Файл: Чижиков, Ю. М. Редуцирование и прокатка металла непрерывной разливки.pdf

ВВЕДЕНИЕ

Достижения современной металлургической науки и техники позволяют на базе использования кислородно­ конвертерного способа производства стали, ее непрерыв­ ной разливки и нового способа редуцирования непре­ рывнолитых слитков — слябов, создавать высокопроиз­ водительные и компактные металлургические сталепла­ вильно-прокатные комплексы. Такие комплексы должны, состоять из конвертеров емкостью 250—500 т, современ­ ных радиальных, криволинейных или других типов уста­ новок непрерывной разливки унифицированных слитковслябов и редуцирующих агрегатов. Редуцирующие агре­ гаты могут быть отдельно стоящими или могут входить в состав непрерывных редуцирующих листовых, загото­ вочных и других станов, необходимых для прокатки все­ го сортамента прокатной продукции. Такие сталепла­ вильно-прокатные комплексы могут производить до 12 млн. т прокатной продукции в год.

Используя прогрессивные технологические процессы, на таких комплексах можно выпускать продукцию са­ мого высокого качества и сравнительно дешевую, доби­

щиеся главным образом прокатной стадии производства в сталеплавильно-прокатных комплексах, но именно про­ катная часть комплексов, вернее, ее начальная стадия, определяет существо и возможности их сталеплавиль­ ной части.

В настоящее время существуют две концепции раз­ вития сталеплавильно-прокатного производства. Обе они связаны с условиями непрерывной разливки стали. По одной из этих концепций, в прокатном производстве бу­ дущего должен быть исключен первый — обжимной пе­ редел, после которого на сортовые станы поступают ис­ ходные заготовки различных сечений, а на листовые станы — слябы различной ширины и толщины, необхо­ димые для производства всего сортамента листов. Со­ гласно этой концепции, полный набор заготовок для сор­

8

о т л и в к и на установках непрерывной разливки. Сторон­ ники такого процесса считают, что при отливке загото­ вок всех исходных сечений и всей гаммы слябов отпада­ ет необходимость в таком дорогом и мощном оборудова­ нии, как блюминги, заготовочные станы и слябинги [2].

Согласно другой концепции, автором которой являет­ ся пишущий эти строки [3; 4], дальнейший прогресс черной металлургии возможен только1 в том случае, если и при переходе на непрерывную разливку будет со­ хранен способ прокатки заготовок для сортовых станов и слябов для листовых станов. В настоящее время на ряде заводов все эти заготовки и слябы получают из большего количества обычных слитков различных сече­ ний и массы, в соответствии же с концепцией автора, ис­ ходные слитки непрерывной разливки должны быть уни­ фицированы, а количество их типоразмеров сведено к минимуму, вплоть до одного-двух. В некоторых случаях при этом необходим и первый передел, а следовательно, и соответствующее оборудование для его осуществле­ ния, однако именно этот первый передел обеспечивает условия для создания сталеплавильно-прокатных комп­ лексов с таким составом оборудования и с такой техно­ логией, которые делают эти комплексы наиболее техни­ чески и экономически обоснованными.

Особенности кристаллизации и охлаждения отливае­ мого металла и скоростные возможности процесса не­ прерывной разливки таковы, что чем меньше сечение от­ ливаемого слитка, значит и масса 1 йог. м, тем меньше может быть и масса разливаемого на данной установке за определенное время объема стали, т. е. масса плавки. Такое ограничение массы плавки сохраняется даже при самом крайнем усложнении машин непрерывной раз­ ливки, когда на них одновременно отливаются слитки не одного-двух сечений, а четырех, шести, восьми и больше.

Ограничения емкости сталеплавильных агрегатов противоречат современной тенденции развития стале­ плавильных агрегатов, единичная мощность которых,

1 На заводах небольшой производительности не исключается ис­ пользование исходных непрерывнолитых слитков в виде литых квад­ ратов даже очень малого сечения, прокатываемых на нужные профи­ ли непосредственно на чистовых станах без применения редуциро­ вания.

9

согласно плану девятой пятилетки, не должна быть меньше 300—350 т. Использование же унифицирован­ ных непрерывнолитых слитков-слябов больших сечений большой массы позволит применять мощные сталепла­ вильные агрегаты. Это обстоятельство, а также и то, что для отливки крупных слитков требуются не многоручье­ вые, а всего лишь одно-, двухручьевые установки непре­ рывной разливки, делает сталеплавильный комплекс бо­ лее технически совершенным и более экономичным. Од­ новременно с этим, как показывают расчеты, благодаря унификации слитков-слябов существенно возрастает производительность УНРС и в связи с этим существенно уменьшается потребность в них.

