Дефицит в СНГ широкого листа для выпуска труб большого диаметра стимулировал строительство сразу несколькими российскими компаниями толстолистовых станов «5000». Особенности строительства такого стана российским Выксунским МЗ рассматриваются в новом учебнике Ю. Стасовского «Проектирование современных производств обработки металлов давлением», публикацию избранных фрагментов из которого продолжает uaprom.info.
Производство широкотолстолистовой стали
В настоящее время ведется проектирование и строительство комплекса с широкополосным толстолистовым станом «5000» в условиях ОАО «Выксунский металлургический завод» (Россия). Генеральным проектировщиком является ГП «Укргипромез», проектирование и строительство комплекса стана «5000» начато в 2007 г., окончание намечено на 2011 г.
Контракт на поставку технологического и печного оборудования стана заключен с фирмой SMS Demag (Германия).
Широкополосный толстолистовой стан «5000» предназначен для обеспечения действующих на ВМЗ трубоэлектросварочных цехов исходной заготовкой – листом шириной до 4800 мм для выпуска нефтегазопроводных труб диаметром 508-1420 мм.
Объем производства стана 1,2 млн. т в год листов толщиной 7-50 мм и плит толщиной 50-150 мм шириной 1400-4800 мм, длиной до 25 м.
Основной сортамент продукции сориентирован на трубную сталь, но также предусмотрена возможность производства листов и плит из углеродистых и низколегированных сталей для различных потребителей ТЭК, судостроения, мостостроения, транспортного машиностроения, промышленного и гражданского строительства.
Характеристика прокатываемых сталей: предел прочности от 50 до 90 кг/мм2; предел текучести от 37 до 83 кг/мм2; относительное удлинение от 23 до 18,5%. Исходной заготовкой служат слябы толщиной 250-400 мм, шириной 1300-2600 мм, длиной 2500-4800 мм, массой до 40 т.
Технологический процесс изготовления листов включает, в частности, следующие последовательные операции:
– слябы и полураскаты нагреваются в 2-х печах с шагающими балками, температурный диапазон нагрева 900-13000С;
– выдача слябов из печей на разгрузочный рольганг с помощью устройств безударной выдачи;
– удаление печной окалины водой под высоким давлением (до 235 атм.);
– слябы после удаления окалины по подводящему рольгангу стана передаются на 4-валковую реверсивную клеть, оборудованную поворотными столами и линейками на входе в клеть и на выходе из нее;
– прокатка осуществляется в клети в несколько проходов. Обычная прокатка производится в одну стадию без промежуточного подстуживания. Низкотемпературная термомеханическая прокатка производится в 2, 3 и 4 стадии в интервале температур 630-1200ºС, с использованием как продольной, так и продольно-поперечной прокатки, с промежуточным охлаждением как на воздухе, так и водой. В клети также производится гидросбив окалины. На стане может прокатываться одновременно до 6 раскатов. Для отдельных сталей (около 20% всего объема) производится прокатка до достижения длины подката до 10 м, полураскат возвращается на склад слябов, охлаждается, разрезается пополам и затем нагревается в печи до температуры ~ 1100ºС с последующей прокаткой в несколько стадий;
– прокатанный на конечную толщину раскат правится (при необходимости) в машине предварительной горячей правки и, как правило, охлаждается в установках спрейерного и ускоренного охлаждения до температуры ~ 600ºС, позволяющей захват листа магнитами.
Краткая характеристика основного технологического оборудования и печей:
– две печи с шагающими балками производительностью до 250 т/ч каждая. Загрузка слябов – двухрядная. Отопление природным газом, расход – 10400 м3/ч на одну печь. Максимальный удельный расход топлива – 300 ккал/кг. Нагрев в печах предусмотрен до 900-1300ºС.
– установка сбива окалины предусмотрена с давлением воды до 235 кг/см2;
– рабочая клеть 4-валковая, диаметр рабочих валков – 1210 мм, длина бочки – 5300 мм, диаметр опорных валков – 2300 мм, длина бочки – 4250 мм. Главный привод от 2-х электродвигателей мощностью по 12000 кВт. Скорость прокатки до 7,3 м/с. Допускаемое давление на валки до 120 МН. Рабочая клеть снабжена 2-мя нажимными механизмами: электрическим – для быстрой установки валков и гидравлическим – для точной установки валков и регулирования толщины прокатываемой полосы в процессе прокатки. Перевалка рабочих и опорных валков предусмотрена с помощью гидравлического устройства с выдачей валков непосредственно в вальцешлифовальную мастерскую;
– спрейерная установка и установка ускоренного охлаждения раската располагаются за рабочей клетью для обеспечения термомеханической (контролируемой) прокатки.
