6.5.4. Участки производства сортового проката

Технологическая схема на участках производ­ства сортового проката в общем виде представля­ет комплекс из трех основных операций, опреде­ляющих состав и компоновку оборудования: на­грев исходной заготовки; горячую прокатку не­обходимого профилеразмера сечения металла; охлаждение и отделку проката для придания ему необходимых товарных свойств (механических, технологических) и формы (длины, кривизны, упаковки и т.п.).

Сортовой прокат — наиболее массовый вид прокатной продукции — характеризуется широ-

ким сортаментом по форме и размерам профи­лей. В зависимости от формы поперечного сече­ния сортовой прокат подразделяется на простые и фасонные профили. К простым профилям от­носят круг, квадрат, шестигранник, арматурную сталь периодического профиля, полосу. Фасон­ные профили подразделяют на профили общего и специального (отраслевого) назначения. К фа­сонным профилям общего назначения относят уг­ловую сталь, швеллеры и двутавровые балки. К фасонным профилям специального назначения -рельсы, шпунты, автоободы, зетовую, ромбичес­кую, трехгранную, овальную и другие стали, при­меняемые в транспортном и сельскохозяйственном машиностроении, судостроении, строительстве, электромашиностроении, угольной, нефтяной и других отраслях промышленности. По размерам поперечного сечения весь сортовой прокат услов­но подразделяют на четыре группы: сталь крупно­сортная, среднесортная, мелкосортная и катанка, которые, соответственно, определили основную классификацию сортовых станов по назначению.

Распространенное в настоящее время деление сортовых прокатных станов на группы в зависи­мости от сортамента основной продукции приве­дено в табл. 6.4.

По расположению рабочих клетей сортовые ста­ны подразделяются на четыре основных типа: ли­нейные, последовательные, полунепрерывные и непрерывные.

В сортопрокатном производстве развитых стран за два последних десятилетия наибольшее распространение получили балочные станы для прокатки экономичных широкополочных двутав­ров, мелкосортные, проволочные и комбиниро­ванные мелкосортно-проволочные станы, а так­же сортопрокатные станы широкого сортамента из качественных сталей.

Выпуск широкополочных двутавров с парал­лельными полками занимает одно из ведущих мест в сортопрокатном производстве, и двутавры вхо­дят в сортамент прокатной продукции всех разви­тых стран мира.

Таблица 6.4. Сортамент основной продукции современных сортовых станов

Наименование стана	Масса 1 м	Размер профиля по ГОСТу, мм
	длины профиля,	круглая	угловая	двутавры	Рельсы, кг/м
	кг	сталь	сталь	нормальные | широкополочные
Универсальный балочный	20-770	_	_	200-1000 200-1000	_
Рельсобалочный	20-385	90-250	180-230	200-600 200-350	50-75
Крупносортно-балочный	15-72	-	100-200	200-350 200-230	-
Крупносортный	10-90	50-120	80-160	100-200	24
Сред несортн о-балочн ы й	5,5-22	30-60	70-150	100-180	-
Среднесортный	2,5-35	20-75	40-90	100	-
Мелкосортный	0,6-10	10-40	20-65	- -	-
Мелкосортно-среднесортный	0,6-35	10-75	20-100	_	-
Проволочный	0,154-1,0	5-12	-	- -	-
Мелкосортно-проволочный	0,154-10,0	5-40	20-65	-	-

Основные технологические решения в проектах прокатных и трубных цехов

309

Широкополочные двутавры с высотой стенки до 1200 мм и шириной полок до 450 и 500 мм изготовляют в настоящее время на специализи­рованных (только для производства широкопо­лочных двутавров) или комбинированных (для прокатки двутавров и крупного сорта) универсаль­ных балочных станах в составе трех—восьми ра­бочих клетей, установленных за специальными блюмингами 1270—1500 или МНЛЗ, обеспечива­ющими балочные станы прямоугольными и фа­сонными заготовками. В состав балочных станов входят универсальные рабочие клети с приводны­ми горизонтальными и неприводными вертикаль­ными валками, установленными в одной вертикаль­ной плоскости. На универсальных балочных ста­нах применяется современный метод прокатки ши­рокополочных балок с параллельными полками, состоящий из следующих групп операций:

• предварительной прокатки исходного слит­ка или блюма (катаного или непрерывнолитого) в обычных двухвалковых калибрах обжимной ре­версивной двухвалковой клети (рис. 6.14, а), в результате чего получают черновой двутавр;

• черновой прокатки с изгибом полок в одной или двух реверсивных универсально-балочных группах, каждая из которых состоит из двух кле­тей: реверсивной универсальной с четырехвалко-вым открытым калибром (рис. 6.14, б) и реверсив­ной вспомогательной дуо со сдвоенным ребровым калибром (рис. 6.14, в);

• чистовой прокатки за один пропуск в от­дельно стоящей чистовой универсальной клети с четырехвалковым цилиндрическим калибром (рис. 6.14, г) для выпрямления изогнутых полок и придания всем элементам профиля окончатель­ных размеров. В табл. 6.5 приведена характерис­тика некоторых современных универсальных ба­лочных станов.

