Установка для изготовления горячекатаной стальной ленты

 

Изобретение относится к установке для изготовления горячекатаной стальной ленты из полосового полуфабриката, полученного непрерывной разливкой следующими друг за другом рабочими операциями. Задачей изобретения является повышение производительности и экономичности устройства. Полуфабрикат получают на установке для непрерывной разливки с помощью приспособления с литыми валками со скоростью разливки 4-8 м/мин и толщиной затвердевшей заготовки 90-125 мм с применением осциллирующего кристаллизатора установки для непрерывной разливки с вогнутостью между зеркалом разливки и выходом из кристаллизатора и/или направляющими для слитка с вогнутостью и/или с центрирующими и направляющими элементами в направляющей для слитка в зоне ее узких сторон для направления и центрирования слитка, причем имеется участок охлаждения или изолирования полосового полуфабриката, предусмотренный между установкой для непрерывной разливки и миксером, и миксер, расположенный после установки для непрерывной разливки и перед линией черновой прокатки, имеет длину приблизительно 45 м и ширину приблизительно 5 - 20 м. Изобретение обеспечивает повышение скорости разливки без образования трещин при высокой экономичности. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к установке для изготовления стальной горячекатаной ленты из полосового полуфабриката, полученного способом непрерывной разливки несколькими следующими друг за другом рабочими операциями, в которой затвердевший полуфабрикат делят на отрезки с помощью устройства для резки и после удаления с поверхности окалины помещают в миксер для выравнивания температуры, предварительно прокатывают, по меньшей мере в два прохода, в первом прокатном стане, применяемом в качестве линии черновой прокатки и после промежуточного накопления на позициях намотки и размотки, расположенных перед линией чистовой прокатки, после предварительного удаления окалины подводят к линии чистовой прокатки для развальцовывания до толщины готовой ленты.

Наиболее близким к изобретению является устройство, описанное в EP 0449004 A2, 02.10.1991.

Установки для получения горячекатаной ленты из тонких слитков, известные до сих пор на рынке, должны были бы иметь по меньшей мере 2 установки для непрерывной разливки для того, чтобы можно было реализовать производительность, равноценную производительности клети непрерывной горячей прокатки, равную приблизительно 2-2,5 млн. тонн в год, и тем самым обеспечить максимальную производительность.

Эти установки для непрерывной разливки работают со скоростью разливки 5-6 м/мин при высокой надежности в работе и имеют при толщине у зеркала расплава от 50 до 80 мм толщину затвердевшего слитка от 60 до 43 мм.

С другой стороны, классические установки для непрерывной разливки позволяют разливать изделия с размерами, например, 1600х200 мм при максимальной скорости 2 м/мин. При этом на практике чаще всего применяется разливка со средней скоростью 1,6-1,8 м/мин, так как при более высоких скоростях разливки снижается надежность разливки из-за опасности возникновения трещин.

Задачей данного изобретения является создание установки согласно ограничительной части формулы изобретения, состоящей из стадии непрерывной разливки и стадии прокатки, с помощью которой достигаются минимальные инвестиционные затраты при максимальной производительности и минимальных расходах на преобразование при одновременном получении полосы толщиной до 1 мм или которая в первом приближении по равноценной производительности приравнивается к линии непрерывной чистовой прокатки.

Это достигается путем минимальных затрат на прокатку при обеспечении процесса, который не требует подвода извне значительного количества тепла и для которого необходимы лишь минимальные инвестиции, реализуемого с помощью установки согласно изобретению.

При этом установка для изготовления горячекатаной стальной ленты из полосового полуфабриката, полученного непрерывной разливкой, содержащая установку для непрерывной разливки с кристаллизатором, устройство для поперечной резки, устройство для удаления окалины, печь с поперечной транспортировкой заготовок, линию черновой прокатки в виде первого прокатного стана, механизмы намотки и размотки, устройство для удаления окалины перед чистовой прокаткой, линию чистовой прокатки, отличается тем, что установка для непрерывной разливки имеет приспособление с литыми валками, выполненное с возможностью изготовления полосового полуфабриката со скоростью разливки 4-8 м/мин толщиной 90-125 мм с использованием осциллирующего кристаллизатора и вогнутостью между зеркалом разливки и выходом кристаллизатора и/или направляющей для слитка с вогнутостью и/или с центрирующими и направляющими элементами в направляющем слиток приспособлении в зоне узких сторон, при этом за установкой для непрерывной разливки размещен участок охлаждения или изоляции полосового полуфабриката, а печь с поперечной транспортировкой выполнена длиной приблизительно 45 м и шириной приблизительно 5-20 м.

