Технология производства листаэлектротехнической сталиВведение.
Технология прокатного производства это комплексвзаимосвязанных технологических переделов, определяющих качество прокатнойпродукции и технико-экономические показатели работы прокатных цехов,металлургических заводов. В условиях постоянно возрастающих требований ккачеству металлопродукции, оснащения предприятий современным прокатнымоборудованием, расширения марочного и размерного сортамента проката, созданияновых и усовершенствования существующих технологических процессов, а такжевысоких темпов развития прокатного производства, знание всех технологическихфакторов производства проката позволит наиболее эффективно решать вопросы,связанные с работой прокатных цехов, с дальнейшим внедрением новой техники идостижений науки в производстве, тем самым обеспечивая более высокий уровенькачества проката и эффективность его производства.
Развитие современного прокатного производства базируетсяна использовании нового, более совершенного нагревательного, прокатного иотделочного оборудования, характеризующегося поточностью ряда технологическихпроцессов и операций, более высокими скоростями и более интенсивными режимамиработы, все возрастающими массами исходного продукта, повышением качества исходногослитка и непрерывнолитой заготовки.
На технологию современного прокатного производствасущественное влияние оказывают все возрастающие требования и к отделке готовогопроката. Новые автоматические линии и станочное оборудование заводовмашиностроения переопределили особые требования к качеству прокатной продукциипо чистоте и степени отделки поверхности, прямолинейности, обработке торцовсортового проката, точности профиля и ряду других требований.
Существенные сдвиги в технологии производства проката происходятв связи со значительным увеличением доли проката, характеризующегося высокимипрочностными свойствами при высокой пластичности и в ряде случаеврегламентированной микроструктуре и величине зерна. Это достигается путемувеличения количества проката из легированных и низколегированных марок стали,производство которого имеет специфическую технологию с особенностями нагрева,прокатки охлаждения и отделки металла.
Принимаемые на заводах черной металлургии меры поповышению качества стали по чистоте от неметаллических включений, по улучшениюповерхности слитков, заготовок и проката, позволяет намного уменьшитьзапороченность дефектами поверхности заготовок и готового проката и,следовательно, сократить объем зачистки металла для ряда назначений.
Отсутствие поверхностных дефектов на прокате обусловленоне только необходимостью исключения ослабленных мест и концентраторовнапряжения на прокате, предназначенном для изготовления ответственных деталеймашин и конструкций, но и возможностью дальнейшего передела проката вметаллопотребляющих отраслях промышленности. Оснащение цеховвысокопроизводительным зачистным оборудованием обеспечит выполнение этойзадачи.
Особенностью современного развития прокатного производстваявляются также высокие темпы наращивания мощностей четвертого передела, в томчисле для получения холоднокатаного и калиброванного металла, проката,подвергнутого термической обработкой, и проката с покрытиями, технологияпроизводства которого имеет свои особенности, обеспечивающие параметры качестваготового проката, оговоренные соответствующими стандартами и техническимиусловиями. Технология производства подката для четвертого передела, особенностиподготовки металла для холодной деформации, многооперационность этихтехнологических процессов определяют технико-экономические показателипроизводства этой продукции.
Изучение вопросов технологии производства проката соценкой влияния основных технологических процессов и операций по всем переделампрокатного производства на качество готовой прокатной продукции, на возможностирасширения марочного и размерного сортамента проката и эффективностьпроизводства – важное условие дальнейшего повышения технического уровня иразвития прокатного производства.
При разработке мероприятий, связанных с развитием прокатногопроизводства, учитываются результаты комплекса научно-исследовательских ипроектно-конструкторских разработок, позволивших значительно усовершенствоватьтехнологию прокатного производства, оснастить цехи современнымвысокопроизводительным оборудованием, постоянно расширять марочный и размерныйсортамент проката в условиях значительного улучшения параметров качествапроката по физико-химическим и эксплуатационным свойствам, структуре, величинезерна, состоянию и отделке поверхности.
Проблема улучшения качества проката в значительной мереопределяется вопросами стандартизации. При разработке технологии производствапроката различного назначения исходят прежде всего из необходимости обеспечитьвыпуск продукции, полностью соответствующей требованиям стандартов илитехнических условий. При этом учитывается, что в зависимости отэксплуатационных требований, предъявляемых к готовому прокату в условиях егослужбы в машинах, конструкциях, приборах, средствах транспорта, связи и т.д., ккачеству металла могут быть предъявлены требования, соответствующие высокимкатегориям качества, оговоренным стандартом, или ТУ.
Создание новых видов машин, оборудования, приборов,внедрение ряда прогрессивных технологических процессов в металлопотребляющихотраслях промышленности связано с широким использованием холоднокатаноголистового и ленточного проката, характеризующегося высокой степенью отделкиповерхности, точностью размеров и заданными физико-механическими свойствами .
Значительные темпы создания мощностей по выпуску листовойстали с покрытиями цинком, хромом, оловом, свинцом, алюминием, пластикамисвязаны с использованием холоднокатаной стали. Холоднокатаная сталь дляизготовления трансформаторов и электромашин в виде листового и ленточногопроката характеризуется высокими магнитными свойствами и обеспечиваетзначительное повышение экономичности и создание новых типов энергетическогооборудования и машин. Применение в качестве конструкционного и обшивочногоматериала холоднокатаной нержавеющей стали является определяющим в техническиххарактеристиках различных видов ответственных машин и конструкций.Холоднокатаный ленточный прокат с заданными физико-механическими свойствамиявляется основным видом продукции в производстве прецизионных сплавов, широкоприменяемым в приборостроении и т.д.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОКАТКИ.
Подготовленные к прокатке горячекатаные травленые рулонысо склада травленых рулонов электромостовым краном устанавливают на цепнойтранспортер с зазором 610-1460мм в зависимости от ширины рулона .
Цепным транспортером рулоны транспортируют к поворотномуустройству, на ролики которого сталкиваются с помощью подъемного стола илисталкивателя.
После надевания рулона на головки разматывателя переднийконец полосы с помощью задающих роликов подается в валки 1-й клети. Прижимпресс-проводкового стола 1-й клети в момент задачи переднего конца полосыподнят. Полоса располагается в направляющих стола. После захвата полосырабочими валками 1-й клети прижим пресс-проводкового стола опускается наполосу. Это увеличивает натяжение полосы строго по оси стана.
Прокатка полосы начинается с захвата ее переднего концавалками 1-й клети. После выхода переднего конца полосы из рабочих валков первойклети и захвата ее рабочими валками 2-й клети старший вальцовщик четырехклетевогостана замеряет толщину обжатого переднего конца и доводит ее до значений,указанных в режимах обжатий. При этом после перевода стана на рабочую скоростьтолщина полосы, выходящей из 1-й клети, должна быть равна толщине полосы,приведенной в таблицах режима обжатий.
В момент захвата полосы рабочими валками 2-й клети полосаполучает натяжение.
Прокатка полосы во 2—4-й клетях осуществляется так же,как и в 1-й клети.
Вышедший из 4-й клети передний конец полосы с помощьюавтоматического захлестывателя заправляется на барабан моталки и после 4-5витков полосы на барабане моталки стан плавно переводится на рабочую скорость.
При прохождении швов через рабочие валки стана скоростьпрокатки снижается до 3-5м/с.
Задний конец полосы прокатывается при опущенных прижимахпресс-проводковых столов. Это увеличивает натяжение полосы перед рабочимивалками и предохраняет рабочие валки от выброса полосы в сторону, а значит, отпорезов и наваров.
Задние концы полос должны быть равными, не должны иметьхвостов. Это предохраняет рабочие валки клетей от порезов.
Подъемный стол, приняв на себя рулон, передвигается кцепному транспортеру. Снятый с барабана моталки рулон устанавливается на цепнойтранспортер, а сниматель рулонов возвращается под барабан моталки.
