На заключительном этапе разработки сейчас находится один из крупнейших проектов ООО "Корпоративные системы" - мультимедийная обучающая система для подготовки специалистов постов управления ПУ7 и ПУ9 широкополосного стана горячей прокатки 2000.
Непрерывный широкополосный стан 2000 горячей прокатки предназначен для производства горячекатанных полос из углеродистых и низколегированных марок сталей. Состоит из:
- участка подачи слябов к печам и загрузки слябов;
- черновой группы оборудования (ПУ7);
- секции промежуточного рольганга и летучих ножниц (ПУ9);
- чистовой группы оборудования (ПУ9);
- уборочной группы оборудования.
Проект, разрабатываемый ООО «Корпоративные системы», охватывает 5 рабочих мест:
- оператор черновой группы оборудования;
- вальцовщик черновой группы оборудования;
- оператор промежуточного рольганга и летучих ножниц;
- оператор чистовой группы;
- вальцовщик чистовой группы.
Каждое рабочее место имеет свои специфические особенности и предназначено для выполнения определенных задач. Например, основной целью черновой группы является получение выходных параметров (ширина, толщина, температура) полосы требуемого качества за шестой клетью.
Система полностью имитирует все экраны и пульты управления, которыми пользуются специалисты, тем самым, позволяя изучить работу, а также основные действия, выполняемые с их помощью. Для этого система оснащена множеством сценариев с различными видами заданий:
тестовые вопросы (предполагают выбор пользователями одного ответа из нескольких предлагаемых);
вопросы для самостоятельного ответа (предполагают самостоятельный ввод пользователями ответов);
вопросы указательного типа (предполагают указание необходимых элементов на экранах или пультах управления);
выполнение операции (предполагают выполнение пользователями требуемых операций).
В системе предусматривается два режима прохождения сценариев:
демонстрационный (используется для обучения и характеризуется наличием различных подсказок (предназначены для закрепления пользователем теоретического материала), а также индикацией (подсветка элементов, которые необходимы для выполнения задания));
режим тестирования (используется непосредственно для проверки знаний пользователя).
Для того, чтобы обучение было максимально приближено к реальной работе стана, в программе предусмотрена 3D-анимация, которая позволяет пользователям видеть результаты всех действий, которые они выполняют в сценариях, непосредственно на моделе стана: состояние оборудования (например, управление нажимными винтами, энкопанелями, летучими ножницами, секциями рольганга), скорость работы, возможные аварии (например, застревание слябов, загиб полосы) и т. д.
В системе также реализованы различные имитационные модели:
модель деформационного режима;
модель скоростного режима;
модель температурного режима;
модель натяжения;
модель загрузки главных приводов и др.
Они позволяют представить процесс прокатки металла так, как он осуществляется в действительности.
Важнейшей составляющей системы является трехмерная модель стана, которая позволяет специалистам подробно изучить конструкцию оборудования черновой и чистовой групп, а также секции промежуточного рольганга и летучих ножниц.
Конструкция рассматривает не только строение групп оборудования, но и отдельные элементы (например, подробное строение клетей). Удобная навигация, подробные описания свойств и технических характеристик элементов, а также возможность настройки пользовательского интерфейса максимально облегчают процесс обучения.
Также конструкция дополнена различными видеоматериалами, посвященными работе оборудования (летучие ножницы, промрольганг, чистовая группа и т. д.), и анимационными роликами, подробно демонстрирующими технологию (работа петледержателей, технология прокатки).
Кроме того, система оснащена множеством отчетов, позволяющих получать информацию о проведенной прокатке (план проката).
Возможность просмотра результатов тестирования позволяет не только получать информацию о правильности выполненных заданий и затраченном времени, но также прослеживать операции, которые выполнял пользователь в процессе прохождения сценариев.
Воспроизведение в записи действий пользователя дает возможность в последствии визуально проследить процесс тестирования.
Таким образом, комбинированное использование компьютерной графики, анимации, «живого» видеоизображения и других медийных компонентов предоставит уникальную возможность сделать изучаемый материал максимально наглядным, а потому понятным и запоминаемым. Это особенно актуально для специалистов стана 2000, которые должны усваивать большое количество эмоционально-нейтральной информации – например, производственных инструкций, технологических карт, нормативных документов. Удобный интерфейс и навигация, подробные пользовательские и технологические инструкции делают работу с системой максимально простой.
В годы девятой пятилетки два стана 2000 установлены на Новолипецком и Череповецком металлургических заводах (1975). Станы рассчитаны на потребление литого исходного сляба, поступающего с МНЛЗ. На них учтены недостатки в конструкции оборудования и технологическом процессе, которые проявились при эксплуатации станов 1700.
Широкополосной непрерывный стан горячей прокатки 2000 Новолипецкого металлургического завода рассчитан на прокатку листовой стали толщиной 1,2-16 и шириной 900-1850 мм из листового сляба, поступающего с МНЛЗ, размерами 170-250X900- 1850X4800-10500 мм и массой до 36 т.
Технологический процесс прокатки и состав оборудования стана следующие. Полученные с МНЛЗ слябы складируются, осматриваются и зачищаются. Затем слябы подаются в нагревательные печи - пятизонные, методические, с торцовой задачей и выдачей, двусторонним подогревом, оснащенные контрольно-измерительной аппаратурой автоматического регулирования процесса нагрева металла. Печи соединены между собой рольгангами.
На стане установлены черновые окалиноломатели: первый - с вертикальным, второй - с горизонтальным расположением валков. Черновая группа состоит из четырех универсальных четырехвалковых клетей. Практика показала, что необходимо удалять поверхностные дефекты на литых слябах после разрушения литой структуры, поэтому машина огневой зачистки металла, в потоке установлена после первой универсальной клети. В состав чистовой группы входят ножницы, чистовой окалиноломатель и семь четырехвалковых клетей. Раскат готового профиля в зависимости от толщины сматывается в рулоны на дифференцированных моталках. Диаметр рабочих прокатных валков в черновой группе стана 1200, в чистовой 800 мм; опорных (в обеих группах) - 1600 мм. Длина бочки валков 2000, а в черновом окалиноломателе с вертикальными валками 800 мм.
При максимальной скорости прокатки 20 м/с и возможным доведением ее до 22 м/с стан может обеспечить годовую производительность 6 млн. т. Масса установленного на стане оборудования - 38 тыс. т, мощность главных электродвигателей 119 тыс-кВт.
Непрерывный широкополосной стан горячей прокатки 2000, установленный на Череповецком металлургическом заводе, по своему составу оборудования, сортаменту слябов и готовых листов аналогичен рассмотренному выше.
Однако в конструкцию отдельного оборудования и его расположение внесены ряд существенных изменений, что целесообразно рассмотреть (без схемы стана).
На этом стане впервые установлены нагревательные печи с шагающими балками; предусмотрена возможность посадки в печи горячих слябов. Топливо - природный газ калорийностью 8500 ккал/м3. Производительность одной печи (по проекту их четыре) 400 т/ч при всаде холодных слябов. Продолжительность нагрева слябов до температуры 1200-1250° С в среднем около 3 ч.
В черновом окалиноломателе с вертикальными валками происходит обжатие нагретых слябов по ширине. Цель обжатия (Д/г«50 мм)-уменьшение типоразмеров слябов и разрушение слоя окалины, которая сбивается водой давлением 110-130 атм. В последующей двухвалковой клети с горизонтальными валками также после прокатки осуществляется гидросбив окалины при обжатии Д/г=50-^60 мм.
Затем последовательно расположены четыре черновые универсальные четырехвалковые клети, из них три последние образуют непрерывную группу, создание которой позволяет уменьшить снижение температуры раскатов и сократить протяженность стана. Двигатели постоянного тока клетей непрерывной группы дают возможность регулировать в широких пределах скорость прокатки в зависимости от сечения раскатов, величины обжатия и температуры прокатываемого металла. Здесь в большей мере представляется возможность производить прокатку с ускорением, что впервые было применено на стане 2000 Новолипецкого металлургического завода.
Температура раскатов перед чистовой группой клетей 1000-1150° С. Передний и задний концы полос перед подачей в чистовую группу обрезаются на летучих ножницах.
За чистовым окалиноломателем и за первыми тремя - четырьмя чистовыми клетями осуществляется удаление окалины водой высокого давления. Гидросбив используется и для снижения температуры раската при прокатке толстых листов. Для выравнивания температуры по длине раската, прокатка в непрерывной чистовой группе клетей производится с ускорением, примерно равным 0,05-1,0 м/с2.
Скоростной режим в чистовых клетях может быть разным: прокатка с меньшей скоростью, чем скорость заправки полосы в моталку, осуществляется G ускорена ем по всей длине полосы; с большей - изменяется от постоянной заправочной при захвате полосы моталкой (~10 м/с) до максимальной (21 м/с) (при этом происходит разгон чистовых клетей вместе с моталкой). Двигатели чистовых клетей - постоянного тока и многоякорные. Температура конца прокатки профилей листовой стали всех толщин находится в пределах 830- 900° С.
На отводящем рольганге за чистовой группой клетей полосы охлаждаются водой со скоростью 6-50° С/с. Количество охлаждающей воды регулируется в зависимости от размеров сечения готового раската, его температуры, марки стали, скорости движущегося раската и может достигать 14,0 тыс. м3/ч. Температура полосы перед свертыванием в рулон 500-600° С.
За станом установлены две группы моталок по три в каждой; первая - для полос толщиной 1,2-8 мм отстоит от чистовой клети примерно на расстоянии 100 м; вторая - для полос толщиной 4-16 мм отстоит от чистовой клети на расстоянии 250 м. Готовая продукция может поставляться в рулонах и листах. Производительность стана: 300-1270 т/ч (в зависимости от сечения прокатываемых листов); годовая производительность примерно 6 млн. т. На стане предусмотрена комплексная автоматизация всех операций технологического процесса, в том числе и отделки прокатанной продукции.
Стан имеет четыре методические нагревательные двухрядные печи, с торцовой задачей и выдачей слябов и двусторонним подогревом. На стане установлено семь прокатных клетей, первая из которых - окалиноломатель с вертикальными валками, вторая - черновая двухвалковая реверсивная. На линии потока металла расположены ножницы для обрези переднего и заднего концов раската с усилием резания 350 тс. Перед чистовой группой клетей также установлен окалиноломатель- двухвалковая клеть с диаметром рабочих валков 360-410 и длиной бочки 840 мм. Чистовая группа состоит из пяти четырехвалковых клетей, приводимых от индивидуальных электродвигателей. Диаметр рабоч: валков 490-525, опорных 916-1040 мм, длиной 813 мм. За чистовой группой установлены две моталк с опрокидывателями для сматывания раскатов в рулоны и передачи их на конвейер.
Технологический процесс прокатки на этом стан сравнительно прост и во многом аналогичен с рассмотренным выше на непрерывных станах. Нагретые в печах до температуры 1250° С слябы поступают к черновому окалиноломателю (диаметр рабочих валков. 670-724, длина бочки 200 мм), который осуществляет; обжатие боковых кромок, разрушая поверхностный слой; окалины при одновременном оформлении ширины сляба. Далее сляб прокатывается в черновой реверсивной клети по двум схемам: если его ширина недостаточна, в поперечном направлении, а затем после поворота в горизонтальной плоскости в продольном. Если же ширина сляба соответствует заданной ширине листа, сляб прокатывается за 5-9 проходов до заданной толщины и? передается к чистовой группе клетей. Температура конца прокатки на черновой клети 1100° С. j Прокатка в чистовой группе клетей начинается при> 1050 и заканчивается при 900° С. Скорость прокатки в черновой реверсивной клети составляет 3,82-6,0 м/с,; в чистовых клетях по выходе раската из валков 4,1-:i 8,2 м/с.
Готовая листовая сталь сматывается в рулоны и передается для выполнения соответствующих отделочных, технологических операций.
Увеличение производства горячекатаной листовой стали в предстоящие годы в значительной мере будет обеспечиваться строительством новых непрерывных станов с длиной бочки валков 2000 мм и более производительностью 4-7 млн. т в год. - При создании новых и совершенствовании действующих непрерывных станов горячей прокатки будут решаться следующие важные технические и технологические вопросы:
1) освоение прокатки листов толщиной от 1-1,2 до 20, шириной до 2000 мм и более из непрерывнолитых слябов массой 50-60 т;
2) использование нагревательных печей с шагающими балками;
3) повышение скорости прокатки до 25-30 м/с;
4) создание непрерывных черновых групп из универсальных четырехвалковых клетей;
5) создание непрерывных чистовых групп в составе 7-8-м и четырехвалковых клетей, оснащенных устройствами упругого противоизгиба валков;
6) широкое внедрение автоматического регулирования размеров полосы в процессе прокатки;
7) применение гидросбива окалины с прокатываемого металла водой давлением до 150-180 ат;
8) внедрение технологической смазки при прокатке.
Введение
1 Литературный обзор и постановка задач исследования ... 5
1.1 Контроль поверхности горячекатаного проката 5
1.1.1 Основные дефекты поверхности листового проката 6
1.1.2 Методы обнаружения дефектов поверхности 8
1.2 Влияние эксплуатационных характеристик рабочего инструмента на качество поверхности листового проката 20
1.3 Точность профиля полосы 29
1.4 Основные задачи исследования 38
2 Исследование качества поверхности проката 39
2.1 Исследование формирования поверхностных дефектов на стане горячей прокатки 39
2.1.1 Система контроля качества поверхности 40
2.1.2 Методика настройки системы контроля качества для определения дефектов поверхности 46
2.1.3 Идентификация дефектов поверхности 51
2.1.4 Определение параметров критических дефектов 57
2.2 Разработка математической модели привязки дефекта к источнику его формирования 65
2.3 Использование результатов автоматического определения дефектов на станах холодной прокатки 68
2.4 Система анализа качества поверхности 71
2.5 Выводы 75
3 Исследование влияния качества поверхности рабочего валка на качество горячекатаной полосы 76
3.1 Исследование напряженно-деформированного состояния рабочего валка с поверхностной микротрещиной 76
3.2 Анализ микропластической деформации полосы с поверхностным дефектом 84
3.3 Выводы 90
4 Повышение точности поперечного профиля горячекатаной полосы 92
4.1 Профилирование S-образных валков на стане 2000 ОАО «НЛМК» 93
4.2 Разработка основ технологии шлифования S-образных валков в горячем состоянии 100
4.4 Полученные результаты 109
4.5 Выводы 112
Основные выводы и результаты работы
Введение к работе
Качество проката определяет его конкурентоспособность на мировом $) рынке металлопродукции. Все более жесткие требования предъявляются к потребительским свойствам горячекатаной продукции, которые наряду с ме ханическими свойствами определяются поперечным профилем, планшетно- стью и состоянием поверхности готовой полосы. Для их обеспечения на ста не горячей прокатки используются заложенные в АСУТП алгоритмы, для эффективной работы которых необходима информация о состоянии полосы до и после горячей прокатки, рабочих валках и других параметрах техноло ге гии. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы, связанные с внедрением в АСУТП стана горячей прокатки результатов контроля поверх ности проката автоматизированными системами, что позволит снизить объем несоответствующей продукции по периодическим дефектам горячекатаного проката, число аварийных ситуаций, связанных с обрывом полосы на станах холодной прокатки.
Цель диссертационной работы заключается в повышении качества по- aj, верхности и точности профиля горячекатаной полосы и увеличении сроков эксплуатации рабочих валков с использованием алгоритмов для определения и расчета параметров дефектов поверхности, определения параметров критических дефектов для станов горячей и холодной прокатки.
В работе получены и выносятся на защиту следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: исследования влияния технологических факторов на качество поверхности горячекатаной полосы, разработанные методики и алгоритмы расчета параметров дефектов, настройки присваивания кода критичности, привязки периодических дефектов к источнику формирования; решение задачи упруго-пластического взаимодействия рабочего валка и полосы в процессе горячей прокатки, отличающейся наличием в поверхностном слое рабочего валка микротрещин, имитирующих сетку разгара; теоретическое обоснование и экспериментальные исследования подготовки S-образных рабочих валков в неостывшем состоянии.
Полученные в диссертационной работе результаты основаны на использовании классических подходов современной теории прокатки, компьютерных технологий CAD/CAE, экспериментальном подтверждении теоретических результатов в условиях действующего производства, а также сопоставлении полученных решений известным в литературе результатам.
Практическая значимость состоит в использовании результатов исследований на ОАО «НЛМК» для настройки системы контроля качества поверхности на стане 2000 горячей прокатки. На стане 2030 холодной прокатки внедрены алгоритмы присваивания кода критичности и передачи данных, способствующие снижению числа аварийных ситуаций и поломок рабочих валков. Внедрены алгоритмы анализа формирования дефектов поверхности, позволяющие в режиме реального времени оценивать качество поверхности выпускаемой горячекатаной продукции. Разработанные технические рекомендации применяются для повышения срока эксплуатации рабочих валков первых клетей чистовой группы из высокохромистого чугуна при прокатке тонких полос из углеродистых марок стали. Для уменьшения технологического цикла подготовки S-образных валков на стане 2000 внедрены режимы шлифования рабочих валков, имеющих среднемассовую температуру выше температуры в цехе.
Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе в курсе «Эксплуатация прокатных валков» для студентов специальности «Обработка металлов давлением» Липецкого государственного технического университета.
Основные дефекты поверхности листового проката
Рассмотрим варианты для реализации раннего обнаружения дефектов, Р.) которые могут быть использованы на станах горячей прокатки. 1. Визуально-оптический метод
Контроль качества поверхности прокатной продукции в металлургии, как правило, осуществляется на последней стадии передела перед отправкой потребителю. Основным методом контроля является визуальный .
Важнейшей характеристикой зрения является контрастная чувстви тельность - минимальная обнаруживаемая разность яркостей объекта и фона.
Наиболее отчетливое восприятие изображения возможно при максимальном контрасте между объектом и фоном. При этом сила действия контраста пря мо пропорциональна разности коэффициентов отражения поверхностей объ екта и фона. Максимальный яркостный контраст достигается при использо вании белого и черного цветов, которые имеют соответственно наибольший и наименьший коэффициенты отражения. При солнечном освещении яркост ный контраст составляет 85-95%.
Визуальный контроль с использованием оптических приборов называ ют визуально-оптическим. При контроле используют оптические приборы, создающие полное изображение картины проверяемой поверхности в видимом свете. Визуально оптический контроль, также как и визуальный осмотр, наиболее доступный и простой метод обнаружения поверхностных дефектов. Однако этим методам присущи недостаточно высокие чувствительность и достоверность. Даже относительно большие дефекты, невидимые невооруженным взглядом из-за малого контраста с фоном, при использовании опти-ческих приборов, как правило, также не обнаруживаотся.
Наилучшие результаты получены авторами при передаче изображения с помощью эпископа - оптического устройства, состоящего из объектива и зеркал. При четырехкратном увеличении изображения оператор может уверенно обнаруживать мелкие дефекты при движении заготовки со скоростью до 0,3 м/с. 2. Магнитные методы контроля
Методы магнитной дефектоскопии основаны на обнаружении полей рассеяния, возникающих около дефектов, с помощью чувствительных инди-каторов, взаимодействующих с магнитным полем. В намагниченном изделии магнитные силовые линии, встречая трещины, волосовины другие несплошности, огибают их как препятствия с малой магнитной проницаемостью, в результате чего образуют поля рассеяния .
Основными требованиями, предъявляемыми к различным методам дефектоскопии проката, являются: возможность регулирования чувствительности в зависимости от назначения контролируемого проката на дальнейший передел; дифференциация дефектов по глубине. До настоящего времени магнитные способы контроля качества проката не удовлетворяют полностью всем этим требованиям.
3. Токовихревые методы контроля Токовихревые методы основаны на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем поверхностном слое
НУ контролируемого изделия.
Вихревые токи - это замкнутые токи, индуктированные в проводящей среде изменяющимся магнитным полем. Если через катушку пропускать ток определенной частоты, то магнитное поле этой катушки возбуждает в изделии вихревые токи, поля которых оказывают воздействие на поле возбуждающей катушки. Характеристика этой катушки может быть представлена в виде комплексного сопротивления. Величина этого сопротивления зависит от
4} частоты тока в катушке, ее размеров и формы, зазора между катушкой и из делием, а также от электропроводности контролируемого материала. При прочих равных условиях появление трещины на поверхности контролируемого изделия вызывает изменение комплексного сопротивления катушки.
