НАДЕЖНЫЕ ЛИНИИ ТРАВЛЕНИЯ

В основе разработок оборудования для линии травления фирма "ДЭВИ—КЛЕСИМ" использовала следующие принципы: простоту решения; надежность; экономию энергии; эффективную экологическую безопасность; автоматизированную работу; увеличение выхода материала, качество продукции.

Все это имело целью упростить работу оборудования и условия обслуживания, повысить эксплуатационную надежность оборудования, понизить эксплуатационные расходы и затраты энергии. С учетом постоянно растущей стоимости электроэнергии и природного газа особенно важно, чтобы производитель стали мог получать 1 т продукции по самой низкой себестоимости ввиду высоких рыночных показателей и жесткой конкуренции.

Кроме того, фирма "ДЭВИ—КЛЕСИМ" также провела разработки, касающиеся реконструкции линий травления в соответствии с теми же самыми принципами. С этой целью была разработана программа иследования новых решений, которая уже дала хорошие результаты.

Травильная ванна с защитной футеровкой из лавы

Изучая новые решения, направленные на замену используемой в настоящее время анти

коррозионной футеровки травильных ванн, мы рассмотрели возможность применения лавы ВОЛВИК. Действительно, лава ВОЛВИК имеет превосходные кислотостойкие свойства благодаря ее особому химическому составу. Более того, она имеет лучшие теплоизолирующие свойства, чем обычно используемые антикис лотные силйкоглиноземистые кирпичи, благодаря многочисленным порам и хорошей однородности. Ее теплопроводность по сравнению с силикоглиноземом в два раза ниже: тепловые потери ванны, оборудованной футеровкой из лавы ВОЛВИК, более чем на 20% ниже, чем потери ванны, футерованной антикислотными силикоглиноземистыми кирпичами. Разность теплопроводности материала и, как следствие, разность температур между наружной и внутренней поверхностями стенок приводит к изменению коэффициентов теплопередачи (а) (рис. 1).

Другим преимуществом лавы ВОЛВИК является то, что ее можно резать на плиты.

Слабыми местами обычной кирпичной футеровки являются многочисленные места цементных соединений (изза ограниченных размеров каждого кирпича). Фирма "КЛЕСИМ" запатентовала технологию футеровки лавой ВОЛВИК. Эта технология основана на использовании крупных плит лавы (рис. 2). По технологии ВОЛВИК площадь цементных соединений получается в семь раз меньше, а средняя длина цементного пути от кислоты к резине в три раза длиннее. Удается избежать старения и разрушения, ускоренного резиной и связанного с многочисленными цементными соединениями и "горячими точками". Большое количество

соединений является причиной нарушения целостности и разрушения футеровки, даже кусками.

Травильные ванны были разработаны на основе опыта, полученного фирмой "КЛЕЙШ" при разработке непрерывных линий травления за период более сорока лет. В результате были получены: низкий уровень жидкости в ванне (изменяющаяся от 200 до 800 мм); контурная конструкция ванны, которая следует профилю движущейся ленты. Кроме того, использование среднего удельного натяжения полосы, которое устраняет недостатки, связанные с высоким натяжением и приводит к низким крутящим моментам, создает низкую установленную мощность, меньший расход энергии и т.д. Циркулирующая жидкостная система турбулентного типа, в которой плиты из лавы ВОЛВИК уложены в виде "елочки" на дне ванны, так чтобы возникало турбулентное движение, предотвращает образование застойного слоя травильного раствора на поверхности полосы.

С помощью такой системы насосы работают при меньшей мощности и расходах по сравнению с другими системами турбулентного типа. Следовательно, затраты на эксплуатацию и обслуживание будут ниже в течение ряда лет.

Другая основная особенность турбулентной травильной системы состоит в том, что ее эффективность автоматически усиливается при увеличении скорости процесса (vp) благодаря динамике жидкости.

Конструкция травильной ванны

А. Антикислотные пороги

На линии травления стальная полоса протравливается при прохождении через последовательный ряд ванн, содержащих кислотные растворы с возрастающими концентрациями

Обычно кислота циркулирует в противотоке: при таком расположении самаая дальняя ванна ниже по движению пополняется свежей кислотой, а из самой дальней по движению ванны в установку регенерации кислоты (УРК) выпускается раствор с, Максимальным содержанием железа.

