Современное состояние и тенденции развития производства холоднокатаных листов и полос

В табл.71 показана динамика роста установочной мощности агрегатов производства холоднокатаной полосовой и листовой продукции.

Тенденции развития производства холоднокатаных листов и полос

Таблица 71

Динамика роста установочной мощности прокатных агрегатов

Тип прокатного агрегата

Установочная мощность, тыс.т/год по годам

Общее число агрегатов на 2005 г.

1990

1995

2000

2005

НСХП

161000

171890

193165

215025

224

Реверсивные СХП

30575

34278

42775

50437

517

В работе нами уже выражались сомнения в точности представленных цифр как по установочной мощности, так и по числу прокатных станов. Однако по ним можно уловить тенденцию к изменениям объемов производства и числу станов холодной прокатки.

Из представленных в табл.71 цифр видно, что наблюдается постоянная тенденция к росту мощностей по производству холоднокатаного листа. Причем при его производстве на НСХП ежегодный рост мощности в последние годы составляет 10-12%, а для реверсивных СХП — 18-20%.

Выполненный нами анализ показал, что с 1997 г. по 2007 г. в мире введено в действие 28 непрерывных станов холодной прокатки (Китай —12; США — — 3; Южная Корея — 2; Индия — 2 и по 1 стану введено в Германии, Франции, Голландии, Италии, Японии, Таиланде, Бразилии, Финляндии, Малайзии); 31 реверсивных одно- и двухклетевых станов (США — 6; Китай — 4; Германия — 4; Индия — 3; по 2 стана введено в Испании, Вьетнаме, Иране и Саудовской Аравии; по одному стану введено в России, Южной Корее, Малайзии, Колумбии, Бразилии и Бахрейне); 41 дрессировочных, прокатно-дрессировочных, одно- и двухклетевых (Китай — 12; США — 10; Индия — 3; Южная Корея — 2; Саудовская Аравия — 2; Германия — 2; по одному стану введено в Голландии, Италии, Японии, Таиланде, Бразилии, Финляндии, Малайзии, Венесуэле, Франции, Турции).

По толщине продукцию СХП условно делят на листы толщиной 0,35- 4 мм, полосы в рулонах — 0,25-3 мм; жесть — 0,13-0,5 мм; ленту — 0,05- 3,6 мм; фольту — 0,0015-0,05 мм. Доля холоднокатаной листовой продукции из углеродистых качественных и обыкновенного качества, малоуглеродистых качественных конструкционных марок стали составляет около 85%, низколегированных и электротехнических около 10%, остальное — легированные и коррозионностойкие марки стали. Доля легированных и коррозионностойких марок стали за последние годы увеличилась примерно в 4 раза.

Если рассматривать сортамент листовой продукции в целом, то можно отметить очень важную тенденцию перераспределения сортамента листовой и полосовой продукции между разными типами листовых прокатных станов.

Сорок лет тому назад еще можно было говорить о довольно четком разделении сортамента полос и листов, производимых на ТЛС, ШСГП и СХП.

На ТЛС прокатывали листы по толщине 4-300 мм, по ширине — до 4200 мм; на ШСГП — по толщине 2-10 мм, по ширине — до 2000 мм; на станах холодной прокатки (без жести и ленты) по толщине 0,4^4 мм, по ширине — до 1500 мм.

За последние годы положение начало существенно меняться.

К настоящему времени на реверсивных ТЛС сложился следующий сортамент листов: толщина от 3 до 500 (по некоторым данным до 600) мм, ширина — до 5300 мм. То есть, за последние 10-15 лет несколько расширился диапазон размеров листов как по толщине, так и по ширине. По мнению автора книги, достигнуты предельные размеры толстых листов и ждать дальнейшего расширения сортамента ТЛС не приходится.

На ШСГП можно считать сложившимся сортамент горячекатаных полос и листов — толщиной 0,8-27 мм, шириной до 2350 мм [35].

На станах холодной прокатки (без жести и ленты) производят прокатку полос толщиной 0.2-4 мм, шириной до 2200 мм.

