Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Проблемы совмещения разноскоростных операций в листопрокатном производстве и известные решения 6
1.1. Развитие непрерьшных и совмещенных процессов на широкополосных станах горячей прокатки (ШСГП) 6
1.1.1. Проблемы совершенствования традиционной операции передачи раскатов на промежуточном рольганге ШСГП 7
1.1.2. Передача раскатов с экранированием 8
1.1.3. Передача раскатов с промежуточным перемоточным устройством 9
1.1.4. Передача раскатов с петлеобразованием 12
1.1.5. Бесконечная прокатка в чистовой группе ШСГП 13
1.1.6. Передача раскатов с применением моталки «СмоСвоК» 14
1.2. Развитие тонкослябовых литейно-прокатных агрегатов (ЛПА) 18
1.2.1. Итоги первого десятилетия промышленной реализации ЛПА 19
1.2.2. Разработка ЛПА для производства «бесконечных» полос 28
1.3. Задачи исследования 36
ГЛАВА 2. Моделирование и совершенствование технологического процесса производства горячекатаной стали на ШСГП 38
2.1. Совершенствование способа широкополосной горячей прокатки сприменением двухвходовой намотки промежуточных раскатов 38
2.1.1. Параметры передачи промежуточного раската 38
2.1.2. Передача раската за несколько циклов 40
2.1.3. Бесконечная прокатка в чистовой группе ШСГП 44
2.2. Математическое моделирование технологического процесса прокатки 49
2.2.1. Описание математической модели 50
2.2.2. Описание программы 58
2.3. Результаты исследований с помощью математической модели и их анализ 59
2.3.1. Исследование процесса передачи раската на промежуточном рольганге ШСГП 59
2.3.2. Исследование процесса передачи раската за два цикла на промежуточном рольганге ШСГП 62
2.4. Выводы 62
ГЛАВА 3. Совершенствование процесса бесконечной прокатки на тонкослябов ом ЛПА 66
3.1. Математическая модель процесса прокатки со сведением валков 66
3.2. Экспериментальные исследования процесса прокатки со сведением валков на опытной установке 75
3.3. Исследование температурных условий рабочих валков при неустановившемся режиме горячей прокатки 82
3.3.1. Анализ температурного режима поверхностного слоя валка 82
3.3.2. Определение теплового сопротивления на контакте между валками и прокатываемым металлом 87
3.3.3. Влияние защитной прослойки в очаге деформации на температурные условия службы валков 88
3.4. Выводы 89
ГЛАВА 4. Разработка процесса бесконечной прокатки для стана 2500 ОАО «ММК» 91
4.1. Размещение и технологические параметры оборудования 92
4.1.1. Расположение оборудования и известные решения 92
4.1.2. Параметры промежуточного модуля 95
4.2. Технологические режимы прокатки 97
4.3. Температурные условия службы рабочих валков 101
4.4. Выводы 105
Заключение 106
Список литературы 108
Приложения 119
- Развитие тонкослябовых литейно-прокатных агрегатов (ЛПА)
- Математическое моделирование технологического процесса прокатки
- Исследование температурных условий рабочих валков при неустановившемся режиме горячей прокатки
- Технологические режимы прокатки
Введение к работе
Одним из направлений развития прокатного производства является увеличение доли листового проката в общем объеме его выпуска. Большая часть горячекатаной листовой стали производится на широкополосных станах горячей прокатки (ШСГП). С целью уменьшения эксплуатационных и капитальных затрат компоновки ШСГП непрерывно совершенствуются. Особо важное технологическое значение имеет промежуточный рольганг, предназначенный для передачи раскатов из черновой группы в чистовую. От значений параметров операции и устройства передачи раскатов существенно зависят качество готовых полос, производительность стана и затраты на его строительство или реконструкцию.
