CC BY
66
г: гсгггшгггта / оо
-а (63).гон/ VII
It is shown that the offered technology of heating with creation of «temperature wedge» has a positive effect on the rolling technology as a whole and on the finished goods quality improvement.
а. в. наливаико, оао ахк «внииметмаш»,
Н. А. РУЧИНСКАЯ, ФГБОУ ВПО МГТУ им. Г. И. Носова
УДК 669
совершенствование технологии прокатки арматуры в условиях современного отечественного металлургического мини-завода
В мире сформировалась тенденция строительства металлургических мини-заводов по переработке металлического лома и производству строительной арматуры. Особенностями мини-завода по производству арматурного проката (переработка лома в электросталеплавильной печи, производство не-прерывнолитой заготовки, прокатка арматуры на сортовом стане) являются объем производства в пределах 150-350 тыс. т металлопродукции в год, применения технологии «горячего посада» заготовки в печь перед прокаткой, режима термоупрочнения для получения арматуры класса А500С или других классов. Указанные особенности при определенной кратности партий-плавок приводят к риску нестабильности геометрии и механических свойств арматуры, существенной зависимости их от технологических факторов производства.
Выбранное в качестве объекта совершенствования технологии Государственное Унитарное Предприятие «Литейно-Прокатный Завод» в г. Яр-цево Смоленской области (ГУП «ЛПЗ»), спроектированное и построенное при определяющем участии ОАО АХК «ВНИИМЕТМАШ им. А. И. Це-ликова», - характерный пример современного отечественного металлургического мини-завода [1].
Особенностью технологии производства арматуры на ГУП «ЛПЗ» является преимущественно (около 80%) горячий посад заготовки в нагревательную печь с шагающим подом. Заготовка в момент посада в печь имеет температуру поверхности Тп = 700-850 °С. Технологическая линия транспортирования непрерывнолитой заготовки (НЛЗ) (МНЛЗ - нагревательная печь - прокатный стан 280) приведена на рис. 1.
За время транспортирования до нагревательной печи среднемассовая температура Тсм заготов-
ки снижается примерно на 180 °С, поверхности Тп - на 135 °С. В процессе исследования было установлено, что при прохождении заготовки по линии стана возникает разница по температуре передней и хвостовой частей заготовки. В отдельных случаях, когда длительность прокатки заготовки составляла 100-120 с, температура хвостовой части раската после чистовой клети была ниже температуры передней части более чем на 40 °С.
Это объясняется следующим. Выданная из печи заготовка передается к первой клети стана. При этом ее передняя часть находится на подводящем рольганге до захвата первой клетью стана некоторое время т0. После захвата передней части скорость заготовки становится равной начальной скорости прокатки на непрерывном стане (0,1 м/с), а время нахождения хвостовой части на подводящем рольганге составит т0+тпр (тпр - время прокатки заготовки). Это вызывает возникновение температурной неравномерности по длине заготовки -температурного клина с понижением температуры к хвостовой части заготовки. Прокатка на непрерывном стане раската с температурным клином при пониженной температуре хвостовой его части увеличивает зазор между валками при прохождении металла с более низкой температурой, что вызывает изменение продольных межклетьевых усилий в раскате (подпора, натяжения). Указанные обстоятельства снижают точность геометрических параметров готового проката по длине. Кроме того, неравномерный характер изменения температуры металла по длине заготовки сохраняется в течение всего процесса прокатки и совпадает с характером изменения силы тока двигателей приводов клетей стана. Это создает трудности с настройкой и поддержанием режима минималь-
94
м г: ктгг^сг гггт
4 (63), 2011-
Рис. 1. Участок продвижения металла от МНЛЗ до выдачи нагретой заготовки на прокатный стан 280
ного натяжения при прокатке на стане. Изменение температуры окончания прокатки приводит также к появлению неоднородности механических свойств по длине раската.
С целью повышения равномерности температуры раската при прокатке на непрерывном стане 280 было предложено осуществлять нагрев заготовок перед прокаткой исходя из найденного по аналогам соотношения [3]:
ДГ = А:(Г0-610)Х0цоб/упр,
где АТ - перепад температур между хвостовой и головной частями заготовки (температурный клин); к = 0,0005-0,0008 - коэффициент пропорциональности, учитывает размеры сечения заготовок от 80x80 до 150x150 мм; Т0 - температура нагрева заготовок, определяемая условиями прокатки, °С; Ь0 - длина заготовки, м; тоб - суммарная вытяжка металла при прокатке данного профиля; ипр - скорость прокатки в чистовой клети непрерывного стана, м/с.
При прокатке арматуры № 16 из заготовки сечением 125x125 мм, длиной 11,7 м при температуре 1150 оС, суммарном коэффициенте вытяжки 77,75 и скорости выхода арматуры из чистовой клети 9 м/с имеем
АТ = 0,00072 (1150 - 610) 11,7 • 77,75 / 9 = 39,3 °С.
Подаваемая тепловая мощность от горелок на нагреваемые заготовки по длине и ширине печи была переориентирована таким образом, чтобы за-
дний конец заготовки при выдаче из печи имел температуру на 40-60 оС выше, чем передний конец заготовки.