На участках для производства широкополоч­ных двутавров максимального размера устанав­ливается комплекс оборудования, включающий

методические печи с шагающими балками для нагрева блюмов, универсальные балочные станы с последовательным расположением рабочих кле­тей, пилы горячей и холодной резки с пильными дисками диаметром до 2500 мм, холодильники с шагающими балками, роликовые правильные машины с переменным шагом роликов, горизон­тальные и вертикальные правильные гидропрес­сы усилием до 14 МН для правки тяжелых балок, соответствующие транспортные, кантующие и другие вспомогательные механизмы.

Все оборудование, устанавливаемое на этих уча­стках, — от загрузочных устройств нагревательных печей до уборочных стеллажей с укладчиками ба­лок в пакеты — располагается в едином техноло­гическом потоке. При этом все межоперационные транспортные передачи металла осуществляются рольгангами, транспортерами, перекладывателями и другими механизмами, рассчитанными на часо­вую производительность основного оборудования.

На рис. 6.15 представлена схема компоновки и состав оборудования участка для производства наи­более крупных широкополочных двутавров (вы­сотой до 1200 мм с шириной полок до 500 мм) со специализированным универсальным балочным станом фирмы "Ниппон Кокан" (Япония). В со­став оборудования стана входят: три нагреватель­ные печи с шагающим подом 7; обжимная (подго­товительная) дуо-реверсивная клеть 1100 2; пила 3 для обрезки переднего конца раскатов перед зада­чей в универсальную клеть; две реверсивные уни­версальные балочные группы клетей — черновая и предчистовая, каждая из которых состоит из двух­валковой вспомогательной клети 1040 4 и четы-рехвалковой универсальной клети 1520 5; одна чи­стовая универсальная клеть 1520 6, четыре пилы горячей резки 7; четыре секции холодильников 8 с шагающими балками; девятироликовая правиль­ная машина 9 с переменным шагом роликов (1200— 1800 мм) для правки широкополочных балок вы­сотой < 750 мм; два комбинированных правиль­ных пресса 10 для балок высотой более 750 мм; два инспекторских стеллажа 11; четыре штабеле-ра-укладчика балок 12 и отдельно стоящая пила холодной резки 13. Исходные заготовки для стана прокатывают на блюминге-слябинге 1500/1350, размещенном в непосредственной близости от зда­ния универсального балочного стана, на котором из 10—25-т слитков семи типоразмеров предусмот­рена прокатка прямоугольных блюмов 35—57 ти­поразмеров. Производительность каждой печи ба­лочного стана 90 т/ч. Годовая производительность балочного стана 1320 тыс. т по годному, масса тех­нологического оборудования стана 25 тыс. т.

Схема компоновки универсального балочного стана НТМК приведена на рис. 6.16.

Исходные заготовки фасонного (10 типораз­меров) и прямоугольного (двух типоразмеров)

310

Основы проектирования металлургических заводов

Таблица 6.5. Характеристика современных универсальных балочных станов

Технические параметры

Россия, НТМК

Япония, "Ниппон Кокан"

Япония, "Явата Сэйтэцу"

Люксембург,

"Hadir Differ-

dange"

10

Размеры широкополочных двутавров, мм:
высота	200-1000	100-1200	100-1000	100-1000
ширина	100-400	50-500	75-450	55-420
длина	6000-30000	До 30000	До 30000	3000-35000
Исходная заготовка, т	Блюмы из слит-	Блюмы из слит-	Блюмы из слит-	Слитки 13-20
	ков 10-23	ков 10-25	ков 8-23
Количество рабочих клетей:
подготовительных (обжимных) дуо	1	1	1	1
универсальных	з	3	3	3
вспомогательных дуо	2	2	2	2
Размеры валков подготовительной клети, мм:
диаметр	1300	1100	1050	1170
длина бочки	2800	2800	2800	2520/2630
Размеры валков универсальных клетей, мм:
горизонтальных
диаметр	1350-1500	1520	1370	1320-1450
длина бочки	180-1000	£1100	83-941	Нет свед.
вертикальных
диаметр	950-1000	1000	1000	1020
длина бочки	450	530	470	Нет свед.
Размеры валков вспомогательных клетей, мм:
диаметр	1250	1040	1050	1120
длина бочки	1300	2000	1830	Нет свед:
Мощность электропривода валков рабочих
клетей, кВт:
подготовительной	2x5250	Нет свед.	4500	7270
черновой универсальной	8500	6000	5200	2x3200
предчистовой универсальной	6500	6000	5200	2x3360
чистовой универсальной	4500	3000	3000	2x2240
вспомогательной	3400	2x1100	1500	2x930
Максимальная скорость прокатки в чистовой	12,0	Нет свед.	Нет свед.	9,0
клети, м/с
Распределения пропусков между клетями:
подготовительной	5-11	Нет свед.	5-11	До 29
черновой группы	3-7	То же	5-7	5-13
предчистовой группы	3	—«—	5	2-6
чистовой	1	—«—	1	1

Рис. 6.15. Схема компоновки оборудования универсального балочного стана фирмы «Ниппон Кокан» (Япония): /и //-склады блюмов и готовой продукции

сечений с массой 1 м длины от 400 до 1500 кг (наибольшая масса заготовки 21,8 т) прокатыва­ют на блюминге-слябинге 1500 из 10—23-т слит­ков. Для нагрева заготовок перед прокаткой на стане предусмотрены три печи с шагающим подом /, оборудованные устройствами для безударной вы­дачи заготовок. Длина пода печей 35,5 м, ширина — 12,6 м. Максимальная производительность каж-

дой печи 160 т/ч. Рабочие клети стана установле­ны последовательно в четыре линии: одна дуо-ре-версивная обжимная клеть 1300 2; две реверсив­ные универсальные балочные группы клетей — чер­новая и предчистовая, каждая из которых состоит из двухвалковой вспомогательной клети 1250 3 и четырехвалковой универсальной клети 1500 4, одна чистовая универсальная клеть 1500 5.