Широко применяется способ передачи промежуточного раската при помощи промежуточного перемоточного устройства "Койлбокс", позволяющий сократить длину промежуточного рольганга и оптимизировать температурный режим прокатки. Недостатком этого способа является ограничение производительности стана (не более 4 млн.т в год) из-за продолжительных операций с раскатом. Этого недостатка лишен оригинальный способ передачи раската с промежуточной двухвходовой намоткой, разработанный на кафедре обработки металлов давлением Магнитогорского государственного технического университета (МГТУ). Он позволяет уменьшить тепловые потери и увеличить длину передаваемого сляба без уменьшения производительности стана. Однако для промышленного применения этого способа требуется его всестороннее исследование и совершенствование. Актуальным вопросом также является применение данного процесса для организации бесконечной прокатки в чистовой группе.
Реализация процесса совмещения непрерывного литья тонких слябов и их горячей прокатки существенно повышает его экономичность, снижая энергоемкость и себестоимость продукции. Экономически целесообразным представляется создание тонкослябового литейно-прокатного агрегата (ЛПА) с применением реверсивной клети и двухвходовой моталки, позволяющего осуществлять непрерывный процесс литья и прокатки. Однако, для промышленной реализации ЛПА необходимо подробное рассмотрение процесса реверса со сведением валков на металле, так как при этом имеет место нестационарный процесс прокатки. В частности, тре-
буется подробное изучение энергосиловых параметров прокатки и температурного режима рабочих валков при неустановившемся процессе прокатки.
Цель работы - повышение эффективности производства широкополосной горячекатаной стали путем повышения компактности стана, снижения капитальных затрат и улучшения температурного режима горячей прокатки.
Для достижения указанных целей в работе были поставлены и решены следующие задачи:
математическое моделирование и исследование технологического процесса горячей прокатки на широкополосном стане с двухвходовой намоткой промежуточных раскатов, анализ температурного режима и энергосиловых параметров прокатки в чистовой группе при новом способе;
математическое моделирование процесса прокатки переходного участка непрерывно-литого тонкого сляба при одновременном разгоне и сведении валков на непрерывно-реверсивном ЛПА и экспериментальные исследования этого процесса на опытной установке;
исследование температурных условий работы валков при переходных режимах горячей прокатки и повышение их стойкости;
разработка технологии и компоновки оборудования для бесконечной прокатки в чистовой группе широкополосного стана горячей прокатки.
Развитие тонкослябовых литейно-прокатных агрегатов (ЛПА)
За последние десять лет получили широкое распространение компактные ЛПА, состоящие из машины литья тонких слябов и прокатного стана [22-52]. В настоящее время ЛПА работают на многих заводах мира. Анализ затратных статей показывает, что при получении листовой продукции из тонких слябов капитальные затраты снижаются примерно на 30 %, а эксплуатационные - на 5-15 % [53-55]. Время строительства и освоения проектной мощности ЛПА составляет в среднем два года [56], что значительно меньше аналогичного показателя для традиционных
ШСГП. В связи с этим растет число действующих металлургических заводов, желающих применять у себя литье тонких слябов и их последующую прокатку. На сегодняшний день на ЛПА произведено около 80 млн. т горячекатаной полосы [56].
Первый ЛПА со специально спроектированной машиной непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) для получения тонких слябов был введен в эксплуатацию в 1989 г. на заводе фирмы «Nucor» («Ньюкор», США) в Кроуфордсвилле [57-62]. Агрегат был разработан фирмой «Schleomaim Siemag» («Шлеманн Зимаг») и получил название CSP - Compact Strip Production (компактное производство полос). В настоящее время установки CSP действуют на 15 заводах мира [63-66]. На рис. 1.5, а изображена схема агрегата CSP фирмы «Steel Dynamics Inc.» («Стил дайнемикс», США) производительностью 2,2 млн. т/год [56]. На двухручьевой МНЛЗ получают непрерывно-литые слябы сечением 40-70x990-1560 мм, которые режутся на отдельные полосы в соответствии с заданной массой рулона и подаются в проходные печи для выравнивания температуры по сечению и нагрева до температуры начала прокатки 1100 С. С помощью транспортера слябы поступают в печь для выдержки. Общая длина печей составляет более 220 м. На выходе из печи сляб разгоняется до скорости входа в прокатный стан, затем проходит гидросбив окалины высокого давления и непрерывную группу из семи клетей, после которой охлаждается и сматывается. Минимальная толщина прокатываемой полосы составляет 1,2 мм при ширине 1250 мм.
