Типы прокатных станов

Прокатные станы классифицируют по назначению выпускаемой продукции, конструкции рабочих клетей и способу приведения валков во вращение, расположению рабочих клетей, а также по техническому уровню.

По назначению выпускаемой продукции прокатные станы разделяют на следующие типы: блюминги, слябинги, заготовочные, непрерывные заготовочные, трубозаготовочные, сутуночные, рельсобалочные, крупносортные, среднесортные, мелкосортные, штрипсовые, проволочные, толстолистовые, среднелистовые, тонколистовые, широкополосные, универсальные, полосовые, бандажепрокатные, колесопрокатные, кольцепрокатные, периодической прокатки, осепрокатные, шаропрокатные, деталепрокатные, холодной прокатки, по производству гнутых профилей.

В зависимости от конструкции и способа приведения валков во вращение рабочие клети прокатных станов можно разделить на следующие восемь групп:

1. Клети дуо с верхним холостым валком; оба валка приводные, реверсивные, двойные дуо (рис. 50 а, б, в).

2. Клети трио: сортовые, листовые и сортовые переменное дуо (рис. 50 г, д).

3. Клети кварто: листовые и для прокатки рулонов (рис. 50 е).

4. Клети шестивалковые: листовые и для прокатки рулонов (рис. 50 ж).

5. Многовалковые клети: двенадцативалковые и двадцативалковые(рис.50 з).

6. Универсальные клети: дуо, трио, кварто и балочные (рис. 50 и)

7. Клети специальной конструкции: колесопрокатные, бандажепрокатные, кольцепрокатные, шаропрокатные.

8. Моноблоки.

По расположению рабочих клетей (с точки зрения большей или меньшей дифференциации процессов прокатки) все прокатные станы могут быть разделены на шесть групп.

1. Одноклетьевые станы. К ней относятся: одноклетьевые блюминги, слябинги, обжимные, заготовочные и листовые станы (дуо, трио, кварто).

2. Однолинейные станы, когда рабочие клети расположены в одну линию. Станы этого типа наиболее старые, возникли преимущественно как сортовые в то время, когда потребность в прокате была небольшая.

3. Станы ступенчатого типа. Число линий колеблется от двух до четырех. Нижняя граница характерна для станов, выпускающих крупные профили, верхняя - для проволочных станов (обжимная черновая и две чистовые линии).

4. Станы с двумя или тремя последовательно расположенными клетями, допускающие несколько проходов в отдельных клетях. К этой группе относятся двухклетьевые блюминги и листовые станы. Они появились в результате развития прокатных станов первой группы.

5. Станы с последовательным расположением рабочих клетей, в каждой из которых осуществляется только один проход. Станы этой группы могут быть разбиты на три подгруппы:

5.1. Станы последовательно-возвратные, процесс прокатки в них осуществляется с интервалом, в течение которого полоса перемещается из одной клети к следующей;

5.2. Станы полунепрерывные сортовые, прокатка осуществляется в отдельных группах клетей, расположенных последовательно (в каждой клети находится только одна полоса) и непрерывно (полоса находится одновременно в двух или более клетях); станы полунепрерывные широкополосные состоят из двух групп - черновой (одна-три клети, прокатка, в которых производится в несколько проходов) и чистовой непрерывной.

5.3 Непрерывные станы, полоса в которых одновременно находится в нескольких рабочих клетях.

Примерами станов первой подгруппы являются шахматные станы, станы с зигзагообразным расположением клетей, второй подгруппы - среднесортные, крупносортные и широкополосные полунепрерывные станы, а третьей подгруппы - проволочные, мелкосортные, среднесортные, штрипсовые, широкополосные станы и станы бесконечной прокатки (со сваркой заготовки или подката).

В станах пятой группы процесс прокатки максимально дифференцирован. Это дает возможность выбрать параметры отдельных клетей так, чтобы они наилучшим образом соответствовали бы процессу прокатки - в каждый свой диапазон скоростей.

Станы первой подгруппы имеют следующие преимущества:

а) полосу одновременно прокатывают только в одном калибре, что исключает возможность возникновению дефектов, связанных с натяжением или петлеобразованием между клетями и обеспечивает нормальные условия работы оборудования;

б) повышенная точность размеров сечения профиля и качества его поверхности;

в) каждая клеть (пара валков) имеет самостоятельное регулирование размеров калибра, вытяжки и окружной скорости, так как почти все клети таких станов имеют индивидуальный привод, что позволяет вести прокатку с повышенной скоростью и более рациональным использованием оптимального температурного интервала.

Станы третьей подгруппы также имеют свои существенные преимущества. В непрерывном стане прокатка полосы ведется одновременно в нескольких клетях, при значительных скоростях, поэтому частичный ритм прокатки значительно сокращается и уменьшается длина цеха. На этих станах можно катать заготовку большей массы, получая более длинные полосы, уменьшая тем самым отходы. Непрерывные станы, кроме петледержателей и рольгангов, не требуют других каких-либо вспомогательных механизмов для передачи полосы из одной клети в другую.

6. Перспективная группа - литейно-прокатные комплексы. В комплексе сочетаются в потоке машина непрерывного литья заготовок и прокатный стан.