Основные технологические решения в проектах прокатных и трубных цехов

311

Рис. 6.16. Схема компоновки оборудования универсального балочного стана НТМК

Перед каждой линией рабочих клетей предус­мотрена установка камер гидросбива окалины водой давлением 15 МПа. За чистовой клетью установлено шесть пил горячей резки 6 маятни­кового типа, обеспечивающих порезку раскатов на длины 6-30 м. Участок пил оборудован уст­ройством для безупорной остановки раскатов под рез и скиповым устройством для уборки обрези непосредственно в железнодорожные вагоны. За пилами установлены клеймовочная машина 7 и холодильники 8 с шагающими балками для ох­лаждения двутавров в положении "на полке" с принудительным воздушным охлаждением на выходной стороне от специальной вентиляцион­ной установки. Оборудование для отделки, кон­троля и уборки готового проката скомпоновано в два симметричных потока по обе стороны от холодильников, каждый из которых имеет в сво­ем составе две правильные машины с перемен­ным шагом роликов для горизонтальной 9 и вер­тикальной 10 правки двутавров; два участка ос­мотра двутавров 11 на рольгангах с кантователя­ми; распределительный стеллаж 12; гидравличес­кий пресс 13 для доправки концов двутавров; пилу холодной резки 14 для вырезки дефектных участ­ков двутавров; три инспекторских стеллажа 75 с уборочными устройствами для готового про­ката.

Универсальный балочный стан оснащен ло­кальными системами автоматического управле­ния оборудованием участка нагревательных пе­чей, главных приводов и нажимных устройств рабочих клетей стана, пил горячей резки с обес­печением оптимального раскроя, участка холо­дильников. Часовая производительность стана 95— 210 т. Масса технологического оборудования стана 34,5 тыс. т.

Современные рельсобалочные станы, достро­енные в 70-е годы, оборудованы рабочими клетя­ми дуо и универсально-балочными группами с последовательным расположением (рис. 6.17). В составе этих станов: обжимная дуо-реверсивная клеть 930 1; одна или две отдельно стоящие чер­новые дуо-реверсивные клети 930 2; одна или две промежуточные непрерывные двух- или трехкле-тевые реверсивные универсально-балочные груп­пы 3, 4; чистовая универсальная клеть 5. Вместо промежуточных и чистовых универсальных кле­тей на рельсобалочных станах при необходимости устанавливаются горизонтальные клети дуо. Ха­рактеристика рабочих клетей шестиклетевого рель­собалочного стана (рис. 6.17, а) приведена в табл. 6.6, восьмиклетевого рельсобалочного стана (рис. 6.17, б) — в табл. 6.7.

Исходной заготовкой для современных рель­собалочных станов являются катаные или литые

Таблица 6.6. Характеристика рабочих клетей шестиклетевого рельсобалочного стана

	Обжимная	Черновые дуо-		Промежуточные		Чистовая	Заменяе-
Параметры клетей	ДУО-	реверсивные				универ-	мая дуо
	реверсив-ная № 1	№2	№3	универсальная №4	дуо № 5	сальная №6	№ 4 и №6
Размеры горизонтальных
валков, мм:
длина бочки	2500	2600	2400	830	900	830	2000
минимальное расстоя-	930	840	795	1170	630	1170	795
ние между валками
Размеры вертикальных
валков, мм:
длина бочки	-	-	-	350	-	350	-
диаметр (max)	-	-	-	900	-	900	-
диаметр (min)	-	-	-	810	-	810	-
Электродвигатели главно-	5000	6000	6000	6000	2000	3000	-
го привода, кВт
Количество проходов	3-9	3-9	3-9	3	3	1	-
Максимальная скорость	6,25	8,2	8,2	10	10	10	10
прокатки, м/с

312

Основы проектирования металлургических заводов

От печи

Рис. 6.17. Схема компоновки оборудования рельсобалочных шестиклетевых (а) и восьмиклетевых (б) станов с последовательным расположением клетей

блюмы массой до 11 т. Мощность этих станов составляет 1,0—1,2 млн. т/год при производстве рельсов до 50 % производственной программы.

