Технология прокатного производства.

Б.Б.Диомидов, Н.В.Литовченко.

Металлургия, 1979 г.

Листовой прокат, особенно холоднокатаный, является одним из самых экономичных видов металлопродукции. Из него можно изготовлять разнообразные штампованные и сварные конструкции и изделия, отличающиеся меньшей массой по сравнению с литыми. Так, сварные трубы для газо-нефтепроводов и другие профили, изготовляемые из листового проката, имеют стенки тоньше, чем горячекатаные, и поэтому их использование снижает расход металла на 10—15%.

Доля листового проката в общем объеме прокатного производства в промышленно развитых странах постоянно возрастает, что объясняется быстрым развитием капитального строительства, автомобильной, авиационной, электротехнической, консервной и других отраслей промышленности. В настоящее время в СССР доля листового проката в общем производстве проката составляет несколько более 40 %.

Производство листа в общем выпуске проката в СССР будет неуклонно возрастать, в связи с чем будет продолжено строительство новых высокопроизводительных листопрокатных станов.

Листовая сталь подразделяется на толстолистовую, тонколистовую горячей и холодной прокатки и универсальную. Определяющей в этой классификации является толщина. Так, по отечественным стандартам листы толщиной от 4 до 160 мм относят к толстым; листы толщиной до 3,9 мм (включительно) относят к тонким. Универсальная сталь — горячекатаная сталь прямоугольного сечения шириной от 160 до 1050 мм и толщиной от 4 до 60 мм — прокатывается на универсальных станах, клети которых имеют вертикальные валки, обрабатывающие боковые кромки. При этом кромки получаются после прокатки готовыми. У толсто- и тонколистовой стали боковые кромки в большинстве случаев получаются готовыми только после резки на ножницах. Деление листов на толстые и тонкие является условным. Эта условность становится все большей по мере развития непрерывной прокатки, так как на современных непрерывных листовых станах прокатывают широкий сортамент, включающий как тонкие, так и толстые листы.

ГЛАВА VIII.

ГОРЯЧАЯ ПРОКАТКА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ

1. Сортамент

Как уже отмечалось, повышение доли листовой продукции в выпуске проката является одним из основных направлений в развитии современного отечественного и зарубежного прокатного производства. В связи с этим за последние годы резко возросли объем и сортамент горячекатаной листовой стали. Приведем в качестве примера некоторые размеры горячекатаной листовой стали:

по ГОСТ 1577—70 производится горячекатаная толстолистовая качественная углеродистая и легированная конструкционная сталь толщиной от 4 до 160 мм. Ширина толстых листов 600—3800 мм, длина 2—12 м. Сталь, прокатанная на непрерывных станах, может поставляться в рулонах;

согласно ГОСТ 5520—69 производится толстолистовая горячекатаная углеродистая и низколегированная сталь, пригодная для сварки и предназначенная для изготовления деталей и частей паровых котлов и сосудов, работающих под давлением при нормальной, повышенной и минусовой температурах. Размеры листов: толщина 4—160 и ширина 600—3800 мм, длина 2—12 м. Сталь, прокатанная на непрерывных станах, может поставляться в рулонах;

по ГОСТ 5521—76 производится свариваемая углеродистая и низколегированная толстолистовая и тонколистовая сталь, предназначенная для изготовления сварных конструкций для судостроения. Размеры толстых листов: толщина 4—160 и ширина 600—3800 мм, длина 2—12 м. Размеры тонких листов: толщина 0,5—3,9 (4,0) и ширина 600—1400 мм длина 1,2—4 м. Толсто- и тонколистовая сталь, прокатанная на непрерывных станах, может поставляться в рулонах; ГОСТ 82—70 распространяется на горячекатаную сталь прямоугольного сечения (полосовую) шириной от 160 до 1050 и толщиной от 4 до 60 мм, прокатываемую на универсальных станах. Полосы поставляются длиной от 5 до 18 м;

сталь листовая горячекатаная по ГОСТ 19903—74 изготовляется в листах и рулонах толщиной от 0,5 до 160

и от 1,2 до 12 мм соответственно. Длина листов при ширине 600—3800 мм составляет 1,2—12 м. ширина стали, поставляемой в рулонах, равна 500—2200 мм;

горячекатаная лента из углеродистой стали обыкновенного качества, согласно ГОСТ 6009—74, имеет толщину 1,2—5,0 и ширину 20—220 мм. лента получается горячей прокаткой или продольной резкой горячекатаной листовой рулонной стали и поставляется в рулонах.

