ОБЩИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОКАТНОМ СТАНЕ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Аннотация. В данной статье рассмотрены основные работы металлургической промышленности прокатного производства рессор, а также рассмотрения процессов и оборудования при термической обработке рессорных листов, создание комплексных линий по отдельным операциям и в целом по технологическому процессу изготовления.

Ключевые слова: технологический процесс, прокатный стан, термическая обработка

Авторессорное производство на Пермском заводе является самым современным в России, оснащено высокопроизводительным оборудованием, позволяющим выпускать широкий ассортимент высококачественной рессорной продукции. В цехе разрабатываются новые технологии производства, новые виды рессор.

Программа развития рессорного производства предполагает создание и освоение энергосберегающих и ресурсосберегающих технологий и оборудования. Наиболее перспективное решение – переход на малолистовые (параболические) рессоры, состоящие из одного-четырех листов продольно-переменного профиля, что позволяет снизить металлоемкость и трудоемкость изготовления рессор, делает экономичным применение различных методов обработки поверхности рессорных листов, а отсутствие межлистового трения по большей части длины листов существенно увеличивает срок службы рессор. Разработка и освоение именно таких рессор, а также внедрение новых процессов и оборудования при термической обработке рессорных листов, создание комплексных линий по отдельным операциям и в целом по технологическому процессу изготовления рессор являются в условиях развития автомобильной промышленности важнейшей необходимостью.[1]

В металлургической промышленности прокатное производство является одним из основных технологических процессов обработки металла давлением. Физическим процессом, лежащим в процессе прокатного производства, является пластическая деформация металла между вращающимися валками прокатного стана. Процесс прокатки различается по температурному состоянию прокатываемого металла. Горячая прокатка происходит при подаче в валки стана предварительно нагретого металла. К станам горячей прокатки относятся заготовочные, крупносортные, средне – и мелкосортные, толстолистовые и др. В состав прокатного цеха входят прокатный стан, механизмы для подготовки металла к прокатке, обработка готовой продукции, различные вспомогательные службы. Прокатный стан - сложное устройство, состоящее из многих механизмов, объединенных одной технологической линией. В прокатном стане имеются главные механизмы – рабочие валки прокатной клети, которые обеспечивают обжатие металла и придают ему требуемое сечение и форму готовой продукции. К оборудованию главных механизмов относятся приводные двигатели валков и передаточные устройства - редукторы и шестеренные клети. Вспомогательные механизмы предназначены для перемещения рабочих валков, транспортировки и резки металла и других операций, обеспечивающих определенную последовательность технологического процесса.

Электродвигатели и преобразовательные агрегаты прокатных станов со всем относящимся к ним оборудованием устанавливают в специальных помещениях, которые называются машинными залами. В помещении машинного зала располагается также распределительное устройство высокого напряжения и щит управления прокатными двигателями. Машинный зал располагается в пролете, соседнем с пролетом прокатного стана.

Прокатное производство Чусовского металлургического завода включает среднесортовые станы «550» и «370», мелкосортовые «250» и «200».   

Среднесортовой стан «370», состоящий из семи рабочих клетей, предназначен для производства рессорной полосы, а также спецпрофилей и профилей общего назначения.

Среднесортовой стан «550», состоящий из трех рабочих клетей, производит среднесортовой и фасонный прокат, ассортимент которого включает в себя сорок три наименования и используется в строительстве, машино- и автомобилестроении, судостроении, угольной промышленности.

Мелкосортовые станы «250» и «200», состоящие из рабочих клетей, специализируется на производстве проката сортовых, фасонных профилей и профилей специального назначения, арматуры. Продукция стана применяется в автомобилестроении, машиностроении, строительстве и сельском хозяйстве.

За последующие годы на стане проведена существенная модернизация оборудования, замена рабочих клетей и изменение технологий. Проектная мощность его составляет 283,0 тыс. тонн проката в год. [2]

\

Рисунок 1. Реверсивный стан с групповым приводом

1-станина клети; 2- прокатные валки; 3- универсальные шпиндели; 4- шестеренная клеть; 5- общий двигатель

По расположению рабочих клетей стан относится к станам линейного типа, состоит из двух рабочих трехвалковых клетей («трио»). Направление прокатки в линейно-расположенных клетях меняется. Валки подразделяются на рабочие, в которых происходит обжатие металла, и опорные. Рабочие валки являются приводными. Привод прокатных валков - групповой, при котором валки, установленные в станине клети, приводятся во вращение от одного электродвигателя через шестеренную клеть и универсальные шпиндели. Клети оборудованы подъемно-качающимися столами и кантователями. Специализация стана – заготовка квадратного и прямоугольного сечения размерами 99х99 мм – 110х110 мм, предназначенная для сортовых станов завода. Исходным продуктом служат слитки (слябы) своего завода и блюмы, поставляемые другими металлургическими предприятиями. Привод стана осуществляется от электродвигателя мощностью 3150 кВт через редуктор и шестеренную клеть.

Кроме прокатки металла на прокатном стане производится ряд вспомогательных операций: перемещение металла в продольном и поперечном направлениях относительно линии стана, подача металла к валкам, кантовка и резание металла, регулировка положения прокатных валков и т.д. Эти операции осуществляются с помощью вспомогательных механизмов стан, обеспечивающих определенную последовательность технологического процесса.

