CC BY
24С.А. Левандовский, О.Н. Тулупов, А.Б. Моллер, Д.И. Кинзин
ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»
И.Н. Фомичев
ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат»
РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ-РАЗДЕЛЕНИЯ
НА СТАНЕ 370 ПАО «ММК»
Аннотация. В статье рассматривался вопрос повышения стабильности работы стана 370 ПАО «ММК", в том числе повышение выхода годного. Проведён обзор и анализ мирового опыта производства периодических профилей проката по технологии «слиттинг-процесса». Проведен анализ причин простоев стана 370 ПАО «ММК» при производстве периодических профилей №10-14 слиттинг-процессом. Предложено совершенствование технологических схем реализации процесса прокатки-разделением с использованием неприводных делительных устройств.
Ключевые слова: слиттинг-процесс, сортопрокатное производство, выход годного, арматурная сталь, делительная привалковая арматура.
Введение
В настоящее время существует достаточно много решений для совершенствования технологических процессов сортовой прокатки [1-6]. Концептуально различают два альтернативных подхода к реализации процесса прокатки-разделением на сортовых прокатных станах, особенности которой изучаются достаточно широко.
По одному из этих подходов продольное разделение раската с толстой перемычкой осуществляют в разделительных калибрах, размещаемых в приводных рабочих клетях стана. По другому подходу продольное разделение раската с тонкой перемычкой происходит с помощью автономных делительных устройств с неприводным рабочим инструментом (выводной разделительной привалковой арматуры), установленных на выходной стороне приводной прокатной клети, реализующей подготовку раската к продольному разделению.
Технология сдвоенной прокатки-разделения, предусматривающая использование автономных неприводных делительных устройств, получила за рубежом название «слиттинг-процесс» ^Нй^-ргосеББ).
Каждому из рассмотренных подходов присущи соответствующие достоинства и недостатки, но наибольшее распространение получил способ разделения на основе неприводных делительных устройств. Известны следующие варианты совершенствования процесса разделения раската:
- специфическая форма делительных роликов;
- бандажированные делительные ролики;
- использование двух пар делительных роликов;
- усовершенствованные системы охлаждения и смазки делительных роликов;
- блочная установка пар делительных роликов;
- использование приводных делительных устройств. Все эти решение направлены на:
- повышение стабильности процесса прокатки, повышение точности разделения и увеличение выхода годного;
- повышение качества поверхности готового проката путем снижения вероятности образования закатов в месте разделения;
- расширение технологических возможностей стана при прокатке различных профилей;
- увеличение количества ниток при сохранении точности разделения, высокой эксплуатационной стойкости и стабильности процесса разделения, простота обслуживания и эксплуатации;
- упрощение и повышение надежности технологической оснастки;
- упрощение обслуживания и эксплуатации делительных устройств.
Анализ причин простоев стана 370 ПАО «ММК» при производстве периодических профилей №10-14 слиттинг-процессом
Вопрос совершенствования технологии прокатки слиттинг-процессом является актуальным при производстве арматурной стали на стане 370 ПАО «ММК», т.к. наблюдаются проблемы с выходом годного, обеспечением качества проката и загрузкой оборудования. С целью выявления основных причин, влияющих на простои стана 370 и снижение выхода годного, был проведен анализ статистических данных, сформированных на основе отчетов отдела контроля качества ПАО «ММК» за 2015 год, согласно которому половина всего брака стана приходится на периодические профили №12 и 14, т.е. на профили, производимые слит-тинг-процессом. Поэтому был проведен более подробный анализ причин застреваний и простоев для данных профилей. В качестве примера приведен результат анализа количества брака при производстве арматуры №12 (рис. 1).
Рис. 1. Количество брака при производстве арматуры №12
Как видно из приведенных диаграмм, до 50% всех простоев и брака приходится на застревания раската в делительной коробке за 16-й клетью стана, т.е. в устройстве, где происходит окончательное разделение раската. Таким образом, вопрос о повышении надежности процесса разделения раската в делительной коробке является весьма актуальным. Большая часть застреваний происходит по причине износа роликов в роликовой коробке (делительной арматуре), что также ведет к несимметричной разрезке и снижению стабильности процесса разделения.
