Отжиг холоднокатаных полос в агрегатах непрерывного отжига

Кардинальным шагом в направлении совершенствования как технологии термообработки рулонов, так и реализующего её оборудования, стал переход к непрерывному отжигу. Создание новых агрегатов непрерывного отжига (АНО) базируется на большом опыте исследовательских и практических работ японских исследовательских организаций и металлургических предприятий.

Отжиг холоднокатаных полос в агрегатах непрерывного отжига

Первый АНО введен в эксплуатацию в 1971 г. Он изготовлен фирмой «Ниппон кокан» (процесс NKKCAL—Nippon Kokan Kabusikikaisha Continuous Annealing Line). Далее были разработаны АНО фирмами «Син ниппон сэйтэ- Цу» (процесс CAPL — Continuous Annealing and Processing Line) и фирмой «Кавасаки сэйтэцу» (процесс KM-CAL).

Создание этих линий позволило объединить все операции после холодной прокатки полосы в одном агрегате — это первый очень важный момент, и второй — что уже в первые АНО в цикл непрерывного отжига была включена операция перестаривания.

Процесс старения отрицательно сказывается на штампуемости низкоуглеродистой стали. Оно бывает двух видов: термическое и деформационное. Термическое старение заключается в выделении углерода из пересыщенного в результате быстрого охлаждения ниже точки A,d а-твердого раствора. Этот процесс развивается при комнатной температуре с течением времени. В условиях замедленного охлаждения образующие частицы цементита успевают коагулировать и не вызывают охрупчивания металла. Деформационное старение наблюдается после пластической деформации даже при медленном охлаждении стали. Такое старение связано с присутствием углерода и азота в пересыщенном а-твердом растворе. Атомы этих элементов, скапливаясь вокруг дислокаций, препятствуют их перемещению, что и проявляется в увеличении сопротивления пластическому течению металла. Это и снижает пластичность стали и повышает её хрупкость.

Снизить или полностью устранить деформационное старение возможно введением в сталь элементов, связывающих азот и углерод в устойчивые нитриды и карбиды. Такими элементами являются алюминий, ванадий, бор, титан. Наиболее распространена технология получения нестареющей стали с применением алюминия.

Улучшает штампуемостъ стали и дрессировка (прокатка с относительно малыми обжатиями — до 1,2%) холоднокатаных полос.

Как уже было отмечено, первый АНО был введен фирмой «Nippon kokan» в 1971 г., а усовершенствованный АНО той же фирмы введен в действие в 1976 г.

Техническая характеристика АНО фирмы «Nippon kokan»

АНО-1 АНО-2

Толщина полосы, мм………………… 0,15-0,6 0,4-2

Ширина полосы, мм………………… 457-1067 900-1550-

Максимальная масса рулона, т………. 32           40

Скорость движения полосы, м/мин 150*        180

Производительность, т/ч……………… ;        44 до 65

Длиналинии, м…………………………… 131,5 156,5

Высота оборудования над фундаментом, м   21  21,5

* Для листов.

Общая схема расположения основного оборудования АНО-2 показана на рис.98, далее следует описание технологического процесса и оборудования дНО-2.

Холоднокатаные полосы толщиной 0,4-2 мм и шириной 900-1550 мм поступают к линии термической обработки в виде рулонов плотной смотки с внутренним диаметром 600 мм и наружным диаметром 1200-2200 мм при максимальной массе рулона 40 т. При этом разнотолщинность холоднокатаных полос по длине не должна превышать ± 10%, а механические свойства должны быть одинаковыми по всей длине полос. Волнистость, коробоватость, планшетность и другие показатели состояния полос, а также состав стали и допустимые наружные дефекты должны соответствовать существующим стандартам на автолистовую сталь. Кроме того, для получения после отжига стали категорий ВГ, СВ и ОСВ полосы после горячей прокатки сматывают при 660- 720°С. После холодной прокатки количество загрязнений не должно превышать 800 мг/м3 на каждой стороне поверхности полос.

Общая схема расположения оборудования АНО-2

Поступающие на линию рулоны подготавливают к подаче их во входную секцию, к разматывателям: с помощью специального устройства с них удаляют обвязочную ленту, далее измеряют внешний диаметр каждого рулона. Подготовленные рулоны устанавливают на барабаны разматывателей (рис.99) и центрируют по оси линии термической обработки. Разматыватели представляют собой устройства консольного типа с номинальным диаметром барабана 600 мм (562 мм при сжатии и 612 мм при разжатии). Центрирование производят с помощью гидроцилиндра. Для предотвращения саморазматывания витков служат прижимные ролики 3 и 4. После установки рулонов на разматыватели автоматически производится поиск переднего конца полосы с помощью следящей системы и отделение его специальным отгибателем с передачей через направляющие ролики в пятироликовую правильную машину, верхние ролики которой поднимаются и опускаются от гидроцилиндра (на рис.99 не показана).

