» » Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)
06.02.2015

Усовершенствованный ЛПМ фирмы «Даниэли» введен в эксплуатацию на предприятии «Аль-Эзз хэви индастриз» (Египет). Его проектная мощность 1175 тыс.т в год. Толщина готовой полосы 0,8-20 мм, ширина 800-1600 мм. Марочный сортамент — низко-средне-высокоуглеродистые, конструкционные, перитектические, рядовые стали. Для прокатки в ферритной области - малоуглеродистые стали. Максимальная масса рулона - 25 т, удельная 20 кг/мм. Пока ЛПМ работает с одноручьевой МНЛЗ, планируется установка двухручьевой МНЛЗ. Во 2 и 3 клетях чистовой группы установлены клети f2 CR.
В статье приведены следующие данные по точности прокатки:
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Из приведенных данных видно, что прокатка полос толщиной менее 1,2 мм пока не производилась,
В случae реализации двухручьевого ЛПМ его производительность достигнет 2 млн.т/гол. То есть, из описанных это самый производительный ЛПМ.
В работе представлены материалы промышленных экспериментов по получению с использованием технологии fTSR на ЛПМ, представленном на рис.38, листового проката, поставляемого по стандартам API Х60 и Х70 для изготовления труб магистральных трубопроводов большого диаметра, в том числе и работающих в условиях низких температур. В связи с наличием в сталях, предназначенных для такой продукции, ниобия, были опасения, что при их разливке на тонкослябовой МНЛЗ могут появиться трещины на слитке. Поэтому был проведен тщательный анализ всего процесса разливки и сделаны соответствующие коррективы его параметров. При экспериментах прокатывали полосы толщиной 6, 8 и 10 мм. Для оценки механических свойств полученного проката на продольных и поперечных образцах провели испытания на предел текучести σт, временное сопротивление при растяжении σв, относительное удлинение, ударное разрушение по Шарпи на образцах с V-образным надрезом при температурах от 25°C до минус 80°C падающим грузом (DWTT), а также рассчитывали отношение σт/σв. Установлено, что все эти показатели соответствуют требованиям нормативной документации.
По нашему мнению, несмотря на полученные результаты, производство штрипсов для электросварных труб большого диаметра вряд ли будет происходить в больших объемах на тонкослябовых ЛПМ по ряду причин. Основными из них являются следующие:
- существующая тенденция увеличения толщины стенки труб вплоть до 40-50 мм;
- необходимость применения низкотемпературной прокатки, что требует увеличения прочности прокатного стана и увеличения мощности электропривода;
- необходимость строгой регламентации температурных режимов прокатки, что при существующем оборудовании и технологии тонкослябовых ЛПМ сложно.
Эту задачу можно будет решить на специализированных ЛПМ.
Еще одним ЛПМ, который сразу предназначался для прокатки сверхтонких полос, стал ЛПМ фирмы «Корус Стрип Продактс» (далее «Корус») на заводе в Эймейдене (Нидерланды). Оборудование для ЛПМ поставлено консорциумом в составе фирм «SMS-Демаг» и «Мицубиси-Хитачи». Он введен в эксплуатацию в 2000 г. и предназначен для отливки слябов толщиной 70 мм (скорость разливки 6 м/мин) и прокатки полос толщиной 0,7-2,5 мм, шириной 1000-1500 мм, максимальная масса рулона 33 т, максимальная удельная масса 21 кг/мм, годовое производство 1,3 млн.т, Технологический процесс был назван DSP. Схема ЛПМ показана на рис.39.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Технологический процесс, получивший название полубесконечной прокатки, таков. Отлитая заготовка большой длины (из неё в дальнейшем получают 5-7 рулонов) поступает в нагревательную печь длиной 310 м. После печи следует удаление окалины и прокатка в черновых клетях Перед первой черновой клетью установлена клеть с вертикальными валками, которые перемещаются с помощью гидравлических нажимных устройств. Основное назначение клети - регулирование ширины полос. Для обеспечения больших углов захвата (до 16°) в первой клети установлены рабочие валки большого диаметра (Dоп =1450 мм, Dp =1050 мм). Во второй черновой и двух первых чистовых клетях размеры валков таковы: Don =1450 мм, Dp =825 мм. Для реализации ферритного режима прокатки за черновыми клетями расположена установка промежуточного охлаждения для обеспечения температуры конца прокатки в последней чистовой клети 750-800°С (при этом структурное превращение γ→α в металле уже закончилось).
