Современные технологии и оборудование для получения сверхтонкой горячекатаной полосы - файл n1.docx

Современные технологии и оборудование для получения сверхтонкой горячекатаной полосы
скачать (387.3 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx388kb.02.11.2012 14:46скачать

n1.docx

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

Факультет «Физико-металлургический»

Кафедра «обработка металлов давлением (прокатки)»


Современные технологии и оборудование
для получения сверхтонкой горячекатаной полосы


РЕФЕРАТ

по дисциплине (специализации) «Введение в специальность»

Проверил, профессор

В. И. Крайнов

_____________________200_ г.
Автор работы (проекта)

студент группы ФМ-510

О. А. Сендовская

_____________________200_ г.
Реферат защищен с оценкой

___________________

_____________________200_ г.
Челябинск 2009

АННОТАЦИЯ

Сендовская О.А. Современные технологии и оборудование
для получения сверхтонкой горячекатаной полосы. – Челябинск: ЮУрГУ, ФМ-510, 16 с., 3 ил., библиогр. список – 5 наим.

Цель реферата – отразить существующие и используемые в производстве технологии и оборудование для получения сверхтонкой горячекатаной полосы.

Задачи реферата – изучить, обобщить, проанализировать современные технологии и оборудование для получения сверхтонкой горячекатаной полосы.

Рассмотрены передовые методы горячей прокатки полосы, применяемые на различных заводах. Сделано заключение о возможности выпуска сверхтонкой полосы с единообразными и воспроизводимыми механическими свойствами по всей ее длине и ширине.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Обзор современных технологий получения сверхтонкой
горячекатаной полосы 5

1.1 Недостатки традиционной технологии прокатки горячекатаных полос 5

1.2 Новые технологии горячей прокатки 6

2. Обзор современного оборудования для производства сверхтонкой горячекатаной полосы 8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 12

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 13

ВВЕДЕНИЕ


Эффективность, гибкость производства и вопросы охраны окружающей среды – это проблемы, стоящие в настоящий момент перед черной металлургией.

Новые технологии прокатки и оборудование дают возможность достигать качества поверхности, стабильности толщины и формы профиля, которые позволяют этой продукции конкурировать с холоднокатаной полосой в ряде отраслей. Решающим фактором является конкурентоспособность в части себестоимости такой продукции.

На современных установках для разливки и прокатки тонких слябов можно изготавливать горячекатаную полосу до 0,7 – 0,8 мм не только из стандартных сплавов, но и из новых видов стали, типа многофазовых сталей или высокопрочных низколегированных сталей (HSLA), способных заменить традиционные сорта и обеспечить применение в передовых отраслях, как например, в автомобильной промышленности.

В настоящее время самым крупным рынком для такой полосы являются сварные трубы, а также строительные металлоконструкции, горячекатаная полоса чаще всего используется как основа для нанесения покрытий, в качестве исходного материала для холодного обжатия, что обеспечивает экономию затрат при производстве очень тонкой полосы для получения жести или электротехнического листа.

1. Обзор современных технологий получения сверхтонкой
горячекатаной полосы

1.1 Недостатки традиционной технологии прокатки горячекатаных полос


При традиционной технологии или порулонной прокатке деформируют отдельные промежутки заготовки в чистовой группе клетей и передают полосы по отводящему рольгангу на моталки. По мере уменьшения толщины полосы продвижение ее переднего конца на выходном рольганге и заправка в моталку все более усложняются. Поэтому для производства полосы тоньше 1,0 мм необходимо в начале прокатки увеличить ее толщину или уменьшить выходную скорость ее переднего конца, пока моталка не обеспечит требуемое натяжение. В первом случае часть общей длины рулона будет выходить за пределы допуска по толщине; во втором – ухудшается качество полосы и уменьшается выход годной продукции. При горячей прокатке сверхтонких полос толщиной до 0,7 – 0,8 мм основные трудности заключаются в ограничении скорости и температуры отделки полосы. Для надежной транспортировки переднего конца полосы на выходном рольганге ее скорость не должна превышать определенного значения. В результате этого при прокатке очень тонких полос невозможно гарантировать требуемую температуру отделки. Для преодоления этих трудностей рекомендуются технологии бесконечной прокатки или прокатки или прокатки в ферритной области.

При традиционной горячей прокатки температура должна быть выше точки (по диаграмме состояний), при которой аустенит во время охлаждения начинает превращаться в феррит. Это необходимо для достижения хороших механических свойств полосы. Прокатки в области превращения лучше избегать из-за изменений напряжения пластического течения, особенно в последних клетях чистового стана, в которых тонкая полоса движется быстро, неоднородное превращение может привести к дефектам формы и усложнить центрирование полосы. Более того, горячая прокатка аустенитно-ферритных сталей ведет к неоднородности механических свойств и колебаниям толщины проката, что связано с изменением напряжения пластического течения и нагрузок при прокатке, а также с регулированием толщины. При уменьшении конечной толщины полосы прокатка полностью в аустенитной области становится все более трудной. Это особенно важно для переднего конца полосы из-за ограничений максимальной скорости на выходном рольганге при порулонной прокатке из-за аэродинамической нестабильности. Оптимальная температура прокатки полосы и ее заднего конца может быть достигнута путем увеличения скорости в чистовом стане. [1]

1.2 Новые технологии горячей прокатки


Принципы полубесконечной и бесконечной прокатки могут быть реализованы на действующих традиционных станах горячей прокатки путем установки дополнительного оборудования. Так, для бесконечной прокатки (скорость до 20м/с, конечная толщина 1,0 – 1,2 мм) требуется установка сварочной машины, устройств для подогрева кромок раската и снятия грата, а также летучих ножниц перед моталками.[2]

Способ непрерывного получения сверхтонкой горячекатаной полосы из тонкой прокатной заготовки, получаемой непрерывным литьем, предложен в 2003 году Арведи Джованни. Включает в себя следующие производственные стадии: непрерывное литье, предварительное превращение после стадии непрерывного литья, индукционный нагрев и окончательное превращение с предшествующим пластичным растяжением, удалением окалины и последующим охлаждением и сматыванием в рулоны. При этом прокатную заготовку, выходящую из кристаллизатора, формируют с центральным утолщением с каждой стороны, имеющим размер предпочтительно от 0,5 до 5,0 мм. Прокатную заготовку в процессе непрерывного литья обжимают во время отверждения максимально на 60%, преимущественно от 100 до 70 мм, до конечной толщины от 80 до 40 мм. Для вторичного охлаждения во время стадии обжатия с жидкой стальной сердцевиной применяют распыляющие форсунки, выполненные с возможностью подачи воды с расходом от 0,6 до 3,0 л/кг отлитой стали. Причем интенсивность охлаждения снижают в направлении продвижения прокатной заготовки по причине уменьшения жидкой сердцевины, осуществляют селективный контроль скорости потока охлаждающей жидкости между передней и задней сторонами прокатной заготовки, при этом указанное предварительное превращение представляет собой стадию обжатия тонкой прокатной заготовки после затвердевания при температуре поверхности указанной заготовки, составляющей >1100°С, включающего не более четырех проходов, для получения промежуточной полосы, имеющей различную толщину, выбранную в интервале от 30 до 8 мм с центральным утолщением величиной до 0,4 мм с каждой стороны, осуществляют индукционный нагрев, настроенный на фиксацию различных температур промежуточной полосы, составляющих от 1000 до 1400°С, а также перегрев головной и хвостовой частей, осуществляют указанное пластичное растяжение в сочетании с удалением окалины для очистки окалины с поверхности промежуточной полосы, причем указанное конечное превращение представляет собой стадию прокатки до толщины готовой полосы, составляющей как минимум 0,4 мм, не более чем за шесть проходов и регулировку температуры горячекатаной полосы на выходе, составляющей >750°С, при этом контролируемое охлаждение полосы в период между завершением окончательной прокатки и сматыванием в рулон до минимальной температуры, составляющей 200°С проводят согласно соответствующей диаграмме время-температура-превращение, характерной для марки стали при заданной толщине полосы.

