Введение

ЛПЦ-8 ММК является лидером по производству холоднокатаной ленты из углеродистых и высоколегированных конструкционных сталей различного назначения. Одним из первых на ММК этот цех получил на свою продукцию сертификат по стандарту ISO/ТУ 16949:2002 для автомобильной промышленности. За годы работы коллектив цеха освоил сложное оборудование и технологию производства ленты из самых различных марок стали, включая и углеродистые стали обыкновенного качества, и конструкционные высококачественные легированные стали повышенной прочности и твердости. В цехе внедрены новые технологии холодной прокатки, не уступающие лучшим мировым образцам. Лента востребована крупнейшими российскими предприятиями: АвтоВАЗ, ГАЗ, КамАЗ, ЧТЗ и другие.

Углеродистую ленту применяют в бытовой технике: радиоприёмниках, телевизорах, компьютерах, двигателях, моторах, пишущих машинках, телефонах. Её используют в военной промышленности при изготовлении ружей, автоматов, пушек, ракет, танков, БМП, БТР, гражданских и военных самолётов и кораблей, гильз пулемётов со скорострельностью 57000 выстрелов в минуту. За углеродистую ленту предприятия СССР платили загранице огромные деньги до тех пор, пока не решили развивать это направление на своей территории. Выбор пал на Магнитку. В 1971 году Гипромез подготовил технико-экономическое обоснование. Он же разработал и техническое задание на создание проекта цеха по выпуску 300000 тонн холоднокатаной ленты.

Перед проектными институтами стояла задача создать проект цеха, который должен обеспечить лентой все промышленные отрасли страны. Он должен выпускать холоднокатаную ленту в количестве 150 тыс. тонн в год из стали марок 08КП, 08ПС, 10-50, 30Г с хим.составом по ГОСТ-1050-60 толщиной 1,8-4 мм, шириной 10-450 мм и столько же холоднокатаной ленты из стали марки 18ЮА по ГОСТ-803-66 толщиной 2,9 и 3,2 мм, шириной 116 и 123 мм.

При создании оборудования цеха сложно было обеспечить точность и качество.

Только соблюдения фактора точности и качества оборудования позволили в последующем получить качественную, высокоточную ленту.

10 февраля 1972 года первым начальником цеха углеродистой ленты назначен Леонид Владимирович Литвинов, который начал подбор инженерно-технического персонала будущего ЛПЦ-8.

Строительство цеха начато в июле 1974 года. Следовало собрать главный производственный корпус площадью 74 тыс. кв. м, где разместить 26 тыс. тонн основного оборудования. В него входили агрегат укрупнения и продольной резки рулонов, непрерывно-травильный агрегат, пятиклетевой стан «630», колпаковые печи для отжига холоднокатаных рулонов, двухклетевой прокатно-дрессировочный стан, пять агрегатов продольной резки и упаковки рулонов.

В комплекс цеха вошли система водооборотного цикла, различные склады и мастерские обслуживающего персонала.

25 декабря 1982 года рабочая комиссия приняла в эксплуатацию комплекс ЛПЦ-8, на следующий день акты по приёмке утвердил Минчермет СССР. Цех был введён в строй действующих, заводы и предприятия начали получать необходимую ленту.

Оборудование цеха имеет высокую степень автоматизации и механизации. В цехе действуют 28 систем автоматического управления и регулирования технологических процессов с использованием вычислительных комплексов.

Основной перспективой развития цеха ЛПЦ-8 ремонт непрерывного травильного агрегата. В ходе продолжительного ремонта будут полностью заменены все ванны агрегата – четыре травильные и две промывочные, общей протяженностью 140 метров. Для их футеровки разработан новый проект. На сегодня уже завершен демонтаж старых ванн и посекционный монтаж новых ванн. Параллельно ведутся ремонтные работы на агрегате укрупнения и роспуска рулонов, агрегатах регенерации и нейтрализации кислоты, выпарной установке.

1. Общая часть

1.1 Технологический процесс в лпц-8 оао ммк, краткий анализ основного механического оборудования

Строительство цеха ЛПЦ-8 было начато в июле 1974 года,а принят в эксплуатацию с 25 декабря 1982 года . Цех имеет в своем составе агрегат укрупнения и продольного роспуска (АУР), непрерывный травильный агрегат (НТА), непрерывный пятиклетевой стан 630, газовые одностопные колпаковые печи, непрерывный двухклетьевой прокатно-дрессировочный стан 630 и пять агрегатов продольной резки (АПР) с линиями упаковки.