Все изложенное выше касается главным образом со­ става оборудования комплексов. Не менее важны про­ блемы обеспечения высокого качества продукции. В ста­ леплавильном производстве легко создать устойчивый, строго регламентированный, полностью автоматизиро­ ванный процесс непрерывной разливки, если отливать слябы одного унифицированного сечения. Очевидно, что именно при таком процессе можно получить слябы вы­ сокого качества.

В прокатном производстве в свою очередь появляют­ ся предпосылки дальнейшего, весьма существенного по­ вышения качества продукции, основанные на возмож­ ности увеличения степени суммарной деформации.

Известно, что суммарная деформация оказывает ре­ шающее влияние на свойства металла. При достаточных суммарных деформациях свойства металла, в частности механические, существенно повышаются и, что особенно важно, становятся более однородными как по сечению, так и по длине металла. Улучшается при этом и качест­ во поверхности, так как в результате значительного уве­ личения суммарной деформации происходит выкатка поверхностных дефектов, которые при необходимости можно удалить с обжатого металла зачисткой.

Из непрерывнолитых слябов, наибольших для задан­ ных условий размеров, путем редуцирования и дальней­ шей прокатки могут быть получены все сортовые и ли­ стовые профили, а то время как из блюмов небольших сечений невозможно приготовить качественные сортовые профили больших и средних размеров. Так, из-за недо­ статочной степени деформации из литых слитков-квад­ ратов сечением, например, 150X150 мм нельзя получить

10

круглые профили диаметром не только 150, но и 40 мм. Для производства более широкого сортамента готовой продукции необходимо иметь широкий сортамент исход­ ных слитков-квадратов, т. е. сечением и 150X150 мм, и 200X200 мм, и 250X250 мм и т. д., а в листовом произ­ водстве — большое количество исходных литых слябов различной ширины, соответствующей ширине требуемых листов. Все это неизбежно усложняет производство и приводит к ухудшению качества самих слитков. По мне­ нию автора, только использование в качестве исходных унифицированных, непрерывполитых слябов наиболь­ ших сечений действительно может обеспечить производ­ ство прокатной продукции самого широкого сортамента.

Согласно концепции автора, в сталеплавильно-про­ катные комплексы должны входить редуцирующие аг­ регаты, на которых осуществляется редуцирование не­ прерывнолитых слитков-слябов («литых слябов»).

При непрерывной разливке металла можно получить слитки квадратного и других близких к ним сечений размерами от 50X50 до 350X350 мм, а также плоские слитки типа слябов максимальной толщины при прак­ тически любой ширине, например 2000—2500 мм. Эта особенность — получение сечений, ограниченных по тол­ щине (до 350 мм) и любой ширины (2500 и больше) — предопределяет возможность увеличения массы слитков,

комплексов слитки, отливаемые на установках непре­ рывной разливки, должны быть плоскими с достаточно большим отношением сторон сечения, которое практи­ чески будет изменяться в пределах от 2,5 до 8, возмож­ но, и больше. Такое соотношение сторон сечения харак­ терно для слябов, применяемых в листовом производст­ ве, поэтому непрерывнолитые слитки-слябы по существу представляют собой литые слябы.

Непрерывнолитые слитки-слябы могут быть исполь­ зованы как в сортовом, так и в листовом производстве. Различаться они будут только соотношением сторон се­ чения: для сортового производства это отношение долж­ но быть 2,5—4,0, для листового — в пределах от 4 до 8. Не исключается возможность использования непрерыв­ нолитых слябов с наибольшим отношением сторон сече­ ния не только для листового производства.-

Непрерывнолитые слябы-слитки подвергаются реду­

11

цированию, основной целью которого является уменьше­ ние ширины литых слябов до нужных размеров. Процесс редуцирования (это понятие применительно к условиям горячей продольной прокатки введено впервые) был неизвестен в мировой практике. При обычной прокатке допускалось обжатие полос, у которых отношение сто­ рон сечения Н/В не превышало 2 (здесь и далее Н со­ ответствует большей стороне сечения, в направлении ко­ торого осуществляется редуцирование). Объектом для редуцирования являются полосы с отношением сторон сечения от 2 до 8 (возможно и более). Обжатие при ре­ дуцировании может достигать 80% (до получения сече­ ний с Н/В= 14-1,5, дальнейшая прокатка которых про­ изводится как обычно).