После правки полоса каждого рулона огибает соответствующие направляющие ролики 5 и 6 и тянущими роликами 7 и 8 подается к ножницам двойной поперечной резки 9. Тянущие ролики покрыты резиной, приводной нижний ролик перемещается вертикально с помощью гидроцилиндра, а верхний ролик — с помощью воздушного цилиндра. Ножницы двойной поперечной Резки служат для обрезки передних и задних концов полос на заправочной скорости (около 30 м/мин). Длина обрезаемой полосы достигает 500 мм; обрезка с помощью уборочного цепного транспортера направляется в короб. После ножниц двойного реза полоса с разматывателя 1 (верхняя) движется по транспортному ролику 11, а полоса от разматывателя 2 (нижняя) — по ролику 12 с тем, чтобы через направляющее устройство направиться к сварочной машине, В направляющем устройстве верхний и нижний ролики приводные, а средний ролик неприводной. Все ролики покрыты резиной. Конец полосы нового рулона поступает на позицию ожидания перед сварочной машиной.

 

Схема расположения оборудования входного участка АНО-2

Рис. 99. Схема расположения оборудования входного участка АНО-2: 1,2 — разматыватели; 3,4 — прижимные ролики; 5,6 — направляющие ролики; 7,8 — тянущие ролики; 9 — ножницы двойной поперечной резки; 10 — уборочный цепной транспортер; 11,12,15 — транспортные ролики; 13 — направляющее устройство; 14 — сварочная машина

Дальнейшие операции производят в следующей последовательности. Перед окончанием размотки рулона скорость движения полосы во входной части линии автоматически снижается до заправочной, задний конец рулона обрезается ножницами и затем оставшийся задний конец предыдущего рулона с передним концом очередного (нового) рулона сваривается внахлестку. После сварки полос сварочный шов расплющивается, а затем полоса разгоняется до рабочей скорости. При полном заполнении входного петлевого накопителя скорость полосы во входной части агрегата и в печной секции выравнивается.

После сварочной машины полоса поступает в секцию очистки поверхности полосы (рис.100). Секция состоит из установки обезжиривания и петлевого накопителя. В свою очередь, установка обезжиривания включает в себя ванну химической очистки 17 со щелочным раствором, щеточно-моечную машину 18, ванны электрохимического обезжиривания 19 со щелочным раствором, щеточно-моечную машину 20 и ванну промывки горячей водой. В качестве моющей среды используют раствор едкого натра.

Схема расположения оборудования входного участка АНО-2

Рис. 100. Схема расположения оборудования входного участка АНО-2: 16 — транспортный ролик; 17, 19 — щелочные ванны; 18, 20 — щелочно- моечные машины; 21 — ванна промывки горячей водой; 22, 24-27 — гуммированные ролики; 23 — сушильная камера; 28, 31 — центрирующие ролики; 29, 32 — натяжные станции; 30 — вертикальный петлевой накопитель; 33 — система натяжных роликов  А

Щелочные ванны и ванна промывки 21 оборудованы гуммированными роликами 25 (один из роликов каждой ванны — приводной). К каждому ролику прижат гуммированный ролик для протягивания движущейся полосы (на рис.100 не показан). Во всех перечисленных ваннах имеется по одному погружному гуммированному ролику 26. Все эти ролики приводные.

У входа и на выходе каждой щеточно-моечной машины устанавливают отжимные гуммированные ролики 24. Внутри каждой машины работают четыре круглые щетки. Щетки приводные, их подъем осуществляется от воздушного цилиндра. Кроме щеток, в машине устанавливают четыре приводных опорных валка.

Вся секция очистки обслуживается системой подачи и циркуляции растворов для щелочных ванн и щеточно-моечных машин, системой подачи холодной и горячей воды. Ванны и щеточно-моечные машины обслуживаются вентиляционными системами и системой отсоса паров.

Далее полоса поступает в три пары отжимных гуммированных роликов 22 и в сушильную камеру, где ее сушат горячим воздухом. Сушильная камера снабжена двумя воздуходувками (типа центрифуги) и воздухопаровыми калориферами.

После сушки полоса огибает холостой гуммированный ролик 27 с прижимным гуммированным роликом (на рис.100 не показан) и проходит центрирующие ролики 28 перед натяжной станцией 29. Передвижение двух центрирующих роликов 28 (качающегося типа, покрытых резиной, неприводных) осуществляется от гидроцилиндра, включаемого с помощью фотоэлемента и усилителя сигнала обратной связи. Натяжная станция 29 служит для создания натяжения полосы при ее прохождении через входную секцию.

Для обеспечения непрерывности процесса термической обработки во время сварки концов полос служит петлевое устройство башенного типа с нижней и верхней группами роликов. Емкость петлевого накопителя 320 м. Длина хода нижних роликов 20 м; число ниток 16. Все ролики неприводные. Нижние ролики укреплены на специальной тележке, имеющей привод через редуктор с принудительной смазкой.

После накопителя полоса проходит вторую пару центрирующих роликов 31, аналогичных роликам 28, и натяжную станцию 32, которая служит для создания натяжения при прохождении полосы через накопитель. Станции 32 и 29 аналогичны. После станции 32 полоса огибает устройство с роликами 55, выполняющее роль амортизатора и служащее для создания оптимального натяжения полосы на входе в печь. Из трех роликов нижний гуммированный является натяжным; он неприводной, но может перемещаться вертикально. Остальные верхние гуммированные ролики — направляющие.

Далее полоса, получая вертикальное направление, через уплотняющее устройство транспортируется в проходную термическую печь. Возможно применение двух технологий термической обработки полос.

