Оценка возможностей и разработка мероприятий по освоению на ТЛС5000 ОАО «ММК» новых позиций проката для сварных труб из перспективных стале

Предпочтительным типом охлаждения является прямой пропуск, т.е. СУО работает, когда лист в нее входит. Заранее заданный удельный расход воды и выбранная скорость рольганга определяют скорость охлаждения, и разность между температурой начала и окончания охлаждения.

Во избежание переохлаждения головного и хвостового конца листа соответственно меняются удельный расход воды на входе и выходе листа из системы охлаждения и/или скорость рольганга.

Управляемая с помощью системы  слежения за прохождением листа, система  охлаждения снизу может включаться и выключаться по потребности, исключая таким образом, переохлаждение головного и хвостового конца листа. Это минимизирует различия механических свойств и проблемы с планшетностью.

Расход воды для каждого и  нижнего коллектора может управляться  раздельно, и таким образом воспроизводимый паттерн независимо от графика охлаждения.

Предусмотрена система самоохлаждения верхней металлоконструкции, а также  верхнего и нижнего  коллекторов для защиты от теплового излучения  при прокатке без охлаждения или во время ожидания перед последним пропуском.

Экранирование краев регулируется в зависимости от ширины охлаждаемого листа, причем не все экраны имеют одинаковые размеры.

В систему автоматики входит специальная  система слежения, распознающая головной и хвостовой конец листа для их экранирования.

Преимущества:

одинаковая система охлаждения верха/ низа

большее, чем в других системах охлаждения, расстояние над рольгангом.

благодаря большому пространству между  верхним краем ролика и установкой охлаждения, ролики рольганга можно менять, не снимая верхние коллекторы. Несложное техобслуживание с низкими требованиями по точности.

Система нечувствительна к вибрации, часто возникающей в прокатных  станах

очень низкий уровень шума

при работе нет движущихся деталей

быстрая реакция на включение-выключение

не нужно дополнительное место  для воздуходувок

меньшее потребление энергии по сравнению с другими системами охлаждения

с помощью подбора подходящего  внутреннего диаметра сливной трубы, объем воды может регулироваться в широком диапазоне.

Единственным способом получения  квазиламинарного потока воды является охлаждение посредством индивидуальных ламинарных потоков, так как водная завеса не пригодна для возвратно-поступательного режима и управления водяным покрытием (impingement) листа.

Эти важные факторы предопределяют выбор индивидуальных ламинарных сопел (laminar jets), рисунок 1.8.

Нижняя поверхность листа, как  описано выше, подвергается сплошному  покрытию водой. Важным моментом при  охлаждении листа является симметричное охлаждение верхней и нижней поверхности листа.

 

Рисунок 1.8 – Система ламинарного  охлаждения

 

Требование в отношении симметрии  охлаждения относится не только к  интенсивности охлаждения, но и к  пространственному распределению.

В зависимости от выбранного типа нижнего охлаждения требование симметрии охлаждения может быть выполнено только эквивалентным сплошным покрытием.

Таким образом, решение в отношении  охлаждения верха индивидуальными  ламинарными потоками в большой мере зависит от охлаждения низа.

В конце концов, была разработана конструкция, которая гарантирует наилучшее покрытие поверхности водой, обеспечивает хорошую управляемость объема воды в большом диапазоне и высокую эффективность охлаждения.

В связи с тем, что симметрия  охлаждения верха/ низа листа влияет на качество продукции, большое внимание было уделено координации оборудования охлаждения верха и низа.

Как правило, выходящий из клети  лист по краям холоднее, чем в  центре. Разница температуры имеет  еще большее значение при обычном  охлаждении по всей ширине листа, порождая хорошо известные проблемы в отношении планшетности и структуры. Симуляционные расчеты и испытания показали, что экранирование края сверху является и эффективным, и необходимым. Водосборные лотки выдвигаются симметрично с обеих сторон под потоки воды, регулируя ширину охлаждения.

Для поддержания потока воды перед, внутри и после секции охлаждения перпендикулярно к направлению движения листа предусмотрена боковая отсечка.

Для удаления воды с листа в поперечном направлении используются сопла.

Вода под давлением подается со станции бустерных насосов  напором 12 бар системы охлаждения валков.

