книги из ГПНТБ / Грицук Н.Ф. Производство широкополочных двутавров

Все указанные сортовые профили прокатывают из литых заго­ товок прямоугольного сечения, получаемых с агрегатов непрерыв­ ной разливки стали.

Сталеплавильный цех завода оборудован двумя вращающимися кислородными конвертерами системы Калдо емкостью по 50 т. Производительность цеха по стали составляет 375—400 тыс. m в год.

Продолжительность плавки равна, примерно, 1,5 ч, подача кисло­ рода проводится со скоростью 85—113 м3/мин, скорость вращения конвертера 40 об/мин.

В шихте конвертеров применяется до 40% скрапа, остальное со­ ставляет высокофосфористый чугун, содержащий 3,6—3,8% С, до 1% Мп, 0,8% Si и 1,4% Р. В конвертерах выплавляются спокойные стали с содержанием углерода от 0,09 до 0,60%.

Процесс Калдо, осуществляемый в конвертерах небольшой ем­ кости, является эффективным в условиях работы небольшого метал­ лургического завода. В сочетании с агрегатами непрерывной раз­ ливки стали использование этого процесса позволяет оперативно выполнять мелкие заказы при весьма широком сортаменте произ­ водимого проката.

Для получения литых заготовок из конвертерной стали на заводе установлены четыре агрегата непрерывной разливки.

Первые два агрегата — трехручьевые радиального типа. На этих

для отливки заготовок более крупных размеров, чем на агрегатах радиального типа. Четвертый двухручьевой агрегат изготовлен фирмой Конкаст (ФРГ) для отливки заготовок с размерами сечения от 460 X 360 до 610 X 430 мм и слябов сечением до 1070 X 200 мм. Скорость разливки 0,67 м/мин.

264

Сравнение стоимости сооружения и эксплуатационных затрат на агрегаты вертикального и радиального типов в условиях одного за­ вода показало, что для отливки заготовок с размерами сечения более 400 X 250 мм экономически более выгодно использовать агрегаты вертикального типа. В этом случае удается снизить стоимость агре­ гата и эксплуатационных затрат за счет исключения из состава оборудования мощных выпрямляющих устройств, необходимых для агрегатов радиального типа. За исключением самого крупного чет­ вертого агрегата основания конструкций всех остальных агрегатов непрерывной разливки стали не заглубляют в земле, что позволяет уменьшить затраты на их сооружение. Разливку проводят на высоте 24,5 м над уровнем земли. Заготовки режут кислородно-пропановыми резаками.

зачистки ее перед прокаткой. Отдельные местные дефекты на заго­ товках удаляют вручную с помощью автогенных резаков и перенос­ ных наждачных станков.

Схема расположения оборудования для отливки и нагрева заго­ товок в здании с поперечными пролетами показана на рис. 113.

Литые заготовки нагревают в двух отапливаемых мазутом четырехзонных методических печах с подом шириной около 12 м, обору­ дованных гидравлическими толкателями для поштучной загрузки металла. Разгружают печь специальными механизмами с электро­ приводом мощностью 2 X 37 кет. Производительность печи 60 т/ч.

Крупносортный балочный стан комбинированного типа состоит из трех сменных клетей при прокатке обычных профилей и четырех — при производстве широкополочных двутавров.

Первая обжимная клеть дуо при прокатке двутавровых профилей имеет валки диаметром 1070 мм с длиной бочки 2200 мм. При произ­ водстве других сортовых профилей на место этой клети устанавли­ вают аналогичную клеть с валками диаметром 915 мм. Мощность реверсивного электродвигателя привода рабочих валков обжимной клети 4600 кет, скорость вращения валков 0—50—125 об/мин. Перед клетью установлен гидросбив давлением около 50 am.

Число проходов в обжимной клети изменяется в зависимости от размера заготовки и прокатываемого двутаврового профиля от 7 до 19. При прокатке, например, заготовки с размерами сечения 350 X 200 мм в двутавровый профиль размером 178 X 102 мм в обжимной клети производят девять проходов с кантовками после второго и шестого пропусков. Первые три прохода осуществляют в ящичных калибрах, остальные — в симметричных полузакрытых двутавровых калибрах. В седьмом ребровом проходе устраняют избыточное уширение. Цикл прокатки этой заготовки примерно 90 сек. Размеры за­ готовок, используемых для прокатки двутавров, приведены в табл. 45.

При прокатке обычных сортовых профилей в обжимной клети де­ лают от трех до семи проходов.