Применяемый за рубежом в промышленных масштабах способ прокатки рельсов в универсаль­ных клетях обеспечивает по сравнению с тради­ционной прокаткой в двухвалковых горизонталь­ных клетях высокое качество поверхности профи­ля, улучшение структуры металла и повышение его механических характеристик, улучшение прямо­линейности рельсов до поверхности катания го­ловки. Прокатка рельсов в универсальных клетях позволяет получить более равномерную деформа­цию по сечению профиля при многократном пря­мом обжатии его головки и подошвы вертикаль­ными валками разных диаметров в связи с разны­ми толщинами головки и подошвы рельса (диа­метр валка со стороны головки принимается мень­шим, чем со стороны подошвы). Переход на рель-собалочном стане с прокатки рельсов в закрытых двухвалковых калибрах на прокатку в универсаль­ных четырехвалковых калибрах обеспечивает по­вышение производительности, выхода годного проката и снижение расхода валков.

Непрерывная прокатка тяжелых фасонных профилей (двутавров и рельсов) начала развивать­ся только в 70-е годы благодаря совершенствова-

нию электропривода клетей и применению ЭВМ, позволившим вести прокатку с минимальным натяжением металла между клетями (в пределах 10 Н/мм² площади поперечного сечения профи­ля). Освоение способа непрерывной прокатки рельсов и тяжелых фасонных профилей в двух- и трехклетевых универсально-балочных группах кле­тей ставит вопрос о создании современного рель­собалочного стана полунепрерывного типа, ком­поновка рабочих клетей которого приведена на рис. 6.18. Стан предусматривается в составе де­сяти последовательно установленных рабочих клетей: одной обжимной дуо-реверсивной 1; чер­новой непрерывной четырехклетевой группы 2 из одной горизонтальной дуо-нереверсивной клети, двух универсальных и одной вспомогательной клети дуо; промежуточной непрерывной четырех­клетевой группы 3 из чередующихся универсаль­ных и вспомогательных клетей дуо; одной чисто­вой универсальной клети 4. Прокатка в обжим­ной клети предусматривается за семь проходов (исходный литой блюм сечением 350x400 мм), в остальных клетях — за один проход с выпуском раската на рольганг между непрерывными груп­пами и перед отдельно стоящей чистовой уни­версальной клетью. На рольгангах между группа­ми и перед чистовой клетью возможно подсту-

Таблица 6.7 Характеристика рабочих клетей восьмиклетевого рельсобалочного стана

	Обжим-	Черно-	Промежуточные					Чистовая универ­сальная №8	Заменяемая дуо № 4, № 6, №8
Параметры клетей	ная дуо-ревер-	вая дуо-ревер-	дуо	универсаль-	ДУО	универсаль-	дуо
	сивная № 1	сивная №2	№3	ная № 4	№5	ная № 6	№7
Размеры горизон-
тальных валков, мм:
длина бочки	2500	2500	1800	700 1800		700	1800	700	1800
минимальное рас-	930	930	900	1150 900		1150	900	1050	900
стояние между
валками
Размеры вертикаль-
ных валков, мм:
длина бочки	-	-	-	350		350	_	280	-
диаметр (max)	-	-	-	800		800	-	700	-
диаметр (min)	-	-	-	460		460	-	410	-
Количество проходов	3-5	3-5	1-3	1-3 1		1	1	1
Максимальная ско-	6	8	10	10 10		10	10	12
рость прокатки, м/с

Основные технологические решения в проектах прокатных и трубных цехов

313

Рис. 6.18. Схема компоновки рабочих клетей полунепрерывного рельсобалочного стана

Рис. 6.19. Схема компоновки оборудования полунепрерывного крупносортнобалочного стана 700: /- склад заготовок; // - склады готовой продукции; 1 - нагревательная печь; 2 - обжимная дуо реверсивная клеть 950; 3 - черновая группа клетей 800; 4 - передвижные пилы ударного действия; 5 - промежуточная группа клетей 800/1280; 6 - установка для подстуживания полок; 7 - чистовая группа клетей 700/1280; 8 - летучие ножницы; 9-установка ускоренного водяного охлаждения проката; 10 — двухсторонний реечный холодильник; 11 - правильная машина; 12 - ножницы холодной резки; 13 - пакетировщик готового проката

живание раската доя регламентированной прокат­ки с термомеханическим упрочнением, обеспе­чивающим увеличение предела прочности кон­тактной поверхности рельсов до 1,5—1,7 ГПа и сокращение затрат на термообработку рельсов. Максимальная скорость прокатки на стане 8 м/с. Стан предполагается специализировать на про­катке железнодорожных рельсов тяжелого типа 65 и 75 кг/м длиной 50 м, трамвайных желобча­тых рельсов 55, 60 и 65 кг/м длиной 12,5 м и тяжелых шпунтов длиной до 22 м. Годовая про­изводительность стана 2—2,5 млн. т.

Технологическая схема на участках производ­ства рельсов и тяжелых фасонных профилей пре­дусматривает поточную отделку проката, вклю­чающую горячую резку, охлаждение, правку, кон­троль качества, доотделку рельсов и профилей, термообработку рельсов. Пропускная способность участков отделки в потоке соответствует, как пра­вило, максимальной часовой производительнос­ти стана. На некоторых станах пропускная спо­собность участка доотделки рельсов не соответ­ствует часовой производительности стана, в свя­зи с чем предусмотрены межоперационные про­межуточные склады.

Современные участки для производства круп­ного сорта широкого сортамента содержат крупно­сортные станы непрерывно-последовательного либо полунепрерывного типа. На станах первого типа черновые и промежуточные клети компонуются в непрерывные группы по четыре-шесть клетей в каждой, а клети для окончательного формирова-

ния профиля и чистовые устанавливаются после­довательно с прокаткой на выпуск.

Станы второго типа — полунепрерывные — обо­рудуются одной дуо-реверсивной клетью (вместо нескольких черновых клетей дуо с последователь­ным расположением), а остальные клети стана компонуются в одну-три непрерывные группы по две-шесть клетей в каждой.

Из станов непрерывно-последовательного типа характерным является крупносортный стан 600 конструкции Ижорского машиностроительного завода, установленный на Коммунарском метал­лургическом заводе. Компоновка оборудования полунепрерывного крупносортно-балочного ста­на 700 представлена на рис. 6.19.

Стан 700 предназначен для прокатки нормаль­ных и широкополочных двутавров с параллель­ными полками высотой 200—350 мм и шириной полок 100—160 мм, колонных двутавров (96x100)— (160x160) мм, балок двутавровых высотой 180— 360 мм и шириной полок 90—145 мм, швеллеров 180—300 мм, угловой стали равнополочной (100x100)—(200x200) мм и неравнобокой эквива­лентного сечения, фасонных профилей отрасле­вого назначения (асимметричных двутавров, за­готовок для зетовых шпунтовых свай, профилей шахтной крепи). Выпуск проката предусматри­вается в прутках длиной от 4 до 24 м, упакован­ных в пачки массой 5, 10 и 15 т.

Исходная заготовка для стана — блюмы сечени­ем 300x300, 350x350 и 310x380 мм, длиной 4-6 м, массой до 5,2 т. Предусматривается возможность

314

Основы проектирования металлургических заводов

прокатки блюмов массой до 11 т. Параметры ис­ходной заготовки приняты из условия максималь­но возможного заполнения холодильника по дли­не (для обеспечения его максимальной пропуск­ной способности) с получением при этом мини­мальных отходов и немерных длин при холодной резке раскатов за холодильником. Масса заготов­ки соответствует одно-двукратной длине раската на холодильнике (в перспективе — до четырех­кратной длины). Для нагрева заготовок предус­мотрена установка двух печей с шагающими бал­ками производительностью 120—210 т/ч каждая при нагреве заготовок длиной 4—6 м в два ряда.

Стан предусматривается в составе пятнадцати рабочих клетей, установленных последовательно в одну линию: одна обжимная дуо-реверсивная клеть 950, двухклетевая черновая группа неревер­сивных клетей дуо 800, промежуточная и чисто­вая шестиклетевые непрерывные группы смен­ных универсальных (У) и двухвалковых горизон­тальных (Г) или вертикальных (В) клетей. При прокатке двутавров и заготовок для шпунтовых свай клети в промежуточной и чистовой группах устанавливаются по схеме У-Г-У-У-Г-У. Горизон­тальные клети в этом случае используются в ка­честве вспомогательных для контроля ширины по­лок. При прокатке швеллеров в промежуточной и чистовой группах вместо универсальных клетей ус­танавливаются шесть горизонтальных клетей.

При прокатке угловой стали и профилей для шахтной крепи клети промежуточной группы ус­танавливаются по схеме Г-В-Г-Г-В-Г, а чистовой группы — по схеме Г-В-Г-Г-Г-Г. Для обеспече­ния указанных схем прокатки пятая и восьмая клети в промежуточной группе и одиннадцатая и четырнадцатая клети в чистовой устанавливают­ся с комбинированным (горизонтальным и вер­тикальным) приводом валков (К), что позволяет заваливать в станину клети кассету с горизонталь­ными либо вертикальными валками. Характери-

стика рабочих клетей крупносортно-балочного стана 700 представлена в табл. 6.8.

Характерной особенностью технологической схемы крупносортно-балочного стана 700 явля­ется организация охлаждения и правки фасон­ных профилей средних размеров (до 360 мм) в длинных полосах и их порезки на мерные длины в холодном состоянии в несколько ниток с ис­пользованием ножниц вместо пил горячей резки. Такая технологическая схема обеспечивает сокра­щение отхода металла в обрезь, улучшение каче­ства готовой продукции, повышение пропускной способности оборудования участка отделки и зна­чительное улучшение санитарно-гигиенических условий труда в цехе. Все операции отделки про­ката включены в поток стана, выдача готовой продукции предусмотрена на два самостоятель­ных склада. Масса технологического оборудова­ния стана — около 35 тыс. т. Мощность стана при производстве проектного сортамента, включаю­щего 50 % двутавровых балок, 1,6 млн. т/год.

Современное производство простых и фасон­ных профилей общего назначения средних раз­меров (масса 1 м длины профиля < 35 кг/м) осу­ществляется на участках горячей прокатки в со­ставе среднесортных станов полунепрерывного, а начиная с 70-х годов и непрерывного типов. В сортаменте современных среднесортных станов преобладают фасонные облегченные строитель­ные профили, в том числе тонкостенная угловая сталь размером до 150 мм, тонкостенные швел­леры и двутавровые балки с параллельными пол­ками высотой до 300 мм, а также круглая, квад­ратная и шестигранная сталь максимальным раз­мером 75 мм, полосовая сталь шириной до 200 мм. В качестве исходной заготовки для среднесортных станов используется катаная или литая заготовка квадратного или прямоугольного сечения от 100x100 до 250x250 мм длиной 4—12 м и массой 2—6 т.

