Промежуточное перемоточное устройство

Промежуточное перемоточное устройство (в англоязычной литературе Coil Box) устанавливается между черновой и чистовой группами клетей ШСГП.

Технология «Coil Box» представляет собой промежуточный процесс, целью которого является сматывание раската на высокой скорости при выходе из черновой группы клетей с последующим разматыванием материала на более низкой скорости и его задачей в чистовую группу клетей.

Процесс сматывания сокращает площадь поверхности теплоизлучения раската. После разматывания раскат имеет фактически такую же температуру, что и при сматывании, а передний и задний конец меняются местами, что позволяет вести прокатку в чистовых клетях с постоянной скоростью без ускорения чистовой группы клетей для компенсации теплового клина. Такая технология позволяет сократить затраты электроэнергии при прокатке материала в чистовой группе клетей, обеспечивает большую однородность металлургических свойств по длине конечного продукта и позволяет расширить ассортимент продукции, прокатываемой на стане.

Современные конструкции промежуточного перемоточного устройства позволяют осуществлять процесс смотки и размотки в одном агрегате без передачи рулона. В этом случае намотка рулона производится «сверху» без использования сердечника, после чего производится отгиб конца полосы без перемещения или поворота рулона, а затем его размотка.

Использование ППУ позволяет:

- снизить тепловые потери раскатом на промежуточном рольганге с 1, 5 до 0, 05–0, 08° С/сек, за счет чего снизить температуру нагрева сляба на 50°С;

- повысить массу сляба за счет увеличения длины раската, которая ограничивается длиной промежуточного рольганга;

- более компактно разместить оборудование стана за счет уменьшения его длины;

- использовать ППУ в качестве буфера (задержка 5 мин и более);

- обеспечить равенство температур заднего и переднего конца раскатов, что позволяет работать без ускорения чистовой группы клетей (экономия электроэнергии до 40%).

- Несмотря на все преимущества, ППУ имеет ряд недостатков:

- более высокая стоимость по сравнению с экранами;

- снижение производительности стана;

- наличие дополнительного оборудования, которое может служить источником аварийных ситуаций;

- ограниченная толщина сматываемых полос (до 35–40 мм).

Низкотемпературная прокатка

Сущность процесса низкотемпературной прокатки (также встречается термин низкотемпературный нагрев) заключается в значительном, на 100–400 °С, уменьшении температуры начала прокатки. Такое снижение температуры нагрева приводит к существенному уменьшению расхода топлива на нагрев заготовок и времени нагрева. Последнее увеличивает производительность печи и снижает окалинообразование.

Низкотемпературная прокатка относительно давно и успешно применяется на тонколистовых широкополосных станах, а также на проволочных и сортовых станах. Проведенные исследования показали, что благодаря снижению температуры начала прокатки можно достигнуть сокращения расхода энергии до 120 МДж/т на среднесортном стане и 195 МДж/т – на мелкосортном.

С одной стороны снижение температуры нагрева на каждые 10 °С сокращает расход топлива на 0, 3–1, 0 кг у.т./т и угар металла на 0, 4–1, 2 кг/т. С другой стороны, увеличивает расход электроэнергии на прокатку и износ валков на 1–2%, что обусловлено возрастанием сопротивления металла деформации и, соответственно, силы прокатки. Однако в денежном эквиваленте экономия расходов на топливо больше в 4 раза, чем дополнительные затраты на электроэнергию.

Одним из примеров реализации технологии низкотемпературной прокатки на сортовом стане является завод фирмы Fagerstad AB Osterbyverken (Швеция). На этом заводе технология низкотемпературной прокатки была применена при производстве мелкосортного проката квадратного сечения 10, 5× 10, 5 мм из заготовок диаметром 70 мм из углеродистой стали. На стане снизили температуру начала прокатки с 1150 до 750 °С, то есть на 400 °С. А для прокатки заготовок из пружинной, подшипниковой, инструментальной и нержавеющей сталей допустимо снижать температуру начала прокатки до 800–950 °С. Снижение затрат энергии составляет от 306 до 468 Мдж/т.

Следует отметить, что при прокатке среднеуглеродистых сталей ~80% энергии тратится на нагрев металла до 1150 °С. При снижении этой температуры до 750°С качество продукции остается соответствующим стандартам Швеции, а затраты энергии, невзирая на увеличение нагрузки двигателей стана, уменьшаются. При снижении температуры прокатки нержавеющих сталей до 800–950 °С затраты энергии уменьшаются на 13–20%.

