Участки производства полупродукта

Полупродуктом прокатного производства принято считать блюмы, слябы и заготовки, прокатываемые из слитков на обжимных и заготовочных станах. Блюмы и сортовые заготовки характеризуются квадратным или прямоугольным сечением со скругленными углами и размером сторон в пределах: 140—450 мм (блюмы); 40—150 мм (заготовки). Заготовки для трубопрокатных станов и станов периодической прокатки тел вращения изготовляют круглого сечения диаметром 40350 мм. Слябы — плоские заготовки прямоугольного сечения со скругленными углами толщиной 100—350 мм, шириной 600—2300 мм.

Технологическая схема производства полупродукта требует создания участков, в состав кото рых входят колодцы для нагрева слитков перед прокаткой, одноклетевые реверсивные блюминги, блюмингислябинги или слябинги и многоклетевые заготовочные или трубозаготовочные станы с последовательным расположением клетей

В современных обжимных цехах используются рекуперативные нагревательные колодцы, имеющие простую и надежную в эксплуатации конструкцию и обеспечивающие большую равномерность нагрева слитков по высоте и сечению В качестве топлива могут использоваться коксодоменный смешанный газ теплотворной способностью 5,9—8,4 МДж/м3, коксовый газ (16,8 МДж/м3), природный газ (33,642,0 МДж/м3) Горелочные устройства в рекуперативных колодцах устанавливают либо в центре подины ячейки квадратного сечения (в плане), либо вверху узкой торцевой стены прямоугольной ячейки Ячейки колодцев компонуются в группы, объединенные системой дымовых боровов, газовоздухопро водов и регулирующей аппаратуры Группа колодцев с отоплением из центра подины состоит из двух ячеек, боковой верхней горелкой — из четырех Ячейки центроподинных колодцев сооружаются в группе поперек пролета колодцев, с отоплением боковой верхней горелкой — параллельно вдоль фронта колодцев Компоновка отделения рекуперативных нагревательных колодцев с отоплением боковой верхней горелкой представлена на рис 6 9 и 6 10

Колодцы размещаются в двухпролетном здании В главном пролете шириной 36 м размещаются собственно колодцы на специальной эстакаде на 3.5 м над уровнем пола цеха Вдоль фронта колодцев в главном пролете прокладываются три железнодорожных пути для постановки сталевозных тележек со слитками и рельсовые пути слитково зов, обеспечивающих подачу нагретых слитков к запорной и регулирующей арматурой КИП и электроуправление всеми механизмами и газорегулирующей арматурой колодцев сосредоточены во вспомогательном пролете в специальных помещениях на рабочей площадке с отметкой +10,0 м Во вспомогательный пролет выкатываются напольнокрышечные краны, и в нем производится ремонт крышек колодцев

Посадку и выдачу нагретых слитков из колодцев, а также чистку и заправку подины коксиком осуществляют электромостовыми колодцевыми кранами с поворотной тележкой и жестким подвесом клещевых захватов грузоподъемностью от 10 до 40 т Параллельно зданию колодцев сооружается помещение для заправочных материалов, огнеупоров и вывозки шлака, соединенное со зданием колодцев двухъярусными галереями Нижний ярус галереи соединяет шлаковый коридор колодцев с ямой для хранения шлаковых образований, в которую ковши подаются на специальных тележках с помощью аккумуляторных тягачей По верхнему ярусу галереи электрической тележкой в пролеты колодцев подают коксик и огнеупоры

Для подачи в горелки колодцев инжектирующего воздуха при отделении нагревательных колодцев сооружается воздуходувная станция центробежных нагнетателей, обеспечивающих давление инжектирующего воздуха 0,3 МПа

По условиям генерального плана завода отделение нагревательных колодцев может распола 1аться параллельно или перпендикулярно оси прокатки обжимного стана Для минимального времени подачи слитков на стан из любой группы колодцев наиболее предпочтительно перпендикулярное, симметричное относительно оси приемных рольгангов стана расположение отделения, при котором крайние группы колодцев равноудалены от рольгангов Однако с разработок в 1963 г на «Уралмаше» конструкции кольцевой слитко подачи, обеспечивающей доставку слитков к стану в необходимом темпе практически при любой удаленности колодцев, расположение отделения нагревательных колодцев относительно обжимного стана определяется в соответствии с генеральным планом и перспективным развитием цеха

