» » Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали
06.02.2015

Этот участок характерен тем, что на него поступает жидкий металл. После МНЛЗ он может становиться твердым, а может и сохраняться жидкая сердцевина, но в обоих случаях поддерживается еще достаточно высокая температура и происходит прокатка горячего металла. То есть тепло жидкого металла сохраняется в твердом металле. На этом участке идеальным агрегатом для совмещения процессов разливки и прокатки является литейно-прокатный модуль. Идея совмещения процессов разливки и прокатки металла возникла в XIX веке. Она долго не получала своей практической реализации по ряду причин. Лишь в 40-х годах прошлого века способ бесслитковой прокатки был реализован для получения проволоки из алюминия. К настоящему времени эта проблема решена и во многих странах мира работают ЛПМ для получения проволоки из цветных металлов.
Можно считать, что первым для производства стальной катанки стал ЛПМ (опытный образец), который был создан во ВНИИМЕТМАШе и введен в действие в 1963 г. ЛПМ состоял из радиальной МНЛЗ с кристаллизатором сечением 38x47 мм, универсального планетарного стана и чистовой группы клетей для прокатки катанки диаметром 6 мм.
Проведенные на этой установке исследования и опыт ее эксплуатации позволили ВНИИМЕТМАШу создать ЛПМ для производства катанки из специальных сталей и сплавов, на котором впервые в мировой практике было успешно осуществлено прямое совмещение разливки стальных заготовок с прокаткой, Этот агрегат уже долгое время эксплуатируется на металлургическом заводе «Электросталь» (Россия).
Схема размещения основного оборудования ЛПМ, температурные условия разливки и прокатки, а также изменения сечения по ходу прокатки показаны на рис. 21.
Показанная на рис. 21 индукционная печь работает на твердой металлошихте. Жидкий металл из разливочного ковша, в днище которого расположен дозирующий стакан, подается в промежуточный ковш и далее - в МНЛЗ радиального типа с возвратно-поступательно движущимся кристаллизатором и зоной вторичного охлаждения, имеющей водяное и водовоздушное охлаждение. После затвердевания заготовки с помощью правильно-тянущего устройства попадают в тянущие ролики и подогревают в индукторе до 1200°С.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Далее заготовка сечением 60x80 мм поступает в обжимную (задающую) клеть, где прокатывается в круг диаметром 67 мм. В планетарной клети производят 50-кратную втяжку. Вследствие больших деформаций в клети происходит интенсивный разогрев металла; его температура повышается на 100-150°С. В чистовую группу клетей (две отдельно стоящие клети) подкат, имеющий в продольном направлении периодическое сечение, поступает с пульсирующей скоростью. В связи с этим группа оснащена автоматическими петлерегуляторами. Из чистовой группы клетей выходит катанка диаметром 10,5 мм. Для получения катанки диаметром 8 мм имеется четырехклетевой блок с расположением клетей под углом 45°, что позволяет исключить кантовку заготовок.
Примененная технология, по сравнению с многоступенчатой традиционной технологией, дает возможность сократить технологический цикл в 100 раз и более чем в 3 раза снизить расход энергии на подогрев металла. Катанку производят из коррозионностойких и высоколегированных сталей, а также из жаропрочных сплавов и сплавов с особыми физическими свойствами. При этом себестоимость катанки снижается примерно на 20%, а из железохромалюминиевых сплавов — в 5 раз. Таким образом, за счет применения планетарного стана удалось совместить низкую скорость разливки стали и высокую скорость прокатки заготовки. В описанном ЛПМ решены такие очень важные задачи:
- за счет применения планетарной клети решена актуальнейшая задача совмещения скоростных условий разливки и прокатки стали;
- литейно-прокатный модуль предназначен для выпуска готовой продукции;
- показано, что в ЛПМ можно производить высококачественную продукцию, в том числе и из высоколегированных сталей;
- показано, что может дать применение ЛПМ.
За рубежом к созданию литейно-прокатных модулей для стали приступили в середине 60-х годов прошлого века. Причем на первом этапе совместили непрерывную разливку стали в крупное сечение и получение из нее заготовок мелких сечений. Задача получения из непрерывного слитка готового сортового или листового проката не стояла, поскольку необходимо было решать задачу совмещения скорости разливки и прокатки на сортовом или листовом стане.
Нами уже было отмечено выше, что на первых зарубежных ЛПМ прокатку отлитой на МНЛЗ заготовки производили с неполностью затвердевшей сердцевиной. Первый такой ЛПМ введен в промышленную эксплуатацию фирмой Бёлер (Австрия) в 1967 г. Непрерывнолитой слиток сечением 140x140 мм после выхода из МНЛЗ поступал в четырехклетевой стан (две клети с горизонтальными ватками чередуются с двумя клетями с вертикальными валками), в котором его обжимали до сечения 80x80 мм.
В 1968 г, аналогичные совмещенные агрегаты ввели в действие в США, Германии, а несколько позже и в других странах. На рис.22 приведена схема расположения основного оборудования ЛПМ, построенного на заводе фирмы «Бадише Штаяьверке» в Келе (Германия). МНЛЗ четырех ручьевая, радиальная, со встроенными рабочими (обжимными) клетями. МНЛЗ предназначена для отливки непрерывнолитых слитков толщиной 95-355 и шириной 145-355 мм. Скорость вытягивания непрерывнолитого слитка 2,8 м/мин.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

На каждом ручье МНЛЗ установлено по одной двухвалковой клети. Возможные режимы обжатий полностью затвердевшей заготовки приведены в табл. 4.
В работе режим обжатий, представленный в табл. 4, не прокомментирован, поэтому возьмем это на себя. Поскольку, судя по всему, проход в обжимной клети делается всего один, то при значительных обжатиях и при узкой ширине слитка в ней происходит его большое уширение, вплоть до получения во всех случаях квадратной заготовки. При прокатке в гладких валках была бы получена заготовка с выпуклыми боковыми гранями, но применены ящичные калибры, позволяющие получить заготовку с практически прямыми боковыми гранями. Вызывает большое сомнение использование на практике всего спектра указанных в таблице заготовок. Для каждой из них необходимо иметь свой кристаллизатор в МНЛЗ и свой калибр в валках прокатного стана. Вероятно, на практике в указанном модуле применяли максимум 5-7 кристаллизаторов. Да и диапазон толщин слитков 145-355 мм очень велик и в одной МНЛЗ нецелесообразен.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

В тексте статьи указано, что МНЛЗ предназначена для отливки слитков толщиной 93 мм и шириной 130-145 мм с последующим обжатием до сечения заготовки 100x100 мм. Отметим, что в тексте, вероятно, допущена ошибка, 93 мм - это ширина, а 130-145 мм - толщина слитка.
Наличие одной клети в каждом из ручьев МНЛЗ обусловливает либо отливку не квадратной, а прямоугольной заготовки, тогда в прокатной клети возможно получение квадратной заготовки (этот вариант и показан в табл. 4), либо отливают слиток квадратного сечения, и тогда из прокатной клети будет выходить прямоугольная заготовка.
При дальнейшем описании ЛПМ в обзоре представлен стан с двумя клетями (вероятно, одна с горизонтально расположенными валками, другая - с вертикально) в каждом ручье трехручьевой МНЛЗ.
На рис. 23 показана схема расположения оборудования ЛПМ для редуцирования непрерывнолитых слябов, построенного в 1968 г. на заводе в Гейри фирмы «Юнайтед Стейтс».
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Сталь поступает из кислородно-конвертерного цеха со 180-тонными конверторами, выборочно проходя внепечное вакуумирование. МНЛЗ башенного типа (судя по рисунку, криволинейная), одноручьевая, В ней применяют кристаллизаторы двух сечений: 1400x235 и 1930x235 мм (толщина слябов в кристаллизаторах одинаковая). Высота МНЛЗ от уровня пола цеха до верха кристаллизатора 27,75 м, а длина непрерывнолитого слитка от зеркала металла в кристаллизаторе до участка резки - около 68 м.
После правильной машины (см. рис. 23) расположена проходная роликовая печь для выравнивания температуры слитка по сечению и нагрева до температуры прокатки. Прокатку производят в непрерывном прокатном стане, состоящем из трех клетей с горизонтально расположенными валками и четырех клетей с вертикально расположенными валками. Скорости прокатки в прокатных клетях автоматически синхронизированы со скоростью вытягивания слитка из МНЛЗ. Перед первой клетью установлен гидросбив окалины (на рис. 23 не показан).
Прокатный стан фактически является непрерывно-заготовочным станом, которые устанавливали за блюмингами.
В обзоре приводится такой пример работы совмещенных МНЛЗ и прокатного стана. При разливке 12 плавок (не стоит забывать, что конвертеры 180-тонные) методом «плавка на плавку» через кристаллизатор сечением 1400x235 мм было получено после прокатного стана 600 т слябов сечением 965x200 мм, потом 800 т сечением 915x200 мм, следующие 600 т сечением 915x195 и остальные 400 т - сечением 815x200 мм. Из представленных данных видно, что толщина непрерывнолитых слябов снижалась с 235 до постоянных 200 мм, а ширина с 1400 до разных значений - от 965 до 815 мм. То есть, возможности комплекса были очень широки. Годовая производительность комплекса - 1,8 млн.т.
На начало 1970 г, за рубежом работало 7 ЛПМ общей годовой производительностью 2,5-3 млн.т, а годовая производительность отдельных ЛПМ находилась в диапазоне от 25 тыс. до 1,8 млн.т. Из семи действующих ЛПМ на пяти производили сортовые заготовки, на двух — слябовые.
Ещё в 90-х годах прошлого века продолжали строить ЛПМ для производства сортовых заготовок с установкой непосредственно за МНЛЗ редуцирующего прокатного стана. Так, фирма «Рипаблик инжиниринг» ввела на заводе в Кантове (США) ЛПМ (поставщик фирма «Даниэли»), на котором в МНЛЗ отливают блюмы сечением 254x330 мм и далее прокатывают их в прокатных клетях, выпуская сечение заготовок в диапазоне 100x100/215x215 мм. Производительность ЛПМ 675 тыс.т/год.
Введение в действие 6-ти и 8-ми ручьевых МНЛЗ сделало нецелесообразным установку в их составе редуцирующих клетей (их становилось много, а это дорого, и кроме того, возникли трудности их размещения). Целесообразнее стала отливка в МНЛЗ заготовок малых сечений для непрерывных проволочных и мелкосортных станов, и средних - для сортовых станов, В этом случае МНЛЗ и прокатные станы работали раздельно, с промежуточным нагревом заготовок в нагревательных печах (обычно методических) непосредственно перед прокаткой.
Это было обусловлено трудностями объединения в единый модуль МНЛЗ и сортового прокатного стана. Основные из них связаны с тем, что станы имеют широкий марочный и размерный сортамент, на них прокатывают продукцию разной формы, часто партии металла невелики. Все перечисленное обусловливает различную производительность прокатного стана, а МНЛЗ имеет сравнительно постоянную производительность. Причем сложности совмещения сортового стана возникают не только при объединении их с ЛПМ, но и при организации прямой прокатки и даже высокотемпературного горячего посада.
В работе рассмотрены четыре варианта совмещения МНЛЗ с проволочным (мелкосортным) станом (рис.24).
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

В схеме а заготовки с МНЛЗ поступают в накопитель-термостат. Он необходим для накопления слябов, так как производительность МНЛЗ меньше производительности прокатного стана. Пока происходит накопление слябов, в нагревательную печь загружают холодные заготовки со склада. После накопления требуемой партии заготовок (или несколько раньше, так как при подаче заготовок из копильника в печь с МНЛЗ в копильник будут продолжать поступать заготовки) их подают для подогрева в нагревательную печь и далее - в прокатку. При этом желательно иметь большие партии как холодных, так и горячих слябов, а они должны нагреваться в одной печи. К этому следует добавить, что целесообразно иметь нагревательную печь с торцевой (для холодных заготовок) и боковой (для горячих слябов) посадкой, В случае остановки стана заготовки с МНЛЗ поступают на склад.
В схеме б, по сравнению со схемой а, добавлена еще одна нагревательная печь. В этом случае первая печь предназначена для нагрева заготовок до 750°С и тогда во вторую печь всегда поступают заготовки с температурой 750°С, и режим нагрева будет изменяться только при изменении марки стали и размера заготовок. По нашему мнению, этот вариант существенно дороже, и лучше вариант применения одной печи с торцевой посадкой холодных заготовок и боковой - горячих.
Вариант в отличается тем, что печь высокотемпературного нагрева заменена индукционной установкой. Автор статьи отмечает достоинства индукционного нагрева (быстрый нагрев, уменьшение потерь металла с окалиной), а также его недостатки - большую стоимость индукционного нагрева по сравнению с газовым и большие капиталозатраты на строительство установки.
Схема г позволяет производить два варианта движения заготовок.
Первый вариант - заготовки с МНЛЗ с температурой 550-750°С поступают в печь высокотемпературного нагрева и далее к прокатному стану. Этот вариант реален, когда прокатывают профили трудоемкого сортамента и производительность прокатного стана примерно равна производительности МНЛЗ.
Второй вариант - заготовки поступают с МНЛЗ с температурой 1000°C в двухэтажный накопитель и транспортируются по его нижнему этажу, а по верхнему этажу в противоположном направлении движутся холодные заготовки, которые нагреваются от горячих заготовок главным образом излучением. После этого они поступают в печь высокотемпературного нагрева. Заготовки же, поступившие с МНЛЗ и прошедшие двухэтажный накопитель, поступают на приемную решетку и дальше - на склад.
Характерным для всех проанализированных схем является то, что в качестве нагревательного устройства применена методическая нагревательная печь (в вариантах б и г она по длине меньше, чем в варианте а, так как в вариантах б и г в нагревательную печь холодные заготовки не поступают). Во всех вариантах имеется накопитель-термостат и предусмотрена в разном виде посадка и холодных заготовок.