Перед чистовой группой клетей вновь производят удаление окалины. В последних трех клетях чистовой группы Don = 1450 мм, Dp = 500 мм.
За последней клетью стана размещена установка сверхбыстрого охлаждения полосы длиной 8 м. Это вызвано необходимостью при аустенитной прокатке резко снизить температуру полосы перед смоткой. При ферритной прокатке эта установка не работает.
Для порезки полосы на полосы требуемой массы установлены летучие ножницы.
Поскольку при полубесконечном режиме прокатки временной интервал между задним концом предыдущей полосы и передним последующей полосы мал, то, во-первых, моталка размещена на очень близком расстоянии от последней чистовой клети (одновременно это позволяет при ферритной низкотемпературной прокатке обеспечить требуемую температуру смотки), а во-вторых, применена гидравлическая моталка карусельного типа с одним направляющим и тремя деформирующими роликами с дугообразными проводками, которые обеспечивают надежный захват переднего конца полосы и надежную прочность к ударным нагрузкам при скорости движения полосы до 20 м/с. И даже в случае применения такой моталки и её близкого расположения к стану приходится применять режим прокатки, когда сначала клети настраивают на прокатку полос толщиной 2-2,5 мм, а после захвата переднего конца полосы моталкой перестраивают клети на меньшую (вплоть до 0,7 мм) толщину полос. При прокатке заднего конца полосы её толщину вновь увеличивают.
На рис.40 показаны изменения толщины и времени прокатки полосы при переходе с толщины 1,6 мм на толщину 1 мм. Из рисунка видно, что время перехода с прокатки полос толщиной 2 мм на толщину 1 мм достаточно велико. Следовательно, из одной полосы следует выделять участки разной толщины. На этом же рисунке показаны показатели точности прокатки полос.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Оптимальной для данного ЛПМ оказалась прокатка полос толщиной 1,5 мм. По данным за 2002 г. фактическое распределение полос по толщине было следующим: к =1,2-1,35 мм - 2%; 1,35-1,5 мм - 11%; 1,5-1,8 мм - 17%; 1,8- 2,2 мм - 32%; 2,2-2,5 мм - 10%; 2,5-3 мм - 14%; > 3 мм - 14%. Из представленных цифр видно, что если прокатывали полосы толщиной менее 1,2 мм, то это были не массовые, а опытные прокатки.
Значительно позже к разработке ЛПМ приступили японские фирмы. В частности, фирма «Сумитомо Метал Индастриз» совместно с фирмой «Сумитомо Хэви Индастриз» разработала новый процесс производства плоского проката для мини-заводов, отличающийся технологией высокоскоростного литья слябов толщиной 90-100 мм, который получил наименование процесс QSP (производство высококачественной полосы).
Процесс QSР внедрен в промышленном масштабе на фирмах «Трико Стил» Декатур, Алабама (США) - 1997 г., «Норс Стар Брокен Хилл Проперитапи Стил» Дельта. Огайо (США) - 1998 г., «Сайм Стрип Милл Паблик Компани» (Таиланд) - 1999 г.
