книги из ГПНТБ / Чижиков, Ю. М. Редуцирование и прокатка металла непрерывной разливки
.pdf
Ю. М. Чижиков
РЕДУЦИРОВАНИЕ
И ПРОКАТКА
МЕТАЛЛА
НЕПРЕРЫВНОЙ
РАЗЛИВКИ
Москва
« М Е Т А Л Л У Р Г И Я»
197 4
УДК 621 7Г:74Б.2/~--------------
I ос. публичная
«-У Ч Н О -Т вХ Н !:ч .»гм а - |
/ |
S - |
|
; |
-хотела - ^ |
I |
|
|
'*ЧЖП;..-.Р |
|
|
Ч * г- |
/ у с ? л |
|
|
УДК 621.771 : 746.27 |
непрерывной разливки. Ч и ж и |
||
Редуцирование и прокатка металла |
|||
к о в Ю. М. М., |
«Металлургия», 1974. |
|
384 с. |
Рассмотрены состояние и тенденции развития производства про катной продукции из металла непрерывной разливки. Изложены ре зультаты экспериментальных и теоретических исследований нового процесса редуцирования непрерывнолитых слябов. Освещены особен ности процесса редуцирования, вопросы теории и практики калибров ки валков для редуцирования. Рассмотрены предпосылки получе ния прокатной продукции высокого качества из металла непре рывной разливки.
Приведены результаты промышленного опыта редуцирования не прерывнолитых слябов па сортовую и листовую продукцию.
Описаны технологические процессы и состав оборудования про катной части сталеплавильно-прокатных комплексов для производст ва листовой и сортовой продукции путем редуцирования непрерывно литых слябов. Рассмотрены некоторые экономические аспекты новых комплексов.
Книга предназначена для инженерно-технических и научных ра ботников металлургической и машиностроительной промышленности, специалистов по обработке металлов давлением, а также может быть полезна студентам вузов соответствующих специальностей. Ил. 135. Табл. 71. Список лит.: 67 назв.
©Издательство «Металлургия», 1974
31010—055
Ч------------------100-74 040(01)—74
ОГЛАВЛЕНИЕ
П редисловие................................................................................................ |
|
|
|
|
6 |
||
Введение......................................................................................................... |
|
|
|
|
|
8 |
|
|
Ч А С Т Ь I. |
ОСОБЕННОСТИ НОВЫХ ПРОЦЕССОВ |
|
||||
|
ПРОКАТКИ МЕТАЛЛА НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВ |
|
|||||
|
КИ .............................................................................................. |
|
|
|
|
13 |
|
Г л а в а |
1. Развитие |
производства |
прокатной продукции |
из |
13 |
||
|
|
металла |
непрерывной р а зл и вк и .................................. |
|
|
||
Состояние |
п р о б л е м ы ............................................................................... |
|
|
|
13 |
||
Новые технологические процессы........................................................... |
|
|
16 |
||||
Г л а в а |
2. |
Напряженно-деформированное |
при |
ре |
19 |
||
|
|
дуцировании .......................................................................... |
|
|
|
||
Распределение деформации |
по |
|
|
19 |
|||
Неравномерность деформации |
|
|
24 |
||||
Поперечная деформация в приконтактных зон ах ............................. |
|
|
31 |
||||
Поперечная |
деформация в |
осевой з о н е ............................................ |
|
|
34 |
||
Протяженность зоны |
утяж ки |
|
|
37 |
|||
Поперечная |
деформация на |
концах ....................................... |
|
|
41 |
||
Аналитическое определение |
поперечной деформации . . . . |
43 |
|||||
Распределение деформации по .......................................длине п ол ос |
|
|
44 |
||||
О напряженном состоянии при .............................редуцировании |
|
|
48 |
||||
К теории процесса редуцирования...................................................... |
|
|
59 |
||||
Г л а в а |
3. Концевой накат при .............................редуцировании |
|
|
69 |
|||
Формоизменение в неустановившемся процессе редуцирования |
69 |
||||||
Влияние |
технологических параметров на |
концевой накат . . |
71 |
||||
Определение концевого н а к а ...........................................................т а |
|
|
80 |
||||
Концевая |
о б р е з ь ..................................................................................... |
|
|
|
|
81 |
|
Г л а в а |
4. |
Устойчивость полос при |
редуцировании . . . . |
83 |
|||
Критериальное уравнение продольного изгиба при редуциро |
83 |
||||||
вании .......................................................................................................... |
|
|
|
|
критериевпроцесса . . |
||
Зависимость продольного изгиба от |
86 |
||||||
Аналитическое определение |
устойчивости |
дефор |
94 |
||||
мации ............................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
5. |
Энергосиловые |
условия |
процесса редуцирования |
100 |
||
Усилия |
и давления.............................................................................. |
|
|
|
|
100 |
|
Крутящие моменты............................................................................... |
равнодействующей |
|
|
104 |
|||
Коэффициент плеча |
|
|
107 |
||||
Г л а в а |
6. Калибровка валков для |
редуцирования непрерыв |
111 |
||||
|
|
нолитых |
слябов ............................................................... |
|
|
||
Особенности калибровки валков ................................................. |
|
|
111 |
||||
Проглаживающие проходы ................................................................ |
|
|
115 |
||||
Условия |
деформации |
в к а л и .....................................................б р а х |
|
|
118 |
||
О п ер еж ен и е .............................................................................................. |
|
|
|
|
125 |
||
Методика расчета калибровки ................................................ |
|
|
126 |
||||
Расчет |
калибровки валков |
.................................................................... |
|
|
131 |
||
1* |
3 |
|
Ч А С Т Ь |
II. ПРЕДПОСЫЛКИ |
ПОЛУЧЕНИЯ |
|
|
||||||
|
ПРОКАТНОЙ п р о д у к ц и и |
|
|
|
|
||||||
|
ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА |
............................................. |
|
|
|
141 |
|||||
Г л а в а |
7. |
Влияние деформации на свойства металла . . . |
141 |
||||||||
Состояние |
вопроса ............................................................................... |
|
на |
неоднородность механи |
141 |
||||||
Влияние |
суммарной деформации |
143 |
|||||||||
ческих свойств |
металла ..................................................................... |
|
|
|
|
|
|||||
Изменение механических свойств металла в процессе прокатки |
149 |
||||||||||
Влияние |
обжатия |
на |
ударную |
вязкость |
в поперечном |
на |
154 |
||||
правлении |
.............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Г л а в а |
8. Уплотнение металла в процессе редуцирования |
157 |
|||||||||
Условия |
получения плотной структуры ........................................ |
|
|
|
157 |
||||||
Уплотнение |
внутренних несплош ностей........................................ |
|
|
|
159 |
||||||
Уплотнение |
осевой |
зоны ..................................................................... |
|
|
|
|
|
164 |
|||
Деформация кипящей |
с т а л и ........................................................... |
|
|
|
|
|
167 |
||||
Влияние формы сечения и условий деформации на уплотнение |
175 |
||||||||||
м етал л а ................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Плотность металла заготовки, прокатанной из непрерывноли |
181 |
||||||||||
тых сл я б ов .............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Г л а в а |
9. |
Качество |
поверхности металла |
непрерывной |
раз |
184 |
|||||
|
|
ливки |
............................................................................... |
|
|
|
|
|
|
||
Условия |
выкатки поверхностных |
дефектов |
при |
прокатке . . |
184 |
||||||
Зависимость качества поверхности проката от формы и раз |
186 |
||||||||||
меров исходных слитков..................................................................... |
|
|
|
|
|
||||||
О качестве поверхности непрерывнолитых слитков.................... |
|
191 |
|||||||||
Зачистка |
металла |
непрерывной разливки |
................................... |
|
|
196 |
|||||
|
Ч А С Т Ь |
III. ПРОМЫШЛЕННЫЙ ОПЫТ РЕДУ |
|
||||||||
|
ЦИРОВАНИЯ И ПРОКАТКИ НЕПРЕРЫВНОЛИ |
|
|||||||||
|
ТЫХ |
С Л Я Б О В .................................................................. |
|
|
|
|
|
204 |
|||