Всё это позволяет, во-первых, сохранить тепло металла, приобретенное в стаде плав ильном переделе, во-вторых, создать временный буфер при несоответствии производительности МНЛЗ и прокатного стана, в том числе, и путем определенной доли холодного посада заготовок,
И ещё раз следует подчеркнуть, что ни в одной из рассмотренных схем непрерывнолитой слиток одновременно в МНЛЗ и прокатном стане не находится, По этому пути пошли как при создании сортовых, так и листовых ЛПМ. По сути дела, такая идеология и стала основой при создании ЛПМ.
Существует некоторое различие и в целях, преследуемых при создании сортовых и листовых ЛПМ.
Представленный ранее ЛПМ, действующий на заводе «Электросталь», долгое время был единственным агрегатом, где организовано прямое совмещение процессов разливки и прокатки, В последующие годы в создании сортовых модулей определились две концепции - применение криволинейных (или радиальных) МНЛЗ с выдачей квадратных заготовок либо горизонтальных с выдачей из МНЛЗ круглых заготовок. В свою очередь, между МНЛЗ и прокатным станом тоже имеют место два варианта применения нагревательных средств -либо проходные печи, либо методические печи с торцевой посадкой холодных и боковой горячих заготовок.
Первый в мире завод, на котором действует ЛПМ для производства сортового проката аз специальных сталей, начал работать в 2000 г. в Удине (Италия). Он получил название «Luna». Создатель ЛПМ фирма «Даниэли».
Схема расположения основного оборудования ЛПМ завода «Luna» показана на рис. 25.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

ЛПМ предназначен для производства прутков диаметром 20-100 мм и квадратного профиля со стороной 40-100 мм в прутках, а также для круглых профилей диаметром 15-50 мм в бунтах. Марки стали: углеродистые, цементируемые, микролегированные, подшипниковые, пружинные и коррозионностойкие. Годовое производство 500 тыс.т. В ЛПМ применена двухручьевая МНЛЗ. Сечение отливаемых заготовок 200x160 мм. Скорость литья, в зависимости от марки стали, 3,5-6 м/мин. Промежуточный ковш имеет емкость 30 т.
В закалочных камерах проходят закалку цементируемые и раскисленные алюминием низко- и среднеуглеродистые стали.
Далее от непрерывнолитого слитка отрезают раскат.
Предусмотрена роликовая туннельная проходная печь для подогрева и выравнивания температуры по поперечному и продольному сечению заготовки. Печь имеет длину 125 м и разбита на две секции, Первая секция нагрева. В неё поступают заготовки с одного или двух ручьев (линий) МНЛЗ. При работе с двумя ручьями печь является и буфером-накопителем заготовок. Вторая секция томильная. Она предназначена для бесконечного режима работы ЛПМ (с линии 1) или полубесконечного режима (получение заготовок поочередно с линий 1 и 2). В первом случае длина заготовки изменяется от 14 м до бесконечности (точнее, до окончания серии плавок в МНЛЗ). Во втором случае печь является буфером между МНЛЗ и прокатным станом. При этом непрерывнолитой слиток режут на заготовки длиной 45 м и они поочередно поступают в печь. Перемещение заготовок с линии 2 на линию 1 осуществляется сталкивателем, ролики которого имеют консольную опору, индивидуальный привод и водяное охлаждение. Печь отапливают газовыми горелками, смонтированными на её боковых стенках.
Прокатный стан состоит из 17 клетей, размещенных в черновой, промежуточной и чистовой группах клетей. Клети с вертикальными и горизонтальными валками чередуются. Применены бесстанинные прокатные клети. Они оборудованы месдозами, системами автоматики и дефектоскопом (здесь) для обнаружения дефектов. Применен трехвалковый редукционно-калибровочный блок фирм Кокс/Даниэли (RSB - Reducing and Sizing Block). Установленное оборудование позволяет переходить на прокатку другого профиля или размера за пять минут,
В ЛПМ предусмотрена комбинированная термическая обработка в технологическом потоке. Первая линия охлаждения, установленная перед RSB-блоком, обеспечивает температуру конца прокатки 700-1000°C для всех прутков диаметром менее 40 мм и 800-950°C для всех остальных круглых профилей. Для круглых профилей, сматываемых в бунты, предусмотрена печь отжига бунтов (позиция 9). Участок окончательного охлаждения имеет длину 90 м и на нем возможно три режима охлаждения для круглых профилей диаметром 20-90 мм, поставляемых в прутках:
- снижение температуры до оптимального значения для подачи их на холодильник или в печь для отжига (позиция 13);
- ускоренное охлаждение металла с температуры конца прокатки до температуры 550°С без закалки;
- закалка с температуры конца прокатки до 100°C, обеспечивающая равномерную закалку металла по всему поперечному сечению.
Печь для отжига отапливается газом, слой прутков в ней либо транспортируют с заданной скоростью, либо выдерживают заданное время.
Виды обработки проката в потоке:
- закалка и отпуск;
- отжиг для улучшения условий дальнейшей обработки давлением или резанием (шарикоподшипниковые, пружинные, легированные стали);
- замедленное охлаждение (цементируемые, закаленные и отпущенные, мартенситные, коррозионностойкие стали);
- растворение включений (аустенитные коррозионностойкие стали);
- смягчающий отжиг (шарикоподшипниковые, рессорно-пружинные стали).
Температура металла контролируется по всей технологической линии стана. Окончательная отделка продукции заключается в механическом удалении окалины, порезке раскатов на мерные длины, неразрушающем контроле, маркировке, упаковке и складировании готовой продукции.
Круглые профили формируют в пачки шестиугольного профиля, а квадратные и шестиугольные - квадратного. Линия производства проката в бунтах состоит из двух моталок, конвейера с контролируемым охлаждением металла, устройств обрезки и уплотнения бунтов.
Регулирование размеров проката, параметров прокатки и управление всем процессом производится с помощью систем автоматики.
Создатели ЛПМ считают, что его основными преимуществами перед традиционными технологиями и оборудованием являются
- высокая производительность;
- повышение выхода годного;
- низкие затраты энергоресурсов;
- получение продукции с требуемыми механическими, технологическими свойствами и высокой точностью;
- короткие сроки выполнения заказов.
Всё это обеспечивает снижение себестоимости продукции при производстве легированных сталей до 45-50 $ на тонну. При производстве продукции из рядовых марок стали это снижение составляет 14 $/т.
Фирмой «Маннесманн-Демаг» разработан ЛПМ, схема которого показана на рис. 26. ЛПМ предназначен для производства прутков диаметром 13-17 мм, в бунтах - диаметром 13-40 мм, полос сечением 30х8/90х12 мм в пакетах, катанки и круглых профилей диаметром 5-18 мм из рядовых и качественных углеродистых и легированных марок стали в бунтах. Основными техническими решениями, заложенными в ЛПМ, являются: горизонтальная МНЛЗ; традиционная методическая печь; машина интенсивного обжатия (МИО), в которой использован принцип поперечно-винтовой прокатки.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Создатели ЛПМ объясняют применение горизонтальной МНЛЗ и отливки заготовок круглого сечения следующим:
- круглые заготовки охлаждаются равномерно, что обеспечивает предпосылки высокого качества их поверхности;
- на горизонтальных МНЛЗ можно разливать стали, которые не поддаются разливке на МНЛЗ других типов;
- кристаллизаторы круглой формы экономически более выгодны, чем прямоугольные или квадратные, из-за уменьшения затрат на последующую обработку металла. Этим и обусловлено применение МИО, на которую можно подавать заготовку больших поперечных сечений и только круглую.
