Технологический процесс производства тонкого листа
Рассматривая технологию производства тонкого листа в ЛПЦ №2, можно выделить два технологических потока:
- производство тонкого горячекатаного листа;
- производство тонкого холоднокатаного листа.
Общая технологическая схема производства тонкого листа в ЛПЦ №2 приведена на рис. 1.
Принципиальная технологическая схема ЛПЦ №2
| Стан «1500» горячей прокатки |
| Склад заготовки |
| Термическое отделение |
| Травильное отдельное |
| Стан «1400» холодной прокатки |
| Участок отделки листа |
| Склад готовой продукции |
| потребитель |
- обработка холоднокатаного листа;
- обработка горячекатаного листа.
Рассмотрим принципиальный технологический процесс на примере производства тонкого горячекатаного и холоднокатаного листа.
Вся поступающая в цех заготовка складируется на складе сутунки и заготовки в первом пролете здания цеха. При приеме заготовки производится проверка соответствия маркировки на бирке (марка, плавка, вес, размер заготовки, партия) данным, указанных в сопроводительных документах на партию заготовки. Поступающая из ЛПЦ №2 заготовка из углеродистых марок стали, согласно заданию ПДБ, режется под прокатку гидравлических на ножницах на размеры согласно заданию и согласно требованиям СТП 14 – 123 – 1П - 002. Поступившая на склад сутунка сортируется по маркам, размерам, плавкам. Сутунка не должна иметь загрязнений, а при необходимости должна быть очищена от пыли, грязи и других загрязнений. Пакет сутунки должен быть массой не более 5 тонн, в противном случае это может привести к поломке подъемного стола сталкивателя заготовки.
Все пакеты должны быть обязательно взвешены на весах для статического взвешивания. Каждый пакет сопровождается биркой с указанием номера плавки, марки стали или сплава, размеров сутунки, количества штуки массы пакета.
Все вышеуказанные данные о сутунке регистрируются документально.
После этого заготовка подается на нагрев. Нагрев сутунок и полураскатов должен соответствовать марке стали или сплава, толщине исходной заготовки.
Примеры режимов нагрева приведены в табл. 4.
Нагрев металла должен быть равномерный. Неравномерно нагретые сутунки выдавать из печи на прокатку запрещается. Равномерность нагрева металла определяется визуально. Контроль над температурой газовой среды осуществляется с поста управления печами. Температура нагретой сутунки определяется после выгрузки ее из печи на рольганге оптическим пирометром.
В случае простоя стана допускается передержка сутунки в печи не более 15 минут, полураската не более 5 минут, при этом температура в печи снижается на 50 - 100° С, после чего температура повышается до заданной и выдерживается при ней не менее 5 минут.
Топливом для печи служит природный газ ГОСТ 5542, но при отсутствии газа может использоваться обезвоженный малосернистый мазут по ГОСТ 10585. При это мазут сдается на анализ в ЦЗЛ.
В прокатку металл задается ПДБ. Оформляется наряд-задание, где оговаривается номер плавки, номер партии, количество штук, масса металла, схемы прокатки, а также состояние готового металла (нагартованный, полунагартованный, нетермообработанный, без травления). При поставке металла в мягком и травленом состоянии в наряд-задании состояние металла не оговаривается.
При задаче в производство сутунки для изготовления листа с особыми условиями поставки (с «Авиатехприемкой», для атомной промышленности и т. д.) должны соблюдаться требования СТП 123 – 2П – 2.
Прокатка горячекатаного листа или подката для стана 1400 производится из сутунки. Размеры сутунки, марки стали и сплавов, маршруты и схемы прокатки приведены в технологических инструкциях. Прокатка вдоль с целью увеличения выхода годного производится на выработанных валках. Во время прокатки валки охлаждаются водой. Для получения высокого качества поверхности готовых листов прокатка должна производиться на валках с минимальным разгаром, т. е. перевалка рабочих валков должна производиться не менее 1 раза в смену.
Горячая прокатка листов с односторонним рифлением производится на стане 1500 из заготовки поступающей со стана 2850 ЛПЦ №1. Размеры заготовки, марки сталей, маршруты и режимы прокатки приведены в табл. 4.
