Оборудование дрессировочных станов и последовательность технологических операций на них

Для дрессировки горячекатаных и холоднокатаных полос н листов используют двух-, четырех-, а в последнее время и шестивалковые станы.

До начала 1960-х годов в мировой практике еще достаточно широко применяли для дрессировки полосового и листового металла двухвалковые клети, после этого периода времени они в значительной мере были вытеснены четырехвалковыми клетями. В настоящее время двухвалковые одноклетевые станы продолжают использовать для дрессировки качественных сталей с целью получения поверхности холоднокатаных полос хорошего качества} а также исправления их волнистости и коробоватости в НТА, АНО, разделочных агрегатах. Одноклететевые двухвалковые станы зачастую используют на участке разделки и отделки травленых горячекатаных полос в ЦХП.

Оборудование дрессировочных станов

Конструктивные схемы станов для дрессировки полос

Рис. 111. Конструктивные схемы станов для дрессировки полос: о, 6 — одноклетевые станы; в, г — двухклетевые станы; д,е — станы с использованием процесса прокатки-волочения; ж, з — станы с совмещением процесса дрессировки и правки с растяжением; 1 — разматыватель; 2 — натяжные устройства; 3 — рабочая клеть; 4 — моталка

 

В последние годы фирма «Шлеманн-Зимаг» поставила для фирмы «ACERINOX» (Испания) двухвалковую клеть, которая впервые оборудована технологией CVC («бутылочные» валки с осевым смещением). Клеть предназначена для АНО высококачественных сталей.

Чаще всего рабочие четырехвалковые клети дрессировочных станов по своей конструкции идентичны рабочим клетям станов холодной прокатки. Это вызвано стремлением унифицировать узлы и детали клетей станов холодной прокатки и дрессировки полос.

Автор работы считает такую практику необоснованной по той причине, что частные обжатия в клетях прокатного стана достигают 35-40%, а при дрессировке холоднокатаных полос 1-2%, лишь в отдельных случаях достигая 5%. Поэтому сила и мощность процесса дрессировки, как минимум, в 5-10 раз меньше силы и мощности процесса прокатки и унификация оборудования приводит к неоправданному росту капитальных и эксплуатационных затрат.

Основные параметры современных дрессировочных станов для холодной прокатки полос и жести приведены в табл.30.

Таблица 30

Основные параметры дрессировочных станов [1]

Параметр

Размерность

Значение параметра

Диаметр валков;

мм

рабочих*

400-670

опорных

1000-1600

Длина бочки валков

мм

1200-2500″

Толщина дрессируемых полос

мм

0,1-3,5

Масса рулонов

т

18-45

Скорость дрессировки

м/с

15-30

Мощность главного привода

кВт

450-6000

Диаметр валков двухвалковых дрессировочных клетей достигает 1000 мм.

Из таблицы видно, что мощность главного привода дрессировочных станов достигает 6000 кВт, что при относительных обжатиях 1-5% существенно завышено.

Далее Э.А. Гарбер пишет, что анализ возможности уменьшения массы рабочих клетей дрессировочных станов и установочной мощности их главного привода с использованием методик расчета энергосиловых параметров дрессировки работ невозможен по следующим причинам:

—   указанные и другие методики не в полной мере учитывают существенную особенность очага деформации процесса дрессировки, состоящую в том, что не менее половины его протяженности занимают упругие участки, в которых не действуют условия пластичности и закон постоянства секундных объемов полосы;

—   неточное определение в энергосиловом расчете сопротивления деформации металла из-за неучета реальной зависимости предела текучести от относительного обжатия, которая при дрессировке существенно другая, чем при холодной прокатке;

—   разработанные методики предложены для сухого процесса деформации, в то время как дрессировку малоуглеродистой автомобильной стали, в основном, ведут с применением СОЖ, вызывающих значительное уменьшение коэффициента трения в очаге деформации, а достоверные данные о коэффициенте трения при дрессировке со смазкой в литературе отсутствуют.

