 |
Подготовка исходных материалов к прокатке
|
|
|
|
К прокатке»
Участки подготовки исходного металла
При проектировании прокатных цехов значительное внимание уделяется вопросам подготовки исходного металла к прокатке и выбору необходимого комплекса оборудования для проведения этих операций.
Высокое качество готового проката и труб характеризуется однородностью механических и технологических свойств металла (прочность, пластичность, коррозионная стойкость), отсутствием поверхностных дефектов (плены, риски, закаты, остатки окалины, коробоватость) и нарушений сплошности (внутренние расслоения металла, трещины, пузыри, неметаллические включения), правильной геометрической формой и точностью размеров сечения по всей длине полосы (трубы).
Известно, что качество исходного металла во многом предопределяет качество проката и труб, так как большинство неудаленных дефектов заготовки сохраняется и в готовой продукции. Кроме того, они приводят к образованию дополнительных пороков при прокатке и значительному увеличению объема работ по ремонту готовой продукции. Поэтому тщательная подготовка исходного металла имеет большое значение для получения качественного проката и труб и улучшения технико-экономических показателей производства. Главная цель подготовки — возможно полное удаление имеющихся на исходной заготовке дефектов.
В зависимости от сортамента и способа изготовления проката и труб, технических требований к ним и физико-механических свойств металла в качестве исходной заготовки применяют слитки, катаные или непрерывнолитые блюмы, слябы и заготовки, кованые заготовки, центробежнолитые гильзы, горячекатаный штрипс и холоднокатаную ленту в рулонах, широкую горячекатаную полосу в рулонах и в виде листов мерной длины, а также горячекатаные и электросварные трубы.
|
|
|
В общем виде технологическая схема подготовки исходного металла заключается в следующем. До передачи на участки производства заготовки подвергают тщательному осмотру, а при необходимости — объективному (автоматизированному) контролю на выявление дефектов, ремонту с удалением дефектов, делению на заданные длины. Для изготовления холоднокатаной листовой продукции, некоторых видов проката из легированных сталей и сплавов, а также труб со специальными свойствами и параметрами исходный металл подвергают термической, химической и механической обработке. Эти технологические операции выполняют на участках подготовки заготовок и на специализированных участках химической и термической обработки. При производстве специальных видов проката, сварных и бесшовных труб часть операций по подготовке заготовок выполняют на линии стана.
Общая технологическая схема подготовки исходного металла включает передачу заготовок со склада на химическую или механическую обработку, контроль, ремонт, порезку, зацентровку или сверление (при необходимости) и окончательный контроль.
На металлургических предприятиях с несколькими прокатными переделами, когда конечная продукция одного передела является исходным металлом последующего, операции подготовки заготовки могут быть включены (организационно) в технологический процесс отделки готового проката (полупродукта).
До середины 50-х гг. изготовление блюмов и заготовок для сортопрокатных цехов и слябов для листопрокатных осуществлялось только методом прокатки из слитков на обжимных и заготовочных станах. За последние десятилетия широкое распространение получила новая технология производства указанных профилей — непрерывная разливка стали, и в настоящее время в качестве исходного металла для сортовых и листовых цехов горячей прокатки используются катаные и литые заготовки.
|
|
|
Технологическая задача подготовки блюмов, слябов и заготовок к прокатке заключается в обеспечении высокого качества поверхности металла, а иногда и в порезке на длины, требующиеся по параметрам передельного стана. Наиболее прогрессивной схемой удаления дефектов с поверхности металла, применяемой в обжимных цехах и при создании отделений непрерывного литья заготовок (ОНЛЗ) сталеплавильных цехов, является сплошная огневая зачистка горячего полупродукта в технологическом потоке и последующая выборочная огневая или абразивная зачистка металла в холодном состоянии на складах заготовки передельных станов (подробно рассмотрим в п. 2).
Блюмы, слябы и заготовки подвергают инспекции и при необходимости ремонту на складах прокатных цехов. При производстве проката из рядовых углеродистых и низколегированных сталей инспекцию и ремонт исходного металла осуществляют на стеллажах, оборудованных специальным искусственным освещением для визуального контроля поверхностей, а также приспособлениями и механизмами для раскантовки и ремонта металла.