4. Последовательность технологических операций на стане

На прокатном стане используется исходный материал в виде непрерывно-литых  слябов, которые будут отливаться на новой машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Они передаются на склад слябов прокатного стана при помощи железнодорожного транспорта. Холодные слябы транспортируются на подающий рольганг печи, а затем загрузочным рольгангом печи - к одной из двух нагревательных печей с шагающими балками. На подающем рольганге печей установлено взвешивающее устройство.

Слябы загружаются  в печь загрузочным устройством  и нагреваются до требуемой температуры, которая в первую очередь зависит  от марки стали: для углеродистых сталей температура нагрева обычно составляет 1180-1250 °С, а для высокопрочных низколегированных сталей с последующей контролируемой прокаткой - 1150-1180°С.

По истечении  соответствующего времени нагрева  слябы выгружаются на отводящий  рольганг печей и после операции выгрузки транспортируются к первичному окалиноломателю.

Детектор HMD, расположенный перед первичным  окалиноломателем, включает процесс  водоструйной обработки. Для получения  оптимальных результатов сляб проходит через коробку гидросбива окалины с определенной скоростью. В зависимости от конструкции первичного окалиноломателя, верхний коллектор с соплами может регулироваться исходя из толщины слябов. Подача воды прекращается после того, как задний конец сляба выйдет из окалиноломателя.

Очищенный от окалины сляб передается подающим рольгангом к четырехвалковой клети, оборудованной поворотными столами  и боковыми направляющими на входной  и выходной сторонах.

Участок прокатной  клети стана состоит из 4-валковой реверсивной клети, вертикального эджера, расположенного за клетью и поворотных столов с боковыми направляющими до и после клети. В зависимости от режима прокатки, листы могут быть прокатаны непрерывно за несколько проходов («нормальная» прокатка) или оставаться на отводящем рольганге для промежуточного охлаждения (контролируемая прокатка). Предусмотрена автоматическая система для приема нескольких раскатов на этих рольгангах. Для исключения образования температурных следов и повреждения роликов слябы движутся возвратно-поступательно. Требуемое время промежуточного охлаждения определяется режимом прокатки.

Процесс прокатки включает в себя три основных этапа:

1. Протяжка (калибрующие проходы): продольный проход для обеспечения постоянной и точной толщины слябов;
2. Разбивка ширины (поперечная прокатка): после разворота на 90° выполняются поперечные проходы для получения заданной ширины листа;
3. Завершающие проходы (редукционный этап): после разворота на 90° производятся продольные проходы до достижения заданной толщины листа.

После завершения процесса прокатки листы передаются по отводящему рольгангу клети к машине предварительной правки и далее в направлении систем спреерного и ламинарного охлаждения. В зависимости от марки стали и соответствующей технологии лист может пропускаться сквозь систему охлаждения без охлаждения или подвергаться ускоренному контролируемому охлаждению (АСС) или закалке (DQ). Охлаждение может производиться за один проход, либо в возвратно-поступательном режиме с соответствующими параметрами расхода воды и скорости охлаждения.

Процесс охлаждения будет автоматически контролироваться на базе математических моделей, определяющих расход воды, раскрытие необходимого количества форсунок и скорость прохождения металла в системе. После этого листы покидают участок ускоренного охлаждения и поступают на машину горячей правки (МГПЛ). В зависимости от результатов правки МГПЛ может править листы за один проход или несколько проходов в реверсивном режиме. МГПЛ имеет несколько схем регулировки и систему сервогидравлического позиционирования с возможностью установки позиции правящих роликов под нагрузкой.

После правки листам присваивается идентификационный  номер. Он наносится маркировочной машиной, расположенной непосредственно за МГПЛ.

Некоторые марки стали HSLA (низколегированные  высокопрочные) требуют медленного охлаждения после процесса прокатки и противофлокеновой обработки. Для этого листы будут сниматься с рольганга и штабелироваться в специально предусмотренной зоне для медленного охлаждения. После истечения требуемого времени охлаждения листы снова помещаются на рольганг.

Затем листы поступают на участок  холодильников. Скорость передачи прокатанного металла по этому участку зависит от производственного маршрута и (или) температурных требований. Модель охлаждения вычисляет фактическую температуру листа. Разгрузочное устройство переносит листы с холодильника на отводящий рольганг холодильника. Тип холодильника - с шагающими балками.