Первый литейно-прокатный комплекс, запуск которого осуществлен в 1989 г. на мини-заводе фирмы “Ньюкор”, США, показан на рис. 51. Жидкую сталь из двух электропечей подвергают выпечной обработке в ковше (масса плавки - 112 т, цикл выпуска - 50 мин., состав шихты – 100 % металлолома), подают в вертикальную одноручьевую МНЛЗ (1), имеющую вибрирующий в вертикальной плоскости первичный кристаллизатор (частота вибрации - до 6,6 Гц, амплитуда 2-8 мм) и роликовый вторичный, и отливающую слябы (2) сечением 50х1100-1300 мм со скоростью 3,5-6 м/мин. Слябы нужной длины отрезаются ножницами (3), установленными перед печью (4), и после выравнивания температуры подаются в четырехклетьевой непрерывный стан (5), перед которым установлены аварийные ножницы (6) и установка гидросбива окалины (7). Поскольку к камерам нагрева и выдержки слябов добавлен накопитель длиной 38 м, общая длина печи равна 158 м.

По техническому уровню станы делятся на морально устаревшие, реконструированные, современные и новейшие. К основным технико-экономическим показателям прокатного производства относятся: расход металла на 1 т готовой продукции; часовая производительность прокатного стана; скорость прокатки; выход годного проката, себестоимость продукции.

Валки прокатных станов. Валки прокатных станов являются одним из основных элементов, от которых в решающей степени зависят производительность прокатки, качество выпускаемой продукции и, в конечном счете, ее стоимость. Несмотря на сравнительно простую конструкцию валка, условия его эксплуатации таковы, что валок находится в сложном напряженном состоянии, вызывающем возникновение в нем различных дефектов, препятствующих выполнению предназначенных ему функций.

Условия прокатки, определяющие эксплуатационное качество валка, существенно различаются в зависимости от сортамента проката, конструкции стана, расположения клети в стане и многих других факторов. Валки могут быть рабочие и опорные, горячей и холодной прокатки, листовые и сортовые и располагаться в чистовых и черновых клетях.

Рабочие валки листовых станов горячей прокатки являются наиболее распространенными. Они работают в следующих условиях:

нагрев от 80 до 600^оС за 1 с;

охлаждение до 80^оС за 4 с;

высокоскоростные ударные нагрузки каждые 2…3 мин (в результате удара концевых частей прокатываемой полосы);

абразивное истирание прокатываемой полосой;

контакт с опорным валком, через который при каждом обороте передается на валок усилие, необходимое для деформации полосы, вызывающее на глубине 5 - 8 мм от поверхности рабочего валка максимальные напряжения;

переменные изгибающие нагрузки;

переменный крутящий момент;

периоды бездействия, когда температура может подать 40 – 50 ^оС;

окисление и образование окалины;

внезапные термические удары при аварийных остановках стана, когда валок контактирует с полосой, нагретой до температуры 1200 ^оС.

Традиционным материалом валков горячей прокатки является чугун, отбеленный слой которого имеет высокую твердость и износостойкость.

С появлением новых технологий изготовления валков и высоколегированных материалов чугунные валки стали заменяться валками из высокохромистой стали и чугуна и быстрорежущей стали.

Валки листовых станов холодной прокатки традиционно изготавливают из деформируемых высокоуглеродистых и инструментальных сталей и высокохромистого отбеленного чугуна.

Опорные валки служат для предохранения рабочих валков от изгиба и сохраняют необходимую геометрию проката, а также обеспечивают безаварийную работу рабочих валков при больших усилиях прокатки. При эксплуатации эти валки испытывают эти валки испытывают высокие сжимающие нагрузки, поэтому их прочность должна быть высокой. Диаметр опорных валков обычно больше, чем у рабочих.

Сортовые станы характеризуют диаметром валка, например, блюминг 1150: диаметр валков1150 мм; сортовой стан 450: диаметр валков 450 мм. Листовые станы определяют максимальной длиной цилиндрической части (бочки) валка, например, листовой стан 2000 имеет длину бочки валка 2000 мм.

Валки имеют проточки, называемые ручьями или калибрами. Калибровкой называется последовательное расположение на валках ручьев, обеспечивающее получение готового профиля заданных размеров.

Разность высот полосы до и после прокатки называется обжатием.

Блюм – квадратная заготовка со скругленными углами сечением до 400х400 мм. Блюмы подаются к валкам рольгангами. Рольганг – это устройство, состоящее из близко поставленных друг к другу вращающихся роликов небольшого диаметра.

С развитием металлургического машиностроения блюминги превратились из маломощных станов, прокатывающих небольшие слитки (массой 0,4-0,5 т) в валках диаметром 700-800 мм, в мощные и высокопроизводственные агрегаты. Современные блюминги диаметром валков до 1300-1500 мм и мощностью привода до 14000 кВт, на которой исключен тяжелый ручной труд вальцовщика и применены современные средства управления и автоматизации, предназначены для прокатки крупных слитков массой до 20 т.

На рис. 52 показана калибровка валков блюминга. Прокатка слитка производится в первом широком калибре. По мере уменьшения сечения раскат передается в ящичные калибры II, III, IV. Если на блюминге прокатывают небольшое количество слябов, то первый калибр выполняют в середине валка для равномерного распределения усилия прокатки на левый и правый подшипники. Заданную ширину обеспечивают пропуском сляба на ребро через ящичные калибры. За 9 - 13 пропусков через валки слитки прокатываются в блюмы сечением 300х300-370х370 мм.

Кантовка раскатов перед пропусками и установка их по длине бочки валка против нужного калибра обеспечиваются крюковым кантователем, встроенным в линейку манипулятора, и манипуляторами, установленными с обеих сторон рабочей клети. Окалина, образовавшаяся на поверхности слитка в процессе нагрева, разрушается при первых пропусках через валки с небольшим обжатием и смывается водой.