Согласно предпочтительному варианту выполнения кристаллизатор имеет расстояние между широкими сторонами от 140 до 90 мм, вогнутость каждой широкой стороны между зеркалом разливки и выходом кристаллизатора от 30 до 3 мм при уменьшении в последнем цанговом сегменте полуфабриката минимум до 90 мм.

Является целесообразным выполнение линии черновой прокатки полуфабриката или слитка толщиной 90 мм в виде двухклетевой тандемной линии или при толщине слитка больше или равной 125 мм в виде реверсивной линии.

Изобретение позволяет за счет комбинации признаков основного пункта формулы изобретения с применением только одной установки для непрерывной разливки при одновременном обеспечении минимальных затрат на прокатку и минимальной толщине горячекатаной ленты от 1,0 до 0,8 мм полностью загрузить устройство прокатной клети с производительностью 2-2,5 млн. тонн в год.

Кроме того, это решение задачи характеризуется тем, что слитки с достаточным теплосодержанием могут вводиться в миксер (печь с поперечной транспортировкой). Печь имеет в этом случае задачу только выравнивания температуры слитка и, если необходимо, обеспечения промежуточного преобразования слитков между операциями непрерывной разливки и прокатки.

Преобразование (длительность обработки) слитков в печи может быть необходимым по причине сбоев в производстве или по причинам, связанным с материалом слитка и/или влияния на внутреннюю структуру (например, образование зерен).

В соответствии с этим, печь работает при нейтральной энергии, к ней необходимо подвести лишь энергию, которую она потеряла вследствие своих потерь на излучение (например, 0,5 кВт/м²). Эта энергия может подводиться как с помощью горелок, так и путем повышенного теплосодержания в слитках, которое необходимо для прокатки, в последнем случае печь работает, например, по принципу холодильного агрегата.

Для того чтобы в печь можно было подать слиток с желаемым количеством энергии, то есть чтобы печь работала только как миксер, между установкой для непрерывной разливки и входом в печь должна быть предусмотрена возможность охлаждения или изоляции. Воздействие на теплосодержание слитка может быть реализовано путем охлаждения разбрызгиванием и/или контролированно экранируемым рольгангом или с помощью промежуточного преобразования.

После выхода слитка из печи его прокатывают в тандемной линии черновой прокатки за два прохода или в одноклетьевой реверсивной линии черновой прокатки за три прохода до толщины 25-10 мм для того, чтобы после промежуточной намотки окончательно прокатить в четырех- или пятиклетьевой линии чистовой прокатки до минимальной толщины горячекатаной ленты 0,8-1,0 мм.

Решение обеспечивает высокую надежность в работе, так как непрерывно получаемая заготовка по сравнению с тонким слитком имеет при толщине в кристаллизаторе, например, 50 мм более высокую, в 2-6 раз, обеспеченность шлаками, которая приводит к соответственно пониженной теплопередаче и пониженной термической нагрузке как на оболочку слитка, так и на пластины кристаллизатора.

За счет вогнутой формы широких сторон кристаллизатора и/или направления слитка и/или элементов, которые направляют и центрируют слиток сбоку по его узким сторонам, обеспечивается прямолинейное прохождение слитка, что позволяет достигнуть надежность разливки, особенно в зоне кристаллизатора, при высокой скорости разливки от 4 до 8 м/мин.

Кроме того, описываемое изобретение создает преимущество, связанное с образованием более толстой пленки шлака между оболочкой слитка и стенкой кристаллизатора, которое облегчает разливку изделий из стали, склонной к трещинообразованию.

Пример выполнения изобретения схематически показан на чертеже и будет описан ниже.

На фиг. 1 показана производственная линия согласно изобретению и фиг. 2 - таблица длительности обработки слитков различных толщин между установкой для непрерывной разливки и входом в печь.