Холоднокатаная лента в количестве 150 тыс. тонн в год из стали марок 08КП, 08ПС, 10-50, 30Г с хим.составом по ГОСТ-1050-60 толщиной 1,8-4 мм, шириной 10-450 мм

Холоднокатаная лента толщиной 1,0-4,0 мм и шириной 10-450 мм в рулонах из низкоуглеродистых (по ГОСТ 503-81) и среднеуглеродистых (по ГОСТ 2284-79) марок сталей в объеме 300 тысяч тонн в год.

Холоднокатаная лента толщиной 0,6-0,9 мм и 4,5 мм из низко- углеродистых марок стали, лента из низколегированных марок стали (20Х, 15ХГЮА, 10ЮА с содержанием титана не менее 0,02%).

Холоднокатаная лента из стали марки 18ЮА по ГОСТ-803-66 толщиной 2,9 и 3,2 мм, шириной 116 и 123 мм.

По проекту цех предназначен для производства холоднокатаной ленты толщиной 1,0-4,0 мм и шириной 10-450 мм в рулонах из низкоуглеродистых (по ГОСТ 503-81) и среднеуглеродистых (по ГОСТ 2284-79) марок сталей в объеме 300 тысяч тонн в год.

С 1983 года цех освоил производство ленты проектного сортамента, а также производство ленты непроектного сортамента. Это прежде всего лента для прочных легированных марок стали с повышенным (до 0,72%) с содержанием углерода (65Г, ЗОХГСЛ, 7ХНМ, 50ХГФА), лента толщиной 0,6-0,9 мм и 4,5 мм из низко углеродистых марок стали, лента из низколегированных марок стали (20Х, 15ХГЮА, 10ЮА с содержанием титана не менее 0,02%).

Горячекатаный подкат толщиной 2,2-7,0 мм и шириной 700-1550 мм в рулонах массой до 17 т поступает со станов 2000 и 2500 горячей прокатки.

Первоначально вся лента изготавливалась из стали мартеновской выплавки. В начале 90-х годов лента из низкоуглеродистой стали стала изготавливаться из металла конвертерной выплавки. В настоящее время практически вся лента изготавливается из конвертерной стали, включая сталь 65Г.

Производство ленты из всех марок стали (кроме прочных) осуществляется по следующей технологической схеме:

Поступив­шие со станов горячей прокатки рулоны первоначально перера­батываются на АУРе, где после размотки рулоны укрупняются путем соединения концов полос технологическим швом на сва­рочном комплексе Л-1700М методом контактной стыковой сварки.

После сварки полученный шов очищается от грата встроенным гратоснимателем.

Продольный роспуск исходных полос на узкие полосы шириной 250-475 мм осуществляется на многодис-i г,is ножницах оправкового типа. Распускаться исходная полоса одновременно на 2-5 узких полос, которые затем наматывается на барабанную моталку в рулоны массой до 12т каждый с наружным диаметром до 2200 мм.

Рулоны подката поступают на НТА, где после размотки для обеспечения непрерывности процесса травления концы рулонов соединяются швом на сварочном комплексе КСО-3201. После сварки шов зачищается от грата так же встроенным гратоснимателем. До травильных ванн полоса проходит аккумулятор с запасом петли до 260 м, окалиноломатель и четырехвалковую дрессировочную клеть. Травление полосы происходит в растворе соляной кислоты со скоростью до 2 м/с. После промывки и сушки полоса проходит еще один аккумулятор с запасом петли до 100 м и наматывается па барабанную моталку в рулоны массой до 12 т.

Рулоны поступают на пятиклетьевой стан 630, где подвергаются холодной прокатке с обжатием до 70-75% со скоростью до 15 м/c.

Стан оборудован системой автоматической настройки при смене

сортамента на базе ЭВМ и системами монологической автоматизации, обеспечивающими высокое качество прокатываемой ленты по толщине и другим параметрам, а также высокопроизводительную работу стана. Рабочие клети стана оснащены гидронажимными механизмами, имеются установки для перевалки рабочих валков. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости используется эмульсия жирностью от 1 до 5%, которая через сопла в коллекторах подается на валки и полосу при температуре 40-55 °С.

После прокатки на непрерывном стане 630 полученные холднокатаные рулоны комплектуются для последующей термообработки в колпаковых печах в садки массой до 60 т на агрегате форирования стоп рулонов. Для термообработки ленты всего сортамента цеха разработаны и используются различные режимы отжига, обеспечивающие получение всего спектра холоднокатаной ленты из стали марок 30, 35, 40, 45, 50, 65 и 7ХНМ садка рулонов в колпаковой печи подвергается нагреву ниже температуры рекристаллизации. Остальной металл подвергается рекристаллизационному отжигу при температурах от 580 до 710 градусов С в зависимости от состояния ленты и требований стандарта.