На рис. 1.5, б изображена схема агрегата CSP фирмы «Thyssen Krupp Stahl» («Тиссен Крупп Шталь»), Его компоновка отличается от предыдущей способом транспортирования слябов в печь для выдержки. На рис. 1.5, в показана схема агрегата CSP завода Хандань (КНР) производительностью 1,2 млн. т/год. Отличительной особенностью этого ЛПА является наличие черновой клети, в которой осуществляется обжатие сляба до минимальной толщины 35 мм.
Совершенствование компоновок агрегатов CSP, а также систем регулировки толщины обусловило тенденцию к уменьшению толщин готовых горячекатаных полос. Так примерно 50 % всей горячекатаной продукции завода Хилса (Мексика) составляют полосы толщиной 0,91-2,0 мм. Удельные затраты при производстве полосы толщиной 1 мм в цехе горячей прокатки на 30 % меньше, чем при производстве полосы той же толщины в цехе холодной прокатки [67,68].
На традиционных ШСГП существуют технологические ограничения для получения полос малой толщины. Низкоуглеродистые нелегированные стали, предназначенные для холодной прокатки, на обычном ШСГП можно прокатывать на минимальную толщину 1,5 мм в аустенитной области (температура конца прокатки - около 900 С). Прокатка на меньшую конечную толщину в аустенитной температурной области требует повышенных скоростей прокатки, например, при конечной толщине полосы 1,1 мм скорость должна составлять 15 м/с [69]. Однако, чтобы обеспечить стабильную передачу переднего конца полосы до моталки максимальная скорость его не должна превышать 12,5 м/с.
Конечные скорости прокатки до 20 м/с можно реализовать, осуществив бесконечную прокатку в чистовой группе клетей. В этом случае исключается передача переднего конца к моталке, которая ограничивает скорость конца прокатки. Однако для реализации технологии бесконечной прокатки необходимо множество дополнительных устройств.
При производстве низкоуглеродистых сталей предлагается технология прокатки с пониженной температурой конца прокатки (ферритная прокатка). При поддержании обычных скоростей конца прокатки по этой технологии можно получать полосу конечной толщиной 1,0 мм и менее. Дополнительным технологическим эффектом является тот факт, что у низкоуглеродистых сталей при прокатке в феррит-ной области сопротивление деформации по сравнению с аустенитной областью значительно ниже [69]. Это позволяет уменьшить усилия прокатки и крутящие моменты.
Чистовая группа клетей является узким местом на ШСГП, поэтому уменьшение конечной толщины полосы или снижение скорости прокатки соответственно влияет на производительность. Таким образом, прокатка полос менее 1,5 мм для традиционного стана горячей прокатки является экономически нецелесообразной. ЛПА имеют в этом отношении следующие преимущества:1) Производительность агрегата определяется скоростью разливки тонких слябов, поэтому есть возможность прокатки более тонких полос с меньшими скоростями.2) Температурный режим прокатки в чистовой группе более благоприятный, так как температура тонких слябов, составляющая 1100-1150 С, значительно выше температуры промежуточного раската на ШСГП. Это позволяет уменьшить скорость прокатки в чистовой группе до 12,5 м/с для надежного захвата полосы моталкой.3) При выходе из печи с роликовым подом температура тонкого сляба постоянна по ширине, поэтому перепад температуры на кромках готовой полосы намного меньше, чем на традиционных ШСГП. Благодаря этому стало возможным выполнение требований процесса аустенитной прокатки для малоуглеродистых сталей при конечной температуре прокатки 850-860 С.
Предлагается осуществить стратегию полубесконечной прокатки на агрегате CSP, позволяющую прокатывать полосы толщиной менее 1,0 мм. При так называемой полубесконечной прокатке литые тонкие заготовки не режут как обычно на мерные длины. Вместо этого в зависимости от длины печи отливают сляб, длина которого в 4-6 раз превышает обычную. После заполнения печи на всю длину заготовку обрезают. Полученные таким образом «сверхдлинные заготовки затем по одной, то есть «полубесконечным» способом прокатывают в чистовой группе клетей. Для сматывания полосы в рулоны ее режут перед моталкой летучими ножницами.