Из представленных данных видно, что наиболее агрессивно вели себя за прошедшие годы ШСГП. Уже при их создании был захвачен не только диапазон толщин 4-7 мм (на ТЛС листы толщиной 4-7 мм прокатывали достаточно редко), но и листы с большей толщиной. Это объясняется, во-первых, тем, что непрерывный и нереверсивный процесс прокатки более рационален практически по все показателям, чем прерывный и реверсивный, и, во-вторых, тем, ЧТо к части листовой продукции требования по уровню механических свойств, и главное, по их равномерности, были не очень высоки. Расширение сортамента полос, прокатываемых на ШСГП, в сторону более тонких (вплоть до 0,8 мм) обусловлено стремлением заменить холоднокатаный (более дорогой) металл горячекатаным. А такую возможность обеспечило применение на ШСГП более современного оборудования, а главное — систем автоматики. Дальнейшего уменьшения толщины прокатываемых на ШСГП полос ожидать не приходится по двум причинам. Во-первых, слишком велики потери производства при прокатке на ШСГП полос толщиной менее 1,2 мм. Во-вторых, активно вводятся в эксплуатацию литейно-прокатные модули, на которых производить сверхтонкие горячекатаные полосы более рационально технологически и более выгодно экономически.

Что касается верхнего диапазона толщин (16-27 мм), то он вряд ли будет увеличиваться по ряду причин. Во-первых, из-за нерационального использования как электрического, так и технологического оборудования ШСГП (см. [35]). Во-вторых, возникает сложности при смотке, а плавное, при размотке таких толстых полос. В-третьих, усложняется разделочное оборудование на участках разделки полос на листы или узкие полосы.

Оптимальным для ШСГП следует считать диапазон полос по толщине 1,2-16 мм.

Максимальная ширина полос, прокатываемых на ШСГП, составляет 2350 мм и прокатывать полосы такой ширины возможно только на единственном в мире ШСГП-2500 ОАО ММК, введенном а эксплуатацию в 1960 г. Если не учитывать этот стан, то максимальная ширина прокатываемых горячекатаных полос не превышает 2200 мм. Вероятно, это тоже предел, который вряд ли будет превышен.

Снижение толщины горячекатаных полос, прокатываемых на ШСГП, в какой-то мере определило тенденцию и к снижению толщины полос на НСХП.

На данный момент типовым НСХП следует считать пятиклетевой непрерывный стан. Первоначально он предназначался для прокаткичполос минимальной толщины 0,35 мм. В настоящее время она снижена до 0,2 мм. Этому способствовало введение в действие более совершенных систем автоматики и применение в составе НСХП шесгивалковых клетей. Можно считать, что для пятиклетевых НСХП минимальная толщина 0,2 мм — это тоже на обозримый период времени предел, С точки зрения ширины прокатываемых на НСХП полос, то имеющая место ширина полос 2350 мм возможна лишь для одногостана НСХП-2500 ОАО ММК, но и она возможна лишь для холоднокатаных полос больших толщин (более 2 мм). В мировой практике она не превышает 2080 мм.

Таким образом, для штиклетевых НСХП реальный сортамент холоднокатаных полос таков: толщина 0,2-4, ширина до 2080 мм.

На одноклетевых реверсивных СХП толщина полос (с учетом промежуточных отжигов) практически ограничений не имеет, а ширина определяется длиной бочки валков. Она не превышает 2030 мм, следовательно, возможна прокатка холоднокатаных полос не более 1900 мм.

Еще одной общей тенденцией для листопрокатного производства является исключение из классической технологической линии ((выплавка стали — холодная прокатка полос и листов» все большего числа операций и обеспечивающего их оборудования.

Первый кардинальный шаг в этом направлении сделан, когда был исключен процесс разливки стали в изложницы и совершен переход на разливку ее на МНЛЗ. Это позволило исключить операции подготовки разливочных составов с изложницами, «раздевание» слитков, нагрев их в нагревательных колодцах и прокатку слитков в слябы на слябингах или блюмингах-слябингах.

Следующий этап (его можно назвать революционным) можно проследить на рис.252. Ключевым моментом новой технологической схемы является валковая разливка стали в полосу-подкат. Исключаются зачистка и нагрев толстых (200-350 мм) непрерывнолитых слябов и прокатка их в подкат на ШСГП с черновой и чистовой группами клетей.

