Непрерывная разливка и листопрокатное производство

На первом этапе развитие методов не­прерывной разливки сделало ненуж­ным функционирование мощных об­жимных станов — блюмингов и сля­бингов. В течение же последних 10— 15 лет развитие новых методов непре­рывной разливки коренным образом изменило ситуацию в наиболее дина­мично развивающейся отрасли про­катного производства — производстве стального листа, ленты, штрипсов¹ и т. п.

Непрерывнолитой металл котиру­ется достаточно высоко по качествен­ным показателям и пользуется спро­сом у потребителей.

Поскольку непрерывное литье сля­бов превратилось в технологию, кото­рая позволяет производить любую ли­стовую продукцию с более высоким выходом годного, чем по традицион­ной схеме изложница—сляб, и с луч­шим качеством, появилась возмож­ность передавать слябы на широкопо­лосный стан горячей прокатки тран­зитом или горячим посадом. Прокатка транзитом означает, что остаточный нагрев сляба вплоть до входа в томиль­ную печь для выравнивания темпера­туры перед прокатным станом доста­точен для осуществления процесса прокатки. Горячий посад означает, что некоторое количество тепловой энер­гии должно быть подведено к слябу в печи перед широкополосным станом горячей прокатки, но зачистка и дру­гие операции не требуются.

Так, на новом металлургическом заводе фирмы POSCO (ПОСКО, Ю. Корея) около 80 % всех слябов текущего производства передают на прокатный стан транзитом или горя­чим посадом. При этом система авто­матического контроля и управления осуществляет следующие функции: контроль технологического процесса, слежение за потоком материалов, слежение за потоком энергии, авто­матический контроль качества метал­ла в реальном масштабе времени.

В целом использование сквозной технологии позволило на этом заводе значительно уменьшить трудозатраты на производство 1 т горячекатаной стали: с 12—17 чел.-ч/т в 1975 г. до 4— 6 чел.-ч/т.

На базе традиционной технологии непрерывного литья толстых слябов удалось разработать новые технологии литья тонких слябов с применением и без применения роликовых кристал­лизаторов. В будущем свое место в ме­таллургии найдут и традиционная тех­нология непрерывного литья, и техно­логия литья листовых заготовок, близ­ких по размерам к готовой продукции.

¹ От англ, strips; strip — полоса, лента (стальная полоса шириной обычно 30— 400мм и толщиной 1,50—10,0мм), использу­емая в качестве заготовки при производстве сварных труб. После прокатки на полосовых (штрипсовых) станах полосу сматывают в рулон или разрезают на полосы требуемой длины.

Разливка на тонкие слябы (толщи­ной около 50 мм) заменяет прокатку в черновой линии широкополосного стана, но не заменяет прокатки в чис­товой линии. Первая промышленная установка была введена в эксплуата­цию в 1989 г. фирмой Nucor («Нью-кор», США) (рис. 23.38).

Разливка на тонкие слябы с обжа­тием и дальнейшая прокатка загото­вок толщиной 15-20 мм в одной или двух чистовых клетях позволяют по­лучить за одну операцию пригодную для холодной прокатки полосу (рис. 23.39).

На основе принципа литья тонких слябов к настоящему времени разра­ботаны разнообразные схемы литей-но-прокатных агрегатов, которые мо­гут быть использованы в конкретных

Рис. 23.38.Схема литья тонких слябов и их горячая прокатка

Рис. 23.39.Схема литья тонких слябов с об­жатием и их горячая прокатка

условиях повышения качества продук­ции и эффективности производства.

Фирмы Mannesmann Demag («Маннесман-Демаг») и Mefos («Me-фос») разработали способ бесслитко­вого литья полосы (способ DSC¹). По­лосу толщиной 5-10 мм получают в ленточном кристаллизаторе. После отливки полоса подвергается горячей прокатке в двух или трех клетях (рис. 23.40). Из промежуточного раз­ливочного устройства жидкая сталь выливается на постоянно движущуюся ленту транспортера, которая интен­сивно охлаждается снизу (водяное струйное или форсуночное охлажде­ние) в соответствующей зоне охлажде­ния. После этой зоны полностью зат­вердевшая полоса подается в вытяги­вающее устройство, а затем в клеть прокатного стана.