По назначению вспомогательные механизмы разделяют на транспортные, установочные, механизмы резания. К транспортным относятся механизмы перемещения и изменения положения металла. К установочным механизмам относятся нажимные устройства для установки верхнего валка, перевалки валков, перемещения клетей. К механизмам резания относятся ножницы поперечного и продольного резания, пилы и т.д.

Вспомогательные механизмы работают с продолжительным режимом нагрузки, механизмы с режимом кратковременной нагрузки, механизмы с режимом повторно-кратковременной нагрузки. [3]

Различают вспомогательные механизмы без регулирования скорости и механизмы с регулированием скорости.

Для привода механизмов, работающих в режиме продолжительной нагрузки, применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Механизмы, работающие в режимах длительной или повторно- кратковременной нагрузки и требующие регулирования скорости, приводятся асинхронные двигатели или двигатели постоянного тока. Для механизмов, работающих в режиме повторно-кратковременной нагрузки и не требующих регулирования скорости, выбор типа двигателя определяется числом включений в один час привода манизма.

Вспомогательное оборудование – агрегаты и механизмы поточных технологических линий прокатных цехов подразделяют на две основные группы: транспортную, выполняющую операции по перемещению металла, подаче его к рабочим клетям и его кантовку и обрабатывающую, работа которой связана с операциями по отделке проката.

В настоящее время на обжимных станах приняты две схемы подачи слитков: челночная и кольцевая. На современных станах осуществляется кольцевая слиткоподача, дающая возможность обеспечить высокую его производительность, составляющую 5-6 млн. тонн и более в год годного проката. Кольцевая слиткоподача называется так потому, что движение слитковозов осуществляется по замкнутому кольцу. [4]

Для порезки готового проката на мерные длины и обрезки концов устанавливают ножницы для горячей и холодной резки с параллельными ножами. Ножницы могут иметь нижний или верхний рез. Ножницы с верхним резом имеют простую конструкцию. В процессе резания нижний нож неподвижен, а верхний, укрепленный в суппорте, с помощью гидравлического или кривошипного привода движется вниз и разрезает металл. Чтобы воспрепятствовать повороту полосы при резе, устанавливают специальный прижим, опускающийся на полосу с верхним ножом. Ножницы с нижним резом получили более широкое применение. Перед началом разрезания ножницы раскрыты и металл проходит между ними по рольгангу: нижний нож при этом находится ниже роликов рольганга и не мешает движению металла. Затем металл останавливается при помощи передвижного упора и суппорт верхнего ножа отпускается до соприкосновения с металлом. Дальнейшее продвижение верхнего суппорта прекращается и начинает двигаться суппорт нижнего ножа, при этом осуществляется резание металла.

 Цикл работы реверсивной клети стана горячей прокатки для одного пропуска в общем случае включает разгон валков вхолостую до скорости захвата слитка, разгон со слитком в валках до установившейся скорости, прокатку на этой скорости, торможение до скорости выброса слитка и реверс вхолостую до скорости захвата слитка, разгон со слитком в валках до установившейся скорости, прокатку на этой скорости, торможение до скорости выброса слитка и реверс вхолостую до скорости захвата при противоположном направлении вращения валков. Во время паузы между пропусками с помощью нажимного устройства клети, приводимого от двигателей, производится перемещение верхнего прокатного валка для изменения раствора между валками в соответствии с требуемым обжатием. В случае необходимости заготовка перемещается в поперечном направлении по рольгангу посредством линеек манипулятора и кантуется (поворачивается на 90° вокруг своей продольной оси) с помощью кантователя. Рабочий рольганг возвращает заготовку к клети для последующего пропуска. По окончании последнего пропуска заготовка транспортируется рольгангом к следующему механизму, а нажимное устройство перемещает верхний прокатный валок в первоначальное положение.

Печное хозяйство стана состоит из пяти методических нагревательных печей, четыре из которых однорядные двухзонные, пятая печь двухрядная трехзонная с рекуператором. Топливом для печей служит смесь природного и доменного газов и мазут. Печи оборудованы контрольно-измерительными приборами и тепловой автоматикой. В данный момент используются толкательная печь, которая имеет длинную прямоугольную камеру с форсунками, изделия на подходах или без них периодически проталкиваются по направляющим или роликам пода печи с помощью находящегося перед загрузочной дверцей механизма толкателя с электроприводом. На время проталкивания загрузочная и разгрузочная дверцы печи открываются. Достоинства толкательной печи в первую очередь определяется надежностью работы, поскольку механизм толкателя находится вне печи, а также возможностью обработки изделий большой массы.[5]

Слитки для посадки в печь укладываются на посадочный стол электромостовыми кранами грузоподъемностью пять тонн. Нагрев слитков в печах производится в соответствии с инструкцией по тепловому режиму. Нагретый слиток выдается с помощью пяти тележек в первую клеть, где получается раскат, который поступает на вторую клеть для окончательного формирования заготовки. Раскат поступает к ножницам горячей резки, где производится его порезка на полосы заданной длины. Заготовки маркируются, сдвигаются на стеллажи с помощью кантователей, охлаждаются, сортируются и мостовым краном с помощью специальных працер -захватов штабелируются в пролете адъюстажа. Оттуда заготовки двенадцатью вагонами местного парка транспортируются на станы «370», «550», «250». Отходы производства (обрезь) идет в мартеновские печи дуплекс цеха, окалина - на производство агломерата на аглофабрике. [6]