Технология производства холоднокатаного проката низкоуглеродистой стали марки 08пс типоразмера 1,0*1400мм в условиях ЛПП ОАО НЛМК

Рис. 6. Агрегат поперечной резки тонкой рулонной полосы 

переднего конца полосы магнитным отгибателем 3, при этом ролик 4 опускается. Передний неровный конец полосы (длиной 1—2 м) отрезается гидравлическими гильотинными ножницами 5, подается роликами 6 на наклонный стол 7 и сбрасывается в боковой короб для обрези. Для создания натяжения полосы разматыватель работает в генераторном режиме. Протягивание полосы на этом участке осуществляют передние тянущие ролики правильной машины 8 для грубой правки полосы.

        После тянущих валков установлены  дисковые ножницы 9 обрезающие кромку и сматывающие ее в тугие мотки бракомоталкой 10. Окончательная правка полосы осуществляется второй правильной машиной 12, после чего полоса разрезается на листы мерной длины летучими барабанными ножницами 13. Петлевые столы 7 и 11 предназначены для обеспечения возможности выравнивания скорости дисковых ножниц со скоростью обеих правильных машин.

       Пакетирующее устройство состоит  из трех секций: первая 16 предназначена для бракованных литой, а остальные две 18—для годных. Листы направляются на пакетирующие столы распределительными ленточными транспортерами 14 и 15. Над нижней ветвью этих транспортеров установлены переключающие электромагниты. Переключение этих магнитов осуществляется от импульса приборов 20 контроля качества поверхности полосы, расположенных перед второй правильной машиной. Перед поступлением на пакетирующие столы годные листы промасливаются в устройстве.

         При опускании стола  поддон с пакетом листов устанавливается на тележку, выкатывается в боковую сторону, взвешивается на весах и краном переносится на склад.

         Агрегат характернзуются высокой  производительностью (30—50 т/ч), и  большинство операций на нем  выполняется автоматически.

         Агрегаты поперечной резки (АПР)  предназначены для правки рулонной полосы, поштучной резки на листы определенной длины сортировки (разбраковки) листов по качеству поверхности и укладки листов в стопы (1-й, 2-й сорт и брак). Обычно на одном агрегате осуществляют поперечную резку рулонной полосы шириной: 1000—1850 мм, толщина которой находится в пределах 1:3— 1: 4 отрезаемых мерных листов 0,5—2, с пределом прочности листов до 700 МПа, скорость движения полосы в агрегатах резки 2—8 м/с.

        Производительность агрегата определяется скоростью движения полосы в агрегате; на практике установлено, что с увеличением скорости полосы ухудшается качество правки полосы в роликовой правильной машине н затрудняется дефектоскопия листов в потоке (по планшетности и поверхностным дефектам) визуальным способом при скорости свыше 2 м/с.

         В новых агрегатах поперечной  резки тонкой холоднокатаной  полосы в зависимости от требуемой  скорости резки рулонной полосы  применяют: барабанные летучие ножницы при скорости 2—6 м/с; качающиеся летучие ножницы при скорости 0,5—2 м/с;

В приводе  барабанных и качающихся летучих  ножниц имеются:

бесступенчатые  вариаторы скорости ножниц для возможности  регулирования на ходу требуемой мерной длины листов;

специальные устройства (с эллиптическими шестернями в барабанных ножницах или эксцентриково-шатунные в качающихся ножницах) для синхронизации скорости ножей со скоростью полосы в момент резания. 

         Характеристика агрегата:

параметры исходных рулонов:

• толщина полосы, мм…………………………………...0,6 – 2,0;
• ширина полосы, мм………………………………….750 – 1850;
• внутренний диаметр, мм……………………………………600;
• наружный диаметр, т…………………………………...до 2200;
• масса, т………………………………………………..……до 30;

размеры листов:

• ширина, мм…………………….…………………….700 – 1800;
• длина, мм……………………………………...……1000 – 6000;
• масса пакета листов, т………………………………..……до 10;

скорость  полосы в агрегате, м/с………….………………..…1 – 6;

производительность  агрегата, т/ч……………………..…..30 – 50. 