Ванны разделены порогами, ко которым скользит стальная полоса. Вероятность, что полоса получит царапины при контакте с порогом, отсутствует, так как движущаяся полоса тянет с собой кислотную пленку, предотвращающую любой прямой контакт между полосой и порогом.

Перенос кислоты из одной ванны в другую при движении полосы является основным недостатком такой конструкции ванны, используемой в настоящее время.

Любое количество кислоты, которое переносится вместе с полосой в направлении ее движения, оказывается вредным для требуемого кислотного содержания (поддержание определенной концентрации) в каждой емкости и, следовательно, является неблагоприятным в отношении эффективности травления.

Некоторые конструкторы разработали пороги с отжимными роликами, чтобы ограничить перенос кислоты, но такие конструкции имеют другие недостатки: повышенную стоимость

линии; возросшие затраты на обслуживанине; отжимные ролики приводят к искривлению полосы.

Пороги, предложенные фирмой "КЛЕСИМ" для модернизации оборудования, представлены на рис. 3. монолитными, так и составленными из нескольких элементов, скрепленных с помощью соответствующего цемента.

Преимущества такого расположения следующие: лучшая регулировка кислотного титра в каждой ванне, благодаря ограничению переноса кислоты вместе с полосой; ограниченные капиталовложения; практическое отсутствие затрат на обслуживание (только замена через каждые 10 лет); простота установки на действующих ваннах; отсутствие искривления полосы.

Б. Ремонт водонепроницаемой перегородки

Многочисленные погрузочноразгрузочные операции, проводимые с помощью мостового крана над травильными ваннами, оборудованными крышками, которые невозможно поднять с помощью поршневой системы, часто приводят к ухудшению водонепроницаемого затвора.

В случае ремонта этого затвора на действующих, а также на новых ваннах, мы предлагаем решение, позволяющее проводить ремонт за минимально короткий срок.

Вместо повторной установки водонепроницаемого затвора из сварного стального листа, когда лист повторно покрывается резиной и вновь устанавливается кирпичная футеровка, мы предлагаем отрезать существующий затвор и заменять его затвором или желобом из монолитного блока лавы ВОЛВИК, который укладывается непосредственно на стенку травильной ванны (рис. 4).

Такое решение осуществляется очень быстро и удовлетворяет всем требованиям, касающимся герметичности и прочности.

Порога выполнены из камня (лава ВОЛВИК, гранитные блоки и т.д.) и могут быть как

В. Ремонт порога ванны для травления

Приходит время, когда ванны для травления с гранитными порогами требуют ремонта. В этом случае можно изменять существующее оборудование, заменяя поврежденный гранитный порог (или изношенный порог, царапающий полосу продуктами износа) порогом из лавы ВОЛВИК, снабженным направляющим роликом.

Г. Поршневая система для подъема крышки

Крышки, снабженные поршневой системой, обеспечивают простоту, а также безопасную работу благодаря последовательной установке крышек, предотвращающей любое ухудшение герметичности.

На новых установках крышки снабжены вертлюгом.

К сожалению, на существующих установках имеющаяся высота под крюком крана часто не позволяет открывать крышки с помощью вертлюга. По этой причине мы предусмотрели другой способ открывания ванны: посредством кинематического движения, уменьшая как можно больше необходимую доступную высоту под крюком.

В результате получаются два движения: частичное открытие для наблюдения и полное открытие для проведения операций.

Система закреплена на конструкции, в результате устраняются любые работы на самих ваннах и таким образом резиновая футеровка поддерживается в удовлетворительном состоянии.

Отделение промывки и отжимные ролики

Для отделения промывки наша компания разработала систему промывки с применением высокого давления, уже работающую на различных установках (рис. 5).

Эта система значительно снижает риск образования желтых пятен на полосах, которые появляются, например, при остановке линии.

В соответствии с технологией промывки деминерализованной водой высокого давления (патент фирмы "КЛЕСИМ"), совмещенной со ступенчатой системой рециркуляции высокого давления, расход воды и перелив получается ниже требований УРК. В результате не образуется никаких постоянных кислотных стоков, хотя деминерализованная вода используется в небольших колоичествах. Установка водообра ботки (УВО) может быть рассчитана на небольшую производительность (2 м3/ч), если рассматривать приблизительное ежегодное производство менее 1 млн.т, то возможны лишь случайные утечки.