На рис.253 дано сопоставление плошадей, занимаемых линиями для производства подката для ЦХП и их протяженность. Из представленных данных видно, что как по протяженности, так и по занимаемой площади вариант с валковой разливкой значительно компактнее, чем остальные два.

Что касается передела холодной прокатки, то он со всеми традиционными операциями сохраняется, но они объединены в единый комплекс — технологическую линию от травления подката до упаковки рулонов и пачек листов.

На обеих схемах (см. рис.252) отсутствуют операции по нанесению на холоднокатаные полосы защитных покрытий. Вряд ли в обозримом будущем удастся включить в общую технологическую цепочку производства холоднокатаного листа агрегаты нанесения защитных покрытий.

Схемы производства холоднокатанно листовой продукции

Рис. 252. Схемы производства холоднокатанно листовой продукции по традиционной (а) и новой (б) технологическим схемам: 1 —производство стали в электропечи вкепечная ее обработка; 2 — производство стали в конвертере и внепечная ее обработка; 3 — разливка стали на толстослябовой МНЛЗ; 4 — зачистка слябов; 5 — нагрев слябов в методических печах и прокатка на традиционном ШСГП; 6 — травление подката в НТА; 7 — холодная прокатка полос на НСХП; 8 — отжиг холоднокатаных полос в АНО; 9 — очистка поверхности холоднокатаных полос и отжиг рулонов й колпаковых печах; 10 — дрессировка; 11 — разделка холоднокатаных полос на узкие полосы; 12 — разделка холоднокатаных полос на листы; 13 — упаковка пачек листов и рулонов; 14 — валковая разливка стали; 15 — травление, холодная прокатка, очистка поверхности и термообработка в АНО, дрессировка, продольная и поперечная разделка полос на узкие полосы, ленту и листы, упаковка продукции; 16 — отгрузка потребителям готовой продукции

В полной мере технология, показанная на рис.252, пока не реализована нигде в мире, но отдельные ее элементы уже действуют. Тем не менее, главной тенденцией совершенствования производства холоднокатаного листа является стремление к объединению отдельных, следующих друг за другом технологических операций в одном комбинированном агрегате.

 

Схемы размещения основного оборудования литейно-прокатных модуле

Рис. 253. Схемы размещения основного оборудования литейно-прокатных модулей с валковой разливкой (а) и тонкослябового (б), а также полунепрерывного ШСГП (в):

А — занимаемая площадь; В — ширина участка каждой из схем; L — протяженность основной технологической линии

Заготовка для холодной прокатки полос

Заготовкой для производства холоднокатаных листов и полос продолжает оставаться в основном подкат, полученный на ШСГП. Начато использование подката, полученного в тонкослябовых литейно-прокатных модулях (пока на одноклетевых реверсивных СХП). Сведений о применении на СХП в качестве подката полос с установок валковой разливки стали нами в литературе не обнаружено.

Очистка горяче скатаных полос от окалины

Главным агрегатом, в котором удаляют окалину с поверхности подката, продолжают оставаться НТА, где используют сочетание химического и механического способов удаления окалины. Новые НТА работают с применением раствора соляной кислоты. В качестве устройств для механической ломки окалины применяют окалиноломатели с двойным перегибом полосы, дрессировочные клети с роликовыми натяжными устройствами, установленными с обеих сторон клети. Одной из особенностей современных НТА является применение мелких травильных ванн плоского типа (глубина секции не превышает 1 м). Такая конструкция ванн обеспечивает турбулентный режим травления полос, что ускоряет процесс травления и улучшает его качество. В подавляющем большинстве случаев применяют НТА горизонтального типа. Сообщений о вводе в действие НТА башенного типа в последние годы нами не обнаружено.

Поиск новых технологий удаления окалины с подката без применения раствора кислот ведется постоянно, но пока безуспешно. Следует отметить, что пока работает лишь одна установка «водородного» удаления окалины, разработанная фирмой «Даниэли». Окалину в этой установке удаляют в атмосфере с турбулентным потоком водорода.