Основные технологические решения в проектах прокатных и трубных цехов

315

Современные среднесортные станы оборуду­ются горизонтальными и вертикальными двухвал­ковыми клетями, комбинированными двухвалко­выми клетями, которые могут работать как гори­зонтальные или как вертикальные, универсаль­ными или комбинированными универсальными клетями (последние применяются как универсаль­ные или как горизонтальные дуо), устанавливае­мыми в две группы — черновую и чистовую. Со­став черновой группы определяется сортаментом стана, необходимой производительностью, воз­можностью использования заготовок разных се­чений. При незначительной производительности и небольшом диапазоне сечений исходной заго­товки устанавливается одна реверсивная черно­вая клеть, в которой осуществляют пять-семь про­ходов. Для увеличения производительности ста­на в черновой группе устанавливают одну ревер­сивную клеть, в которой производят три прохо­да, и одну—три последовательно расположенные клети нереверсивные дуо со свободным выпус­ком раската и его кантовкой перед каждой кле­тью. Наибольшая пропускная способность стана достигается при блокировке клетей в трехклете-вые черновые группы со свободным выпуском раската между группами, как это осуществлено на высокопроизводительном среднесортно-балоч-ном стане 450 Западно-Сибирского металлурги­ческого комбината. Дальнейшим развитием та­кой схемы среднесортного стана является ком­поновка черновых клетей в единую непрерывную черновую группу с чередующимися горизонталь­ными и вертикальными валками и регулируемым натяжением в межклетевых промежутках. В чис­товых непрерывных группах среднесортных ста­нов устанавливается от шести до двенадцати ра­бочих клетей, из которых четыре-десять — ком­бинированные универсальные клети, а две-четы­ре - комбинированные двухвалковые клети. При прокатке балок и швеллеров двухвалковые клети используются в качестве вспомогательных для контроля ширины полок.

При прокатке простых профилей и угловой стали комбинированные универсальные клети работают в качестве горизонтальных дуо, а ком­бинированные двухвалковые могут использоваться в качестве горизонтальных или вертикальных кле­тей. Для получения тонкостенных профилей с минимальными допусками в чистовых группах станов устанавливают клети жесткой конструк­ции и предусматривают прокатку либо с приме­нением петлерегулирования (без натяжения), либо с минимально регулируемым натяжением.

Скорость прокатки на непрерывных средне­сортных станах достигает 15 м/с. Для получения проката с высоким качеством поверхности перед первой клетью стана (а на некоторых зарубеж­ных станах перед каждой черновой клетью) уста-

навливаются устройства для гидросбива окалины ъодай дидатолем 15—17 МПа. Для сокращения расхода электроэнергии и валков внедряются си­стемы тетлчолстаческой смазки калибров в чис­товых клетях.

Для нагрева металла перед прокаткой на со­временных среднесортных станах устанавливаются печи с шагающим подом с отоплением сводовы­ми плоскопламенными горелками, обеспечиваю­щие ускоренный малоокислительный и равномер­ный нагрев заготовок производительностью 150— 200 т/ч.

Технологическая схема отделки проката на уча­стках со среднесортными станами аналогична описанной для крупносортно-балочных станов. Годовая производительность непрерывных сред­несортных станов достигает 1,5 млн. т.

Современные участки для массового производ­ства мелкосортной стали — круглой и арматурной диаметром 10—40 мм, угловой и швеллеров разме­ром 20-65 мм, полосовой шириной 12—70 мм — оборудованы непрерывными мелкосортными ста­нами, обеспечивающими прокатку заготовок се­чением от 80x80 до 130x130 мм с максимальной скоростью 20 м/с на холодильник при выпуске проката в прутках или на моталки при выпуске в бунтах. Наибольшее распространение получили двухниточные станы из 23 двухвалковых рабочих клетей, устанавливаемых в три или четыре группы — черновую, промежуточную (или без нее) и две чистовые. В черновой и промежуточной группах устанавливают семь и четыре соответственно кле­тей дуо с горизонтальными валками, в чистовых — по шесть или восемь чередующихся комбиниро­ванных (работающих с вертикальной или горизон­тальной установкой валков) и горизонтальных кле­тей дуо.

Прокатка в черновой и промежуточной груп­пах клетей ведется в две нитки, в чистовых груп­пах — в одну. Комбинированные клети в чисто­вых группах работают в основном при вертикаль­ной установке валков. Все клети чистовых групп можно менять местами и устанавливать любую последовательность вертикальных и горизонталь­ных клетей. Перевалка валков чистовых клетей производится сменными кассетами, черновых клетей - сменными клетями.

В связи с переходом метизной промышленно­сти на производство крепежных изделий из ка­либрованной стали, смотанной в бунты вместо прутков (длиной до 12 м), в промышленно разви­тых странах устанавливаются специализированные мелкосортные станы для выпуска круглых профи­лей диаметром до 50 мм в бунтах массой до 2 т. В этот же период определилась тенденция к строи­тельству однониточных непрерывных мелкосорт­ных станов с чередующимися вертикальными и горизонтальными клетями, специализирующихся

316

Основы проектирования металлургических заводов

на производстве простых профилей из качествен­ных сталей, без кантовки и скручивания раската между клетями, что позволяет получить прокат высокой точности и высокое качество поверхнос­ти металла. Первый однониточный мелкосортный стан 250, специализированный для выпуска под­ката для калибровки и холодной высадки в бунтах массой до 2,1 т, был введен в эксплуатацию на заводе "Криворожсталъ" в 1977 г.