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ  ОБЗОР 

         ‘‘Холоднокатаный стальной лист  является наиболее экономичным видом проката. Расширение его производства позволит увеличить выпуск металлоизделий с высокими прочностными свойствами при низкой металлоемкости.

         За последние десятилетия появились  принципиально новые решения  компоновки оборудования и реализации технологических схем производства углеродистой полосы. Прежде всего, следует отметить тенденцию перехода к полностью непрерывным (бесконечным) процессам травления и прокатки, применение проходных печей для термообработки холоднокатаной полосы, изготовление листов с покрытием, механизацию процессов упаковки и т. п.

         В производство внедряются станы  бесконечной холодной прокатки  и совмещенные линии (травление  – прокатка, отжиг – дрессировка  – отделка и др.). Одним из  основных условий осуществления бесконечного процесса является обеспечение надежной сварки концов прокатываемых полос. 

         Основным технологическим агрегатом  современного цеха холодной прокатки  является полностью непрерывный  многоклетьевой стан бесконечной прокатки’’.[1]

         Следуя описанной выше технологической  схеме производства (схема 1) рассмотрим  все основные операции производства  холоднокатаной полосы в ЛПП ОАО ‘‘НЛМК’’.

         ‘‘Непрерывные травильные агрегаты (НТА) используют солянокислое травление, позволяющие получить высокие производительность и качество травления. В НТА используются мелкие ванны, в которых кислота движется на кислотной подушке. Предусмотрены меры безопасности для быстрого слива кислотного раствора из ванн в специальные циркуляционные емкости. На входе и выходе НТА предусмотрены два петлевых накопителя’’, емкостью 780 и 500 метров, соответственно. Накопители обеспечивают непрерывность прохождения горячекатаной полосы через травильную (среднюю) часть агрегата, при его остановках для выполнения технологических операций (резки головной и хвостовой частей полосы, а также их сварки). ‘‘Управление агрегатами ведется от управляющих вычислительных машин, определяющих оптимальные режимы травления. Все технологические операции механизированы и автоматизированы’’[1].

         Пяти-клетьевой стан 2030 предназначен  для бесконечной прокатки 

 полос  из углеродистой стали. Для  обеспечения бесконечной прокатки  входная часть стана снабжена  двумя разматывателями, оборудованием  для обрезки и сварки полос, петлевым накопителем; на выходной стороне имеются ножницы и две моталки. Проводковая арматура обеспечивает автоматическое задание полосы в стан. Клети стана имеют гидравлические нажимные устройства, установленные над подушками верхних валков, гидрооборудование для изгиба валков, оборудование для автоматической перевалки рабочих валков без удаления полосы из стана (время перевалки трех клетей пять минут, пяти – десять минут). Стан снабжен датчиками для измерения основных технологических параметров: толщин, натяжений, усилий и т.п. Имеются системы автоматического регулирования: толщины, натяжений, плоскостности, подачи эмульсии, замедления и ускорения стана в области швов и в конце прокатки. Для координации действий локальных систем автоматического регулирования, расчета уставок для них, слежения за полосой, расчета начальной настройки стана, коррекции настройки, динамической перестройки, сбора информации, адаптации моделей и решения ряда других задач используются УВМ, работающие в замкнутом режиме. Стан имеет производительность порядка 2,5 млн. т. в год, максимальная скорость прокатки достигает 28 – 30 м/с.

         В термическом отделении цеха  установлены колпаковые печи  и агрегат непрерывного отжига (АНО). Отжиг рулонов в распушенном состоянии позволяет повысить равномерность и уровень физико-механических свойств полосы. Агрегат непрерывного отжига за счет глубокого секционирования позволяет реализовать весьма сложный температурный режим и обеспечить получение полос, удовлетворяющих по свойствам категориям сложной и особо сложной вытяжки, а также получение низкоуглеродистых сталей с пределом прочности 500 – 600 МПа. В линии агрегата непрерывного отжига установлен дрессировочных стан, так что на выходе получается готовая продукция. На входе агрегата имеется петлевой накопитель. Управление агрегатом, выбор оптимального режима термообработки на заданные свойства осуществляют с помощью УВМ.