Отожженные холоднокатаные рулоны после охлаждения поступают на

двухклетевой прокатно-дресспровочныи стан 630. По техническим причинам стан работает одной клетью как в режиме дрессировки - с обжатием до 5%, так и в режиме прокатки с обжатием до 21% Величина обжатия ленты на этом стане уже учтена системой уставок толщины ленты на пятиклетьевом стане. Поскольку стандарты требуют для ленты только минусовой допуск по толщине, то величина обжатия определяется уменьшением толщины ленты до середины минусового допуска по толщине. Причем степень относительного обжатия определяет во многом соответствие механических свойств ленты требованиям стандартов.. Например, величина обжатия при дрессировке ленты из стали 08Ю по ТУ 14-4-1207-82 для состояния ВГ и ОВГ при толщине ленты 3,1-4,0 мм должна быть 0,5%, а для ленты из стали 08кп и 08пс по ГОСТ 503-81 для состояния ПН и Н должна быть 18% и 21% соответственно. Дрессировка ленты обычно производится на сухих шлифованных валках. При превышении усилия дрессировки или прокатки 300 т применяют эмульсию жирностью 8-14% Соответствие холоднокатаной ленты требованиям ставдартов по механическим свойствам определяется па двухклетьевом стане неразрушающим методом на приборе ИМА-4 пли прямым методом путем отбора проб для механических и металлографических испытаний. На АПР задаются только аттестованные по механическим свойствам партии ленты.

На АПР немецкой фирмы "Зундвиг" производится роспуск полосы на ленты заказной ширины, обрезаются боковые кромки, осуществляется промасливание поверхности металла и смотка ленты в рулоны.

На двух АПР ширина готовой ленты от 50 до 446 мм, на трех других - от 10 до 465 мм. Внутренний" диаметр готового рулона 500 мм, наружный - до 1700 мм, масса рулона - до 6 т. Сразу посте снятия рулонов с барабана моталки они поступают на линию упаковки для взвешивания, промасливания торцов, обвязки и упаковки рулонов лент в потоке за агрегатом резки.

Производство ленты из прочных легированных марок стали с повышенным содержанием углерода (65Г, 30ХГСА, 7XНМ, 50ХГФА) характеризуется рядом^; особенностей.

В процессе освоения производства ленты из прочных сталей имело

место при холодной прокатке на непрерывном пятиклетьевом стане 630

образование надрывов по кромкам полос, дости­гающие в длину 40 мм и более, что приводило к порывам полос на стане и делало невозможным их прокатку на стане. В резуль­тате исследований было установлено, что поступающий со стана 2500 горячен прокатки подкат имеет крупнопластинчатую струк­туру перлита (до 8-10-балла), при этом временное сопротивление разрыву составляет 65-78 кг/мм³, а относительное удлинение не превышает 10-13%, то есть имеет место низкая пластичность ме­талла. Предварительный смягчающий отжиг горячекатаного под­ката при температуре 700°С существенных результатов не дал: доля зернистого перлита в микроструктуре не превышала 10-15%, а относительное удлинение повысилось в среднем на 2%. При холодной прокатке отожженного подката сохранилось большое количество порывов.

В связи с этим для получения горячекатаного подката из прочных легированных сталей со структурой мелкопластинчато­го перлита на стане 2500 горячей прокатки была разработана специальная технология сперва для стали 65Г , а затем для других марок. Освоение этой технологии позволило получать горячекатаный подкат из прочных сталей с мелкодисперсной структурой (1-6 балла), при этом временное сопротивление разрыву увеличилось до 80-88 кг/мм^э. Попытки холодной прокатки травленых полос без предварительного отжига потерпели неудачу из-за низкой выкатываемости полос с обжатием не более 20% вследствие перегрузок привода клетей и значительного количества порывов. Предварительный смягчающий отжиг травленого подката позволил уменьшить временное сопротивление разрыву до 65-68 кг/мм², увеличить относительное удлинение до 20-24%, при этом доля зернистого перлита в микроструктуре составляет 50-80%. Такой подкат хорошо выкатывается на пятиклетьевом стане 630 с

обжатиями до 45% в процессе первой холодной прокатки и с обжатиями до 60% в процессе второй холодной прокатки после про­межуточ ного отжига рулонов.

Другой очень сложной проблемой в процессе освоения производства холоднокатаной ленты из прочных марок стали явилась необходимость

Сварку полос из легированных сталей с повышенным содер­жанием углерода осуществляют на режимах, используемых для сварки полос из низкоуглеродистых сталей. Если при этом со­блюдаются условия, предупреждающие

появление окисных пле­нок и возможность удаления их из стыка, то есть обеспечено устой­чивое (без перерывов) оплавление достаточной интенсивности, а также быстрая осадка, чтобы к моменту полного закрытия зазора между торцами их температура была выше температуры плавле­ния окислов, обычно удается получать соединения без дефектов их формирования.