После снятия с холодильника листы  транспортируются на входной рольганг инспекционного стеллажа. Все листы толщиной до 50 мм следуют по главному маршруту материалопотока и передаются на инспекционный стеллаж цепного типа борудованный входным и выходным рольгангами.

В средней части инспекционного стеллажа предусматривается возможность установки кантователя листов. Локальные дефекты поверхности устраняются абразивной зачисткой.

За инспекционным столом предусматривается  установка ультразвукового контроля для неразрушающего контроля и выявления внутренних дефектов металла.

Затем листы транспортируются рольгангом на участок концевых ножниц, где производится обрезка переднего конца (при необходимости, переднего и заднего, а также предварительное деление раската). Обрезь транспортируется лотками и ленточным конвейером в скрапную яму. Далее устанавливаются двусторонние кромкообрезные ножницы для обеспечения требуемой ширины листа.

Выравнивание листов перед ножницами  производится магнитным устройством позиционирования с применением лазерного указателя линии реза. Автоматическое продвижение листов обеспечивается блоками прижимных роликов, установленными перед ножницами и за ними. Образующийся при обрезке боковых кромок скрап транспортируется лотками и ленточным конвейером в скраповый контейнер, установленный за пределами пролета цеха.

Непосредственно за двусторонними  кромкообрезными ножницами располагаются ножницы продольной резки, с помощью которых одновременно с обрезкой кромок производится раскрой на два узких листа. Это обеспечивает повышение производительности стана в случае необходимости получения узкого листа. Автоматическое продвижение листов производится блоком прижимных роликов, установленным за ножницами.

После обрезки кромок и продольной резки листы транспортируются рольгангом к делительным ножницам для резки на мерные длины.

Позиционирование листов перед  резкой производится также магнитными устройствами, а автоматическое продвижение - блоком прижимных роликов, установленным перед ножницами. Лазерная измерительная система, установленная со стороны входа, и измерительный ролик, расположенный со стороны выхода, предусмотрены для фиксации требуемой длины порезки листов.

Образцы для проведения механических испытаний транспортируются по лоткам и ленточным конвейером на ножницы резки образцов. Ножницы резки образцов включают входной рольганг ножницы резки образцов (гидравлического типа), лотки и бадьи для скрапа и образцов. После сбора образцов они будут передаваться в испытательную лабораторию для дальнейшей обработки.

После деления листы транспортируются рольгангами на маркировочно-клеймовочную машину и инспекционную площадку. Маркировочно-клеймовочная машина наносит на поверхность листа краской и клеймением всю цифровую и буквенную информацию, регламентированную стандартом или требуемую покупателем.

После маркировки и осмотра листы  передаются на отделочную линию или линию термообработки. Участок термообработки, включает в себя две печи с роликовым подом для нормализации, закалки и отпуска, роликовое закалочное устройство для максимальной длины листов 25 м, а также вспомогательное оборудование (рольганги, шлеппер).

Машина холодной правки листов, установленная рядом с линией термообработки, применяется в основном для небольших толщин листов при необходимости обеспечения повышенной планшетности листа. Для предварительного штабелирования листов используется штабелер, состоящий из двух секций, каждая из которых рассчитана на максимальную длину листа 8 м. В состав оборудования для штабелирования входят козловые краны с электромагнитом, которые снимают по одному листы с рольганга и производят предварительное штабелирование максимум по 3 листа.

После предварительного штабелирования листы передаются на шлепперы. Цепные шлепперы используются в качестве накопителя между рольгангом и мостовыми кранами. Штабели листов снимаются со шлеппера мостовыми кранами и помещаются на складе готовой продукции.

2. Назначение готового профиля и требования к его качеству

Основным направлением развития современной  трубной отрасли является переход  на использование труб повышенных категорий  прочности. Экономические и технические  преимущества использования стали высокой прочности (до Х120 включительно) могут быть реализованы только в случае применения рабочих давлений выше, чем существующие на сегодняшний день. Следует отметить, что в последние 30 лет основным направлением повышения эффективности транспортировки газа являлось увеличение диаметра трубы до 1420 мм (56") при рабочем давлении 70-100 атм, при этом трубы изготавливались из стали категории прочности Х65 и Х70. Использование стали высоких категорий прочности Х100 и Х120 является эффективным благодаря транспортировке тех же объемов газа через трубы меньшего диаметра при большем давлении.