В Германии разработан «модифи­цированный» процесс, который в от­личие от обычного DSC не требует промежуточной горячей деформации. Полоса толщиной 1—Змм после раз­ливки на движущуюся ленту сразу мо­жет подвергаться холодной прокатке (рис. 23.41, а). Возможна также раз­ливка на тонкую полосу толщиной 1-3 мм для непосредственного получе­ния рулонов горячекатаной полосы. Жидкую сталь заливают в зазор между двумя валками, находящимися во встречном вращении (рис. 23.41, б).

Возникло так называемое инверси­онное литье (рис. 23.42). Оно представ­ляет собой процесс, по которому по­лоса-подложка толщиной 0,5-2,0 мм

'От англ, direct-strip-casting— прямое по­лучение полосы (штрипса).

Рис. 23.40.Схема агрегатов по производству горячекатаных полос и их производитель­ность по разным технологиям:

а —тонкие слябы; 6 — тонкие полосы, ленточный кристаллизатор; в — тонкие полосы, валковый крис­таллизатор

Рис. 23.41. Схемы агрегатов по производству непрерывнолитых тонких полос для холод­ной прокатки и их производительность по разным технологиям:

а —ленточный кристаллизатор; б— валковый крис­таллизатор

Рис. 23.42.Схема инверсионного литья по­лос и их холодной прокатки:

1 —- разматыватель полосы-подложки; 2—ванна с расплавленным металлом; 3 — обжатие полосы с го­рячим покрытием; 4— стан холодной прокатки; 5 — моталка

с определенной температурой (напри­мер, комнатной) пропускается в тече­ние определенного времени через ван­ну с жидкой сталью, имеющей конт-

ролируемую температуру. За время контакта между полосой-подложкой и ванной некоторое количество жидко­го металла кристаллизуется на под­ложке и вытягивается вместе с ней уже в виде композиционного изделия с контролируемой конечной толщиной. Представляется возможным получать таким процессом круглые изделия и фасонные профили, а также компози­ционный материал в виде листов тол­щиной 1—10мм и шириной 200— 1000 мм, которые могут быть пере­даны для дальнейшего передела не­посредственно на стан холодной прокатки.

Таким образом, развитие методов непрерывной разливки привело к большим изменениям в листопрокат­ном производстве.

Работы по созданию новых техно­логий производства тонкого листа и ленты ведутся и в нашей стране. В качестве примера можно отметить выполненную ВНИИметмашем раз­работку литейного агрегата, предназ­наченного для производства подката с особыми свойствами из нержавею­щих, магнитострикционных, резне-тивных, жаростойких и других спла­вов на основе железа методом не­прерывной разливки. Сверхбыстрое охлаждение жидкого металла обес­печивает получение микрокристалли­ческой структуры и повышает физи­ческие свойства готовой продукции, получаемой на последующих стадиях обработки.

Расплавленный металл подается из индукционной печи или из ковша (рис. 23.43), установленного на подъемно-поворотном столе, в зазор между двумя водоохлаждаемыми вал­ками, находящимися во встречном вращении. Охлаждающие валки име­ют бронзовые бандажи с различными вариантами охлаждения, а также меха­низм зачистки и шлифовки поверхно­сти. Расплав заливают через тонко­стенное сопло с щелевидным отвер­стием. Постоянный расход расплава обеспечивается системой управления через вычислительный комплекс. С торцов валков металл удерживается с помощью специальных ограничите­лей. Выходящая из валков полоса про­ходит систему вторичного охлаждения и далее передается в обжимную клеть и ножницы. Установленные в конце линии тянущие ролики в паре с мотал­ками позволяют разливать до 12т ме­талла в непрерывном режиме.

Предлагаемые технология и обору­дование обеспечивают благодаря не­прерывному получению листа непос­редственно из жидкого металла значи­тельное сокращение числа операций обработки давлением и промежуточ­ных нагревов. При этом энергозатра­ты снижаются на 30—50 %, в 5 раз уменьшены капитальные и эксплуата­ционные затраты, сокращается по­требность в производственных площа­дях, особенно при производстве энер­гоемких изделий из трансформатор­ной и нержавеющей стали.

Рис. 23.43.Литейный двухвалковый агрегат для производства подката толщиной 1—5 мм:

1 — ковш; .2— подъемно-поворотный стол; 3 — двухвалковая литейная машина; 4— вторичное охлаждение; 5— обжимная клеть; 6— ножницы; 7— тянущие ролики; 8— моталка; 9— полоса