Новая технология модернизации заготовочных станов. Многоручьевая прокатка сортовых заготовок из непрерывнолитых слябов (статья)
Показаны результаты экспериментальных исследований в промышленных условиях новой технологии многоручьевой прокатки при реализации на непрерывно — заготовочном стане, особенности деформации и энергосиловых параметров, а также показатели качества макро- и микроструктуры опытного металла. Представлены планировки оборудования стана и опытно-промышленной линии многоручьевой прокатки и некоторые конструктивно-технологические разработки, способствующие надежной реализации этого способа. Приводится оценка экономической эффективности от проведения реконструкции непрерывно-заготовочного стана на основе технологии многоручьевой прокатки.
Объективная необходимость переработки все возрастающего объема непрерывнолитых слябов (НЛС) повышает актуальность, значимость и сложность проблемы реконструкции об-жимно-заготовочных комплексов для обеспечения экономичного производства и улучшения качества сортовых заготовок.
Проблема усугубляется также тем, что проводимая в настоящее время и в большей степени планируемая на последующие годы реконструкция оборудования обжимных станов сохраняет специфику традиционной технологии. Поэтому концепция реконструкции обжимно-заготовочных комплексов и сортовых
передельных станов должна строиться на обеспечении возможности совмещения и сохранения преимуществ слябовых МНЛЗ, а также оборудования и технологии прокатки на блюмингах и непрерывно-заготовочных станах (НЗС): универсальность получения широкого сортамента и более низкие удельные капитальные и эксплуатационные затраты.
В этом направлении, с нашей точки зрения, перспективна технология многоручьевой прокатки: одновременная прокатка и продольная разрезка в калиброванных валках непрерывнолитых или катаных слябов или, по крайней мере, ее основные принципы, которые могут составить ряд продуктивных вариантов компоновки технологических линий.
В Уралмаше разработана и в лабораторных и промышленных условиях НЗС 900/700/500 комбината «Криворожсталь» опробована новая технология многоручьевой прокатки для получения сортовых заготовок, основанная на смещении частей металла друг относительно друга в валках с шахматным (ступенчатым) расположением ящичных калибров (Поляков Б.Н. Повышение качества технологий и долговечности оборудования прокатных станов. Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 1994. 4.2. 192 с). Отличительной особенностью способа калибровки является наличие на ручьях калибров симметричных профилированных гребней на кромках дисков — буртов (заявка на предполагаемое изобретение «Способ калибровки прокатных валков» m 2520063, кл. В21 В 1/02) (рис. 1). Их назначение — повысить качество заготовок и снизить усилия деформации. Ввиду того, что интенсивные сдвиговые деформации локализуются в узкой зоне между гребнями верхнего и нижнего валков, существенно уменьшается утяжка и искажение профиля полосы, в самом же очаге деформации создается благоприятная схема напряженного состояния, приближающаяся к всестороннему сжатию.
При опробовании технологии в качестве исходной заготовки использовали НЛС Донецкого металлургичесного завода (Макаров Ю.Д., Поляков Б.Н., Соколов П.Б. Многоручьевая прокатка сортовых заготовок из непрерывнолитых слябов // Сталь. 1984. m 5. С. 35—37). Слябы разделяли на сортовые заготовки последовательно в горизонтальных клетях 900 ml и т2 за один проход (рис. 2). При минимальном зазоре между валками (3 мм) происходило полное разделение полосы на заготовки благодаря чередованию верхнего и нижнего давления. Максимальная величина заусенца, образующегося в местах окончательного разделения, не превышала 3 мм (рис. 3). Визуальный осмотр заготовок не выявил трещин, морщин или других дефектов поверхности, препятствующих дальнейшей прокатке.
В ходе эксперимента фиксировали крутящие моменты на валках и токи якорей главных приводов клетей. Анализ результатов статистической обработки замеров показал, что исследуемые параметры распределены нормально, имеют небольшие показатели асимметрии и эксцесса. Средние значения величин крутящих моментов в клетях m 1 и m 2 составляют соответственно 0,453 и 0,615 МДж. Колебания параметров оказались незначительными, коэффициенты вариации изменялись в диапазоне от 3,54 до 3,85%, что свидетельствует о высокой стабильности процесса, его устойчивости к изменению условий трения и воздействию случайных факторов.
По сравнению с существующей технологией прокатки процесс продольного разделения слябов на сортовые заготовки характеризуется большей стабильностью (разброс значений аналогичных параметров в 3—5 раз ниже) и меньшим (в 1,1 — 1,4 раза) средним уровнем этих параметров.
Полученные заготовки сечением 80x80 мм прокатывали на мелкосортном стане 250 m 4 на круг диаметром 16 мм. Готовая продукция прошла контроль ОТК завода: поверхность опытных прутков (также как и полученных по существующей технологии) соответствовала требованиям стандартов.
Для выявления качества опытного металла выполнили металлографические исследования. Макроструктура заготовок, в отличие от исходных слябов, характеризуется более мелким зерном, что связано с перекристаллизацией металла литого сляба в процессе нагрева под горячую прокатку и с измельчением зерна в результате деформации; зона столбчатых дендритов не выявляется. Дефекты металлургического характера не обнаружены. Особенности расположения зоны центральной ликвации в раскатах определяются течением металла в процессе деформации при прокатке. Ликвационная зона изгибается и смещается относительно поперечной оси раската в соответствии со сдвигом металла при формировании заготовок.
Дендритное строение макроструктуры заготовок после травления реактивом Обергоффера не выявляется. Металл характеризуется невысокой загрязненностью сернистыми включениями (как и исходные слябы).
Микроструктура заготовок — ферритно-перлитная, с преобладанием феррита. Величина зерна вблизи поверхности соответствует номеру 5 ( ГОСТ 5639-82 ), а в центральных зонах — номеру 4. Преобладание относительно крупного зерна в структуре заготовок связано, прежде всего, с высокой температурой конца прокатки (более 1100 °С) и относительно небольшой степенью деформации.
Исследования прутков (круг диаметром 16 мм) показали, что металл имеет однородную мелкозернистую ферритно-перлитную структуру, соответствующую номеру 8—9 по ГОСТ 5639-82. Зона центральной ликвации в микроструктуре прутков не выявляется. Горячее травление прутков также не выявило дефектов, связанных с выходом ликвации на поверхность. В целом результаты металлографических исследований свидетельствуют о хорошем качестве металла и микроструктуры прутков, не уступающем прокату, получаемому по существующей технологии.
Все механические характеристики опытного сортового проката удовлетворяют требованиям ГОСТ 380-71 для стали Ст. 3 сп. Результаты статистической обработки свидетельствуют о нормальном распределении характеристик механических свойств проката, о небольшой, чаще всего, несущественной величине показателя асимметрии и эксцесса, о незначительном рассеянии (коэффициенты вариации изменяются в пределах от 1,87 до6,65%) (Макаров Ю.Д., Поляков Б.Н., Соколов П.Б. Многоручьевая прокатка сортовых заготовок из непрерывнолитых слябов//Сталь. 1984. m 5. С. 35-37).
Предложенный способ калибровки и схема деформации имеют некоторые преимущества по сравнению со способом многоручьевой прокатки в диагональных калибрах (Поляков Б.Н. Повышение качества технологий и долговечности оборудования прокатных станов. Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 1994. 4.2. 192 с):