В цехах, специализирующихся на выпуске проката из качественных углеродистых и легированных сталей, исходный металл подготавливают к прокатке более тщательно, с применением неразрушающих методов контроля качества поверхности и сплошности внутренней структуры (подробно рассмотрим в п.2).
На участках подготовки металла к прокатке устанавливают машины огневой зачистки, слиткообдирочные станки, бесцентрово-обдирочные станки, обточные и шлифовальные станки, прессы ломки, ножницы и плиты для раскроя заготовок, а также станки, на которых выполняют их зацентровку и сверление, специализированные агрегаты травления, специальные столы с кантователями заготовок, линии неразрушающего контроля заготовок, агрегаты дробе- и пескоструйной обработки, рольганги, транспортные тележки, электромостовые краны и конвейеры различной конструкции.
Подготовка исходных материалов к прокатке
Подготовка исходных материалов (слитков и заготовок) к прокатке состоит в удалении различных поверхностных дефектов. Эта операция является важной, особенно при прокатке качественной углеродистой и легированной сталей, идущих на изготовление ответственных машин в различных отраслях промышленности. Затраты на подготовку материалов в этом случае окупаются увеличением выхода годного и получением надлежащего качества готовой продукции.
|
|
|
Обычно на металлургических заводах применяют горячий всад слитков в нагревательные колодцы, поэтому поверхностные дефекты удаляют с заготовок (не исключена возможность удаления поверхностных дефектов и с горячих слитков).
К качеству поверхности слитков легированной и высоколегированной стали предъявляют особенно высокие требования. В связи с этим слитки можно полностью охлаждать, подвергать зачистке и направлять в холодном состоянии на нагрев. Перед зачисткой может быть применена умягчающая термическая обработка. С целью устранения грубой неоднородной структуры, удаления водорода во избежание образования флокенов, понижения твердости и снятия внутренних напряжений проводят отжиг – гомогенизацию слитков высоколегированной стали при температуре 1000 – 1100°С. К удаляемым поверхностным дефектам заготовок относят плены, волосовины, трещины, неметаллические включения, закаты, царапины, которые выявляют путем осмотра. Если требуется полное удаление поверхностных дефектов, то заготовку предварительно подвергают травлению. Последнее позволит выявить такие дефекты, которые простым осмотром обнаружить невозможность, так как они бывают закрыты окалиной.
Большую часть поверхностных дефектов заготовок удаляют путем зачистки. Наиболее экономичным и прогрессивным способом удаления поверхностных дефектов является огневая зачистка. Ее применяют для снятия, как местных дефектов, так и всего поверхностного слоя. В процессе такой зачистки слой металла сжигается и удаляется с поверхности кислородной струей.
Огневую зачистку осуществляют вручную и специальными машинами. При ручной огневой зачистке, как правило, удаляют определенные дефекты поверхности слитков и заготовок. В этом случае резак подводят к дефекту и в течение нескольких секунд подогревают металл до 950 – 1000 °С. Резак устанавливают под углом 75 – 80° к поверхности заготовки. После достижения температуры воспламенения металла увеличивают количество впускаемого в резак кислорода, который сжигает и удаляет слой металла. При этом наклон резака к поверхности заготовки уменьшают до 25 – 30°.
|
|
|
В настоящее время огневой зачистке подвергают стали почти всех марок. Легко поддаются огневой зачистке все углеродистые и низколегированные стали. При огневой зачистке нержавеющих, жаропрочных и других сталей с большим содержанием хрома применяют специальные флюсы и обмазки, облегчающие зажигание и получение легкоплавкого шлака. Для зачистки этих сталей применяют, также специальный резак, отличающийся от обычного дополнительным инжекторным устройством, к которому по одной трубке подводят кислородно-флюсовую смесь, а по другой — дополнительный «режущий» кислород. При резке сначала нагревают начальную точку реза, затем подают кислород с флюсом. После образования достаточного количества расплавленного шлака включают подачу дополнительного кислорода и передвигают резак вдоль линии зачистки металла.
