Производство катанки
Типы проволочных станов и их характеристика
Большая потребность в катанке определила развитие непрерывных проволочных станов, которые отличаются друг от друга не только составом оборудования, но и его расположением, до некоторой степени обусловливающим технологический процесс прокатки.
Для прокатки проволоки применяют три основных типа прокатных станов: линейные, полунепрерывные и непрерывные. В выборе типа проволочного стана руководствуются программой прокатки, размерами производства и качеством готового продукта. Однако современными проволочными станами следует признать непрерывные и полунепрерывные станы. Проволочные станы линейного типа утратили свое значение, и в последнее время их не устанавливают.
Современные непрерывные проволочные станы характеризуются числом нагревательных печей типом их и расположением; числом групп клетей и их расположением относительно главной осевой линии стана; типом и конструкцией клетей чистовой группы стана; приводом прокатных клетей по группам. На непрерывных проволочных станах установлено по одной нагревательной печи. Одна печь своей производительностью обеспечивала производительность четырехниточного непрерывного проволочного стана со скоростью прокатки до 30 м/с. С повышением скорости прокатки до 50-60 м/с потребовалась установка двух нагревательных печей, что принято сейчас на отечественных непрерывных проволочных станах. По своей конструкции печи отличаются типом подины: сплошной наклонной или с шагающими балками.
Две клети на стане располагают либо одну против другой, либо под углом по линии прокатки, как это будет показано ниже. На стане может быть 4-5 групп клетей: черновой, двух-трех средних и чистовой. Наиболее существенное значение имеет расположение средних и чистовых групп клетей относительно главной линии стана. Клети станов отечественной конструкции расположены относительно главной линии симметрично и несимметрично. Правильным следует считать симметричное расположение клетей, что предопределяет однозначность ведения технологического процесса прокатки профиля по каждой нитке (линии прокатки).
Имеются непрерывные проволочные станы с несимметричным расположением клетей средних групп относительно главной линии стана. Это нежелательно, так как требует отдельного решения для ведения технологического процесса прокатки катанки по каждой нитке.
Большое значение имеет состав и конструктивное исполнение чистовых групп клетей. Обычно чистовые группы размещают с последовательным чередованием: за клетью с вертикальным расположением валков следует клеть с горизонтальным их расположением.
Очень важным для проволочных станов является оформление привода. Процесс непрерывной многониточкой прокатки требует тщательной настройки стана на константу непрерывности, что может обеспечиваться главным образом вследствие возможности регулирования частоты вращения валков. Поэтому наиболее совершенным конструктивным исполнением следует считать оформление индивидуальных приводов каждой клети.
Производство катанки в настоящее время является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей прокатного передела.
Масса бунтов катанки увеличилась с 600 кг до 2 т и более, а диаметр катанки достиг 5 мм (в дальнейшем предполагается уменьшение его до 4 мм). Уменьшение диаметра катанки и увеличение массы бунтов привело к повышению скорости прокатки, которая в настоящее время достигала 75 м/с (в дальнейшем предполагается скорость до 120 м/с). Повышение скорости приводит к увеличению температуры конца прокатки, что сказывается на качестве катанки. Особенно неблагоприятно влияет увеличение массы заготовок на разброс механических свойств по длине катанки, который, по современным требованиям, не должен превышать 5-10 %.
Возросшие требования к катанке в отношении увеличения массы бунта и точности геометрических размеров до ±0,15 мм, снижения образования окалины до 5-8 кг/т и повышения равномерных механических свойств металла по длине катанки повлекли за собой новый подход к технологии прокатки и конструкции проволочных станов. Реализация указанных выше требований предполагает развитие оборудования, установленного за клетями моталок или виткообразователей; устройств для охлаждения и транспортировки; участка сбора бунтов и последующей их транспортировки вплоть до погрузки. Резкое повышение качества катанки может быть достигнуто за счет применения чистовых блоков и линий регулируемого охлаждения катанки в потоке непрерывного стана.
На Череповецком металлургическом комбинате освоена технология производства катаной катанки класса ВК (высшего качества). Слитки прокатывают на стане 1250 по схеме 2к-4к-4к-1 на блюм сечением 380х410 мм. Заготовку производят в двух клетях 1000 и в двенадцати клетях непрерывного заготовочного стана 730/530 с огневой зачисткой в потоке за второй клетью 1000.
Заготовки сечением 60х60 мм, длиной 10,5-11,5 м нагревают до температуры прокатки 1190-1220 °С за 1 ч 15 мин - 1 ч 50 мин в двухзонной методической печи непрерывного проволочного стана 280 (рис. 2.15). Собственно стан состоит из 39 рабочих клетей. Черновая и первая промежуточная группы стана состоят соответственно из семи и четырех горизонтальных двухвалковых клетей, прокатку в которых ведут в четыре нитки при содержании в металле до 0,36 % С, в три нитки – до 0,6 % С и в две нитки – до 0,9 % С. Привод клети I осуществляется от индивидуального электродвигателя, клетей II-XI от группового (один электродвигатель на две рабочие клети). Температура металла после черновой группы 1050-1070 °С. Две параллельно расположенные вторые промежуточные группы имеют по две горизонтальные клети, прокатку в них ведут в две нитки; привод клетей – индивидуальный. Четыре параллельные чистовые группы (по шесть клетей в каждой линии) состоят из чередующихся трех вертикальных и трех горизонтальных предварительно напряженных клетей с индивидуальным приводом. Прокатку в чистовых клетях ведут в одну нитку. В межклетевых промежутках чистовых клетей осуществляется автоматическое петлерегулирование. Высокая температура металла по выходе из последней клети (1040-1060 °С) и незначительный перепад ее по длине полосы позволяют получать катанку повышенной точности.