Стадия обжатия происходит непосредственно после отверждения прокатной заготовки при относительно горячей сердцевине указанной заготовки, преимущественно при температуре ниже 1450°С, приближающейся к температуре затвердевания стали свыше 1100°С, при этом по толщине прокатная заготовка от поверхности до центра имеет инвертированный температурный ингредиент. Непосредственно после стадии обжатия при необходимости осуществляют разделение промежуточной полосы в поперечном направлении, предпочтительно резку.

Непосредственно после резки промежуточной полосы осуществляют, при необходимости, поперечную транспортировку листов. Промежуточную полосу непосредственно направляют на конечную прокатку сразу же после регулирования температуры индукционным нагревом при непрерывной прокатке либо подвергают промежуточной намотке перед конечной прокаткой.

Промежуточную полосу при необходимости прокатывают под контролем максимум за шесть проходов до готовой горячекатаной полосы с минимальной толщиной 0,4 мм и температурой на входе после последнего прохода окончательной прокатки в интервале от, как минимум, 750°С до, предпочтительно, как максимум, 900°С. Промежуточную полосу вводят в чистовой стан с различной скоростью от 0,2 до 5,0 м/с.

После последнего прокатного прохода и перед стадией сматывания в рулон готовую горячекатаную полосу доводят при контроле температуры и времени до конечной температуры выше 200°С, а также термомеханически обрабатывают в соответствии с диаграммой время-температура-превращение.

Регулируемую тепловую обработку готовой горячекатаной полосы с заданной толщиной и химическим составом вместе с выбором охлаждающей стратегии, осуществляют посредством охлаждающей линии, а также изолирующей или нагревающей линии на основе соответствующей диаграммы время-температура-превращение.

Готовую горячекатаную полосу, имеющую желательные свойства материала, сматывают в рулон, стадии без предварительного сматывания в том случае, когда отправляют на последующие производственные операции. [3]

Фирма «Даниэли Уин Юнайтед» предложила использовать технологию ферритной прокатки полосы.

Она заключается в чистовой прокатке полосы, которая уже прошла превращение в феррит перед станом и имеет полностью ферритную структуру. Черновая прокатка выполняется в полностью аустенитной области. Затем полоса подвергается интенсивному охлаждению между черновой и чистовой группами для снижения температуры полосы ниже точки, при которой аустенит во время охлаждения начинает превращаться в феррит, перед входом в первую клеть чистовой группы.

Для прокатки в ферритной области можно рассматривать два основных типов стали: раскисленные алюминием малоуглеродистые; особонизкоуглеродистые. Ферритную прокатку можно рассматривать в качестве альтернативы полубесконечной для производства сверхтонких полос из указанных сталей. Конечно, оба метода можно применять совместно для прокатки полосы в непрерывном режиме и с полностью ферритной структурой в чистовой группе клетей, что позволит сочетать преимущества обеих технологий.[1]

2. Обзор современного оборудования для производства сверхтонкой горячекатаной полосы


Бесконечная прокатка является одним из примеров новых технологий, использование которых позволяет отказаться от холодной прокатки, значительно сократить затраты на модернизацию производства. Впервые в мире бесконечная прокатка реализована в группе чистовых клетей стана №3 завода фирмы «Kawasaki Steel» в Тибе (Япония) путем сварки раскатов толщиной 30 – 60 мм.