Г л а в а |
10. Прокатка сортовой продукции и труб из непре |
204 |
|||||||||
|
|
рывнолитых слябов....................................................... |
|
|
|
|
|
||||
Прокатка сортовой и трубной заготовки из литых слябов се |
204 |
||||||||||
чением 800X200, 700X175, 800X150 и 600X150 м м .................... |
|
||||||||||
Прокатка слябов 950X280 мм непрерывной разливки на блю |
219 |
||||||||||
минге 1300 и непрерывном заготовочном с т а н е |
......................... |
|
|||||||||
Качество |
металла |
непрерывнолитых |
с л я б о в .............................. |
|
|
227 |
|||||
Г л а в а |
11. |
Прокатка |
железнодорожных |
рельсов из непре |
247 |
||||||
|
|
рывнолитых и катаных |
с л я б о в .................................... |
|
|
||||||
Новые способы |
прокатки железнодорожных |
рельсов . . . |
247 |
||||||||
Производство рельсов из непрерывнолитых с л я б о в .......................... |
|
249 |
|||||||||
Качество |
реЛьсов, |
прокатанных |
из слябов |
непрерывной |
259 |
||||||
разливки................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Прокатка |
рельсов из катаных сл ябов ............................................ |
|
|
|
274 |
||||||
4
Г л а в а |
12. |
Прокатка |
сортовой |
трансформаторной |
стали из |
278 |
||||||||
|
|
непрерывнолитых |
с л я б о в ........................................ |
|
|
|
|
|||||||
Особенности трансформаторной стали Э 4 А ................................... |
|
|
|
|
278 |
|||||||||
Редуцирование литых слябов сечением 800X150 мм стали Э4А |
280 |
|||||||||||||
Особенности |
нагрева |
литых |
слябов стали Э 4 А |
......................... |
|
|
285 |
|||||||
Зачистка |
стали Э 4 А .......................................................................... |
|
|
|
из |
слябов |
800X150 |
мм |
286 |
|||||
Качество |
проката , |
полученного |
288 |
|||||||||||
стали Э 4 А |
.............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Г л а в а |
13. |
Редуцирование и прокатка непрерывнолитых |
292 |
|||||||||||
|
|
слябов |
на листовую |
продукцию.............................. |
|
|
|
|||||||
Некоторые особенности |
листового |
производства......................... |
мм . . . . |
292 |
||||||||||
Редуцирование литых слябов сечением 1600X300 |
295 |
|||||||||||||
Редуцирование обжатых слябов сечением 1600X250 мм . |
. . |
297 |
||||||||||||
Редуцирование литых слябов сечением |
1500X250 |
мм . . . . |
301 |
|||||||||||
|
Ч А С Т Ь IV. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ |
|
||||||||||||
|
ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТНОЙ ПРОДУКЦИИ |
|
|
|||||||||||
|
ИЗ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ С Л Я Б О В |
............................... |
|
|
312 |
|||||||||
Г л а в а |
14. |
Редуцирующие агрегаты ............................................. |
|
|
|
|
|
312 |
||||||
Типы а гр ега ....................................................................................тов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
312 |
|||
Комплексы редуцирующих .............................................агрегатов |
|
|
|
|
|
315 |
||||||||
Валки редуцирующих .......................................................агрегатов |
|
|
|
|
|
|
319 |
|||||||
Редуцирующие .........................агрегаты с составными валками |
|
|
|
324 |
||||||||||
Г л а в а |
15. Сталеплавильно - прокатные комплексы для |
про |
|
|||||||||||
|
|
изводства |
сортовой |
продукции |
из |
металла |
не |
325 |
||||||
|
.................................................. |
прерывной |
разливки |
|
|
|
|
|
||||||
Производство сортовой продукции из непрерывнолитых слябов |
325 |
|||||||||||||
на действующих ............................................................з а в о д а х |
|
|
|
непрерывнолитых |
сля |
|||||||||
Производство |
сортовой |
продукции из |
335 |
|||||||||||
бов на новых ..........................................................................заводах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Г л а в а |
16. Сталеплавильно - прокатные комплексы |
для |
про- |
' |
||||||||||
|
|
изводства |
листовой |
продукции |
из |