Система ускоренного охлаждения длиной 36 м, расход воды до 12000м3/ч, давление до 1,5 атм.
– три правильные машины: предварительной правки, горячей правки и холодной правки.
Машина предварительной правки предназначена для правки раскатов перед задачей в установки спрейерного и ускоренного охлаждения, температурный диапазон правки 600-1150ºС. Размеры выправляемых листов: толщина – 10-50 (100) мм в зависимости от предела текучести; ширина – 1500-4850 мм, длина до 40м.
Машина горячей правки расположена перед холодильником. Количество правильных роликов – 9 (4 верхних и 5 нижних), диаметр – 360 мм, длина бочки – 5200 мм. Усилие правки до 40 МН, скорость правки до 2,5 м/с. Машина оборудована быстродействующей гидравлической системой настройки без нагрузки и настройки правильных роликов под нагрузкой. Размеры выправляемой полос: толщина от 7 до 50 (100) мм в зависимости от предела текучести; ширина – 1500-4850 мм, длина до 40м.
Машина холодной правки расположена перед инспекционным стеллажом. Размеры выправляемой полос: толщина от 7 до 50 (100) мм в зависимости от предела текучести; ширина – 1500-4850 мм, длина до 40м. Максимальное усилие правки 40 МН. Каждый верхний правильный ролик с его опорными роликами может регулироваться по вертикали позиционно управляемым гидроцилиндром с помощью клиновой пары. Такая раздельная настройка обеспечивает большой диапазон настройки правильных роликов. Возможна правка в реверсивном режиме. Раздельное регулирование правильных роликов позволяет вывести отдельные верхние и нижние ролики и уменьшить их количество с 9 до 5, что позволяет использовать более крупный шаг правильных роликов и увеличение диапазона толщин правки примерно на 50%.
– холодильник предназначен для охлаждения листов толщиной 7,0-60,0 мм; шириной 1500-4850 мм, длиной до 40 мм с температурой до 1050ºС. Размеры холодильника: ширина – 40 м, длина – 50 м, площадь – 2000 м2. Скорость передачи листов – 0,25 м/с. Тип: холодильника – дисковый, загрузочное и разгрузочное устройства – цепные.
В первой очереди строительства стана устанавливаются: ножницы для двухсторонней обрезки кромок; ножницы продольной резки; делительные ножницы.
Ножницы для 2-сторонней обрезки кромок (СКОН) предназначены для обрезки кромок листов толщиной 7-50 мм, шириной 1500-4850 мм, длиной до 40 м. Ширина обрезаемых кромок 20-150 мм (на одну сторону листа).
Процесс резания осуществляется верхним качающимся криволинейным ножом и нижним неподвижным ножом, при этом верхний криволинейный нож катится вдоль нижнего ножа и ножи перекрываются незначительно. Скрап (отходы) с боковых кромок режется (измельчается) на более короткие куски (1300 мм) скраповыми ножами. СКОН состоят из 2-х ножниц – неподвижных и подвижных, устанавливаемых по ширине листа.
Ножницы продольной резки предназначены для разделения широких раскатов на более узкие полосы, с целью обеспечения более высокой производительности прокатного стана благодаря удвоению ширины проката.
Делительные ножницы устанавливаются перед участком выдачи листов и предназначены для резки раската на листы мерной длины и вырезки планок для резки из них темплетов для проб для испытаний.
Кроме указанного основного технологического оборудования в линии стана установлены: системы гидросбива окалины; маркировочные машины; установка ультразвукового контроля; инспекционный стеллаж; уборочные устройства для выдачи на склад готовых листов.
Технико-экономические показатели стана «5000» следующие: площадь здания цеха, включая ВШМ, механическую мастерскую, электропомещения – 110 тыс. м2; масса основных металлоконструкций здания цеха – около 30 тыс. т; масса технологического оборудования – 32 тыс. т; годовая потребность в материалах и топливно-энергетических ресурсах: по литой заготовке – 1 318 700 тыс. т; по энергоносителям: природный газ – 91,46 млн. нм3; кислород – 1220,0 тыс. нм3; сжатый воздух – 24 500 тыс. нм3; вода техническая – 2,44 млн. м3; электроэнергия – 250 млн. кВт•ч; численность персонала – 757 чел.