При расчете режимов настройки была использована методика [4, 5]. При этом в модель настройки задавали как максимальную, так и минимальную температуры заготовки. При этом рассчитывали корректирующие действия по настройке клетей. Было установлено, что наиболее существенно влияют на настройку клети с неравноосными (овальными) калибрами. Были определены корректировки к существующему режиму настройки клетей и рассчитаны межвалковые зазоры исходя из равномерной температуры раската во всех клетях. Это позволило настраивать чистовые калибры на размер с «минусовым» допуском.
В результате внедрения предложенного режима нагрева температура по длине раската от начала до конца заготовки в чистовой клети практически выравнялась, разница составляет не более ±5 °С. Улучшились условия деформации по длине заготовки, что положительно сказалось как на однородности механических свойств в партии-плавке, так и на массе 1 пог. м в готовой арматуре.
Анализ отклонений от номинальной массы 1 пог. м годной арматуры показал, что в основном арматура в 2009 г. прокатывалась в плюсовом допуске от номинального диаметра. При допуске по ГОСТ Р 52544 по массе 1 пог. м ±5% на диаметре 10-14 мм и ±4% на диаметре 16-25 мм фактическое отклонение массы 1 пог. м составило + 1,5%
агггг^г: г^штптг!/об
-а (63). гон/ 11 и
Арматура I
Рис. 2. Гистограмма распределения массы 1 пог. м арматуры № 16 в I квартале 2010 г. (режим нагрева до корректировки)
на профиле № 14, + 1,15% - на профиле № 16 и + 0,78% - на профиле № 20.
В среднем для всего сортамента произведенной в 2009 г. арматуры отклонение от номинала составило + 0,0182 кг на 1 пог. м. В пересчете на годовое производство 2009 г. это эквивалентно 3021 т годного проката.
Причина этого явления заключается в неравномерности нагрева. При падении температуры по длине заготовки возможен выход фактического диаметра готового проката за установленный минусовой допуск. Поэтому настройка клетей проводится с учетом максимально холодного металла, чтобы учесть возможную неравномерность деформации по длине раската.
Количество проката в поле минусового допуска (-4%) составило в 2009 г. всего 13,8% с экономией 0,01 кг на 1 пог. м, а 51,2% плавок (85 450 т) были отгружены с увеличенной массой от номинала + 0,023 кг на 1 пог. м.
Подавляющее большинство плавок находилось выше установленного номинала 1,578 кг на 1 пог. м, а отдельные плавки имеют (+) отклонение от номинала в интервале 0,07-0,15 кг, что составляет 4,3-9,5% от номинальной массы.
Для уточнения влияния качества нагрева заготовки по новой технологии на изменение массы 1 пог. м арматуры № 16 класса А500С было сделано сравнение за I квартал 2010 г. (до внедрения) и за II квартал 2010 г. после внедрения рекоменда-
Рис. 3. Гистограмма распределения массы 1 пог. м арматуры № 16 во II квартале 2010 г. (после внедрения нового режима нагрева)
ций по нагреву заготовки (обратный температурный клин). На рис. 2 приведено распределение отклонений по массе 1 пог. м. Из рисунка следует, что на арматуре № 16 (+) отклонение от номинала составляет в сумме 30,5%.
После внедрения в начале II квартала 2010 г. технологии нагрева «обратный температурный клин» был проведен статистический анализ по заводским данным измерений массы 1 пог. м на арматуре № 16 класса А500С (рис. 3).
Из рисунка видно, что доля проката в (+) допуске от номинала снизилась с 30,5 до 13,9%. Следует отметить, что количество проката в поле (-) допуска в интервале 0,98-0,99 увеличилось от 33,2 до 49,6%. Это свидетельствует об улучшении показателя по точности профиля именно за счет улучшения качества нагрева заготовки и однородности ее теплосодержания по длине. Изменение геометрии калибров и схемы деформации в пред-чистовых и чистовых клетях с целью прокатки на (-) дает смещенное распределение ближе к нижней границе.
Таким образом, можно сделать вывод, что предложенная технология нагрева с созданием «температурного клина» положительно сказалась в целом на технологии прокатки и повышении показателей качества готовой продукции.
Литература
1. П а с е ч н и к Н. В., Ц е л и к о в Н. А. Краткий обзор работ, проводимых во ВНИИМЕТМАШ по мини-заводам, литей-но-прокатным комплексам и агрегатам. М.: Наука, 2009.
2. С т е б л о в А. Б., Т у л у п о в О. Н., Н а л и в а й к о А. В. Особенности производства арматуры в условиях мини-заводов // Металлоснабжение и сбыт. 2010. № 7-8. С. 98-100.
3. Пат. РФ № 2201819. Способ производства сортового проката и катанки на непрерывном стане. Приоритет от 02.11.2001.
4. Использование адаптивной структурно-матричной модели для управления качеством сортового проката с разработкой рациональных предупреждающих действий / А. Б. Моллер, А. Н. Луценко, Н. А. Ручинская и др. // Неделя металлов в Москве 13-17 ноября 2006 г.: Сб. тр. конф. и семинаров. М.: ОАО АХК «ВНИИМЕТМАШ», 2007. С. 357 - 367.
5. Разработка технологических методов управления качеством сортового проката на основе эффективного использования информационных моделей / О. Ю. Зайцев, А. Б. Моллер, Н. А. Ручинская и др. // Тр. седьмого конгресса прокатчиков. Т. 1. М., 15-18 октября, 2007 г. М.: МОО «Объединение прокатчиков». Корпорация производителей черных металлов, 2007. С. 197 - 203.