Таблица 4
Схемы прокатки листов с односторонним рифлением
| Размер сутунки, мм | Марки сталей и сплавов | полураскат | Размеры готовых горячекатаных листов | Количество проходов | |
| Толщина, мм | Кол-во проходов не менее | ||||
| 14,0х1000х666 17,0х1000х666 14,0х1000х1000 12,0х1000х1500 14,5х1000х1600 17,0х1000х1600 | Ст 3 сп Ст 0 Ст 1 сп Ст 2 сп Ст 2 сп Ст 2 сп | 6,0 7,5 9,0 9,0 9,0 9,0 | 4,0х1000х2200 5,0х1000х2000 6,0х1000х2400 8,0х1000х2000 10,0х1000х2000 12,0х1000х2000 |
По требованию заказов возможны другие размеры заготовки для других размеров листов. Заготовка перед задачей в валки должна обязательно выровнена направляющими линейками. Листы с односторонним рифлением поставляются без термообработки, травления, с подрезкой только переднего и заднего концов.
Примеры схем прокатки приведены в табл. 5.
Таблица 5
Схемы прокатки на горячекатаный лист для сталей и сплавов марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 20Х23Н13, ХН65МВ
| Размеры сутунки, мм | Кратность | Полураскат | Готовый лист | ||
| толщина, мм | проходов не менее | размер горячекатаного листа, мм | проходов не менее | ||
| 37,0х250х1005 45,0х200х1020 55,0х210х1020 55,0х250х1020 65,0х275х1020 | 6,0 6,0 8,0 9,0 12,0 | 4,0х1000х2000 4,0х1000х2000 4,0х1000х2000 5,0х1000х2000 6,0х1000х2000 |
После прокатки листы по рольгангу направляются с начала к одиннадцатироликовой правильной машине, а затем к гильотинным ножницам, где производится обрезка переднего и заднего концов.
Листы после прокатки охлаждаются в стопе, под водяным душем или на рольганге до потемнения в зависимости от требований к готовому прокату.
После того как прокатанный, обрезанный, остывший горячекатаный лист собирается в пакет, он грузится на транспортную тележку и отправляется в помещения стана 1400 , где находятся термическое и травильное отделения.
Термообработка осуществляется в проходной роликовой печи. Горячекатаные листы по одному задаются в печь с помощью загрузочного устройства, так чтобы не образовался заход листа на лист. Топливом для термопечи служит мазут с содержанием серы не более 0,4% и влаги не более 0,5%. При увеличении содержания серы и влаги термообработку проводить запрещено.
Режимы термообработки должны создавать условия для равномерного нагрева листов.
Контроль за соблюдением режимов термообработки осуществляется при помощи автоматических потенциометров с классом точности 0,5% и пяти хромель-алюминиевых и платино-платинородиевых термопар, установленных в каждой зоне печи. Измерение температуры металла производится оптическим пирометром с точностью измерения ±20°С на выходе металла из печи перед душирующим устройством. При необходимости после термообработки производится правка листов на 11РПМ или 17РПМ, которые установлены в потоке за проходной роликовой печью. После чего листы собираются в пакет, грузятся на транспортную тележку и отправляются в травильное отделение.
Партия листов из термоотделения подается на кантователь, а с кантователя загружается в траверсу. В случае необходимости для обеспечения лучшего доступа травильного раствора к поверхности металла листы разделяются переложками из обрези коррозионностойкой стали. Запрещается хранить пакеты листов в травильном отделении более одной смены.
Листы подвергаются щелочно-кислотному травлению по следующей схеме:
- обработка в щелочном расплаве;
- промывка в проточной воде;
- травление в сернокислотном растворе;
- отбеливание и пассивирование в сернокислотном растворе с селитрой;
- окончательная промывка и сушка.
Для лучшего разрыхления окалины для ряда марок сталей и сплавов предусмотрено предварительное травление.
Ванна щелочного расплава заправляется химикатами из расчета (массовая доля):
- каустическая сода, ГОСТ 2263-79 – 40-50;
- поваренная соль, ГОСТ 13830-91 - 5-12;
- натриевая селитра, ГОСТ 828-77Е - 30-40.