На горизонтальной МНЛЗ отливают заготовки диаметром 140-160 мм (из углеродистых сталей) и 110-125 мм (из легированных сталей). Длина заготовок в обоих случаях 6 м.
Заготовки либо сразу после МНЛЗ в горячем состоянии поступают в нагревательную печь (в этом случае посадку производят в окно, расположенное на расстоянии примерно 1/3 длины печи от зоны посада холодных заготовок), либо (при несогласованности работы МНЛЗ и прокатного стана) сначала на склад, а потом уже, в холодном состоянии - в нагревательную печь. Нагревательная печь традиционная методическая, вероятно, с шагающими балками. Она предназначена как для нагрева заготовок и обеспечения равномерной их температуры в поперечном и продольном сечениях, так и как буфер между МНЛЗ и прокатным станом.
После нагрева заготовки поступают в гидросбив для удаления печной окалины и далее в МИО. МИО состоит из планетарной передачи с тремя смещенными на 120° одна относительно другой валковых головок (валков). Г данный привод вращает ротор через цилиндрические передачи. Три смещенные на 120° промежуточные шестерни вращаются вокруг центральной шестерни, расположенной внутри машины. Достоинство такой конструкции - двусторонняя шарикоподшипниковая опора ротора. Дополнительный привод воздействует через конусную и цилиндрическую передачи непосредственно на центральную шестерню. Отношение между числом оборотов ротора и валков может изменяться дополнительным приводом до тех пор, пока заготовка перестанет вращаться.
Достоинства МИО:
- высокая обжитая способность (коэффициент вытяжки 6-8);
- образуется благоприятный температурный профиль по длине заготовки за счет больших обжатий и короткого очага деформации (разогрев заготовки);
- безударный захват заготовки;
- не требуются проводки;
- более быстрая перевалка валков (без смены клети);
- меньше численность обслуживающего персонала;
- капитальные затраты меньше на 75%, чем на традиционную шестиклетевую группу;
- расходы на валки и арматуру в 5 раз меньше, чем на традиционной шестиклетевой группе.
Круглые заготовки диаметров 140-160 и 110-125 мм прокатывают в МИО до диаметров 62-80 мм за один проход (для обычных и качественных углеродистых марок стали коэффициент вытяжки находится в диапазоне от 3,1 до 6,6, а для труднодеформируемых - в диапазоне от 1,9 до 4,1).
После МИО зачищают концы раската и прокатывают его в 12 двухвалковых клетях с чередованием горизонтальных и вертикальных клетей. Имеются две промежуточные и чистовая группа клетей. Предусмотрена возможность перемещения клетей таким образом, что линия прокатки остается постоянной. Клети бесстанинные.
Для всей непрерывной линии используется система калибров круг-овал-круг, которая даёт следующие преимущества: меньший износ калибров; равномерное снижение обжатия за проход; равномерное распределение температуры.
Среднее значение относительного обжатия от клети 1 до клети 12 составляет 22%, а от клети 7 до клети 12 - 20%. Такое распределение и величина относительного обжатия желательны при прокатке легированных сталей.
Высокая точность размеров прутков обеспечивается трехвалковым калибровочным блоком и применением систем автоматики.
После калибровочного блока имеются три линии.
Первая линия - для прутков круглого сечения диаметром 13-17 мм и плоских прутков. Они охлаждаются на холодильнике, режутся на мерные длины и пакетируются.
Вторая линия - для круглых профилей диаметром 13-40 мм в бунтах. Смотку профилей производят на моталках.
Третья линия (проволочная) - для катанки и круглых профилей диаметром 5,5-18 мм. В этой линии установлен чистовой блок клетей, в котором также использована система калибров круг-овал-круг. Валки представляют собой кольца из вольфрам-карбидового сплава, диаметром 210 мм во всех клетях блока. Осевые силы прокатки воспринимаются двухрядными шарикоподшипниками. Такие блоки имеют следующие преимущества: обеспечивают высокую точность прокатки; позволяют вести прокатку со скоростью 120 м/с; смена калибров и валков производится за несколько минут.
Наиболее интенсивный режим обжатий имеет место при прокатке катанки диаметром 5,5 мм из прутка диаметром 14,5 мм. При этом среднее относительное обжатие составляет 17,5%.
С помощью виткообразователя витки катанки укладывают на транспортер, по нему подают на виткосборник и навешивают на крюки транспортера. Окончательно охлажденные бунты подпрессовывают и разгружают на склад готовой продукции.
В ЛПМ предусмотрено несколько вариантов охлаждения металла.
В установке охлаждения (см, рис.26, позиция 12) происходит термомеханическое упрочнение конструкционных марок стали. Аналогичная душирующая установка размещена в проволочной линии перед чистовым блоком клетей и также преследует цель термоупрочнения проката. Эти установки служат также для охлаждения труднодеформируемых сталей, имеющих узкий температурный диапазон деформирования, поскольку при прокатке в МИО и клетях промежуточных групп они разогреваются.
Душирующая установка за калибровочной линией и перед моталками (вторая линия) охлаждает прутки для получения требуемой микроструктуры и механических свойств металла. Для аустенитных нержавеющих сталей охлаждение требуется до температуры 400°С. При этом исключается последующая термообработка. При охлаждении арматурных профилей становится возможным их изготовление из нелегированных сталей,
В проволочной линии имеется душирующая установка, которая предназначена для понижения температуры катанки до 700°С (в блоке чистовых клетей происходит достаточно интенсивный разогрев металла). Такое охлаждение способствует образованию мелкозернистой структуры металла.
Уложенные с помощью виткообразователя на транспортер, витки катанки охлаждаются потоками воздуха. Таким образом окончательно формируется микроструктура металла.
Создатели ЛПМ считают, что разработанная концепция позволяет создать цех на годовое производство до 400 тыс.т проката.
Во ВНИИМЕТМАШе разработано несколько ЛПМ и МНЛЗ горизонтального типа. На рис.27 представлена МНЛЗ горизонтального типа для отливки заготовок квадратного сечения со стороной 110, 125, 145 и 175 мм. За МНЛЗ установлен непрерывный мелкосортный стан, включающий участок индукционного нагрева, черновую группу из восьми чередующихся горизонтальных и вертикальных клетей, чистовую группу клетей, участок термической обработки, ножницы, участок охлаждения и уборки проката. Общая масса оборудования комплекса составляет 1100 т, годовое производство до 80 тыс.т.