Разработка технических и технологических решений, обеспечивающих стабильную прокатку и повышение выхода годного
На основе полученных данных была сформулирована цель исследования, заключающаяся в разработке технических и технологических решений, обеспечивающих стабильную прокатку и повышение выхода годного при производстве арматурной стали №10-14 слит-тинг-процессом на стане 370 ПАО «ММК».
Для достижения поставленной цели были реализованы следующие технические и технологические решения:
- использование вводной роликовой арматуры с двумя рядами роликов (рис. 2) для повышения точности подачи раската в делительный калибр, и как следствие повышение симметричности разделения;
- для снижения износа делительных роликов рекомендовано использование более износостойких материалов роликов, например, карбида титана, вольфрама и т.д. (таким образом, можно утилизировать бывшие в употреблении твердосплавные шайбы проволочного блока стана 170 ПАО «ММК»);
- проведенный анализ последней кампании прокатки арматуры №12 показали некоторое переполнение калибра 15-й клети, что потребовало уменьшения ширины калибра 14-й клети, для чего был разработан новый калибр.
Рис. 2. Вводная роликовая арматура с двумя рядами роликов Результаты промышленного эксперимента
В ноябре 2015 г. была проведена опытная прокатка арматуры №12 на стане 370 ПАО «ММК». После прокатки 1000 тонн арматуры первая пара делительных роликов была выведена из работы для оценки их износа. Проведенная визуальная оценка показала, что износ роликов практически отсутствовал (рис. 3), а рабочая область имела ширину 5-8 мм, что свидетельствует о том, что процесс разделения происходил в правильном режиме.
Рис. 3. Опытный делительный ролик после прокатки 1000 тонн арматуры №12 на стане 370
Также были получены настроечные темплеты (недокаты) при прокатке в опытном калибре 14-й клети стана и при последующей разрезке раската в клети 15. Проведенные измерения показали, что раскат, полученный после 15 -й клети, имеет правильные размеры и обладает достаточной симметрий.
Также необходимо отметить, что значительная часть застреваний раската в 16-й клети происходит по причине недостаточного качества в делительной арматуре шариковых подшипников. Применение подшипников без уплотнения или с некачественным уплотнением приводит к их быстрому выходу из строя. Для повышения срока службы делительной при-валковой арматуры рекомендуется использование высококачественных подшипников фирмы <^КР» с уплотняющими устройствами из эластомеров, способных работать при повышенных температурах.
Использование высококачественных подшипников имеет принципиальное значение при замене материала делительных роликов на твердосплавные, так как быстрый выход подшипников из строя будет приводить к неполному использованию ресурса роликов и сведет на нет экономический эффект.
В целом можно отметить, что использование износостойких делительных роликов и корректировка калибра 14-ой клети позволили значительно сократить долю брака и повысить выход годного при прокатке арматуры №12. Доля брака на тонну выпускаемой продукции в период опытной прокатки снизилась почти в два раза (0,16%) по сравнению со средним уровнем (0,34%).
Заключение
Реализация разделения раската при прокатке арматуры №10-14 с помощью валков прокатных клетей на стане 370 ПАО «ММК» не представляется возможной из-за недостаточного количества клетей. Кроме того, данный способ следует считать неэффективным с точки зрения использования прокатных мощностей на процесс разделения, отличающийся незначительными энергосиловыми параметрами по сравнению с процессом пластической деформации.
В результате анализа статистических данных, сформированных на основе отчетов ОКП ПАО «ММК» за 2015 год, было установлено, что наибольшие время простоев и объем брака наблюдаются при прокатке периодических профилей №12 и 14. До 50% всех застреваний происходит в делительной коробке, расположенной за 16-й клетью, т.е. на стадии окончательного разделения раската. Поэтому наибольший эффект для повышения стабильности прокатки и выхода годного имеют решения, направленные на увеличение надежности разделения раската.
