Основы технологии прокатки на реверсивных станах

Шишко В.Б., Трусов В.А., Чиченев Н.А.

Металлургия, 2008 г.

СОРТАМЕНТ БЛЮМОВ, СЛЯБОВ И ЗАГОТОВОК

Прокат, получаемый на специальных обжимных станах - блюмингах, блюмингах-слябингах и слябингах, называется блюмом или слябом соответственно и является полупродуктом, т.е. представляет собой промежуточный продукт технологического процесса, предназначенный для дальнейшей обработки. К полупродуктам относятся также различные типы заготовок, прокатываемых на заготовочных станах, и сутунка (плоская заготовка толщиной от 4 до 35 мм для поштучной или пакетной прокатки тонких листов толщиной 0,18...3,00 мм).

Блюм - полупродукт металлургического производства в виде заготовки квадратного сечения, прокатанной из слитка на блюминге (со стороной квадрата 140...450 мм) или полученной на МНЛЗ (со стороной более 100 мм). Блюмы служат исходной заготовкой для заготовочных и сортопрокатных станов. По форме поперечного сечения прокатывают блюмы квадратные (или близкие к ним) с закругленными углами и фасонные. Сортамент квадратных блюмов определен ГОСТ 4693-77 и включает 18 типоразмеров от 140x140 мм до 450x450 мм с радиусами закруглений от 20 до 60 мм; допустимые отклонения размеров по стороне квадрата в пределах 5... 10 мм. Длина поставляемых блюмов из сталей конструкционных марок при размерах поперечного сечения до 200 мм составляет 2...6 м, от 210 до 250 мм - 1,5...4 м, от 260 до 450 мм - 1...4 м. Блюмы качественных сталей всех размеров поставляются длиной 1...4 м. Для крупносортных станов, в сортаменте которых имеются фасонные профили (балки, швеллеры и т.п.), на блюминге по специальным техническим условиям прокатывают фасонные блюмы.

Сляб- полупродукт металлургического производства в виде заготовки прямоугольного сечения с большим отношением ширины к высоте (до 15), используемой для получения листового или полосового проката. Слябы изготавливают прокаткой слитков на обжимных станах (слябингах, блюмингах-слябингах и слябингах) или получают на МНЛЗ. ГОСТ 9137-77 предусматривает прокатку 21 типоразмера слябов толщиной от 100 до 250 мм с градацией через 5 мм до толщины 145 мм и через 10 мм при толщине от 150 мм. По ширине слябы поставляют размером 300...2000мм с градацией 20мм до ширины 700мм и 50 мм при ширине свыше 700 мм. Допустимые отклонения размеров слябов по толщине ±4...5мм, по ширине ±10мм. По длине слябы поставляют в пределах от 1300 до 5000 мм. Слябы, предназначенные для прокатки на широкополосных станах, могут иметь длину до 10... 12 м.

В условиях производства отдельных заводов прокатка блюмов и слябов может производиться по специальным ТУ и их размеры могут отличаться от размеров, установленных соответствующими стандартами.

Заготовки в зависимости от назначения разделяют на квадратные передельные, осевые, кузнечные и трубные. Заготовки передельные квадратные получают в основном прокаткой блюмов на непрерывно-заготовочных станах или прокаткой блюмов и слитков небольших размеров на линейных заготовочных станах. В соответствии с ГОСТ 4693-77 предусматривается прокатка заготовок 30 типоразмеров со стороной квадрата от 40 до 250 мм с радиусами закругления от 7 до 35 мм соответственно. Длина поставляемых заготовок с размерами поперечного сечения до 100мм- З...9м, от 105 до 150мм-2...8 м, свыше 150 мм - 2...6 м. Заготовки всех размеров поперечного сечения из легированных марок сталей поставляются длиной 1.. .6 м.

Заготовки осевые могут поставляться квадратного и круглого поперечного сечения. Квадратные заготовки прокатывают на блюмингах или рельсобалочных станах, и они предназначены для изготовления осей подвижного состава железных дорог широкой колеи (вагонов, тепловозов, моторных вагонов). ГОСТ 4728-72 предусматривает 11 типоразмеров заготовок с размерами поперечного сечения от 190x190 мм до 350x350 мм.

Заготовки осевые круглые диаметром 150 мм прокатывают из блюмов на крупносортных и рельсобалочных станах. Эти заготовки служат для изготовления осей трамвайных вагонов.

Кузнечные заготовки квадратного и прямоугольного сечения используют для прокатки сортовых профилей и сутунки, а также в качестве поковок на машиностроительных заводах.

