Справочник прокатчика. Книга 1. Производство горячекатаных листов и полос
Коновалов Ю.В.
Теплотехник, 2008 г.
Глава 3. Основное оборудование листопрокатных цехов"
1. Классификация прокатных станов Комплекс машин и механизмов для получения металлоизделий методом прокатки и их обработки в технологическом потоке называют прокатным станом.
Листовые прокатные станы классифицируют по следующим признакам: по видам производимой продукции и условиям прокатки - толстолистовые (ТЛС), широкополосные станы горячей прокатки (ШСГП), станы холодной прокатки (СХП);
по режиму работы - нереверсивные (направление вращения валков постоянное) и реверсивные (направление вращения валков после прохода полосы изменяется);
по числу клетей — одноклетевые и многоклетевые;
по расположению клетей - непрерывные, полунепрерывные, тричетверти-непрерывные, с последовательным расположением клетей (тандем).
2. Классификация оборудования прокатных цехов по назначению В теории организации производства отдельные операции, необходимые для осуществления технологического процесса, подразделяют на основные, сопутствующие и вспомогательные.
В прокатных цехах к основным операциям относят непосредственно прокатку; к сопутствующим - нагрев и охлаждение металла, порезку на мерные длины и зачистку концов полос, правку, термообработку проката; ко вспомогательным - транспортировку, поперечное перемещение, кантовку, смотку раскатов и полос, маркировку и упаковку продукции, перевалку валков.
В соответствии с этим и классифицируют оборудование - основное, сопутствующее и вспомогательное. Однако на практике чаще оборудование делят на две группы - основное и вспомогательное (ко вспомогательному относят и сопутствующее).
Укрупненно все оборудование прокатного цеха также делят на механическое, технологическое и электрическое.
К механическому оборудованию относят машины и механизмы.
Основное оборудование размещено на главной (рабочей) линии прокатного
стана.
3, Гпавная линия прокатного стана
Главная линия прокатного стана показана на рис.8. Она в общем случае включает в себя рабочую клеть, станины, прокатные валки, шпиндели (условно показан один шпиндель универсальный, другой - трефовый), шестеренную клеть, коренную муфту, редуктор, моторную муфту, главный электродвигатель. На листовых станах старого типа имеются маховики.
4. Рабочие клети
Рабочая клеть прокатного стана состоит из двух станин, установленных на фундаментных площадках и скрепленных между собой траверсами (поперечинами), валков с подушками и подшипниками, установочных механизмов для перемещения и фиксирования валков, валковой арматуры, устройств для подачи смазки на оборудование и воды для охлаждения валков.
Рабочие клети, в которых установлены как горизонтально, так и вертикально расположенные валки, называют универсальными.
Станины могут быть открытого или закрытого типа (рис.11). В большинстве случаев на крупных листовых станах применяют станины закрытого типа, поскольку они более прочные и жесткие. Станина закрытого типа представляет собой литую раму с окном для подушек с подшипниками. В нижней части станины имеются лапы для крепления её к плитовинам. Станины открытого типа имеют съемную крышку.
Сечение стоек станин двутавровое или прямоугольное. Станины отливают из стали. На листовых станах масса станин достигает 390 т. Прокатные валки являются основным рабочим технологическим инструментом процесса прокатки. Поскольку относить их к механическому оборудованию нецелесообразно, то материалы о них выделены в отдельную главу.
Подшипники прокатных валков передают силы, возникающие при деформации металла, от валков на подушки и другие узлы рабочей клети и, в конечном итоге, на станину клети, а также удерживают валки в заданном положении. Особенность работы подшипников - высокая удельная нагрузка.
Для прокатных валков листовых станов применяют подшипники жидкостного трения и подшипники качения.
Подшипники жидкостного трения (ПЖТ) являются подшипниками скольжения закрытого типа. Принцип их работы заключается в том, что при всех условиях работы (при больших давлениях и даже небольших скоростях скольжения шейки валка в подшипнике между шейкой и подшипником всегда сохраняется масляная пленка, благодаря чему шейка валка как бы плавает в подшипнике. Состояние жидкостного трения обеспечивается в ПЖТ благодаря зеркальной обработке трущихся деталей и герметичной конструкции самого подшипника.
Основными деталями подшипника являются втулка-вкладыш и втулка-цапфа (рис. 12).