Еще одним из положительных эффектов от использования технологии низкотемпературной прокатки является снижение потерь тепла раскатом во время прокатки и транспортировки. В связи с тем, что теплоотдача от раската в окружающую среду зависит от 4-й степени абсолютной температуры (закон Стефана-Больцмана), снижение температуры нагрева приводит и к уменьшению потерь тепла во время прокатки и транспортировки раската.

Установлено, что потери тепла излучением при низкотемпературной прокатке уменьшаются до 70%. В то же время, зависимость потерь тепла в связи с контактом прокатываемого металла с валками от перепада температур носят линейный характер и уменьшаются при снижении температуры метала в меньшей степени.

С другой стороны приход энергии от разогрева металла в условиях пластической деформации, если прокатка ведется в одинаковых энергосиловых условиях, зависит только от числа проходов. Уменьшение температуры нагрева влечет за собой уменьшение разовых абсолютных обжатий, что приводит к увеличению числа проходов. Например, если при обычном режиме нагрева сляба в черновой клети ТЛС совершается 5–7 проходов, а в чистовой 9–11, то увеличение числа проходов до 9–15 в случае использовании технологии низкотемпературной прокатки вполне допустимо. Таким образом за счет увеличения количества проходов приход тепла только за счет тепла деформации может увеличится в 1, 5 раза.

Несмотря на все преимущества, применение технологии низкотемпературной прокатки во многих случаях может ограничиваться допустимыми нагрузками на прокатное оборудование (в связи с возрастанием силы прокатки), а также требованиям к получению необходимой микроструктуры металла.

При разработке технологии низкотемпературной прокатки необходимо решить следующие задачи:

- определить допустимую минимальную температуру нагрева металла с точки зрения обеспечения образования необходимой структуры;

- рассчитать силу прокатки и произвести проверочные расчеты оборудования на прочность;

- рассчитать расход топлива на нагрев и электроэнергии на прокатку при разных температурах нагрева;

- оптимизировать температурный режим по минимуму энергозатрат (или по минимуму денежных затрат).

В качестве примера представлены результаты расчетов расхода энергоносителей в зависимости от температуры нагрева для прокатки полосы толщиной 5 мм. Оптимальной температурой нагрева с точки зрения минимума энергозатрат в этом случае является температура 1000 °С. Следует отметить, что для разных прокатных станов и типоразмеров проката оптимальная температура начала прокатки будет существенно отличаться.

Технология «сухой» прокатки

Еще одной перспективной технологией, которая позволяет сократить потери тепла является «сухая» прокатка. Данная технология заключается в препятствовании попаданию воды из системы охлаждения валков на прокат благодаря применению замкнутых систем охлаждения.

Это позволяет избегать дополнительных потерь тепла раскатом от контакта с охлаждающей водой. Для избегания этих потерь необходима тщательная изоляция раскатов от охлаждающей жидкости, потому как вода забирает наибольшее количество тепла при контакте с поверхностью полосы. Поэтому при разработке замкнутых систем охлаждения важнейшим моментом является создание надежных уплотнений между валками и самой системой.

Предупреждение попадания воды на поверхность раската уменьшает скорость его охлаждения, что приводит к уменьшению силы прокатки или позволяет нагревать металл до меньшей температуры, тем самым экономя энергоносители.

Охлаждение поверхности валков делается более эффективным, что увеличивает срок их службы за счет уменьшения поверхностных напряжений, которые ведут к образованию трещин, и износа. Устройство устанавливается на рабочих валках клети кварто и состоит из двух ограждающих кожухов, каждый из которых имеет корпус и боковые бурты. Обтирочный брус, который обеспечивает отжим воды с поверхности валка изготавливается из нескольких независимых между собой частей для лучшего прилегания к поверхности валка. Боковые уплотнения выполнены как набор брусков из эластичного и антифрикционного материалов.

Во время перевалки оба кожуха прикрепляются к валковому комплекту вне прокатной клети и заводятся в клеть вместе с валками. Уплотнение прижимается к бочке валка под собственным весом кожухов и обеспечивает отжим охлаждающей жидкости с поверхности валка и не попадание ее на раскат. Охлаждающая жидкость после отжима с поверхности валка сливается через отверстия с патрубками.

Также благодаря использованию этого устройства жидкость из систем охлаждения валков не вымывает смазку из подшипниковых узлов нижних валков, что увеличивает срок их службы.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: