Технологические схемы прокатки толстых горячекатаных листов

Для каждой зоны отопления предусмотрен автоматический контроль и регулирование основных параметров: температуры в каждой зоне, давления в томильной зоне, соотношения "газ-воздух" в каждой зоне, температура металла по всей длине печи, температуры подины в томильной зоне, температуры трубок рекуператора и защиты их от перегрева, гидравлического и температурного режимов дымового тракта, отсечки газа в каждую зону при падении давления газа или воздуха. Активная площадь пода печи 211 м2. Длина зон, мм: томильной 8630, монолитной части подины 7854, первой сварочной 7524, второй сварочной 9280, методической 5238. Напряженность активного пода 180-610 кг/(м3·ч). Рекуператор металлический петлевой. Поверхность нагрева рекуператора 1126 м2. Температура продуктов горения перед рекуператором 900 °С, после рекуператора 580 °С. Горелки двухпроводные труба в трубе, ДВ-250/40. Всего в печи 34 горелки, в том числе в томильной зоне семь первой сварочной верхней - шесть, второй сварочной верхней - семь, первой сварочной нижней - семь, второй сварочной нижней - семь. Максимальный распад газа 2,6 м3/с Производительность печи 38-129 т/ч.

Для подачи металла  к печам установлен подъемный  стол для слябов грузоподъемностью 64 т и толкатель загрузочного устройства, усилие толкания - 98,1 кН, максимальный ход штанги - 4400 мм, скорость перемещения - 0,53 м/с.

Слябы загружаются  в печь печным толкателем с усилием  толкания 2,45 МН, максимальным ходом 5,1 м и скоростью 0,06 м/с.

Печи оборудованы устройством  для безударной выдачи слябов: максимальная сила тяги 529 кН путь перемещения 4040 мм, скорость перемещения 0,48 м/с, длительность поднятия сляба 4,0 с.

Для регулирования процесса горения  газа принята схема регулирования  соотношения расхода газа и инжектирующего воздуха.

Для контроля температуры подогрева  инжектирующего воздуха, температуры  продуктов горения после керамического  и металлического рекуператоров, а также температуры стенки трубки первого ряда металлического рекуператора, установлен шеститочечный самопишущий потенциометр типа КСП-4. Скорость подъема температуры в колодце не ограничивается. Продолжительность томления должна составлять 30 % общего времени нагрева.

 

Подготовка металла к прокатке на толстолистовом стане

Поступающие на склад слябы при  необходимости разрезают на мерные длины и зачищают на них дефекты. Для посадки в печь слябы перевозят 46-т клещевыми кранами и укладывают на тележку загрузочного устройства грузоподъемностью 64 т. Максимальная высота пакета слябов 1,400 м.

Перед посадкой в печь слябы взвешивают на весах, встроенных в секцию загрузочного рольганга. Показания весов фиксируются  на бумажной ленте с указанием даты, порядкового номера, стали, номера плавки, массы партии, общей массы слябов за смену. Точность взвешивания партии ± 20 кг.

Слябы перед прокаткой нагревают  в семизонных методических печах  с шагающим подом, рекуперативных, двухрядных, с двухсторонним нагревом, с торцевым посадом и выдачей.

Длина печи 48700 мм, ширина 6610 мм; производительность до 210 т/ч. Топливо - природный газ теплотой сгорания 8200 кДж/м³ и мазут.

Нагревательные печи работают на автоматическом режиме. Температура для каждой зоны измеряется двумя платинородиевыми/платиновыми термопарами. После выдачи из печи слябы передают по рольгангу к черновой клети с максимальной скоростью 2,5 м/с.

 

Перспективы совершенствования  толстолистовых станов горячекатаных  станов

         1. Разработка математической модели технологического процесса горячей прокатки с учетом технических характеристик толстолистового стана, которая позволяет осуществлять расчет энергосиловых параметров, расхода электроэнергии, скоростного режима производственного процесса.

2. По результатам аналитических исследований разработка методики по определению коэффициента контактного трения при установившемся процессе горячей прокатки стали, учитывающей следующие факторы: коэффициент влияния состояния поверхности, коэффициент влияния химического состава прокатываемой стали, угол захвата, скорость прокатки, температуру деформации, коэффициент влияния вида смазки и толщину смазочной пленки.

3. Разработка методики по определению  контактного трения по сравнению  с другими подобными методиками  являющейся более универсальной и точной. Учет влияния состояния рабочей поверхности валков должен осуществляется на основе учета их шероховатости, что ранее не делалось. Учет влияния химического состава стали на трение должен быть основан на углеродном эквиваленте. Это позволяет фиксировать влияние химического состава на коэффициент трения не только по маркам стали, но и по колебаниям химического состава в пределах одной марки.