Наиболее важным событием в комплексе НТА-НСХП следует считать создание совмещенных линий «травление-прокатка». Большинство новых ЦХП за рубежом проектируют с совмещением НТА и t^CXII, а действующие комплексы реконструируют, применяя разнообразные схемы такого объединения. Можно с уверенностью сказать, что примерно половина действующих в мире НСХП уже объединены с НТА.

Прокатка холоднокатаных полос

Основным чрезвычайно важным техническим решением для НСХП стал переход с порулонного режима прокатки к бесконечному. Он позволил существенно улучшить все технико-экономические показатели работы НСХП и цеха в целом, но самое главное, переход к бесконечному режиму прокатки полос создал предпосылки к объединению НТА и НСХП. Такое объединение агрегатов позволяет: повысить производительность на 20-50%; снизить обрезь н брак; уменьшить число перевалок и перешлифовок валков на 45%; уменьшить расходы на ремонты на 25%; снизить численность обслуживающего персонала на участках травления и прокатки на 25%; сократить длительность цикла производства продукции.

В настоящее время типовым станом для прокатки холоднокатаных листов можно считать пятиклетевой непрерывный стан. Для производства жести используют шестиклетевые непрерывные станы.

В начале 2000-х годов появились двухклетевые реверсивные станы для прокатки полос толщиной 0,3-3 мм на объемы производства 0,8-1 млн.т/год. Их основное достоинство — небольшая стоимость при достаточно большом объеме производства. Поэтому в основном такие станы применяют на мини- заводах, хотя в ряде случаев — и на предприятиях полного металлургического цикла.

Одноклетевые реверсивные станы применяют для прокатки холоднокатаных полос из нержавеющих, легированных, электротехнических марок стали, а также на мини-заводах, в этом случае — и для углеродистых сталей.

На НСХП и большинстве одноклетевых станов холодной прокатки применяют четырехвалковые клети с гидронажимными устройствами и гидроцилиндрами уравновешивания валков, а также гидроцилиндрами для противоизгиба и дополнительного изгиба рабочих валков. В последние годы четко проявилась тенденция уменьшения диаметра рабочих валков вплоть до 200 мм, при сохранении диаметров опорных валков в диапазоне 1300-1400 мм. В этом случает приводными делают опорные валки. Уменьшение диаметра рабочих валков позволило уменьшить габариты клетей, снизить энергосиловые параметры, капитальные и эксплуатационные затраты и способствовало снижению толщины прокатываемых полос.

В 70-х годах прошлого века на СХП начали применять шестивалковые клети. Применение шестивалковых клетей позволило значительно улучшить плоскостность и повысить стабильность профиля полос как при прокатке, так и при дрессировке, уменьшить силу, момент прокатки и энергозатраты, а также обжимную способность стана за счет применения валков малого диаметра.

Сочетание применения осевой сдвижки валков с изгибом рабочих и промежуточных валков шестивалковых клетей позвонило обеспечить прокатку полос из высокопрочных марок стали с высокой плоскостностью даже при больших обжатиях.

Для повышения точности прокатки как в четырехвалковых, так и в шестивалковых клетях подшипники жидкостного трения начали заменять роликовыми подшипниками качения.

Наиболее распространенными минеральными маслами, применяемыми при холодной прокатке, являются трансформаторное, индустриальное, цилиндровое, прокатное, а из растительных масел пальмовое, хлопковое, подсолнечное, кореандровое. При прокатке масла подают на полосу или валки в чистом виде или в виде механической смеси с водой (дисперсии). Эмульсии типа масло-вода получили широкое распространение благодаря высокой охлаждающей способности, возможности длительного использования в циркуляционных системах, сравнительно низкому расходу смазки. Продолжаются работы по разработке новых составов смазок и способов их подачи.

Для снятия упрочнения, вызванного наклепом металла при холодной прокатке, и получения требуемых механических и технологических свойств, холоднокатаные полосы подвергают светлому отжигу либо в одностопных колпаковых печах (для получения свойств под особо сложную, сложную и весьма глубокую вытяжку), либо в агрегатах непрерывного отжига (для промежуточной термообработки, а также для получения свойств под нормальную или глубокую вытяжку).