Схема расположения основного оборудования ЛПМ фирмы «Трико» показана на рис. 41. Аналогично расположено оборудование фирмы «Сайм». Разница лишь в том, что ЛПМ фирмы «Сайм» одноручьевой, поэтому имеется проходная печь и отсутствует «паром», а в непрерывной группе не 5, а 6 клетей. ЛПМ фирмы «Норс» также одноручьевой, его отличие от предыдущих ЛПМ состоит в том, что вместо ППУ на промежуточной рольганге между черновыми клетями и непрерывной группой установлены теплосохраняющие панели. Некоторые параметры ЛПМ указанных фирм представлены в табл. 5.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Для отработки режимов разливки металла предварительно была создана опытная установка, на которой отработали разливку разных сечений слябов при вариациях скорости разливки стали различных марок, исследовали структуру и механические свойства металла слябов. Кристаллизатор имеет криволинейную форму. При скорости разливки 4-5 м/мин на промышленных МНЛЗ сляб выходит из них с температурой 1000-1100°C. В черновых клетях слябы указанной в табл. 5 толщины обжимают до 17-25 мм, в зависимости от конечной толщины полос. Из более тонких подкатов (17-20 мм) прокатывают полосы толщиной 1-1,4 мм. Длина двухручьевого агрегата 370 м, одноручьевых - 276 м.
По механическим свойствам горячекатаные рулоны, подученные в ЛПМ с использованием процесса QSP вполне сопоставимы с продукцией, полученной в других ЛПМ, а также при обычной технологии на ШСГП. Микроструктура стали в рулоне — достаточно мелкозернистая и гомогенная и не уступает структуре обычного рулона.
Горячекатаные полосы и листы, произведенные на фирме «Норс», используют не только для массового потребления, но и для изготовления изделий глубокой вытяжкой, в том числе внешних деталей легковых автомобилей. Процесс QSP имеет преимущества перед традиционным способом производства листа на ШСГП как по капитальным, так и по производственным издержкам и эксплуатационным затратам. Удельные капитальные затраты при использовании процесса QSP при годовом объеме производства 1,36 млн.т на 15% ниже, чем на ШСГП. Удельный расход электроэнергии на участке разливки на 20-65% ниже, чем при отливке толстых слябов, меньше и потребление воды.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Продолжает работы по совершенствованию ЛПМ и фирма «SMS-Демаг». Можно говорить о создании этой фирмой ЛПМ второго поколения, нацеленных на производство полос толщиной менее 1,2 мм. Первым таким агрегатом стал ЛПМ, сданный в эксплуатацию в 1995 г, на заводе фирмы «Хильза», Монтеррей (Мексика). Применен традиционный процесс CSP. В MHЛЗ отливают слябы толщиной 50 мм, шириной 788-1350 мм. Такую ширину слябов обеспечивают кристаллизаторы трех размеров: один на максимальную, второй на минимальную ширину и еще один для промежуточных размеров (используется для отливки примерно 80% слябов). В ЛПМ применена проходная роликовая печь. В непрерывной группе установлено 6 клетей кварто. Проектный сортамент ЛПМ: толщина полос 1-12,7 мм, ширина 900-1350 мм, масса рулона 20 т. Годовое производство ЛПМ 1,5 млн.т. Уже через полгода после пуска ЛПМ была освоена прокатка полос толщиной 1 мм.
В работе впервые сообщается о реализации технологии CPR (Casting-Pressing-Rolling - литьё-обжатие-прокатка). Технология CPR предусматривает мягкое обжатие валками заготовки с незатвердевшей сердцевиной непосредственно под кристаллизатором и получение тонкого сляба толщиной не более 35 мм, что позволяет уменьшить число клетей стана горячей прокатки и создать компактное производство,
При традиционной технологии CSP толщина сляба равнялась 50 мм, при этом расстояние между стенками кристаллизатора на уровне мениска было 170 мм. На усовершенствованной MHЛ3 можно увеличить толщину кристаллизатора на величину обжатия сляба (40 мм), то есть сечение кристаллизатора приближается к сечению традиционных МНЛЗ. Благодаря большим размерам сечения верхней части кристаллизатора уменьшается эрозия стенок, захват шлакообразующей смеси в металл сляба, склонность к образованию поверхностных трещин и другие отрицательные явления. Создаются более благоприятные условия для всплывания неметаллических включений, то есть для повышения чистоты стали.
