Введение

Процесс холодной прокатки металла в виде полос и листов толщиной от 6 мм до 0,1 мм и менее (до 0,001 мм) получил большое распространение благодаря получению готовой холоднокатаной продукции широкого сортамента и высокого качества.

Холодная прокатка обеспечивает получение полос и листов с высокой чистотой поверхности, узкими допусками на геометрические размеры, с необходимыми механическими и физическими свойствами.

Точность полосы является важной характеристикой ее качества. С одной стороны, уменьшение разнотолщинности диктуется потребителями тонкого листа, производящими из него изделия штамповкой и другими операциями обработки металлов давлением (ОМД). Чтобы предотвратить это явление необходимо на стан установить нажимное устройство, отвечающее всем параметрам стана кварто-1700. В этой работе сравнивается два нажимных устройства электромеханическое и гидравлическое.

2. Технологическая схема производства холоднокатаного листа из непрерывнолитых слябов

Технологическая схема производства холоднокатаного листа из непрерывно литых слябов приведена на рисунке 1.

Исходным материалом для выплавки нержавеющей стали является металлический лом, поставляемый в контейнерах железнодорожным транспортом из копрового цеха.

Выплавка нержавеющей стали, производится методом аргонно-кислородного рафинирования полупродукта, выплавленного в дуговой электропечи ДСП-100, в агрегате АКР, доводкой в агрегате «ковш-печь» с последующей разливкой стали на машинах непрерывного литья заготовок, порезкой слябов на мерные длины, охлаждением и зачисткой поверхности.

Затем слябы поступают на стан горячей прокатки, где их нагревают и прокатывают на стане 2300/1700 на листы толщиной 3,5…6 мм, шириной 900…1100 мм.

Горячекатаный подкат в виде рулонов весом 3…5 тонн после термообработки, травления и обрезки кромок на непрерывном закалочно-травильном агрегате, прокатывается на стане кварто-1700 и дрессируется на стане дуо-1700. Затем производится порезка на листы и упаковка на агрегате упаковки пачек листов.

1. Производство листовых заготовок

Заготовкой является непрерывно литой сляб толщиной 150…170 мм, шириной 1050…1550 мм и длиной 3600…4100 мм.

Технология производства состоит из следующих операций:

1. выплавка полупродукта в дуговой сталеплавильной печи ДСП-100;

2. аргонно-кислородное рафинирование полупродукта;

3. доводка и легирование металла в агрегате «ковш-печь»;

4. разливка стали на машине непрерывного литья заготовок.

Выплавка полупродукта производится в дуговой сталеплавильной печи.

Электропечь ДСП-100 (рисунок 2) располагается на рабочей площадке. Рядом с ней размещён печной трансформатор мощностью 80 МВА. Со стороны рабочего окна электропечь обслуживается мульдозавалочной машиной.

Рисунок 2. Схема дуговой электропечи: 1 – свод; 2 – стенки; 3 – желоб; 4 – сталевыпускное отверстие; 5 – печной трансформатор; 6 – сферический под; 7 – рабочее окно; 8 – заслонка; 9 – электроды

Загрузка в печь металлического лома производится из двух завалочных корзин, перемещающихся из шихтового пролёта посредством самоходных тележек – скраповозов, к дуговой электропечи. Затем с помощью кранов поднимается и загружается в печь.

Заливка в печь жидкого чугуна, доставляемого из доменного цеха, осуществляется краном, оснащённым траверсой для подъёма и транспортировки чугуновозных ковшей.

Рисунок 3. Агрегат кислородного рафинирования стали: 1 – конвертор; 2 – фурма для подачи кислорода

Выпуск металла производится в ковш, установленный на самоходном сталевозе, перемещаемом по рельсовому пути в пролёт аргонно-кислородного рафинирования (АКР). Шлаковая чаша из-под печи с помощью шлаковоза также вывозится в пролёт АКР.

Для аргонно-кислородного рафинирования применяем агрегат аргонно-кислородного рафинирования.

Агрегат АКР (рисунок 3) представляет собой конвертор рабочим объёмом 115 т, оснащённый помимо верхней продувочной фурмы пятью придонными фурмами, через которые металл продувается во время плавки смесью кислорода и аргона.

Полупродукт из печного пролёта доставляется в пролёт АКР в глуходонном переливном ковше и с помощью крана заливается в агрегат.

В процесс аргонокислородного рафинирования в агрегате АКР включает периоды обезуглероживании, раскисления и десульфурации. В качестве энергоносителей используются газообразный кислород и природный газ. В качестве инертного газа используется аргон.

На первой, второй и третьей ступенях обезуглероживания используют верхнюю кислородную фурму. По окончании окислительной продувки для раскисления металла и шлака вводят раскислители (алюминий, известь, шпат). Готовая сталь разливается на МНЛЗ.