4. Разработка алгоритма и методики  определения  температурного  режима прокатки, учитывающего особенности технологического процесса на стане, в том числе и следующие факторы: снижение температуры раската за счет потерь тепла излучением; снижение температуры раската за счет потерь тепла конвекцией; снижение температуры металла при контакте с валками; снижение температуры металла вследствие потерь тепла при гидросбиве окалины; повышение температуры раската за счет энергии деформации.

 

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ  НОЖНИЦ

В цехах непрерывной разливки стали, прокатных, кузнечных, а также на базах и скрапных дворах переработки металлолома для разделения скрапа, заготовок и товарного проката применяют ножницы, осуществляющие резание сдвигом частей металла между двумя ножами, сближающимися по заданной механизмом резания траектории.

По назначению ножницы подразделяют на две группы - ножницы поперечной резки и ножницы продольной резки. Ножницы первой группы, у которых плоскость резания перпендикулярна к направлению подачи металла, отличаются большим конструктивным разнообразием и предназначены для разрезки металла в неподвижном состоянии (стационарные ножницы), а также в процессе его движения (летучие ножницы). Продольную резку, в основном листового и полосового проката в процессе его движения, осуществляют на дисковых ножницах, плоскость резания которых совпадает с направлением подачи металла. Стационарные ножницы для продольной и поперечной резки неподвижного проката мало отличаются по конструкции.

Классификация ножниц металлургических цехов

Классификация ножниц по назначению	Конструктивные особенности  ножниц
I. Ножницы поперечной  резки
А. Стационарные ножницы
Разрезка блюмов и слябов в потоке обжимных станов	С плавающими ножами и нижним резом
Разрезка заготовок в потоке станов и кузнечных цехах	С верхним или нижним резом и  параллельными или качающимися  ножами
Разрезка сортового проката  и фланцевых профилей в потоке сортовых станов	Гильотинные с верхним резом  Со сложной кинематикой движения ножевых калибров
Разрезка листов и полос в  потоке листовых станов	Гильотинные с верхним и нижним резом  С катящимся резом
Разрезка скрапа в цехах переработки  немерного разнородного металлолома	Гильотинные с верхним резом  Аллигаторные
Б. Летучиe ножницы
Разрезка заготовок в потоке машин непрерывного литья заготовок	Возвратно-поступательные  Качающиеся
Разрезка заготовок в потоке непрерывных заготовочных станов	Качающиеся  Кривошипно-коромысловые   Планетарные
Разрезка сортового проката  и гнутых профилей в потоках непрерывных  сортовых станов и профилегибочных  агрегатов	Барабанные  Кривошипно-коромысловые
Разрезка листов и полос в потоках станов и агрегатов поперечной резки	Барабанные  Кривошипно-коромысловые и качающиеся
Разрезка катанки в потоке непрерывных  проволочных станов и труб в агрегатах  производства труб бесшовных и печной сварки	Барабанные   Дисковые   Кривошипно-коромысловые
II. Ножницы продольной  резки
А. Разрезка движущегося  проката
Разрезка спаренных прокатанных  сортовых профилей	Специально калиброванные валки  сортовых станов
Обрезка боковых кромок лент, полос  и листов	Двухпарные дисковые
Раскрой по ширине лент, полос и листов	Многопарные дисковые
Б. Разрезка неподвижного проката
Обрезка боковых кромок листов	Гильотинные с верхним резом   С катящимся резом дуговыми ножами
Разрезка листов по ширине	Гильотинные с верхним резом   С катящимся резом дуговыми ножами

Стационарные ножницы  поперечной резки. Для разрезки блумов, слябов и заготовок квадратного и прямоугольного сечения, а также скрапа применяют ножницы с параллельными кромками ножей и прямолинейным движением режущих суппортов. Процесс резания осуществляется в результате движения либо верхнего, либо нижнего ножа.

Для стационарной разрезки сутунок, листов и пачек сортового проката  в горячем и холодном состоянии  применяют ножницы с наклонными ножами, при угле наклона которых 0,5-5° можно снизить силу резания.

