БАЗОВАЯ ИДЕЯ UTHS-СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕЙ ПОЛОСЫ В ТОНКИХ СЕЧЕНИЯХ

Основные задачи процесса: производство продукта, способного заменить холоднокатаные материалы для некоторых областей применения; низкий уровень инвестиций; низкие цены на конечшлй продукт. В этом процессе используется прокатный стан с высокой степенью обжатия, сконструированный на планетарном принципе, позволяющий совмещать низкую скорость разливки с высокой скоростью прокатки.

Целью системы СТГП является производство горячекатаной полосы наиболее тонких сечений, которая в настоящее время дефицитна на рынке. Для областей применения, таких как изготовление кожухов печей, воздуховодов, сварных труб, стальной фурнитуры и других похожих применений, холоднокатаный материал используют исключительно изза размерного фактора, а не изза механических свойств. Вместе с тем дополнительное использование холодной прокатки без особой необходимости увеличивает стоимость конечного продукта.

Система СТГП является непрерывным процессом, который начинается с получения сляба толщиной 3,5 дюйма (90 мм) путем непосредственной отливки его на машине непрерывного литья с дальнейшей прокаткой на стане с высокой степенью обжатия до толщины 0,16* (4 мм) и завершающей вытяжкой на чистовой группе клетей до толщины 0,027* (0,7 мм).

Опытная прокатка тонких слябов на станах с высоким обжатием (СВО)

Для проверки возможности высокой степени обжатия тонких слябов из стали в течение достаточно длительного периода в 198889гг. на платцеровском заводе были проведены испытания с использованием различных категорий стали (стали для глубокой вытяжки, рядовой и конструкционной стали), обеЬпечи вался высокий коэффициент вытяжки, когда тонкий сляб вытягивался с толщины 3,5 дюйма (90 мм) до 0,8" (2 мм) за один проход.

На рис. 1 показана микроструктура конструкционной стали с 16% С перед, во время и после вытяжки на 95%. Особая мелкозернистая рекристаллизованная структура в листе толщиной 0,1* (2,5 мм) является предпосылкой хороших эксплуатационных свойств.

Все проведенные испытания материалов показывают, что полосы из рядовых и конструкционных сталей, выплавленных на шихте из автомобильного лома в электродуговой печи, разлитых на машине непрерывного литья в тонкие слябы и прокатанные на стане Платце ра, могут в дальнейшем подвергаться холодной прок&тке, гибке, профильной прокатке, отбортовке, сварке и т.д.

Техническое оснащение систем СТГП

На рис. 3 представлен схематический вид системы СТГП в целом, начиная с поворотного стенда разливочного ковша 1.1, которая включает в себя кристаллизатор машины непрерывного литья 1.3, маятниковые ножницы 2.3, индукционную печь для слябов 3.1, СВО 4.2, чистовую группу клетей 4.5 с индукционным промежуточным нагревателем полосы 3.3, выходной рольганг 5.3 с дополнительным оборудованием, таким как ламинарное охлаждение 5.4, обрезка 5.2, поперечные ножницы 5.5 и моталка 6.1.

Число чистовых клетей зависит от желаемой конечной толщины полосы. В данном случае представлены 4 клети для достижения вытяжки от 0,16 до 0,025 дюйма (от 4 мм до 0, 7 мм). В случае, если необходима более толстая полоса, количество чистовых клетей может быть сокращено, до 3х или 2х.

Стан сконструирован для непрерывной работы, но тем не менее в него включены четверо ножниц в различных точках конструкции для обрезки кромок, аварийной резки и для порезки непрерывно идущей полосы в рулоны размера, необходимого потребителю.

Машина непрерывнолитой заготовки тонких слябов (МНЛЗ) шириной 52" (1320 мм) является машиной криволинейного типа и имеет характеристики, позволяющие разливать тонкие слябы толщиной 90 мм. Это создает благоприятные условия для эксплуатации разливочного стакана и обеспечивает хорошие условия для регулирования большого числа характеристик разливки. Конструкция этой МНЛЗ компактна и обеспечивает несложную процедуру работы (рис. 4).