При прокатке широкополочных двутавров на место обычной пред­ чистовой клети дуо с валками диаметром 840 мм устанавливают уни-

265

версальную клеть с горизонтальными валками диаметром 1240 мм и на расстоянии 3,7 м от нее — вспомогательную клеть дуо с вал­ ками диаметром 850 мм. Привод горизонтальных валков универсаль­ ной клети осуществляется от реверсивного электродвигателя мощ-

д а т о ч н о й т е л е ж к е ; 9 — б у н к е р - в е с ы д л я ф е р р о с п л а в о в ; 10 — б у н к е р ф е р р о с п л а в о в ; / / —

ностью 3380 кет со скоростью вращения 0—55—145 об/мин. Вспомо­ гательная клеть приводится в движение реверсивным электродвига­ телем мощностью 1540 кет со скоростью вращения 0—150— 392 об/мин.

266

Т а б л и ц а 45

Р А З М Е Р Ы Л И Т Ы Х П Р Я М О У Г О Л Ь Н Ы Х З А Г О Т О В О К Д Л Я Ш И Р О К О П О Л О Ч Н Ы Х Д В У Т А В Р О В

В предчистовой универсальной группе клетей прокатку двутавров производят за 5—11 проходов. При прокатке обычных профилей в предчистовой реверсивной клети дуо обычного типа делают пять проходов. -

Чистовая универсальная клеть по конструкции аналогична пред­ чистовой, но привод ее в движение осуществляется реверсивным электродвигателем постоянного тока мощностью 2650 кет со ско­ ростью вращения 0—80—180 об/мин. В чистовой клети при прокатке двутавров делают один проход, а при прокатке обычных профилей — три прохода. Перевалку валков осуществляют вместе с клетями при помощи крана грузоподъемностью 200 т, что позволяет осуществить эту операцию за 30 мин. Рабочие валки всех клетей установлены на подшипниках качения.

Предчистовая группа Клетей оборудована электронной управляю­ щей машиной, рассчитанной на две программы прокатки. Набор и включение необходимой программы производится оператором. С по­ мощью машины и системы фотоэлементов-датчиков осуществляется автоматическая установка нажимных винтов универсальной и вспо­ могательной клетей в соответствии с режимом обжатий, реверсиро­ вание валков и рольгангов, включение гидросбива, установка ско­ ростного режима прокатки и необходимой разности в скоростях вра­ щения горизонтальных валков этих клетей.

Готовую продукцию длиной до 70 м после прокатки в горячем состоянии разрезают на двух дисковых пилах, приводимых во вра­ щение электродвигателями переменного тока мощностью 145 кет. Раскаты, к пилам подают рольгангом, который на расстоянии 25 мм от чистовой клети выполнен раздвоенным. Расположение пил по обе стороны рольганга позволяет осуществлять одновременно рез и по­ дачу раскатов к пилам. Диаметр диска пилы 1830 мм. Пиловой роль­ ганг оборудован оптической следящей системой для точной остановки

267

проката. Работой пил управляет электронная машина типа КДН2 конструкции фирмы Энглиш электрик Лео. В памяти машины на­ ходится примерно недельный объем заказов на готовую продукцию. „ Одновременно машина может следить за выполнением двух заказов. ЭВМ связана с агрегатами непрерывной разливки стали и конверте­ рами, для которых она рассчитывает оптимальный объем металла и длину литой заготовки, обеспечивающих минимальные отходы при раскрое готовой продукции. Машина обеспечивает раскрой двутавро­ вых профилей с отходами, не превышающими 1% длины раската. Применение ЭВМ в условиях совмещения агрегата непрерывной раз­ ливки стали с сортовым станом широкого сортамента обеспечивает оптимальный раскрой готовой продукции при сокращении потерь металла.

Правку двутавровых профилей после охлаждения их на холо­ дильниках шириной 25 и 20 м выполняют на двух семироликовых правильных машинах с консольной установкой роликов. Машины выдвижного типа установлены последовательно друг за другом и ра­ ботают попеременно.

В основном потоке металла установлена пакетирующая машина с боковой подачей штанг. Машину используют при прокатке двутав­ ров, швеллеров и угловой стали. Связывание штанг в пакеты, марки­ ровка и покраска торцов пакетов производится вручную.

Благодаря применению литой заготовки качество проката, по­ лучаемого в потоке, весьма высокое. Дополнительная отделка и уда­ ление дефектов с поверхности двутавровых профилей обычно не тре­ буется, в связи с чем площадь склада готовой продукции рассчитана только на непродолжительное хранение небольших партий готового проката.

