ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНИИ ПРОИЗВОДСТВА ТОЛСТОГО ЛИСТА НА РЕВЕРСИВНОМ СТАНЕ

1. Схема производства и характеристика технологических операций

Толстолистовая сталь широко применяется для производства труб большого диаметра, а также при строительстве кораблей, мостов, котельных установок и т.д. Исходным материалом для производства горячекатаной листовой стали на современных ре­версивных станах, как правило, является сляб. Однако в ряде случаев применяются и слитки, если нет возможности обеспечить стан слябами или требуется прокатка листов больших размеров.

Схема технологического процесса производства толстолисто­вой стали (рис.1) включает следующие основные операции.

1. Нагрев металла перед прокаткой.

Для нагрева слябов и слитков применяют методические печи и нагревательные колодцы. Методические печи используют для на­грева слябов и слитков сравнительно небольшой массы (обычно не более 6 т), колодцы — для нагрева крупногабаритных слитков.

2. Горячая прокатка на реверсивном толстолистовом ста­не.

Современные толстолистовые станы, как правило, включают в себя:

• окалиноломатель с вертикальными валками;

• черновую реверсивную клеть дуо или кварто;

• чистовую реверсивную клеть кварто.

Нагретые слябы подают по рольгангу к окалиноломателю, где осуществляется их обжатие в поперечном направлении. Пласти­ческая деформация металла вызывает отслоение печной окалины с поверхности слябов, которая тут же удаляется с помощью гид- росбива. Затем слябы прокатываются в черновой клети, где осу­ществляется около 80% суммарного обжатия. Окончательная про­катка толстого листа производится в чистовой клети.

3. Горячая правка листовой стали для придания ей ровной поверхности.

После прокатки проводят горячую правку толстых листов на роликовых правильных машинах. Чтобы обеспечить правку при высокой температуре (650-750 °С), правильную машину устанав­ливают в потоке на продолжении рольганга за чистовой клетью.

Максимальная толщина листов, правку которых проводят в на­стоящее время на роликовых машинах, достигает 100 мм. Ско­рость правки зависит от сортамента и типа машины и составляет 0,2-1,5 м/с.

Рис.1. Схема технологического процесса производства толстолистовой стали

3. Охлаждение листов.

На толстолистовых станах листы охлаждаются при переме­щении по рольгангам, транспортерам, шлепперам. Основное тре­бование к охлаждению, каким бы способом его не осуществляли, — равномерность по сечению и поверхности.

3. Резка.

Процесс резки листов состоит из обрезки переднего и заднего концов, обрезки кромок, поперечной и продольной резки. Для об­резки боковых кромок холодного листа и его разрезки вдоль на несколько узких полос (если это требуется) применяют дисковые ножницы. Для обрезки переднего и заднего концов, поперечной резки на мерные длины применяют гильотинные ножницы.

3. Термообработка.

В цехах, производящих толстые листы, термообработке под­вергают 40-50% продукции. Чаще всего применяют нормализацию, отжиг для снятия напряжений и закалку. Для термообработки тол­стых листов применяются преимущественно печи с роликовым или шагающим подом.

3. Контроль качества металла.

При контроле готовой продукции главным образом проверяют размеры листов (ширина, длина, толщина и разнотолщинность), качество поверхности (микронеровности, вкатанная окалина, от­слоения, трещины на кромках), механические свойства, структуру, коррозионную стойкость и свариваемость, заусеницы после резки.

Для проведения контроля качества листов в потоке использу­ют автоматические ультразвуковые установки, с помощью которых фиксируют наличие трещин в листах, грубых неметаллических включений и царапин на поверхности листов.

Исходя из сортамента и условий поставки, кроме перечислен­ных операций, в технологическом процессе получения толстолис­товой продукции могут применяться: зачистка поверхности, удале­ние окалины, дрессировка (холодная прокатка с небольшими об­жатиями), холодная правка и т.д.

В настоящее время современными толстолистовымм станами являются двухклетевые станы 2800 и 3600. На стане 2800 полу­чают листовую сталь толщиной 8-50 мм, шириной 1400-2500 мм и длиной до 20 м. В сортаменте стана 3600 предусмотрена прокатка листа толщиной 5-50 мм и плит толщиной 50-200 мм. Ширина лис­тов и плит составляет 2000-3200 мм, а максимальная длина - 28 м. Ширина листов имеет величину, кратную 10 мм, длина - 100 мм, толщина -1 (толщина до 30 мм) или 2 мм (толщина более 30 мм).