Повышение износостойкости делительных роликов привалковой арматуры 16-й клети и корректировка калибра 14-й клети позволили повысить выход годного при прокатке слит-тинг-процессом. Доля брака в период опытной прокатки снизилась с 0,34 до 0,16%.
В качестве материала делительных роликов в дальнейшем следует применять карбид титана или вольфрама. При этом карбид титана является более предпочтительным, так как отличается меньшими удельным весом и инерционностью.
Разработанный калибр 14-й клети способствует центрированию раската в разрезном калибре 15-й клети. Дальнейшему улучшению будет способствовать установка вводной роликовой арматуры 14-й клети конструкции Danieli с двумя рядами роликов, так как она обеспечивает стабильную подачу полосы в калибр и последующую симметричную разрезку раската.
Из наблюдений в перед опытной прокатки стало понятно, что значительная часть застреваний раската в 16-й клети происходит по причине применения в делительной арматуре шариковых подшипников недостаточного качества. Это приводит к остановке подшипника и «навару» металла на роликах. Для повышения срока службы делительной привалковой арматуры рекомендуем использование высококачественных подшипников фирмы «SKF» с уплотняющими устройствами из эластомеров, способных работать при повышенных темпе-
ратурах. Использование высококачественных подшипников имеет принципиальное значение при замене материала делительных роликов на твердосплавные, так как быстрый выход подшипников из строя будет приводить к неполному использованию ресурса роликов и существенно снизит экономический эффект.
Библиографический список
1. Процесс прокатки-разделения с использованием неприводных делительных устройств / С.М. Жучков [и др.]. М.: Пан пресс, 2007. 300 с.
2. Разработка комплексного показателя качества арматурной стали и обоснование рационального применения слиттинг-процесса в условиях отечественного мини-завода / А.В. Наливайко [и др.] // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, 2011. №1 (33). С. 52-54.
3. Копылов И.В., Волков К.В., Ромадин А.Ю. Особенности способов продольного разделения раската при прокатке арматурных профилей // Калибровочное бюро, 2013. №2. С. 5-14. URL: http://passdesign.ru/number2 (дата обращения: 30.11.2021).
4. Starkov N.V., Bobarykin Y.L. Perfomance critetia slitting-process // Foundry production and metallurgy, 2016. №(1)82. P. 61-65.
5. Starkov N.V., Bobarikin Yu.L. Choosing the Slitting Method and the Profile of the Slitting Rolls for Rolling and Slitting // Metallurgist, 2015. Volume 59, Issue 5-6. P. 390-395.
6. Wisselink H.H., Huetink J. 3D FEM simulation of stationary metal forming processes with applications to slitting and rolling // Journal of Materials Processing Technology, 2004. №148, P. 328-341.
•- INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH -•
S.A. Levandovskiy, O.N. Tulupov, A.B. Moller, D.I. Kinzin
Nosov Magnitogorsk State Technical University
I.N. Fomichev PJSC «Magnitogorsk Iron & Steel Works»
DEVELOPMENT OF TECHNICAL AND TECHNOLOGICAL SOLUTIONS TO IMPROVE THE SLITTING PROCESS AT MILL 370 PJSC MMK
Abstract. The aim is to increase the stability of the MMK's mill 370 performance, and improve the material yield. There are two approaches to the slitting: by dividing a thick neck in the grooves of the working stand of the mill; by dividing a thin neck in the exit slitting guide after the stand. Technical and technological solutions have been developed to ensure stable rolling and an increase of the yield. Trial rolling was carried out using wear-resistant dividing rollers and the correct groove of the stand 14. The measurements showed that the rolled material obtained after the 15th stand has the correct dimensions and sufficient symmetry.
Keywords: slitting rolling process, long products production, material yield, rebar, dividing roller guides.