Классификация размеров профилей листовой стали в зависимости от способа производства может быть примерно представлена в виде рис. 134.

Согласно ГОСТ 16523—70, горячекатаную и холоднокатаную углеродистую сталь толщиной до 3,9 мм включительно и шириной не менее 500 мм классифицируют по: 1) видам продукции при поставке (на листы и рулоны); 2) нормируемым характеристикам (на категории 1—5); 3) качеству отделки поверхности (на группы: I— особо высокой отделки, II—высокой отделки; III—повышенной отделки, IV—обычной отделки);

4) способности к вытяжке (сталь категорий 1 и 5, на глубокую Г, кроме стали марки ВСт1, и нормальную—Н);

5) методам испытаний [с контролем механических свойств, вытяжки и микроструктуры или без контроля

Согласно ГОСТ 19903—74, на сортамент листовой горячекатаной стали принята классификация по точности прокатки, плоскостности, характеру кромки и размерам.

Как видим, указанные ГОСТы в известной мере классифицируют профили листовой стали не только по толщине, ширине, маркам, но также и по назначению.

Несколько обособленно выделяется производство тонких и тончайших лент, которые по сортаменту разнообразны в силу различного их назначения. От их выпуска зависит, однако, развитие многих важных отраслей народного хозяйства таких, как радио, телевизионная и в значительной мере автомобильная промышленность. Так, в качестве примера кинескопы для цветных телевизоров требуют ленты толщиной 0,1—0,12 мм с чрезвычайно высокой точностью по ширине и длине (планшетность).

Рассмотрим отдельно производство горячекатаной толстой, тонкой и холоднокатаной листовой сталей.

2. Технологические операции при производстве листовой стали

Общепринятыми можно считать следующие варианты технологических схем прокатки толстолистовой стали, если исходным полупродуктом стана являются слитки или слябы: 1) слиток—подготовка к нагреву, нагрев, ПРОКАТКА на подкат определенной толщины и ширины, нагрев подката, ПРОКАТКА на лист окончательных размеров, отделка листа (обрезь переднего, заднего концов раската

и др.);

2) сляб—подготовка к нагреву, нагрев, ПРОКАТКА на стане на лист определенной ширины и толщины отделка листа (обрезь переднего, заднего концов раската, боковых кромок и др.).

Видно, что прокат профилей толстолистовой стали из слитков имеет большее число технологических операций, которые усложняют полный цикл прокатки листа. Причем особое место занимает подготовка слитков к нагреву, т. е. обрезь верхней и нижней его частей.

Несомненно наиболее рациональной и экономически эффективной следует считать технологию прокатки, при которой исходной заготовкой является сляб.

На современных непрерывных тонколистовых станах принято «перекрытие» сортамента листовой стали по толщине более 4 мм. В определенных пределах толщин весь раскат готовой толстолистовой стали оформляется и поставляется в рулонах. Этот процесс включает в себя следующие технологические операции: подготовка слябов к нагреву, нагрев и ПРОКАТКА их на лист, оформление раската в рулон; в некоторых случаях при необходимости раскат разрезается на листы определенной длины.

Значительно больше технологических операций выполняется при холодной прокатке тонких листов. Примерная технологическая схема холодной прокатки тонких листов включает следующие операции: подготовка горячекатаных рулонов к прокатке (травление поверхности листа, предварительная смазка ее), холодная ПРОКАТКА рулонов на непрерывном стане, очистка поверхности рулонов холоднокатаной листовой стали от загрязнений (масла, частично оставшейся окалины и др.), отжиг рулонов в печах для снятия наклепа (упрочнения), дрессировка металла — ПРОКАТКА отожженного листа на дрессировочных станах. Дальнейшие операции после дрессировки связаны с назначением тонколистовой стали.