Готовая катанка охлаждается в установке ускоренного охлаждения до 620-670 °С. Незначительный перепад температур по длине полосы положительно сказался на постоянстве усилия прокатки, а применение бесстанинных предварительно напряженных клетей позволило добиться точности вертикального диаметра катанки 6,5 мм с отклонениями +0,25 и – 0,05 мм от номинала.
Продольная разнотолщинность на промежуточном раскате составляет 0,8-1,1 мм при прокатке в три нитки и 0,4-0,6 мм при прокатке в одну нитку. Внедрение автоматического петлере-гулирования перед клетями чистовых групп и в межклетевых промежутках чистовых клетей уменьшило продольную разнотолщинность катанки в пределах бунта до 0,15-0,2 мм. Отклонение горизонтального диаметра катанки от номинала составляет +0,15 и – 0,2 мм; овальность катанки не превышает 0,4 мм.
Катанка охлаждается медленно в бунтах, имеет разброс значений прочности до 150-200 МПа по длине бунта, относительного удлинения 7-10 %, относительного сужения 18-25 %.
Непрерывный проволочный стан 250 ММК (рис. 2.16) состоит из 34 клетей разделенных на пять групп: черновую (6 клетей), три промежуточных (12 клетей) и чистовую (16 клетей). Прокатка одной нитки может осуществляться через 16-18 клетей в зависимости от схемы. Скорость прокатки на стане достигает 20-30 м/с. Вся продукция сматывается на восьми моталках, расположенных по четыре параллельно. Производительность стана свыше 600 тыс. т/год. Исходная заготовка для стана характеризуется сечением 58 Х 58 мм, длиной 9,5 м и массой 240 кг. Стан расположен компактно. Скорость прокатки на стане достигает 20-30 м/с. Вся продукция сматывается на восьми моталках, расположенных по четыре параллельно. Производительность стана свыше 600 тыс. т/год. Исходная заготовка для стана характеризуется сечением 58 Х 58 мм, длиной 9,5 м и массой 240 кг. Стан расположен компактно. Передний конец катанки достигает моталок, когда задний конец катанки находится еще в печи. Первая клеть стана расположена непосредственно у печи, заготовка выходит из печи постепенно и это обеспечивает сохранение ее тепла и выравнивает температуры переднего и заднего концов раската. Этому способствует также и то, что готовый раскат к моталкам приходит значительно быстрее, чем на линейных и полунепрерывных станах. В результате машинное время прокатки в чистовой клети возросло до 60-65 вместо 35-40 на станах линейного типа. Эти обстоятельства, а также большая скорость прокатки обеспечили значительное увеличение массы бунта, что экономически выгодно, особенно для метизного производства.
Получить точно круглую катанку практически возможно только при прокатке в одну нитку (при этом меньшие упругие деформации клетей) и без значительного натяжения раската между клетями. Это обусловлено разделением чистовых клетей на четыре отдельные группы. Чередование чистовых клетей с горизонтальными и вертикальными валками исключило кантовку раскатов с небольшими овальными сечениями, которые особенно трудно получить при высоких скоростях. Вертикальные валки можно передвигать по вертикали, что позволяет использовать все калибры валков. Катанку заданного размера прокатывают с образованием небольших петель за промежуточными группами и между чистовыми группами клетей. При отсутствии петли возможно натяжение раската и искажение профиля. Наличие петли небольшой и постоянной величины является условием правильного режима прокатки, т. е. требуемого соотношения скоростей прокатки в предыдущей и последующей клетях. В каждом устройстве для образования петли заданная величина петли 
поддерживается автоматически: при уменьшении длины петли
Рисунок 2.15. Схема расположения оборудования непрерывного проволочного стана 280 ЧерМК;
1 – сагрузочная решетка с карманом для бракованных заготовок; 2 – рольганг с весами перед печью; 3 – выталкиватель ааготовок; 4 – втаскивающее устройство; 5 – толкатель заготовок; 6 – барабанный распределитель с выталкивающими роликами; 7 – направляющие проводки; 8 – черновая группа горизонтальных клетей (1-3) D х L = 400х900 мм; 9 – черновая группа горизонтальных клетей (4-7) D х L = 355х900 мм; 10 – ротационные ножницы: 11 – первая промежуточная группа горизонтальных клетей D х L = 315х800 мм; 12 – аварийные ножницы; 13 – вторая промежуточная группа горизонтальных клетей (12-13) D х L = 3I5X800 мм; 14 – аварийные ножницы; 15 – чистовая группа чередующихся вертикальных и горизонтальных клетей (14-19) D х L = 280х400 мм; 16 – трайбаппарат: 17 – моталки Эденборна с устройствами сорбитизации; 18 – муфельный транспортер; 19 – пластинчатый транспортер; 20 – крюковый конвейер; 21 – сбрасыватель бунтов; 22 – пакетирующие машины; 23 – бунтовязальные машины
Частоту вращения валков последующей клети изменяют, меняя силу тока возбуждения двигателя этой клети. Датчиками длины петли являются два фотореле для малой и большой петель, направленные в петлевой карман. При изменении длины петли интенсивность засвечивания фотореле меняется. При этом фотореле дает импульс электромашинному усилителю, который регулирует силу тока в обмотке возбуждения двигателя, повышая или снижая его скорость.
На стане имеется достаточная автоматизация и механизация, исключен ручной труд увязки бунтов (установлены бунтовязальные машины). Благодаря этим усовершенствованиям производительность стана сейчас более чем в 2,5 раза превышает проектную.