В соответствии с первой технологией (процесс CAPL) применяют температурный режим термической обработки, показанный на рис.101. Из рисунка видно, что температура нагрева составляет 700° С, в зависимости от марки стали и категории вытяжки она может достигать 800°С. При достижении заданной температуры делается выдержка в течение 1 мин, далее следует охлаждение до 350-450°С и выдержка при этой температуре (перестаривание) в течение 2,5-5 мин, после чего производят охлаждение полосы до комнатной температуры.

Упрощенная схема термической печи и температурный режим термообработки полос полуспокойной стали в соответствии с процессом  «CAPL»

Рис. 101. Упрощенная схема термической печи и температурный режим термообработки полос полуспокойной стали в соответствии с процессом

«CAPL»:

1 — зона нагрева; 2 — зона выдержки; 3 — зона первичного охлаждения; 4 — зона перестаривания; 5 — зона окончательного охлаждения; 6 — печные ролики, 7 — точки измерения температуры полосы

При использовании второй технологии (процесс NK.K.CAL) после нагрева полосы до 700°С (или выше) ее ускоренно охлаждают до температуры 20°С, вновь нагревают до 400°С, выдерживают при этой температуре (перестаривание), а затем вновь следует охлаждение полосы (рис.102). Схемы размещения оборудования для реализации этой технологии показаны на рис. 103— 106.

Термическая печь секционная. В каждой секции предусмотрено’выполнение описанных выше технологических операций.

Первой зоной является камера нагрева полосы. Полосу нагревают в среде защитного азотно-водородного газа (95% N.. 5% Н2), приготовленного в отдельной газосмеснтельной установке (из водорода и азота чистотой 99,998%). В зоне 34 нагрев осуществляется с помощью радиантных труб. Топливом служит природный газ, который сжигают в специальных горелках внутри радиантных труб. Полосу нагревают до 700-850°С. Зона нагрева разделена на два блока, через каждый из которых полоса проходит девять раз; таким образом, общее число проходов полосы в этой зоне 18. Расстояние между осями верхних и нижних печных роликов составляет 18,2 м. Вся зона 34 разделена на шесть автоматически управляемых участков нагрева.

 

Режим непрерывной термической обработки с быстрым охлаждением полосы до комнатной температуры

Рис. 102. Режим непрерывной термической обработки с быстрым охлаждением полосы до комнатной температуры:

1 — нагрев; 2 — выдержка; 3 — точка начала медленного охлаждения; 4— температура начала быстрого охлаждения; 5 — охлаждение водой; 6 — повторный нагрев; 7 — перестаривание; 8 — повторное охлаждение

Управляющее устройство, через которое полоса вертикально входит в зону нагрева, состоит из пары приводных хромоникелевых нержавеющих роликов (на рис.103 не показаны). Между роликами и полосой поддерживается постоянный зазор, несколько больший, чем толщина полосы. Ролики автоматически раздвигаются для пропуска сварного шва и снова возвращаются в исходное положение. Ролики снабжены жаростойким уплотнителем, легко заменяемым в процессе работы.

Печные ролики изготавливают из жаропрочного хромоникелевого сплава. Профиль бочки ролика обеспечивает самоцентрирование полосы. Каждый ролик имеет индивидуальный привод. Концы роликов изолированы и снабжены с внешней стороны экранами для защиты подшипников от воздействия тепла. На каждом конце ролика установлены самоцентрирующиеся двухрядные подшипники. Приводные концы роликов жестко зафиксированы, а неприводные имеют возможность перемещаться в осевом направлении для компенсации теплового расширения ролика. Предусмотрены охлаждение подшипников и подача к ним смазки.

Схема расположения оборудования зон нагрева и выдержки полосы секции термической обработки полосы

Рис. 103. Схема расположения оборудования зон нагрева и выдержки полосы секции термической обработки полосы: 34 — зона нагрева полосы; 35 — радиальные трубы; 36 — печные ролики; 37 — зона выдержки; 38 — натяжные ролики зоны выдержки; 39 -— электронагреватели, 79 — подвижная тележка петлевого накопителя; 80 — ролики петлевого накопителя

Для нагрева полосы служат 220 комплектов радиантных труб, изготовленных из жаропрочного хромоникелевого сплава. Все трубы имеютрадиантные трубные горелки. Воздух для горелок подают две воздуходувки мощностью по 270 м3/мин. С целью экономии топлива каждая радиантная труба снабжена рекуператором из хромоникелевого сплава, с помощью которого подводимый воздух нагревается до 320-350°С. Отработанные газы после сгорания вытягиваются специальными эжекторами и через дымоход выбрасываются в атмосферу.

Для заправки полосы в зоне нагрева, в своде и на поду предусмотрены съемные и раздвижные люки. Кроме того, над каждым роликом имеется в своде соответствующее отверстие. Вся зона 34 оборудована двенадцатью небольшими смотровыми отверстиями для наблюдения за полосой.

Зоны нагрева и выдержки соединены между собой переходными тамбурами с компенсаторами теплового расширения зоны и необходимой изоляцией. В зоне выдержки, где установлены ролики 38, полоса имеет 8-9 проходов. Расстояние между осями верхних и нижних роликов 18,2 м. Все ролики зоны 37 изготовлены из хромоникелевого сплава. Форма их бочки обеспечивает самоцентрирование полосы. Каждый ролик имеет привод от электродвигателя.

Источником нагрева полосы и поддержания заданной температуры служат электронагреватели мощностью 660 кВт. Вся зона разделена на два участка, температура которых автоматически регулируется включением или выключением нагревателей. Нагревательные элементы изготовлены из хромоникелевого сплава в виде узких полос и сгруппированы в несколько блоков для удобства обслуживания. Нагреватели защищены от контакта с полосой.

Зона выдержки и газового охлаждения (рис.104) соединены между собой соединительным тамбуром, который снабжен компенсатором теплового расширения зоны выдержки, термометром и необходимой изоляцией.

Охлаждение полосы производят в зоне охлаждения газом. Зона охлаждения разделена на четыре секции температурного контроля и регулирования. Высота камеры 14,5 м. Во входной части камеры установлен самоцентрирующийся ролик, изготовленный из жаропрочного хромоникелевого сплава. Кожух зоны охлаждения изготовлен из стального листа толщиной б мм.

Регулировка охлаждения полосы по ее ширине обеспечивается разделением подводимых газопроводов и газовых сопел на три секции по ширине полосы. Для охлаждения полосы установлены газовые вентиляторы производительностью 950 м3/мин. Газ подается при температуре 20°С. В линии циркуляции газа установлены четыре холодильника и хромоникелевые нагреватели (на рис.104 не показаны).

В соответствии с графиком термической обработки (см. рис.102) полоса покидает зону охлаждения газом при 600°С и быстро охлаждается в водяной ванне закалки со скоростью >200°С/с. Ванна имеет два коллектора из нержавеющей стали. Циркуляционная система обеспечивает забор отработанной воды из ванны, охлаждение ее до нормальной температуры и фильтрацию, а затем возврат в ванну. После закалки полоса огибает ролик 44 и далее поступает к группе ванн и оборудованию очистки и подготовки поверхности полосы, которые расположены на уровне рабочего пола цеха, что улучшает условия обслуживания этого узла.

Схема расположения оборудования зоны охлаждения и участка подготовки полосы к повторному нагреву

Рис. 104. Схема расположения оборудования зоны охлаждения и участка подготовки полосы к повторному нагреву: 4 40 — зона охлаждения полосы; 41 — самоцентрирующийся ролик; 42 — газовые вентиляторы; 43 — водяная ванна закалки; 44, 47, 60 — — приводные направляющие ролики; 45 — коллекторы; 46 — тянушие ролики; 48, 56 — отжимные ролики; 49— травильная ванна; 50, 51, 58 — натяжные ролики; 52 — ванна струйной промывки; 53 — ванна нейтрализации; 54 — щеточно- моечная машина; 55 — ванна горячей водяной промывки; 57 — сушильное устройство; 59 — центрирующее устройство

Таким образом, полоса, огибая ролик 44, движется наклонно вверх через гуммированные ролики 46, направляющий ролик 47 и отжимные гуммированные ролики 48. Четыре ролика 48 приводные с пневматическим подъемом и опусканием. Так как при выходе из зоны 40, охлаждаемой газом, и при замочке в воде поверхность полосы несколько окислена, ее подвергают соответствующей обработке по следующей схеме. Полоса после роликов 48 поступает в травильную ванну, которая представляет собой стальную сварную конструкцию, внутри гуммированную. В ванну погружен приводной ролик 50, покрытый резиной. Один из двух гуммированных роликов 51 приводной.

Схема расположения оборудования зон повторного нагрева и перестаривания

Рис. 105. Схема расположения оборудования зон повторного нагрева и перестаривания:

61 — направляющий ролик; 62 — зона повторного нагрева; 63, 66 — натяжные ролики; 64 — радиантные трубы; 65 — зона перестаривания; 67— нагревательные устройства

Травильная ванна заполнена слабым раствором соляной кислоты для декапирования полосы. За ней следует ванна холодной водяной струйной промывки, которая выполнена аналогично ванне 49, но без гуммирования. Ванна промывки оборудована такими же роликами, как и ванна травления. После ванны струйной промывки полоса поступает в ванну нейтрализации, оборудованную идентично с ванной струйной промывки, и затем направляется в щеточно-моечную машину, имеющую приводные ролики и щетки. Корпус машины выполнен из сварного стального листа. Щетки приводные с пневматическим перемещением. Опорные ролики приводные, полые, выполнены из хромированной стали. Вода подается через коллекторы и сопла, выполненные из нержавеющей стали. После щеточно-моечной машины полоса проходит ванну горячей водной промывки 55 с верхним ведущим и погружным роликами. Все устройства 49, 52, 53, 54 и 55 оборудованы системами циркуляции растворов, отсоса паров и вентиляции.

После горячей струйной промывки полоса проходит систему отжимных роликов и сушильное устройство, после него огибает ролик 58, проходит через центрирующее устройство, аналогичное устройству 28, направляющие ролики 60 и 61 и через уплотняющий роликовый затвор проходит в зону повторного нагрева (рис.105) с девятью печными роликами (9 проходов). Расстояние между нижними и верхними натяжными роликами 63 18,75 м. Зона состоит из трех секций автоматического регулирования и контроля температуры. Конструкция зоны 62 аналогична конструкции зоны 34.