металла |
не |
338 |
||||||
|
.................................................. |
прерывной |
разливки |
|
|
|
|
|
||||||
Технологические процессы прокатки листовойпродукции . |
. |
338 |
||||||||||||
Комплекс непрерывной разливки, совмещенный с непрерывным |
341 |
|||||||||||||
редуцирующим ................................................................а гр е га т о м |
|
|
с реверсивным |
редуцирую |
||||||||||
Комплекс |
непрерывной |
разливки |
345 |
|||||||||||
щим с т а н о ..........................................................................................м |
|
|
|
редуцирующим |
широкополосным |
|||||||||
Комплекс |
с |
непрерывным |
354 |
|||||||||||
с т а н о м |
..................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
17. Некоторые экономические аспекты новых про |
362 |
||||||||||||
............................................................................... |
|
цессов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Экономическая |
эффективность |
производства |
сортовой и |
ли |
|
|||||||||
стовой продукции из непрерывнолитых слябов с использова |
362 |
|||||||||||||
нием блюмингов ...................................на действующих заводах |
|
|
|
|
||||||||||
Экономическая эффективность производства листовой продук |
372 |
|||||||||||||
ции из унифицированных ....................непрерывнолитых сл ябов |
|
|
||||||||||||
Список литературы.......................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
380 |
|||
5
ПРЕДИСЛОВИЕ
В соответствии с решениями XXIV съезда КПСС в черной металлургии в настоящее время происходят серь езные качественные изменения. Большое развитие полу чил экономичный кислородно-конвертерный способ про изводства стали. Широко внедряется непрерывная раз ливка стали. Разработан новый способ прокатки, извест ный как процесс редуцирования, который позволяет получить весь сортамент сортовых профилей и всю ли стовую продукцию из унифицированных непрерывноли тых слябов с отношением сторон сечения 1:8 и более [1].
Процесс редуцирования в сочетании с непрерывной разливкой открыл новые возможности дальнейшего про гресса металлургического производства, в результате чего могут быть созданы уникальные, высокопроизводи тельные и с совершенной технологией сталеплавильно прокатные комплексы для производства листовой и сор товой продукции.
Возникли также условия для широкого внедрения непрерывной разливки на ряде действующих заводов черной металлургии.
Используя работающие блюминги для прокатки на них непрерывнолитых слябов, осуществляя необходимую реконструкцию блюмингов с заменой в дальнейшем на гревательных колодцев более прогрессивными нагрева тельными печами, можно без ломки существующих тех нологических потоков перевести действующие металлур гические заводы на современную высокоэкономичную технологию, обеспечивающую высокое качество продук ции.
Важной предпосылкой всего этого является процесс редуцирования слябов непрерывной разливки, приори тет на который принадлежит Советскому Союзу.
На протяжении ряда лет новый своеобразный про цесс редуцирования разрабатывался и изучался в ЦНИИчермете. Исследование проводилось современными мето
6
дами физического моделирования и в пределах возмож ного в производственных условиях на ряде заводов. По ложительные результаты изучения процесса, многочи сленные проектные разработки послужили основанием для ряда практических решений.
Настоящая книга обобщает результаты проведенных работ. В ней освещаются важнейшие особенности ново го процесса редуцирования, его технологические и каче
ственные возможности. |
|
активное участие |
|
В исследовании |
нового прецесса |
||
принимали кандидаты |
техн. наук. |
В. П. Морозов, |
|
С. Е. Кондрашин, |
Л. Л. |
Мадорский, |
В. Г. Ламинцев, |
Э. В. Никитин, которым автор выражает свою благодар ность.
Автор благодарен руководству ЦНИИчермета за предоставленную возможность выполнить большую про грамму работ по рассматриваемой проблеме и выража ет признательность руководству ВНИИметмаша за под держку в практической реализации нового процесса и создания на его основе современных металлургических комплексов.