Высокое качество сортовых профилей, получаемых из литых за­ готовок прямоугольного сечения, в нашей стране впервые было уста­ новлено в результате исследований, выполненных в ЦНИИЧМ им. И. П. Бардина под руководством Ю. М. Чижикова. Аналогичные результаты получены в последнее время также и в Украинском на­ учно-исследовательском институте металлов, осуществившем успеш­

Опыт массового производства прямоугольных литых заготовок и прокатки из них широкополочных двутавров и других сортовых профилей на заводе в Сток-он-Тренте выявил следующие главные недостатки рассмотренной технологии:

1) получение прямоугольных заготовок с размерами сечения бо­ лее 400 X 250 мм на агрегатах непрерывной разливки радиального типа экономически нецелесообразно из-за резкого увеличения габа­ ритов и мощности правильно-вытяжных устройств. Отливка заго­ товок с размерами сечения более 600 X 430 мм на агрегатах верти­ кального типа связана со значительным увеличением их высоты и

268

2) при прокатке прямоугольной заготовки в обжимной клети стенка двутаврового профиля получает значительно большую вы­ тяжку, чем полки, что приводит к образованию «языков» на концах раската, увеличивающих опасность застревания его в универсальных клетях и потери металла в обрезь;

3) прокатка прямоугольной заготовки в обжимной клети зани­ мает больше времени, чем прокатка в остальных универсальных кле­ тях комбинированного стана, в связи с чем его производительность недоиспользуется, а температурный режим прокатки становится не­ благоприятным для получения тонкостенных двутавровых профилей.

Перечисленные недостатки применения литых прямоугольных за­ готовок присущи в равной мере и станам, использующим аналогич­ ные заготовки, прокатанные на блюминге.

В последнее время большое внимание уделяется разработке техно­ логии производства двутавров с широкими и параллельными пол­ ками из литых заготовок, имеющих двутавровую форму поперечного сечения.

Первые промышленные эксперименты по отливке и прокатке за­ готовок двутаврового сечения были начаты в 1964 г. в Шеффилде английской научно-исследовательской ассоциацией черной метал­

были прокатаны на двутавры четырех размеров на трех крупносорт­ ных станах комбинированного типа без каких-либо изменений в ре­ жимах прокатки, применяемых для получения двутавров из загото­ вок, прокатанных на блюминге.

Т а б л и ц а 46

Р Е Ж И М Ы П Р О К А Т К И Д В У Т А В Р О В И З Л И Т Ы Х З А Г О Т О В О К В О П Ы Т А Х Б И С Р А

269

Металлографические исследования показали, что при величине общей вытяжки по сечению ^ 6 микроструктура двутавра, прока­ танного из литой заготовки, аналогична микроструктуре этого про­ филя, полученного из обычной заготовки. Механические свойства

Поверхность двутавров, прокатанных из незачищенных заготовок, была равноценна или несколько лучше поверхности двутавров обыч­ ного производства. Опыты подтвердили возможность получения из ограниченного числа типоразмеров литых заготовок широкого сорта­ мента готовых двутавровых профилей, что имеет важное значение для повышения эффективности совместной работы агрегатов непре­ рывной разливки и прокатных станов при промышленном производ­ стве этой продукции.

На основании результатов приведенных экспериментов фирма Алгома стил совместно с фирмой Конкаст (ФРГ) в 1966 г. приступила к строительству на заводе в Солт Сан-Мари в Канаде агрегатов не­ прерывной разливки стали для получения литых сортовых заготовок и слябов. В 1967 г. был введен в эксплуатацию четырехручьевой агре­ гат для отливки прямоугольных сортовых заготовок с размерами поперечного сечения 230 X 255, 305 X 255 и 355 X 255 мм. Первая отливка заготовок с двутавровой формой поперечного сечения была произведена в 1968 г. на двухручьевом агрегате. Плавки массой около 105 m можно разливать на этом агрегате за 60—70 мин.

Для прокатки 66 типоразмеров двутавровых профилей на двух­ ручьевом агрегате предусмотрена отливка из кислородно-конвертер­ ной стали заготовок пяти типоразмеров с площадью поперечного се­ чения от 845 до 1435 см2 (табл. 47). На этом агрегате также можно отливать слябы размером 810 X 100 мм для листового прокатного стана. Производительность всех шести ручьев агрегатов непрерывной разливки стали 600—660 тыс. m литой заготовки в год.

