТАЛЬ. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СТАЛИ твердость по Бринелю