3. Исходный материал и нагрев его перед прокаткой (общие положения]

Исходным материалом для производства горячекатаной листовой стали на современных станах, как правило, являются слябы. Однако в ряде случаев применяются и слитки, если нет возможности обеспечить стан слябами или требуется ПРОКАТКА листов специального назначения: большой ширины, толщины и длины. Технологические операции при применении слитков нами в общем виде рассмотрены.

На отечественных толстолистовых станах используют слитки прямоугольного сечения массой от 6—8 до 120 т. Однако основной объем проката получают из слит- . ков массой 22—25 т, большая их масса определяется уже специальным назначением листа. Размеры и соотношение сторон слитков, предназначенных для производства слябов и профилей толстолистовой стали, приведены в разделе о производстве полупродукта. Однако следует указать, что при определении толщины слитка надо исходить не только из условий кристаллизации жидкой стали, структуры зерен литой стали и последующих условий ее деформации, но и учитывать такое суммарное обжатие, которое обеспечило бы получение готовой листовой стали требуемого качества. В зависимости от толщины h прокатываемого листа минимальную толщину Я слитка рекомендуется принимать в следующих пределах:

Толщина диета h, мм . S—20 20—40 50—100 120—205

Минимальная толщина

слитка Я, мм..... (18—20) к (12—18) к (7—12) ft (4—7) ft

Как правило, слитки большой массы, предназначенные для производства листовой стали, отливают в изложницы, уширенные кверху и снабженные утепляющими надставками. Конусность слитков должна быть минимальной. В настоящее время конусность слитка на одну сторону принята 1,5—2,5%; чем больше масса слитка, тем больше конусность. Качество поверхности слитков и слябов определяет и качество готовой листовой стали. Поэтому их подготовке к нагреву и прокатке уделяют особое внимание.

Поверхностными дефектами и признаками неподготовленности слитка к нагреву и прокатке являются плены, продольные и поперечные трещины наличие прибыльной части, усадочной раковины и выступов на нижней части от выработки поддонов. Происхождение этих дефектов рассмотрено в первой части — при производстве полупродукта.

Прокатка толстолистовой стали из слитков требует особой и обязательной подготовки по следующим основным технологическим положениям.

Необходимо осуществить обрезь верхней и нижней частей слитка перед посадкой в печь. В усадочной раковине концентрируются различные ликваты, легкоплавкие соединения, которые при нагреве в печи превращаются в жидкую фазу и заливают подину печи или проникают на подину зон нижнего подогрева. Но удаление прибыльной (верхней) части слитка приводит к преждевременному в ряде случаев довольно часто повторяющемуся выходу нагревательной печи из строя, что связано с ее остановками, ремонтом и потерей производительности стана. Кроме того, ненужные верхнюю и нижнюю части слитка, составляющие почти 20% от его общей массы, нагревать в печи, расходуя для этого топливо, нерационально. Кроме того, после обрези верхней и нижней частей слиток оформляется в более удобную и рациональную форму, что благоприятно отражается на его продвижении вдоль подины печи и на собственно процессе прокатки.

Поверхностные трещины и плены удаляются с помощью огневой пневматической или наждачной зачистки. При удалении поверхностных дефектов следует выдерживать соотношение между шириной Ь канавки и ее глубиной hc в месте расположения дефекта:. Если это соотношение не выдерживается, то в процессе обжатия могут образовываться наплывы металла и, таким образом, получатся новые дефекты.

На поверхности сляба могут проявляться следующие дефекты: продольные и поперечные трещины, плены. Возможно, что все эти дефекты наследственные и образовываются при прокатке слитков на слябинге. Происхождение продольных и поперечных трещин на поверхности сляба также бывает связано с температурным режимом нагрева или охлаждения. Поверхностные плены образовываются еще при прокатке слитка, подкорковые пузыри которого располагаются близко к поверхности (малая толщина внешней стенки слитка до подкорковых