На фиг. 1 части упаковки обозначены следующими позициями: 1 - кристаллизатор установки для непрерывной разливки, 2 - цанговая клеть, 3 - нижний конец жидкой фазы затвердевающего слитка, 4 - приспособление для поперечной резки, 5 - участок охлаждения, 5а - кожух рольганга, 6 - миксер, 7 - удаление окалины,
8 - клеть дуо черновой прокатки,
9 - клеть кварто черновой прокатки,
10 - позиция намотки,
11 - позиция размотки,
12 - удаление окалины,
13 - линия чистовой прокатки,
14 - выводящий рольганг,
15 - намоточная моталка,
16 - реверсивная прокатная клеть,
17 - удаление окалины.

С помощью только одной установки для непрерывной разливки обеспечивается необходимая годовая производительность 2-2,5 млн. тонн в год.

Эта установка для непрерывной разливки отличается тем, что она имеет кристаллизатор 1 с толщиной 140-90 мм и вогнутостью каждой широкой стороны от 30 до 3 мм, цанговые сегменты 2 для уменьшения толщины слитка до минимально 90 мм и/или направляющую для направления и центрирования слитка с помощью вогнутых профилированных роликов во время перемещения слитка и/или боковые элементы с толщиной затвердевшего слитка 90-125 мм.

Эта установка для непрерывной разливки может работать без обычных нарушений процесса со скоростью разливки от 4 до 8 м/мин. Слиток S, выходящий из установки для непрерывной разливки, после получения теплосодержания, необходимого для последующего процесса прокатки, может входить в миксер 6, выравнивающий температуру, который может служить также в качестве преобразователя. Длина (максимум 45 м) этого миксера 6, выравнивающего температуру, определяется из условия получения удельного веса бунта максимально 25 кг/мм. После выравнивания температуры слиток В входит либо в тандемную линию 8, 9 черновой прокатки при толщине слитка меньше 90 мм либо, при другом "расположении", в реверсивную прокатную клеть 16 при толщине слитка менее 125 мм. В обоих случаях слиток B развальцовывают до промежуточной толщины 15 мм. Эта промежуточная толщина достигается либо в два прохода в тандемной линии 8, 9 черновой прокатки, либо за три прохода в одноклетьевой реверсивной прокатной клети 16.

После прохождения через линию 16/8, 9 черновой прокатки полученную промежуточную полосу Z с толщиной, например, 15 мм подвергают промежуточной намотке и подводят к 4-5-клетьевой линии 13 чистовой прокатки с предварительно осуществляемым удалением окалины 12. Здесь она входит в первую прокатную клеть линии 13 чистовой прокатки со скоростью втягивания, например, 0,8 м/с, при этом исключено повторное образование окалины, и выходит при толщине 1 мм и скорости выхода 12 м/с из пятой прокатной клети линии 13 чистовой прокатки. На примыкающем выводящем рольганге 14 с роликами на расстояниях между ними минимально 100 мм в случае необходимости происходит охлаждение ленты и намотка при температуре 650^oC на моталку.

Выводящий рольганг 14 отличается особенно маленькими роликами и тем самым малыми расстояниями между роликами для хорошего направления тонких лент и предотвращения приподнимания ленты. Альтернативно также допустима моталка сразу после последней прокатной клети линии чистовой прокатки (5-15 мм) с предварительно включенным охлаждением ленты.

Полученные таким образом горячекатаные тонкие ленты могут по большей части заменить на рынке ленты, полученные холодной прокаткой, и обеспечивают тем самым большое экономическое и энергетическое преимущество по сравнению с обычными производственными линиями.

На фиг. 2 в виде таблицы показана длительность обработки слитков B различной толщины между установкой 1, 2 для непрерывной разливки и входом в миксеры 6, которые необходимы для того, чтобы слиток B путем излучения имел необходимое теплосодержание для операций прокатки при входе в миксеры 6.

Эта максимальная длительность обработки может быть сокращена путем водного охлаждения 5 или увеличена с помощью защитного кожуха 5а рольганга, например, в случае низких скоростей разливки, равных 4 м/мин.