При огневой зачистке возможно образование трещин. Причиной образования трещин являются термические напряжения, возникающие в результате значительного температурного перепада по поперечному сечению заготовки, а также напряжения, которые возникают при образовании из аустенита мартенсита или тро-оститно-мартенситной структуры. Температурные напряжения тем больше, чем меньше теплопроводность, больше коэффициент термического расширения, ниже исходная температура заготовки и окружающей среды. Возможность образования трещин тем больше, чем устойчивее аустенит, выше содержание углерода в стали и больше скорость охлаждения стали после зачистки. Для уменьшения напряжений во время зачистки сталь подогревают или ее зачищают в горячем состоянии непосредственно после прокатки.
Ручную огневую зачистку осуществляют вдоль заготовки. Края канавки должны быть пологими, ширина не менее чем в пять раз больше глубины, а длина не менее чем в три раза больше ширины.
Широкое распространение получили машины огневой зачистки, устанавливаемые в технологическом потоке на линии рольганга между блюмингом (слябингом) и ножницами.
При машинной огневой зачистке удаление поверхностных дефектов осуществляют сплошным сжиганием поверхностного слоя с двух или четырех сторон раската, не нарушая ритма прокатки.
|
|
|
Сплошную механизированную огневую зачистку применяют также на складе заготовок. При этом металл зачищают в холодном или подогретом состоянии комбинированными агрегатами, которые совмещают осмотр и зачистку заготовок. Агрегат включает приемный стеллаж со шлепперами, рольганги, металлические щетки для удаления окалины с поверхности заготовок, кантователи, газовые резаки и стеллаж для приемки зачищенных заготовок.
Схема организации огневой зачистки и резки слябов в потоке за ОНЛЗ кислородно-конвертерного цеха металлургического комбината «Азовсталь», разработанная Укргипромезом, ПО «Уралмаш» и НИИМ (Челябинск), показана на рис. 1. Слябы (толщина до 315 мм, ширина до 1900 мм, длина 7...12 м) в горячем состоянии подаются рольганг-тележками от машин непрерывного литья.заготовок (МНЛЗ) на приемные рольганги 1 линии огневой резки, находящиеся в торце ОНЛЗ. В линии установлены: машина газовой резки 2 (она удаляет дефектные концы слябов), оборудованная устройством для грануляции шлама и уборки обрези; две МОЗ 3, каждая из которых зачищает одну верхнюю и одну боковую (правую) грани сляба; кантователь 4, осуществляющий кантовку слябов на 180 °С (вокруг продольной оси) между первой и второй МОЗ; маркировщик 5; рольганговые весы 6; два устройства для уборки слябов 7 с передаточными тележками 8 грузоподъемностью 240 т.
Рисунок 1. Схема компоновки оборудования отделения отделки слябов металлургического комбината «Азовсталь»:
I — пролеты отделения непрерывного литья заготовок; II — пролеты отделения отделки слябов; III — склад слябов; IV — газоочистка; V — отстойник
Передаточные тележки выдают слябы пакетами (по два) на склады в пролетах отделения отделки. С тележек слябы перемещают электромостовыми кранами грузоподъемностью 110 т с вращающейся тележкой и гибким подвесом траверсы. Одна из передаточных тележек передает слябы с линии огневой зачистки непосредственно на линию холодной резки, которая имеет в своем составе: одно устройство загрузки 7, принимающее пакеты слябов с передаточной тележки и укладывающее их по одному на рольганги 9; два участка резки 10; восемь штабелирующих устройств 11, включающих сталкиватели и стеллажи. Каждый участок резки содержит: манипулятор; стеллаж для резки с водяной ванной, обеспечивающей грануляцию шлака, и системой удаления газообразных продуктов горения; три двухрезаковые машины газовой резки, установленные на эстакадах над стеллажом; перемещающийся упор; зеркальную и подвижную линейки для точной установки слябов под резаки.
Отсос газообразных продуктов горения обеспечивает газоочистка IV. Шлам от газовой резки и огневой зачистки, окалина из-под рольгангов линии удаляются гидравлическим способом в отстойник V с насосной станцией, сооруженный в скрапном пролете отделения.
|
|
|