Для нагрева полосы устанавливают 99 комплектов радиантных труб с трубными горелками. Зона повторного нагрева соединена с зоной перестаривания с помощью тамбура.

В зоне перестаривания полоса имеет 13 проходов. Расстояние между осями нижних и верхних роликов 18,75 м. Вся зона разделена на четыре секции контроля и регулирования теплового режима. Для удержания температуры в зоне перестаривания в заданных пределах (350-450°С) служат открытые электронагревательные устройства и трубы воздушного охлаждения. Нагреватели представляют собой полоски из хромоникелевого сплава, сгруппированные в блоки для удобства обслуживания и монтажа. Поверхность в зоне перестаривания охлаждается трубами, через которые пропускают атмосферный воздух. Трубы расположены параллельно направлению движения полосы. Скорость охлаждения можно регулировать подачей воздуха. Все охлаждающие трубы двойные, то есть внутри наружных труб, выполненных из хромо- никелевого сплава, проходят стальные трубы. Охлаждающий воздух Протягивается через трубы с помощью вытяжных вентиляторов.

Очень важным фактором в процессе перестаривания является диаметр роликов в печи, которые огибаются полосой в зоне перестаривания. Диаметр этих роликов определяет напряжение при изгибе полосы, которое не должно превышать 130 Н/мм2. Кроме того, время контактирования полосы с роликами определяет время перестаривания под напряжением. Если это время увеличить против необходимого, то наблюдается значительное снижение относительного удлинения металла из-за старения под нагрузкой. Поэтому, кроме диаметра роликов, необходимо определять их число.

В работе [77] приведена экспериментально установленная зависимость, связывающая толщину полосы h (мм), диаметр ролика d (мм) и длительность контактирования полосы с роликом (мин), то есть время, в течение которого полоса, огибая ролик, подвергается изгибающим напряжениям

Схема расположения оборудования зон ускоренного охлаждения, участка натяжной станции и горизонтального накопителя полосы

Рис. 106. Схема расположения оборудования зон ускоренного охлаждения, участка натяжной станции и горизонтального накопителя полосы: 68, 71 — зоны ускоренного охлаждения; 69, 72 — натяжные ролики; 70, 73 — рециркуляционные трубы и сопла охлаждающего воздуха; 74, 77, 82, 84 — направляющие ролики; 7.5, 81, 83 — центрирующие ролики; 76— натяжная станция; 78 — горизонтальный петлевой накопитель

В частности, в описываемой линии АНО диаметр роликов в зоне перестаривания составляет 1400 мм.

Зоны перестаривания и быстрого охлаждения (рис.106) соединены с помощью тамбура, который оборудован компенсатором теплового расширения и аппаратурой для контроля и регулирования.

Полосу в зонах быстрого охлаждения охлаждают с помощью осушенной смеси газов азота и водорода (5% Н, и 95%N,). В зоне ускоренного охлаждения полоса имеет 10 проходов и 10 роликов натяжения. Ролики 69 изготовлены из хромоникелевого сплава. Они самоцентрирующиеся с индивидуальным электроприводом. Расстояние между осями нижних и верхних роликов ) 8.75 м. Вся зона разделена на пять участков регулирования. Скорость охлаждения полосы регулируется с помощью рециркуляционных труб и сопел (спрейеров) для атмосферного воздуха.

Воздух подают десятью охлаждающими вентиляторами. Зона ускоренного охлаждения 68 имеет десять водяных холодильников, предназначенных для охлаждения воздуха, нагретого от соприкосновения с полосой. Кожух этой зоны изготовлен из стального листа толщиной 6 мм; он газонепроницаем и усилен ребрами жесткости.

Через уплотнение, огибая направляющие ролики, полоса поступает в зону воздушного охлаждения 71, где она охлаждается воздухом до температуры на 5-7°С выше температуры окружающей среды. В ней имеются 10 проходов полосы и 9 натяжных роликов, изготовленных излитой стали, с индивидуальным электроприводом. Расстояние между осями нижних и верхних роликов 18 м. Вся зона 71 разделена на пять участков. Скорость охлаждения полосы регулируют воздушной заслонкой. Для охлаждения полосы вентиляторы прогоняют воздух с обеих сторон полосы через соответствующие трубы и круглые сопла (спрейеры) 73, изготовленные из рядовой стали. Для уменьшения шума, создаваемого воздухом при прохождении через сопла, зоны ускоренного охлаждения имеют звукозащитный металлический кожух.

Зона 71 является последней зоной термической обработки.

При движении полосы через зоны нагрева, выдержки, охлаждения газом и водой, через ванны очистки (освежения) полосы и через зоны повторного нагрева, перестаривания и вторичного охлаждения строго регулируют натяжение и центрирование полосы, а также контролируют температуру в каждой зоне.

Необходимое натяжение полосы обеспечивают с помощью регуляторов натяжения (натяжных станций), расположенных перед зоной нагрева и после зоны воздушного охлаждения. Натяжение полосы контролируют с помощью трех приборов для измерения и регулирования натяжения, расположенных на верхних роликах зоны нагрева, а также одного прибора в зоне выдержки, двух J приборов в зоне повторного нагрева, одного — в зоне перестаривания и одного — в зоне быстрого охлаждения. Каждое устройство регулирования состоит из месдозы, индикатора натяжения и преобразователя сигналов.

Центрируется полоса с помощью центрирующих роликов и связанных с ними систем центрирования, расположенных перед и после петлевого накопителя, перед входом в зону повторного нагрева, после зоны воздушного охлаждения и за горизонтальным петлевым накопителем.

Температуру полосы измеряют радиационными пирометрами, установленными в конце каждой печной зоны, за исключением двух последних зон охлаждения. Скорость полосы, температурный и газовый режимы поддерживаются автоматически с помощью компьютера. Непрерывность процесса термической обработки во время перезаправочных операций в секции выдачи обеспечивается с помощью горизонтального накопительного устройства.

Полоса, покинувшая последнюю печную зону воздушного охлаждения, огибает ролики 74 и центрирующие ролики 75 и проходит через натяжную станцию, полые ролики которой с индивидуальным приводом покрыты полиуретаном. После натяжной станции полоса огибает ролик 77 и переходит в горизонтальный петлевой накопитель, который служит для создания запаса полосы, обеспечивающего работу линии при временной остановке или замедлении скорости полосы в выходной секции.

Петлевой накопитель расположен под термической печью (см. рис. 103- 106), имеет две петли, максимальная емкость полосы в нем 400 м. Длина хода подвижной тележки 79 (см. рис.103) составляет 100 м; скорость тележки до 78 м/мин. Два ролика 80 на тележке гуммированные неприводные (см. рис. 103). Полоса после горизонтального накопителя проходит центрирующее устройство 81 и меняет направление движения с горизонтального на вертикальное. Далее, через ролик 82, центрирующее устройство 83 и ролик 84 полоса поступает на ролики натяжной станции 85 (рис.107).

Эта станция с приводными роликами предназначена для создания заднего натяжения полосы перед дрессировочной клетью. Ролики станции покрыты полиуретаном; два прижимных гуммированных ролика служат для прижатия полосы к поверхности приводных роликов.

Схема расположения оборудования участков дрессировочной  клети и выходной секции АНО

Рис. 107. Схема расположения оборудования участков дрессировочной

клети и выходной секции АНО:

84, 89, 95, 102 — направляющие ролики; 85, 87, 96 — натяжные станции; 86 — дрессировочная клеть; 88, 94 — петли; 90, 93, 99 — тянущие ролики; 91 — пресс для высечки кромок полосы; 92 — дисковые ножницы; 97 — толщиномер; 98 — промасливающая машина; 100 — летучие ножницы; 101 — цепной транспортер для уборки обрезков; 103, 104 — моталки

Дрессировочная четырехвалковая клеть служит для получения конечных свойств металла, а также требуемых формы и качества поверхности отожженной полосы. Дрессировку полосы осуществляют без технологической смазки. Размеры валков: диаметр рабочих валков 390 мм, опорных 1000 мм при длине бочки 1750 и 1630 мм соответственно. Все валки стальные, кованые, закаленные. Станина клети стальная, литая, закрытого типа. Подшипники рабочих и опорных валков четырехрядные с коническими роликами, а поверхность внутренних и наружных обойм цилиндрическая. Нижний опорный валок приводной. Два блока цилиндров обеспечивают уравновешивание рабочих валков. Клеть оснащена гидравлическим нажимным устройством. Два гидроцилиндра нажимных устройств смонтированы в нижней части окна станины; максимальная сила 850 МН. Нажимные устройства, кроме гидроцилиндров, имеют червячные редукторы, нажимные винты с гайками, месдозы, рассчитанные на 5 МН каждая. Верхний опорный валок уравновешивается гидроцилиндрами. Дрессировочная клеть имеет соответствующие направляющие линейки для прохода полосы и направляющие ролики и роликогибочные устройства. Дрессировку производят с обжатием до 2%.

После дрессировки полоса проходит переднее натяжное устройство 87

образуя свободно висящую петлю 88, и поступает через направляющие и тянушие ролики на дисковые ножницы для обрезки кромок. Для обеспечения перехода с одной ширины полосы на другую узел дисковых ножниц оборудован прессом, который предназначен для высечки в форме полумесяца выступающих кромок более широкой полосы. Между свободно висящими петлями 88 (см. рис. 107) установлено устройство, предназначенное для удаления обрезанной кромки. Для смотки обрезанной кромки в бунты служат две кромкомоталки.

После обрезки кромок полоса протягивается через натяжные ролики 93 и, снова прогибаясь в виде свободно висящей петли, через направляющий ролик 95 поступает в натяжную станцию 96, Натяжная станция служит для создания натяжения на моталках. После натяжной станции полоса проходит устройство, где измеряется ее толщина, и поступает в промасливающую машину, в которой специальными щеточными роликами наносится масляное покрытие массой 0,5-4 г/м2 на каждую сторону полосы. Заданное количество подаваемого масла обеспечивается автоматической регулировочной системой.

После промасливания полоса проходит тянущие гуммированные ролики 99, предназначенные для заправки конца полосы в летучие ножницы барабанного типа, которые служат для поперечного реза полосы при ее переходах

с одной моталки на другую. Полосу режут на заправочной скорости выходной секции.