Участки массового производства катанки диа­метром от 5 до 13 мм для перетяжки на проволо­ку, а также для строительной арматуры, свароч­ных электродов, упаковки и проч. оборудованы непрерывными двух-четырехниточными прово­лочными станами, выпускающими катанку в бун­тах массой до 2 т. Исходным металлом для совре­менных проволочных станов является катаная или литая заготовка сечением от 100x100 до 130x130 мм и длиной 12—15 м. На станах устанавливают­ся двухвалковые горизонтальные и вертикальные клети в количестве, обеспечивающем 21—27 про-, ходов на каждую нитку, объединенные в черно­вую и промежуточные многониточные непрерыв­ные группы и однониточные чистовые восьми-или десятиклетевые блоки. За каждым чистовым блоком устанавливается оборудование для двух-стадийного водяного и воздушного регулируемо­го охлаждения катанки, оборудование для фор­мирования, подпрессовки, обвязки, маркировки и уборки бунтов.

Черновые группы современных проволочных станов состоят из семи-девяти горизонтальных клетей с валками диаметром 500—450 мм, про­межуточные — из четырех горизонтальных кле­тей с валками диаметром 400—300 мм. На неко­торых станах перед чистовыми блоками устанав­ливаются предчистовые однониточные группы из двух-четырех клетей с чередующимися горизон­тальными и вертикальными валками диаметром 320—240 мм. Чистовые блоки из двухвалковых клетей имеют диаметры валков (дисков) от 215 до 150 мм, чистовые блоки из трехвалковых кле­тей — 300—270 мм. Скорость выхода катанки из чистового проволочного блока на современных станах достигает 100 м/с. Чистовые блоки обес­печивают высокую точность сечения катанки — до ±0,1 мм, практически по всей длине раската (за исключением переднего и заднего концов длиной около 10м).

Увеличение скорости прокатки и массы заго­товок на проволочных станах с традиционными моталками для формирования бунтов сопровож­далось ухудшением структуры металла, увеличе­нием окалинообразования, обезуглероживания поверхности, разбросом механических свойств по длине из-за высокой температуры конца прокат­ки (до 1050 °С) и неравномерного охлаждения витков катанки по сечению бунта.

Для устранения указанных недостатков и по­вышения качества катанки в конце 60-х годов на вновь строящихся высокоскоростных проволоч­ных станах за рубежом начали внедрять двухстадийное регулируемое охлаждение (Стелмор-процесс), технологическая схема которого предусмат­ривает:

1. На первой стадии — водяное охлаждение ка­танки за последней чистовой клетью стана в про- водковых трубах с температуры конца прокатки 1000-1050 °С до 650-800 ⁰С. Температура охлаж­дения катанки регулируется количеством охлаж­дающей воды в проводках в зависимости от мар­ки стали и требований к качеству структуры ме­талла.

2. На второй стадии — укладку катанки с по­мощью ниткоукладчика (аналогичного укладчи­ку витков проволочной моталки) на горизонталь­ном или наклонном движущемся транспортере в виде растянутых витков с шагом 30—60 мм. При движении витков на транспортере металл охлаж­дается либо ускоренно подаваемым под транс­ портер вентиляционными установками холодным воздухом, либо замедленно (легированные стали) - с укрытием транспортера теплоизоляционны­ми щитами (муфелями). Температура металла после вторичного охлаждения 300—150 °С.

В конце транспортера устанавливается витко-сборник — вертикальная шахта, в которой разме­щается коническая оправка на поворотном уст­ройстве или на поддоне. После сбора всех витков одного раската оправка отводится из шахты (либо поворотом на 180°, либо транспортировкой под­дона по рольгангу), и на ее место устанавливается вторая оправка для приема витков следующего раската. Собранный на оправке распушенный бунт осаживается (подпрессовывается) на специальном прессе, обвязывается с помощью вязальных ма­шин, взвешивается, маркируется бирками и крю­ковым конвейером или роликовыми транспорте­рами выдается на склад готовой продукции. Оп­тимальные для транспортирования и дальнейшей обработки габариты бунтов катанки: внутренний диаметр 650 мм, наружный диаметр 1250 мм, вы­сота 700-2500 мм.

Годовая производительность современного проволочного стана при прокатке углеродистой катанки диаметром 5,5 мм с расчетной скорос­тью 80 м/с составляет до 300 тыс. т на одну нитку стана.