Предполагалось на ЛПМ производить арматурные профили №12-28, круглые профили диаметром 12-48 мм, а также полосы, шестигранники и уголки. Сведений о реализации ЛПМ нет, хотя сообщение о начале изготовления оборудования было.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Вариант ЛПМ с криволинейной МНЛЗ показан на рис.28. Масса разливаемой на МНЛЗ плавки 6-12 т, диаметр получаемой заготовки 80 мм, скорость разливки 3,5 м/мин. Непрерывный слиток разрезают на заготовки требуемой длины и подогревают в индукционном подогревателе. Далее заготовки с помощью толкателя задают в трехвалковую клеть поперечно-винтовой прокатки. За счет дополнительных сдвиговых деформаций происходит глубокая проработка металла, а коэффициент вытяжки равен 7. Одновременно повышается температура раската. Применение клети поперечно-винтовой прокатки уменьшает массу оборудования и площадь, занимаемую мини-станом.
Далее следуют клети черновой и чистовой групп, установка термоупрочнения металла, порезка и охлаждение заготовок.
Сортамент стана: арматурные №12-20 и круглые профили диаметром 14-20 мм, поставляемые в прутках длиной 6-12 м и массой пакета до 5 т. Масса основного оборудования мини-стана с МНЛЗ - 80 т, длина ЛПМ - 80 м, в том числе длина стана 55 м. Мини-комплекс рассчитан на производство 12-30 тыс.т в год.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Следующим этапом развития стало создание сортовых ЛПМ для производства фасонных профилей. Они базируются на МНЛЗ, отливающих заготовки, по форме близкие к готовому профилю.
Впервые литьё балочных профилей было опробовано в 1968 г. на заводе корпорации «Алгома стил» (Канада). Первая установка, на которой реализовали процесс непрерывного литья заготовок, максимально приближенных по форме к готовому изделию, введена в США в 1992 г. на заводе фирмы «Чапарел Стил».
На заводе имеются две дуговые электропечи, две установки ковш-печь и 13 ручьев непрерывной разливки, в том числе два ручья горизонтальной МНЛЗ. Годовое производство завода 1,3 млн.т. Основной вид продукции - строительные конструкции. По сообщению, на МНЛЗ отливают фигурную заготовку с толщиной стенки 50 мм, высотой 600 мм, далее следует прокатка.
В работе сформулировано отличие технологии производства непрерывнолитых заготовок, приближенных к размерам готовой продукции, от технологии традиционных МНЛЗ. Так, если фигурный непрерывнолитой слиток имеет толщину стенки примерно 100 мм, то при новой технологии - 50 мм. В этой же работе отмечено, что к середине 90-х годов прошлого века было построено 15 установок для производства балок, рельсов и других профилей в США, Японии, Тайване, Китае.
Одним из наиболее крупных производителей ЛТТМ, на которых производят балки, рельсы, швеллеры и другие профили, является фирма «Шлеманн-Демаг» («SMS-Демаг»). Фирма ввела такие обозначения технологий: СВР - Compact Beam Production (для производства балок); CRP - Compact Rail Production (для производства рельсов). Принципиально непрерывнолитые фигурные заготовки с толщиной стенки менее 100 мм (вплоть до 50 мм) можно сразу прокатывать в универсальных клетях и получать готовую продукцию, но тогда необходимо будет иметь для МНЛЗ много кристаллизаторов разных сечений и размеров. Поэтому четко сформировалась технология, когда фигурная, близкая к конечной форме профиля заготовка сначала поступает в реверсивную обжимную клеть крупносортного или рельсобалочного стана.
Линии СВР фирмы «SMS-Демаг» изготавливают на производство от 0,4 до 1,3 млн.т. Исходные заготовки имеют высоту от 200 до 1120 мм и ширину полки до 500 мм. Их можно разделить на три группы: традиционные с толщиной стенки более 100 мм, позволяющие получать широкий диапазон балок по размерам; традиционные с одинаковыми высотами полок и изменяемой толщиной стенки для специальных готовых профилей; с толщиной стенки примерно 50 мм для меньшего диапазона сортамента балочных профилей. Обычно агрегаты СВР фирмы «SMS-Демаг» из двух типов сечений исходных заготовок получают до 100 готовых профилей. Традиционной для этих ЛПМ является технологическая схема: отливка заготовки в МНЛЗ - выравнивание температуры заготовки в нагревательной печи - обжатие заготовки в вертикально расположенных валках - прокатка раската в четырехклетевой реверсивной группе клетей (вертикальная, две универсальных клети и клеть с горизонтально расположенными валками). Такой комплекс обычно имеет производительность 600 тыс.т/год. На рис. 29 показаны схемы ЛПМ СВР и традиционная технология производства балок.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

При использовании обычной технологии производства балок (рис.29, б) также применяется горячий посад заготовок с МНЛЗ, но имеется возможность и холодного посада, если заготовки после МНЛЗ требуют осмотра и устранения дефектов. Передаточное устройство необходимо для объединения двух потоков металла с МНЛЗ в один. В проходной методической печи происходит подогрев блюмов и выравнивание их температуры в поперечном и продольном сечениях при горячем посаде или нагрев холодных заготовок (посадка в печь справа). В черновую клеть поступает блюм прямоугольного сечения. Черновая клеть необходима для уменьшения сечения поступающего блюма и придания ему формы, приближающейся к форме балки. В клети производят 5-7 проходов, а иногда и больше. Далее следует реверсивная черновая линия универсальных клетей дуо, в которых также производят несколько проходов и последний проход выполняют в универсальной чистовой клети дуо, далее следуют холодильник и участок отделки, термообработки и порезки готовой продукции на мерные длины.
Схема СВР (рис.29, а) отличается от традиционной технологии отливкой блюма с формой, близкой к балке, отсутствием холодного посада заготовок, что позволяет более чем в два раза укоротить нагревательную печь. Черновой обжимной клети нет. Ее роль играет небольших размеров клеть с вертикальными валками, предназначенная для обжатия высоты стенки заготовки в первом проходе. В реверсивной непрерывной группе имеется три клети: две универсальных и одна (между ними) с горизонтально расположенными валками. В этой группе клетей производят несколько проходов. Отдельно стоящей чистовой клети нет.
По нашему мнению, это существенный недостаток схемы СВР, хотя это, в совокупности с исключением обжимной клети, и позволяет уменьшить протяженность технологической линии стана на 170 м.
В целом же, схема СВР позволяет существенно снизить падение температуры по технологической линии и за счет универсальности схем прокатки и снижения массы оборудования снизить как капитальные, так и текущие затраты.