Рисунок 4. Схема машины непрерывного литья заготовок: 1 – сталеразливочный ковш; 2 – промежуточный ковш; 3 – кристаллизатор; 4 – зона вторичного охлаждения; 5 – тянущие валки; 6 – газокислородная горелка; 7 – поддерживающие ролики; 8 – заготовка

Сущность работы машины непрерывного литья заготовок (рис. 4) заключается в том, что жидкую сталь непрерывно заливают в водоохлаждаемую изложницу без дна – кристаллизатор, из нижней части которого вытягивают затвердевший по периферии слиток с жидкой сердцевиной. Далее слиток движется через зону вторичного охлаждения, после чего его разрезают на мерные длины. Разливку ведут до израсходования металла в сталеразливочном ковше или же разливают без перерыва металл из нескольких ковшей (разливка методом «плавка на плавку»).

Подаваемый на разливку металл должен быть обработан на установке доводки металла.

По окончании обработки на АКП сталеразливочный ковш устанавливают на подъемно-поворотный стенд МНЛЗ в резервной позиции, подсоединяют гидроцилиндр шиберного затвора.

Поворотом стенда устанавливают сталеразливочный ковш 1 в рабочую позицию. Осуществляют установку защитной трубы с устройством для подачи аргона. Перед установкой защитной трубы на устройство проверяется его состояние.

После установки защитной трубы и прижима ее к коллектору в технологическое отверстие трубы или в металлический коллектор трубы подается аргон с расходом 20…25 м³/ч (80…100% от показания ротаметра) при давлении 0,2…0,4 МПа. Установка защитной трубы осуществляется после установки и центрирования промежуточного ковша 2 над кристаллизатором 3.

Устанавливают на промковш погружной стакан, уплотненный в зазоре с аргонным кольцом асбестовым пухом.

Открывают шиберный затвор, в стык защитной трубы с коллектором одновременно подают аргон. При достижении в промковше 1/4 рабочего уровня металла, соответствующего двум кирпичам кладки на ребро (около 260 мм), закрывают зеркало металла шлакообразующей смесью.

Время между последним измерением температуры на АКП и открытием шиберного затвора должно составлять не более 30 мин, от момента поднятия горелок разогрева до поступления металла в промковш – не более 5 минут. Допускается производить установку погружного стакана в процессе наполнения промежуточного ковша.

Открытие шиберного затвора сталеразливочного ковша считается началом разливки.

После наполнения промковша металлом на одну треть высоты (300…400 мм) открывают стопор промежуточного ковша и подают металл в кристаллизатор.

После запуска МНЛЗ промковш устанавливают до уровня погружения нижнего торна стакана в металл на 150…160 мм. Уровень шлака в кристаллизаторе должен быть 30…40 мм.

Уровень металла в промковше доводится до рабочего (950 мм от дна ковша с учетом шлакового слоя или 8 кирпичей).

В процессе разливки производят измерения температуры металла в промковше: после отливки 3 метров слитка, после отливки 10 метров и в последующем через 15 метров до конца разливки.

Отбор двух проб на химический анализ производится на 30…35 метре разливки.

Слиток по рольгангу поступает на газорезку 6, где во время движения происходит порезка слитка на заданные мерные слябы (3600…4100 мм).

После обрезки мерного сляба рольганг за ножницами переключается на транспортную скорость, передает сляб на транспортные рольганги и по ним сляб транспортируется к месту маркировки.

1. Производство горячекатаного листового проката

Листовая сталь, включая горячекатаные полосы в рулонах, является одним из наиболее экономичных видов проката.

Горячекатаный листовой прокат может являться товарной продукцией металлургического предприятия или использоваться в качестве исходной заготовки для производства гнутых профилей, сварных труб, холоднокатаного листового металла и жести.

В настоящее время наиболее эффективным способом производства подката для станов холодной прокатки является прокатка на непрерывных и полунепрерывных станах.

Производство горячего листа осуществляется на полунепрерывном стане 2300/1700 (рисунок 5.), состоящем из толстолистового стана 2300, выполняющего роль черновой группы и непрерывной группы клетей стана 1700.

Сортамент стана 2300/1700:

Стан 2300:

нержавеющие аустенитные и ферритные марки стали;

толщина – 6…20 мм;

ширина – 600…1800 мм.

Стан 1700:

Нержавеющие аустенитные и ферритные марки стали;

толщина – 3…6 мм;

ширина – 900…1100 мм;

масса – до 6 т.

В качестве заготовки для стана 2300/1700 используются непрерывнолитые слябы.

Рисунок 5. Полунепрерывный стан горячей прокатки 2300/1700: 1 – рольганг; 2 – методические нагревательные печи; 3 – стан 2300; 4 – вертикальный окалиноломатель; 5 – уширительная клеть стана 2300; 6 – универсальная клеть стана 2300; 7 – проходная подогревательная печь; 8 – непрерывная группа клетей 1700; 9 – установка ламинарного охлаждения; 10 – моталки

Подготовленный металл праценкранами подается на подъемно-опускающийся стол, затем сталкивателем сляб передается на рольганг 1 перед методическими печами 2. Толкателями спаренного типа металл загружается в печи.

Нагретые слябы выталкиваются из печей на приемный рольганг, по которому подаются к вертикальному окалиноломателю 4 для ломки сплошного слоя окалины. Затем слябы поступают в уширительную клеть 5, где они прокатываются за 3–5 проходов до толщины 40…65 мм. После уширительной клети раскат поступает в универсальную клеть кварто 6.

После универсальной клети подкат по рольгангу подается в подогревательную печь с роликовым подом 7. Подогретые до температуры 1100…1200°C, раскат передается на прокатку на непрерывную группу клетей 8 стана 1700. Полосы прокатываются на заданные толщины по расчетному скоростному режиму. Плоскостность полос при прокатке регулируется гидравлическим противоизгибом рабочих валков.

Затем прокат охлаждается в установке ламинарного охлаждения 9 для обеспечения необходимого уровня механических свойств.

После системы ламинарного охлаждения полосу сматывают в рулоны. Сматывание производиться на 3‑х моталках 10.

Все рулоны передаются на склад, где после 40-часового охлаждения и приемки ОТК передаются в цех холодной прокатки.

1. Производство холоднокатаного листового проката

Холоднокатаная (нержавеющая) сталь находит широкое применение в машиностроении, приборостроении, химической промышленности, энергетике и др.

По способу применения в промышленности нержавеющие стали делятся на коррозионностойкие и жаростойкие. Коррозионностойкие стали обладают стойкостью против атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой коррозии. Жаростойкие (окалиностойкие) стали, и сплавы противостоят химическому разрушению поверхности в газовых средах при температуре выше 550°С. В зависимости от структуры, приобретаемой после окончательной термической обработки, коррозионностойкие стали подразделяются на следующие классы:

• Мартенситные: 20X13,30X13,40X13, 15Х11МФ, 11Х11Н2В2МФ, 30Х13Н7С2 и др.

• Мартенситно-ферритные: 12X13, 15Х12ВНМФ, 18Х12ВМБФР, 08Х17Н5М3 и др.

• Ферритные: 08X13, 12X17, 08Х17Т, 15Х25Т, 15X28, 15Х18СЮ и др.

• Аустенитно-мартенситные: 20Х13Н4Г9, 0ЭХ15Н9Ю, 09Х17Н7Ю, 08Х17Н5М3 и др.

• Аустенитно-ферритные: 08Х20Н14С2, 12Х21Н5Т, 08Х21Н6М2Т, 20Х23Н13 и др.

• Аустенитные: 10Х14Г14НЗТ, 10Х14АГ15,12Х17ГДАН4, 08Х17Н13М2Т, 15Х17АГ14, 08Х18Н10, 08Х18Н10Г и другие.

В зависимости от химических элементов, входящих в состав, и их количества различают:

• хромистые (0X13, 1X13, 2X13, 3X13 и др.);

• хромоникелевые (Х18Н10, Х18Н9 и др.);

• хромотитановые (Х17Т и др.);

• хромоникельтитановые (12Х18Н10Т, 0X21Н5Т);

• хромоникелькремнистые (Х20Н14С2, Х25Н20С2).

Наиболее широкое применение получили хромоникелевые аустенитные стали, обладающие высокими антикоррозионными и механическими свойствами, а также хорошей пластичностью, свариваемостью и относительно высокой прочностью при температуре не выше 770°С.

При производстве листового металла применяют главным образом рулонный способ. Лишь незначительную часть сталей отдельных марок подвергают полистовой прокатке, что наиболее характерно для производства крупногабаритного и сравнительно толстого листа, а также для осваиваемых новых марок сталей. В условиях ОАО «ЧМК» лист производят рулонным способом.

Размерный сортамент листопрокатного цеха ОАО «ЧМК»:

• лист холоднокатаный толщиной 0,5…6,0 мм, шириной 600…1500 мм, длиной 2000…4000 мм.

• рулон холоднокатаный толщиной 0,5…6,0 мм шириной 100…1500 мм весом до 5т.

Технологический процесс холодной прокатки нержавеющей стали

Типовая схема технологии производства холоднокатаной нержавеющей листовой стали включает термическую обработку горячекатаных полос, травление, холодную прокатку, термическую обработку холоднокатаных полос, травление холоднокатаных полос, дрессировку, порезку полос на листы, сортировку и упаковку.