Для уборки обрезков служит скрапоразгрузчик (цепной транспортер) с двумя коробами на тележках.

Далее полоса проходит через направляющие ролики, которые служат для подачи полосы от летучих ножниц к одной из моталок, Моталки консольного типа с изменяющимся диаметром барабана. Номинальный диаметр барабана моталки 600 мм, минимальный 581 мм. Барабаны четырехсегментные из хромированных сегментов. Изменяется диаметр барабана с помощью гидроцилиндра. Готовый рулон с барабана сталкивает гидроцилиндр.

Смотанные на моталках рулоны снимаются специальными тележками. Размеры снятых рулонов следующие: внутренний диаметр 600 мм; наружный диаметр 1200-2200 мм; ширина рулона 900-1550 мм; масса рулона 5-40 т

Поверхность полосы в рулоне после линии непрерывного отжига должен  быть сухой, без трещин, царапин, надавов от печных роликов, окислой пленки и следов коррозии. В зависимости от требований потребителя, поверхность дрессированной полосы получают блестящей, глянцевой или матовой. Для матовой поверхности показатель шероховатости Rа составляет 0,8-1,6 мкм, а число пиков — около 50 на 1 см длины измеряемого профиля в любом направлении. Волнистость и коробоватость на 1 м длины полосы допускаются в пределах 2-4 мм. Кромка полосы не должна иметь заусенцев; разность ширины полосы не должна превышать 0,5 мм.

На линии непрерывной термической обработки можно выпускать полосовую сталь категорий ВГ, СВ и ОСВ.

Длительный опыт эксплуатации АНО позволил фирме «Nippon Steel Corp.» сделать сравнительную оценку показателей работы АНО с отжигом рулонов холоднокатаных полос в колпаковых печах. Продолжительность отжига метала в АНО в 10 раз меньше, чем в колпаковых печах, производственная площадь составляет 40%, численность обслуживающего персонала — 30%, затраты на оборудование — 75%, расход энергии — 77% по сравнению с показателями отжига метала в колпаковых печах.

В 1981 г. АНО введен в эксплуатацию на ОАО НЛМК. На рис.108 дана схема расположения основного оборудования этого агрегата, а его техническая характеристика такова

Техническая характеристика АНО

Размеры обрабатываемых полос, мм:

толщина………………………………………. 0,4-2

ширина………………………………………. 900-1550

Диаметр рулонов на входе и выходе, мм:

внутренний…………………………………….. 600

наружный………………………………….. 1200-2200

Масса рулонов, т;

на входе и выходе для дальнейшего передела 40

на выходе в товарной готовности……. 5-15

Общая длина агрегата, м…………………….. 289

Емкость башенного петлевого устройства, м     320

Емкость горизонтального выходного накопителя, м .. 400

Диаметр валков дрессировочной клети, мм:

рабочих…………………………………………. 390

опорных………………………………………. 1000

Скорость полосы, м/с:в головной части… 5

в средней части………………………………. 3,7

в хвостовой части……………………………… 5

Годовая производительность, тыс.т…….. 500

Часовая производительность, т/ч………… 73,6

АНО предназначен для получения листов следующих категорий вытяжки: ВК, СВ и ОСВ с повышенными требованиями к отделке поверхности, а также получения конструкционной высокопрочной листовой холоднокатаной стали с временным сопротивлением до 650 МПа.

Последовательность операций в АНО следующая. Холоднокатаные рулоны мостовым краном укладывают на загрузочные стеллажи, а далее загрузочными тележками их передают к разматывателям. При этом удаляют обвязочную ленту и измеряют внешний диаметр рулона. Далее устанавливают рулон на барабан разматывателя, скребковым отгибателем отгибают конец полосы, задают его в направляющие ролики и с их помощью — в правильную машину. Далее, аналогично процессу в НТА, следует обрезка концов полос и их сварка в сварочной машине.

Собственно обработка полосы начинается с очистки ее поверхности от загрязнений в установке обезжиривания (щелочная ванна, щеточно-моечные машины, ванна электролитической очистки, ванна помывки горячей ведой, устройство сушки — см. рис.108), Очистка происходит в щелочной среде едкого натра. Щелочная ванна имеет систему роликов для погружения и протягивания полосы. Щеточно-моечная машина (первая по ходу движения полосы) предназначена для удаления с полосы щелочного раствора. На выходе она оборудована отжимными гуммированными роликами. В ванне электролитической очистки продолжается очистка поверхности полосы, а во второй по ходу щелочно-моечной машине происходит удаление электролита с Волосы. Далее следует горячая промывка полосы, после чего остатки воды отжимают приводными гуммированными роликами (их три пары). Сушку полосы производят в сушильном устройстве горячим воздухом.

Схема расположения оборудования АНО ОАО НЛМК

Вертикальный петлевой накопитель обеспечивает постоянную скорость Движения полосы по АНО при переменной скорости движения ее на головном участке. Перед и за накопителем установлены натяжные ролики, создающие натяжение в петлевом накопителе. Перед термической печью (также для создания натяжения полосы) установлена натяжная станция.