Фирма «SMS-Демаг» поставила оборудование для мини-завода фирмы «Стил Дайномикс» (США) с рельсобалочным станом, разработанным фирмой «Даниэли». Технология получила обозначение PSP (Profile Sizing Process). Схема расположения оборудования (рис. 30) и описание технологического процесса составлены нами на основе материалов работ. Сталь на непрерывную разливку поступает из электросталеплавильного цеха. МНЛЗ может быть одно-, двух- или трехручьевой. После МНЛЗ заготовки режут на мерные длины. На холодильник подают заготовки в случае остановки стана или если производительность МНЛЗ становится больше производительности стана. Он может быть совмещен с устройством передачи заготовок с двух или трех ручьев в один поток. Основная часть заготовок с температурой 500-800°С напрямую поступает в нагревательную печь. Печь методическая с шагающими балками и буферной зоной в передней части печи. Ее используют при перестройке стана на прокатку другого профиля. После нагрева с заготовки удаляют окалину в гидросбиве высокого давления и подают к черновой реверсивной двухвалковой клети. Клеть с передней и задней стороны оснащена манипуляторными линейками, позволяющими автоматически перемешать заготовки вдоль бочки валка.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Для удаления передних и задних концов раската, имеющих искаженную форму, предусмотрена дисковая пила. Непрерывная реверсивная трехклетевая группа состоит из двух универсальных клетей с горизонтально расположенными валками и одной (между ними) клети с вертикально расположенными валками. Универсальные клети могут работать как с использованием обеих пар валков, так и только одной пары горизонтальных валков. Чистовая (калибрующая) клеть по конструкции аналогична клетям непрерывной группы.
За чистовой клетью установлено лазерное измерительной устройство для постоянного бесконтактного измерения конечных размеров проката. Оно является и датчиком для работы систем автоматического регулирования толщины раскатов как в непрерывной группе клетей, так и в чистовой клети. Порезку готовых профилей на мерные длины производят на маятниковой пиле.
В зависимости от сортамента продукции может быть применен либо холодильник с шагающими балками, либо цепной холодильник. Возможно применение различного типа правильных машин (на схеме они не показаны). За правильной машиной расположен сборочный стеллаж, на котором формируют ряды проката. Готовый прокат режут двумя пилами в холодном состоянии. Пакеты готовой продукции могут быть длиной от 6 до 24 м и массой 1-6 т, для больших профилей - до 10 т. Имеется система автоматического раскроя проката. Перевалка валков и перестройка вводной и выводной арматуры автоматизированы.
На рис. 31 показана схема прокатки двутавровых балок.
В черновой клети из квадратного или прямоугольного непрерывнолитого блюма формируется черновой профиль балки за 5-7 проходов. В непрерывной группе клетей производят 3-5 проходов (на рис. 31 показано 5 проходов). Причем следует иметь в виду, что в каждом из проходов производится 2 или 3 обжатия (по числу задействованных клетей).
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Из рис. 31 видно, что в последнем проходе прокатку ведут только в одной универсальной клети и в клети с вертикальными валками. Клеть с вертикальными валками участвует в формировании формы раската, контролируя толщину полки и высоту балки. В валках этой клети имеется несколько ручьев, используемых в разных проходах. В чистовой клети производят только один проход (клеть универсальная нереверсивная). Разработчики считают, что вынесение последнего прохода в отдельную клеть позволяет повысить производительность стана на 40%.
На рис. 32 показан порядок проходов при прокатке швеллеров и рельсов. Особенность прокатки рельсов состоит в том, что вторую универсальную клеть не используют.
Описанный среднесортный стан предназначен для прокатки балок высотой 100-550 мм с параллельными полками от 100 до 260 мм; швеллеров высотой 100-400 мм; уголков с шириной полки от 100 до 250 мм.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Такие профили, как уголки, шпунтовые сваи, специальные профили можно прокатывать как в универсальных клетях, так и в режиме работы клетей с прокаткой только в горизонтальных валках, но калибровки валков в этом случае будут различаться. Чистовая клеть в таких случаях будет играть еще большую роль. Если её использовать как обычную двухвалковую клеть с горизонтально расположенными валками, то в ней можно расположить по длине бочки несколько чистовых калибров, что значительно увеличит срок службы валков и сократит число перевалок.
Если проанализировать путь развития сортовых ЛПМ, базирующихся на совмещении процессов разливки и прокатки металла, то можно отметить переход от редуцирования блюмов (заготовок) крупных сечений в мелкие к производству готового проката, и не только таких видов продукции, как катанка и арматурные профили, но и таких сложных профилей, как двутавровые балки, швеллеры, рельсы. Причем сейчас даже трудно сказать, сколько таких ЛПМ в мире работает. Вероятно, их число в черной металлургии приближается к ста. Главное, что в состав этих ЛПМ входит не только традиционное оборудование, работающее как отдельные агрегаты, но и специально созданное оборудование для реализации совмещенных процессов. Это касается как отдельных машин и механизмов МНЛЗ и прокатного стана, так и вспомогательного оборудования.
Развитие этапа совмещения процессов непрерывной разливки стали и прокатки горячекатаных полос и листов началось в 80-х годах прошлого века. При этом параллельно были поставлены две задачи: получить полосу толщиной 30-70 мм, что позволило бы убрать черновую группу клетей широкополосных станов горячей прокатки (ШСГП), и 1-5 мм - получить подкат для станов холодной прокатки листа (СХП) без ШСГП.
Основными причинами создания ЛПМ стали ухудшение качества и удорожание добычи сырьевых ресурсов, повышение цен на энергоресурсы и требований к качеству проката, а главное, появление мини-заводов, когда при небольших объемах производства можно было по себестоимости продукции конкурировать с ШСГП.
ЛПМ для производства горячекатаных полос сортамента ШСГП начали практически одновременно разрабатывать фирмы «Шлеман-Зимаг», «Маннесманн-Демаг», «Даниэли», «ФЕСТ-Альпине» и ВНИИМЕТМАШ. Причем решающий вклад в разработку ЛПМ для листового проката внесли фирмы «Шлеман-Зимаг» (SMS) и «Ньюкор». Первая - как разработчик технологии и оборудования тонкослябового ЛПМ, вторая - как. фирма, решившаяся на промышленное внедрение разработанного ЛПМ, прошедшего опробование только на пилотной установке.
Первый в мире ЛПМ введен в эксплуатацию в Крофордсвилле (США, штат Индиана) на заводе фирмы «Ньюкор». Схема расположения основного оборудования модуля приведена на рис. 33. Процесс получил аббревиатуру CSP (Compact Strip Production - компактное производство полосы). Годовая производительность ЛПМ - 830 тыс.т.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Особенностью МНЛЗ литейно-прокатного модуля является форма кристаллизатора и погружного стакана, обусловленная тем, что толщина отливаемого сляба составляет 50 мм. Это максимальная толщина подката, которая может быть подана в непрерывную группу клетей прокатного стана. Кристаллизатор имеет воронкообразную форму: вверху - вытянутое овальное сечение, внизу - прямоугольное сечение (рис. 34). Переход от овальной к прямоугольной форме тщательно подобран. Это обеспечивает рациональный подвод металла и развитую поверхность контакта кристаллизатора и разливаемой стали, что оптимизирует условия отвода тепла и подачи шлакообразующей смеси.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Второй новый элемент МНЛЗ — погружной стакан специальной формы, обеспечивающей стабильное и симметричное распределение потоков в жидкой ванне кристаллизатора, низкую турбулентность на мениске, исключение смыва оболочки и формирования мостов вследствие большой дистанции между стенкой кристаллизатора и стаканом и т.д. Высокий уровень температуры на выходе из МНЛЗ (а это важнейшее условие для обеспечения высокоэффективной работы ЛПМ) достигается тем, что при полной рабочей скорости разливки жидкая фаза в сердцевине тонкого сляба заканчивается лишь перед самым вытягивающим устройством. За ним контакты с направляющими или правильными роликами снижаются до необходимого минимума с целью сокращения потерь тепла.
