ПЕРСПЕКТИВЫ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОКАТКИ
Основные тенденции развития прокатного производства
В последнее десятилетие структура спроса на металлопродукцию и требования к ней претерпевают существенные изменения. Конкурентоспособность черных металлов будет в значительной степени определяться уровнем технологии на переделе сталь-прокат.
В металлургической отрасли накопился ряд проблем, нерешённость которых снижает эффективность производства металлопродукции. Прежде всего, это высокие издержки, связанные с большой энерго- и ресурсоемкостью существующих технологий.
Кардинальное решение задачи сокращения затрат возможно путем применения новейших технологий. Наиболее перспективным представляется совмещение непрерывной разливки стали с агрегатами деформации.
Первые попытки практической реализации совмещения процессов разливки и прокатки были сделаны в привязке к алюминиевой проволоке. Один из таких первых способов был предложен В.Г. Головкиным и внедрен в Советском Союзе в начале 40-х годов прошлого века. Схема способа показана на рис. 4.1.
Рисунок 4.1. Схема процесса непрерывного литья проволоки способом свободного истечения жидкого металла:
1 - печь; 2 - расплав алюминия; 3 - асбоцементная плита; 4 - душирующее устройство; 5 - опорный ролик; 6 - тянуще-калибрующие ролики; 7 - проволока.
Процесс начинался при помощи затравки, далее алюминий свободно вытекал из печи через круглое отверстие, размещенное в асбоцементной плите. Этот материал не смачивается жидким алюминием и не теплопроводен. Вышедший металл попадал на опорный ролик, а сверху на него интенсивно подавали воду. Скорость движения проволоки составляла 34-40 м/ч. Этот способ позволял получать проволоку диаметром 3-9 мм. Для повышения прочности и получения проволоки меньших диаметров применяли прокатку и волочение.
А.В. Степанов предложил (рис.4.2) способ, заключающийся в том, что жидкий металл вытесняется через формообразователь, а затем медленно увлекается затравкой, происходит его кристаллизация. На выходе из формообразователя алюминий охлаждается воздухом. Скорость вытягивания проволоки диаметром 5 мм составляет 10 м/ч.
Рисунок 4.2. Схема процесса непрерывного литья проволоки способом вытеснения жидкого металла:
1 - печь; 2 - расплав алюминия; 3 - формообразователь; 4 - подача воздуха; 5 - тянущие ролики; 6 - проволока.
Основной недостаток обоих способов – низкая производительность.
Поиски высокопроизводительных способов производства проволоки из расплавов привели к идее создания литейно-прокатных модулей.
Специалисты, так или иначе причастные к металлургии и металлургическому машиностроению, прекрасно понимают целесообразность строительства мини-заводов в качестве альтернативы или существенного дополнения традиционной металлургии. Опыт эксплуатации более 400 таких заводов производительностью от 10 до 2000 тыс. т разнообразного по сортаменту и качеству проката, существенно различающихся по структуре и техническому уровню, расположенных как в промышленно развитых, так и в развивающихся странах, убедительно доказывает их конкурентоспособность. Интенсивное строительство мини-заводов началось в 1960-х годах и в настоящее время продолжается нарастающими темпами.
Проблема объединения МНЛЗ и прокатных станов в единый комплекс является в настоящее время основной в направлении повышения эффективности всего металлургического производства. Объединение процессов существенно сократит производственный цикл, трудозатраты, используемую производственную площадь. Эти причины и определили современные тенденции в прокатном производстве.
На основе анализа в период ближайших 10-15 лет в связи с развитием литейно-прокатных комплексов возможен вывод из эксплуатации или консервация ряда блюмингов и заготовочных станов в России, вывод из эксплуатации устаревших и энергоемких производств и агрегатов.
Полное совмещение МНЛЗ с прокатными станами возможно при увеличении скорости вытягивания литой заготовки из машины, а также при использовании в качестве связующего звена между МНЛЗ и станами окончательной прокатки специальных станов со скоростью на входе, соответствующей скорости МНЛЗ, и с большими обжатиями.
В качестве агрегатов с большими обжатиями могут выступать планетарные станы, ковочные и прокатно-ковочные агрегаты, станы поперечно-винтовой прокатки.
Совмещение непрерывного литья стальных заготовок с прокаткой возможно при многоручьевых МНЛЗ с несколькими кристаллизаторами. При этом выходящие из кристаллизаторов заготовки должны отрезаться и поочередно задаваться в прокатный стан.
Рис. 4.3. Литейно-прокатный агрегат с совмещенной винтовой и продольной прокаткой конструкции ВНИИМЕТМАШ:
1 - МНЛЗ; 2 - индукционный подогреватель; 3 - загрузочная решетка; 4 - толкатель; 5 - клеть винтовой прокатки; 6 - черновая группа клетей продольной прокатки; 7 - аварийные летучие ножницы; 8 - чистовая группа клетей; 9 - термоупрочняющее устройство; 10 - летучие ножницы; 11 - холодильник.
Создание литейно-прокатных комплексов позволит сократить производственные площади, удельные капитальные и эксплуатационные расходы, существенно снизить расход металла, энергии, топлива, повысить производительность труда и качество продукции, обрабатывать малопластичные и труднодеформируемые стали и сплавы.
Использование агрегата с высокими обжатиями в составе ЛПК позволяет совместить процессы непрерывного литья и прокатки с точки зрения согласования не только их производительности, но и улучшения качества профилей за счет интенсивной проработки крупных непрерывнолитых заготовок по всему сечению и получения однородной мелкозернистой структуры металла, максимально использовать тепло литого металла, снизить металлоемкость оборудования.