Т а б л и ц а 47

Ф О Р М А И О С Н О В Н Ы Е Р А З М Е Р Ы (мм) П О П Е Р Е Ч Н О Г О С Е Ч Е Н И Я Л И Т Ы Х Д В У Т А В Р О В Ы Х З А Г О Т О В О К

270

Оба агрегата непрерывной разливки сортовых заготовок радиаль­ ного типа с радиусом кривизны 10,7 м. Рабочая площадка располо­ жена на высоте 11,3 м над уровнем пола, расстояние от зеркала рас­ плавленного металла в кристаллизаторе до первого ролика правиль­ ной машины 16,8 м. Длина прямолинейного участка до устройства для измерения длины при входе в газорезку 15,85 м. Расстояние между центрами двух ручьев 3 м.

Кристаллизаторы для отливки двутавровых заготовок типа А, В и С изготовлены из плакированной хромом меди, свойства которой приведены в табл. 48. Длина кристаллизаторов 710 мм, в зоне стенки и галтелей двутавра предусмотрена обратная конусность рабочих поверхностей кристаллизатора порядка 1 мм на каждую сторону по всей длине. Кристаллизатор выполнен разъемным по горизон­ тальной оси двутаврового профиля, но обе половины жестко соеди­ нены между собой болтами. Кристаллизатор охлаждается водой, по­ даваемой через систему отверстий диаметром 32 мм, просверленных по периметру внутренней его поверхности. Расстояние от водяных каналов до внутренней, т.е. рабочей поверхности кристаллизатора, изменяется от 15,8 мм в верхней его части до 12,7 мм — в нижней.

Для отливки заготовок типа Е фирмой проектируется специаль­ ный кристаллизатор, выполненный из толстых медных листов (рис. 114). Такая конструкция кристаллизатора обеспечит более эффективное охлаждение заготовки и потребует меньше затрат при изготовлении.

Кристаллизатор для отливки заготовок типа А, В и С прикреплен к столу, совершающему возвратно-поступательное движение по сину­ соиде с величиной хода в пределах от 4,76 до 38 мм. Практически при отливке заготовок всех размеров ход кристаллизатора не изме­ няется и составляет 19 мм. Скорость возвратно-поступательного дви-

271

жения кристаллизатора регулируется в зависимости от скорости раз­ ливки. На раме кристаллизатора смонтированы две распределитель­ ные установки, из которых на медные поперечные плиты в верхней части кристаллизатора поступает смазочное сурепное масло. Уро-

вень стали в кристаллизаторе проектируется поддерживать с по­ мощью системы автоматического регулирования, что необходимо для ловышения качества поверхности заготовки и облегчения работы обслуживающего персонала.

из шести секций. Положение роликов в каждой из этих секций по­ казано на рис. 115.

Вода для охлаждения кристаллизаторов и заготовки подается под давлением 7 am. Очистка воды, используемой для охлаждения кри­ сталлизаторов, осуществляется с помощью фильтров с отверстиями

272

напорных клапанов, а расход ее измеряется с высокой точностью магнитными расходомерами.

На рис. 116 показано расположение форсунок в системе вторич­ ного охлаждения заготовки двутаврового сечения. При отливке заготовок типа С и Е (см. табл. 47) применяется двойной ряд форсу­ нок для охлаждения верхней и нижней поверхностей полок. В сред­

с помощью подвижного кислородно-пропанового резака, состоящего из двух горелок.

Горелками и отводящими рольгангами управляют автоматически по программе, вводимой в цифровую управляющую машину. С холо­ дильников заготовки снимают краном с магнитами и укладывают на железнодорожные платформы или в штабеля.

В процессе наладки агрегата непрерывной разливки стали в за­ готовки двутаврового профиля в его конструкцию и технологию отливки был внесен ряд изменений. Было введено перемешивание стали в ковше перед разливкой, установлены ролики для поддержки гребней фланцев двутавровых заготовок, осуществлено жесткое со­ единение половин кристаллизатора. Особое внимание было уделено выбору меди для кристаллизатора, которая должна обладать высо­ кой прочностью, твердостью, низким относительным удлинением при разрыве и хорошей теплопроводностью. Наиболее хорошие резуль­ таты были получены при использовании кристаллизаторов, изготов­ ленных из меди марки Эльбродур PC. На одном из кристаллизато­ ров из меди этой марки было разлито 18 500 m стали в заготовку двутаврового сечения (тип А) без заметного искажения ее размеров.