Основные агрегаты для производства блюмов и слябов в современных обжимных цехах — дуо реверсивные одноклетевые блюминги, блюмин гислябинги или универсальные слябинги с горизонтальными валками диаметром 1150— 1500 мм производительностью 36 млн т/год Масса прокатываемых слитков на блюмингах составляет 10— 22 т и достигает 40—45 т на слябингах и блюмингахслябингах

Состав и схемы расположения оборудования обжимных станов указанных типов одинаковы Рабочая клеть оборудуется рабочими и раскатными рольгангами, манипулятором перед и за клетью и кантователем перед клетью на блюмингах и за вертикальной клетью на слябингах Все блюминги и слябинги оборудованы манипуляторами с односторонним расположением привода обеих пар линеек — со стороны привода клети При этом штанги пары линеек с неприводной стороны проходят между роликами рабочих рольгангов и работают в условиях высоких температур и окал и новыделения, что снижает работоспособность манипулятора и влечет повышенные расходы на ремонты Конструкция двустороннего манипулятора, приводы каждой пары линеек которого расположены с двух сторон от оси прокатки, повышает надежность манипулятора и межремонтный период его эксплуатации, хотя ухудшаются условия обслуживания участка клети изза расположения штанг и привода линеек со стороны перевалки валков. Модернизирован ряд блюмингов с установкой унифицированного оборудования рабочей клети с валками диаметром 1250 мм и двухсторонним манипулятором. В связи с тем, что в процессе прокатки от головной и донной части слитков возможно отделение кусков металла (скрапа), по рабочим рольгангам перед и за клетью устанавливают бункерыворонки и короба для улавливания скрапа на тележках с канатным приводом, которые выкатываются изпод рольгангов по наклонным тоннелям в скрапной пролет по мере наполнения коробов.

В приемной части обжимных станов устанавливают транспортные рольганги, которые связывают участок рабочей клети с пролетом нагревательных колодцев. Слитки от колодцев к приемному рольгангу доставляют слитковозом по рельсовому пути вдоль фронта нагревательных колодцев. Ранее на всех блюмингах и слябингах применялись “одно” или “двухместные” слитково зы с вертикальной люлькой и опрокидывателем слитков, которые работали в “челночном” режиме. Масса двухместного слитковоза 100—120 т, скорость перемещения до 6 м/с. В связи с большой массой слитковоза и длиной пути разгона и торможения слитковозы с опрокидывателем не обеспечивают доставку слитков в темпе прокатки на современных блюмингах (за 40—90 с) при протяженности нагревательных колодцев более 150160 м. Длина отделения нагревательных колодцев в составе 12 групп рекуперативных колодцев 312 м. В связи с этим широкое распространение на обжимных станах большой производительности получила кольцевая слиткоподача, при которой по замкнутому кольцу непрерывно движутся несколько слитковозных тележек, обеспечивающих доставку слитков к приемному рольгангу блюминга в темпе до 40 с практически при любой удаленности нагревательных колодцев.

Слитковоз — самоходная тележка с горизонтальной' платформой для одного или двух слитков. Перегружают слитки с тележки на приемный рольганг блюминга стационарным сталки вателем. Масса слитковозной тележки 25—30 т, скорость движения тележки на прямолинейных участках до 5,4 м/с, на закруглениях 1,5 м/с и на подходе к приемному рольгангу 0,5 м/с. Слитко возные тележки с горизонтальной платформой могут использоваться для слиткоподачи как по кольцевой схеме, так и по “челночной” с возвратнопоступательным движением слитковозов при небольшой (150—180 м) длине отделения нагревательных колодцев. При использовании слитковозов с горизонтальной укладкой слитков увеличивается выпадание окалины и шлака на пути слиткоподачи, в связи с чем под полотном рабочей ветви кольцевой слиткоподачи предусматривается лоток для гидросмыва окалины. На слябинге 1250 конструкции НКМЗ для прокатки слитков массой до 38 т для кольцевой слиткоподачи применен слитковоз комбинированного типа с люлькой для установки слитка в вертикальном (наклонном) положении. При движении слитковоза люлька при помощи гидропривода поворачивается на 90° и укладывает слиток на горизонтальную платформу слитковоза, по которой слиток сдвигается стационарным сталкивателем на приемный рольганг стана. На зарубежных обжимных станах используют “челночные” схемы слиткоподачи с одним слитковозом при продольном либо перпендикулярном расположении нагревательных колодцев. Слитковозы изготовляют самоходными или с канатным приводом. Скорость слитковозов до 6 м/с. По конструкции слитковозы выполняются с люлькой или в виде рольганг тележки.