Преимущества изобретения для получения горячекатаной ленты:
- минимальный объем инвестиционных затрат за счет только одной высокоскоростной установки для непрерывной разливки, производительность которой соответствует производительности прокатной клети вследствие чего
- сокращаются расходы на преобразования и
- получается лента самой малой толщины, что одновременно позволяет заменить получение холоднокатаной ленты благодаря меньшему расходу энергии и общей мощности преобразования.

Кроме того, концепция установки для непрерывной разливки обеспечивает возможность разливки перитектических сталей (содержание углерода от 0,08 до 0,15 вес.%) без образования трещин и при высоких скоростях разливки. На основе исследований, например, можно исходить из того, что при максимальной теплопередаче 1,9 МВт/м² в кристаллизаторе не возникает продольных трещин. Если положить это в основу, то при следующих параметрах установки в кристаллизаторе не может возникнуть продольных трещин.

А - толщина слитка в кристаллизаторе 100 мм,
максимальная скорость разливки 6 м/мин,
приблизительно 300 т/ч или 2,1 млн. тонн в год,
толщина в кристаллизаторе равна толщине слитка в твердом состоянии;
B - толщина слитка в кристаллизаторе 75 мм,
максимальная скорость разливки 4,5 м/мин,
приблизительно 150 т/ч или 1,05 млн. тонн в год,
толщина в кристаллизаторе равна толщине слитка в твердом состоянии или
C - толщина слитка в кристаллизаторе 50 мм,
максимальная скорость разливки 2,7 м/мин,
приблизительно 50 т/ч или 0,35 млн. тонн в год,
толщина в кристаллизаторе равна толщине слитка в твердом виде.

Таким образом, по производительности разливки могут применяться установки A и B. В случае A достаточно одной установки для загрузки линии чистовой прокатки приблизительно 2,5 млн. тонн в год, в случае В необходимо иметь две установки для загрузки линии чистовой прокатки.

Если не превышена вышеуказанная теплопередача, равная 1,9 МВт/м², то можно ожидать среднюю температуру на поверхности медной пластины в кристаллизаторе, равную 550 K или 277^oC, и максимальную стойкость около 770 плавок или часов.

Если объединить указанные возможности различных концепций установок и исходить из того, что при теплопередаче ниже 19 МВт/м² возможна разливка перитектических сталей без трещин, то можно было бы получить тонкие слитки толщиной от 100 до 75 мм, разливку без продольных трещин в тонких слитках для перитектических стальных изделий при скорости разливки до 6 или 4,5 м/мин.

Формула изобретения

1. Установка для изготовления горячекатаной стальной ленты из полосового полуфабриката, полученного непрерывной разливкой, содержащая установку для непрерывной разливки с кристаллизатором, устройство для поперечной резки, устройство для удаления окалины, печь с поперечной транспортировкой заготовок, линию черновой прокатки в виде первого прокатного стана, механизмы намотки и размотки, устройство для удаления окалины перед чистовой прокаткой, линию чистовой прокатки, отличающаяся тем, что установка для непрерывной разливки имеет приспособление с литыми валками, выполненное с возможностью изготовления полосового полуфабриката со скоростью разливки 4 - 8 м/мин, толщиной 90 - 125 мм с использованием осциллирующего кристаллизатора и вогнутостью между зеркалом разливки и выходом кристаллизатора и/или направляющей для слитка с вогнутостью и/или с центрирующими и направляющими элементами в направляющем слиток приспособлении в зоне узких сторон, при этом за установкой для непрерывной разливки размещен участок охлаждения или изоляции полосового полуфабриката, а печь с поперечной транспортировкой выполнена длиной приблизительно 45 м и шириной приблизительно 5 - 20 м.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что кристаллизатор имеет расстояние между широкими сторонами от 140 до 90 мм, вогнутость каждой широкой стороны между зеркалом разливки и выходом кристаллизатора от 30 до 3 мм при уменьшении в последнем цанговом сегменте полуфабриката минимум до 90 мм.

3. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что линия черновой прокатки полуфабриката или слитка толщиной 90 мм выполнена в виде двухклетевой тандемной линии.

4. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что линия черновой прокатки полуфабриката или слитка толщиной ≤ 125 мм выполнена реверсивной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2