Новая технология реализована в ЛПМ, разработанном совместно фирмами «SMS-Демаг», «Тиссен» и «Юзинор Сацилор». ЛПМ установлен на заводе фирмы «Стил Дайнамикс», Батлер (США). Скорость разливки стали достигла 7,7 м/мин. В МНЛЗ внесены усовершенствования в форму разливочного ковша, состав шлакообразующей смеси, способ охлаждения слябов, механизм качания кристаллизатора, увеличен объем промежуточного ковша. Длина туннельной печи принята равной 214 м. Непрерывная группа клетей при пуске ЛПМ была шестиклетевой и был заложен фундамент под 7-ю клеть. Это позволяет прокатывать полосы толщиной 1-15 мм.
В 1999 г. произошло знаменательное событие - установка ЛПМ на крупном интегрированном предприятии в привязке к мощному кислородноконвертерному цеху при ёмкости разливочного ковша 400 т (завод фирмы «Тиссен Крупп Сталь», Дуйсбург (Германия)).
Схема расположения основного оборудования показана на рис.42.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Металлургическая длина МНЛЗ составляет 9,71 м. а общая длина ЛПМ 450 м, из них 240 м занимает печь. В МНЛЗ имеется возможность регулирования толщины слябов в диапазоне 63-48 мм за счет обжатия их с жидкой сердцевиной. Используются два типа кристаллизаторов, что позволяет отливать слябы шириной 900-1600 мм. Серийность разливки плавок в среднем за год на момент пуска ЛПМ составляла 5 ковшей, а максимально возможная - 10.
Поскольку МНЛЗ двухручьевая, то необходимо устройство для слияния двух потоков слябов в один. В ЛПМ, введенных в эксплуатацию до 1999 г., для этой цели использовали паром (см. рис. 35). Основной недостаток парома заключается, главным образом, в его громоздкости, Обычно он отапливаемый, а поэтому подвод газа и отвод продуктов горения приходилось делать к постоянно движущемуся парому, а это достаточно сложно и опасно.
Мысль создать поворотное устройство, у которого будет неподвижная ось, к которой может быть подведен газ и отведены продукты горения, была впервые высказана работниками Донниичермета на совещании на Макеевском металлургическом комбинате в 1992 году. Эта идея была реализована фирмой SMS на ЛПМ фирмы «Тиссен Крупп Сталь» (см. рис.42). Это позволило подводить газ и убирать продукты горения из неподвижной осевой точки поворотного устройства, что значительно упростило всю конструкцию.
В нагревательную роликовую печь поступают слябы с температурой поверхности 900°С, где выравнивается их температура по поперечному сечению и сляб нагревается до температуры 1150°С.
В чистовой группе установлено семь клетей (диаметры рабочих валков в первых двух клетях 950 мм, в двух следующих - 750 мм, в последних трех клетях - 620 мм), что предполагает прокатку полос минимальной толщины 0,8 мм.
Все прокатные клети оснащены системой осевой сдвижки валков для регулирования поперечного профиля и плоскостности полос.
При пуске ЛПМ на нем производили прокат из низкоуглеродистых, конструкционных и высокопрочных марок стали, в дальнейшем было освоено производство электротехнических, высокопрочных низколегированных, низкоуглеродистых для горячего оцинкования, легированных и многофазных марок стали. Стабильно прокатывали полосы толщиной 1-12,7 мм.
В работе представлена динамика показателей производства ЛПМ по годам (рис.43).
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Из представленных данных видно, что производительность ЛПМ растет, время простоев снижается, увеличиваются время использования ЛПМ и выход годного, уменьшаются финансовые потери из-за отсортировки готовой продукции по дефектам «окалина» и «плена».
Значительная часть продукции ЛПМ используется в автомобилестроении.
Ещё одним шагом в развитии ЛПМ стал агрегат CSP для коррозионностойких сталей на заводе фирмы AST - Ассиай Спешл Терни». Разработчики проекта фирмы - AST (Терни, Италия), «CSM - Центро Свилюппо Материали» (Рим, Италия) и «SMS-Демаг» (Дюссельдорф, Германия). Предварительные исследования процесса велись на пилотной МНЛЗ завода в Терни с 1992 по 2000 г. После получения положительных результатов было принято решение о реализации разработанного процесса в промышленности.