Обогрев ванны производится подогретым мазутом. Давление пара подогретого мазута до 0,4 МПа. Давление мазута до 1 МПа.
Свежеприготовленный сернокислотный раствор должен иметь концентрацию серной кислоты (ГОСТ 2184-77) не выше 20%, поваренной соли (ГОСТ 13830-91) от 3 до 5%.
Отбелочно-пассивирующий раствор должен содержать от 12 до 14% серной кислоты и от 3 до 4%натриевой селитры, рабочая температура раствора 60-70°С.
Технология травления должна соответствовать всем требованиям инструкций и не должна приводить к появлению перетравов, недотравов, водородному охрупчиванию. Ведется постоянный контроль над составом растворов и в случае необходимости корректируется. Примеры режимов травления приведены в прил.3.
Окончательная промывка и сушка производится на сушильно-моечной машине, после чего пакет обвязывается проволокой, на которую навешивается бирка. Пакет отправляется на обрезку вкруговую (обрезается со всех 4 сторон) согласно требованиям технологических инструкций и заказчика. После чего готовый горячекатаный лист отправляется на склад готовой продукции, где он упаковывается и передается на хранение или на отгрузку.
Холодная прокатка листа производится из горячекатаного, термически обработанного, травленого, рассортированного и зачищенного листа. Горячекатаный подкат для стана 1400 после травления, промывания и сушки отправляется на стенды для сортировки и зачистки. На стендах лист осматривается с обеих сторон, дефекты помечаются мелом. Зачистка дефектов производится либо в помещении стана 1500 на станке сплошной зачистки ВСЗ-51, который имеет характеристики:
- габариты 6250х5380х2218 мм;
- масса 20600кг;
- количество установленных кругов 2 шт.;
- абразивный круг средней твердости (СТ1-СТ3) на бакелитовой связке ГОСТ 2424:
- диаметр наружный 500мм;
- диаметр внутренний 203 мм;
- ширина 63 мм;
- тип 1-й;
- зерно номер 60-125;
- окружная скорость 50 м/с.
Станок приводится от двигателя П62 мощностью 14 КВт с частотой вращения ротора 1500-2400 об/мин. Станок предназначен для зачистки крупных и тяжелых заготовок.
Для более легких заготовок применяют подвесной станок для зачистки поверхностных дефектов с индивидуальным пылеотсосом либо ручная шлифовальная машинка электрическая. Для вырубки дефектов применяется машинка ручная пневматическая ИП-2009А.
Зачистка производится таким образом, что бы площадь зачистки была минимальной. Зачистка не должна выводить лист за пределы минусового допуска по толщине, даже если дефект был удален не до конца. Во время зачистки с листов щетками удаляется абразивная пыль. Передельный прокат непосредственно перед прокаткой промывается на сушильно-моечной машине.
После этого готовые к прокатке раскаты передаются транспортной тележкой в пролет стана холодной прокатки, где он либо некоторое время хранится, либо по заданию ПДБ направляется сразу на прокатку.
Перед задачей в валки подкат осматривается вальцовщиком: подкат не должен иметь заусенцев, дефектов, которые могут оставить на поверхности валков надавы и навары.
Для прокатки применяется технологическая смазка 10 – 12% эмульсии на основе эмульсола ЭТ1Б, ЭГТ (ТУ 101149-75), ЭКБ1 (ТУ 2320-001-27192068-98) и масло индустриальное 20 (ГОСТ 20799-88).
Подкаты укладываются на стол и с помощью захвата задаются в валки. После первого прохода пакет передается электромостовым краном на обратную сторону клети и производится второй проход (клеть нереверсивная). В зависимости от марки стали и конечной толщины готового листа возможна промежуточная термообработка по ходу прокатки для снятия наклепа в соответствии с требованиями соответствующих технологических инструкций. Пример схем прокатки листов на стане 1400 приведен в прил.4.