 

В состав оборудования дрессировочных станов, предназначенных для дрессировки с натяжением, входят (см. рис.111,6): разматыватель для установки рулона и разматывания полосы с натяжением; натяжное устройство перед рабочей клетью для создания дополнительного натяжения при дрессировке; рабочая клеть для обжатия полосы между рабочими валками; натяжное устройство за рабочей клетью для создания натяжения при дрессировке; моталка для сматывания полосы в рулоны.

В зависимости от требований, предъявляемых к качеству полосы, а также от особенностей технологического режима, на некоторых дрессировочных станах натяжные устройства не устанавливают либо устанавливают одно из них (см. рис.111, о). В состав оборудования дрессировочных станов входит также ряд устройств, позволяющих осуществлять подачу рулонов к стану и выдачу их со стана, механизировать перевалку рабочих и опорных валков и т.д.

Стан имеет рабочие валки диаметром 600 мм, опорные — 1500 мм, длина бочки валков 1700 мм. Он предназначен для дрессировки с обжатием до 5% хотоднокатаной отожженной углеродистой стали толщиной 0,3-3,2 мм и шириной 700-1550 м. Процесс дрессировки на нем осуществляют за один проход рулоны из отделения отжига до разматывателя подают цепным транспортером, затем кантователем устанавливают на приемном столе.

С помощью приемного стола рулон перемещают до участка подготовки и обрезки переднего конца полосы, а затем после подготовки конца полосы рулон надевается на барабан разматывателя. Отгибателем производится отгибка переднего конца полосы и задача его на заправочной скорости в валки натяжного устройства, а затем непосредственно в рабочую клеть.

После прохождения рабочей клети конец полосы автоматическим захлестывателем закрепляется на барабане моталки, создается требуемое натяжение полосы и стан разгоняется до рабочей скорости. Когда на барабане разматывателя остается несколько витков, скорость дрессировки снижают сначала до заправочной, а затем до полной остановки стана. При выходе полосы из клети производится подмотка полосы на барабан моталки и готовый рулон снимателем подается на отводящий цепной транспортер, где обвязочной машиной осуществляют обвязку рулона, а затем его взвешивают.

Схема расположения основного оборудования одноклетевого Дрессировочного стана 1700 ОАО «Северсталь»

Рис. 112. Схема расположения основного оборудования одноклетевого Дрессировочного стана 1700 ОАО «Северсталь»:

1 — приемный стол; 2 — разматыватель; 3 — скребковый отгибатель; 4 — натяжное устройство; 5 — рабочая клеть; 6 — моталка; 7 — сниматель рулонов; 8 — автоматический захлестыватель

 

На рис.113 показана схема расположения основного оборудования современного дрессировочного стана 2030 ЦХП ОАО НЛМК. Длина бочки валков 2030 мм, диаметр рабочих валков 635, опорных 1600 мм, максимальная сила дрессировки 20 МПа. Годовое производство стана 1,2 млн.т.

Последовательность операций такова.

Отожженные рулоны транспортером подают из термического отделения цеха к дрессировочному стану, после чего рулон попадает на подъемный стол, который перемещает его к участку подготовки и обрезки переднего конца рулона. После обрезки рулон подъемным столом надевают на барабан разматывателя. Наружный конец рулона отгибают отгибателем и конец рулона задают в натяжные ролики 6 и далее в рабочие валки, натяжные ролики за клетью наконец, с помощью автоматического ременного захлестывателя полоса называется на моталку. Создается технологически необходимое натяжение и дрессировочный стан вместе с моталкой и разматывателем, переключенным на работу в генераторном режиме, разгоняется до рабочей скорости. Процесс дрессировки на рабочей скорости протекает до тех пор, пока на барабане разматывателя не остается несколько витков полосы, начинается торможение стана до заправочной скорости, с которой пропускают через клеть задний конец полосы. Далее следует остановка стана, снятие рулона с барабана моталки и подача рулона на транспортер снимателем. На транспортере рулон обвязывают при помощи специальной машины и взвешивают. Для деления рулона на две или несколько частей между клетью и моталкой имеются ножницы.