Горячий посад слитков в нагревательные колодцы
В традиционных комплексах - сталеплавильный-прокатный цехи затраты энергии и расходные коэффициенты металла определяются, главным образом, следующими факторами:
- схемой движения металла от сталеплавильных агрегатов до прокатных станов, производящих как заготовку, так и готовый прокат;
- способом разливки стали (в слитки или непрерывный);
- видом посада металла в нагревательные устройства (холодный, теплый, горячий);
- применяемым типом прокатного оборудования.
Поскольку в книге представлены материалы по листопрокатному производству, то слитковый передел представлен кратко в двух аспектах - нагрев металла в колодцах листовых станов для производства плит (см. главу 5) и при транзитной прокатке металла в комплексах слябинг-ШСГП (на ОАО «Запорожсталь»).
При слитковом переделе обычно применяют следующую схему расположения цехов и движения металла - сталеплавильный цех, где производят как выплавку, так и разливку стали в слитки в разливочном пролете, транспортировку слитков к отдельно стоящему стрипперному отделению, где производят «раздевание» слитков и далее их подача в пролет нагревательных колодцев слябинга или ТЛС, нагрев в колодцах, прокатка на слябинге и передача слябов в листопрокатный цех для нагрева их и последующей прокатки
Следует отметить, что такой элемент энергосберегающей технологии, как горячий посад слитков в нагревательные колодцы, широко использовался в мировой практике и используется сейчас там, где сохранились блюминги и слябинги. Горячий или теплый посад слитков составляет 80-95% от общего объема нагреваемого металла в нагревательных колодцах (при средней температуре посада 850°С). Высокая эффективность достигается и при использовании технологии посада слитков в колодцы с незастывшей сердцевиной. Горячий посад слитков позволяет уменьшить число и протяженность нагревательных колодцев, существенно снизить энергозатраты на нагрев металла и уменьшить его угар.
Горячий посад слябов в нагревательные печи' Горячий посад слябов в печи листовых станов за рубежом до энергетического кризиса применяли в ограниченных объемах, так как считали необходимым их тщательно контролировать в холодном состоянии и при обнаружении - удалять дефекты. После первого мирового энергетического кризиса за рубежом объемы горячего посада заготовок в печи были резко увеличены, с одновременным повышением требований к качеству стали.
Впервые в СССР горячий посад катаных слябов применили на стане 1680 ОАО «Запорожсталь» в 1950 г., а в 1960 г. доля полос из слябов горячего посада составила около 80% и в дальнейшем колебалась в различные годы от 79 до 85%. При этом температура слябов при горячем посаде составляла 800-900°С. При этом при нагреве слябов холодного и горячего посада температуру не меняли, разница заключалась лишь во времени нагрева [171].
На всех следующих вводимых в Советском Союзе ШСГП предусматривали горячий посад слябов. Обычно различают горячий посад (температура выше 700°С), теплый (400-700°С) и холодный (менее 400°С). Посад слябов в нагревательные печи с температурой 500-1000°С позволяет повысить производительность нагревательных печей и стана 1680 ОАО «Запорожсталь» на 70%, экономить до 15% топлива по сравнению с нагревом и прокаткой слябов холодного посада. Угар металла при этом снижается на 1% (абс.) [171].
Аналогичные результаты были получены и на других комплексах слябинг-ШСГП [172-174]. Главным условием, необходимым для больших объемов горячего посада слябов, было и остается условие высокого их качества [175].
Переход на непрерывную разливку слябов существенно снизил возможности горячего посада как по температуре слябов, так и по объему горячего и теплого посада. Усложняло положение и то, что практически все слябы после разливки выкладывали на стеллажи, делали их осмотр и при обнаружении дефектов зачищали. К началу 90-х годов прошлого века ни на одном листопрокатном стане СССР не использовали технологию горячего посада слябов с МНЛЗ.
Первые работы по организации теплого посада непрерывнолитых слябов выполнили сотрудники Донниичермета в комплексах МНЛЗ-стан 2000 ОАО НЛМК и МНЛЗ-стан 2000 ОАО «Северсталь» [176].
Схемы расположения оборудования на участках «машина газовой резки (МТР) МНЛЗ - нагревательные печи станов 2000» этих комплексов показаны на рис.191 и 192.