Заготовки трубные прокатывают диаметром 80...270 мм на заготовочных, специальных трубозаготовочных, рельсобалочных и сортовых станах. Они служат исходной заготовкой для производства бесшовных труб прессованием и на трубопрокатных станах.

Форма слитков для прокатки блюмов (сортовые слитки) определяется двумя основными параметрами:

- отношением высоты слитка (без прибыльной части) к диаметру окружности, вписанной в поперечное сечение в средней по высоте части слитка;

- конусностью слитка на каждую сторону.

Форма изложниц для разливки стали приведена на рис. 1. Спокойную сталь разливают в изложницы, расширенные кверху с прибыльной надставкой (рис. 1,а). Отношение высоты к диаметру вписанной окружности слитков обычно составляет З...3,5. Конусность для слитков углеродистых и легированных сталей лежит в пределах 2...4%, а для высоколегированных сталей - 5...7%. Принимая во внимание, что конусность позволяет создать направленность затвердевания (кристаллизации) металла в изложнице, уменьшить осевую пористость слитка и облегчить его извлечение из изложницы, в некоторых случаях для разливки высоколегированных сталей с целью повышения плотности металла применяют двойную конусность: 2...4 % в нижней части и 7...8 % в верхней части изложницы. Следует иметь в виду, что уменьшение высоты слитка при постоянном диаметре вписанной окружности также способствует улучшению плотности металла.

Соотношение сторон поперечного сечения по средним размерам для сортовых слитков, как правило, составляет 1,10...1,15, а масса в среднем 7... 10 т. Такое соотношение размеров объясняется тем, что на блюминге число проходов нечетное и, следовательно, по одной стороне на один проход больше, чем по другой. Поэтому разность сторон среднего сечения слитка принимают равной величине среднего обжатия за проход (70... 100 мм).

Слитки для прокатки слябов имеют поперечное сечение с соотношением сторон по средним размерам 1,5...3,0 и массу 10...25 т.

Форма листовых слитков определяется тремя параметрами:

- отношением средней ширины к средней толщине слитка;

- отношением высоты слитка к средней ширине;

- конусностью широких и узких боковых граней.

Отношение высоты к средней ширине для слитков спокойной стали обычно составляет 1,0... 1,5, отношение ширины к толщине 2,0...3,0, конусность по широкой грани 2,5...3,5 % и по узкой грани 2,0...3,0 %.

Листовые слитки кипящей и полуспокойной стали имеют отношение средней ширины к толщине 1,5...2,0, отношение высоты к средней ширине 1,2...2,0, конусность по широкой грани 2,5...3,5 % и конусность по узкой грани 0,9...2,0 %.

Оптимальный развес и размеры слитка зависят от целого ряда факторов и в первую очередь - от химического состава стали, назначения слитков, диаметра валков и мощности привода. Слитки легированных и высоколегированных сталей, как правило, имеют меньшую массу и размеры, чем слитки углеродистых сталей. Увеличение развеса слитка за счет увеличения размеров поперечного сечения из-за недостаточной относительной глубины проникновения деформации в первых проходах может приводить к появлению значительных внутренних напряжений и нарушению сплошности металла. Увеличение развеса слитков за счет увеличения их высоты повышает производительность, но оно сравнительно невелико, так как приводит к увеличению машинного времени. Значительно большее увеличение производительности достигается при увеличении конечных размеров блюмов и при сохранении развеса слитков. Поэтому целесообразно прокатывать блюмы максимально возможного поперечного сечения.

2. РЕЖИМЫ ОБЖАТИЙ ПРИ ПРОКАТКЕ БЛЮМОВ

Основные этапы проектирования калибровки валков блюминга состоят из расчета режима обжатий по проходам, числа проходов, числа и порядка кантовок, определения величины уширения металла и размеров поперечного сечения раската по проходам, По результатам расчета определяют размеры калибров и их расположение (монтаж) на валках.

Вопросы, связанные с выбором величины обжатий и распределением их по проходам, имеют первостепенное значение для производительности стана и качества прокатанных блюмов. Величина обжатий определяется условиями захвата, пластичностью металла, прочностью валков и деталей стана и мощностью привода.

Режим обжатий должен удовлетворять следующим требованиям:

- получение блюмов заданной формы, размеров и качества;

- отсутствие перегрузок электродвигателей главного привода и превышения допустимых усилий прокатки

- обеспечение нормальных условий захвата раската валками;

- минимальная продолжительность цикла прокатки, для чего необходимо стремиться к сокращению числа проходов, кантовок и пер