Первый современный проволочный стан 150 с блочными чистовыми клетями и двухстадийным ре­гулируемым охлаждением катанки введен в эксп­луатацию на Белорецком металлургическом ком­бинате в 1980 г. Двухниточный стан предназначен для производства катанки диаметром 5—10 мм из конструкционных углеродистых и легированных, канатных, рессорно-пружинных, шарикоподшип-

Основные технологические решения в проектах прокатных и трубных цехов

317

никовых, инструментальных и других специальных сталей. Катанка выпускается в 0,7—2,2-т бунтах. Исходный металл для стана — катаная и литая за­готовка сечением 200x200 мм и 170x170 мм длиной 6-7 м. Стан имеет в своем составе (рис. 6.20) на­гревательную печь с шагающим подом 7; однони-точную обжимную непрерывную группу 2 в соста­ве шести клетей дуо 630, в том числе вторую и чет­вертую клети — с вертикальными валками, осталь­ные - с горизонтальными; две термофрезерные машины 3 дм зачистки поверхности раската, уста­новленные между второй и третьей клетями обжим­ной группы (вертикальная термофрезерная маши­на) и между третьей и четвертой клетью (горизон­тальная термофрезерная машина); маятниковые ножницы 4 для обрезки переднего конца и аварий-

ной резки раската; двухниточную роликовую по­догревательную печь 5 для выравнивания темпера­туры подката сечением 100x100 мм длиной до 28 м, выходящего из обжимной группы; двухниточную черновую группу 6 из пяти горизонтальных клетей 450; двухниточную первую промежуточную группу 7 из шести горизонтальных клетей 380; двухниточ­ную вторую промежуточную группу 8 из шести го­ризонтальных клетей 320; два десятиклетевых чис­товых блока 9, две установки водяного регулируе­мого охлаждения катанки 10; два виткообразовате-ля 17; два транспортера для витков 12 с регулируе­мым воздушным охлаждением; два виткосборника 13 для формирования бунтов на поддонах с оправ­кой; два пресса 14 для осадки бунтов на поддонах с четырьмя бунтовязальными машинами каждый;

Рис. 6.20. Схема компоновки оборудования двухниточного проволочного стана 150 Белорецкого металлурги­ческого комбината: I - склад заготовок; II - склад бунтов

Рис. 6.21. Схема компоновки оборудования комбинированного мелкосортно-проволочного стана: I-склад заготовок; // - склад прутков; /// - склад бунтов; 1 - оборудование для горячего посада заготовок; 2 -загрузочная решетка для холодных заготовок; 3 - нагревательная печь с шагающим подом; 4 - черновая группа горизонтальных клетей дуо 500 и 400; 5 - то же, промежуточная дуо 360; 6 - чистовая группа горизонтальных и вертикальных клетей дуо 320; 7 - кривошипно-эксцентриковые ножницы; 8 - установка регулируемого водяного охлаждения арматурной стали; 9- реечный холодильник; 10- роликоправильная машина; 11 - ножницы холод­ной резки; 12 - уборочные устройства холодной резки; .13 - штабелировщики фасонных профилей; 14 - чисто­вой проволочный блок; 15-установка регулируемого водяного охлаждения катанки; 16-виткообразователь; 17 - конвейер с регулируемым воздушным охлаждением; 18 - виткосборник; 19 - пресс для осадки бунтов с вя­зальными машинами; 20 - конвейер для поддонов; 21 - цепной конвейер для бунтов; 22 - конвейер-накопитель бунтов

318

Основы проектирования металлургических заводов

транспортеры 15 для поддонов с бунтами и возвра­та разгруженных поддонов под виткосборники; цеп­ной транспортер 16 и три пластинчатых транспор­тера-накопителя 77для бунтов. Максимальная ско­рость прокатки 5-мм катанки 50 м/с.

Намечается реконструкция ряда действующих четырехниточных непрерывных проволочных ста­нов 250 с установкой чистовых проволочных бло­ков и линий двухстадийного регулируемого ох­лаждения катанки с доведением скорости про­катки до 70—85 м/с (вместо 30—40 м/с на дей­ствующем оборудовании). Новое оборудование предусматривается устанавливать в существующих частично расширяемых зданиях станов взамен существующего оборудования предчистовых и чи­стовых групп клетей, моталок, транспортеров, крюковых конвейеров и уборочных устройств для бунтов. Реконструкция первого такого проволоч­ного стана 250 на ЧерМК осуществлена в 1982 г.

Комбинированный мелкосортно-проволочный стан однониточный, непрерывного типа соору­жается в составе 20 двухвалковых клетей для про­катки мелкосортной стали и одного десятиклете-вого проволочного блока для выпуска катанки. В сортаменте стана предусматривается производство круглой и арматурной стали диаметром 10—40 мм, угловой стали размером 20—50 мм, швеллеров 50 и 65 мм и катанки диаметром от 5,5 до 12 мм из рядовых углеродистых марок стали. Мелкосорт­ная сталь будет выпускаться в прутках длиной до 24 м, катанка — в бунтах массой до 1,4 т. Макси­мальная скорость прокатки сорта на холодиль­ник — 20 м/с, прокатки катанки на транспортер для регулируемого охлаждения — до 100 м/с. Ком­поновка оборудования мелкосортно-проволочного стана представлена на рис. 6.21.

Пропускная способность участка для произ­водства сортового проката с непрерывным ста­ном определяется по формуле (6.10). Коэффици­ент использования для универсальных балочных, рельсобалочных, крупносортно-балочных и круп­носортных станов К — 0,85; для среднесортных, мелкосортных и проволочных непрерывных ста­нов К= 0,9.