Система управления отжимными роликами обеспечивает измерение износа отжимных роликов на каждом участке промывки посредством измерительных приборов и модели процесса промывки. Система контроля отжимных роликов представляет собой прибор предупреждающего типа, который постоянно сообщает о состоянии износа отжимных роликов. Это позволяет составлять эффективный график замены отжимных роликов.

Ванны участка промывки покрываются кислотостойкой футеровкой, подобной той, которую используют в ваннах' для травления (рис. 6).

Лаву ВОЛВИК можно использовать на линии непрерывного травления для: узлов типа "елочки", размещенных на дне ванн для травления; крышек над транспортной линией в ваннах для промывки; каналов, предназначенных для сбора раствора кислоты, а также в качестве фундамента электронасосов систем циркуляции.

Новая непрерывная линия травления без выброса отходов

Все кислотные (НС1) циркуляционные и промывочные, а также дымосборочные системы вместе с регенерационным оборудованием (УРК) должны соответствовать строгим нормам в отношении окружающей среды. Изготовленные системы не требуют установки нейтрализации и работают без выработки какихлибо жидких отходов.

Французская фирма "СОЛЛАК", работающая с мощной линией непрерывного травления, объединенной со станом тандемом холодной прокатки (производительностью 2млн.т/г) и

поставленной фирмой "КЛЕСИМ", получила "Европейский приз" за самую чистую технологию в рассматриваемой области.

Нагрев кислотных растворов линий непрерывного травления и отделений промывки при помощи системы теплового насоса

В большинстве случаев линии непрерывного травления устанавливают вблизи станов тандемов холодной прокатки со всеми электродвигателями и системами эмульсионного охлаждения валков для передачи его в циркуляционные системы линий непрерывного травления, нагрева травильного раствора и воды для промывки полосы. Утилизация энергии осуществляется при помощи системы теплового насоса, запатентованной фирмой "КЛЕСИМ" и работающей в случае комбинации непрерывная линия травления — стан тандем холодной прокатки. Температура регулируется при среднем значении (tEi

Охлаждающую жидкость подбирают такой, чтобы она имела температуру конденсации приблизительно tc = 100 °С и температуру испарения (f^,).

Коэффициент эффективности теплового насоса (т\) зависит от разности температур между испарителем и конденсатором. Он может быть равен т\ = 3,5 (полная действительная мощность, деленная на номинальную электрическую мощность).

Конденсатор может работать с травильным раствором и водой для промывки кислоты, если он изготовлен из графита. Изза небольшой разности температурам Afc = — tc;

A t = twt tdl требуется большая поверхность теплообменника. Промышленные системы тепловых насосов позволяют возвращать приблизительно 4000 кВт активной мощности. С эксплуатационной точки зрения они являются наиболее экономически выгодными системами, особенно при применении с комбинированными установками (НЛТ + СТХП).

Напомним, что в рассматриваемом случае доступная энергия, передаваемая системой охлаждения двигателя стана тандема холодной прокатки, составляет 0,6—1,0 МВт, а энергия, передаваемая клетями стана тандема холодной прокатки — 8,010,0 МВт.

Оптимизация скорости в отделении травленая

С целью упрощения работы линии мы разработали программу оптимизации скорости процесса (vp).

Основная цель — сохранить скорость процесса непрерывного травления (vp) по возможности наиболее постоянной при данных условиях.

Следует рассматривать два типа рабочих условий: нормальные (или без нарушений) рабочие условия, рабочие условия с нарушениями процесса.

1. Нормальные рабочие условия (без нарушений процесса)

Скорость процесса линии (vp) имеет три типа ограничений: 1) ограничения, связанные с входным участком линии (а— размер рулона; б — простой).

В этом случае vp = f(Le,vle, те);

2) ограничения, связанные с самим процессом травления (а — время травления полосы? б — теплоемкость ванны травления). В этом случае vp = vd = f (th, rd); 3) ограничения, связанные с выходным. участком линии (входная скорость полосы в стан тандем — в случае комбинации линии непрерывного травления со станом тандемом холодной прокатки). В этом случае vp*f(vj).