Метод вихревых токов позволяет обнаружить как поверхностные, так и подповерхностные дефекты, и его применяют в основном для контроля изделий из немагнитных материалов. Он позволяет выявлять малораскрытые f{) трещины, дефекты, покрытые металлическими «мостиками». К недостаткам метода относят: зависимость чувствительности от размеров датчиков, отсутствие наглядности результатов контроля, сложность контроля деталей из магнитных материалов из-за значительного влияния на его результаты маг нитной неоднородности стали. По этим причинам невозможно контролиро вать сварные швы, изделия из ферромагнитного материала, на которых име ются прижоги, участки наклепа и значительные изменения формы поверхно сти в пределах зоны контроля. Не поддаются контролю изделия, если толщина их соизмерима с глубиной проникновения вихревых токов . 4. Тепловые методы контроля Все тепловые методы неразрушающего контроля сводятся к тому, что к исследуемому изделию подводят или от него отводят тепло и по температур ной картине на поверхности изделия судят о наличии и характере дефектов и в большинстве случаев определяют их местоположение. В твердом теле пе ренос тепла осуществляется посредством теплопроводности . 5. Системы осмотра поверхности
Примерно с 1980 г. в рамках различных исследовательских проектов делаются попытки регистрировать и оценивать состояние поверхности полосы электронным способом. Первоначально для этого применяли преимущественно лазерные сканеры, в которых луч проходил поперек поверхности по Н) лосы, а отраженный свет через аналоговое регистрирующее устройство по строчечно преобразовывался в изображение поверхности. Результаты было трудно интерпретировать, поскольку изображения формировались оптической системой, свойства которой существенно отличались от обычной на сегодняшний день системы камер. Ввиду недостаточной в то время вычислительной мощности компьютеров эти попытки, в конечном счете, провалились. В последующие годы были проведены различные опыты с видеокаме,) рами и записью поверхности полосы на пленку. Ввиду недостаточного каче ства изображения это тоже не дало желаемого результата .
Только при последующем усовершенствовании компьютеров и создании цифровых видеокамер начали все больше внедрять системы с цифровой обработкой изображения. В настоящее время применяют системы с двумя типами видеокамер: строчечные, регистрирующие изображение с разверткой строки за строкой, и матричные, регистрирующие изображение по площади.
Методика настройки системы контроля качества для определения дефектов поверхности
По контракту фирма-производитель системы контроля качества поверхности поставляла компьютерное оборудование, системы освещения, вентиляции, захвата изображения и базовое программное обеспечение, с помощью которого производится предварительная обработка и классификация дефектов. Настройка, разработка дополнительных важных модулей, доработка существующего программного обеспечения производилась силами ОАО«НЛМК»иЛГТУ.
Внедрению системы контроля качества в промышленную эксплуатацию предшествовали мероприятия, направленные на получение максимума определения дефектов поверхности.
Методика настройки системы контроля качества для определения дефектов поверхности состоит из четырех этапов: 1) разделение всего сортамента стана на группы по внешнему виду поверхности проката; 2) снижение количества воды на верхней поверхности; 3) задание в систему порогов определения дефектов для различных групп по внешнему виду; 4) создание классификационных файлов.
Так как поверхность полос различного сортамента может иметь различный внешний вид, параметры определения дефектов также должны отличаться для различных видов продукции. Например, трансформаторная сталь имеет, в основном, однородную серую поверхность; углеродистые и динам-ные стали имеют более текстурированную поверхность (рис. 2.9).
После непродолжительной эксплуатации системы и получения требуемого опыта было произведено разбиение сортамента стана 2000 на группы по внешнему виду поверхности, затем определили параметры определения дефектов отдельно для каждой группы и стороны проката с построением отдельных классификационных сфер .
После разбиения на группы по внешнему виду поверхности и снижения количества водяных капель была проведена работа по определению параметров определения дефектов для различных групп проката.
Настройка этих параметров осуществляется их варьированием в определенных границах (минимум, максимум) и применения к изображениям дефектов. В системе контроля качества поверхности предусмотрено пять алгоритмов определения вертикального, горизонтального и диагонального контраста.
В результате примененной методики по настройке системы контроля качества поверхности определять (обнаруживать) дефекты поверхности стало возможным перейти к следующему этапу - обучению системы автоматической классификации дефектов и сдаче в промышленную эксплуатацию .
На этапе внедрения системы в промышленную эксплуатацию операция автоматической классификации настраивалась вручную. Для того чтобы систему обучить одному дефекту проката необходимо, чтобы дефект был обнаружен системой, по крайней мере, 20-40 раз. Метод обучения заключался в следующем. Просматривались изображения дефектов на компьютере обучения, если тип дефекта был очевиден, то данное изображение записывалось в базу знаний системы. Рулоны, содержащие дефекты неизвестного типа, осматривали на агрегатах резки или линиях подготовки горячекатаных рулонов. На основе данных слежения производились расчеты номеров листов с дефектами, их координаты и т.п. В момент появления искомого дефекта поверхности в месте визуального осмотра, агрегат резки (подготовки) останавливали, определяли местоположение дефекта по длине и ширине полосы с помощью измерительного инструмента, делали цифровую фотографию, определяли тип дефекта, при необходимости, при помощи металлографических исследований. Всего было осмотрено около 120 рулонов с дефектами (рис.П.1.1.- П. 1.19). После накопления определенного опыта стало возможным производить обучение системы, определяя тип дефекта визуально (толь ко по его изображению из системы).
Данный вид настройки автоматической классификации называют идентификацией дефектов. Это дорогой метод настройки, т.к. связан с простоями агрегатов, но эффективный, так как за счет визуального осмотра увеличивается точность классификации неизвестных дефектов. Для примера: фирмы-изготовители аналогичных систем поставляют вместе с оборудованием «базу знаний» со 100000 изображениями дефектов. Данный способ на-стройки классификатора менее затратный, но и менее надежный, так как вместе с дефектами горячего проката могут попадаться и дефекты холодных переделов и, что еще не мало важно на разных металлургических предприятиях зачастую и разные схемы получения проката, а именно сталеплавильных дефектов на конечном прокате больше, чем дефектов поверхности, образовавшихся в процессе прокатки полосы. По результатам проведенной идентификации дефектов поверхности в X? базу знаний системы контроля качества поверхности внесено 1074 изображе ний дефектов.
Объем обученных изображений дефектов стал достаточным, чтобы начать процесс подготовки к гарантийным испытаниям и сдачи системы контроля качества поверхности в промышленную эксплуатацию. Совместно с фирмой-производителем проводился отбор рулонов с поверхностными дефектами, обнаруженными системой. Отобранные рулоны осматривались fy по методике (рис. 2.14), разработанной и используемой при идентификации дефектов поверхности горячекатаного проката, т.е. осмотр отобранных дефектов производился на агрегатах подготовки горячекатаных рулонов. Дефекты регистрировались вручную. Фиксировались координата дефекта от заднего конца рулона, размеры дефекта, определялся его класс и интенсивность.
Анализ микропластической деформации полосы с поверхностным дефектом
Проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможности использования в первых клетях чистовой группы стана 2000 рабочих валков из высокохромистого чугуна с глубиной микротрещин не более 0,5 мм. в повторном цикле прокатки, т.е. валок должен шлифоваться только для восстановления профиля, а оставшееся при этом основание трещины в процессе горячей прокатки не вызовет дальнейшего распространения внутрь валка.
Авторами проведены экспериментальные исследования, в результате которых было выявлено, что величина микротрещин, требуемых съема при плановых перешлифовках валков чистовой группы составляет 0,23- -0,58 мм, валки имеющие микротрещины менее указанного значения, без наличия других дефектов могут повторно использоваться в производственном цикле. Полученные данные подтверждают проведенные экспериментальные исследования методом конечно-элементного моделирования.
По действующей технологической инструкции для подготовки рабочих валков после каждой кампании рекомендуемый съем составляет 0,85 мм. Рекомендуется снизить съем при плановых перешлифовках с 0,85 мм до 0,3 мм, оставшиеся при этом микротрещины не будут развиваться вглубь валка .
Наличие трещины разгара на поверхности валка влияет не только на его работоспособность, но и на качество поверхности в силу возможной отпечатываемое на полосе. Ранее полученные данные свидетельствуют о том, что рабочие валки из высокохромистого чугуна с наличием на поверхности сетки разгара глубиной до 0,56 мм могут быть использованы в повторном цикле прокатки без полного устранения данного дефекта, а только для профилирования и снятия наклепанного слоя. Было получено, что после контакта с валком на полосе остается отпечаток (рис. 3.7).
Отпечаток - дефект поверхности, представляющий собой углубления или выступы, расположенные по всей поверхности или на отдельных ее участках, образовавшиеся от выступов или углублений на прокатных валках .
Необходимо исследовать будет ли «отпечаток» конечным дефектом, т.е. останется на готовой полосе или же при прокатке в последующей клети, во время контакта с валками «вдавится» и тем самым не окажет влияния на качество поверхности горячекатаной продукции.
Для исследования поставленной задачи была разработана конечно-элементная модель, описывающая напряженно-деформируемое состояние полосы с дефектом поверхности при прокатке в клети №9 стана 2000 [рис. 3.8].
В качестве исходных данных (табл. 3.4-3.5) задавали: диаметр рабочего валка, толщину и ширину прокатываемой полосы, скорость вращения рабочего валка, коэффициент трения, входящий в закон трения по Зибелю, механические свойства прокатываемой стали заданной марки в виде зависимостей истинного предела текучести от скорости деформаций при определенных температурных условиях и интенсивности деформаций, распределение температур по объему полосы .
В результате решения находили как распределенные характеристики так и интегральные: поля скоростей перемещений, скоростей деформаций, поля перемещений, деформаций, напряжений и интенсивностей тензорных величин, контактные напряжения. Решение деформационной задачи производилось по уравнениям, характерным для метода конечных элементов, граничные и начальные условия были аналогичными задаче по расчету напряженно-деформированного состояния валка с поверхностной микротрещиной .
В качестве начального приближения полосу разбивали на прямоугольные конечные элементы длиной 2,625 мм, высотой 0,625 мм. В процессе деформирования сетка из 344 прямоугольных конечных элементов перестраивалась согласно заданным параметрам. Эти параметры подбирались исходя из требуемой точности и скорости расчета. На контакте с валком размеры элементов были значительно меньше, чем внутри очага деформации. Время расчета составило 68 минут.
На рис. 3.9. - 3.14. (рис.П.3.1-П.3.4) приведено распределение интенсивности пластической деформации в полосе на различных стадиях прокатки (по времени), отображающее механизм протекания микропластической деформации полосы с дефектом под воздействием абсолютно жесткого инструмента.