Для обеспечения настройки реализуемых режимов нагрева сварных швов и подстройки уровней тока в процессе термообра­ботки (при визуальном контроле нагрева) на пульты управления машин Л-1700М и КСО-3201 вынесены необходимые регули­ровки.

Разработана и освоена технология термической обработки швов из стали 65Г, реализация которой обеспечивает необ­ходимую прочность и пластичность сварных соединений. Время термообработки составляет от 5 до 20 с. Перед запуском швов в агрегат после сварки пробного шва его качество проверяют заги­бом образцов на 90°.

Наибольшую сложность при реализации термической обработки сварных соединений, особенно широких полос, представляет обеспечение равномерности нагрева швов по ширине полос. Конструктивное боковое расположение двух трансформаторов на машине Л-1700М и одного на машине КСО-3201 вместе с эффектом вытеснения тока на края нагреваемых полос приводит к зна­чительному и недопустимому перегреву краевых участков стыков, что особенно заметно при непрерывном протекании тока нагрева. Для подавления эффекта вытеснения тока и компенсации тисового расположения трансформаторов в машинах разработа­ны и внедрены специальные токопроводящие электроды с огра­ниченным с краев токоподводом.

Такая локализация обеспечила достаточную равномерность нагрева швов и тем самым позволила получать равнозначные по механическим свойствам швы по всей их длине.

Для обеспечения требуемого качества швов из стали марок 30ХГСА,

7XHM и 50ХГФА потребовалось разработать и внед­рить термическую обработку швов сразу после осадки до перехвата электродов под зачистку шва встроенным гратоснимателем. Для обеспечения настройки реализуемых режимов тер­

мообработки на пульт управления машиной КСО-3201 вынесены необходимые

дополнительные регулировки. Время дополнитель­ной термической обработки швов из стали ЗОХГСА составляет до 10 с, а швов из стали 7ХНМ и 50ХГФА - до 200 с.

Решение проблемы получения качественных швов на подкате из прочных сталей 65Г, ЗОХГСА, 7ХНМ и 50ХГФА, пригод­ных для безобрывной транспортировки полос через НТА и холодной прокатки на пятиклетьевом стане 630 в значительной мере обеспечило освоение производства холоднокатаной ленты из этих марок стали на ОАО "ММК". Прокатываемость швов составляет 97-99%.

Стандарты, регламентирующие производство ленты из ста­лей 65Г и 7ХНМ, предусматривают получение ленты как в ото­жженном, так и в нагартованном состояниях, а ленту из стали 30ХГСА и 50ХГФА - только в отожженном. Для получения хо­лоднокатаной ленты в отожженном состоянии достаточно после холодной прокатки отжечь ленту при температуре 680-700 С. Для получения нагартованной ленты обычно используется технология, по которой последнюю холодную прокатку после промежуточного отжига осуществляют с обжатием до 25%. Однако, при этом готовая лента получалась очень хрупкой, что приводило к сколам боковых кромок, у потребителей при вырубке заготовок из нагартованной ленты или к порывам при использовании лен­ты в качестве бандажной. Поэтому была разработана технология производства нагартованной ленты, по которой после последней холодной прокатки производится низкотемпературная термическая обработка рулонов в колпаковых печах при темпе­ратуре 400-470 °С в зависимости от требований стандартов и до­полнительных требовании потребителей к механическим свойст­вам нагартованной ленты.

Внедрение разработанных технологий и технических реше­ний позволило освоить в цехе углеродистой ленты, оснащенном высокопроизводительными

т ехнологическими агрегатами, произ­водство холоднокатаной ленты высокой точности по толщине тол­щиной 1,0-4.0 мы из низкоуглеродистых и среднеуглеродистых марок сталей и ленты непроектного сортамента [3, стр255]

I- Традильное отделение; 1- упаковочная площадка; 2-нахождение нормативных документоб; 3- непрерывный правильный агрегат; 8- склад годной продукции в рулонах; 12-склад злектрикод; 13- изолятор несоответствующей продукции в рулонах; II- Прокатное отделение,- 4- вальцешлифовальный участок; 5- реверсивный двухклетевой стан; 6- склад электриков; 9- склад механиков, электриков; 11-четырёхклетевой стан «2500» холодной прокатки; 14-вальцешлифовальный участок; 15- нахождение нормативных 3; III- Термическое отделение; б- азотные колпаковые и; 10- водородные колпаковые печи.

Рисунок 1 - План цеха ЛПЦ № 8 с расположением основных агрегатов.