Клеть, состоящая из двух роликов скоростной подачи, подает ленту непрерывно и синхронно со скоростью разливки к межвалко вой щели СВО. Обжатие в подающей роликовой клети составляет приблизительно 20 % (рис. 5).

Вертикальные ролики подстройки ширины обеспечивают нужное направление ленты в промежутке между подающими роликами и меж валковой щелью стана Платцера.

Для получения хорошей поверхности проката обязательно эффективное удаление окалины. Перед подающими роликами имеется первичный водяной окалиноломатель высокого давления. Для этого используются перемещаемые поперечно или вращающиеся насадки с давлением воды на уровне 32005000 PSI (250400 бар). Такая конструкция и режим работы предотвращают избыточное охлаждение сляба и воздействуют на окалину с разных направлений, чтобы получить чистую поверхность.

Вторичный окалиноломатель установлен сразу перед щелью СВО. Он может перемещаться в поперечном направлении; уровень давления приблизительно равен . 3200 PSI (250 бар). Вода и окалина удаляются всасыванием и обдуванием, перед тем как сляб по •ступает в межвалковую щель. стационарных барабанов, вокруг которых рабочие (3) и промежуточные (4) ролики вращаются в направлениях 2 и 2'. Перемещающиеся радиально рабочие и промежуточные ролики расположены во вращающемся корпусе поперечно на несущих валах.

Отличительной характеристикой всех планетарных установок является то, что рабочие ролики находятся в контакте с заготовкой только непродолжительное время и они нагреваются только слегка. За остальное время оборота барабана, пока они не войдут в контакт с прокатом снова, рабочие ролики интенсивно охлаждаются струями (14). Результатом являются низкие термические напряжения в валках, минимизация их износа и обеспечение хорошего качества поверхности полосы.

Барабаны вращаются с окружной скоростью 33 фута/с (10 м/с). На каждом барабане расположено 24 ролика, каждый из которых совершает 28 непродолжительных касаний с заготовкой в минуту, благодаря которым сляб непрерывно вытягивается под низким прокатным давлением.

На рис. 6 показана оптимизированная меж валковая щель СВО для полос шириной 52 дюйма (1320 мм). Диаметр валка 10" (250 мм), подаваемый материал 0,27" (68 мм) имеет на выходе толщину от 0,16 до 0,47" (4 до 12 мм). Сменные изнашивающиеся части (9) передают прокатное усилие от рабочих роликов к опорному барабану.

Усилие прокатки каждой пары роликов низкое, равное приблизительно 5000 кН (500 т).

Преимуществом конструкции стана Платцера является то, что две противоположные стороны стационарных опорных барабанов могут быть снабжены плоскими участками (параллельно траектории движения полосы).

Результатом является движение раЬочих (юликов в линейном направлении в этой области межвалковой щели. Межвалковая щель имеет, таким образом, удлиненную линейную форму, параллельную траектории, которая на выходе полосы принимает закругленную форму по всей остальной периферии опорного барабана. Благодаря этому полоса, изготовленная этим станом, является равномерной по толщине.

Как можно видеть из схемы, в системе СТГП стан с высокой степенью обжатия используется в качестве стана черновой прокатки для изготовления промежуточного подката. Параметры профиля и плоскостности, предъявляемые к конечному продукту, заранее берутся в расчет СВО, т.е. промежуточная полоса, выходящая из СВО, должна иметь поперечный профиль, который возможно обработать на последующем этапе чистовой прокатки, не принимая в расчет любые нежелательные плоскостные ошибки.

Для этой дели СВО снабжен датчиком толщины. Регулирование толщины производится гидравлически и возможно в процессе работы и под нагрузкой.

Клети стана гидравлическим способом придается предварительная нагрузка с помощью цилиндров на вершине станины. Регулировка СВО и нажимного блока также осуществляется под нагрузкой с помощью электромеханических приводов, расположенных в опорах.