Разработка основ технологии шлифования S-образных валков в горячем состоянии
Таким образом за период двух кампаний, были перешлифованы все валки 8,9 и 10 клетей. Через 8-10 часов валки были установлены в клети стана. При прокатке этими валками точность настройки системы управления на заданный профиль полосы составила 98,9 %, среднеквадратичное отклонение фактического профиля полосы от заданного профиля для данной кампании равнялось 10,9 мкм, что на 10-40 % ниже, чем в кампаниях с валками, перешлифованными без учета температуры валков (рис. 4.15-4.16).
Предлагаемый способ подготовки рабочих валков прокатного стана позволяет снизить необходимый для работы парк S-образных рабочих валков, за счет уменьшения технологического цикла их подготовки к эксплуатации, повысить точность регулирования профиля прокатываемой полосы и долговечность валков.
1. Для сортамента стана 2000 горячей прокатки разработаны методики настройки, расчета параметров дефектов поверхности горячего проката, включающие в себя разделение всего сортамента проката на группы по внешнему виду поверхности, а также задание в систему пороговых значений определения дефектов для различных групп. Проведено сравнение изображений дефектов, обнаруженных системой, с действительными результатами визуального осмотра рулонов на агрегатах резки. Полученные результаты использованы для настройки автоматической классификации дефектов поверхности.
2. Для определения источника формирования периодических дефектов на стане горячей прокатки разработана и реализована в АСУТП математическая модель, использующая данные о фактических диаметрах рабочих валков и фактическом распределении обжатий, работающая в реальном режиме времени с процессом прокатки.
3. На основании проведенных исследований влияния параметров дефектов поверхности на аварийные ситуации на станах холодной прокатки 1400 и 2030 установлено, что превышение значения площади дефекта в 500 мм (при расположении дефекта на кромке) и 700 мм (при расположении дефекта по середине полосы) для строчечных и слиточных плен, а также раковин, вкатов на горячем подкате приводит к обрыву полосы при прокатке. Предложено каждому дефекту, обнаруженному и классифицированному системой контроля качества поверхности, присваивать код критичности от 0 до 7 (0 - не критический). Дефекты, имеющие признак «критический», прослеживаются на дальнейшем холодном переделе для сокращения обрывности полос при холодной прокатке.
4. Разработан алгоритм для анализа формирования дефектов поверхности на стане горячей прокатки, реализованный в виде программного обеспечения для СККП стана 2000.
5. Исследованиями напряженно-деформированного состояния по границе микротрещины рабочего валка и отпечатываемое микротрещины на полосу при горячей прокатке установлено, что для микротрещины глубиной 0,5 мм и шириной 0,28 мм максимальная интенсивность напряжений составляет 577 МПа у основания, что не превышает предел текучести на растяжение для рабочего слоя валка и исключает дальнейшее развитие микротрещины внутрь валка. Теоретические исследования показывают, что сформировавшийся из-за наличия трещины на валке выпуклый отпечаток на полосе высотой 0,05 мм и шириной 0,27 мм при прокатке в последующей клети становится несущественным. Рекомендовано снизить съем при плановых перешлифовках валков из высокохромистого чугуна с 0,85 мм до 0,4 мм в первых трех клетях чистовой группы стана горячей прокатки 2000.
6. Разработан регламент подготовки S-образных неостывших рабочих валков с учетом неравномерности распределения температурного профиля по длине бочки, позволяющий уменьшить технологический цикл подготовки валков к эксплуатации и тем самым сократить парк валков, а также повысить точность регулирования прокатываемой полосы. Использование нового регламента позволило обеспечить среднеквадратичное отклонение фактического профиля полосы от заданного на уровне 10,9 мкм в рамках одной кампании, что на 10-40 % ниже, чем в кампаниях с валками, перешлифованными без учета неравномерности температуры по длине бочки валков.
Мартьянов, Юрий Анатольевич
РАЗДЕЛ 4. ПРОИЗВОДСТВО ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС И ЛИСТОВ
НА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СТАНАХ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ
К широкополосным станам горячей прокатки (ШСГП) относят многоклетевые станы с размещением клетей в черновой и чистовой группах. В черновой группе применяют как нереверсивные, так и реверсивные клети, расположенные прерывно или непрерывно, а в чистовой группе клети всегда расположены непрерывно. Всю продукцию на ШСГП сматывают на моталках.
Сортамент
На ШСГП прокатывают листовую и полосовую продукцию толщиной от 0,8 до 27 мм и шириной до 2350 мм. Основной же сортамент станов этого типа – полосы толщиной 1,2-16 мм из рядовых и качественных углеродистых, низколегированных, нержавеющих и электротехнических марок стали.
Потребители
Общее машиностроение, судостроение, сельхозмашиностроение, производство сварных труб, подкат для ЦХП.
Типы ШСГП
Непрерывные.
Полунепрерывные.
Комбинированные.
3/4-непрерывные.
Расположение основного технологического оборудования этих станов показано на рис.29.
Классический непрерывный ШСГП характерен прерывным расположением клетей черновой группы. Причем расстояние между клетями увеличивается от первой к последней клети, чтобы обеспечить условие нахождения раската только в одной клети. Это обусловлено тем, что в качестве привода в клетях черновой группы применены асинхронные двигатели переменного тока без возможности регулирования скорости прокатки. Перед черновыми клетями с горизонтальными валками установлены вертикальные валки с приводом от двигателей постоянного тока и с возможностью согласования скорости прокатки в них со скоростью прокатки в клети с горизонтальными валками. Цель применения клетей с вертикальными валками – снятие уширения, образующегося в горизонтальных валках и проработка металла кромок для предупреждения их разрыва.
| |
|||
| Рис.29. Расположение основного технологического оборудования ШСГП разных типов: 1 – нагревательные печи; 2 – вертикальный окалиноломатель; 3 – черновой окалиноломатель дуо; 4 – черновая группа универсальных нереверсивных клетей кварто; 5 – промежуточный рольганг; 6 – летучие ножницы; 7 – чистовой окалиноломатель дуо; 8 – чистовая непрерывная группа клетей кварто; 9 – отводящий рольганг; 10 – душирующая установка; 11 – первая группа моталок; 12 – вторая группа моталок; 13 – реверсивная универсальная клеть дуо или кварто; 14 – клеть с вертикальными валками; 15 – черновая клеть дуо или кварто реверсивная; 16 – черновая клеть кварто реверсивная; 17 – стеллаж передачи толстых листов на участок отделки и разделки; 18 – непрерывная черновая подгруппа нереверсивных универсальных клетей кварто |
Промежуточный рольганг должен обеспечивать полное размещение подката, выходящего из черновой группы клетей, то есть, «развязать» черновую и чистовую группы клетей, поскольку скорость выхода подката из последней клети черновой группы составляет 2-5 м/с, а входа в первую клеть чистовой группы – 0,8-1,2 м/с.
Далее следуют летучие ножницы, в которых обрезают передние и задние концы подката (при необходимости) и делают аварийный рез при «забуривании» полосы в чистовой группе клетей или на отводящем рольганге и моталках.
Чистовая группа клетей всегда непрерывная с расстоянием между клетями 5,8-6 м. Число клетей 6-7.
Отводящий рольганг снабжен душирующей установкой.
Для смотки полос обычно предусматривают две группы моталок.
Расстояние между основными агрегатами показано на рис.29.
Полунепрерывные станы применяли и применяют при меньших объемах производства. В качестве черновой предусмотрена одна черновая реверсивная клеть. На современных станах она универсальная.
Остальное оборудование аналогично непрерывному ШСГП, но в чистовой группе применяют 6 клетей, а группа моталок обычно одна.
Комбинированные станы характеризуются тем, что в качестве черновой группы применяют двухклетевой ТЛС, потом имеется шлеппер для передачи толстых листов на участок отделки, тоже аналогичный ТЛС.
После промежуточного рольганга установлена шестиклетевая непрерывная группа клетей.
Характерно то, что бочка валков черновых клетей больше, чем чистовых.
Отводящий рольганг и моталки расположены как на полунепрерывном ШСГП.
Основное достоинство комбинированных станов – широкий сортамент продукции (обычно по толщине 2-50 мм, по ширине 1000-2500 мм).
Основной недостаток станов этого типа – недостаточная загрузка оборудования, как при прокатке толстых, так и тонких листов.
В связи с этим, комбинированные станы перестали строить уже более 30 лет назад, но построенные в основном работают.
В России имеется два таких стана.
3/4-непрерывные станы характеризуются наличием вертикального окалиноломателя, реверсивной универсальной клетью и двух- или трехклетевой непрерывной подгруппой. Всё остальное оборудование – как на непрерывном ШСГП.
Окалину по технологической линии ШСГП взламывают в горизонтальных и вертикальных окалиноломателях, а также сбивают в гидросбивах высокого давления (первичную), вторичную – перед чистовой группой клетей в горизонтальных окалиноломателях или в гидросбивах (см. раздел 7).
Поколения ШСГП
Общепринято деление ШСГП на поколения. В табл.14 представлена их характеристика.
Первый ШСГП начал работать в США. Характерными особенностями ШСГП первого и второго поколений было применение
–клети дуо в качестве окалиноломателя, расположенной сразу за нагревательными печами;
–гидросбивов окалины перед прокаткой в черновых клетях;
–прерывного расположения клетей черновой группы (раскат одновременно в двух клетях не прокатывался);
–универсальных клетей кварто в черновой группе;
–промежуточного рольганга с длиной большей, чем длина выходящего из последней клети черновой группы раската;
–летучих ножниц для обрезки концов раскатов и выполнения аварийного реза;
–чистового окалиноломателя дуо;
–непрерывного расположения клетей кварто в чистовой группе;
–достаточно длинного рольганга после чистовой группы клетей;
–моталок для смотки полосы в рулон.
Первый этап развития был самым длительным. Классическим ШСГП первого поколения является действующий до сих пор стан 1680 ОАО «Запорожсталь», введенный в эксплуатацию в 1936 г. На нем была предусмотрена прокатка полос толщиной 2-6 мм и шириной до 1500 мм. Особенностью стана 1680 было наличие в черновой группе уширительной клети и пресса. Уширительную клеть использовали при прокатке полос, когда их ширина была больше ширины сляба, а пресс – для выравнивания «заваленных» кромок раската и обеспечения ему одинаковой ширины по длине. Обжатие в прессе составляло 50-150 мм.