В таблице 1 приведены данные о выпуклости верхнегорабочего валка, зависящей от ширины прокатываемого металла.
Таблица 1.Выпуклость рабочего валкаШирина полос, мм Выпуклость, мм 1-я клеть 2-я клеть 3-я клеть 4-я клеть
До 1260 ………………
1260—1290…………..
1300 и выше………….
0,40
0,25
0,13
0,35
0,20
0,13
0,35
0,20
0,13
0,35
0,25
0,13
Поверхность рабочих валков 1-й и 4-й клетей насекается сцелью улучшения условий захвата металла и предупреждения свариваемости витковрулона при отжиге.
Допустимая разница в диаметрах рабочих валков начетырехклетевом стане – не более 2мм.
Для обеспечения качественного профиля прокатываемых полососуществляют перевалку рабочих и опорных валков. Данные о допустимыхколичествах металла, прокатываемого между перевалками, приведены в таблице 2.
Температура эмульсии, подаваемой на стан, должна бытьзимой не ниже 25-30 град.С., летом 28-34 град.С.
Охлаждение валков – эмульсией с содержанием эмульсола4-10%. Охлаждение валков должно начинаться одновременно с прокаткой ипрекращаться с остановкой стана.
При временных задержках в работе стана вращение валков непрекращается.
На валках, заваленных в клеть после их перешлифовки,необходимо для лучшего использования их бочек начинать прокатку с более широкихполос и постепенно переходить к более узким.
Рабочие валки, имеющие максимальную твердость, обычноустанавливают в дрессировочный стан и четвертую клеть непрерывного стана.
По мере перешлифовки валки перемещают от четвертой кпервой клети.
После травления утяжеленные рулоны взвешивают на транспортереи подают к стану холодной прокатки.
Непрерывный стан состоит из четырех клетей кварто сдиаметром валков рабочих 500мм и опорных 1400мм и с длиной бочки 1700мм.Установка четырех клетей позволила прокаливать листовую сталь более широкогосортамента с наименьшей толщиной 0,4мм и применять в этом случае горячекатаныерулоны полос толщиной 1,8мм. Суммарное обжатие в этом случае составляет 80%.Скорость прокатки в последней клети достигает 25м/с.
Таблица 2. Количество металла, прокатываемого между перевалкамирабочих и опорных валков.Клеть Тип валка Количество металла, т, при толщине проката, мм 0,7—2,0 0,4—0,6
1
2
3
4
Рабочие
Опорные
Рабочие
Опорные
Рабочие
Опорные
Рабочие
Опорные
2000
60000-65000
1700
60000-65000
1400
40000-45000
1100
40000-45000
1500
60000-65000
1200
60000-65000
900
40000-45000
600
40000-45000
Кроме основных потоков холоднокатаной листовой стали, вцехе предусмотрен поток выдачи термически обработанной листовой стали вгорячекатаном виде.
Цех холодной прокатки с пятиклетевым непрерывным станомхолодной прокатки имеет термическое отделение для рекристаллизационного отжигахолоднокатаной стали в защитной среде. Все отжигательные печи – колпаковыеодностопные, рассчитаны на садку массой 180т. Максимальная высота стопы рулонов4,8т. Топливом является смешанный коксо-доменный газ с теплотворнойспособностью 1600ккал/м3. Заданная производительность цеха по термическойобработке обеспечивается 166 стендами при 66 нагревательных колпаках. Размерколпаков – высота 6,86м, наружный диаметр 4,78м. Они футерованы шамотнымкирпичом. Масса колпака 35т. Количество муфелей, изготовленных из нержавеющейтеплостойкой стали, соответствует количеству стендов и резервного количества,необходимого для ремонта. В качестве защитного газа, предохраняющего рулоны отокисления, применяется защитный газ, состоящий из 96% азота и 4% водорода.Между рулонами и под низ стопы укладываются конвекторные кольца, обеспечивающиеинтенсивную теплопередачу между защитным газом и торцами рулонов. Сверху стопарулонов закрывается специальной крышкой для того, чтобы весь защитный газпроходил через конверторные кольца.
Циркуляционный вентилятор засасывает защитный газ извнутренней полости стопы рулонов и через направляющий аппарат подает его впространство между стенкой муфеля и стопой рулонов, откуда он черезконверторные кольца вновь поступает во внутреннюю полость стопы рулонов.Совершая этот путь, защитный газ передает тепло от муфеля металлу, а приохлаждении отнимает его у металла.
Транспортирование рулонов, стендов, муфелей, обслуживаниетермических печей осуществляется мостовыми кранами грузоподъемностью 20/20тс.
Размеры рулонов массой до 45т, подвергаются термическойобработке, определяются сортаментом холоднокатаной стали, прокатываемой напятиклетевом стане.
Размеры отжигаемых рулонов, мм:
Толщина полосы………………………………0,4-3,5
Ширина полосы…………………….…...…700-1560
Максимальный наружный диаметр рулонов…2700
Внутренний диаметр рулонов……………..……600
Рулоны металла, поступающие на отжиг, должны удовлетворятьследующим требованиям: смотка должна быть плотной с плотно прилегаемыминаружными и внутренними витками; выступы отдельных витков в рулонах допускаютсяне более чем на 20мм; телескопичность рулонов допускаетсяне более 50мм;овальность рулонов не допускается; каждый рулон должен быть увязан поокружности двумя поперечными обручами на расстоянии не более 1м от наружногоконца.
Садки металла для отжига комплектуются поплавочно из одноймарки стали и одного размера рулонов. Допускается догружать садку другой плавкойс близкими по размерам рулонами, при этом рулоны меньшего диаметра, меньшейтолщины и большей ширины полосы укладываются на верх стопы.
В целях эффективного использования стендов термическихпечей после охлаждения садки под муфелем до заданной температуры муфель снимаюти стопу рулонов переносят на другой стенд участка ускоренного охлаждения. Приэтом между рулонами устанавливаются те же кольца, которые были в стопе напечном стенде. Данные о снижении температуры на участке ускоренного охлажденияприведены в таблице 3.
Таблица 3. Температура охлаждаемого металла.Сталь Поставляется по ГОСТ Температура охлажденного металла
Холоднокатаная, малоуглеродистая, качественная для холодной штамповки..
Углеродистая :
Качественная конструкционная………...
Обыкновенная……………………………
9045—70
16523—70*
16523—70*
До 40
>>50
>>60
Дальнейшее охлаждение металла осуществляют на складеотожженных рулонов. На дрессировку весь металл подают при температуре не выше40град.С.
В технологических инструкциях оговариваются возможные видыбрака из-за нарушения технологии термической обработки или неисправностиоборудования. Ниже перечислены виды брака и причины их возникновения:
Виды брака Причинывозникновения
Сваривание металла 1.высокая температураотжига
2.смятиекромки рулонов
3.неисправностьтермопар или приборов
Слипание витков рулона 1.недостаточнаяшероховатость прокатных валков
2.загрязнениеэмульсии
3.неполноеудаление эмульсии с поверхности полосы после прокатки
4.плохаяподготовка конвекторных колец, деформация колец, попадание на кольца металла
Цвета побежалости 1.некачественный составзащитного газа (наличие кислорода или влаги)
2.низкоедавление защитного газа
3.высокаятемпература при распаковке
4.неплотностив кладке стенда или его металлоконструкциях
5.неисправностьмуфеля
6.недостаточнаяпродувка садки
7.непросушеныйстенд
Неудовлетворительные
механические свойства 1.несоблюдение режимаотжига
2.перепутываниемарок стали
3.недостаточноеохлаждение металла перед дрессировкой
4.аварийнаяостановка циркуляционных вентиляторов
5.сползаниевитков с рулонов при накрывании упакованной стопы рулонов муфелем
6.неправильнаяукладка верхней крышки стопы
7.засорениеконвекторных колец.
Последовательность операций при продольном роспускерулонов холоднокатаной стали на меньшую ширину: обрезка поперечной кромкиполосы на гильотинных ножницах, промасливание рулонов, резка их на дисковыхножницах на заданные ширины с одновременной обрезкой продольных кромок. Переддисковыми ножницами на направляющем столе с помощью вертикальных валковосуществляют центрирование полосы относительно оси агрегата. На большинствеагрегатов ножи имеют диаметр 330—360 мм, изготовлены они из инструментальнойстали 5Х2СФ. Продольную кромку сматывают на кромкомоталку. Перед моталкой, накоторую сматывается разрезанная на заданную ширину полоса, т.е. между дисковыминожницами и моталкой, имеется проводковый стол, предназначенный для подачиполосы к зеву барабана моталки во время заправки полосы в агрегат и дляудержания полос перед смоткой в горизонтальном положении.
По заданным массе, толщине и ширине рулона, пользуясьтаблицей 4, где приведены размеры и масса холоднокатаной рулонной полосынаиболее распространенных размеров (толщина 0,4—2 мм, ширина 200—1500 мм),можно определить ее количество.
Таблица 4. Размеры и масса холоднокатаной рулоннойстали.Ширина ленты, мм Толщина ленты, мм 0,40 0,45 0,50 0,56 0,60 0,63 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,40 1,50 1,60 1,80 2,00 Масса 1м стали, кг
200
210
220
240
250
260
280
300
320
340
350
360
380
400
420
450
480
500
530
560
600
630
650
670
710
750
800
850
900
950
1000
1100
1250
1400
1500
0,628
0,659
0,691
0,754
0,785
0,816
0,879
0,942
1,010
1,070
1,100
1,130
1,190
1,260
1,320
1,410
1,510
1,570
1,66
1,76
1,88
1,98
2,04
2,10
2,23
2,36
2,51
2,67
2,83
2,96
3,14
-
-
-
-
0,707
0,742
0,777
0,848
0,883
0,919
0,989
1,060
1,130
1,200
1,240
1,270
1,340
1,410
1,480
1,590
1,700
1,770
1,87
1,98
2,12
2,23
2,30
2,37
2,51
2,65
2,83
3,00
3,18
3,36
3,53
-
-
-
-
0,785
0,824
0,864
0,942
0,981
1,020
1,100
1,180
1,260
1,340
1,370
1,410
1,490
1,570
1,650
1,770
1,870
1,960
2,08
2,20
2,36
2,47
2,55
2,63
2,79
2,94
3,14
3,34
3,53
3,73
3,93
-
-
-
-
0,879
0,923
0,967
1,060
1,100
1,140
1,230
1,320
1,410
1,500
1,540
1,580
1,670
1,760
1,850
1,980
2,110
2,200
2,33
2,46
2,64
2,77
2,86
2,95
3,12
3,30
3,52
3,74
4,00
4,18
4,40
-
-
-
-
0,942
0,989
1,036
1,130
1,178
1,230
1,320
1,410
1,510
1,570
1,650
1,700
1,790
1,880
2,000
2,120
2,260
3,360
2,50
2,64
2,83
2,97
3,06
3,16
3,34
3,53
3,77
4,00
4,24
4,48
4,71
-
-
-
-
0,989
1,040
1,090
1,190
1,230
1,290
1,390
1,480
1,560
1,680
1,730
1,780
1,900
1,980
2,080
2,230
2,370
2,470
2,62
2,77
2,97
3,12
3,22
3,31
3,51
3,71
3,96
4,20
4,45
4,50
4,96
-
-
-
-
1,10
1,15
1,21
1,32
1,37
1,43
1,54
1,65
1,76
1,87
1,92
1,98
2,09
2,20
2,31
2,47
2,69
2,75
2,91
3,08
3,30
3,46
3,57
3,68
3,90
4,12
4,40
4,67
4,95
5,52
5,60
-
-
-
-
1,26
1,32
1,38
1,51
1,57
1,63
1,76
1,88
2,01
2,14
2,20
2,26
2,39
2,51
2,64
2,83
3,01
3,14
3,30
3,52
3,72
3,96
4,08
4,21
4,46
4,71
5,02
5,34
5,65
5,97
6,28
-
8,83
9,89
10,60
1,41
1,48
1,55
1,70
1,77
1,84
1,98
2,12
2,26
2,40
2,47
2,54
2,69
2,83
2,97
3,18
3,39
3,53
3,75
3,96
4,24
4,45
4,59
4,73
5,02
5,30
5,65
6,01
6,36
6,71
7,07
7,77
9,81
11,00
11,78
1,57
1,65
1,73
1,88
1,96
2,04
2,20
2,36
2,51
2,87
2,75
2,83
2,98
3,14
3,30
3,53
3,77
3,93
4,16
4,40
4,71
4,95
5,10
5,26
5,57
5,69
6,28
6,67
7,07
7,60
7,86
8,63
10,79
12,09
12,95
1,73
1,81
1,90
2,07
2,16
2,25
2,42
2,59
2,76
2,94
3,02
3,11
3,28
3,49
3,63
3,89
4,15
4,32
4,58
4,84
5,18
5,44
5,61
5,79
6,13
6,48
6,91
7,34
7,77
8,20
8,64
9,50
11,78
13,19
14,13
1,88
1,98
2,07
2,26
2,36
2,45
2,64
2,83
3,01
3,20
3,30
3,39
3,58
3,77
3,96
4,24
4,52
4,71
4,99
5,26
5,65
5,94
6,12
6,31
6,69
7,07
7,54
8,01
8,48
8,95
9,42
10,36
13,74
15,39
16,49
2,20
2,31
2,42
2,64
2,75
2,86
3,08
3,30
3,52
3,74
3,85
3,96
4,18
4,40
4,62
4,95
5,28
5,50
5,83
6,15
6,59
6,92
7,14
7,36
7,80
8,24
8,79
9,34
9,90
10,44
10,99
12,09
14,72
16,78
17,66
2,36
2,47
2,59
2,83
2,94
3,06
3,30
3,53
3,77
4,00
4,12
4,24
4,48
4,71
4,95
5,30
5,65
5,89
6,24
6,59
7,07
7,42
7,65
7,39
8,36
8,83
9,42
10,01
10,60
11,19
11,78
12,95
15,70
17,58
18,84
2,51
2,64
2,76
3,01
3,14
3,27
3,52
3,77
4,02
4,27
4,40
4,52
4,77
5,02
5,28
5,65
6,03
6,28
6,66
7,03
7,54
7,91
8,16
8,42
8,92
9,42
10,04
10,68
11,30
11,93
12,56
13,82
17,66
19,78
21,20
2,83
2,97
3,11
3,39
3,53
3,67
3,96
4,24
4,52
4,80
4,95
5,09
5,37
5,65
5,94
6,36
6,78
7,07
7,49
7,91
8,48
8,90
9,19
9,47
10,04
10,60
11,30
12,01
12,72
13,42
14,13
15,54
19,63
21,98
23,55
3,14
3,30
3,45
3,77
3,93
4,08
4,40
4,71
5,02
5,34
5,50
5,65
5,97
6,28
6,59
7,07
7,54
7,85
8,32
8,79
9,42
9,89
10,21
10,52
11,15
11,78
12,56
13,35
14,13
14,92
15,70
17,27
Технологией резки рулонного проката на листыпредусматривается после обрезки дефектных концов полосу направлять влистоправильную машину, а затем транспортировать ее к направляющему столудисковых ножниц. После сближения вертикальных роликов стола и центрированияполосы относительно оси агрегата полоса захватывается дисковыми ножницами, накоторых образуются кромки полосы. Полоса после обрезки направляется ко второйлистоправильной машине, а затем к летучим ножницам, а обрезанная кромка – ккромкомоталке. На современных агрегатах работу кромкомоталки контролируют спомощью телевизионной установки.
Листы заданной длины после резки на летучих ножницахполучаются за счет подбора линейной скорости движения ножей летучих ножниц искорости движения полосы в агрегате. Разрезанные листы направляются всоответствующие секции. После набора пачки листов заданной массы в одной секциилисты направляются в другую секцию агрегата. Перед секциями пакетирующегоустройства листы промасливают на промасливающих машинах. На ряде современныхагрегатов поперечной резки предусматривается установка в потоке третьейроликоправильной машины для дополнительной правки листов.
В таблице 5 описаны дефекты листов, возникающие в процессерезки, и причины их образования.
Таблица 5. Дефекты листов и полос, возникающие припорезке на агрегатах резки.Дефекты Описание и внешний вид дефекта Причины образования дефекта
Царапины, риски
Немерность
Заусеницы
Косой рез
Механические повреждения листа в виде продольных или поперечных углублений
Отклонения ширины или длины листа от номинальных размеров, превышающих величину допуска
Небольшие выступы металла по длине и ширине на кромках листов или полос под прямым углом к поверхности
Кромки листа обрезаны не под прямым углом
Выступающие металлические детали оборудования, застрявшие обрывки металла
Неправильная настройка дисковых или летучих ножниц, плохая установка летучих ножниц
Тупые ножи; неправильная настройка дисковых или летучих ножниц
Серповидность полосы; неправильная задача полосы в агрегат поперечной резки; неправильная настройка направляющих роликов
Мелкая волна
Навар
Накол
Мятость
Разброс
Забитая кромка
серповидность
Небольшая волнистость полосы пот кромкам с обеих сторон или с одной стороны
Отпечатки на поверхности листа или полосы разной формы и размеров в виде пятен или продольных полос
Механические повреждения на поверхности полос или листов в виде мелких острых углублений, отпечатков или рисок
Перегибы и изломы листов в различных направлениях, загнутые углы и кромки
При пакетировании пачек смещение листов подлине или ширине пачки (одних относительно других) больше допустимого
Механическое повреждение кромок листа или заворот углов в пачке
Полоса изогнута в виде серпа
Перекос тянущих роликов; неправильная настройка дисковых ножей или роликов правильной машины
Налипание металлических частей на тянущих роликах. То же, на ролики правильной машины
Попадание на полосу при резке мелких металлических или инородных частиц от тянущих роликов правильной машины
Надавы на внешних винтах рулона, небрежная заправка полосы в правильно-тянущие ролики. Застревание листов в пакетирующих устройствах
Неправильная настройка проводковой арматуры, неполадки в работе ленточных транспортеров, чрезмерно низкое или высокое положение подъемного стола кармана
Неправильная установка упоров в карманах пакетирующих устройств
Неправильная настройка дисковых ножниц. Неправильная установка проводок и вертикальных роликов Понятиео калибровке прокатных валков.
Одним из главных вопросов производства проката являетсярациональная калибровка валков при прокатке сортовой стали. При расчете ипроектировании калибровок валков для прокатки блюмов и слябов, различныхпрофилей – простого и фасонного сечения – необходимо учитывать влияние наусловия деформации металла в калибрах физико-механических свойств стали,температурного интервала начала и конца прокатки, формы профиля.
Калибровкавалков должна обеспечивать высокое качество готового проката, наиболее высокуюпроизводительность прокатного стана и минимальный расход металла.
Расчеткалибровки валков определяет изменения сечения и формы профиля при прокатке вкалибрах. При этом величина обжатия по проходам устанавливается с учетом формыраската, химического состава стали, температуры прокатки, допустимой величиныобжатия, исходя из условий захвата металла валками, прочности валков имощности станового двигателя.
Общаясхема калибровки тем рациональнее и экономичнее, чем меньше число проходов припрокатке данного профиля, так как тогда требуется меньше дорогостоящихпрокатных валков, вводной и выводной валковой арматуры, упрощается настройкаклетей, облегчается обслуживание стана.
Задачейкалибровки также является рациональное использование бочки валков прирасположении калибров, при обеспечении соответствующей прочности буртов и выбороптимальных размеров и формы калибров в целях обеспечения простоты настройкипрокатных клетей, минимальных затрат времени на простои стана, связанные спереходами с одного профиля на другой и с перевалками валков.
Прирациональной калибровке валков условия формоизменения металла должны бытьтакими, чтобы температура раската уменьшалась незначительно, т.е.обеспечивалась бы деформация металла в калибрах при высокой и равномернораспределенной по сечению температуре в условиях правильного заполнениякалибров металлом. Это определяющее условие нормального процесса прокатки иполучения заданных размеров и элементов готового профиля, определенныхсоответствующими стандартами и техническими условиями.ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКАШИРОКОПОЛОСНОЙ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ.
Для холодной прокатки листовой стали в рулонах применяютразличные станы в зависимости от объема производства, программы прокатки иназначения листовой стали.
При небольшом объеме производства, когда установканепрерывного стана невыгодна, применяют одноклетевые реверсивные станы кварто.
На одноклетевых реверсивных станах кварто прокатываюттонколистовую углеродистую и легированную сталь обычно толщиной не более 0,5мм.Однако в некоторых случаях эти станы применяют для прокатки листовой сталитолщиной менее 0,5мм. Например при небольшом объеме производства их применяютдля прокатки трансформаторной и нержавеющей листовой стали.
По сравнению с непрерывными станами производительностьнепрерывных станов кварто в 3-5 раз меньше, но они более удобны при настройке ипрокатке полос различной толщины. Поэтому их широко применяют для прокаткиразнообразного сортамента рулонов (по толщине, маркам стали и т.д.). посколькустан реверсивный и оба конца полосы заправляют в моталки, то очевидно, что этиконцы не прокатываются и остаются утолщенными, что снижает выход годногопроката. Для экономии металла при прокатке легированной стали к концам рулоновприваривают концы длиной 3-5 метров из углеродистой стали; в дальнейшем этиконцы отрезают. Значительное увеличение объемов производства холоднокатанойлистовой и ленточной сталей с высокими требованиями к точности размеров потолщине, а также производство их из легированных сталей, характеризующихсяотносительно низкой технологической пластичностью, предопределили широкоеприменение многовалковых одноклетевых реверсивных станов холодной прокатки, восновном ,20-валковых.
Широкое применение для холодной прокатки листовой сталиполучили непрерывные станы – четырех, пяти и в ряде цехов шестиклетевые.
Для холодной прокатки листовой стали широкого сортаментаполучили наибольшее применение непрерывные четырехклетевые станы.
Четырехклетевые непрерывные станы кварто применяют дляхолодной прокатки тонкой (0,5-2,0 мм) полосы шириной 1500-2350мм изгорячекатаной полосы толщиной 2-6мм в рулонах массой 20-30т и более. Взависимости от сортамента и качества листовой стали скорость прокатки на этих станахсоставляет 10-25м/с.
В соответствии с шириной полосы длина бочки валков равна1700-2500мм; диаметры валков рабочих 500-600мм и опорных 1400-1600мм. годоваяпроизводительность станов равна 1-1,5млн.т.
Расположение оборудования в цехах холодной прокатки состанами 1200,1700 и 1400, а также станом 2000 показано на рис.1,2,3.ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКАШИРОКОПОЛОСНОЙ СТАЛИ НА НЕПРЕРЫВНЫХ СТАНАХ.
Непрерывные станы холодной прокатки по производительности, степени автоматизации и себестоимости прокатываемой продукции для условийпрокатки массового сортамента имеют значительные преимущества передодноклетевыми реверсивными станами.
В современных цехах холодной прокатки работают непрерывныестаны — двухклетевые, трехклетевые, четырехклетевые, пятиклетевые и шестиклетевые.
В зависимости от сортамента холодного прокатаустанавливают необходимое число клетей с таким расчетом, чтобы за один пропускчерез непрерывный стан получить заданную толщину проката.
Трехклетевые непрерывные станы допускают прокатку полосыза один пропуск через стан с суммарным обжатием 45-60%; четырехклетевыенепрерывные станы допускают за один пропуск через стан суммарное обжатие полосы70-80% и пятиклетевые – суммарное обжатие полосы за пропуск до 90%.
Непрерывные станы целесообразно применять при прокаткеочень больших партий проката одного размера.
В непрерывных станах последняя клеть предназначаетсяисключительно для отделочного пропуска, поэтому качество поверхности лентыздесь более высокое, чем при прокатке полос в реверсивных станах, где обжимныеи отделочные пропуски производятся в одной клети.
Производительность непрерывных станов благодаря применениювысоких скоростей прокатки, больших обжатий и главным образом сокращениюхолостого хода значительно выше производительности реверсивных станов. Именноэтим объясняется широкое применение непрерывных станов при прокатке массовойпродукции.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И СВОЙСТВАХОЛОДНОКАТАНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СТАЛИ.
Одно из основных условий создания высокоэкономичныхтрансформаторов и электрических машин — применение для их изготовлениявысококачественной холоднокатаной трансформаторной стали, котораяхарактеризуется меньшими удельными (ваттными) потерями и более высокоймагнитной индукцией,.чем горячекатаная. Магнитная индукция холоднокатанойтрансформаторной стали на 25-30% выше, а удельные потери в 1,5-2 раза ниже, чему горячекатаной.
Применение высококачественной холоднокатанойтрансформаторной стали в трансформаторах, в крупных электрических машинах иприборах уменьшает их массу и габариты, значительно сокращает потериэлектроэнергии, расход материалов и средств.
Применение на заводах электротехнической промышленностирулонной трансформаторной стали вместо листовой позволяет значительно увеличитьпроизводительность труда в заготовительных цехах, обеспечивая механизацию иавтоматизацию трудоемких операций штамповки и резки этой стали, сокращая на10-20% расход металла благодаря более рациональному раскрою деталей из рулона.Все это позволяет организовать изготовление витых сердечников значительногодиапазона размеров.
Обычно листовые заготовки из трансформаторной сталиподвергают на заводах трансформаторостроения двух и трехкратной лакировке.Нанесение на заводах черной металлургии на поверхность сталиэлектроизоляционной пленки позволяет не покрывать лаком заготовки дляраспределительных трансформаторов.СВОЙСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙТРАНСФОРМАТОРНОЙ СТАЛИ
Холоднокатаную листовую трансформаторную сталь поставляютследующих размеров: толщиной 0,28; 0,30; 0,35 и 0,5 мм, шириной в основном 750,860 и 1000 мм. Использование протяжных печей для обезуглероживающей обработкипозволило поставлять сталь в рулонах такой же толщины и ширины, как и листовойпрокат. Ленточный прокат, полученный роспуском рулонов на заданную ширину,поставляют шириной 170, 190, 200, 240, 250, 300 и до 500 мм. Лентутрансформаторной стали толщиной 0,04-0,08 мм и шириной 5-240 мм (в зависимостиот толщины) ряд заводов поставляет по специальным техническим условиям.Магнитные свойства трансформаторной стали должны соответствовать требованиямстандартов.
У поликристаллических материалов, кристаллы которыхориентированы случайно, магнитные свойства в различных направлениях практическиодинаковы. В процессе производства листовой холоднокатаной трансформаторнойстали в ней создается преимущественная ориентировка кристаллов — текстурастали, вызывающая анизотропию магнитных свойств. Текстура характеризуетсясовмещением диагональной плоскости куба с плоскостью прокатки и ориентациейребра куба вдоль направления прокатки.
Благодаря тому, что в решетке железа ребро куба являетсянаправлением легкого намагничивания вдоль направления прокатки, при такойтекстуре магнитные свойства будут тем лучше, чем резче выражена текстура.
Следовательно, лучшие магнитные характеристикихолоднокатаной трансформаторной стали получаются в направлении прокатки. Внаправлении, перпендикулярно прокатке, т. е. под углом 90° к направлениюпрокатки, располагается диагональ грани куба, т. е. направление более трудногонамагничивания, и в этом направлении сталь обладает значительно худшимимагнитными свойствами. Чем более текстурована сталь, тем выше анизотропиямагнитных свойств.
Холоднокатаная трансформаторная сталь имеет в направлениипрокатки меньшие потери на гистерезис и вихревые токи и более высокую магнитнуюиндукцию, чем горячекатаная сталь. Это объясняется текстурой стали. Высокиемагнитные свойства холоднокатаной трансформаторной стали объясняются такжекрупным зерном феррита, которое получается в результате высокотемпературногоотжига. Различают электротехническую сталь с ребровой текстурой илитекстурой Госса и электротехническую сталь с кубической текстурой. Вребровой текстуре (110) [100] диагональная плоскость куба (110) совпадает сплоскостью прокатки, а направление — ребро куба [100] совпадает с направлениемпрокатки (рис, ). Таким образом, направление легкогонамагничивания в решетке к-железа [100] совпадает с направлением прокатки,направление трудного намагничивания [111] находится под углом 45° к направлениюпрокатки, а направление среднего намагничивания [110] —под углом 90° к направлению прокатки. Следовательно, магнитные свойства стали сребровой текстурой зависят от направления, в котором они измеряются. Болеевысокая магнитная индукция и низкие ваттные потери у такой стали будут внаправлении холодной прокатки.
/>
Направление прокатки>> Направление прокатки>>
Рис.4.Ребровая (а) и кубическая (б) текстуры электротехнической стали
Анизотропия магнитных свойств трансформаторной сталиучитывается при производстве трансформаторов. Конструкция должна быть такова,чтобы магнитный поток в ней совпадал с направлением прокатки, т. е. снаправлением наименьших ваттных потерь и максимальной магнитной индукции.
Для изготовления электрических машин и аппаратов с круговыммагнитным потоком трансформаторная сталь со значительной анизотропией магнитныхсвойств не применяется. В настоящее время освоено производствомалотекстурованной холоднокатаной трансформаторной стали толщиной 0,35 и 0,5мм, у которой разница в значениях магнитных свойств вдоль и поперек листа невелика.
В кубической текстуре (100) [100] грань куба—плоскость(100) — совпадает с плоскостью прокатки, а ребро куба — направление[100]—совпадает с направлением прокатки. Таким образом, в сталях с кубическойтекстурой вдоль и поперек прокатки ориентируются ребра куба — направлениялегкого намагничивания [100], а направление средней трудности намагничивания[110] находится под углом 45° к направлению прокатки. Следовательно, магнитныесвойства у сталей с кубической текстурой одинаковы вдоль и поперек направленияпрокатки или мало зависят от направления прокатки. Это позволяет беззначительных потерь изменять направление магнитного потока Е трансформаторах иэлектрических машинах. Холоднокатаную трансформаторную сталь прокатывают сменьшими допусками, чем горячекатаную. Она имеет более чистую и гладкуюповерхность, что позволяет улучшить конструкцию трансформаторов. При холоднойпрокатке трансформаторной стали предъявляют повышенные требования к допускампо ширине и толщине, а также по геометрии полос. Волнистость и коробоватость,характеризующие плоскостность готовой стали, не допускаются. От плоскостностилистов зависит коэффициент заполнения объема при изготовлениимагнито-проводов.
В настоящее время для травления подката трансформаторнойстали применяют сернокислотные растворы (150-200 г/дм3) при температуре 75-95°С. В эти растворы добавляют поваренную соль из расчета 40-50 г/дм2.
При определении производительности непрерывных травильныхлиний и установлении скорости движения полосы необходимо учитывать, чтоскорость травления трансформаторной стали ниже, чем углеродистой, так как из-заповышенного содержания окислов кремния в окалине требуется более длительноепребывание полосы в травильном растворе.
На ряде заводов скорость движения полосы трансформаторнойстали на непрерывных травильных линиях находится в пределах 20-40 м/мин.Скорость травления можно значительно увеличить применением комбинированногометода очистки поверхности полосы от окалины, при котором окалинапредварительно механически разрыхляется и частично удаляется.
При травлении трансформаторной стали сернокислотныйраствор насыщается кремнием, в результате чего выделяется кремневая кислота,затрудняющая процессы травления металла и извлечения железного купороса изотработавших растворов. При переработке отработавших растворов кремневаякислота задерживает выпадение кристаллов железного купороса.
В связи с указанным для нормальной работы травильного икупоросного отделений при круговом процессе использования травильных растворовнеобходимо предварительно выделять из них кремневую кислоту.
Холодная прокаткатрансформаторной стали на отечественных заводах осуществляется на одноклетевыхреверсивных, трехклетевых и пятиклетевом непрерывных и многовалковых станах.Обязательным условием прокатки трансформаторной стали с большим обжатиемявляется наличие мощного прокатного оборудования пятнклетевых непрерывных либоодноклетевых многовалковых станов и применение высокоэффективных технологическихсмазок.
Сопоставление данных о силовых условиях деформациитрансформаторной и малоуглеродистой сталей на одном и том же стане приотносительно одинаковых условиях прокатки позволяет сделать вывод, что давлениеи расход энергии при прокатке трансформаторной стали на 10-15% больше, чем припрокатке малоуглеродистой стали.
/> Обжатие, %
Рис.5. Изменение удельного давления при холоднойпрокатке кремнистой стали.
При увеличении содержания кремния в стали значительноповышается сопротивление металла деформации. Удельное давление металла на валкипри холодной прокатке стали с содержанием 4% Si; в четыре раза, а с содержанием3,5 Si в 2,5 раза больше, чем при прокатке стали 1 % Si.
На рис.5. и в табл.6 показаны величины удельного давленияпри холодной прокатке кремнистой стали.
Принятые при холодной прокатке трансформаторной сталиинтенсивные обжатия в первом пропуске (35-45%) в результате значительнойдеформации обеспечивают нагрев полосы до 100- 150° С, что благоприятно влияетна процесс прокатки рулона в последующих пропусках, так как нагрев полосы дотакой температуры (в результате деформации) приводит к значительному снижениюсопротивления деформации при прокатке.
ТАБЛИЦА 6. УДЕЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕКРЕМНИСТОЙ СТАЛИ
Обжатие,
% Удельное давление, кгс/мм2, при содержании Si, % 1 2.5 3.1 3.5 4 4.3
10
20
25
30
40
60
32
-
-
45
-
60
52
-
-
62
-
88
60
-
-
75
-
160
80
-
-
105
-
305
105
-
-
225
340
-
185
290
360
-
-
-
Для обезжиривания полосы после холодной прокатки могут бытьприменены различные способы, в том числе электролитический, химический,ультразвуковой.
В настоящее время для обезжиривания рулонов химическимспособом применяют растворы следующего состава, г/дм3:Сода кальцинированная…50
Тринатрийфосфат………..20
Каустическая сода….……5
Эмульгатор ОП-7…….…..3ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКАХОЛОДНОКАТАНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СТАЛИ
Решающее влияние на качество холоднокатанойтрансформаторной стали оказывает термическая обработка — предварительный,промежуточный и окончательный высокотемпературный отжиги.
Изменения магнитных характеристик трансформаторной сталипри термической обработке вызываются: а) изменением формы углерода (лучшиесвойства получаются, когда углерод находится в виде графита); б) выгораниемуглерода и дегазацией металла; в) увеличением размеров зерен; г)рекристаллизацией наклепанной стали (при которой происходит снятие внутреннихнапряжений, изменение величины зерен и их ориентация).
/>
Промежуточный рекристаллизационный отжиг холоднокатаной трансформаторной сталинеобходим для снижения твердости ленты после
Рис.6.Протяжная печь для нормализации рулоновтрансформаторной стали:
1,2—камеры нагрева и охлаждения соответственно
первого передела холодной прокатки. Опыт работы показал,что такой отжиг
трансформаторной стали в колпаковых печах с различнойзащитной атмосферой практически не влияет на снижение содержания углерода встали.
Высокотемпературный отжиг холоднокатаной трансформаторнойстали проводится в колпаковых печах при 1100-1200° С в вакууме или в сухомводороде.
При высокотемпературном отжиге происходит укрупнение зеренферрита, коагуляция включений, изменение формы углерода и уменьшение количествавредных примесей в стали.
В последние годы для обезуглероживания и окончательногоотпуска трансформаторной стали строили башенные и горизонтальные печи,характеризующиеся высокой производительностью, позволяющие проводитьзначительное обезуглероживание металла.
В современном производстве подката из трансформаторнойстали предусматривается технологический передел слитков большой массы в слябына блюмингах или слябингах либо получение слябов с установок непрерывнойразливки стали с использованием стали, содержащей 2,9-3,2% Si. При производствекатаных слябов слитки в колодцевые печи загружаются горячим всадом стемпературой поверхности слитков при посадке 800-950° С. Продолжительностьнагрева слитков в зависимости от температуры всада 7-10 ч, имея в виду, что неменее 75% общего времени должно расходоваться на томление слитков притемпературе выдачи. Прокатанные слябы в потоке обжимных станов подвергаютсязачистке на машинах огневой зачистки, после чего подвергаются термическойобработке (отжигу) при температуре 750° С с загрузкой слябов в печь горячимвсадом. Охлаждение садки после отжига должно быть замедленным со скоростью 40-50°С. Регламентированный режим нагрева и охлаждения слябов кремнистой сталиисключает образование трещин из-за значительных термических напряжений.
При необходимости дополнительной зачистки поверхностныхдефектов на слябах ее осуществляют на остывших слябах на адъюстаже.
Слябы перед прокаткой на широкополосном стане нагреваютсяв зависимости от химического состава трансформаторной стали до 1200-1400° С.Преимуществом использования полунепрерывных станов для прокатки рулонногоподката является возможность регулирования числа проходов и величины обжатия взависимости от химического состава стали, температуры сляба и толщины рулонногоподката. Перед чистовой группой клетей температура раската толщиной 18-25 ммдолжна быть в пределах 950- 1050° С, температура конца прокатки не ниже 850° Си температура полосы при смотке на моталку не выше 600° С.
Толщина рулонного горячекатаного подката определяетсярежимом его прокатки на стане холодной прокатки и конструкцией стана. Обычнотолщина подката равна 2,5 мм.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙДИНАМНОЙ СТАЛИ
Развитие производства электротехнических сталейхарактеризуется увеличением выпуска холоднокатаной динамной стали и сокращениемпроизводства горячекатаной динамной стали.
У холоднокатаной динамной стали по сравнению сгорячекатаной значительно точнее размеры толщины, более высокая планшетность,лучшее состояние поверхности, отсутствует окалина. Более высокие параметрыкачества холоднокатаной динамной стали при изготовлении электромашин позволяютполучить более высокий коэффициент заполнения, обеспечивающий значительнуюэкономию электроэнергии и возможность в ряде случаев увеличить мощностьэлектромашин при сохранении их масс и габаритов. Этому способствуетнезначительная анизотропия магнитных свойств холоднокатаной стали, т. е.разница в магнитных свойствах листов в направлении прокатки и вперпендикулярном направлении.
Применение холоднокатаной динамной стали в рулонахпозволяет значительно сократить расход металла на изготовление деталей машин иаппаратов в результате рационального раскроя полосы и организовать ихпроизводство на высокопроизводительных автоматических и полуавтоматическихлиниях.
Более высокое качество поверхности холоднокатаной динамнойстали по сравнению с горячекатаной обеспечивается прокаткой рулоновпротравленного подката на современных непрерывных или реверсивных станаххолодной прокатки, в то время как горячекатаная листовая динамная стальпрокатывается пакетами на клетях горячей прокатки устаревшей конструкции сприменением тяжелого ручного труда.
Прокатка на станах горячей и холодной прокатки рулонов,кроме значительного увеличения производительности по сравнению с листовойпрокаткой горячекатаного металла, способствует получению проката с болеестабильными свойствами, так как создаются постоянные условия при обработкебольшого количества металла на различных технологических операциях.ПЛАСТИЧНОСТЬ ИМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ
Листы холоднокатаной малотекстурованной стали прииспытании на хрупкость должны выдерживать не менее 10 гибов для сталей Э1100,Э1200 и Э1300 и не менее 5 гибов для сталей Э3100, Э3200.
Число гибов, которое выдерживают образцы этой стали,превышает приведенные нормы.
Ударная вязкость стали с 1 % Si равна 12 кгс м/см2.Механические свойства электротехнической стали (в отожженном состоянии) зависятот содержания кремния .
Высокая пластичность холоднокатаной динамной стали ссодержанием до 2% Si определяет возможность прокатывать эту сталь навысокопроизводительных непрерывных и реверсивных станах холодной прокатки, безсущественного снижения их производительности по сравнению с прокаткоймалоуглеродистой стали.
Технология производства холоднокатаной динамной сталидолжна обеспечивать получение листовой и рулонной стали: а) с минимальновозможными удельными потерями и максимально возможной индукцией; б) сминимально возможной анизотропией магнитных свойств; в) пластичность, точностьпрокатки и чистота поверхности должны соответствовать заданным стандартами илитехническими условиями.
Решающее влияние на магнитные свойства стали оказываетхимический состав. Сейчас динамную сталь выплавляют с 1,3- 1,8% Si. Выплавкастали с содержанием кремния ближе к верхнему пределу позволяет снизить удельныепотери на 0,1-0,2 Вт/кг. При повышении содержания кремния в стали увеличиваетсяее способность к текстурообразованию и, следовательно, к увеличениюанизотропии. Чем меньше газов и неметаллических включений содержит динамнаясталь, тем лучше ее магнитные свойства. Следует, поэтому рекомендоватьвакуумирование жидкой стали в ковше, что позволяет снизить в ней количествоуглерода и уменьшить содержание газов.
Разливка динамной стали в современных цехах осуществляетсяв крупные слитки массой 5-12 т. Возможно применение слитков массой до 24 т.
Подготовка поверхности слитков, слябов и подката динамнойстали не отличается от принятой в производстве углеродистой стали.
Существенное влияние на магнитные свойства холоднокатанойдинамной стали оказывает технология ее передела в цехах холодной прокатки.
ТАБЛИЦА 7. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙСТАЛИ.Si, % , кгс/см2 , кгс/мм2 , %
1
1,5
2,0
2,5
32
36
40
46
20
24
29
33
54
45
45
42 ТАБЛИЦА 8. СХЕМА ПРОКАТКИ ПОЛОСОВОЙ ДИНАМНОЙ СТАЛИ
№
пропуска Толщина полосы, мм Обжатие за пропуск Суммарное обжатие, % Передел текучести, кгс/мм2 До пропуска После пропуска Абсолютное, мм Относительное, мм До пропуска После пропуска
1
2
3
4
5
2
1,3
0,95
0,7
0,58
1,3
0,95
0,7
0,58
0,5
0,7
0,35
0,25
0,12
0,08
35
27
26
17
14
35
52,7
65
71
75
38
72
80
85
87
72
80
85
87
88
Протравленные рулоны после обрезки кромок и промасливанияпрокатывают на заданную толщину за один пропуск через стан.
Высокая пластичность динамной стали и относительнонебольшое сопротивление деформации позволяют холодную прокатку этой сталипроизводить с суммарным обжатием до 80%, без промежуточного отжига.
Холодная прокатка динамной стали с содержанием кремния до2% производится из рулонного горячекатаного подката толщиной 2-2,5 мм в одинпередел. В табл. 96 приведена схема прокатки рулонной динамной стали сначальной толщины 2 мм до 0,5 мм на пятиклетевом стане холодной прокатки.
Замерами энергосиловых параметров работы пятиклетевогонепрерывного стана 1200 при прокатке малоуглеродистой стали (08кп, СтЗ) идинамной стали установлено, что при прокатке последней при прочих равныхусловиях удельный расход электро-энергии составлял 123-128 кВт-ч/т, а припрокатке малоуглеродистой стали 90-115 кВт-ч/т, т. е. в 1,1-1,4 раза больше.Решающее влияние на магнитные свойства динамной стали имеет со, держаниеуглерода, поэтому наряду с мерами, принимаемыми в сталеплавильных цехах поснижению содержания углерода в слитках, высокие магнитные свойства динамнойстали обеспечиваются специальной обезуглероживающей обработкой. Эта обработкаможет быть осуществлена при обезуглероживающем отжиге горячекатаных рулонов внепрерывных агрегатах, где отжиг производится в обезуглероживающей среде,подобной применяемым в производстве холоднокатаной трансформаторной стали.
Обезуглероживающая термическая обработка усиливаетанизотропию магнитных свойств динамной стали, что видно из данных таблицы 9.
ТАБЛИЦА 9. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СТАЛИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ. Вид термической обработки Удельные потери, Вт/кг Магнитная индукция, Гс Р10 Р15
Без обработки…………………
Черный отжиг(775-825 град.С в течение 40ч)…………………..
1,84
1,84
1,82
1,95
4,16
4,24
4,10
4,47
15600
15500
16000
15650
В числителе указаны магнитные свойства для продольныхобразцов, а в знаменателе — для поперечных.
** По Международной системе СИ 1 Гс == 10~4 Тл.
Для окончательной термической обработки – отжигахолоднокатаной динамной стали — могут применяться колпаковые и проходныетермические печи. При термической обработке стопы рулонов в колпаковых печах(температура отжига 880-940° С, выдержка 12 ч, охлаждение под колпаком до 650°С, а затем под муфелем до 200° С) обеспечиваются заданные магнитные свойства,но при этом в результате некоторой деформации части витков рулонов отожженныерулоны следует подвергать дрессировке.
Для снятия напряжений в металле после дрессировки проводятповторный отжиг металла. Это связано с дополнительной загрузкой прокатногооборудования, отжигательных печей и с нерациональным удлинениемтехнологического процесса производства стали.
Второй отжиг рулонов после дрессировки осуществляли при750° С и выдержке 12 ч с последующим охлаждением под муфелем до 200° С. В связис этим в новых цехах для производства холоднокатаной динамной стали термическаяобработка рулонов после холодной прокатки осуществляется в проходных печах.
Наряду с листовой динамной сталью массового применения дляизготовления некоторых крупных электромашин необходима сталь с еще меньшимиудельными потерями.
При одинаковой толщине листа и одинаковом химическомсоставе наибольшее влияние на удельные потери оказывает величина зерна (чем онокрупнее, тем ниже удельные потери).
Рост зерна при отжиге в значительной степени зависит отвеличины обжатия полосы на последнем переделе при холодной прокатке. Наиболеекрупные зерна вырастают в случае применения так называемых «критическихобжатий», величина которых для динамной стали находится в пределах 8-10%.
Повышение температуры отжига также способствует ростузерна, уменьшает остаточные напряжения и искажения решетки, поэтому по мереповышения температуры нагрева при отжиге коэрцитивная сила и удельные потериснижаются.
Однако при этом следует иметь в виду, что в стали ссодержанием до 2,0% Si даже при минимальном содержании углерода при 950-1000° Спроисходит фазовое превращение ее во всем объеме. Переход через критическиеточки при нагреве и охлаждении обычно сопровождается измельчением зерен.
При отжиге в проходной печи лучшие магнитные свойстваполучаются при отжиге ниже температуры фазового превращения. Повышениетемпературы отжига с 960 до 1100° С приводит к увеличению удельных потерь на3-5%. Снижение содержания углерода с 0,050 до 0,020% уменьшает удельные потерина 20-25%. Эффективным мероприятием в отношении снижения удельных потерьявляется применение прокатки с небольшим суммарным обжатием (критическаядеформация). Наилучшие результаты получаются при сочетании обезуглероживания икритической деформации.
На электротехническую тонколистовую и ленточную сталь ГОСТпредусматривает выпуск стали трех классов, определяющихся условиямипроизводства — горячекатаная изотропная (1-й класс), холоднокатаная изотропная(2-й класс) и холоднокатаная анизотропная (3-й класс). В каждом из указанныхклассов оговаривается содержание кремния, которое фиксируется соответствующимшифром. Так, например, в холоднокатаной изотропной стали цифровой шифр длястали с различным содержанием кремния будет:
Цифровойшифр……. 1 2 3 4 5
СодержаниеSi, %…… до 0,4 0,4-0,8 0,8-1,2 1,8-2,8 2,8-3,8
Холоднокатаная анизотропная сталь изготовляется только ссодержанием кремния в пределах 2,8-3,8% и имеет один цифровой шифр — 4.
Для каждой из включенных в стандарт марок стали оговоренымагнитные характеристики, определяющие качество листовой и ленточной стали повеличине удельных потерь и индукции в определенной толщине проката,обозначаемые соответствующим цифровым индексом. Комплекс перечисленных вышехарактеристик электротехнической стали, определяющих структурное состояние,содержание кремния, характер и уровень магнитных свойств, обозначается цифройиз четырех знаков: первый знак — класс по структурному состоянию; второй знак — содержание кремния; третий знак — основная нормируемая характеристика;четвертый- уровень магнитных нормируемых характеристик для соответствующейгруппы сталей. Для примера приведено условное обозначение холоднокатанойлистовой анизотропной стали с удельными потерями Р1,5/50 не более 1,0Вт/кг-3415. Стандарт оговаривает также разделение электротехнической стали налистовую горячекатаную, листовую холоднокатаную и ленту холоднокатаную, а такжедля холоднокатаной стали с поверхностью, покрытой электроизоляционным покрытиеми без покрытия. В зависимости от точности размеров по толщине прокат можетпоставляться нормальной точности (Н) и повышенной точности (П).Предусматривается, в соответствии с требованиями потребителя, поставка электротехническойлистовой и ленточной стали с термической обработкой и без нее. Листоваяхолоднокатаная сталь поставляется листами или рулонами толщиной 0,35; 0,5 и0,65мм, шириной 750, 900 и 1000 мм и длиной листов для соответствующей толщиныи ширины 1500-2000 мм. Лента поставляется той же толщины и шириной от 170 мм до500 мм-
Горячекатаная листовая сталь по ГОСТу может изготовлятьсятолщиной в пределах 0,1-1 мм, шириной 500-1000 мм и длиной для соответствующихтолщины и ширины в пределах 600-2000 мм.
Допуски по толщине листового и ленточного прокатаопределяются в зависимости от степени точности и ширины проката. Так, например,холоднокатаная листовая сталь толщиной 0,35 мм при ширине листа 750 мм должнаиметь предельные отклонения по толщине: для проката нормальной точности ±0,03мм, а для проката повышенной точности ±0,02 мм. Стандарт включает такжепараметры качества по точности размеров ширины и длины, по плоскостности,ребровой кривизне для ленты и рулонов. Для соответствующих классов сталиоговорены требования по качеству поверхности. Достижение установленныхстандартом требований к качеству соответствующих видов электротехнической сталиопределяют специфические условия и технологию производства этой стали.
Комбинированный агрегат для обработки холоднокатанойдинамной стали приведен на рис.7.Технико-экономические показателилистопрокатного производства.
Технология и условия производства листового проката влистопрокатных цехах определяют технико-экономические показатели их работы.
Определяющим показателем является производительностьстана, которая может быть подсчитана по формулеQ=3600*G/Т*Kи,
Где Q—часовая производительность стана, т;
G—массаисходного сляба или слитка, т;
Т—ритмпрокатки, с;
Ки—коэффициентиспользования стана.
Ки=0,85-0,92 и зависит от конструкции стана и уровнямеханизации и автоматизации процесса.
В целях наиболее полного использования мощностидвуклетевых листовых станов при расчете режимов обжатий и распределенияпропусков по клетям стремятся, чтобы каждая клеть стана была загруженаодинаковое время.
На непрерывных широкополосных станах наиболееблагоприятной является прокатка на заданную ширину тяжеловесных слябов – «напрямую» без использования уширительной клети с одинаковым временем прокаткираската в черновой и чистовой группах клетей. Обычно на современных станах припрокатке тонкого листа (толщина 1,2-1,8 мм) время прокатки в чистовой группеклетей несколько больше, чем в черновой группе. При синхронной работе черновойи чистовой групп клетей в широком диапазоне автоматизированного регулированияскоростным режимом прокатки в каждой клети можно обеспечить наименьшуюпродолжительность прокатки, если при выходе полосы из последних клетей чистовойгруппы новая полоса будет прокатываться в чистовом окалиноломателе.
Решающими факторами, определяющими производительность этихстанов, являются увеличение массы сляба, рулона и высокие скорости прокатки.
Расход металла наибольший при прокатке толстолистовойстали на станах линейного типа, где боковая обрезь весьма велика; ее величинасоставляет 5-10% ширины листа. Обрезь переднего и заднего концов листасоставляет 5-10% длины листов.
Расход металла уменьшается при прокатке на универсальныхклетях, где боковые кромки обрабатываются в вертикальных валках и обрезка их ненужна. На универсальных станах прокатывают более длинные полосы, чем натолстолистовых линейного типа, обрезь концов на этих станах также меньше.Расход металла будет наименьшим при прокатке листовой стали на непрерывныхстанах, особенно при получении рулонов. Ниже приведены коэффициенты расходаслябов при горячей прокатке листовой стали в листах (числители) и рулонах(знаменатели) на двуклетевом стане линейного типа (1) и на непрерывном (2):
(1) (2)
1,18-1,23 1,065-1,075
Сталькипящая углеродистая --------------- ----------------
--- 1,03-1,05
1,2-1,25 1,075
Спокойнаяуглеродистая --------------- ----------------
--- 1,03-1,075
1,2-1,27 1,075
Низколегированная -------------- ----------------
--- 1,075
Расход электроэнергии. На действующих станах расходэлектроэнергии колеблется в широких пределах в зависимости от типа стана,размеров исходных материалов и сортамента листовой стали. Можно рекомендоватьдля разных станов следующие расходы электроэнергии, кВт*ч/т:
Толстолистовой линейного типа…………………………….60
Непрерывный полунепрерывный тонколистовой…………..60
Непрерывный и четырехклетевой холодной прокатки……..90-100
Нормы включают расход энергии на прокатку, отделку итермическую обработку металла. Расход топлива. При нагревехолодных слябов расход топлива на 1т листовой стали составляет, тыс.ккал:
Толстолистовой и универсальный……..600
Непрерывный и полунепрерывный……..500
Расход топлива в цехах холодной прокатки на 1т листовой сталисоставляет, тыс.ккал:
Колпаковые одностопные печи для отжига……..250
Проходные печи для отжига……………………...230
Расход воды.расход воды на различных листовыхстанах приведен в таблице (общий расход воды указан без учета повторного ееиспользования).Таблица 10. Расход воды на листовых станах м3/чСтан Охлаждение Смыв окалины Общий Нагревательных устройств валков воздуха Смазочных устройств Вспомогательных механизмов идр.
Непрерывный и полунепрерывный 1700
Толстолистовой и универсальный (одноклетевой)
Толстолистовой двухклктевой
1600
(4 печи)
800
(2 печи)
800
(2 печи)
600*
300
500
2000
400
500
1150
150
200
1500
200
300
650
250
300
7500
2100
2600