В АНО возможно применение протяжных печей двух типов: вертикальные (башенные) и горизонтальные. В горизонтальных печах полосу протягивают по поддерживающим роликам в горизонтальном направлении. Такие агрегаты применяют при небольшом объеме производства. Однако в горизонтальных печах полоса протягивается прямолинейно, без большого числа перегибов и меньше повреждается при контакте с роликами. Для повышения производительности горизонтальных печей применяют двухэтажные и многоэтажные протяжные печи.

В вертикальных печах протягиваемая полоса, сгибая направляющие ролики, поступает из одного вертикального входа в другой.

В АНО ОАО НЛМК применена секционная вертикального типа термическая печь. Ширина печи 2,1; длина 177,5; высота 18,15 м. Печь разделена на 7 секций.

Очищенная полоса поступает через уплотнение в секши нагрева, где в среде защитного газа нагревается до температуры, зависящей от режима обработки. Защитный газ состоит из 95% азота (чистотой 99,998%) и 5% водорода (чистотой 99,998%). Полосу нагревают закрытым пламенем путем сжигания природного газа и радиационных трубах. Нагретая полоса транспортируется далее в секцию выдержки и выдерживается в среде азотно-водородной смеси. Секция выдержки обогревается расположенными вдоль стен электронагревателями. На выходе из секции выдержки полоса подвергается интенсивному газоструйному и водяному охлаждению. В результате водяного охлаждения на поверхности полосы образуется тонкая окисная пленка, для удаления которой предусмотрена ванна травления. Далее следует промывка полосы холодной водой в щеточно-моечной машине, потом промывка горячей водой и сушка горячим воздухом. Конец первого цикла термообработки.

Следующая операция — нагрев в камере вторичного нагрева в азотно- водородной защитной атмосфере, после чего полосу подают в камеру перестаривания, температурный режим в которой поддерживается электронагревателями и трубами воздушного охлаждения. После перестаривания полоса охлаждается осушенной азотно-водородной смесью в камере ускоренного охлаждения, а затем на воздухе.

Обеспечение непрерывной работы средней части агрегата при выполнении операции порезки полосы и смены моталок осуществляется с помощью горизонтального выходиого накопителя. Охлаждаемую полосу дрессируют с обжатием до 2%, затем кромки полосы обрезают дисковыми ножницами, происходит автоматическое измерение толщины, промасливание поверхности полосы и смотка.

По окончании намотки полосы на моталку полоса зажимается тянущими роликами, скорость ее движения снижают до 0,5-1,2 м/с, происходит рез полосы. Оставшийся конец передается на свободную моталку, где с помощью ременного захлестывателя подматывается на барабан моталки. После намотки 2-3 витков скорость движения полосы увеличивается до 5 м/с, а после заполнения накопителя снижается до скорости прохождения полосы по участку отжига.

Готовые рулоны снимают с моталки с помощью разгрузочного стола и передают на разгрузочный транспортер, где их обвязывают, взвешивают и маркируют. Все операции выполняются автоматически, управление осуществляется от УВМ [11

Примерный режим отжига стали 08пс и 08Ю приведен в табл.29.

Таблица 29

Примерный режим отжига с перестариванием полос из стали 08пс и 08Ю

Категория вытяжки

Температура по секциям г^чи*, °С

нагрева

выдержки

газоструйного охлаждения

повторного нагрева

перестаривания

Весьма глубокой

(ВП

700

700

550

410

310

670-740

670-740

530-570

400-500

280-350

Сложной (СВ)

800

800

500

420

800-830

800-830

480-550

400^70

300-350

Особо сложной (ОСВ)

850

850

500

440

320

830-890

830-850

480-550

420-460

310-340

* Ь числителе — зал

анное значен

не; в знаменателе -—допустимые пределы.

Долгое время подавляющее большинство АНО изготавливали японские фирмы, указанные выше. Позднее к ним присоединились фирма «Кокриль» (Бельгия) — процесс HOWAQ и фирма LOI (Германия).

Варианты технологии содержат набор одного и того же оборудования с некоторыми отличиями в конструкции и близкими технологическими режимами обработки, обеспечивающими протекание физических и химических процессов, необходимых для получения крупнозернистой однородной структуры стали с максимальным выделением углерода из твердого раствора. Такая структура способствует получению высоких механических свойств металла и хорошей его штампуемости. Разработанные технологии отличаются, в основном, средами, используемыми для охлаждения металла с температуры отжига.

АНО, разработанный фирмой LOI, имеют производительность 280 т/ч при скорости движения полосы около 800 м/мин. Агрегаты предназначены для обработки как горяче-, так и холоднокатаных полос (в том числе и жести) из низко- и высокоуглеродистых высокопрочных и двухфазных сталей. Размеры полос: толщина 0,15-0,3 и ширина 600-1850 мм.

Подводя итог, необходимо отметить, что АНО является, по существу, линией отделки холоднокатаных листов и полос, так как они проходят в этом агрегате дрессировку, порезку, промасливаются и упаковываются, то есть полностью подготавливаются к отгрузке потребителям. В АНО получают холоднокатаные полосы и ленты с высокими механическими свойствами и штампуемостью, устойчивостью к старению. Это продукция для автомобилестроения, белая жесть, холоднокатаные полосы, листы и ленты из низколегированных, коррозионностойких и других марок стали.

Комментариев нет »

Комментариев нет.

RSS-лента комментариев к данной записи. TrackBack URI

Оставить комментарий