С начала 90-х годов началось интенсивное строительство тонкослябовых ЛПА (литейно-прокатный агрегат) для производства горячекатаной полосы. Новейшие концепции агрегатов технологии CSP (Compact Strip Production – компактное получение полосы) позволяют обеспечить при использовании двухручьевой УНРС производительностью до 2,5 млн. т/год.

Полностью непрерывный процесс UTHS (Ultra Thin Hot Rolled Strip) производства сверхтонкой горячекатаной полосы разработали совместно фирмы MDH и «Chaparral Steel» (США). Он основан на использовании планетарного стана Платцера, обеспечивающего высокое обжатие полосы. Скорость входа подката в клеть Платцера соответствует скорости разливки. Последующее обжатие осуществляются в четырехвалковых клетях, между которыми установлены устройства нагрева полосы. Минимальная толщина готовой полосы составляет около 0,7 мм.

Фирма «Voest-Alpine Industrieanlagenbau» (VAI), Австрия, разработан процесс Conroll для производства горячекатаной полосы толщиной до 0,7 – 1,0 мм, предназначенной взамен холодно катанной, с производительностью одного агрегата 1,5 млн. т/год. [2]

В июне 2009 года было начато промышленное бесконечное производство полосы на новой линии предприятия Arvedi ESP (Endless Strip Production) в Кремоне (Италия). Впервые горячекатаные рулоны будут выпускаться на тонкослябовом литейно-прокатном модуле непосредственно из жидкой стали в непрерывном производственном процессе. Этот модуль, созданный на базе технологии Arvedi и внедренный подразделением Siemens VAI Metals Technologies концерна «Сименс», позволяет полностью утилизировать тепловую энергию жидкой стали. Тонкая полоса выпускается лучшего качества и с меньшими издержками, по сравнению с другими технологиями. Этот литейно-прокатный агрегат представляет собой компактную линию по производству горячекатаной полосы.

пуск бесконечного производства полосы на линии arvedi esp предприятия acciaieria arvedi cremona (италия)

Рисунок 1. Пуск бесконечного производства полосы на линии Arvedi ESP предприятия Acciaieria Arvedi Cremona.

Номинальная мощность новой производственной линии превышает 2млн. т/г. Полоса выпускается шириной до 1600 мм и в толщинах до 0,8 мм. Тонкая и сверхтонкая продукция немедленно поступает на многочисленные последующие технологические этапы. Общая длина линии составляет 190 метров, что меньше половины длины стандартного полосового стана горячей прокатки без учета агрегатов разливки и хранения готового продукта. На линии катаются все традиционные углеродистые марки, а также высокопрочные низколегированные и многофазные стали. Продукция линии Arvedi ESP пригодна для использования в автомобильной и строительной отраслях промышленности, в изготовлении бытовой техники, при производстве труб, профилей, а также изготовлении станков и машиностроительного оборудования.

Оперативные замеры энергопотребления показали его сокращение на 45% в сравнении с обычными процессами разливки и прокатки, создавая тем самым добавленную стоимость для производителей. Сниженная потребность в энергии также означает значительное сокращение выбросов CO2.

Линия Arvedi ESP оснащена широким рядом передовых технологических решений и систем. Среди них такие технологические пакеты, как обжатие жидкой сердцевины слитка и система мягкого обжатия и динамической регулировки межроликового зазора DynaGap SoftReduction, обеспечивающие высочайшее внутреннее качество ручья. МНЛЗ непосредственно подсоединена к трехуровневому обжимному стану, оборудованному механизмом автоматической регулировки толщины материала AGC и системой контроля профиля. На основе данных с отдельных контрольных точек температура раската выравнивается в индукционной нагревательной печи с гибким режимом нагрева в рамках от 1100 до 1200єС. Три клети из чистовой группы оснащены валками SmartCrown для обеспечения высокой степени плоскостности полосы. AGC и другие элементы управления установлены на всех клетях стана. По выходе из последней прокатной клети полоса охлаждается системой ламинарного охлаждения, которая позволяет по необходимости корректировать механические свойства металла. После порезки полосы высокоскоростными ножницами она сматывается на одной из трех подпольных моталок. Отдельные рулоны имеют вес до 32 тонн.

