Практическая работа 4

Скачинская О. О.

216-251

Практическая работа N4

Ответ на задание

Технология многоручьевой прокатки-разделения на примере Белорусского металлургического завода

Современные условия реформирования экономики требуют повышения технического уровня производства, повышения его эффективности с целью создания предпосылок для выпуска конкурентоспособной продукции. В этой связи, металлургическими предприятиями активно прорабатываются стратегические направления технического перевооружения производства.

Вместе с тем, задачи повышения эффективности производства крупносортного проката и заготовок, используемых в последующем переделе на непрерывных прокатных станах для производства сортового проката и катанки, могут быть успешно решены за счет использования технологических решений не требующих существенных капитальных затрат, в том числе нетрадиционных технологий, например, процесса многоручьевой прокатки с продольным разделением раската в потоке стана (прокатки–разделения).

Разработка и реализация процесса многоручьевой прокатки– разделения.

Известно, что при кристаллизации непрерывнолитых заготовок неметаллические включения и углерод стремятся перемещаться в центральную зону поперечного сечения заготовки. При последующей деформации непрерывнолитого металла на станах 800 и 150, несмотря на большую суммарную вытяжку, достигающую при производстве катанки диаметром 5,5 мм из заготовок сечением 250 х 300 и 300 х 400 мм соответственно 3049 и 4934, указанная сегрегация и включения не устраняются, что может приводить к обрывам проволоки из высокоуглеродистых сталей на станах тонкого волочения. При производстве непрерывнолитых заготовок на БМЗ для улучшения макроструктуры применяют подогрев промежуточного ковша, магнитное перемешивание металла, защиту струи металла инертными газами.

Для увеличения производительности стана 850 и дальнейшего улучшения структуры заготовок, предназначенных для прокатки на мелкосортном и проволочном стане, на стане организован процесс сдвоенной прокатки–разделения. Непрерывнолитую заготовку прямоугольного сечения нагревают в нагревательной печи обжимного стана и прокатывают последовательно в пяти калибрах по схеме.

В ящичном калибре 1 прокатка осуществляется с перегибом донных поверхностей ручьев относительно вертикальной оси калибра. Полученный в ящичном калибре раскат прокатывают в фасонном (разрезном) калибре 2, имеющем форму сдвоенного раската, обе части которого имеют одинаковые площади сечения овальной формы, соединенные перемычкой. В процессе прокатки в калибре 2 поступающий прямоугольный раскат самоцентрируется в момент захвата металла валками за счет одновременного касания четырьмя вершинами углов подката и после разрезания гребнями ручьев, расположенных на центральной вертикальной оси калибра, образуется два раската одинакового сечения, соединенных перемычкой. Последующее формирование раската осуществляется в ромбическом калибре 3 и в квадратном диагональном подготовительном калибре 4, в которых сдвоенные сечения ромбической и квадратной формы соединены перемычками и деформация в них происходит без скручивания раската вдоль продольной оси.

Прокатка по такой схеме позволяет увеличить степень проработки центральной зоны исходного сечения заготовки, в которой сосредоточены дефекты сталеплавильного производства – осевая пористость и подусадочная ликвация. В результате того, что коэффициент суммарного обжатия в калибре 4 по перемычке в 39 раз превышает коэффициент суммарного обжатия по высоте сечения, центральная пористость устраняется, при этом ликвационная зона попадает в место разделения. При прокатке в калибре 5 происходит разделение сдвоенного раската на две заготовки квадратного сечения за счет разрывных гребней, скругленных при вершине. Экспериментально установлено, что для надежного разделения раската и получения после разделения двух сечений квадратной формы с размерами, укладывающихся в поле допусков, гребень в разрывном калибре 5 должен иметь радиус R = (0,3…0,45) а, где а – сторона получаемой квадратной заготовки, а расстояние l2, на которое раздвигаются квадратные заготовки, должно превышать расстояние l1 в подготовительном квадратном калибре в 1,1…1,3 раза.

Разделенные квадратные заготовки, имеющие в месте разделения остатки перемычки, подвергаются зачистке на шлифовальных станках, в процессе которой остатки перемычки и подусадочной ликвации устраняются.

Реализация процесса прокатки – разделения на дуо– реверсивном стане 850 позволила повысить его производительность. При проектной технологии производства металлокорда в условиях БМЗ сегрегация углерода в непрерывнолитой заготовке сечением 125×125мм составляла С1/С5= 1,11…1,13, подусадочная ликвация достигала 1 балла. Новая технология стабильно обеспечивает подусадочную ликвацию не более 0,5 балла, а в большинстве случаев ликвация отсутствует. Сегрегация углерода составляет С1/С5 = 0,97…1,0. До одного балла снизились показатели по силикатным включениям. На плотность неметаллических включений в катанке и загрязненность металла новая технология влияния не оказывает.

Учитывая положительные результаты использования на стане 850 сдвоенной прокатки–разделения, с целью дальнейшего повышения производительности стана был разработан процесс строенной прокатки– разделения и система калибровки валков для его осуществления . Валки реверсивного прокатного стана имеют черновой, промежуточный и чистовой трехручьевые калибры. Черновой трехручьевой калибр выполнен в виде строенных овалов, врезанных в валки по их большим осям, промежуточный трехручьевой калибр выполнен в виде строенных ромбов, врезанных в валки по их большим диагоналям, а чистовой трехручьевой калибр выполнен в виде строенных диагональных квадратов.

Для исключения переполнения чистового калибра отношение его ширины к ширине промежуточного калибра поддерживается равным вк3 / вк3 = 1,05…1,10. По сравнению с другими системами калибров для строенной прокатки–разделения разработанная система калибров не имеет острых гребней, что уменьшает износ валков и исключает возможность локального подстуживания и возникновения термических напряжений, которые могут привести к образованию трещин и закатов, ухудшающих качество готового проката. При этом черновой К1, промежуточный К2 и чистовой К3 трехручьевые калибры выполнены с отношениями ширины калибра (вк) к ширине центрального ручья (врц) из трех ручьев, образующих эти калибры, равными вк1 / врц1 = 3,30…3,35; вк2 / врц2 = 3,00…3,05; вк3 / врц3 = 2,90…2,95.

Прокатка при использовании новой технологической схемы прокатки осуществляется следующим образом. Исходную заготовку прямоугольного сечения, нагретую до температуры прокатки, деформируют в черновом К1, промежуточном К2 и чистовом К3 калибрах реверсивного обжимного стана. Прокатку в черновом калибре, выполненном в виде строенных ребровых овалов, осуществляют в несколько проходов, формируя места разделения заготовок. Плавные сопряжения рабочих поверхностей овальных ручьев предупреждают образование острых ребер на поверхности раската, что обеспечивает образование равномерного температурного поля по сечению раската и предупреждает тем самым возможность образования трещин, вызванных температурными напряжениями на поверхности раската. Деформация металла в черновом калибре осуществляется при высокой температуре прокатки, и использование строенных ребровых овалов обеспечивает равномерный износ элементов калибра при интенсификации обжатия металла по проходам. Полученный в калибре К1 раскат в виде строенного ребрового овала, соединенного перемычками по меньшим осям, в несколько проходов прокатывают в промежуточном калибре К2, выполненном в виде строенных ромбов, врезанных по их большим диагоналям. Прокатка строенного ребрового овала в таком калибре происходит с достаточно высокой равномерностью деформации по сечению раската, несмотря на то, что осуществляется формирование раската весьма сложной формы. Это обеспечивает равномерный износ рабочих элементов калибра, предупреждается также возникновение трещин на поверхности раската. Это способствует, с одной стороны, снижению расхода валков, а с другой стороны, увеличению выхода годного. Сформированный в калибре К2 промежуточный раскат в виде строенного ромба, соединенного перемычками по меньшим диагоналям, в один проход, прокатывают в чистовом калибре К3, выполненном в виде строенных диагональных квадратов. Прокатка ромба в диагональном квадратном калибре обеспечивает высокую точность выполнения ребер раската квадратного сечения. Вместе с тем чистовой калибр при реализации прокатки–разделения выполняет дополнительную функцию – он осуществляет продольное разделение раската на отдельные заготовки. Продольное разделение обеспечивается за счет создания растягивающих напряжений в зонах ослабленного сечения строенного раската (в зонах перемычек, соединяющих строенный раскат) в процессе деформирования промежуточного раската в чистовом калибре. В этой связи очень важен правильный выбор соотношений геометрических параметров элементов промежуточного и чистового калибров.

Экспериментальные исследования, выполненные на стане 850, позволили опытным путем установить наиболее значимые факторы, влияющие на продольное разделение строенного раската и точность прокатки при использовании указанной системы калибров, и определить диапазоны изменения параметров, определяющих эти факторы. В процессе проведения экспериментов варьировали соотношение геометрических параметров чернового, промежуточного и чистового калибров и режимы обжатий металла при сохранении общей концепции предложенной системы калибров.

На основании результатов экспериментов, обработанных методами математической статистики, установлено, что для обеспечения надежного продольного разделения строенного раската при прокатке в чистовом калибре и требуемой точности прокатки при использовании данной системы калибров необходимо строго выдерживать регламент отношения ширины чистового калибра вк3 к ширине промежуточного калибра вк2. Это обеспечивает надежный разрыв перемычек, соединяющих три заготовки, при прокатке в чистовом калибре на выходе из его очага деформации. Если этот регламент не будет выдержан, то не будет обеспечено стабильное разделение заготовок на выходе из чистового калибра, либо интенсифицируется деформация двух крайних частей строенного промежуточного раската при прокатке в чистовом калибре. Это может привести к образованию закатов или появлению трещин на поверхности двух крайних заготовок (на гранях, обращенных к средней заготовке), то есть снизит качество готового проката. Кроме того, необходимо выдерживать регламент отношения ширины чернового, промежуточного и чистового трехручьевых калибров к ширине центрального ручья из трех ручьев, образующих эти калибры (вк1/врц1, вк2 / врц2, вк3 / врц3). Эти соотношения, по сути, регламентируют простор на уширение металла при прокатке в данной системе калибров. Если регламент указанных соотношений не будет выдержан, то не будет обеспечен соответствующий простор на уширение металла при прокатке в этих калибрах и возможно их переполнение, либо будет неудовлетворительное заполнение калибров металлом, что приведет к снижению точности прокатки. Анализ показал, что при прокатке в черновом калибре, где осуществляется несколько проходов, простор на уширение металла должен быть больше по сравнению с последующим промежуточным калибром, где осуществляется меньшее количество проходов, поэтому диапазон изменения вк1/врц1 смещен в сторону больших значений по сравнению с диапазоном изменения вк2 / врц2. Диапазон изменения вк3 / врц3 для чистового калибра смещен в сторону еще меньших значений по сравнению с предыдущими черновым и промежуточным калибрами. Границы изменения вк3 /врц3 для чистового калибра установлены с учетом того, что здесь осуществляется только один проход и, кроме того, этот калибр должен обеспечить продольное разделение заготовок. Установленные экспериментально диапазоны изменения соотношениями параметров калибров новой системы калибров охватывают размерный сортамент заготовок, получаемых на типовом обжимном стане 850.

Результаты исследования.

Результаты исследований показали, что использование разработанной системы калибров с установленными конкретными соотношениями их параметров обеспечивают снижение расхода валков за счет предупреждения повышенного износа элементов калибров, формирующих строенный раскат на всех стадиях процесса, при обеспечении надежного разделения строенного раската и высокой точности геометрических параметров поперечного сечения заготовок. То есть, обеспечивается получение качественных заготовок требуемой точности. Кроме того, использование процесса прокатки–разделения при производстве заготовок квадратного сечения способствует росту производительности обжимного стана, снижению затрат на их производство. Появляется возможность селективного выбора заготовок под производство того или иного вида прокатной продукции в последующем переделе. Так, для производства качественного проката на сортовых станах целесообразно использовать заготовки, полученные в крайних ручьях строенного калибра. В этом случае зона физико–химической неоднородности металла, расположенная в центральной зоне исходного слитка, локализуется в центральной заготовке. Заготовки, полученные из центрального ручья строенного калибра, можно использовать по другому назначению. Это расширяет технические возможности производства, повышая его технологическую гибкость.

Таким образом, за счет реализации малозатратных технологических решений существенно повышена эффективность производства крупносортного проката и передельных сортовых заготовок, снижен расход металла и увеличен выход годного при производстве заготовок..