В колпаковых печах применяют два основных варианта термообработки рулонов

-нагрев садки рулонов со скоростью 50-150°С/ч до температуры 680- 700°С для кипящих и полуспокойных марок стали и до 700-720°С для спокойных. Далее охлаждение со скоростью не более 40°С/ч до температуры 120— 180°С под муфелем и окончательное остывание рулонов на воздухе;

-нагрев садки рулонов со скоростью 50-25WC/4, выдержка при температуре 450-600дС, нагрев до температуры отжига (см. выше), выдержка при этой температуре и охлаждение со скоростью 40°С/ч.

Главным явлением в совершенствовании конструкции и технологии отжига металла в колпаковых печах стало применение в качестве защитного газа чистого водорода. При замене традиционных колпаковых печей на печи с водородной защитной атмосферой пропускная способность печей увеличивается примерно на 80%, расход газа сокращается на 12%, электроэнергии — на 20%.

Основными недостатками технологии отжига холоднокатаного металла в колпаковых печах продолжает оставаться большая длительность термообработки, большие площади, занимаемые участком колпаковых печей, неравномерность нагрева рулонов. Значительно сокращается продолжительность нагрева рулонов при использовании печей с водородной защитной атмосферой, но это приводит к более высокой пожаро- и взрывоопасности.

 

Большим шагом вперед в термической обработке холоднокатаного металла стало применение АНО. Создание этих агрегатов, во-первых, позволило объединить в них все операции после холодной прокатки, во-вторых, включить в цикл непрерывного отжига операцию перестаривания. Продолжительность отжига в АНО в 10 раз меньше, производственная площадь составляет 40%, численность обслуживающего персонала 30%, затраты на оборудование 75%, расход энергии 77% относительно отжига рулонов в колпаковых печах.

В АНО также применяют два основных варианта термообработки:

—   нагрев полосы до 700-800°С (в зависимости от марки стали и категории вытяжки металла), выдержка в течение 1 мин при этой температуре, охлаждение до 350-450°С/ч и вновь выдержка (перестаривание) в течение 2,5- 5 мин, после этого следует охлаждение полосы до комнатной температуры;

—   нагрев полосы до тех же температур, что и в первом варианте, далее следует ускоренное охлаждение до температуры 20°С, вновь нагрев до 400°С, выдержка при этой температуре (перестаривание) и вновь охлаждение до комнатной температуры.

Дрессировка холоднокатаных полос

В подавляющем большинстве случаев для дрессировки холоднокатаных полос применяют одноклетевые четырехвалковые станы, которые по своей конструкции идентичны рабочим клетям станов холодной прокатки. Процесс дрессировки осуществляется за один проход.

Первоначально применяли только сухую дрессировку полос. С повышением требований к чистоте поверхности, точности и плоскостности холоднокатаных продрессированных полос начали применять смазки. В настоящее время как в мировой, так и в отечественной практике применяют как мокрую, так и сухую дрессировку. Возврат к сухой дрессировке обосновывается тем, что даже при эффективной системе сдува смазки с поверхности полосы возможны ее остатки, что может вызвать появление ржавчины.

С целью исключения образования ржавчины на полосе от остатков 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 и на полосу с помощью форсунок, которые предотвращают образование льда на валках и полосе.

Большое внимание уделяют микрорельефу холоднокатаных полос, поскольку шероховатость поверхности холоднокатаных листов и полос влияет на поведение металла при глубокой вытяжке у потребителей, нанесении защитных покрытий на полосу после дрессировки и на формирование внешнего вида листовой продукции. Оптимальным микрорельефом холоднокатаных полос, идущих на горячее цинкование является шероховатость поверхности R — 0,7-1,2мкм; на электролитическое цинкование Ru~ 0,6-1 мкм; на эмалирование R^= 1-1,7 мкм; для нанесения органических покрытийRa-0,6-1,2 мкм; на изготовление автомобильных деталей Ra = 0,2-0,3 мкм.

Для формирования микрогеометрии поверхности рабочих валков применяют дробеструйную и электроразрядную обработку, обработку лазером и др. Наиболее современный метод — электроразрядное текстурирование валков.

В последние годы рекомендуется для дрессировки применять и шести- валковые клети. Результатов их применения нами в литературе не обнаружено.

Одноклетевые двухвалковые станы продолжают использовать на участках разделки и отделки травленых горячекатаных полос и при дрессировке полос из легированных марок стали и жести.