Схема расположения основного оборудования одноклетевого дрессировочного стана 2030 ОАО НЛМК

Рис.113. Схема расположения основного оборудования одноклетевого дрессировочного стана 2030 ОАО НЛМК:

1 — транспортер; 2 — тележка с подъемным столом; 3 — разматыватель; 4 — прижимной ролик; 5 — отгибатель конца рулона с ножницами; 6 — натяжные ролики; 7 — дрессировочная клеть; 8 — ножницы; 9 — моталка с ременным захлестывателем

Двухклетевые дрессировочные станы бывают двух типов: четырехвалковые-двухвалковые и четырехвалковые-четырехвалковые. Преимущество двухклетевых дрессировочных станов состоит в том, что на них удается получать необходимое упрочнение и хорошую поверхность полосы. В первой клети происходит собственно дрессировка с необходимым обжатием, во второй клети — «проглаживание» полосы, то есть ликвидируется коробоватость полосы и улучшается ее поверхность. Обычно двухклетевые станы используют при дрессировке полос из качественных сталей и жести.

Рабочие клети этих станов имеют сменные комплекты рабочих валков. Так, например, в первую клеть устанавливают рабочие валки диаметром 400 или 500 мм, а во вторую 500 или 600 мм. Это обеспечивает большее обжатие в первой клети и меньшее во второй, а валки больших диаметров способствуют повышению плоскостности полос.

С появлением процесса прокатки-волочения его начали использовать для дрессировки холоднокатаных полос. Схемы дрессировочных станов с использованием процесса прокатки-волочения показаны на рис.Ш, д и 111, е. Более сложные схемы реализации совмещенного процесса дрессировки и правки показаны на рис. 111, леи 111, з. Стан состоит из двух пар рабочих валков одинакового размера. Расстояние между нижней и верхней парой валков регулируется в диапазоне 250-400 мм. Дрессировку проводят при небольших обжатиях, но с большим натяжением полосы между внутренними валками каждой пары. В этом случае 80% вытяжки происходит за счет натяжения и только 20% за счет обжатия.

Широкого распространения такие схемы дрессировочных станов не получили, а в последний период времени сообщения об их создании и эксплуатации отсутствуют.

Среди новых разработок конструкций дрессировочных станов следует отметить дрессировочный стан, разработанный фирмой «Ishikawajima-Harima Heavy Industries» (Япония), введенный в эксплуатацию в 2001 г, на фирме «Tata Steel» (Индия). Схема стана показана на рис.114.

Дрессировочный стан одно клетевой, применена четырехвалковая клеть. Расположение разматывателя, моталки и роликовых натяжных устройств традиционное. Предусмотрена возможность подачи полосы к клети непосредственно с разматывателя (на рисунке показано пунктиром). Ролик 3 служит для протяжки переднего конца полосы с роликового натяжного устройства или разматывателя и передачи его к ролику, направляющему полосу в рабочие валки. Ролик 5 стабилизирует положение переднего конца полосы перед роликом 6 и передним натяжным устройством.

Стан оснащен измерителем толщины полосы, системой слежения за прохождением сварного шва и контроля плоскостности полосы, противоизгиба валков, дифференцированного охлаждения валков. Процессом дрессировки и работой механизмов управляет ЭВМ.

Двухклетевые дрессировочные станы в основном применяют для дрессировки жести.

В последние годы фирмой «Шлеманн-Демаг» предлагается использовать для дрессировки и шестивалковые клети. Результатов их применения нами в литературе не обнаружено.

