Направление развития станов холодной прокатки

Холоднокатаный листовой прокат относится к категории высококачественной металлопродукции. Использование его в различных отраслях промышленности чрезвычайно эффективно. Это является стимулом интенсивного научно-технического прогресса в области производства холоднокатаных листов. Идет непрерывное совершенствование существующих технологий, предлагаются принципиально новые технические решения. Основные из них отмечены ниже.

1. Постоянно ведутся работы по замене трудоемкой и экологически вредной операции травления другими способами удаления окалины с поверхности горячекатаных полос-заготовок. Установка в составе травильных линий валковых окалиноломателей, работающих по принципу резкого перегиба и растяжения полосы, и дрессировочных клетей позволяет значительно сократить процедуру последующего травления. В последние годы развивается дробеструйный способ удаления окалины. Дробеструйные аппараты устанавливаются либо непосредственно в линиях травления, либо отдельно, в самостоятельных линиях. Обычно после дробеструйной обработки требуется лишь легкое травление; при этом расход кислоты сокращается примерно на 75 %.

2. В цехах с большим объемом производства будут сооружаться новые непрерывные станы, в основном 5-клетевые для прокатки полос толщиной не менее 0,3- 0,4 мм и б-клетевые для прокатки более тонких полос. Масса рулонов достигнет 50-60 т. Получат дальнейшее распространение станы бесконечной прокатки.

Максимальная скорость прокатки, по-видимому, не превысит 35-40 м/с, так как практика свидетельствует, что достижение таких скоростей вызывает трудности. На тех новых станах, на которых такие скорости запроектированы, фактически прокатка осуществляется на более низких скоростях, до 30-35 м/с.

При относительно небольших объемах производства холоднокатаных листов и полос, например из специальных сталей и многих цветных металов, будут широко использоваться одноклетевые реверсивные многовалковые станы, оборудованные мощными намоточно-натяжными барабанами (моталками). Максимальная скорость прокатки на этих станах будет находится на уровне 10-15 м/с. Интенсивно разрабатываются новые конструкции одноклетевых станов, рассчитанные на работу с повышенными обжатиями.

3. В связи с постоянным ужесточением требований по минимальной поперечной разнотолщинности листов, а также их полной планшетности, будут продолжаться работы по совершенствованию профилировок валков. Особого внимания заслуживает разработка способов мобильного воздействия на профиль прокатной щели и, соответственно, профиль листов в процессе прокатки. Будет расширяться применение установок противоизгиба валков. В последние годы предложены способы быстрого воздействия на профиль прокатной щели путем осевого смещения рабочих валков специальной, так называемой «бутылочной» формы или промежуточных валков на многовалковых станах. Форма «бутылочных» валков схематично показана на рис. 52, а. Очевидно, при осевом смещении «бутылочных» валков навстречу друг другу высота зазора в средней части бочек будет уменьшаться, т.е. будет достигнут эффект, аналогичный увеличению выпуклости валков. При осевом смещении промежуточных валков с односторонними краевыми скосами, как показано на рис. 52, б, также достигается изменениесоотношения обжатий в средней части и по кромкам полосы.

Рис. 52. Способы изменения формы межвалкового зазора посредством осевого смещения валков:

а — вариант применения «бутылочных» рабочих валков; б — вариант смещения промежуточных валков; 1 — прокатываемая полоса; 2,3,4— соответственно рабочие, промежуточные и опорные валки.

4. Тенденция к постепенному уменьшению толщины прокатываемых листов вызывает необходимость применения более эффективных технологических смазок (эмульсий). Однако введение дополнительных количеств жировых компонентов в смазку приводит к повышенной зажиренности металла после прокатки, что нежелательно. Для устранения указанного противоречия современные смазочные системы на непрерывных станах должны предусматривать возможность раздельной подачи смазки по клетям, позволяя варьировать состав и концентрацию смазки. В этом случае на валки последней, чистовой клети подается низкоконцентрированная эмульсия или даже моющий раствор.

Современные смазочные системы также должны обеспечивать достаточное охлаждение и тщательную очистку эмульсии от металлических частиц и других загрязнений.

5. В термических отделениях будут широко применяться агрегаты

непрерывного отжига с вертикальными или горизонтальными протяжными печами.

Практика подтвердила большие преимущества этих агрегатов:

возможность достаточно простого регулирования температурно-скоростных параметров обработки, удобство механизации и автоматизации, высокую производительность.

б. Основные объекты современных цехов холодной прокатки, будучи агрегатами непрерывного действия и имея соизмеримую производительность, могут быть объединены в единые, совмещенные линии. Уже имеется положительный опыт включения дрессировочных станов в состав агрегатов непрерывного отжига. Проходит испытания вариант совмещения станов холодной прокатки с агрегатами непрерывного травления. Имеются сведения, что при создании совмещенных линий травления-прокатки капитальные затраты снижаются на 18 %.

7. Будет расширяться выпуск листовой продукции с защитными и декоративными металлическими и неметаллическими покрытиями. Это значительно повышает эффективность ее использования в народном хозяйстве.

8. Нормальное функционирование новых, высокопроизводительных цехов холодной прокатки невозможно без использования автоматических систем управления технологическим процессом (АСУ ТП). Применение АСУ дает положительные результаты на всех переделах, но особенно необходимо оно на основном технологическом агрегате - непрерывном или реверсивном прокатном стане, где в настоящее время автоматизированно выполняются многие операции: подача и уборка рулонов, задача полосы в клети, установка валков в рабочее положение, перевалка рабочих валков и др. Качество выпускаемой продукции в решающей степени зависит от работы автоматических систем, управляющих самим процессом прокатки. К их числу относятся:

1. Система автоматического регулирования толщины полосы (САРТ).

2. Система автоматического регулирования натяжения (САРН).

3. Система автоматического регулирования профиля и формы полосы (САРПФ).

4. Система автоматической подачи смазочно-охлаждающей жидкости (САПОЖ).

В задачу САРТ входит обеспечение постоянства толщины прокатываемых полос, исключение значительных колебаний по толщине. Работа этой системы осуществляется посредством воздействия на нажимные устройства, а также путем изменения межклетевых натяжений и скорости вращения валков. По некоторым данным, применение САРТ обеспечивает прокатку 99% длины полосы с отклонениями от заданной толщины не более 1-2 %.

САРН является как бы подсистемой САРТ; работа этих систем тесно взаимосвязана. Поддержание величины натяжений на заданном, оптимальном уровне особенно необходимо в переходных режимах прокатки, например при переходе с заправочной скорости на рабочую. САРПФ воздействует на профиль межвалкового зазора (прокатной щели). Одним из наиболее эффективных средств регулирования в этом случае является применение устройств для противоизгиба (или принудительного изгиба) валков.

САПОЖ обеспечивает подачу смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на валки и полосу в необходимом, регулируемом количестве. Подача СОЖ ведется раздельно по зонам, выделенным по длине бочки валков. В задачу САПОЖ входит стабилизация теплового состояния валков в процессе прокатки. Для выполнения этой функции вдоль бочки валков располагаются температурные датчики. Регулирование температуры валков осуществляется с точностью ± 5 °С. «Мозгом» автоматических систем управления являются ЭВМ, которые на современных быстроходных станах составляют мощные вычислительные комплексы. Затраты на автоматизацию станов холодной прокатки окупаются за 2-3 года, не считая тех выгод, которые получает потребитель благодаря применению листовой продукции более высокого качества.