СВО приводится в движение электрическим двигателем постоянного тока мощностью 6500 кВт через редуктор, который обеспечивает необходимую синхронизацию рабочих валков под нагрузкой.

После СВО промежуточный подкат передается в чистовую группу клетей. Чтобы, компенсировать различие в скоростях между СВО и чистовой группой клетей введен петлеобразующий ролик. Для обрезки конца ленты предусмотрены промежуточные ножницы, они также используются в случае аварии.

Конструкция четырех чистовых клетей аналогична тем, которые используются в традиционных современных прокатных станах горячей полосы. На непрерывных прокатных линиях не возникает никаких напряжений. Поэтому установки чистовой прокатки могут быть меньшего размера.

Они имеют верхний гидравлический нажимной механизм корпуса. Диаметр рабочих валков на установках 1 и 2 приблизительно 20" (500 мм), на установках 3 и 4 только 16" (400 мм).

Регулировка размеров рабочих валков без изъятия их из стана позволяет увеличить кампанию прокатки.

Малая скорость процесса, которая предоставляет рад преимуществ в отношении контроля напряжений,толщины и пр., обуславливает, с другой стороны, потерю температуры в полосе. Теплоты, образующейся в результате деформирования в межвалковой щели, недостаточно, чтобы компенсировать потери температуры полосы во время ее прохождения через стан. Поэтому в промежутке между клетями используются продольные индукционные нагреватели в потоке (ПИНП), разработанные компанией AJAX Magnethermic. Количество передаваемой теплоты зависит от схемы технологического маршрута и от скорости разливки, однако для каждого нагревающего блока максимальное увеличение температуры составляет приблизительно 250(70*С).

Верхняя и нижняя части индукторов могут смещаться в сторону, что позволяет им перекрывать всю ширину подката.

Температура по толщине полосы может регулироваться перемещением катушки обмотки относительно координат краев полосы. Равномерного распределения температуры по полосе можно добиться оптимальным выбором позиции катушки.

Начальная процедура сиетемы СТГП отлична от традиционных процессов. До начала прокатки на СВО процесс не отличается от других аналогичных процессов получения отливок тонких слябов.

Для безопасного начала прокатного процесса разработана конкретная стратегия: начальный конец полосы толщиной приблизительно 0,5" (12 мм) пропускается через открытую щель чистовой клети и обжатие полосы начинается, как только полоса достигает следующей чистовой клети. Таким образом, начальный отрезок полосы будет иметь ступени различной толщины, которые должны будут быть отрезаны с помощью барабанных ножниц (толстолистовые ножницы 5.2). Этот начальный отрезок будет убран с поточной линии за моталкой.

Из практических соображений каждый прокатный процесс начинается с толщины полосы в рулоне приблизительно 0,09" (2,2 мм); сверхтонкие полосы катаются в начале кампании прокатки.

Основным оборудованием в конце системы СТГП являются специальные ножницы для тонкой полосы (5.5) и поворотная сдвоенная моталка (6.1). Как было уже сказано, процесс, по возможности, является непрерывным. Тонкая полоса режется этими ножницами, моментально подводится к моталке и сматывается в коммерчески целесообразные по размерам рулоны. Пара прижимающих роликов перед ножницами находится в постоянном контакте с тонкой полосой и направляет начальный отрезок полосы ко второй паре прижимающих роликов,? откуда она переходит к уже подготовленной оправке и захлестывателю цепного типа.

На рис. 7 показан продольный вид полной системы СТГП длиной всего 366 футов (120 м).

Как уже было сказано, система является целиком непрерывным процессом, который на большой протяженности использует теплоту расплавленной стали для прокатного процесса, идущего непосредственно за разливкой.

Ниже на диаграмме В показана температура разливаемого и прокатываемого материала, начиная с кристаллизатора и заканчивая моталкой. В начале диаграммы показана температура сердцевины литой заготовки.

Основные преимущества системы СТГП

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 3, Москва 1994