Таблица 1
Характеристики ШСГП
| Поколе- ние | Годы сооруже- ния | Размеры сляба | Масса слябов, т | Толщина прокаты- ваемых полос, мм | Длина бочки горизонталь- ных валков, мм | Максималь- ная скорость прокатки, м/с | Число клетей в группе | Произво- дитель- ность, млн.т/год | ||
| толщина, мм | длина, м | черновой | чистовой | |||||||
| до конца 50-х | 105-180 | £ 6,5 | 6-12 | 2-12,7 | 1500-2500* | 4-5 | 5-6 | 1-2,5 | ||
| 50-60-е | 140-300 | £ 12 | 28-45 | 1,2-16 | 2030-2135 | 5-6 | 6-7 | 2-3 | ||
| 70-е | 120-355 | £ 15 | 24-45 | 0,8-27 | 2135-2400 | 30,8** | 6-7 | 7-9 | до 6 | |
| 80-е | 140-305 | £ 13,8 | 24-41 | 1,2-25,4 | 1700-2050 | 3-4 | 5-7 | 4-6 | ||
| 90-е | 130-260 | 12,5 | 25-48 | 0,8-25 | 5,4 | |||||
| * Стан 2500 ММК (Россия). ** При 9 клетях в чистовой группе. |
После реконструкции в 1956-1958 г.г. на стане 1680 прокатку с уширением слябов использовать перестали. А пресс перестали эксплуатировать еще раньше из-за малой скорости операции обжатия и ряда конструктивных недостатков. Последним ШСГП в мире, где использовали уширительную клеть, был ШСГП 2500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (также ШСГП первого поколения), начавший работать в 1960 г. Эта необходимость была вызвана прокаткой полос шириной 2350 мм. Стан 2500 характерен еще и тем, что он имеет самую большую в мире (для ШСГП) длину бочки валков. В настоящее время на стане 2500 используют непрерывнолитые слябы шириной до 2350 мм и необходимость в уширительной клети отпала.
Поскольку гидросбивы окалины в тот период времени имели малое давление воды, то печную окалину предварительно надо было взломать. Для этой цели и был предназначен черновой окалиноломатель дуо. В нем производили очень небольшие обжатия (2-5 мм). По мере увеличения давления воды в гидросбиве окалины эту клеть начали использовать и в качестве черновой клети с обжатиями вплоть до 20-30%.
Растущий спрос на листовую продукцию привел к созданию ШСГП второго поколения. Расширен сортамент полос как по толщине, так и по ширине (увеличена длина бочки валков), существенно увеличилась масса слябов (до 45 т) и скорость прокатки – до 21 м/с.
Увеличение массы слябов обусловило удлинение прокатываемых полос и, в связи с этим, ухудшило температурные условия их прокатки, главным образом, из-за падения температуры полосы при входе ее в первую клеть чистовой группы при относительно небольшой скорости прокатки. А поскольку ограничением скорости прокатки являлась (и сейчас является) скорость захвата переднего конца полосы моталкой (не более 10-12 м/с), то на ШСГП второго поколения впервые было применено ускорение чистовой группы клетей. Его начинали сразу после захвата полосы моталкой. Можно считать, что это основное качественное отличие ШСГП второго поколения от первого.
Годовая производительность ШСГП второго поколения приблизилась к 4 млн.т. Увеличено число клетей как в черновой, так и в чистовой группах.
Характерным для ШСГП этого поколения является дальнейшее увеличение числа клетей, а следовательно, и технологической линии станов, а также расширение сортамента прокатываемых полос по размерам, в том числе и ширине, что потребовало увеличения длины бочки валков вплоть до 2400 мм (см. табл.14). При сокращении максимальной массы слябов их толщина увеличилась до 300-350 мм.
Еще одной особенностью ШСГП третьего поколения стало стремление к расширению сортамента прокатываемых полос по толщине как в сторону максимальных, так и в сторону минимальных значений. Именно на некоторых из этих станов была начата прокатка полос толщиной 1-0,8 мм, о которой коротко было сказано в подразделе 1 этой главы.
Из-за увеличения толщины слябов до 355 мм, а также реализации возможности прокатки полос толщиной 0,8-1 мм, на ряде ШСГП третьего поколения предусматривалась установка 8 и 9 клетей в чистовой группе, доведение скорости прокатки до 30,8 м/с и относительной массы рулонов до 36 т/м ширины полос.
Оказалось, что основной причиной этой идеи явилось то, что в тот период времени мощностей станов холодной прокатки в Японии не хватало. Когда такие станы появились и в Японии прокатка полос толщиной менее 1,2 мм на ШСГП была прекращена, ни на одном ШСГП в мире 8-й и 9-й клети в чистовой группе не установили и скорость прокатки до 30 м/с достигнута не была.
ШСГП третьего поколения в СССР стали станы 2000 ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (НЛМК) и ОАО «Северсталь», сданные в эксплуатацию соответственно в 1969 и 1974 г.г. На станах предусмотрена прокатка полос толщиной 1,2-16, шириной до 1850 мм из слябов массой до 36 т и максимальными скоростями прокатки до 20-21 м/с.
Разница между ними состоит в том, что расположение черновых клетей на стане 2000 НЛМК традиционное – прерывное (рис.30), а на стане 2000 ОАО «Северсталь» последние три клети объединены в непрерывную черновую подгруппу (три клети впервые в мире). Еще одним отличием этих станов является то, что длина отводящего рольганга на стане 2000 НЛМК составляет 206700 мм, а на стане 2000 ОАО «Северсталь» - 97500 мм. Приближение моталок на стане 2000 ОАО «Северсталь» к последней клети чистовой группы позволило уменьшить время прокатки передней части полос на малой скорости. Снижение же температуры смотки толстых полос достигается увеличением расстояния между первой и второй группами моталок. Оба стана имеют производительность 6 млн.т в год.
 |
| Рис.30. Схема расположения основного оборудования непрерывного ШСГП 2000 ОАО НЛМК: 1 – печной рольганг; 2 – тележка для передачи слябов; 3 – толкатели слябов; 4 – нагревательные методические печи; 5 – приемный рольганг; 6 – приемник нагретых слябов; 7 – вертикальный окалиноломатель (ВОК); 8 – двухвалковая клеть; 9 – универсальные четырехвалковые клети; 10 – промежуточный рольганг; 11 – летучие ножницы; 12 – конвейер для головной и донной обрези; 13 – чистовой двухвалковый окалиноломатель; 14 – чистовые четырехвалковые клети; 15 – отводящий рольганг; 16 – моталки для смотки тонких полос; 17 – конвейеры; 18 – подъемно-поворотный стол; 19 – моталки для смотки толстых полос; 20 – склад рулонов и отделение листоотделки |
Опыт эксплуатации ШСГП третьего поколения показал, что расширение сортамента прокатываемых полос и увеличение массы слябов вызывают увеличение массы оборудования, а следовательно, стоимость стана и цеха, удлинение технологической линии стана (до 750 м), расширение сортамента полос по толщине вплоть до 0,8 мм, создают сложности в поддержании требуемых температурных условий прокатки, обусловливают неэффективное использование оборудования стана (при прокатке полос толщиной более 12-16 и шириной менее 1500 мм оно используется примерно на 30% своей мощности). Кроме этого, полосы толщиной 0,8-1 мм по точности прокатки, механическим свойствам, качеству поверхности и товарному виду значительно уступали холоднокатаным полосам той же толщины.
В связи с указанными недостатками, а также высокой стоимостью (свыше 500 млн. евро) ШСГП третьего поколения, появились ШСГП четвертого поколения.
Их главной отличительной особенностью стала установка в черновой группе клетей универсальной реверсивной клети, что увеличило обжимную способность и сократило протяженность черновой группы клетей.
Кроме реверсивной клети, в черновой группе имеется еще четыре универсальных клети, две из которых (последние) объединены в непрерывную черновую подгруппу. На ряде станов четвертого поколения применены промежуточные перемоточные устройства, речь о которых пойдет далее. Представителями ШСГП четвертого поколения является стан 2050 фирмы «Baostill», схема расположения оборудования которого показана на рис.31.
Стан 2050 начал работать в 1989 г. Он предназначен для прокатки полос толщиной 1,2-25,4 и шириной 600-1900 мм. Максимальная масса рулона 44,5 т, скорость прокатки до 25 м/с, годовое производство 4 млн.т.
Характерной особенностью стана является наличие в черновой группе клетей двух реверсивных универсальных клетей (первая – дуо, вторая – кварто) и объединение остальных двух клетей в непрерывную подгруппу. В чистовой группе семь клетей кварто. На стане 2050 предусмотрена одна группа моталок. В черновой группе клетей имеется возможность редуцирования и регулирования ширины раскатов. Редуцирование производят в первой черновой универсальной клети, имеющей мощную клеть с вертикальными валками (за три прохода оно составляет 150 мм), а регулирование ширины во всех остальных клетях черновой группы производят за счет обжатия раската в вертикальных валках.
|
|||
| Рис.31. Схема расположения основного оборудования 3/4-непрерывного ШСГП 2050 «Baostill»: 1 – печной рольганг; 2 – толкатели слябов; 3 – нагревательные методические печи с шагающими балками; 4 – устройство выдачи слябов; 5 – приемный рольганг; 6 – двухвалковая универсальная реверсивная клеть; 7 – четырехвалковая универсальная реверсивная клеть; 8 – четырехвалковые универсальные нереверсивные клети, объединенные в непрерывную черновую подгруппу; 9 – промежуточный рольганг; 10 – теплоизолирующий подъемный экран; 11 – кривошипные ножницы; 12 – роликовая направляющая проводка; 13 – чистовая непрерывная группа четырехвалковых клетей; 14 – отводя- щий рольганг; 15 – душирующая установка; 16 – моталки; 17 – адьюстаж |
Эти станы получили название 3/4-непрерывные ШСГП.
Следует отметить, что 3/4-непрерывные станы в настоящее время считаются самыми современными и эффективными.
Стремление использовать вместо холоднокатаного листа горячекатаный (более дешевый) обусловило создание ШСГП, в сортамент которых включены полосы толщиной 0,8-25 мм и шириной 600-1850 мм (рис.32). Это стало возможным за счет более совершенных систем автоматики, применения промежуточных перемоточных устройств, пресса для редуцирования слябов и снятия их конусности.
