Тонкослябовые литейно-прокатные агрегаты для производства стальных полос.

В.М.Салганик, И.Г.Гун, А.С.Карандаев, А.А.Радионов.

МГТУ, 2003 г.

Еще в начале 90-х годов в отношении перспектив производства горячекатаной листовой продукции имелись различные, зачастую противоречивые оценки. Одна из точек зрения заключалась в том, что значимость традиционных станов горячей прокаткиполосы уменьшается, и они должны быть сохранены и предназначены только для прокатки труднодеформируемых сталей. Массовое производство большинства марок стали должно осуществляться на совмещенных тонкослябовых литейно-прокатных агрегатах.

По мнению других специалистов, концепцией будущего является "сверхкомпактный" стан горячей прокатки полосы, состоящий из нагревательной печи, печи с моталкой и пятиклетевой чистовой группы. На этом стане предполагается использовать толстые и тонкие слябы и вести прокатку в черновой группе в реверсивном режиме.

Тонкослябовый ЛПА на данном этапе развития металлургии -совершенный агрегат для производства горячекатаных полос общего назначения при объеме производства до 800 тыс. т в год. Их создание признается нецелесообразным лишь в следующих случаях:

- при отсутствии 100%-ной гарантии качества отливаемых слябов;

- при требуемой производительности свыше 1,5 млн т в год;

- при производстве горячекатаного листа из легированных, электротехнических марок стали и подката для цехов жести.

При таких условиях предпочтительно строительство традиционных станов с толстослябовыми МНЛЗ.

Применение сталеплавильных мини-заводов является целесообразным также в комплексе действующих предприятий с полным циклом. Например, на заводе фирмы Thyssen Krup Stahl, имеющем два современных широкополосных стана горячей прокатки, каждый месяц выпускается почти 1000 различных марок сталей. В этот сортамент входят простые углеродистые стали, высокопрочные двухфазные с пределомтекучести более 700 И/мм2, полупродукт для производства белой жести с особо высокими требованиями по степени чистоты, тонкие листы с покрытием для наружных деталей кузовов автомобилей, листовая электротехническая сталь с высоким содержанием кремния и алюминия и специальные стали. При этом почти вся металлопродукция выпускается в диапазоне размеров с толщиной от 1,5 до 5 мм и шириной от 600 до 2000 мм и более. Марочный сортамент работающих в настоящее время сталеплавильных мини-заводов включает в себя не более 50 различных наименований стальных полос, к которым не предъявляются экстремальные требования по степени чистоты, качеству поверхности или по геометрии полосы. Кроме того, диапазон размеров по ширине и толщине полосы здесь более узкий.

Достаточно перспективными представляются варианты организации производства, согласно которым для специальной продукции найдут применение способылитья заготовок с размерами, близкими к конечным. При этом широкополосные станы горячей прокатки, выпускающие в настоящее время весь сортамент, будут разгружены по отдельным пунктам программы. Это может быть эффективно по группе коррозионно-стойких сталей. Здесь также имеют хорошие перспективы технологии прямого литьяполосы с использованием двухроликовых кристаллизаторов. Другими примерами разгрузки широкополосных станов могут быть углеродистые стали или электротехнический лист. При этом за широкополосными станами горячей прокатки еще останется такое разнообразие марок и размеров, которое не может быть обеспечено технологиейлитья тонких слябов или прямого литья полосы.

В указанных условиях задача металлургических заводов с полным циклом будет заключаться в увязке современных технических возможностей с экономичными структурами предприятий среднего масштаба и сокращении тем самым условно постоянных издержек.

В 90-е годы среди заказов на новые установки однозначно преобладала тенденция к совмещенным тонкослябовым ЛПА. Если первоначально агрегаты этого типа реал и зовы вались только на сталеплавильных мини-заводах, т. е. на заводах с дуговой печью, МНЛЗ и прокатным цехом, то в последние годы их начали строить и на металлургических заводах с полным циклом с кислородно-конвертерным цехом. Сортамент разливаемых и прокатываемых материалов также расширился, а толщина готовых полос постоянно уменьшалась. Получаемая тонкая горячекатаная полоса все больше заменяет холоднокатаную.

Вместе с тем становится очевидным, что однозначного заключения о применимости в будущем прокатныхагрегатов только одного типа быть не может. В настоящее время выработаны определенные критерии по оценке эффективности размещения металлургических предприятий различной мощности в зависимости от наличия сырья, топлива, расстояний до потребителя, наличия трудовых ресурсов и др. Сумма этих критериев определяет возможность появления как супергигантов металлургии, так и мини-заводов. Однако, основываясь на анализе общих тенденций, безусловно можно прогнозировать увеличение продукции мини-заводов, выполненных на базе литейно-прокатных агрегатов.

В качестве наглядного примера рационального применения традиционной и новой технологий, достаточно заметить, что фирма Безусловно в будущем свое место в металлургии найдут и традиционная технология непрерывного литья и прокатки, и технологиялитья листовых заготовок, близких по размерам к готовой продукции. Однако, как прогнозировалось многими специалистами, к 2000 г. в распределении долей рынка произошел сдвиг в пользу новых технологических процессов.

К настоящему времени ведущими зарубежными фирмами предложены и совершенствуются различные концепции и разработано достаточно много компоновок ЛПА, которые обладают определенными достоинствами и недостатками. В связи с этим проводится анализ наиболее интересных и перспективных ЛПА как построенных и находящихся в эксплуатации, так и на стадии разработки. Далее приводится более подробное сравнение экономических показателей производства, энергетических характеристик и показателей качества продукции конкретных агрегатов, в том числе и по отношению к традиционным комплексам МНЛЗ-ШСГП. Техника непрерывной разливки стали коренным образом изменила структуру сталеплавильного производства и оказала значительное влияние на развитие технологии прокатки. Необходимые ранее высокие степенидеформации для получения конечных свойствстали как материала оказались излишними [59].

Технология непрерывной разливки по сравнению с разливкой в изложницы обеспечивает достижение более однородных свойств по сечению и длине разливаемых заготовок. Это справедливо не только для одной плавки, но и для серии последовательно разлитых плавок. Разливка осуществляется без доступа воздуха, что позволяет сохранить достигнутую при обработке в ковше высокую степень чистоты металла. Для защиты разливочной струи используются погружные разливочные стаканы с обдувомаргоном для предупреждения попадания воздуха [46, 47].

В последние десятилетия процесс непрерывного литья становился все более отработанным с конструктивной точки зрения. С применением серийного литья ("плавка на плавку") и в некоторых случаях горячего посада и прямой прокатки он удачно вписался в технологическом и организационном отношениях в структуру между сталеплавильным цехом и прокатным станом. При рассмотрении процессов непрерывного литья в сочетании с горячей обработкойдавлением (рис. 2.3) видно, что горячий посад обеспечил дальнейшее сокращение технологического цикла (рис. 2.3, а), а прямая (транзитная) прокатка (рис. 2.3, б) явилась шагом к совмещению обоих этапов передела в одной линии. Лишь небольшую долю сталей по соображениям качества или размеров не представляется возможным разливать на МНЛЗ.

Следующим шагом к сокращению этапов производственного процесса является получение заготовок с размерами, близкими к конечным размерам полосы. Сокращение процессовдеформации происходит благодаря разработке и применению технологиилитья тонких слябов и технологии непрерывного литья полосы. Способы получения заготовок с размерами, близкими к конечным, принято разделять на три группы [46, 47, 61]: