Раздел 2. Производство заготовок для листовых станов горячей прокатки, подготовка их к прокатке и нагрев

1. Способы производства заготовок

Исходную заготовку для листовых станов горячей прокатки производят либо разливкой стали на МНЛЗ (современный способ производства заготовки), либо на слябингах (устаревшая технология), либо отливкой стали в слитки (для производства горячекатаных листов толщиной более 50 мм – плит).

Таким образом, заготовкой являются слябы или слитки.

Слябы – непрерывнолитые заготовки прямоугольного сечения с закругленными углами, полученные на МНЛЗ или на слябингах путем обжатия слитков, отлитых в изложницы.

На МНЛЗ отливают слябы следующих размеров: толщина от 100 до 350 мм, ширина до 3600 мм; на слябинге прокатывают слябы толщиной от 100 до 300 мм, шириной до 1550 мм.

Слитки для производства плит имеют массу 6-45 т (редко до 90 т). Применение слитков обусловлено двумя причинами

• необходимостью обеспечения =3-6 (для углеродистых и низколегированных сталей) и =8-10 (для легированных сталей). Такие коэффициенты вытяжки позволяют обеспечить требуемую структуру и механические свойства металла толстых листов;

• необходимостью иметь массу заготовки большей, чем слябы, получаемые непрерывной разливкой.

Оборудование и технология МНЛЗ вам представлены в курсе «Производство стали».

Для производства катаных слябов в Украине до настоящего времени применяют слябинги. Один из них действует на ОАО «Запорожсталь» (г. Запорожье), второй – на ОАО «Мариупольский металлургический комбинат им.Ильича» (МарМК им.Ильича) в г. Мариуполе.

2. Нагрев слитков

Для нагрева слитков, доставляемых из стрипперного отделения, предусмотрены нагревательные колодцы, расположенные в отдельном пролете (отделение нагревательных колодцев). Слитки в пролет подают по железнодорожной колее, которая на слябингах проходит вдоль между двух рядов (ОАО «МарМК им.Ильича» колодцев или сбоку вдоль одного ряда нагревательных колодцев (ОАО «Запорожсталь»). В пролете нагревательных колодцев на ОАО «МарМК им.Ильича» установлено в два ряда 26 групп колодцев, на ОАО «Запорожсталь» – 14 групп. Длина пролета составляет 200 м.

Слитки массой 17-24 т, поступающие из стрипперного отделения, загружают в нагревательные колодцы для подогрева или нагрева до 1150-1300С перед прокаткой. Загрузку слитков в колодцы производят кранами с клещевым захватом.

На слябингах обычно применяют нагревательные колодцы рекуперативного типа либо с одной горелкой, расположенной в центре подины, либо с одной верхней горелкой.

В рекуперативных колодцах (рис.1) с центральной нижней горелкой пламя движется вверх, ударяется о крышку, растекается по ее поверхности и омывает стены и слитки сверху вниз. После этого дымовые газы через керамические рекуператоры, расположенные с обеих сторон каждой камеры (всего их в рекуператорном колодце две) попадают в трубчатые металлические рекуператоры, расположенные за керамическими. В керамических рекуператорах подогревают воздух до 800-850С, в трубчатом рекуператоре подогревают горючий газ до температуры 300-350С. Емкость каждой камеры 6-22 слитка.

Рис.1. Схема ячейки и керамического рекуператора нагревательного колодца рекуперативного типа: 1 – ячейка (камера); 2 – керамические рекуператоры; 3 – центральная горелка; 4 –слитки. Стрелками показано движение газа, воздуха и продуктов их сгорания

С 60-х годов прошлого века на слябингах и в цехах с толстолистовыми станами горячей прокатки, использующих в качестве заготовки и слитки для производства плит, начали применять нагревательные колодцы с одной верхней горелкой. На рис.2 показана схема нагревательного колодца для нагрева слитков на стане 3600 ОАО «Азовсталь» (колодцы аналогичной конструкции применяют на слябингах). На стане 3600 имеется четыре группы колодцев, каждая из которых состоит из независимых друг от друга ячеек. Размеры ячейки, показанной на рис.2, таковы: длина по оси 9850, ширина по оси 3330, высота ячейки 4564 мм, площадь пода 32,5 м², объем рабочей камеры – 134,9 м³.

Рис.2. Схема ячейки нагревательного колодца с верхней горелкой: 1 – рабочая камера; 2 – крышка колодца; 3 – керамический рекуператор; 4 – металлический рекуператор; 5 – газовая горелка; 6 – инжектор; 7 – на правление движения холодного воздуха; 8 – направление движения горячего воздуха; 9 – летки для удаления сухого шлака

Колодцы отапливают природным газом. Максимальный расход газа на один колодец составляет 1100 м³/ч. Для подогрева воздуха до 800-850С каждая ячейка оборудована керамическим рекуператором с поверхностью нагрева 580 м². Воздух из керамического рекуператора инжектируется к горелкам компрессорным воздухом, предварительно подогреваемым до температуры 300С в металлическом трубчатом рекуператоре. Каждая ячейка оснащена инжекционной горелкой, установленной в торцевой стенке и имеет отдельный дымоход с шибером, что позволяет регулировать в ней необходимый тяговый режим. Заданный тепловой режим колодцев поддерживают устройствами автоматического регулирования и теплового контроля. Продукты горения от каждых двух групп колодцев отводятся через одну трубу.

На колодцах предусмотрено сухое шлакоудаление. Для этого в подине каждой ячейки установлены две шлаковые летки. В зависимости от химического состава, стали разделяют на группы по режимам нагрева. Их может быть от 4 до 6.

В частности, для нагревательных колодцев стана 3600 ОАО «Азовсталь» предусмотрены следующие группы марок стали:

Первая группа: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст2кп, Ст2пс, Ст3кп, Ст3пс, Ст4кп, Ст4пс, 05кп, 05пс, 08кп, 08пс, 10кп, 10пс, 15кп, 15пс, 20кп, 20пс, 25пс

Вторая группа: Ст1сп, Ст2сп, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст4сп, 08, 10, 15, 20, 25, 30, 15Г, 20Г, 25Г, 30Г, 18Гпс, 12К, 15К, 16К, 18К, 20К

Третья группа: Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гсп, Ст6пс, Ст6сп, 35, 40, 45, 35Г, 40Г, 45Г, 09Г2, 14Г2, 12ГС, 16ГС, 17ГС, 09Г2С, 15ГФ

Четвертая группа: 14ХГС, 10ХСНД, 15ХСНД, 10Г2С1, 10Г2С1Д

Пятая группа: 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 50Г, 60Г, 65Г, 70Г.

Время нагрева зависит, главным образом, от химического состава (группы) стали, температуры посада слитков в колодцы (горячий посад – 500-1000, теплый – 100-500С и холодный – температуры окружающей среды) и их массы. Оно находится в диапазоне от 3 до 20 часов.

Режим нагрева слитков до 1150-1300С состоит из двух или трех периодов. Обязательными являются периоды нагрева и томления. Может быть применена и выдержка при определенных температурах.