Схема расположения основного оборудования дрессировочного стана фирмы «Ishikawajima-Harima Heavy» Industries (Япония)

Рис.114. Схема расположения основного оборудования дрессировочного стана фирмы «Ishikawajima-Harima Heavy» Industries (Япония): 1 — разматыватель; 2 — роликовые натяжные устройства; 3, б — прижнмно- тянущие ролики; 4 — направляющий ролик; 5 — ролик, стабилизирующий направление полосы при выходе переднего конца полосы; 7 —- моталка; 8 — рабочие валки; 9 — опорные валки

Планшетность холоднокатаных полос при сухой дрессировке на старых станах обеспечивают применением газового регулирования теплового профиля опорных валков.

Широкое внедрение систем автоматического регулирования профиля и формы полосы (САРПФ), казалось, должно было заменить инерционную тепловую профилировку валков, однако первые опыты работы таких систем показали необходимость разработки и внедрения наряду с САРПФ систем автоматического газового регулирования теплового профиля валковой системы. При совмещении и одновременном действии этих двух систем обеспечиваются стабилизация и регулирование профиля валков в широком диапазоне, благодаря чему достигается значительный экономический эффект при широком сортаменте полосового металла.

На рис.115 приведена конструкция беспламенной газовой горелки. Через патрубки 5 и 6 к горелке подводят воздух и газ. В перегородке имеются два кольцевых ряда отверстий: через первый ряд меньшего диаметра газ поступает в полость камеры сгорания, через второй ряд в пространство между внешним кожухом 2 и кожухом камеры сгорания 7 поступает воздух. Из кольцевого пространства, образуемого двумя оболочками, воздух проникает в камеру сгорания, образует горючую смесь, которая зажигается электрозапальником. Продукты сгорания, имеющие высокую температуру, с большой скоростью выходят через плоскую щель конусной насадки из камеры сгорания. Благодаря активному перемешиванию газа воздушными струями в камере сгорания и при определенном минимальном избытке воздуха происходит полное сгорание газа. Температура истекающей газовоздушной смеси изменяется путем регулирования расхода воздуха через патрубок 5, чем достигается эффективное регулирование температуры поверхности объекта, который обдувается продуктами сгорания.

Конструкция беспламенной горелки для теплового регулирования профиля валков

Рис. 115. Конструкция беспламенной горелки для теплового регулирования профиля валков:

1 конусная насадка; 2 — наружный кожух; 3 — перегородка; 4-6 — патруб- 7 — кожух камеры сгорания

 

Беспламенные газовые горелки позволяют изменять температуру газовоздушной струи большой мощности в диапазоне от 100 до 900°С. Эксплуатация беспламенных газовых горелок, обладающих большой тепловой мощностью, требует применения системы контроля температуры газовой струи и поверхности валков, так как возможно создание значительных тепловых градиентов по глубине и вдоль бочки валка. Это, в свою очередь, может привести к значительным тепловым напряжениям, которые опасны с точки зрения прочности валков.

На рис. 116 показана схема установки беспламенных газовых горелок и датчиков температуры валков ДТВ (разработаны были Уральским заводом тяжелого машиностроения — УЗТМ) на верхнем опорном валке.

Система регулирования теплового профиля опорного валка, разработанная для дрессировочного стана 1700, отличается большой надежностью, так как горелки и датчики температуры расположены далеко от линии прокатки и вероятность механического повреждения обеих установок при обрывах полосы намного уменьшена. Кроме того, диаметр опорного валка в 2,5-3 раза превышает диаметр рабочего, благодаря чему увеличивается эффективность регулирования.

Регулирование теплового профиля опорного валка дрессировочного стана производится путем газового подогрева или охлаждения сжатым воздухом каждой из пяти зон валка для снижения нагрузок на механизм принудительного гидроизгиба рабочих валков.

Схема установки беспламенных газовых горелок и датчиков температуры валков на дрессировочном стане

 

Рис, 116. Схема установки беспламенных газовых горелок и датчиков температуры валков на дрессировочном стане: 1 — рабочий валок; 2 — опорный валок; 3 — подушка опорного валка; 4 — датчик температуры валков; 5 — горелки

В мировой и отечественной практике применяют дрессировку холоднокатаных полос с использованием смазки («мокрая» дрессировка) и без нее («сухая» дрессировка).