Производство жести

На протяжении длительного времени наблюдается тенденция постоянного снижения средней толщины жести. В различных странах она находится в диапазоне 0,172-0,24 мм, в России по данным на 2001 г. — 0,224 мм. И это на фоне того, что произошел отказ от производства жести толщиной менее 0,13 мм.

Жесть производят только из конвертерной стали, при условии ее разливки на MHJ13 и производстве подката на UlCnj.

Холодную прокатку жести производят в специализированных цехах, в которых при годовой мощности производства свыше 0,5 млн.т применяют непрерывные шестиклетевые СХП бесконечной прокатки, а при меньшей мощности — одноклетевые реверсивные станы.

Наиболее распространенной технологической смазкой при прокатке жести является пальмовое масло, которое подают на полосу перед входом в валки в виде механической водомасляной смеси. Постоянно ведутся работы по его замене отечественными аналогами (касторовое, гидрогенезированное хлопковое масло и пр.) и зарубежными (Квакерол-27, Квакерол-41, Тиннол- 12), но сказать, что эта проблема решена, пока нельзя из-за худшей смазочной способности и наличия остатков смазки при использовании заменителей пальмового масла, что ухудшает качество поверхности жести.В качестве охлаждающей жидкости на станах для прокатки жести применяют воду, которую подают на валки через коллекторы, распределяющие ее по длине бочки с возможностью секционного регулирования подаваемых объемов.

Перед отжигом жести производят электролитическое обезжиривание поверхности холоднокатаных полос в отдельных агрегатах или в агрегатах, входящих в состав АНО.

Для отжига жести традиционно применяют две технологии — в колпаковых печах и в АНО. В колпаковых печах отжигают «мягкую» жесть (степень твердости А,, А2, В), а в АНО — «жесткую» жесть

В колпаковых печах широкое распространение получили многоступенчатые режимы нагрева, повышающие равномерность нагрева витков рулонов. Постоянно происходит увеличение доли жести, отжигаемой в АНО, в которых совмещены операции очистки поверхности, отжига, охлаждения, дрессировки и контроля качества. В связи с этим созданы АНО и разработана технология отжига жести категорий твердости Т52, Т57, T6I, Т65 и Т70.

Дрессировку жести обычно производят на двухклетевых станах с четырехвалковыми клетями с разным диаметром рабочих валков (меньшим в первой клети и большим во второй).

Для жести, предназначенной для электролитического лужения, важным параметром является шероховатость поверхности продрессированноЙ полосы. Обычно в первой клети применяют валки с Rg= 2,5-3,5 мкм, во второй Ra =< 0,5 мкм.

Для производства жести повторной прокатки используют прокатно-дрессировочные станы, на которых рабочие валки в первой клети имеют диаметр 40(М20 мм, а во второй 570-600 мм. На таких станах возможна прокатка тонкой и сверхтонкой жести (толщиной 0,08-0,16 мм, а в ряде случаев и до 0,20 мм). Суммарное относительное обжатие полос находится в пределах 25-46%, а распределение относительных обжатий по клетям соответственно 15-25 и 10-20%.

В качестве охлаждающей жидкости на прокатно-дрессировочных станах используют воду, возможна подача технологической смазки на полосу перед первой клетью.

Доля листовой продукции, выпущенной с защитными покрытиями, в мировом производстве приближается к 50%. Этому способствует изменение структуры использования металла от применения его, главным образом, в транспортном и общем машиностроении, в металлургии и строительстве (в 30-80-х годах прошлого века) до использования его (в конце 90-х годов прошлого века и в начале XXI века) в отраслях, где металл работает в агрессивных средах — химической, нефтехимической, строительной промышленнос- тях, энергетике, автомобиле- и судостроении. В этих условиях основным средством борьбы с потерями металла от коррозии стало применение его защиты с помощью различных видов покрытий, наносимых на его поверхность.

Основным видом защитных покрытий металла продолжает оставаться цинкование. По данным работы [192], доля стального проката, подвергнутого цинкованию, составляет примерно 8% от всей производимой стальной продукции, а в таких странах, как США и Германия, этот показатель равен 20%. В мировой практике применяют обе технологии — горячее и электролитическое цинкование, но преимущественно горячее оцинкование.