2. Расчет массы и размеров исходных слябов

Массу (в тоннах) готового листа определяют по формуле

(23)

где — толщина готового листа, м;

— ширина готового листа, м;

— длина готового листа, м;

q — плотность стали.

Ширина и длина листа после прокатки на стане должны быть несколько больше размеров готового листа, так как необходимы припуски на боковую (120-160 мм) и торцевую (600-1000 мм) об- резь.

Ширина длина и масса необрезного листа находятся из соотношений:

; (24)

; (25)

, (26)

Где — припуск на боковую обрезь, м;

— припуск на торцевую обрезь, м.

На стане 3600 применяются слябы толщиной 130-250 мм и массой до 16 т, на стане 2800 соответственно 130-220 мм и 6 т.

При расчетах ширину и массу сляба можно принять равной ширине и массе необрезного листа. Длина сляба определяется по формуле

(27)

Пример 1. Расчет массы и размеров исходного сляба для получе­ния листа 12x1700x20000 мм на стане 2800.

Определяем массу готового листа:

Определяем размеры и массу необрезного листа:

Выбираем толщину сляба = 0,22 м.

Рассчитываем длину сляба:

Таким образом, исходный сляб для получения листа 12x1700x20000 мм имеет массу 3,6 т и размеры 220x1840x1140 мм.

3. Определение основных параметров горячей листовой прокатки

1. Расчет режима обжатий и машинного времени прокатки в клетях стана

Деформация листа при прокатке характеризуется абсолютным обжатием Ah и относительным обжатием .

; (28)

, (29)

где H — толщина раската до прокатки, мм;

h — толщина раската после прокатки, мм.

Максимальная величина обжатия ограничивается размерами раската, прочностью прокатных валков, мощностью электродвига­теля, условиями захвата раската валками и т.д. Допустимые абсо­лютные обжатия в черновых и чистовых клетях станов 3600 и 2800 приведены в табл. 1 и 2.

Принимаем величину в каждом проходе, представленную в табл. 1 и 2 или несколько меньшую, и рассчитываем толщину рас­ката после прохода

. (30)

Толщина раскатов, выдаваемых из черновой клети в чисто­вую, зависит от толщины готового листа [4].

Толщина раската, Толщина

выдаваемого из черновой готового листа,

клети, мм мм

15-16 4-5

20-25 6-8

30-35 9- 10

40-45 12- 15

50-60 16-20

60-80 > 20

Количество проходов и в черновой, и в чистовой клетях долж­но быть нечетным.

При прокатке широких раскатов на толстолистовых станах проис­ходит смещение деформируемых микрообъемов металла преимуще­ственно вдоль раската. Поэтому будем считать, что ширина листов изменяется незначительно, а весь смещенный при деформации по высоте объем металла идет в вытяжку (удлинение).

Тогда коэффициент вытяжки определяем по формуле

(31)

Длину раската после прокатки находим из выражения

(32)

где L - длина раската до прокатки.

Машинное время каждого прохода (время нахождения метал­ла в валках) _M рассчитываем по формуле

(33)

где V— окружная скорость валков.

Таблица 1

Допустимые обжатия на стане 3600

Толщина раската перед проходом H, мм	Допустимые обжатия h , мм, при ширине раската В, мм
	2000 - 2400	2400 - 2800	2800 - 3350
Черновая клеть
250 - 201	50	40	30
200-171	50	40	30
170-141	45	37	28
140-101	40	35	28
100-81	33	30	25
80-61	25	22	20
60-40	22	20	15
Чистовая клеть
100-81	30	22	18
80 -6М	25	20	16
60-51	20	18	14
50-41	16	15	12
40-31	14	13	10
30-21	10	9	8
20-16	7	6	5
15-12	5	4	3
11-9	4	3	2,5

Таблица 2

Допустимые обжатия на стане 2800

Толщина раската перед проходом Я, мм	Допустимые обжатия h , мм, при ширине раската В, мм
	1400 - 1800	1800 – 2200			2200 - 2700
Черновая клеть
220-180	30		25	20
179-150	28		25	20
149-120	24		22	18
119-90	22		19	16
89-70	17		14	12
69-50	13		10	9
49-40	9		8	7
Чистовая клеть
80-70	18		17	14
69-60	15		14	12
59-50	12		11	10,5
49-40	10		9	7,5
39-30	8,5		7,5	5
29-20	5,5		5	3
19-15	3,5		3	2,5
14-12	3		2,5	2
11-9	2		1,5	1,3

Пример 2. Расчет режима обжатий и машинного времени прокатки сляба с размерами 220x1840x1140 мм на стане 2800 для получения листа 12x1700x20000 мм.