На участке между приемными и раскатными рольгангами обжимных станов устанавливается весовой рольганг, на котором слитки взвешивают и при необходимости разворачивают на 180° в горизонтальной плоскости для задачи в рабочую клеть узким концом. Продолжительность взвешивания и разворота слитка на современных блюмингах и слябингах 14—25 с.

Огневая зачистка металла непосредственно после прокатки слитка в потоке обжимных станов получила широкое распространение с 60х годов. Современные МОЗ — сложные агрегаты, которые устанавливаются между рабочей клетью и ножницами на расстоянии, определяемом длиной раскатов на стане и обеспечивающем независимую работу этих трех основных агрегатов обжимного стана.

Для повышения надежности работы и перехода с зачистки раската одного профиля на другой без нарушения ритма работы на обжимных станах производительностью >3,0 млн. т/год устанавливают спаренные МОЗ, имеющие две станинырамы, соединенные секцией рольганга. Наиболее современная конструкция спаренной МОЗ кассетного типа состоит из одной станины, двух (левой и правой) кассет, в которых перемещаются каретки с газорежущими головками, и двух устройств для смены кассет. Производительность спаренной МОЗ кассетного типа в зависимости от сортамента изменяется в пределах 500—1000 т/ч. Расход кислорода (чистотой 99,2—99,5 %) составляет 3000—8000 м3/ч, природного газа 250—600 м3/ч, воды для гидросбива окалины и грануляции шлака (давление воды 1,8—3,0 МПа) 1000 м3/ч.

Обрезка дефектных концов раскатов и резка при необходимости на мерные длины в потоке за МОЗ осуществляется ножницами с нижним резом и электромеханическим приводом эксцентрикового вала В современных обжимных цехах установлены ножницы конструкции ПО НКМЗ усилием резания 12,5 МН — на блюмингах, 16 МН — на блюмингахслябингах, 20 МН и 28 МН — на слябингах

Характеристика типовых ножниц для обжимных становДля взвешивания блюмов и слябов за ножницами устанавливаются рольганговые весы, которые обеспечивают до 300 взвешиваний в час Для клеймения порезанных на мерные длины блюмов и слябов используют автоматические клеймители с двумя клеймовочными рычагами, обеспечивающие нанесение на торец проката при его движении по рольгангу до 12 знаков — номер плавки, марку стали, марку завода и знак бригады Смена клейм ручная и дистанционная с поста управления Число клеймений до 10 в минуту Для передачи блюмов и слябов на склад устанавливаются уборочные устройства в составе стал кивателей, штабелирующего стола, передаточной телеги на склад и стеллажа с устройством для перекладки металла с телеги

Схема компоновки оборудования участка для производства слябов толщиной 150—300 мм, шириной 750—1850 мм, длиной до 10,5 м, массой до 32 т из слитков массой до 38 т представлена на рис 6 11 Основным агрегатом этого участка является универсальный слябинг 1250 На рис 6 12 показана компоновка оборудования участка блюмингаслябинга 1500 для производства фасонных блочных заготовок сечением от 185x450 до 450x1225 мм, прямоугольных блюмов сечением от 250x250 до 400x400 мм длиной 3,6—11,4 м и слябов сечением до 200x1600 мм длиной 2,0—3,4 м из слитков массой 10—23 т

Для определения темпа прокатки разрабатываются схемы прокатки каждого профилеразмера блюма (сляба), позволяющие установить число проходов, параметры сечения раската в каждом проходе, включая длину раската L.