Приоритет на процесс редуцирования принадлежит

СССР с 1961 г. [1, 5, 6]. Впервые опыты по редуцирова­

рования являлся метод моделирования, детально разра­ ботанный на основе теории подобия применительно к обработке металлов давлением [10], а, в частности к прокатке [11]. Здесь уместно отметить, что практика подтвердила выводы, сделанные при моделировании.

Для осуществления процесса служат редуцирующие агрегаты, которые состоят из двух или трех пар вал­ ков: одна или две пары валков предназначены для ре­ дуцирования (они имеют соответствующей конструкции глубокие ящичные калибры [9]) и одна пара гладких валков необходима для проглаживающих проходов и плоской прокатки с обжатием по меньшей стороне. Ре­ дуцирующие валки (клети) могут быть вертикального или горизонтального исполнения и соответственно глад­ кие валки горизонтального и вертикального исполнения. Агрегаты могут быть реверсивными. При последователь­ ном расположении они могут работать и как непрерыв­ ные.

В ряде случаев для редуцирования можно использо­ вать после соответствующего переоборудования дейст­ вующие блюминги, а также и некоторые другие станы (например, обжимные клети рельсобалочных станов). Обо всем этом более подробно будет сказано в соответ­ ствующих разделах книги.

12

Ч а ст ь I

ОСОБЕННОСТИ НОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРОКАТКИ МЕТАЛЛА

НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ

Г л а в а 1

РАЗВИТИЕ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТНОЙ ПРОДУКЦИИ

ИЗ МЕТАЛЛА НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Состав прокатного оборудования, технологические процессы прокатки, качество проката и уровень органи­ зации прокатного производства находятся в прямой за­ висимости от типа, размеров, формы и качества отли­ ваемых в сталеплавильных цехах слитков, являющихся исходным продуктом прокатного производства.

В качестве исходного продукта в черной металлур­ гии ранее применяли слитки небольших размеров и мас­ сы. Эти слитки прокатывали непосредственно на сорто­ вых и листовых станах до готовой продукции. По мере развития металлургии систематически и постоянно уве­ личивались размеры и масса отливаемых и прокатывае­ мых слитков. Процесс увеличения массы слитков обус­ ловлен рядом очень важных причин. Главными из них являлись стремление увеличить мощности сталепла­ вильных и прокатных агрегатов и их производитель­ ность, улучшить условия организации крупного метал­ лургического производства и, что особенно важно, по­ высить качество прокатной продукции.

В настоящее время вся сортовая продукция получа­ ется из слитков квадратного или прямоугольного сече­ ний массой до 5—б т на 1 м. Слитки прокатывают на блюмингах и обжимных станах, а также на заготовоч­ ных станах на блюмы сечением до 380X380 мм и заго­

13

товку сечением от 150X150 до 50X50 мм. Из блюмов и заготовки на соответствующих станах получают про­ фили всех требуемых размеров и сечений.

Важными особенностями современной технологии производства сортовой продукции, благоприятно сказы­ вающимися на ее качестве, являются: 1) прокатка, как правило, в два передела (обжимной и чистовой) с дву­ мя нагревами (нагрев слитков, нагрев блюмов или за­ готовки); 2) контроль качества обжатых блюмов и за­ готовки и удаление с них поверхностных дефектов до последующей прокатки; 3) большие степени суммарной деформации, которые даже при прокатке таких крупных профилей, как круглые диаметром 150 мм, доходят до 30-кратной.

Вся листовая продукция получается из слитков мас­ сой 50 т и выше. Эти слитки на слябингах и блюмингах прокатывают на слябы различной ширины и толщины применительно к размерам листов, для которых слябы предназначены. Обжатые слябы затем прокатывают на листовых станах до требуемых размеров листов (особо толстые листы получают непосредственно из слитков). Современная технология производства листов также предусматривает два нагрева (нагрев слитков и нагрев слябов), возможность контроля качества обжатых сля­ бов и удаление с них поверхностных дефектов.

Таким образом, для современного сталеплавильно­ прокатного производства характерно следующее:

1. Отливка и прокатка крупных слитков большой массы.

2.Применение блюмингов и обжимных прокатных станов.

3.Контроль и'зачистка поверхности обжатых слябов

изаготовки.

лей.

Вближайшие годы в металлургической промышлен­ ности все шире будет внедряться непрерывная разливка стали.

Всвязи с особенностями процесса непрерывной раз­ ливки существенно изменяется форма, размеры и масса исходного продукта прокатного производства непрерыв­ нолитых слитков. На установках непрерывной разливки (УНРС) отливают квадратные и прямоугольные сече­

14