Эти станы получили название «станы бесконечной прокатки». Они отнесены нами к пятому поколению.
Фактически станы бесконечной прокатки являются 3/4-непрерывными, отличием же их является установка на промежуточном рольганге машины для сварки раскатов.
Сварочная машина состоит из ножниц, предназначенных для обрезки концов раскатов, системы центрирования раскатов, зажимов для удержания раскатов при нагреве и осаживании, индуктора, механизма сжатия свариваемых концов раскатов и гратоснимателя. Полный цикл прокатки, позиционирования, нагрева и сварки концов составляет 20-40 мин.
Длина участка сварки с расположенным на нем оборудованием составляет 12, высота и ширина по 6 м. Стоимость участка сварки с периферийной аппаратурой составляет примерно 114 млн долларов, а стоимость стана – более 1 млрд. долларов США. Столь громадная стоимость обусловлена наличием на стане практически всего возможного для ШСГП оборудования и комплекса систем автоматики, зачастую дублирующих друг друга. Допустимая сила прокатки в клетях черновой и чистовой групп находится в диапазоне 38-50 МН.
 |
Рис.32. Схема расположения основного оборудования ШСГП 2050 фирмы «Кавасаки Стил» (Япония):
1 – нагревательные печи; 2 – пресс для редуцирования слябов по ширине; 3 – реверсивная клеть дуо; 4 – черновые клети кварто; 5 – ППУ; 6 – ножницы; 7 – участок сварки полос; 8 – участок подогрева кромок, обрези концов и сбива окалины; 9 – чистовая группа клетей; 10 – душирующая установка; 11 – делительные ножницы; 12 – устройство поджатия полосы к рольгангу; 13 – моталки
В режиме бесконечной прокатки производят полосы с размерами, показанными на рис.33. На стане достигнута высокая точность прокатки полос по толщине и ширине, высокая плоскостность. Сварка полос (до 15 штук) в «бесконечную» ленту позволяет поддерживать высокую и постоянную скорость прокатки, что обусловливает много положительных моментов.
Практика эксплуатации таких станов показала, что на них можно прокатывать полосы минимальной толщины 0,8 мм с высокой точностью, практически исключить переходные режимы входа-выхода концов полос, сопровождающиеся снижением скорости прокатки с последующей прокаткой полос с ускорением, а также опасные с точки зрения возможных застреваний полос.
Однако некоторые вопросы при бесконечной прокатке пока не решены, и ей присущи следующие недостатки:
– невозможность прокатки в бесконечном режиме более 15 полос из-за повышения температуры валков и изменения их тепловой выпуклости;
– необходимость начинать прокатку с полос толщиной 2-2,5 мм, а потом делать динамическую перестройку стана во время прокатки последовательно на толщину 1,5 – 1,2 – 1 – 0,8 мм, что обусловливает получение полос разной толщины;
– высокая стоимость стана (более 1 млрд. долларов США, в том числе участка сварки – 114 млн. долларов США).
Все три находящихся в эксплуатации стана бесконечной прокатки действуют в Японии. По нашему мнению, это тупиковый путь развития ШСГП. Задачу получения полос толщиной менее 1,2 мм можно значительно проще решать в литейно-прокатных агрегатах (см. далее).
Схемы прокатки
Ранее было сказано, что на ШСГП первого поколения предусматривали предварительную разбивку ширины из-за отсутствия слябов достаточной ширины. В настоящее время возможности отливки слябов на МНЛЗ позволили полностью решить эту задачу. Поэтому на ШСГП применяют только продольную схему прокатки .
Прокатка металла в черновой и чистовой группах клетей
Число, тип и характер расположения клетей зависят от типа ШСГП. Основные изменения на ШСГП связаны с черновой группой. Общим является наличие окалиноломателя с горизонтальными или вертикальными валками (ВОК). Первоначально их использовали для взламывания окалины, потом начали использовать для регулирования ширины слябов.
При переходе ШСГП на непрерывнолитую заготовку возникли некоторые сложности в организации производства полос всего спектра ширин. На ШСГП обычно прокатывают полосы шириной с градацией в 20-40 мм. При получении катаных слябов со слябингов или блюмингов-слябингов можно было заказывать прокатку их с любой градацией по ширине.
На МНЛЗ отливают слябы шириной, соответствующей ширине установленного кристаллизатора. Когда на предприятии имеется много МНЛЗ, то каждую из них можно специализировать на отливку 3-4-х размеров слябов по ширине. Если же МНЛЗ имеется всего 2-3, то возникает необходимость частой замены кристаллизатора, а следовательно, возникают потери производительности, металла, ухудшается качество слябов в периоды нестационарной разливки.
Эту проблему решают разными путями. Во-первых, непосредственно в МНЛЗ применяют кристаллизаторы с изменяющимся положением торцевых стенок. Этот способ имеет ряд недостатков – усложнение конструкции кристаллизатора, нарушение режима разливки, а следовательно, потерю производства, ухудшение качества металла, отливка слябов переменной ширины.
Во-вторых, используют ВОК как для редуцирования слябов по ширине, так и для устранения клиновидности слябов.
Так, на стане 2050 фирмы «Baostill» (см. рис.31) в черновой группе установлены две реверсивных клети – одна дуо, вторая кварто. Причем клеть дуо является универсальной с мощными вертикальными валками (мощность электродвигателя 3000 кВт, диаметр валков 1100 мм). Вторая клеть (кварто) также универсальная, но уже менее мощная (мощность привода 2´600 кВт, диаметр валков 1000 мм). Две следующие универсальные клети кварто расположены непрерывно на расстоянии 12 м друг от друга, мощность привода вертикальных валков каждой из клетей 2´380 кВт, диаметр валков 880 мм.
Универсальная клеть дуо позволяет редуцировать сляб на 120 мм за один проход. Причем схема обжатия сляба, а затем раската, выглядит так: ВВ-ГВ-ГВ-ВВ-ВВ-ГВ. Таким образом, образовавшиеся наплывы на краях раската раскатываются в горизонтальных валках, а потом следует подряд два прохода в вертикальных валках этой же клети и вновь прокатка в горизонтальных валках.
В случае реверсивной прокатки во второй клети схема прокатки в ВВ и ГВ выглядит аналогично. Но возможности по обжатию раската по ширине уже значительно меньше. В третьей и четвертой универсальных клетях производится по одному проходу.
Основные недостатки при редуцировании слябов в вертикальных валках
Ограничение величины обжатия по условиям захвата, что обусловливает необходимость многопроходности процесса;
Возникновение прикромочных утолщений, которые при последующей прокатке в горизонтальных валках вновь (примерно на 60-70%) переходят в ширину раската;
Эффективность обжатия раската в вертикальных валках значительно увеличивается, если применять ящичные калибры. Но при этом возникает ряд осложнений:
Необходимость замены валков при изменении толщины исходных слябов;
Сложность нарезки калибров на валках большого диаметра;
Увеличение износа калиброванных валков по сравнению с гладкими валками;
Повышаются энергозатраты на прокатку.
В-третьих, применение прессов. Поскольку на современных ШСГП длина слябов достигает 15 м, то в прессе производят пошаговое обжатие сляба (рис.34). При обжатии бойками пресса сляб удерживают линейками, а после каждого разового обжатия он перемещается по линии технологического потока.
Современный пресс для редуцирования слябов установлен на ШСГП фирмы «Thyssen Stahl» в Беккерверте.
Техническая характеристика пресса
| Размеры сляба, мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 700-1200 |
| ширина. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 700-1200 |
| толщина. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | до 265 |
| длина. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 3600-10000 |
| Температура сляба, °С. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | 1050-1280 |
| Общее уменьшение ширины сляба, мм. . . . . . . . . . . . . . . . . | до 300 |
| Сила редуцирования, МН. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | до 30 |
| Длина зоны обжатия за ход, мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | до 400 |
| Частота ходов, мин -1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | до 30 |
| Скорость движения сляба, мм/с. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | до 200 |
| Время замены бойков, мин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | до 10 |
Время цикла одного прохода составляет 2 с. Образование утолщения на слябе при его обработке в прессе никаких сложностей при дальнейшей прокатке в черновой реверсивной клети стана не вызывает. Эти утолщения значительно меньше, чем при редуцировании слябов в вертикальных валках.
Новым техническим решением в черновой группе стало и объединение двух или трех последних клетей в непрерывную подгруппу. Впервые в мире три клети были объединены в непрерывную подгруппу на стане 2000 ОАО «Северсталь» (проектант и изготовитель стана ЗАО НКМЗ).
Схема расположения клетей в этой подгруппе показана на рис.35.
Клеть 3 имеет привод валков от двух электродвигателей постоянного тока мощностью 2´6300 кВт (110/240 об/мин) через общий редуктор и шестеренную клеть. Четвертая клеть имеет аналогичный привод. Пятая клеть имеет безредукторный привод от двухякорного электродвигателя постоянного тока мощностью 2´6300 кВт (55/140 об/мин) через шестеренную клеть. Максимально допустимая сила прокатки в клетях с горизонтальными валками 33 МН, с вертикальными 2,6 МН.
Примененный привод позволяет регулировать скорость прокатки в комплексе.
Применение непрерывной подгруппы клетей позволило:
– уменьшить протяженность черновой группы стана на 50 м, а также длину цеха и рольгангов, а следовательно, и их стоимость;
– улучшить температурный режим прокатки за счет сокращения времени охлаждения раскатов и увеличения скорости прокатки до 5 м/с.
Черновая группа клетей должна обеспечить
1. Заданную толщину подката.
2. Заданную ширину подката с минимальной разноширинностью.
3. Требуемую температуру подката.
Чистовая группа клетей всегда непрерывная. Некоторые изменения претерпел головной её участок. Долгое время перед чистовой клетью применяли барабанные ножницы.
На новых ШСГП вместо барабанных ножниц стали применять кривошипные ножницы. По сравнению с барабанными ножницами на них можно разрезать подкаты большей толщины, они имеют более длительный срок службы ножей. Так, на стане 2050 фирмы «Baostill» можно разрезать подкат сечением 65´1900 мм из стали марки Х70. Максимальная сила реза достигает 11 МН, стойкость ножей в 10 раз выше, чем у барабанных ножниц. Установлена система оптимизации, обеспечивающая минимальные потери металла в обрезь.