Начальную и конечную толщину полосы выбирают так, чтобы, во-первых, полоса могла надежно входить в валки и выходить из них, и, во-вторых, чтобы обеспечивалась надежная передача переднего конца полосы к моталке. Особая функция системы регулирования обеспечивает быстрое изменение начальной толщины на желаемую минимальную толщину, например, 0,8 мм. В конце прокатки
Математическое моделирование технологического процесса прокатки
Одним из этапов исследования нового технологического процесса является математическое моделирование. Математическое моделирование позволяет проанализировать и наглядно представить ход технологического процесса. Кроме того, моделирование позволяет сократить затраты на экспериментальные исследования и получить исходные данные для проектирования и сооружения технологической линии.
В данной работе ставится задача разработки математической модели нового процесса передачи раската на промежуточном рольганге ШСГП с последующей прокаткой полосы в чистовой группе. Для черновой прокатки расчет производится по известным алгоритмам. Модель должна решать как задачи проектирования агрегата, так и его исследования.
Задача проектирования состоит в определении при заданных входных параметрах (размерах раската, мощности приводов промежуточной моталки и стана, длине промежуточного рольганга) скоростных режимов машин и механизмов, входящих в технологическую линию (прокатного стана, передаточного модуля, конечных моталок), а также геометрических параметров передаточного модуля. Задача анализа состоит в расчете изменения температуры полосы при движении вдоль промежуточного рольганга и чистовой прокатке, в расчете энергосиловых параметров прокатки.
Необходимо определить распределение температуры по длине раската при входе полосы в чистовую группу. На основе этого распределения температуры ставится задача определения температурно-скоростных параметров чистовой прокатки.
Расчет температурных и энергосиловых параметров производится для нескольких равноудаленных поперечных сечений полосы. В математической модели при расчете тепловых потерь на рольганге учитывались потери тепла излучением и теплопередачей с окружающей средой. Потери тепла полосы, находящейся в смотанном состоянии на промежуточной моталки, относительно невелики, поэтому ими также можно пренебречь. Это принято на основании данных о ППУ "Койл-бокс" [5-7]. Теплоотдача роликам рольганга также не учитывается, в связи с большой скоростью движения раската по промежуточному рольгангу.
Расчет величины потери тепла с излучением описывается уравнением Сте-фана-Больцмана. Решение этого уравнения описывается множеством эмпирических формул, из которых была выбрана следующая [106]:
Расчет величины потери тепла с конвекцией производится с использованием Для расчета теплоемкости и плотности стали применялись следующие эмпирические формулы, [106]:
Для расчета температуры на выходе из черновой группы делается предположение, что температура по длине раската изменяется линейно, поэтому задается температура переднего и заднего концов.
Расчет времени нахождения сечения не в рулоне производится по формуле:где тобщ- общее время нахождения сечения на промежуточном рольганге, с;тр время нахождения сечения в сматываемом рулоне, с.
Общее время нахождения сечения на промежуточном рольганге находится как разность между соответствующим временем выхода сечения из черновой группы и временем его входа в чистовую группу:
Время нахождения сечения в рулоне находится из разности времени входа сечения в рулон и временем его выхода из рулона:
Для реализации процесса передачи раската необходимо выполнение требования цикличности процесса. Под цикличностью понимается, что координата моталки 1М на участке передачи и накопленная на ее барабане длина полосы должныбыть периодическими функциями времени:где хц - время цикла. После выполнения какой-либо последовательности режимов,представленных в табл. 1.1, заканчивается обработка очередного раската, моталка возвращается в исходное положение и начинается цикл обработки следующего раската.
Цикл работы моталки равен циклу прокатки в чистовой группе, который, в свою очередь, определяется скоростным режимом чистовой прокатки. В чистовой группе клетей ШСГП применяют различные скоростные режимы прокатки, которые должны обеспечить надежный захват полосы моталкой, требуемые физико-механические свойства, постоянную толщину по всей длине полосы, а также высокую производительность стана. Часто выполнение этих требований обусловливает принятие противоположных решений.