Процессы освинцевания и алюминирования холоднокатаных полос широкого распространения не получили из-за небольших потребностей в этих материалах, а процесс освинцевания — еще и из-за ужесточения требований по снижению объемов применения свинца в конструкциях автомобилей.

Горячее лужение жести в мировой практике практически не применяют. Оно сохранилось, главным образом, в России и Украине. Технология электролитического лужения жести очень хорошо отработана, ее совершенствование направлено, главным образом, на решение вопросов экологии. Технология электролитического хромирования жести также достаточно хорошо отработана. Применяют два способа нанесения хромового покрытия — одностадийное и двухстадийное. Ведется поиск отдельных элементов совершенствования существующих технологий. Хромированная жесть с применением дополнительного защитного покрытия специальными пищевыми лаками находит широкое применение в пищевой и консервной промышленности для изготовления тары под пиво, безалкогольные напитки, а также для консервной тары под мясные, рыбные и другие виды пищевых консервированных продуктов. За рубежом всю хромированную жесть промасливают и поставляют с металлургических предприятий в листах. Лакирование жести осуществляют на консервных или тарных предприятиях. Технология производства электролитически хромированной жести в агрегатах, совмещенных с участками электростатического лакирования, реализованная на ОАО «АК Лысьвенский металлургический завод», более рациональна.

Из всех видов защитных покрытий, наносимых на стальные полосы и листы, наибольший прогресс в последние годы наблюдается как в разработке новых видов, так и в технологии и оборудовании для нанесения полимерных покрытий. Даже на высокопроизводительных агрегатах производят широкий спектр продукции, различающейся по видам применяемых материалов, их свойствам и цвету. Развитие производства и сортамент листового проката с полимерными покрытиями в отдельных странах различны в связи с разной структурой потребления и организацией производства. Значительную часть листовой продукции с защитными полимерными покрытиями производят на отдельных предприятиях и поставляют малотоннажными партиями.

В мире ведутся перспективные работы, направленные на разработку новых технологий нанесения и материалов защитных покрытий. К ним следует отнести электроннолучевое напыление покрытий на стальную полосу (как с предварительным цинкование, так и без него) в вакууме; процесс холодного цинкования, основанный на использовании цинконаполненных красок, после нанесения которых на защищаемую поверхность металла любым способом (распылением, кистью, валиком, окунанием) и сушки формируется покрытие с содержанием цинка до 95%, и ряд других.

Большинство этих способов реализации в промышленности пока не имеет из-за недостаточной изученности процессов, оценки эффективности (в самом широком смысле этого слова) применения, непроработанности вопросов размещения их в непрерывных агрегатах высокой производительности.

Контроль качества, правка, порезка и упаковка листовой и полосовой холоднокатаной продукции

Контроль качества холоднокатаных листов и полос выполняют либо непосредственно в непрерывных агрегатах по всей технологической линии производства продукции в ЦХП, либо в специализированных агрегатах на завершающей стадии производства.

Схемы расположения и состав оборудования агрегатов разделки холоднокатаных полос на листы и узкие полосы традиционны и существенных изменений за последние годы не претерпели. Изменения касаются машин, входящих в состав агрегатов и, главное — приборов, машин и устройств для контроля качества продукции и отсортировки ее части, не соответствующей требованиям нормативной документации. Особое внимание уделено рассортировке отбракованных листов по видам дефектов с целью максимального их использования в качестве годной (хотя и не первосортной) продукции.

В части упаковки готовой продукции основной тенденцией последних лет стал переход от механизации отдельных операций упаковки к полной механизации всего процесса упаковки и обвязки рулонов и пачек листов в поточных линиях, управление которыми производится с помощью ЭВМ.

Автоматизация процессов производства холоднокатаных полос и листов

Единственным периодом времени, когда разработанные отечественные системы автоматического регулирования параметров прокатки на СХП по своему техническому уровню были близки к зарубежным системам, был период 60-х годов прошлого века. В это время НИИТЯЖМАШем Уралмашзаводабыли созданы три типа электрогидравлическнх систем автоматического регулирования профиля и формы (САРПФ) полосы. Эта система в варианте автоматического управления была установлена и успешно начала работать на НСХП- 1700 Череповецкого (ныне ОАО «Северсталь») и Мариупольского (ныне ОАО «ММК им.Ильича») металлургических комбинатов, введенных в эксплуатацию в 1963 г.