Работа

Скорость полосы на участке обработки автоматически устанавливается на оптимальной величине, выбранной ЭВМ линии и является самой низкой из всех скоростей полосы (входной участок линии, участок обработки или вход в тандем). Оператор может менять эту скорость. Например, если ограничение связано со временем травления (т^), то оператор может увеличить температуру кислоты (с td до td) и повысить скорость процесса на некоторый процент (vp = Vpk).

Чтобы подготовить такие изменения, оператор заранее имеет информацию о производственной программе и расчете скорости полосы (по крайней мере, ирулонов).

2. Нарушение рабочих условий

Возникновение какихлибо нарушений на входном или выходном участках линии травления, например, в случае, когда накопитель на входе пустой, а на выходе полный, перед пуском линии следует предусматривать и в этом рассматриваемом случае следует затормозить процесс на участке обработки, чтобы избежать остановки линии.

А. Обнаружение нарушений на входном участке линии

Обнаружение нарушений осуществляется при помощи проверки, в результате которой устанавливается, какое число входных последовательных операций проводилось действительно вовремя.

Например, базовыми координатами (Мх) являются следующие: конец замедления линии (0 с); отрезка конца полосы (лгх с); конец фронта полосы в сварочной установке (х2 с); рулон на стержне обрабатывающей линии (*3 <0; перенос сварки на участок обрезки боковой кромки (х4 с); пуск линии (х5 с).

Имеющееся время (т), соответствующее опустошению накопителя, вычисляется на основе следующей формулы: r = L/vp. Это время сравнивается со временем (т ) последней «* /,, max достигнутой координаты (Мх)• ьсли т < rm> то скорость процесса (vp) делится на ку и новое время рассчитывается вновь. Следовательно, скорость процесса будет медленно понижаться, если необходимо уменьшить vp до минимальной скорости v . , поэтому время, />min требуемое для повторного пуска входного участка перед остановкой участка обработки, возрастает.

Б. Обнаружение нарушений на участке обрезки боковой кромки Подобная последовательность наблюдается в том случае, когда ширина полосы изменяется.

В этом случае координатами (Мх) будут: замедление (0 с); надрез (х[ с); передача (х'2 с); блокировка головки (х'3 с); пуск (х'4 с). И в случае замены ножа боковой зачистки • координатами (M'i) будут: замедление (0 с); надрез (х" с); передача (xj с); блокировка вращения (х" с); пуск (х" с).

Доступное время рассчитывают с учетом промежуточного накопителя (в случае комбинации HJIT + СТХП). Снижение скорости про ’ цесса то же самое.

Конструкционные особенности окалиноломателя фирмы "КЛЕСИМ" для линий травления Оборудование представляет собой окалино ломатель базовой конструкции фирмы с контролируемым удлинением и электромеханическим прибором.

Метод управляемого удлинения путем обеспечения соотношения скоростей двух натяжных роликовых устройств имеет ряд преимуществ. Рассмотрим их.

A. Удлинение сохраняется постоянным для данных условий работы и не изменяется какимлибо из следующих факторов: изменением толщины обработанной полосы; изменением ширины полосы; механическими и/или металлургическими свойствами полосы; изменением скорости оборудования, так как единственный главный двигатель работает на всю установку.

Б. Простая работа, так как ннатяжение полосы обратно и вперед по движению можно устанавливать независимо друг от друга или брать равными:

B. Установленная мощность удерживается на минимуме, так как соответствует: мощности, требуемой для деформации полосы; мощ * ности, получающейся из разности между натяжениями на входе и выходе из машины (в случае, если они имеют разные значения); минимальным механическим потерям в соединительных узлах между двумя устройствами с натяжными роликами и между роликами одного и того же устройства. Кроме того, возможно простое электрическое регулирование машины, приводимой в движение только двумя электродвигателями ("главный" электродвигатель находится в работе, а второй считается "вспомогательным" и используется для регулировки величины удлинения, прикладываемой к обрабатываемой полосе).

Фирма "КЛЕСИМ" уже построила около 20 окалиноломателей и предлагаемая установка является результатом проектных и производственных работ, охвативших опыт работы более 230 листоправильных машин с комбинированным изгибом и растяжением.

Клети для правки листа и ломки окалины производятся, собираются и испытываются в цехе фирмы "КЛЕСИМ", аттестованном в настоящее время по ISO 9002.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 4, Москва 1994