Режим, показанный на рис.2.6 [105] является наиболее сложным режимом, объединяющим все возможные скоростные режимы прокатки. Этот режим можно считать оптимальным, так как он обеспечивает максимальную производительность стана при заданном качестве готовых полос и минимальную длину готовой полосы, не обладающую требуемыми физико-механическими свойствам. При таком режиме заполнение происходит с начальной скоростью vH (фаза I), обеспечивающей технологически необходимую температуру конца прокатки. Далее скорость снижают при замедлении g1 до скорости захвата переднего конца полосы моталкой v3 (фаза II) и ведут прокатку на этой скорости (фаза III). После захвата металла моталкой скорость прокатки повышают с максимальным ускорением gu до скорости прокатки vnp (фаза IV), а далее выбирают ускорение, обеспечивающее постоянство температуры по длине полосы и максимальную скорость прокатки vmax(фаза V). Для снижения динамических нагрузок на оборудование стана при прохождении заднего конца полосы производят замедление чистовой группы gIV, обеспечивающее уменьшение скорости прокатки до скорости выхода полосы v6 (фаза VI).Таким образом, цикл работы промежуточной моталки равен
Исследование температурных условий рабочих валков при неустановившемся режиме горячей прокатки
Для наиболее полного рассмотрения процесса горячей прокатки необходимо учесть температурные условия рабочих валков, так как они определяют такие важные показатели производственного процесса как износ и расход валков. В лабораторных условиях затруднительно моделировать температурные условия горячей прокатки. Поэтому было проведено теоретическое исследование процесса реверсивной прокатки на основе известных методик и зависимостей. Это исследование позволило найти способ снижения тепловой нагрузки на рабочие валки и проверить его действие в результате производственного эксперимента.
В процессе горячей прокатки рабочий валок подвергается периодическим температурным воздействиям. В течение одного оборота поверхность валка нагревается от контакта с раскатом, а затем охлаждаются за счет отвода тепла охлаждающей жидкостью, Соответственно в поверхностном слое возникают растягивающие и сжимающие температурные напряжения, вызывающие его упругую и пластическую деформацию. Критерием оптимальности температурных условий работы валка в части увеличения его стойкости к образованию сетки разгара может служить амплитуда пластической деформации поверхностного слоя валка в течение цикла оборота [114]:где егн - пластическая деформация сжатия при нагреве поверхностного слоя валка;го - пластическая деформация растяжения при охлаждении поверхностногослоя валка.
При неустановившемся процессе прокатки тепловые нагрузки на валки достигают максимальных значений. Это связано с пониженной скоростью прокатки и изменением параметров очага деформации. Таким образом, неустановившийся процесс является определяющим для всего цикла прокатки и характеризует тепловые воздействия на валки в целом. В качестве примера был взят режим прокатки полосы в конце первого - начале второго проходов (табл.3.1). Сначала полосу прокатывают с относительным обжатием 45,0 % с постоянной скоростью 2,19 м/с. Затем скорость прокатки равномерно снижают с ускорением 1 м/с2 до полной остановки валков. После этого валки начинают вращать в обратном направлении с ускорением 1 м/с2 с равномерным сведением валков до получения относительного обжатия 36,4 %. Затем скорость прокатки продолжают увеличивать до 3,14 м/с.
При этой скорости продолжают процесс прокатки. Параметры нестационарного режима прокатки представлены на рис.3.8. Температуру поверхности и поверхностного слоя чугунного рабочего валка определяли по известной методике [115] как для полубесконечного тела.
При расчете были сделаны следующие допущения: коэффициенты теплообмена поверхности валка с полосой и охладителем принимаются постоянными; охлаждение участка поверхности валка начинается сразу после выхода его из очага деформации, а на границе выхода выделяется все тепло, полученное данным участком в очаге деформации.
Исходные данные: радиус валка i?= 400 мм, начальная температура валка Г0 = 50 С, температура раската Тр = 1000 С, температура охладителя Тж = 20 С,коэффициенты теплообмена поверхности валка с раскатом и охладителем =7500 10000 Вт/(м2оС), аж=1500 Вт/(м2оС), коэффициент температуропро водности материала валка а = 0,05 м /ч, удельная теплоемкость с = 540 Дж/(кгС), плотность р =7800 кг/м .
Для контактной зоны температуру в поверхностном слое валка определяли из выражения [114]
На рис.3.9 представлены результаты расчета максимальной температуры поверхности валков на контакте с раскатом (кривая 1) и максимальных температурных напряжений сжатия (кривая 2) и растяжения (кривая 3) при переменном режиме прокатки. На первом этапе прокатки максимальная температура поверхности валка составляет 233С. При торможении валков максимальная температура поднимается до 616 С. После реверса и последующего разгона температура снижается до 175 С (рис.3.9. а). Средняя температура поверхностного слоя изменяется по аналогичной зависимости в пределах 62-73 С. Минимальная температура поверхности при снижении скорости прокатки уменьшается на 5-10 С, что объясняется достаточно высокой эффективностью охлаждения и длительным временем контакта охладителя с поверхностью валков.
Уменьшение ар приводит к снижению максимальной температуры на контакте (рис.3.9, б,в). Максимальные сжимающие напряжения возрастают с увеличением максимальной температуры поверхности валка. Снижение напряжений в средней части кривой объясняется снижением предела текучести материала валка из-за значительного повышения температуры, связанного с торможением и ревер сом. Максимальные растягивающие напряжения при снижении скорости прокатки также возрастают. Средняя часть кривой проходит горизонтально, без провала, так как температура поверхностного слоя достаточно низкая и предел текучести материала валка постоянный.прокатываемым металлом
Для изучения влияния защитной прослойки на теплообмен между раскатом и валками необходимо определить ее толщину и коэффициент теплопроводности. Толщину слоя защитного материала, поступающего на валки, можно определить как для слоя смазки [116] из соотношениягде Лп - коэффициент теплопроводности материала покрытия.
Для хлопкового масла Яп - 0Д68 Вт/мК [115]. Для минимальной толщины смазочной прослойки 0,07 мкм тепловое сопротивление Щ = 0,42x10 м К/Вт. При использовании в качестве покрытия смеси водной эмульсии с мелкодисперсным порошком, толщина покрытия как минимум будет равна среднему размеру твердых частиц. При среднем размере частиц 1 мкм и Лп -0,168 Вт/мК сопротив-ление составит RT = 5,95x10" м К/Вт.
Предыдущий расчет выполнен для идеального теплового контакта полоса-валок. Однако контактирующие поверхности разделены пленкой окислов железа, снижающей теплообмен. Дополнительное введение в очаг деформации порошков из материалов с низкой теплопроводностью, например, из окислов железа, позволяет существенно уменьшить тепловой поток от металла к валкам [116]. При этом коэффициент теплообмена в очаге деформации снизится в 1,5-2 раза. Из рис.3.6 видно, что при изменении ар от 15000 Вт/(м С) до 7500 Вт/(м С) максимальнаятемпература и температурные напряжения существенно снижаются вплоть до ликвидации зоны пластической деформации.
Технологические режимы прокатки
В процессе бесконечной прокатки полосы свариваются несколько последовательных раскатов, которые затем прокатываются в чистовой группе. Для надежной транспортировки переднего конца полосы по отводящему рольгангу скорость его на выходе из чистовой группы не должна превышать 10 м/с. Поэтому для выхода на постоянную скорость прокатки 12 м/с первый раскат прокатывается с ус-корением 0,04 м/с . Далее идет прокатка на постоянной скорости.
С помощью разработанной математической модели проведено исследование процесса бесконечной прокатки в чистовой группе ШСГП. На рис.4,4 изображено распределение температуры на выходе из чистовой группы по длине полосы толщиной 2 мм, полученной свариванием трех раскатов. На рисунке видно, что передний конец полосы имеет меньшую температуру по сравнению с остальной частью. Это связано с тем, что первый раскат прокатывается с меньшей скоростью и поэтому дольше задерживается на промежуточном рольганге. Разность температуры по длине остальной части полосы не превышает 15 С.