Для 60-х и 70-х годов прошлого века характерны были разработка и реализация локальных систем автоматического регулирования для отдельных объектов автометизации (СХП, дрессировочных станов, АНО и др.).

Новый этап автоматизации ЦХП в России связан с введением в действие ЦХП с НСХП-2030 на ОАО НЛМК. В цехе на всех участках и основных агрегатах действуют системы автоматического регулирования параметров и управления выполняемых на них процессах с применением ЭВМ. Система разработана фирмой «Сименс».

В мировой практике создания автоматических систем управления (АСУ) можно выделить два предельных варианта

-полностью параллельная рассредоточенная система управления технологическими процессами;

— полностью централизованное АСУ с единым управляющим центральным устройством на весь технологический объект (цех).

В первом варианте для каждого участка технологической линии объекта или для каждого агрегата или даже крупного механизма предусмотрены отдельные управляющие, регулирующие и информационные системы, подсистемы и устройства. Это могут быть персональные ЭВМ, мини- и микроЭВМ, специализированные контроллеры. Координацию функционирования таких локальных систем обычно выполняет оператор.

Во втором варианте одна ЭВМ осуществляет прямое цифровое управление всеми агрегатами и механизмами.

Недостатками полностью параллельной системы являются: большой объем проектных разработок, монтажа, наладки и обслуживания, необходимых приборов, кабельной продукции, ограниченный объем выполняемых функций управления объектом, низкий уровень отображения хода процесса в целом.

Полностью централизованная АСУ имеет следующие негативные стороны: высокую концентрацию технического и математического обеспечения, необходимость применения сложной и дорогой «избыточности», обеспечиваемой установкой двух или нескольких ЭВМ, либо использованием локальной параллельной техники.

Положительные свойства рассмотренных предельных вариантов структуры АСУ оптимально сочетаются в многоуровневых иерархических структуpax децентрализованных систем (рис.254). Такие системы, расчленяя для управления сложный технологический процесс на подпроцессы 1 (см. рис.254), обеспечивают его интеграцию и хорошую управляемость благодаря иерархической структуре.

Структура многоуровневой (иерархической) децентрализованной системы управления СХП

Рис. 254. Структура многоуровневой (иерархической) децентрализованной системы управления СХП:

Отдельным подпроцессам соответствуют автономные системы автоматики 2, образующие нижний уровень иерархии (Г), в котором объединяют все функции автоматизации подпроцессов: регулирование, управление, контроль, расчеты и т.п. Отдельные группы подсистем нижнего уровня подчинены подсистемам J координирующего уровня (II). Они осуществляют оптимизацию и координацию управления участком технологической линии объекта. Вершиной иерархической системы является верхний командный уровень (III), в функции которого входит организация оптимального ведения процесса автоматизированного стана в целом, а также информационное обслуживание персонала данными о ходе процесса. Он представлен центральной системой 4 (см. рис.254), объединяющей все подсистемы АСУ в единый комплекс.

Оператор 5 на верхнем уровне иерархии системы, контролирующий ход технологического и производственного процесса на стане, имеет возможность посредством коммуникационных устройств связи «человек — машина» вмешаться в хот процесса (при необходимости).

Иерархические АСУ обладают рядом существенных достоинств -высокой надежностью благодаря относительной независимости подсистем, управляющих отдельными подпроцессами и группами подпроцессов:

— при нарушениях в работе средств автоматики более высоких уровней нижние уровни могут функционировать;

-обеспечивается иерархическое разделение информации на командном пункте в соответствии с иерархией обработки (регулирование, управление, расчеты и т.п.).

К настоящему времени все основные и большинство вспомогательных операций, выполняемых в цехах производства холоднокатаной листовой и полосовой продукции, автоматизированы, и управление этими операциями выполняется с помощью ЭВМ практически без вмешательства в него человека.

Комментариев нет »

Комментариев нет.

RSS-лента комментариев к данной записи. TrackBack URI

Оставить комментарий