В работе представлен энергетический баланс процесса. Тепло жидкой стали принято за 100%. Далее следует его расход: 35,6% на охлаждение металла при его затвердевании; 10,3% на контакт с роликами вытягивающего устройства и излучение на участке МНЛЗ-проходная печь. Оставшиеся 54,1% тепла обеспечивают температуру сляба на входе в проходную печь 1080°С. Выходная температура сляба из печи должна быть 1100°С. Отсюда следует вывод, что необходимая для процесса прокатки температура практически полностью обеспечивается теплом отлитого слитка.
Ножницы (позиция 2 рис. 33) предназначены для разделения непрерывнолитого слитка на слябы заданной длины (в описываемом ЛПМ это 50 м, исходя из удельной массы рулона 18 кг/мм).
Необходимость использования в ЛПМ нагревательной печи обусловлена тем, что тепловое состояние тонкого сляба, формирующегося естественным путем, имеет температурный градиент в продольном и поперечном сечениях и на углах тонкого сляба. В ЛПМ фирмы SMS применена проходная роликовая печь. Длина печи 158 м выбрана исходя не столько из условий выравнивания температуры, сколько из соображения иметь буферную зону (буферная зона обеспечивает нахождение в печи трех слябов).
Ножницы (позиция 4 рис. 33) предназначены для аварийного реза сляба в случае возникновения аварийных ситуаций на участке стан-моталки. При этом имеется возможность остаток сляба вернуть в проходную печь.
В непрерывной группе клетей при вводе в действие ЛПМ было 4 клети и минимальная толщина прокатываемых полос была 2,5 мм. Через год после начала эксплуатации стана установили 5-ю клеть, что позволило прокатывать полосу минимальной толщины 1,6 мм. Отводящий рольганг, установка ускоренного охлаждения и моталки применены традиционные для ШСГП того времени.
B работе приведены сопоставительные экономические показатели работы ЛПМ и ШСГП в масштабе цен начала 90-х годов прошлого века
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Анализ схемы размещения оборудования ЛПМ и опыт его работы позволили выявить недостатки модуля, которые заключаются в следующем:
- большая протяженность проходной печи;
- малая емкость буфера;
- возможно смещение сляба с оси движения в печи;
- невозможность редуцирования слябов в линии прокатки;
- недостаточная загрузка прокатного стана (примерно на 60%);
- невозможность удаления с технологической линии слябов с дефектами и использования холодного посада их после ремонтов.
Выявлены и основные достоинства ЛПМ, которые позволяют:
- сделать рентабельным производство горячекатаных полос и листов при годовом объеме 1 млн.т и менее, что позволяет использовать их на минизаводах;
- снизить примерно на 30-40% капитальные затраты на строительство ЛПМ, занимаемую площадь, энергозатраты и трудозатраты на эксплуатацию по сравнению с ШСГП;
- обеспечить короткие сроки строительства;
- резко сократить временной цикл производства продукции.
Эти достоинства, а также приведенные выше экономические показатели, дали мощный толчок для дальнейшего развития ЛПМ, в которое включились машиностроительный фирмы других стран.
Продолжала работать в этом направлении и фирма «Шлеман-Зимаг» (впоследствии «Шлеман-Демаг»). В частности, этой фирмой спроектирован и введен в эксплуатацию на заводе фирмы «Ньюкор» в Хикмене (штат Арканзас, США) двухручьевой ЛПМ (рис. 35).
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Изменения нового ЛПМ заключались в следующем:
- увеличена емкость сталеразливочного ковша с 112 до 135 т;
- применены две МНЛЗ, работающие одновременно;
- увеличена длина печи до 206 м;
- для слияния двух потоков слябов в один применен паром (см. рис. 35, позиция 4);
- усовершенствован гидросбив окалины;
- установлено 6 клетей в непрерывной группе.
Марочный сортамент ЛПМ - низко- и среднеуглеродистые общего назначения и конструкционные марки стали. Производительность ЛПМ в Хикмене составила 2 млн.т/год.
Оценка эффективности двухручьевого ЛПМ, выполненная в 1992 г. фирмой «Пайн-Веббер» показала, что себестоимость продукции снизилась с 235 $/т (одноручьевой ЛПМ) до 224 $/т.
Результаты исследований микроструктуры и механических свойств металла, точности прокатки и качества поверхности готовых полос, произведенных на ЛПМ, показали, что их качество, как минимум, не хуже продукции, полученной на ШСГП.
По времени начала разработки ЛПМ с фирмой SMS конкурировала фирма «Маннесманн-Демаг Хюттентехник» (MDX), на которой разработки были начаты в середине 80-х годов прошлого века. Новым в конструкции МНЛЗ фирмы MDX был вертикальный кристаллизатор с параллельными стенками и изогнутой нижней частью, новый тип погружного стакана и динамичная роликовая проводка ручья, обеспечивающая возможность совмещения разливки стали с обжатием заготовки с жидкой сердцевиной. На базе этой МНЛЗ создан литейно-прокатный модуль, который в 1992 г. начал работать в Кремоне на заводе фирмы «Арведи». Реализованная на нем технология получила название Inline Strip Production (ISP) - поточное производство полос. Особенность модуля заключается в том, что из кристаллизатора выходит сляб то лещиной 70 мм. Это и позволяет применять не воронкообразный (сложный в изготовлении) кристаллизатор, а кристаллизатор с параллельными стенками. Скорость выхода слитка из кристаллизатора 6 м/мин. Схема расположения оборудования ЛПМ показана на рис. 36.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Важным новым элементом технологии ISP является то, что уменьшение толщины сляба в ЛПМ производится в три этапа:
1) уменьшение толщины слитка с 70 до 50 мм путем сужения роликовых секций при наличии в слитке жидкой сердцевины;
2) в многовалковой роликовой секции МНЛЗ после полного затвердевания слитка;
3) в трехклетевой (по первому варианту) группе клетей предварительного обжатия с гидравлической системой регулирования толщины.
Скорость выхода сляба из МНЛЗ - до 16 м/мин (в зависимости от толщины выходящего сляба). Общее уменьшение толщины сляба до 15-35 мм на выходе из группы клетей предварительного обжатия обусловлено двумя причинами: желанием получить готовый толстый лист непосредственно из МНЛЗ; необходимостью дальнейшей смотки раската на промежуточном перемоточном устройстве (ППУ).
В дальнейшем от одной клети в группе предварительного обжатия отказались, да и о производстве толстого листа в этом модуле сообщений в печати больше не было. Тем более, что завод в Кремоне предназначен для производства листов из высококачественных сталей.