На ШСГП 1-го поколения в качестве чистового окалиноломателя применяли двухвалковую клеть. Поскольку обжатие в чистовом окалиноломателе составляло 0,2-0,4 мм, то сама клеть и ее привод были маломощными, а между нажимными винтами и подушками верхних валков устанавливали пружинные стаканы. При этом давление на раскат создавалось силой сжатых пружин и массой верхнего валка с подушками.
Увеличение массы слябов, расширение сортамента ШСГП, повышение требований к качеству горячекатаных полос (в том числе и к качеству поверхности) обусловило на ШСГП 2-го поколения установку более мощных чистовых окалиноломателей с приводом от электродвигателей мощностью 350-400 кВт, под нажимные винты устанавливали пружины с силой до 294 кН. Масса таких окалиноломателей достигала 200-300 т.
Следующим этапом стал переход к применению роликовых чистовых окалиноломателей, в которых ролики прижимают к подкату с силой 20-98 кН. Так, в ЗАО НКМЗ при реконструкции стана 2000 ОАО «Северсталь» спроектирован, изготовлен и введен в действие роликовый окалиноломатель.
В окалиноломателе такой конструкции имеются две пары прижимных роликов диаметром 500 мм, которые при помощи пружин и рычажной системы прижимаются к раскату и разрушают окалину на подкате. Далее следуют транспортные ролики, между которыми установлены два ряда коллекторов с соплами гидросбива окалины. На выходе окалиноломателя установлены отжимные ролики, которые отжимают воду с подката. Масса окалиноломателя не превышает 50-80 т.
В чистовой группе клетей применяют четырехрядные с коническими роликами подшипники рабочих валков и подшипники жидкостного трения (ПЖТ) опорных валков.
С начала 70-х годов прошлого века началось применение гидронажимных (при сохранении и электромеханических нажимных) устройств в чистовой группе клетей.
В начале 80-х годов впервые в мире в Японии для горячей прокатки полос начали использовать шестивалковые клети специальной конструкции, имеющие возможность осевого смещения рабочих и промежуточных валков. Однако их, в основном, применяли в Японии. Широкого распространения они не получили.
Чистовая группа клетей должна обеспечить
1. Заданные размеры полосы.
2. Заданное качество металла по точности, в том числе и плоскостности, качеству поверхности и по механическим свойствам.
В обжимных станах слитки нагревают в специальных колодцевых печах и затем клещевыми кранами подают на кольцевую слиткоподачу. Далее слитки попадают на приемный рольганг, оборудованный весовым устройством, и задаются в универсальную рабочую клеть слябинга 1250.
При необходимости получения слябов правильной прямоугольной формы в универсальной клети слябинга установлены вертикальные валки. У блюмингов, как правило, вертикальные валки отсутствуют. Для управления положением слитка при прокатке используют манипулятор и кантователь. После прокатки поверхность сляба зачищают машиной огневой зачистки и режут его на мерные длины на ножницах горячей резки с усилием 28 МН. Для уборки отходов имеется конвейер обрези. Там же установлены контрольные весы, клеймитель и устройство для транспортировки слябов на склад или для передачи их к непрерывному широкополосному стану 2000 горячей прокатки.
Агрегаты заготовочных станов
Заготовочные станы поставляют заготовки на сортовые, проволочные и трубопрокатные станы.
Непрерывные заготовочные станы с одной группой клетей (например, стан 700) катают блюмы сечением от 140 х 140 до 200 х 200 мм или крупные заготовки размером от 125 х 125 до 140 х 140 мм. Непрерывные заготовочные станы с двумя группами клетей (например, стан 700/500) выдают из первой группы блюмы сечением от 140 х 140 до 200 х 200 мм и заготовки размером от 120 х 120 до 140 х 140 мм. Из второй группы клетей получают готовую заготовку размером от 60 х 60 до 100 х 100 мм. На трубозаготовочных последовательных станах получают круглую заготовку диаметром 75-300 мм для прошивных станов.
Рассмотрим компановку агрегатов непрерывного заготовочного стана 900/700/500, состоящего из 14 двухвалковых клетей, установленных в трех группах. Первая группа состоит из двух клетей с диаметром валков 900 мм, вторая черновая группа включает шесть клетей - 900/1300 в первой и второй клетях и 730/1300 в остальных. Чистовая третья непрерывная группа состоит из шести клетей с диаметром валков 530/900 мм. Предусмотрено чередование горизонтальных и вертикальных валков, начиная с 5-ой клети.
После резки на мерные длины горячие блюмы по рольгангу поступают в первую группу, установленную отдельно от второй группы. Расстояние между первой и второй группами позволяет установить кантователь на рольганге для свободной кантовки блюмов.
Вторая группа позволяет получать из 4-ой, 6-ой и 8-ой клетей заготовки с соответствующими размерами 200 х 200, 170 х 170 и 150 х 150 мм.
Готовые заготовки отводятся поперечными транспортерами на боковой рольганг, где они ножницами с усилием 10 МН режутся на мерные длины и отправляются на холодильник. Заготовки 150 х 150 мм по рольгангу перемещаются к чистовой группе.
Здесь также можно на выходе из 10-ой, 12-ой и 14-ой клетей получать заготовки сечением соответственно 120 х 120, 100 х 100 и 80 х 80 мм. Для установления постоянной температуры у раската перед девятой клетью заготовки с помощью упоров некоторое время выдерживаются. В системе подачи установлены кантователи. Для обрезки неровных концов используют ножницы, после чего заготовки направляют на холодильник.
Агрегаты листовых станов
Основным параметром листового или полосового стана является длина бочки валков последней клети.
Находят применение станы:
- Широкополосные с длиной бочки валков от 1400 до 2500мм с двумя группами клетей - с последовательной черновой и непрерывной чистовой.
- Одно-двухклетевые реверсивные толстолистовые станы с длиной бочки от 2000 до 5000 мм и более, иногда с установкой вертикальных валков перед горизонтальными. Кроме листов на этих станах можно выкатывать слябы.
- Полунепрерывные широкополосные станы с длиной бочки в чистовой группе от 1200 до 3000 мм. Для горячей прокатки электротехнической стали применяют реверсивные четырехвалковые станы.
Оборудование непрерывного четырехвалкового стана 2800 включают нагрев литых слябов в нагревательных печах с предварительной зачисткой поверхности на фрезерных станках и последующей мойкой. Поступающая по рольгангу заготовка задается в стан 2800, состоящий из двух черновых клетей - первая четырехвалковая клеть 900/1400 х 2800 (рисунок 1), вторая - 750/1400 х 2800 и пяти чистовых клетей 650/1500 х 2800мм (рисунок 2).
Черновая клеть (рисунок 1) состоит из главного двигателя 1, зубчатой муфты 2, шестеренной клети 3, универсального шпинделя 4 и клети 5 с рабочими валками диаметром 900 мм, опорными 1400 мм и длиной бочки 2800 мм. Кроме того, клеть снабжена механизмом смены валков 6.
Рисунок 2 — Непрерывная чистовая группа клетей 650/1500 х 2800 полунепрерывного стана 2800
На рисунке 2 показана чистовая группа клетей 4 с рабочими 3 валками 650 мм, опорными 2 - 1500 мм и длиной бочки 2800 мм; расстояния между осями клетей 6000 мм. Для уменьшения разнотолщинности все чистовые клети снабжены гидромеханическими устройствами протовоизгиба. Рабочие валки установлены на подшипниках качения, опорные - в подшипниках жидкостного трения. Применяется гидравлическое уравновешивание валков и шпинделей 1.
За последней чистовой клетью расположены дисковые ножницы с кромкокрушителем для обрезки боковых кромок и две барабанные моталки с натяжением до 6 кН для смотки ленты в рулоны. Далее рулоны специальной тележкой кантуются, взвешиваются и после обвязки передаются на конвейер к термическим печам.
Агрегаты широкополосных станов
Широкополосный стан 2000 предназначен для прокатки полос толщиной до 16 мм и шириной що 1850 мм в рулонах с массой 36 т из слябов толщиной от 150 мм.
В состав стана входят нагревательные печи, черновая группа клетей, промежуточный рольганг, чистовая группа клетей, отводящий рольганг, моталки и вспомогательное оборудование. Нагретые слябы после осмотра и зачистки поступают на приемный рольганг черновой группы стана. Черновая группа представляет двухвалковые вертикальные клети с диаметром валков 1200 мм и длиной бочки 650 мм и предназначена для обжатия боковых граней слябов с разрушением окалины. За ней следует двухвалковая горизонтальная клеть с валками 1400 х 2000 мм и затем четыре универсальные четырехвалковые клети с горизонтальными валками 1180/1600 х 2000 мм. За каждый проход обжатие составляет до 60 мм. В черновую группу входят также агрегаты для гидравлического сбива окалины, рольганги, линейки, сбрасыватели раскатов в случае понижения их температуры.
Перед чистовой группой клетей расположены летучие ножницы для обрезки концов подката и двухвалковый окалиноломатель. Между чистовыми клетьми располагаются петледержатели, гидросбивы окалины, линейки, проводки, моталки. После прокатки полоса поступает на рольганг, где ее снизу и сверху специальными душирующими установками охлаждают, после чего сматывают в рулоны для передачи в цех холодной прокатки или в отделение горячекатаных рулонов.
Агрегаты толстолистовых станов
Стан 3600 предназначен для горячей прокатки листов толщиной до 50 мм, шириной до 3200 мм и длиной от 6 до 28 м из слябов и плит толщиной до 200 мм, шириной до 3200 мм и длиной до 12 м.
После нагрева слябов в методических печах или слитков в колодцах заготовки по рольгангу подаются к стану.
Стан состоит из вертикальной двухвалковой клети 900 х 1400 и двух реверсивных четырехвалковых клетей: черновой 1130/1800 х 3600-3400 и чистовой 1030/1800 х 3600-3400.
В вертикальной клети сляб калибруют по ширине и сбивают окалину. После чего подкат кантуют на 90° и направляют в черновую клеть. При реверсивной прокатке в черновой четырехвалковой клети получают раскат (при этом используют вертикальные клети) толщиной от 20 до 75 мм, который по рольгангам подается к чистовой четырехвалковой клети. Здесь полоса раскатывается до толщины 5-50 мм за несколько реверсивных проходов. Особенностью клетей является индивидуальный электродвигатель для каждого валка.
