Описание технологии производства блюмов

Наряду с широким применением производства полупродукта на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), доля которого по отношению ко всему выпуску стали, в технически развитых странах достигла 60-80 %, процесс производства проката на крупных металлургических заводах основывается на использовании блюмингов, слябингов и заготовочных станов. В настоящее время обжимные и заготовочные станы являются основными производителями полупродукта, на которых прокатывается, более половины всего объема производимой стали. Кроме того, даже в условиях применения непрерывно литой сортовой заготовки широко применяются, так называемые, малые блюминги, которые используются в качестве обжимных клетей сортовых станов.

Блюмами называют полученные путем обжатия слитков раскаты квадратного или прямоугольного (близкого к квадратному) сечения с закругленными углами с размерами от 140х140 до 450х450 мм. Блюмы являются полупродуктом прокатного производства и используются в качестве исходной заготовки при производстве сортовых профилей.

Блюмингом называют стан для производства блюмов.

Блюминги различают:

1. Одноклетьевые реверсивные блюминги дуо. Эти станы подразделяют на малые блюминги с валками диаметром 800 – 1050 мм, средние блюминги с валками диаметром 1100 – 1190 мм и большие блюминги с диаметром валков 1200 – 1500 мм. На современных металлургических заводах устанавливают большие блюминги производительностью 4,5 – 6 млн. т. в год. При меньшем объеме производства используют средние и малые блюминги. Малые блюминги часто устанавливают в качестве обжимных клетей в составе рельсобалочных, крупносортных и трубозаготовочных станов для обжатия блюмов, поступающих на эти станы с большого блюминга или с МНЛЗ. Малые блюминги используют для обжатия слитков качественных сталей массой 3 – 5т.

2. Двухклетевые блюминги (тандем), состоящие из двух расположенных последовательно одноклетевых реверсивных блюмингов (большого и малого или среднего и малого). Двухклетевые блюминги обладают значительно большей производительностью, чем одноклетевые, за счет сокращения числа проходов в каждой клети.

3. Непрерывный блюминг – агрегат, состоящий из ряда последовательно расположенных нереверсивных клетей дуо. В первых клетях слиток прокатывается раздельно в каждой клети, а в последних возможна непрерывная прокатка. Благодаря отсутствию реверсирования упрощается оборудование клетей и электропривод. Применение непрерывного блюминга целесообразно при объеме производства не менее 6 – 8 млн. т в год.

Рисунок 2.1. Схема расположения оборудования одноклетевого реверсивного блюминга

Схема расположения оборудования одноклетевого реверсивного блюминга приведена на рисунке 2.1.

В пролете нагревательных колодцев I расположены группы колодцев 1 для нагрева слитков перед прокаткой. Вдоль фронта нагревательных колодцев по кольцевому рельсовому пути движутся тележки – слитковозы 2, доставляющие нагретые слитки к приемному рольгангу 3 блюминга. На малых и средних блюмингах доставка нагретых слитков к приемному рольгангу обеспечивается одним слитковозом, совершающем челночное движение по прямому рельсовому пути от колодцев к приемному рольгангу. С тележки слитковоза слиток передается на приемный рольганг при помощи бокового сталкивателя 4 или перекладывается на рольганг при наклоне люльки слитковоза. Приемный рольганг оборудуется встроенным стационарным опрокидывателем слитков, который используется при доставке нагретых слитков к рольгангу непосредственно клещевыми кранами. С приемного рольганга слиток передается на рольганг башенных весов 5. При необходимости механизм весов разворачивает слитки в горизонтальной плоскости на 180° для подачи к стану тонкой частью вперед. На станах старой конструкции для этой цели используется поворотный стол. По подводящему рольгангу 6 слиток поступает в становый пролет II, примыкающий к пролету нагревательных колодцев. Здесь размещается рабочая клеть блюминга 7, оборудованная рабочими 8 и раскатными 9 рольгангами с передней и задней стороны стана, механизмами манипуляторов с кантователями 10, устройствами для уборки крупного скрапа из-под клети, устройством для перевалки валков.

Из числа имеющихся блюмингов около 60% составляют современные блюминги с диаметром валков 1250-1300 мм, прокатывающие слитки массой 8 – 15,2 т. Двухвалковая реверсивная клеть типового блюминга 1250 конструкции УЗТМ имеет рабочие валки диаметром 1250 мм и длиной бочки 2800 мм, которые приводятся во вращение от индивидуальных электродвигателей 11 мощностью по 4600 кВт с частотой вращения 0–50–120 об/мин через универсальные шпиндели 12. Нажимное устройство обеспечивает перемещение верхнего валка со скоростью до 220 мм/с. На блюминге 1300 для привода валков используются два электродвигателя по 6800 кВт с частотой вращения 0-60-90 об/мин. Скорость перемещения верхнего валка – до 250 мм/с. На малых и средних блюмингах для привода валков используют один электродвигатель мощностью до 10000 кВт. В этом случае в линии привода рабочей клети имеется дополнительно шестеренная клеть.

На современных блюмингах за раскатным рольгангом установлена машина огневой зачистки (МОЗ) 13, предназначенная для удаления поверхностных дефектов на раскате при помощи газокислородных горелок. Для обрези дефектных концов раската, соответствующих головной и донной части слитка, а также для разрезки раската на мерные длины при производстве товарных блюмов предназначены ножницы 14. Ножницы обслуживаются рольгангом перед ножницами 15, сталкивателем обрезков, рольгангом за ножницами 16, передвижным упором 17и конвейером уборки обрези 18, по которому обрезки передаются в скрапной пролет III, где охлаждаются в ямах и грузятся на железнодорожные платформы. В скрапном пролете имеется также яма-отстойник 19окалины, осыпающейся со слитка, смываемой водой из-под рабочей клети и рольгангов. За ножницами имеются автоматические весы 20, клеймовочная машина 21, сталкиватели 22, холодильники для блюмов 23и подъемные столы-укладчики 24для слябов. Средняя годовая производительность составляет: малых блюмингов - 1,2 млн. т/год; средних – 3,5 млн. т/год; больших - 4,8 млн. т/год. В зависимости от сортамента каждого стана эти показатели могут изменяться в значительных пределах. Самым мощным и высокопроизводительным обжимным прокатным станом в нашей стране является блюминг 1300. Его производительность, достигла 6,5 млн. т/год по слиткам. Блюминг 1300 прокатывает из слитков массой 8 – 15,2 т блюмы сечением 300× 300 – 410 × 430 мм и слябы толщиной 150 – 200 мм и шириной до 1470 мм.

Слитки, поступающие из сталеплавильного цеха, загружают в рекуперативные или регенеративные нагревательные колодцы для подогрева до 1260 – 1300 °С перед прокаткой. Загрузка слитков в колодцы производится кранами с клещевым захватом поплавочно в вертикальном положении прибыльной частью вверх. При посаде холодных слитков среднеуглеродистой, высокоуглеродистой и легированной стали температура в камере колодца не должна превышать 600 – 700 °С из-за опасности образования трещин на слитке. Температуру в колодце медленно повышают, пока поверхность слитка не достигнет температуры 800 °С. Затем скорость нагрева может быть увеличена. Общая продолжительность нагрева при этом достигает 11 – 16 ч. Если посад слитков в нагревательные колодцы производится при температуре 400 – 1000 °С (горячий посад), значительно сокращается продолжительность их нагрева до температуры прокатки, снижается расход топлива, улучшаются экономические показатели работы нагревательных колодцев. На современных заводах свыше 90%слитков поступает в колодцы при 800-900 °С, в связи с чем строго регламентируют время доставки слитка к колодцам после разливки. При горячем посаде время нагрева слитка составляет 2,5 – 3 ч.

Нагретые слитки извлекаются из колодца клещевыми кранами и доставляются непосредственно к стационарному опрокидывателю на приемный рольганг (из ближних групп нагревательных колодцев) или укладываются на тележку слитковоза (из дальних групп нагревательных колодцев). Для обеспечения высокой производительности стана в пролете нагревательных колодцев устанавливают 12 – 16 групп нагревательных колодцев, при этом длина пролета составляет 300 – 350 мм. Доставка слитков из дальних групп колодцев занимает много времени. Даже при высокой скорости движения слитковоза (до 6 м/с) возникают затруднения в обеспечении стана слитками. Чтобы вдвое сократить пробег слитковоза и обеспечить высокий ритм подачи слитков к стану, пролет нагревательных колодцев располагают перпендикулярно становому пролету, но это усложняет доставку слитков из сталеплавильного цеха. Вопросы обеспечения ритмичной доставки нагретых слитков к приемному рольгангу полностью решаются при применении кольцевой слиткоподачи, когда несколько слитковозных тележек движутся вдоль фронта нагревательных колодцев по замкнутому кольцевому пути (рисунок 2.1).

На приемном рольганге слиток автоматически взвешивается. При прокатке слитков спокойных сталей, уширенных кверху и имеющих большую прибыльную часть, целесообразно произвести разворот слитка на 180° в горизонтальной плоскости и прокатывать слиток донной частью вперед, что улучшает условия захвата слитка валками и, кроме того, способствует уменьшению обрези раската на ножницах. Прокатка слитков на заданный конечный размер производится в соответствии с установленными режимами обжатий и скоростями вращения вал­ков, количеством проходов и порядком кантовок. Общее количество проходов в зависимости от начальных размеров слитка и конечных размеров сечения блюма обычно составляет 9 – 17. Цикл прокатки одного слитка составляет 40 – 70 секунд. Температура конца прокатки – 1100 – 1150 °С. После прокатки раскаты подвергают обработке на машине огневой зачистки. На ходу со скоростью 0,25 – 1,0 м/с со всех четырех сторон раската газокислородные горелки сжигают поверхностный слой металла на глубину 0,8 – 3,0 мм, удаляя вместе с ним поверхностные трещины и другие дефекты на раскате. Передний и задний концевые участки раската, соответствующие прибыльной и донной частям слитка, являются дефектными и обрезаются на ножницах. При этом на раскатах из кипящей и полуспокойной стали от переднего конца отрезают усадочную рыхлость, составляющую 4 – 6% длины раската, а от заднего конца, содержащего неметаллические включения, ликвацию элементов, отрезают 2 – 3%металла. На раскатах слитков спокойной стали, имеющих большую прибыльную часть и глубокую усадочную раковину, обрезь со стороны головной части слитка (задний конец раската) составляет 10 – 14% и 2 – 3%от донной части слитка. Обрезки сбрасываются на конвейер и передаются в скрапной пролет, где после охлаждения грузятся магнитными кранами на железнодорожные платформы и отправляются на переплавку. Кроме обрезки концов, на ножницах производится резка раската на мерные длины, если блюмы отправляют на склад или в подогревательные печи. За ножницами имеется клеймовочная машина, на которой производится автоматическое нанесение клейма на передний торец блюма. Огневая зачистка раската на МОЗ позволяет получить достаточно хорошее качество поверхности полупродукта для того, чтобы, используя высокую температуру металла, передать раскат транзитом без промежуточного подогрева на последующие непрерывно-заготовочный, рельсобалочный или крупносортный стан или использовать подогревательные печи при высокой начальной температуре металла. Если же качество поверхности полупродукта неудовлетворительное, он передается на промежуточный склад для охлаждения и ремонта.

На блюмингах в настоящее время многие основные и вспомогательные операции автоматизированы. Особенно высока степень автоматизации на блюминге 1300. Автоматизировано управление главным приводом, нажимными устройствами, подача слитков от нагревательных колодцев к приемному рольгангу, рольганги, МОЗ, манипуляторы, ножницы, сталкиватели. Внедрены автоматические системы обнаружения и контроля пробуксовки металла в валках со снижением скорости вращения валков при срыве процесса прокатки, система управления подштамповкой концов раската в процессе прокатки с помощью нажимного устройства. Для точной оценки и переработки текущей информации о ходе производства полупродукта применяют информационно-советующие системы. В диспетчерской и на главном посту управления блюмингом на цифровых табло выводится информация по технологическому процессу и темпу работы стана, что дает возможность своевременно воздействовать на процесс и обеспечивать ритмичность работы блюминга. Система информационно-технологического сопровождения и учета продукции способствует повышению точности учета и уменьшению брака.

Автоматическая система управления технологическим процессом внедрена на блюминге 1500. Система, использующая четыре ЭВМ, управляет нагревом слитков в колодцах, слиткоподачей, режимами обжатий, рациональным раскроем и безупорным остановом металла на ножницах. Автоматически контролируются технологические параметры нагрева слитков, режимы обжатий и скорости прокатки, энергосиловые параметры прокатки, определяется производительность блюминга.