Время пауз между проходами определяется быстродействием вспомогательных механизмов узла рабочей клети, мощностью главного привода и зависит от времени установки раствора валков, реверсирования стана, транспортировки раската к кантователю, кантовки раската, перемещения его линейками манипулятора в соответствующий калибр валков. Практически для современных обжимных станов в расчетах производительности можно принимать величину пауз между пропусками: при прокатке блюмов без кантовки 1,5 с, с кантовкой 3— 4 с, между слитками 5 с; при прокатке слябов без кантовки 4 с, с кантовкой 6,5 с, между слитками 10 с.

Коэффициент использования стана, учитывающий снижение темпа прокатки изза мелких задержек, не регистрируемых как простои, для блюмингов и слябингов принимается равным 0,9.

Мощность отделения нагревательных колодцев, определяющая пропускную способность участков производства полупродукта наравне с производительностью обжимного стана, зависит от единичной мощности одной ячейки (колодца) при конкретных условиях нагрева и регулируется количеством групп нагревательных колодцев. Производительность нагревательного колодца определяется марочным сортаментом и массой слитков, температурой и процентом их горячего посада, а также частотой и продолжительностью заправки подины коксиком.

Для обеспечения нормальных условий эксплуатации участка производства полупродукта мощность отделения нагревательных колодцев целесообразно принимать на 10—15 % выше пропускной способности обжимной клети.

Для производства сортовой заготовки в потоке за блюмингами устанавливаются многоклетевые заготовочные станы, обеспечивающие деформацию блюмов в заготовку сечением до 60x60 мм с использованием тепла, полученного металлом в нагревательных колодцах. Участки для производства заготовок в современных обжимных цехах оснащены заготовочными станами 850/700/500 и 900/700/500 непрерывного типа с 10—14 рабочими клетями с горизонтальными и вертикальными валками. Заготовочный стан 850/700/500 в составе 10 или 12 рабочих клетей, устанавливаемый за блюмингом 1150, рассчитан на прокатку блюмов сечением 300x300 мм массой до 7,2 т в заготовку сечением 60x60—170x170 мм с максимальной скоростью 5,2 м/с. Производительность стана соответствует производительности блюминга 1150 и составляет около 3,5 млн. т/год по заготовке. Четырнадцатиклетевой стан 900/700/500, устанавливаемый за блюмингом 1300, рассчитан на прокатку блюмов сечением 370x370 мм массой до 11,5 т в квадратную заготовку сечением 80x80—200x200 мм и плоскую заготовку сечением 100x120—150 мм и 100x250—400 мм с максимальной скоростью 7 м/с. Производительность стана соответствует производительности блюминга 1300 и достигает 5,2 млн. т/год по заготовке.

За рубежом наиболее совершенными являются 10—12клетевые заготовочные станы с чередующимися горизонтальными и вертикальными валками 950/750/650 производительностью 2—4 млн. т/год.

Рабочие клети непрерывного заготовочного стана 900/700/500 конструкции ВНИИметмаш ЮУМЗ установлены в три группы. Первая группа из двух горизонтальных клетей 900 отстоит от второй группы на расстоянии, позволяющем кантовать раскат на рольганге. Вторая непрерывная группа имеет в своем составе шесть клетей: две первые горизонтальные клети 900 и четыре чередующиеся вертикальные и горизонтальные клети 700. Из клетей второй группы выпускают заготовки сечением 150x150, 170x170, 200x200, 100х(250+400) мм. Максимальная скорость прокатки заготовки сечением 150x150 мм, являющейся подкатом для третьей группы клетей, 2,3 м/с. Третья непрерывная группа клетей состоит из шести чередующихся клетей 500 с вертикальными и горизонтальными валками. Из третьей группы получают заготовки сечением 80x80, 100x100, 120x120, 100x120 и 100x150 мм. Максимальная скорость прокатки заготовки 80x80 мм в последней, 14й клети стана 7 м/с. Все рабочие клети стана имеют индивидуальный привод. Суммарная мощность главных приводов стана 27,4 МВт.