7
ВВЕДЕНИЕ
Достижения современной металлургической науки и техники позволяют на базе использования кислородно конвертерного способа производства стали, ее непрерыв ной разливки и нового способа редуцирования непре рывнолитых слитков — слябов, создавать высокопроиз водительные и компактные металлургические сталепла вильно-прокатные комплексы. Такие комплексы должны, состоять из конвертеров емкостью 250—500 т, современ ных радиальных, криволинейных или других типов уста новок непрерывной разливки унифицированных слитковслябов и редуцирующих агрегатов. Редуцирующие агре гаты могут быть отдельно стоящими или могут входить в состав непрерывных редуцирующих листовых, загото вочных и других станов, необходимых для прокатки все го сортамента прокатной продукции. Такие сталепла вильно-прокатные комплексы могут производить до 12 млн. т прокатной продукции в год.
Используя прогрессивные технологические процессы, на таких комплексах можно выпускать продукцию са мого высокого качества и сравнительно дешевую, доби
ваясь при этом и высокой производительности |
труда. |
В настоящей книге рассматриваются вопросы, |
касаю |
щиеся главным образом прокатной стадии производства в сталеплавильно-прокатных комплексах, но именно про катная часть комплексов, вернее, ее начальная стадия, определяет существо и возможности их сталеплавиль ной части.
В настоящее время существуют две концепции раз вития сталеплавильно-прокатного производства. Обе они связаны с условиями непрерывной разливки стали. По одной из этих концепций, в прокатном производстве бу дущего должен быть исключен первый — обжимной пе редел, после которого на сортовые станы поступают ис ходные заготовки различных сечений, а на листовые станы — слябы различной ширины и толщины, необхо димые для производства всего сортамента листов. Со гласно этой концепции, полный набор заготовок для сор
8
товых станов и слябов для листового |
производства сле |
дует получать не п р о к а т к о й , как |
обычно, а путем |
о т л и в к и на установках непрерывной разливки. Сторон ники такого процесса считают, что при отливке загото вок всех исходных сечений и всей гаммы слябов отпада ет необходимость в таком дорогом и мощном оборудова нии, как блюминги, заготовочные станы и слябинги [2].
Согласно другой концепции, автором которой являет ся пишущий эти строки [3; 4], дальнейший прогресс черной металлургии возможен только1 в том случае, если и при переходе на непрерывную разливку будет со хранен способ прокатки заготовок для сортовых станов и слябов для листовых станов. В настоящее время на ряде заводов все эти заготовки и слябы получают из большего количества обычных слитков различных сече ний и массы, в соответствии же с концепцией автора, ис ходные слитки непрерывной разливки должны быть уни фицированы, а количество их типоразмеров сведено к минимуму, вплоть до одного-двух. В некоторых случаях при этом необходим и первый передел, а следовательно, и соответствующее оборудование для его осуществле ния, однако именно этот первый передел обеспечивает условия для создания сталеплавильно-прокатных комп лексов с таким составом оборудования и с такой техно логией, которые делают эти комплексы наиболее техни чески и экономически обоснованными.
Особенности кристаллизации и охлаждения отливае мого металла и скоростные возможности процесса не прерывной разливки таковы, что чем меньше сечение от ливаемого слитка, значит и масса 1 йог. м, тем меньше может быть и масса разливаемого на данной установке за определенное время объема стали, т. е. масса плавки. Такое ограничение массы плавки сохраняется даже при самом крайнем усложнении машин непрерывной раз ливки, когда на них одновременно отливаются слитки не одного-двух сечений, а четырех, шести, восьми и больше.
Ограничения емкости сталеплавильных агрегатов противоречат современной тенденции развития стале плавильных агрегатов, единичная мощность которых,
1 На заводах небольшой производительности не исключается ис пользование исходных непрерывнолитых слитков в виде литых квад ратов даже очень малого сечения, прокатываемых на нужные профи ли непосредственно на чистовых станах без применения редуциро вания.
9