Первоначально применяли только сухую дрессировку. Это было обусловлено тем, что силы прокатки при дрессировке небольшие, а тепло деформации практически отсутствует. С повышением требований к чистоте поверхности, точности и плоскостности холоднокатаных полос, с начала 70-х годов прошлого века при дрессировке начали применять смазки. Они должны обеспечить чистоту поверхности рабочих и опорных валков, снизить энергосиловые параметры процесса, обеспечить гибкое регулирование теплового профи» ля валков, получение стабильной и равномерной структуры металла, заданную шероховатость поверхности листов. В качестве смазки применяют смазочно-охлаждающие жидкости на водной основе.

Фирма VAI (Австрия) разрабатывает оборудование как для сухой, так и для мокрой дрессировки полос. Возврат к сухой дрессировке холоднокатаных полос обосновывают тем, что даже при эффективной системе сдувания смазки с поверхности валков возможны ее остатки на продрессированных полосах, что может вызвать появление ржавчины.

Схемы расположения оборудования для сухой и мокрой дрессировки показаны на рис.117 и 118.

Особенностью дрессировочной клети при сухой дрессировке полосы является установка оборудования для зачистки поверхности рабочих и опорных валков от налипающих на них посторонних частиц. Для этой цели предложено использовать вращающиеся и вибрирующие щетки. Их прижимают к валкам с помощью гидравлических цилиндров (см. рис.117). Щетки могут использоваться в течение полугода, но должны очищаться водой высокого давления во время остановок стана на ремонт или при других простоях.

Сухая усовершенствованная дрессировка холоднокатаных полос впервые была применена на одноклетевом дрессировочном стане предприятия «Voest-alpine Stahl» (Австрия), а несколько позже на предприятии «Dunaferr- Voest Alpine Cold Rolling Mill Ltd» (Венгрия).

При мокрой дрессировке (рис. 118) смазку подают либо на полосу перед валками (снизу и сверху), либо на опорный валок с помощью форсунок. После дрессировки с помощью специального устройства с полосы сдувают остатки смазки, а потом она проходит устройство двусторонней сушки.

В работе с целью исключения образования ржавчины на полосе от остающейся на ней эмульсии предложено оборудование для системы охлаждения валков и полосы азотом. Азот в диапазоне температур от минус 170 до минус 196°С подают в раствор валков с помощью форсунок специальной конструкции, которые предотвращают образование льда как на валках, так и на полосе. Оборудование для системы охлаждения с использованием азота изготавливает фирма «Air Products». По данным этой фирмы, при использовании новой системы охлаждения эксплуатационные затраты снижаются на 25% и исключается появление ржавчины на полосах. Новое оборудование действует на фирме «C.D. Walzbolz».

 

Схема расположения оборудования в дрессировочной клети при сухой дрессировке

Рис. 117. Схема расположения оборудования в дрессировочной клети при сухой дрессировке:

I — рабочий валок; 2 — опорный валок; 3 —- щетки рабочего валка; 4 — щетки опорного валка; 5 — регулировочные цилиндры щеток рабочих и опорных валков; 6 — ролик для измерения плоскостности полосы; 7 — натяжные ролики

Схема расположения оборудования в дрессировочной клети для нанесения смазки и сушки поверхности полосы

Рис. 118. Схема расположения оборудования в дрессировочной клети для нанесения смазки и сушки поверхности полосы: 1- рабочий валок; 2 — опорный валок; 3 — устройство для подачи смазки на нижнюю и верхнюю поверхности полосы; 4 — устройство для подачи смазки на рабочие валки; 5 — направляющие ролики; 6 — устройство сдува смазки полосы; 7,8 — устройства сушки нижней и верхней поверхностей полосы

Комментариев нет »

Комментариев нет.

RSS-лента комментариев к данной записи. TrackBack URI

Оставить комментарий