         Отделение покрытий включает  агрегаты горячего цинкования  производительностью 500 тыс. т, электролитического цинкования производительностью 250 тыс. т, покрытия полимерной пленкой и окраски 150 тыс.т.

На всех агрегатах используется принцип  непрерывной обработки, с полной механизацией и автоматизацией технологический операций.

         Дрессировочный стан 2030 представляет собой клеть, аналогичную  клетям пяти-клетьевого стана 2030. Клеть снабжена моталками, разматывателем, натяжными станциями, гидроизгибом валков, гидронажимным устройством, системой подачи эмульсии или технологической смазки, системами автоматической стабилизации основных технологических параметров, уставки, для которых рассчитывает УВМ, предназначенная для управления и контроля процесса дрессировки.

         Листовая продукция поставляется  цехом либо пачками листов  длиной 2500 и 4000 мм, либо рулонами. Поэтому в цехе предусмотрены одиннадцать агрегатов резки, включая семь агрегатов резки листа без покрытия и четыре агрегата с покрытием. Все агрегаты автоматизированы и снабжены системами автоматической сортировки. Агрегаты резки полос с покрытием имеют конструктивные изменения и дополнения, обеспечивающие качественный рез покрытого металла и исключающие нарушение сплошности между покрытием и основным металлом. Упаковка продукции в виде пачек осуществляется на агрегатах упаковки, установленных вблизи агрегатов резки. Упаковка рулонов происходит вручную.[1]

        Внедрение автоматизированных систем  управления  технологическим процессом  (АСУ ТП) на станах холодной  прокатки расширяет  возможности управления процессом и поиска  оптимальных  технологических режимов. В этой связи резко возросла роль теоретических и  экспериментальных исследований, так как решение задач  управления  и оптимизации требует формализации критериев и ограничений, накладываемых на переменные процесса [2]

        В настоящее время режимы обжатий на отечественных непрерывных станах холодной прокатки, как правило, устанавливают  исходя  из опыта  технологического  персонала  и  оптимизируют   экспериментальным путем в процессе работы.[3]

        Производительность станов бесконечной  прокатки на 50 – 70 % выше, чем обычных непрерывных станов, ведущих по рулонную прокатку.[4]

        Режим обжатий при холодной  прокатке  полос  на  непрерывных  станах определяет  производительность  стана, качество  поверхности, свойства и точность готовой продукции, загрузку механического и электрического оборудования, стойкость инструмента, стабильность  и устойчивость процесса. Поэтому расчет режима обжатий выполняют для каждого сорторазмера, учитывая требования, предъявляемые  к  качеству полос, характеристику установленного оборудования, толщину  исходного подката, марку стали, состояние поверхности металла  и  инструмента, вид технологической смазки, тепловые условия прокатки.

Оптимальный режим обжатий должен обеспечивать:

• качество продукции, соответствующее требованиям ГОСТа  или  техническим условиям;
• максимальную производительность стана;
• более полное и эффективное использование возможностей механического и электрического оборудования;
• минимальный расходный коэффициент  металла  и  низкую  себестоимость продукции;
• возможность и высокую эффективность использования систем регулирования и управления.

        При расчете обжатий на непрерывных  станах холодной прокатки определяют толщину исходного подката, величины обжатий по  клетям, скоростной и тепловой режимы прокатки, выбирают режим натяжений, рассчитывают силу, мощность прокатки и проверяют  соблюдение установленных ограничений.

        В настоящее время отсутствует  общепринятая методика  разработки  режимов деформации на непрерывных  станах холодной прокатки. Поэтому режимы обжатий на каждом стане выбирают исходя из опыта работы персонала, существующих на заводах  традиций, действующих технологических инструкций, особенностей установленного оборудования и принятых технологических схем, качества исходной заготовки и требований к готовой продукции.

        Перечисленные особенности существенно  затрудняют  применение вычислительной  техники при расчете режимов  обжатий, что сдерживает внедрение систем автоматического проектирования и  оптимизации технологии холодной прокатки.