После прокатки листы не должны иметь следов смазки, масляные пятна, дефектов. Затем пакет, при наличии промежуточного отжига, отправляется в травильное отделение, где вновь травиться, промывается; в зависимости от толщины листов и предела текучести металла правится на одной из правильных машин стана. При необходимости прокатанный и правленый пакет отправляется на сортировку, где он снова осматривается, зачищаются дефекты.
Сортированный лист передается электромостовым краном на гильотинные ножницы, где он обрезается вкруговую по размерам заказчика и требованиям соответствующих технологических инструкций. После взвешивания и оформления соответствующих документов пакет направляется на склад, где он обвязывается и упаковывается, отправляется на отгрузку.
Анализ работы цеха
Как видно на рис.2 основу производства ЛПЦ-2 составляет лист из углеродистых марок сталей и лишь незначительную часть составляют холодно- и горячекатаные листы из легированных марок сталей.
Рассмотрим динамику изменения объемов производства за последние 3 года:
- 2004 год: станом 1500 произведено 55800 т листов из углеродистых марок сталей и 900 т листов из нержавеющих марок сталей, станом 1400 прокатано 900 т листов из углеродистых и нержавеющих марок сталей;
- 2005 год: станом 1500 произведено 54000 т листов из углеродистых марок сталей и 600 т листов из нержавеющих марок сталей, станом 1400 прокатано 800 т листов из углеродистых и нержавеющих марок сталей;
- 2006 год: станом 1500 произведено 54400 т листов из углеродистых марок сталей и 650 т листов из нержавеющих марок сталей, станом 1400 прокатано 750 т листов из углеродистых и нержавеющих марок сталей.
Оборудование установленное в листопрокатном цехе №2 устарело. Производство цехом горячекатаных и холоднокатаных листов начато в 1959 году, на основании этого можно говорить о высокой степени износа основного и вспомогательного оборудования.
Основной причиной кратковременных простоев являются поломки узлов в основном вспомогательного оборудования из-за нарушения работниками технологии производства листов (поломка роликов правильной машины, наматывание на ролик правильной машины прокатанного листа и пр.). Большинство таких поломок, за редким исключением, приводит к простоям станов. Так коэффициент загрузки по времени стана 1500 составляет примерно 0,92, для стана 1400 он составляет 0,54 (по данным за 2006 год). Низкая загрузка стана 1400 объясняется низким уровнем заказов на холоднокатаные листы из легированных сталей и сплавов.
Количество на стане 1500 брака за 2005 год составило 0,008% от общего объема производства, эта цифра для стана 1400 составила 0,002%. В 2006 году количества брака возросло для стана 1500 до 0,012%, для стана 1400 до 0,0024%. Эти цифры говорят о снижении качества продукции, выпускаемой листопрокатным цехом №2. Основной причиной брака являются наличие на готовом листе вздутий, пузырей, плен, раковин. Другими наиболее распространенными причинами брака являются волна по кромке готового листа, толщина и плоскостность листа, выходящая за пределы допусков по толщине или плоскостности. Кроме того, наблюдается высокий уровень брака при отделке листа: перетрав, царапины, неправильная зачистка, выводящая лист или полураскат за пределы допусков по толщине и т.д.
Говоря о недостатках технологии и оборудования, следует отметить невозможность получения на стане 1500 горячекатаного листа шириной более 1100 мм, в то время как в прокатном производстве наблюдается тенденция по увеличению ширины получаемых листов. Кроме того, рабочая клеть стана 1400 является нереверсивной, что создает дополнительные трудности при производстве холоднокатаного листа (высокий уровень ручного тяжелого труда, во время прокатки постоянно задействован электромостовой кран для передачи прокатанных листов на сторону входа в клеть листов).
На основе проведенного анализа работы цеха, состоянии оборудования можно сделать вывод о необходимости проведения следующих мероприятий:
1. Замена поворотного стола перед рабочей клетью стана 1500 на секцию рольганга с поднимающимися упорами, которая позволит пропускать заготовку и сутунку шириной до 1250 мм;
2. Замена РПМ11, расположенной на линии прокатки стана 1500, на правильную машину, способную производить правку листов шириной до 1250 мм;
3. Комплекс мероприятий по реверсу рабочей клети стана 1400.