На непрерывных заготовочных станах, кроме квадратной и прямоугольной сортовой заготовки, возможна организация производства трубной заготовки круглого сечения. Однако прокатка круглой заготовки связана со снижением производительности стана, что нецелесообразно на современных высокопроизводительных непрерывных заготовочных станах. Поэтому круглую заготовку для трубопрокатных агрегатов и станов периодической прокатки получают на специализированных трубозаготовочных станах мощностью до 2,5 млн. т/год, устанавливаемых в потоке за блюмингами 1150. На трубозаготовочных станах прокатывают круглую заготовку диаметром 80— 350 мм. Производство круглой заготовки диаметром 40—120 мм организовано на крупно и среднесортных станах.

Трубозаготовочные станы, кроме круглой заготовки, могут прокатывать сортовую заготовку сечением до 200x200 мм и слябы шириной 300— 600 мм, толщиной 120—160 мм. Стан состоит из четырех последовательно установленных рабочих клетей: одной дуореверсивной клети 900 и трех нереверсивных клетей 750. Скорость прокатки: до 5 м/с в клети 900 и 3—5 м/с в клетях 750.

Вспомогательное оборудование трубозаготовочного стана состоит из ножниц для обрезки концов и деления раскатов на части за реверсивной клетью, дисковых пил горячей резки (салаз ковых либо ударного действия) для круглой и сортовой заготовок; ножниц для порезки слябов и сортовой заготовки; цепных холодильников для круглой заготовки; уборочных устройств для сортовой заготовки и слябов; транспортных рольгангов и поперечных многомаршрутного технологического потока. Вне потока стана на складе устанавливается оборудование для отделки трубной заготовки в холодном состоянии: правильные прессы и косовалковые правильные машины, ультразвуковые дефектоскопы, станки для светления круглого проката, бесцентровотокарные станки для сплошной обдирки и обдирочношлифовальные станки для выборочной зачистки трубной заготовки.

Прокатка всего сортамента трубозаготовочного стана осуществляется из блюмов сечением от 270x300 до 300x600 мм, длиной до 9 м, массой до 7,2 т, прокатываемых на блюминге 1150. Прокатка слябов, квадратной сортовой заготовки сечением более 150x150 мм, трубной заготовки диаметром > 160 мм из блюмов, не требующих зачистки в холодном состоянии, производится транзитом с использованием тепла прокатного нагрева в колодцах блюминга. Нагрев блюмов перед прокаткой трубной заготовки диаметром < 160 мм, а также прошедших осмотр и зачистку в холодном состоянии перед трубозаготовочным станом осуществляется в методических нагревательных печах. В реверсивной клети 900 прокатывают слябы всего сортамента стана, квадратную заготовку сечением 150x150 мм и более, круглую заготовку диаметром > 250 мм. Прокатка заготовок диаметром 80—230 мм и сечением 90x90—120x120 мм осуществляется во всех четырех клетях стана.

Компоновка оборудования трубозаготовочного стана 900/750x3 представлена на рис. 6.13.

где Q4 — часовая производительность стана по заготовке (годному), т/ч; М — масса исходного блюма, т; Ты — машинное время прохода раската в одной клети стана, с; Тп продолжительность паузы между концом прокатки предыдущего и началом прокатки следующего раската в одной клети, с; К— коэффициент использования стана; а — коэффициент расхода металла.

Машинное время, с, принимается по последней клети стана (группе клетей)

где L — длина готового раската, выходящего из последней клети стана (группы), м; v скорость прокатки в последней клети, м/с.

Время паузы Г на непрерывных заготовочных станах определяется разницей между темпом прокатки слитка на блюминге, за которым установлен стан, и машинным временем Тм прокатки на стане блюма, полученного из этого слитка. Коэффициент использования непрерывного заготовочного и трубозаготовочного станов, как и для блюминга, принимается равным 0,9.

Пропускная способность трубозаготовочного стана определяется производительностью реверсивной клети, которая рассчитывается по формуле (6.7) для определения часовой производительности обжимного стана.

В. А. Авдеев, В. М. Друян, Б. И. Кудрин, Основы проектирования металлургических заводов, М., 2002