Вся линия управляется полностью интегрированными системами автоматизации 2 уровней, которые осуществляют регулирование всех процедур разливки и прокатки. Их дополняет общезаводская система контроля качества, обеспечивающая удовлетворение всем стандартам качества.[4]



Рисунок 2. Тонкослябовая МНЛЗ со встроенным трехклетевым станом
с высокой степенью обжатия.

Эта установка разливки в полосу отличается способностью бесконечно катать непрерывно разливаемые тонкие слябы для получения широкого ассортимента высококачественной сверхтонкой горячекатаной продукции при толщине полосы менее 1 мм. Новая линия Arvedi ESP (Рисунок 3) будет состоять из четырех основных участков, а также инфраструктурного и вспомогательного оборудования.

Первый участок состоит из тонкослябовой МНЛЗ, соединенной выходной секцией с трехклетьевым станом с высокой степенью обжатия (Рисунок 2). Обжатие незастывшей сердцевины слитка до поступления на стан будет осуществляться сегментами МНЛЗ типа Smart®, что является важным фактором для получения высокого качества внутренней части слябов.

На втором участке температура подката выравнивается в индукционной нагревательной печи в соответствии с требованиями конечной прокатки.

Третий участок чистовая группа, состоящая из пяти клетей "кварто", оборудованная технологическим пакетом SmartCrown® фирмы Siemens&VAI, предназначен для прокатки полосы толщиной от 12 до менее 1 мм при максимальной ширине 1570 мм.


3

8

4

1
Четвертый участок состоит из высокоскоростных летучих ножниц и подпольных моталок, где полоса сматывается в рулоны весом до 32 т. [5]


7

6

12

13

11

10

9

5

2


Рисунок 3. Схема расположения оборудования линии оборудования бесконечного производства полосы Arvedi.

1 - Разливочная площадка; 2 - Тонко-слябовая МНЛЗ; 3 - Маятниковые ножницы; 4 - Стан с высокой степенью обжатия; 5 - Обрезные ножницы;
6 - Индукционная Нагревательная печь для выравнивания t0;
7 - Подпольные моталки; 8 - Окалинометатель высокого давления;
9 - Высокоскоростные летучие ножницы; 10 - Сталкиватель и укладчик листа; 11 - Чистовая группа клетей; 12 - Обрезные ножницы; 13 - Линия охлаждения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Новые технологии прокатки и оборудование дают возможность достигать качества поверхности, стабильности толщины и формы профиля, которые позволяют этой продукции не только конкурировать с холоднокатаной полосой в ряде отраслей, но и заменить эту технологию.

Благодаря бесконечной прокатке появляется возможность выпускать сверхтонкую полосу с единообразными и воспроизводимыми механическими свойствами по всей ее длине и ширине. Полная интеграция всех производственных мощностей и применение самых современных технологических разработок представляют собой основу для повышенной эксплуатационной готовности установки, отличного качества продукции и высокой производительности рабочей линии.


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК


1. Батис, М. Новые технологии и оборудование для получения сверхтонкой горячекатаной полосы / М. Батис, П. Бобиг, М. Ротти // «Сталь». – 2004.  № 3. – С. 30  31.

2. Дукмасов В.Г., Агеев Л.М. Состояние и развитие технологий и оборудования в мировой черной металлургии: Справочное издание / Под ред. Г.П. Вяткина. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. – 187 с.

3. www1.fips.ru.

4. Начало промышленного бесконечного производства полосы на линии Arvedi ESP – впервые в мире . http://industry.siemens.ru/press/news/archive/1343.

5. Новые перспективы в технологиях для металлургии.
http://industry.siemens.ru/lib/files/mm/mm_2007-01.pdf

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации