Способ изготовления стальной ленты или листов и установка для его осуществления

 

Использование: в совмещенных установках непрерывной разливки и прокатки стальной ленты. Сущность изобретения: в установке радиальной непрерывной разливки плоского слитка, совмещенной с многоклетьевым прокатным станом для получения ленты, предусмотрено по крайней мере после первой ступени обжатия индукционное подогревательное проходное устройство. Аналогичные подогревательные устройства могут быть предусмотрены также и после промежуточных ступеней обжатия. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение касается способа непрерывного изготовления стальной ленты или стальных листов из слябов, изготовленных непрерывной разливкой, с направлением металла по дуге с горизонтальным направлением выхода.

В металлургической промышленности, будь то из-за общей тенденции или с целью преодоления кризиса, с которым столкнулись в прошлые годы использователи устаревшего оборудования, существует острая необходимость в снижении производственных и капитальных затрат при одновременном улучшении касается продукции и повышении гибкости относительно произведенных единиц количественного измерения, т.е. рулонов полосы или стальных листов. С помощью модернизации существующих сталеплавильных заводов или проектирования и реализации новых сталеплавильных заводов, с помощью новых технологических концепций и устройств стремятся к повышению производительности и экономичности при одновременном повышении качества продукции, а также к большей свободе действий в области размера изделий, при которой конечный продукт должен производиться с оптимальным разбросом возможностей использования.

Одна из новых технологий, развитие которых в настоящее время форсируется, принимая во внимание актуальные требования, предъявляемые к производству стали, касается стадий обработки между плавлением стали и наматыванием стальной ленты в форме рулонов или штабелированием листов и включает отливку тонких плоских заготовок близкой к конечным размерам толщины, которые затем могут лишь за несколько последующих проходов или операций обработки давлением перерабатываться в желаемый конечный продукт. Это привело к достойным упоминания усовершенствованиям в технике непрерывной разливки, особенно принимая во внимание конструкцию кристаллизаторов или соответствующего погружного стакана, а также к усовершенствованиям в конструкции прокатных клетей и линий с целью достижения по возможности за несколько проходов желаемой деформации.

Известны установки для изготовления ленточной стали, в которых способом непрерывной разливки производятся тонкие плоские заготовки толщиной около 50 мм, по сравнению с традиционными плоскими заготовками толщиной от 150 до 320 мм. При этом эти тонкие плоские заготовки проходят различным образом следующие друг за другом операции прокатки (обработки), конечным продуктом является ленточная сталь толщиной лишь в несколько миллиметров. Было предложено прокатывать уже продукт литья непосредственно после промежуточного нагрева в печи, например, в прокатном стане тандеме с шестью клетями. Так как скорость литья может быть немногим выше 5 м/мин, в последней клети прокатной линии получаются слишком низкие скорости прокатки, чтобы можно было сохранять необходимые температуры окончательной прокатки по меньшей мере около 865^оС. Т. е. лента между одной стадией прокатки и следующей за ней испытывает слишком сильное охлаждение по причине, идентичной со скоростью литья незначительной скорости входа в прокатный стан. Поэтому это решение отклонено, так как даже с помощью теплозащитных устройств и нагреваемых валков проблема не могла быть решена экономично, поскольку следствием этого было бы значительное увеличение капитальных и производственных затрат.

Другое решение предусматривает разрезание ленты перед нагревательной печью, в которой затем осуществляется тепловая обработка (выравнивание температуры) ленты по всему поперечному сечению. Это может быть, например, обогреваемая газом роликовая печь, с помощью которой независимо от учитываемой скорости литья на выходе печи может устанавливаться температура ленты примерно около 1100^оС, т.е. оптимальная для последующего процесса прокатки температура [1] Лента разрезается на куски стандартной длины, которая, например, для определенного веса рулона может составлять 50 м, для чего требуется соответствующая длина печи около 150 м, если в расчет принимают необходимое буферное действие.

Благодаря разъединению прокатной линии от непосредственного процесса разливки может осуществляться прокатка тонкой плоской заготовки или предварительной ленты при более высоких скоростях, таким образом можно не опасаться падения температуры ниже допустимой для конечной стадии прокатки минимальной температуры. При этом из чрезмерной длины печи, которая составляет примерно трехкратную длину куска ленты, помимо значительного увеличения капитальных затрат на установку вытекает еще и чрезмерная занимаемая площадь, на которой не может быть сооружено много сталеплавильных цехов.

Помимо этого размеры установки и тем самым печи ограничивают длину следующих друг за другом обрабатываемых кусков ленты и тем самым окончательный вес связки, что вновь ограничивает поле деятельности при использовании, принимая во внимание изготовление рулонов максимального диаметра. В соответствии с этим в установке этого типа нет возможности использовать еще более тонкие плоские заготовки на выходе. Это возможно с помощью технологического усовершенствования способа непрерывной разливки. При допущении толщины на выходе в 25 см, как это уже было сделано гипотетически, вместо 50 мм для реализации того же конечного веса связки ленту необходимо было бы разрезать на участки длиной около 100 м, для чего для обрабатывающей печи необходимо было бы предусмотреть длину порядка около 300 м, что практически и экономически реализовано быть не может.

Целью изобретения является создание соответствующей установки, с помощью которой можно изготавливать непрерывную ленту из плоского продукта, выходящего из установки непрерывной разливки с направлением металла по дуге.

В частности, необходимо отказаться от разделения изделия между процессом литья и по меньшей мере первым процессом прокатки, причем первый пропуск заготовки при непрерывной разливке металла в первой прокатной клети осуществляется с той скоростью, с которой прокатываемая полоса покидает дуговой участок установки непрерывной разливки. Таким образом способ может реализоваться на технологической линии с практически неограниченной гибкостью, так что становится возможным изготавливать свернутые в рулоны ленты любого веса и любой длины или листы, не заменяя размерных параметров установки, так как разделение прокатной ленты осуществляется по меньшей мере после первого прохода прокатки или после выполнения всех технологических операций непосредственно перед наматывающим или штабелирующим устройством.

Предлагаемый способ характеризуется следующими технологическими операциями: обжатие плоского продукта после застывания металла в первой ступени обжатия при температурах свыше 1100^оС; индукционный повторный нагрев до температуры около 1100^оС при возможно наилучшем выравнивании температуры по всему поперечному сечению плоского продукта; обжатие плоского продукта по меньшей мере в одной следующей ступени обжатия при скоростях прокатки в соответствии с соответствующим убыванием толщины ленты после пропуска через валки.

В усовершенствовании способа предлагается наматывать ленту между первой и последующими ступенями обжатия. Можно прокатанную ленту в соответствии с делаемым весом рулона наматывать вслед за обжатием плоского продукта или после разрезания прокатанной ленты вслед за обжатием плоского продукта штабелировать в пакеты стальных листов заранее заданной длины, при необходимости после охлаждения и плавки. Таким образом плоский продукт вначале проходит в первой прокатной клети с той скоростью, с которой продукт выходит из установки непрерывной разливки с направлением металла по дуге, и проходит следующие друг за другом ступени прокатки соответственно со скоростями, которые соответствуют обжатию в отдельных проходах. Прокатанная таким образом лента затем или наматывается и, после того, как достигнут желаемый вес рулона, отрезается, или лента разрезается на куски желаемой длины и штабелируется в виде листов. Существенным аспектом настоящего изобретения является индукционный повторный нагрев плоского продукта после удаления окалины до температур около 1100^оС с возможно наилучшим выравниванием температуры, потому что таким образом можно благоприятным образом противодействовать переохлаждению ленты.

В другом усовершенствованном варианте изобретения предложено предусматривать одну или несколько ступеней индукционного промежуточного нагрева плоского продукта между указанными ступенями обжатия. Благодаря этому промежуточному нагреву также можно противодействовать слишком сильному охлаждению прокатываемой полосы, так что необходимые температуры прокатки постоянно могут устанавливаться таким образом, что в последней ступени температуры не понижаются ниже граничной величины 860^оС.

Установка для реализации способа в соответствии с изобретением характеризуется указанными ниже частями в указанной последовательности: кристаллизатор для непрерывной отливки плоских продуктов с последующей тянущей клетью в форме дуги; первое устройство (клеть) для обжатия плоского продукта тянущей клети и/или непосредственно вслед за ней; устройство для индукционного нагрева и выравнивания температуры по поперечному сечению плоского продукта; по меньшей мере другая прокатная клеть и отрезное устройство.

Отрезное устройство может быть расположено за первым обжимным устройством и между первым обжимным устройством и следующим обжимным устройством может быть предусмотрено устройство для намотки и размотки плоского продукта, перед которым расположено отрезное устройство. Устройство для намотки и размотки плоского продукта расположено за устройством для индивидуального нагрева и перед последующим обжимным устройством.

Альтернативно за этой установкой расположено или отрезное устройство для катаной ленты и по меньшей мере свертывающая машина для намотки ленты, или отрезное устройство для катаной ленты, охлаждающее устройство, правильная машина и устройство для укладки отрезанных листов.

В усовершенствованном варианте изобретения установка содержит дополнительно по меньшей мере одно устройство для индуктивного промежуточного нагрева между последующими прокатными клетями.

Благоприятным образом каждое из этих устройств оснащено отдельно управляемыми нагревательными каскадами.

Предусмотрены устройства для последовательного управления отдельными нагревательными каскадами печей непосредственно после прохождения исходной прокатываемой полосы.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 температурная характеристика стальной ленты; на фиг. 3 то же, вариант.

На выходе из кристаллизатора 1 непрерывной разливки образуется плоское изделие 2. Направляемый в традиционных тянущих роликах транспортирующий плоский продукт (изделие 2) переходит от первоначального вертикального направления через образованный тянущими роликами дуговой участок в горизонтальное положение. После затвердевания, а именно, в концевой зоне дугового участка, плоский продукт проходит первую обжимную ступень 3, в которой его толщина доводится, например, максимум до 25 мм. Ступень 3 может состоять из одного или нескольких прокатных устройств в виде клетей кварто.

Для поддержания температуры далее за очистителем 4 от окалины предусмотрена печь 5, которая оснащена индукционным нагревателем. В этой печи 5 одновременно осуществляется выравнивание температуры по всему поперечному сечению плоского продукта 2, так что этот продукт достигает следующей клети 6 с достаточной температурой прокатки.

Слишком медленная скорость первого прохода, соответствующая скорости выхода из дугового участка, должна была бы привести к существенному снижению температуры, так что во второй прокатной клети 7 следующей обжимной ступени получается недостаточная для обжатия температура, таким образом при необходимости может быть предусмотрен еще один промежуточный нагрев в виде второй индукционной электропечи 8 между прокатной клетью 6 и прокатной клетью 7, которая может быть короче печи 5. Однако вторая индукционная электропечь необходима только тогда, когда печи 5 недостаточно, чтобы во время обжатия вдоль всей состоящей из трех прокатных клетей 6, 7 и 9 другой обжимной ступени установить соответствующий перепад температур, а именно таким образом, чтобы при пропуске в последнюю прокатную клеть 9 температура находилась в достаточных пределах. При выходе из последней прокатной клети 9 обозначенный степеь как лента 2' плоский продукт 2 имеет желаемую толщину.

Способ завершается или наматыванием прокатанной ленты 2' на свертывающей машине 10 с отрезанием на ножницах 11 после достижения желаемого веса рулона, или разрезанием ленты 2' на куски желаемой длины и последующей укладкой в штабели на укладывающем устройстве 12 (фиг. 2).

Без необходимости применения дополнительных отрезных устройств установка для разрезания ленты к началу рабочего такта может использоваться также для разрезания (на чертежах не показано) исходной прокатываемой полосы, которая отрезается после прохождения отключенной индукционной электропечи 5 и разведенных валков обжимного устройства (6,7 и 9), а также возможно предусмотренного и также отключенного промежуточного нагревательного устройства 8. Предусмотрены соответствующие установочные устройства, с помощью которых непосредственно после прохождения исходной прокатываемой полосы валки вновь устанавливаются на необходимый для обжатия нормальный зазор прокатки. Кроме того нагревательные устройства (печь 5) состоят из независимых друг от друга зон, так что исходя из состояния отключенной печи пройденные соответственно исходным изделием зоны печи последовательно включаются для нагревания.

На фиг. 2 показана температурная характеристика плоского продукта вплоть до выхода ленты (2) из последней прокатной клети.

В таблице приведены данные зависимости толщины от скорости при соответствующей ширине ленты. Приведенные величины были достигнуты опытным путем с лентой шириной 1000 мм и толщиной 25 мм, со скоростью 0,08 м/с.

Толщина, мм 25 12,30 6,20 4,05 Скорость, м/с 0,08 0,017 0,33 0,51 Вышедшее из процесса бесслитковой прокатки плоское изделие 2 при выходе из первой формовочной ступени 3 имеет температуру 1075^оС, которая на пути к очистителю 4 от окалины понижается до 1049^оС. Предусмотренное в этой системе снятие окалины напорной водой снижает температуру резко до 969^оС и охлаждает заготовку до печи 5 далее до 934^оС.

В печи или в индукционном электронагревательном устройстве печи 5) температура вновь повышается до 1134^оС, причем осуществляется выравнивание температуры по всему поперечному сечению плоского продукта. Последний перед достижением прокатной клети 6 претерпевает снижение температуры до 1104^оС, которая вследствие контакта с валками в прокатной клети при выходе из нее составляет 1063^оС. В описанном случае частично прокатанная лента нагревается в дополнительно включенной индивидуальной электропечи 8 от 1020 до 1120^оС. При пропуске во вторую прокатную печь 7 температура составляет 1090^оС и снижается при выходе из прокатной клети до 1053^оС, пока она при выходе в третью и последнюю прокатную клеть 9 не снизится до 988^оС. Эта температура считается достаточной в качестве температуры для последнего пропуска прокатки, прокатанная лента 2 покидает последнюю прокатную клеть 9 с температурой 953^оС и затем при продолжающей снижаться температуре разрезается на куски желаемой длины и укладывается в стопы или наматывается (фиг. 1).

Что касается скоростной характеристики, то в примере исполнения скорость при выходе из первой обжимной ступени 3 составляет 0,08 м/с или 4,8 м/мин. Это соответствует скорости при входе в прокатную клеть другой обжимной ступени, где толщина плоского изделия составляет еще 25 мм. Скорость при входе в прокатную клеть 7 составляет 10,2 м/мин при одновременном обжатии плоского продукта с толщиной от 25 до 12,3 мм. В последнюю прокатную клеть прокатываемое изделие входит со скоростью 19,8 м/мин и толщиной 6,2 мм и покидает прокатную клеть с окончательной толщиной 4,05 мм и скоростью 30,6 м/мин.

Как следует из приведенного выше примера исполнения, который, в принципе, может быть перенесен на другие поперечные сечения ленты, предшествующее первой прокатной клети другой обжимной ступени нагревание и при необходимости осуществляемое между первой прокатной клетью и второй прокатной клетью промежуточное нагревание может устанавливаться таким образом, что нагревание плоского продукта или прокатываемой ленты после первого прохода осуществляется до 1100^оС и уровень температуры поддерживается таким образом, что конечная температура прокатки в последней прокатной клети не ниже граничной величины 860^оС.

В представленном на фиг. 3 измененном примере исполнения используется промежуточное наматывающее и разматывающее устройство 12. В этом случае наматывающее и разматывающее устройство установлено за индукционной электропечью 5. Система дополняется окалиноснимающим устройством очистителем 4. Наматывающее и разматывающее устройство 12 наматывает плоский материал до достижения желаемого размера рулона. После того как намотанный рулон переведен в положение размотки (на фиг. 3 справа), плоский материал подается для дальнейшей обработки к состоящей из одной или нескольких прокатных клетей обжимной ступени (6,7 и 9). Если необходимо, между прокатными клетями другой ступени может быть установлена дополнительная индукционная электропечь 8. Готовая лента образуется например, на сворачивающем устройстве.

Все параметры установки могут влиять друг на друга благодаря соответствующей установке скорости разливки, скоростей прокатки, а также обжатий.

Необходимая для индукционного нагрева мощность не выходит за пределы 8 МВт, что для сталеплавильного цеха соответствующих размеров может рассматриваться как весьма экономичный расход энергии.

В частности, предусмотренное перед прокатным станом или между прокатными клетьми нагревательное устройство может быть заменено другим, отличным от указанных индукционных электропечей, например, печью с применением лазерной техники, отражательными печами и т.д.

Формула изобретения

1. Способ изготовления стальной ленты или листов, включающий непрерывную разливку с направлением металла по дуге и с горизонтальным выходом плоской литой заготовки и последующее совмещенное обжатие в несколько ступеней в группе последовательно установленных прокатных валков, а также промежуточный индукционный подогрев в потоке с выравниванием температуры по сечению заготовки до температуры около 1100^oС, отличающийся тем, что промежуточный подогрев производят после первой ступени обжатия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промежуточный подогрев дополнительно производят после промежуточных ступеней обжатия.

3. Установка для изготовления стальной ленты или листов, включающая машину непрерывной разливки стали с криволинейным кристаллизатором, совмещенную с группой прокатных клетей, индукционное подогревательное устройство и ножницы, отличающаяся тем, что подогревательное устройство установлено после первой клети группы.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными индукционными подогревательными устройствами, установленными за промежуточными клетями группы.

5. Установка по пп.3 и 4, отличающаяся тем, что индукционные подогревательные устройства снабжены средствами индивидуального включения и управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3