В черновой и чистовой группах стана усилие прокатки составляет 46 МН. Для обрезки переднего и заднего концов готового проката на отходящем рольганге установлены ножницы усилием 19 МН. Эти же ножницы используют для порезки проката на мерные длины. После ножниц прокат направляют по одному из следующих маршрутов:
- листы с большой коробоватостью подвергают горячей правке на роликовой машине и затем направляют на отделку;
- листы толщиной до 50 мм охлаждают и правят в полугорячем режиме на правильной машине и затем окончательно охлаждают;
- листы толщиной до 20 мм по шлепперу подают в печи для нормализации, затем их правят, охлаждают и передают на окончательную отделку;
- листы поступают на роликовую закалочную машину и далее идут на отделку.
После обработки листы подлежат дефектоскопии, зачистке и термообработке. Затем идет тщательный контроль и клеймение, укладка листов в пакеты на столе штабелирующего устройства и передача пакетов на участок резки и охлаждения.
Агрегаты сортовых станов горячей прокатки
Сортамент сортовых станов горячей прокатки включает профили:
- круг до 350 мм, угловую сталь с шириной полки до 250 мм, швеллеры высотой до 450 мм, широкополосные балки высотой до 1100 мм, рельсы;
- проволока;
- лист, полоса.
Основным параметром сортового стана является диаметр бочки валков рабочей клети (для многоклетевых станов у последней клети)
Агрегаты рельсобалочных станов
На рельсобалочном стане 950/800 линейного типа производят железнодорожные рельсы массой до 75 кг/м, двутавровые балки крупного сечения высотой до 600 мм, швеллеры высотой до 400мм, уголковую сталь с шириной полки до 250 мм и круглую заготовку диаметром до 350 мм и длиной до 8м. В качестве исходной заготовки применяют блюмы сечением до 350 х 350мм и длиной до 6 м.
От блюминга 1150 блюмы шлеппером подаются к нагревательным печам и после контроля и зачистки поступают на первую линию стана, которая состоит из реверсивной двухвалковой клети 950 х 2350. Здесь, как правило, за пять пропусков получают грубо профилированную полосу длиной до 12м. Затем рольгангами полосу передают к первой рабочей трехвалковой клети 800 х 1900 черновой линии. На этой линии полосе придается более точный профиль и она за четыре пропуска раскатывается на длину до 30 м. Во вторую трехвалковую клеть этой же линии полосу задают с помощью рольгангов и цепного шлеппера. Здесь полосе с помощью калибровок придается за 3-4 пропуска надлежащий профиль и она раскатывается до 100м.
Полуфабрикат передается в чистовую двухвалковую клеть 850 х 1200 рольгангами и цепными шлепперами, где за один пропуск полуфабрикату придается окончательный профиль.
При прокатке рельсов полосу из чистовой клети 850 х 1200 рольгангами передают к пилам горячей резки для разрезки на мерные заготовки длиной 25 м. Затем полуфабрикат проходит контроль, маркируется и направляется для правки в правильную машину. После правки рельсы рольгангами и шлепперами перемещают на холодильник для охлаждения.
Охлажденные рельсы направляют в печи изотермической выдержки и нормализации.
Затем их правят в роликоправильных машинах по нижнему основанию; окончательная правка в другой плоскости осуществляется на вертикальных правильных прессах. После этого рельсы попадают на автоматические линии, где фрезеруют их торцы, сверлят монтажные отверстия и проводят закалку поверхности головок. После автоматических линий рельсы поступают на контрольный стол, где проводится всесторонняя проверка их качества и исправление дефектов. Готовая продукция поступает на склад.
При прокатке двухтавровых и тавровых балок , швеллеров и угловой стали прокатанный полуфабрикат из чистовой клети 850 х 1300 рольгангом задают на участок резки, где его режут на мерные длины по 25 м. Затем полуфабрикат маркируют и направляют на холодильник, который имеет кантователь для поворота полуфабриката с тем, чтобы охлаждение проводилось более равномерно. Охлажденный полуфабрикат рольгангами передается на правильный участок, где его правят в однойплоскости роликоправильными машинами и после кантования в другой плоскости - правильным прессом. Выправленный прокат направляется на участок разбраковки с последующей передачей на склад готовой продукции.
Бракованные участки подлежат обрезке с помощью пилы холодной резки. Для повышения точности проката вместо чистовой клети используют универсальную клеть с вертикальными и горизонтальными валками.
Агрегаты для прокатки круглых профилей включают нагревательное оборудование, рольганги, шлеппера и две группы клетей: черновую, состоящую из одной двухвалковой клети 950 х 2350 и двух трехвалковых клетей 800 х 1900, и чистовую - двухвалковая клеть 850 х 1200. После маркирования и контроля круглый прокат рольгангами подают к пилам для резки на мерные длины, затем на холодильник и на склад готовой продукции.
Агрегаты крупно-, средне- и мелкосортных станов
Крупносортный стан 600 предназначен для производства двухтавровых балок высотой до 200 мм, угловой стали с шириной полок до 160 мм, круглой стали диаметром до 120 мм, квадратного профиля сечением до 100 х 100 мм, полос шириной до 200 и высотой до 50 мм и рельс массой до 24 кг/м. Заготовкой служит блюм сечением 300 х 300 мм и длиной 6 м.
Стан состоит из 17 рабочих клетей, установленных по трем параллельным линиям. Линии связаны пятью шлепперами, что позволяет миновать некоторые клети. Для кантовок используют кантователи с углом поворота 45 и 90°. Последняя клеть может быть выполнена универсального исполнения. Из этих клетей пять (2-6) и три (8-10) объединены в две группы, остальные расположены последовательно и в шахматном порядке:
Заготовки из нагревательных печей согласно технологическому циклу после сбива окалины поступают в соответствующие клети стана. Как и для предыдущих агрегатов широко используются ножницы, пилы, толкатели, манипуляторы, правильные машины и правильные прессы. Для обработки концевых элементов профилей применяют механическое оборудование, клеймители и закалочные устройства.
Непрерывный среднесортный стан 450, состоящий из 16 клетей, предназначен для производства следующих профилей: круг диаметром до 60 мм, квадрат со стороной до 55 мм, полоса шириной до 200 мм и толщиной до 22 мм, а также уголок с шириной полок до 125 мм, двутавр и швеллер высотой до 300 мм. В качестве заготовки используют раскат сечением до 200 х 250 мм и длиной до 12 м. После заготовочного стана 850/700/500 заготовки поступают в две нагревательные печи с шагающими балками. После нагрева заготовки поступают по рольгангу к ножницам для обрезки переднего и заднего концов и к гидросбиву окалины. Далее металл передается к непрерывной черновой группе рабочих клетей стана, состоящей их девяти двухвалковых клетей 630 х 1300, из них №1, №3, №4, №6, №7 и №9 - горизонтального исполнения и №2, №5 и №8 - комбинированного исполнения могут иметь как вертикальные, так и горизонтальные валки. Клети разбиты на три группы по три клети в каждой с двумя горизонтальными и одной комбинированной клетью между ними. По промежуточному рольгангу раскат направляется в чистовую группу, содержащую семь клетей: три (№10, №13 и №15) - комбинированного типа 530 х х 630 и четыре (№11, №12, №14 и №16) - универсального типа с горизонтальными валками 530 х 630 и с вертикальными холостыми валками 900 х 600.
Практика показывает, что хороший вариант при прокатке балок, швеллеров и штрипсов создают применение комбинированных клетей с горизонтальными валками и окончанием прокатки в универсальной клети. Уголок прокатывают совместным воздействием на раскат комбинированных и универсальных клетей.
Перед чистовой группой устанавливают летучие ножницы для обрезки концов раската и гидравлические ножницы для его резки на мерные длины. После чистовой прокатки готовый профиль направляют на холодильник, клеймение, резку и склад готовой продукции.
Мелкосортный стан 250 предназначен для производства сортовых профилейв бунтах массой до 2,1т. Исходной заготовкой служит квадрат сечением 150 х 150мм и длиной до 12м. Выпускаемая продукция включает: круглую сталь диаметром до 42 мм, квадратную сечением до 36 х 36мм и шестигранную. В составе стана 20 клетей с чередующимися горизонтальными и вертикальными валками; клети объединены в три непрерывные группы. Нагрев заготовок осуществляется в печи с шагающим подом. Прокатанный и охлажденный металл сматывается на трех моталках. В отделении отделки установлены правильные машины, дефектоскопы и машины абразивной зачистки.
Агрегаты проволочных станов
Непрерывный стан 250 предназначен для горячей прокатки алюминиевой катанки диаметром 7-11 мм. Исходной заготовкой служит литая заготовка сечением 300 х 300 мм и длиной до 3 м. Стан состоит из 20 рабочих клетей, разбитых на три группы: черновая группа имеет шесть клетей 400 х 700 и две клети 350 х 700 (рисунок 3), две промежуточные группы - две рабочие клети 300 х 700 и две чистовые группы - четыре последовательно расположенные вертикальные клети 250 х 400 (рисунок 4).
Рисунок 3 — Главная рабочая линия клетей 350×700 стана 250
Прокатку в черновой и двух промежуточных группах осуществляют в две нитки, в чистовой - в одну нитку.
В трех проходных печах заготовки нагревают до заданной температуры и затем поочередно задают в правый и левый калибры черновой группы клетей, где их прокатывают до квадрата сечением 22 х 22 мм. Конструктивно черновые клети оформляются как все станы горячей прокатки. От электродвигателя 6 вращение передается через редуктор 5, зубчатую муфту 4, шестеренную клеть 3, универсальные шпиндели 2 на валки 1 клети 9. Для поддержания шпинделей установлены специальные поддерживающие устройства 7. Клеть, шпиндели и шестеренная клеть смонтированы на жесткой плитавине 8. Примерно такая конструкция у всех горизонтальных клетей черновой группы. За последней черновой группой установлены летучие ножницы для обрезки на ходу переднего конца проката перед задачей его в чистовые группы. Между промежуточными группами клетей и между последней промежуточной и чистовой группой предусмотрены специальные петлеобразователи, служащие для поддержания непрерывной работы агрегата при не согласовании скоростей соседних клетей.
Рисунок 4 — Чистовая клеть с вертикальными валками стана 250
На рисунки 4 представлена чистовая клеть с вертикальными валками стана 250. Она состоит из вертикальных валков 2,
установленных в подушках 1.
В калибрах 3
валков формируется катанка. На выходе из последней чистовой клети катанка сматывается в бунты на одной из двух моталок. Затем сформированный бунт толкателем сталкивается на транспортер и перемещается для связки к пакетировщику, а затем на склад готовой продукции.