Имеются и другие существенные отличия ЛПМ фирмы MDX от ЛПМ фирмы SMS. В частности, для выравнивания температуры по сечению и длине раската, а также и его нагрева (при необходимости), установлена индукционная печь. Авторы ЛПМ объясняют такое решение следующими причинами:
- высокий КПД (до 70%);
- возможность отключения печи при отсутствии необходимости подогрева раската и выравнивания температуры или возникновении аварийных ситуаций в ЛПМ;
- возможность высокотемпературной выдержки раската с целью рекристаллизации металла (с учетом марочного сортамента ЛПМ).
На наш взгляд, основным достоинством применения индукционной печи является её малая длина по сравнению с ЛПМ фирмы SMS. Это стало возможным потому, что индукционная печь не играет роли буфера. Эту роль играет ППУ, что тоже является отличием от ЛПМ фирмы SMS. ППУ заключено в теплоизолирующий кожух. Это позволяет снизить тепловые потери полосы, выровнять температуру полосы по длине и ширине, создать паузу во времени (при необходимости) между подкатами, поступающими в непрерывную группу клетей.
За счет приведенных технических решений протяженность технологической линии ЛПМ фирмы MDX сокращена до 175 м.
Достоинства ЛПМ фирмы MDX те же, что и фирмы SMS, кроме того: небольшая протяженность технологической линии и больший диапазон толщины отливаемых слябов.
Недостатками ЛПМ являются
- большое число рабочих клетей;
- низкие скорости прокатки в группе клетей предварительного обжатия (ухудшение условий работы валков);
- малая емкость буфера;
- низкая загрузка непрерывной группы клетей (40% при использовании одноручьевого ЛПМ);
- раскат одновременно находится в группе клетей предварительного обжатия, нагревательной печи и ППУ, После отделения раската от разливаемой части необходимо увеличение скорости движения отделенной части раската, что меняет условия его нагрева и смотки;
- высокие затраты электроэнергии на индукционный нагрев сляба;
- невозможность редуцирования слябов в линии прокатки.
В дальнейшем фирмой MDX был разработан двухручьевой вариант ЛПМ, показанный на рис.36 б. В качестве устройства, сливающих два потока полос, свернутых в рулоны, применен накопитель-транспортер с теплоизоляцией. С него рулоны поочередно с одной и с другой линии попадают в теплоизолированный разматыватель и далее - в прокатный стан.
Несколько позже к разработке ЛПМ приступила фирма «Даниэли». ЛПМ этой фирмы базируется на МНЛЗ, описанной выше. Разработаны два варианта ЛПМ - одноручьевой на производство горячекатаной полосы в объеме 1,2 млн.т/год и двухручьевой - до 3 млн.т/год (рис. 37).
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

Выходящий из МНЛЗ сляб, еще не отделенный от слитка, попадает в проходную туннельную печь, в которой он пребывает -30 мин. и выходит из неё с температурой 1100-1150°С. Если линий две, то сляб попадает в подвижную секцию туннельной печи (паром), а потом в печи выдержки (если линия одна - то сразу в печь выдержки). Длина печи выдержки 48 м. температура подогрева до 1100-1150°С. Печи индукционного нагрева. После печей следует гидросбив окалины и четырехвалковая универсальная клеть. Эта клеть может выдавать толщину раската 35-18 мм, а вертикальные валки повышают точность по ширине и прокатывают клиновые раскаты при изменении ширины слитка в кристаллизаторе. После чего раскат сматывают на ППУ и разматывают после него. Далее установлены летучие ножницы для обрезки концов и разрезки полосы в аварийных ситуациях. Затем вновь следует гидросбив окалины и чистовая группа клетей кварто. Клети имеют осевую сдвижку валков. Толщина прокатываемых полос 1-16 мм, ширина 800-1600 мм. Максимальная масса бунтов 31 т; удельная масса 20 кг/мм. Далее следуют душирующая установка и моталки. Из представленных материалов видно, что в ЛПМ фирмы «Даниэли» во многом использованы элементы ЛПМ фирм SMS и MDX. В связи с этим сохранились и указанные выше недостатки этих элементов.
Особенностью модуля является применение универсальной клети перед ППУ. Эта клеть позволяет получать после неё подкат толщиной 18-35 мм, что необходимо для работы ППУ (сматывать полосу в ППУ возможно только толщиной до 40 мм). Кроме этого, в вертикально расположенных валках можно повышать точность подката по ширине, а также выравнивать его ширину (во время изменения ширины слябов в кристаллизаторе образуется клиновидный по ширине непрерывнолитой сляб).
С учетом опыта, приобретенного на заводе фирмы «Алгома Стил» в Канаде и новых тенденций к снижению толщины горячекатаных полос вплоть до 0,7 мм, на фирме «Даниэли» разработаны две схемы расположения оборудования ЛПМ (рис. 38). Реализованная на этом модуле технология получила название «гибкая прокатка тонких полос» («flexible Thin Slab Rolling» - fTSR).
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали

В ЛПМ применена МНЛЗ с кристаллизатором H2 (см. рис.7). В обеих схемах на МНЛЗ отливают сляб толщиной 90 мм и с применением мягкого обжатия дожимают до 70 мм. Схема а обеспечивает наибольшую гибкость при производстве продукции широкого марочного и размерного сортамента. После удаления окалины и порезки на мерные длины слябы поступают в туннельную печь для выравнивания температуры и нагрева. Эджер предназначен для снятия конусности слябов, если в МНЛЗ происходит изменение их ширины. Нереверсивная черновая клеть предназначена для интенсивного (вплоть до 60%) обжатия сляба за один проход на высокой скорости, что уменьшает потери температуры и снижает потери металла в окалину. Далее следует теплоизолированный рольганг, что обеспечивает равномерное распределение температуры подката по его длине и ширине.
Чистовая шестиклетевая группа оборудована клетями кварто, оснащенными гидроцилиндрами, CAPT со стабилизацией натяжения полосы, коллекторами для управления тепловыми режимами профиля валков, системой противоизгиба валков и системой их смазки, действующей во 2-4 клетях. За чистовой группой клетей расположена установка интенсивного охлаждения, а за ней -быстроходные летучие ножницы я карусельная моталка для смотки особотонких полос. Для смотки более толстых полос предусмотрена подпольная моталка.
Схема б предназначена только для прокатки сверхтонких полос. Длинная туннельная печь 6 рассчитана на нагрев длинных слябов при полубесконечном режиме прокатки. Установлены двухклетевая черновая и пятиклетевая чистовая группы клетей, также рассчитанных на прокатку длинных слябов в полубесконечном режиме. На ЛПМ возможно применение ферритной прокатки. В этом случае между черновой и чистовыми клетями вместо теплоизолированного рольганга устанавливают душирующую установку. Скорость транспортировки переднего конца полосы толщиной 1 мм составляет 11 м/с.
Особенностью агрегата является применение клети f2CR, которая оснащена системой скрещивания опорных и рабочих валков, противоизгибом и осевой сдвижкой валков. При этом перекрещивание применяют для регулирования поперечного профиля и плоскостности полос, а осевую сдвижку валков - для уменьшения их износа. Выполнять операции скрещивания и сдвижки валков возможно при прокатке. Анализ показал, что достаточная точность прокатки имеет место при использовании двух клетей f2CR (2-я и 3-я клети чистовой группы).