При прямолинейной траектории движения верхнего или нижнего ножа толстые  листы подвергаются изгибу, при котором  значение остаточной кривизны превышает  допустимое по плоскостности. Поэтому  для качественной разрезки толстолистового  проката применяют ножницы с криволинейным плоским движением дугообразного ножа по плоскому ножу, получивших название ножниц с катящимся резом. В этих ножницах резание осуществляется между неподвижным нижним прямым ножом и движущимся по сложной траектории верхним ножом, режущая кромка которого выполнена по дуге большого радиуса или близкой к окружности кривой. Кинематика движения режущего суппорта обеспечивает снижение силы резания в результате сокращения длины участка контакта ножей с металлом и отсутствия изгиба отрезаемой части листа.

Для качественной разрезки фланцевых  профилей типа швеллера, тавра и  двутавра на крупносортных станах применяют  ножницы с ножами, выполненными в  виде разъемных калибров, охватывающих разрезаемый профиль по контуру  и движущихся при резе под углом, близким к 45° по отношению к стенкам и полкам профиля. Кинематика механизма резания, работающего от одного привода, позволяет вначале закрыть ножевые калибры движением, параллельным полкам профиля, а затем повернуть траекторию на 45° при разделении проката.

Для разрезки немерного разнородного металлолома в шихту используют ножницы с криволинейным движением ножей, имеющих прямолинейные режущие кромки. Такие ножницы называют аллигаторными.

Математическое моделирование  процесса горячей резки толстых  листов на дисковых ножницах

Дисковые ножницы применяют  для обрезки кромок у широких  полос и резки этих полос вдоль  на несколько узких. Режущим инструментом дисковых ножниц являются дисковые ножи. В зависимости от выполняемых  операций ножницы могут иметь  две пары ножей или более. Для обрезки кромок применяют двухпарные дисковые ножницы, а для роспуска широкой полосы – многопарные. Основными параметрами дисковых ножниц являются: диаметр ножей , толщина дисковых ножей , допустимый угол захвата и толщина разрезаемого металла (рис.1).

 

Рисунок 1 .- Схема резания на дисковых ножницах

 

Дисковые ножницы устанавливают  в различных подготовительных или  отделочных агрегатах и предназначаются для обрезки кромок полос или для роспуска широких полос на узкие ленты.

Устанавливаемые в тонколистовых  цехах дисковые ножницы, как правило, имеют верхние и нижние ножи одинакового  диаметра, расположенные друг над  другом на одной вертикальной оси. В ножницах, предназначенных для роспуска полос, устанавливается до 10—16 пар одновременно работающих ножей, насаженных на два общих ножевых вала-оправки. Ножницы, применяемые для обрезки кромок, имеют ножи, консольно насаженные на валы режущих головок.

Для получения качественного реза (прямого без заусенцев ) дисковые ножи устанавливают с радиальным перекрытием  (чем толще полоса, тем меньше перекрытие ножей); при применяют отрицательное перекрытие и с небольшим боковым (горизонтальным) зазором (при резании полосы толщиной < 0,2 мм ножи устанавливают плотно, без зазора).

При установке дисковых ножей в вертикальной плоскости (рис.2 ,а) полоса на выходе из ножей будет изгибаться вверх (хотя и незначительно), а обрезанная боковая кромка пойдет сначала горизонтально, а потом вниз (под собственной тяжестью).

Рисунок 2 – Схема положения дисковых иножей

Для создания условий, при которых  полоса после резания выходила бы прямо, а обрезанная кромка направлялась под большим углом вниз (кромкокрошитель и кромкомоталки устанавливают ниже уровня ножниц), верхний нож смещают по направлению её движения относительно нижнего ножа (рис.2,6).

Максимальная толщина полос, разрезаемых  на дисковых ножницах, ограничена 25 мм. Для разрезания полос большей толщины экономически более целесообразно продольную резку производить на ножницах гильотинных или ножницах с катящим резом.

 

 

Выводы

 Применительно к промышленному  производству, внедрение процессов  горячей резки листов на дисковых ножницах способствует интенсификации технологического процесса производства толстых листов, за счет повышения пропускной способности участка резки, а также снижению энергозатрат технологического процесса, в том числе и за счет осуществления процессов термообработки готовых листов с прокатного нагрева.

 Многообразие конструктивных  исполнений механического оборудования процессов резки толстых листов делает необходимым повышение степени научной обоснованности принимаемых в каждом конкретном случае технических решений. В свою очередь, удовлетворение данного требования, может быть возможным при условии дополнительных экспериментальных исследований, в том числе и при использовании современных численных методов расчета, как в отношении напряженно-деформированного состояния и основных показателей качества готовой металлопродукции, так и в отношении конструктивных параметров основных узлов и механизмов соответствующих ножниц.