Предлагаемая компоновка позволяет прокатывать отдельные полосы без стыковой сварки раскатов. Конструкция промежуточной моталки позволяет передавать полосу без заправки ее в барабан моталки.
Бесконечная прокатка позволяет стабильно прокатывать полосы меньшей толщины, чем возможно для отдельных полос. Проведено исследование возможности прокатки полосы конечной толщиной 1,5 мм на стане 2500 ОАО «ММК». Были приняты следующие размеры промежуточного раската 22x1650x35000 мм. Скорость выхода из черновой группы 2,5 м/с.
Был принят следующий режим прокатки бесконечной полосы. Первая полоса прокатывалась при заправочной скорости в последней клети 10 м/с с ускорением 0,02 м/с . Последующие полосы прокатывались с постоянной скоростью 12 м/с.
На рис.4.5 изображены кривые распределения температуры по длине раската. На рис.4.6 изображено распределение температуры по длине полосы на выходе из чистовой группы. Из рисунка видно, что температурный градиент не превышает 15 С. На рис.4.7. изображена циклограмма работы стана и моталки "СмоСвоК". Таким образом, новая технология передачи раската позволяет прокатывать полосу на постоянной скорости, получая рулоны необходимой длины. Благоприятный температурный режим при прокатке без ускорения позволяет прокатывать трудно-деформируемые марки стали.
Бесконечная прокатка на непрерывном стане обеспечивает более равномерную температурную нагрузку на прокатные валки. В теле валка образуется стационарное температурное поле с периодическим изменением температуры в поверхностном слое в течение каждого оборота. Однако, при этом требуется более интенсивное охлаждение валков, чем при прокатке отдельных полос, так как отсутствуют паузы между прокаткой, в которые происходит охлаждение валков. Средняя температура рабочего валка не должна превышать 80-90 С.
В качестве примера был взят режим прокатки полосы толщиной 21 мм из подката толщиной 30 мм в первой чистовой клети стана 2500. Полосу прокатывают с относительным обжатием 30 % с постоянной скоростью 1,0 м/с.
В таблице 4.1 представлены результаты расчета температур и температурных напряжений в поверхностном слое валка при разных значениях коэффициентов теплообмена с раскатом и охладителем. Уменьшение теплового потока ар приводит к снижению максимальной температуры на контакте и температурных напряжений. Влияние осж выражено значительно слабее. Причем растягивающие напряжения увеличиваются с увеличением аж.
Таким образом, эффективного регулирования теплового режима валков можно добиться, если обеспечить управление тепловым потоком на контакте.
Эффективное охлаждение не всегда способствует повышению долговечности валков. Температура поверхности валка в зоне контакта с раскатом практически не изменяется, а в зоне охлаждения снижается. При этом увеличиваются растягивающие температурные напряжения в поверхностном слое валка, снижая его долговечность.
Стойкость валков можно повысить за счет искусственного введения теплоизолирующей прослойки между ними и раскатом. В качестве промышленного эксперимента были проведены испытания защитного состава на мелкосортном стане 250 №2 ОАО «ММК».
Стан 250 №2 предназначен для горячей прокатки круглой стали диаметром 10-15 мм. Стан содержит черновую группу из шести последовательно расположенных клетей, промежуточную группу из двух последовательно расположенных клетей и чистовую группу из четырех объемно напряженных клетей. В качестве исходной заготовки используют стальную заготовку с поперечным сечением 58x58 мм длиной 8-9 м. Заготовку нагревают в методической печи до температуры 1150 - 1250 С. Прокатку ведут в валках диаметром 350-425 мм. Скорость прокатки в последней клети составляет 20 м/с.
Устройство подачи защитного состава (рис.4.8) работает следующим образом. Защитный состав из бака 1 подают в форсунку 2, расположенную в корпусе 3. Из форсунки состав сжатым воздухом наносят на заготовку 4У проходящую через проводки 5, 6 в прокатные валки 7. Аэрозоль сначала попадает в зону, ограничен