Схема расположения комбинированного ЛПМ показана на рис. 44.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Годовая производительность тонкослябовой МНЛЗ составляет 1 млн.т. Марочный сортамент: аустенитные коррозионностойкие стали - 60%, ферритные коррозионностойкие стали - 27%, кремнистые стали - 13%. Размерный сортамент слябов по ширине: до 1000 мм - 32%, 1000 - до 1270 мм - 55%, 1270-1500 мм - 13%. Толщина слябов 70-50 мм. В МНЛЗ применен воронкообразный кристаллизатор и овальные погружные стаканы. Скорость литья 5,1 м/мин при толщине сляба 63 мм. Предусмотрено обжатие слитка с жидкой сердцевиной на величину до 10 мм. Для снижения осевой пористости на участке окончательного затвердевания слитка предусмотрено мягкое обжатие на 1,5 мм. Порезку и зачистку концов слябов на выходе из МНЛЗ производят на ножницах маятникового типа, рассчитанных на силу до 16,5 МН. Температура слябов на входе в проходную роликовую печь составляет 900-1000°С. В печи (длиной 240 м) происходит выравнивание температуры по сечению и длине слябов и их подогрев. После печи установлен гидросбив окалины.
Особенностью проекта стало то, что головная часть ЛПМ пристроена к существующему полунепрерывному ШСГП, на котором использовали толстые слябы, отлитые на традиционной МНЛЗ. Этот стан подвергнут коренной реконструкции от черновой клети до моталок включительно и создан комбинированный комплекс, в котором предусмотрена смешанная прокатка толстых и тонких слябов. Они поочередно могут поступать к реверсивной черновой клети либо из проходной роликовой печи - тонкие слябы (в этом случае в черновой клети будет производиться один проход и далее раскат будет попадать в чистовую группу клетей), либо из методических нагревательных печей - толстые слябы (в этом случае будет применяться традиционная для полунепрерывного ШСГП прокатка полос). В черновой клети производят 5-7 проходов. Наличие двух пар вертикальных валков позволяет выполнять редуцирование раскатов.
В ЛПМ предусмотрено управление всеми основными процессами с помощью ЭВМ, а технологические параметры процессов разливки, нагрева, прокатки, транспортировки, охлаждения и смотки выдерживаются в заданных параметрах с помощью локальных систем автоматики.
Принятое решение нетрадиционно и элементы комбинированного модуля целесообразно рассмотреть при модернизации действующих в Украине ШСГП.
Продолжала работать по совершенствованию своего ЛПМ и фирма MDX. Разработаны новые схемы ЛПМ с применением отличных от первого ЛПМ агрегатов и разными средствами для прокатки металла. При неизменных принципах работы МНЛЗ существенно изменилась конструкция её отдельных механизмов: погружных стаканов (снижение турбулентности потоков стали, снижение высоты стационарной разливочной волны на мениске, повышение стойкости до соответствия с временем разливки серии плавок), кристаллизаторов (уменьшена масса движущихся частей, возможность изменения формы качания - от синусоидальной до пилообразной) и т.д.
На заводе фирмы «Арведи» в Кремоне расширили сортамент проката. При сохранении большего объема высококачественных сталей, расширен объем производства качественных углеродистых сталей, листы из которых используют для изготовления деталей автомобилей, труб и др. изделий. Изменился сортамент и по толщине полос. Теперь значительная доля (до 25%) приходится на горячекатаные полосы толщиной 1-1,5 мм.
В работе приведены различные схемы ЛПМ, реализованные на трех предприятиях разных стран (рис.45).
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

ЛПМ фирмы «ИПСКО» отличается от описанного ЛПМ фирмы «Арведи» применением огневой резки непрерывнолитого слитка, применением стана Стеккеля в качестве прокатного стана и роликоправильной машины. В работе описания модуля нет, поэтому можно лишь догадываться, что в ЛПМ производят и толстые листы.
ЛПМ фирмы «ПОСКО» - классический модуль с технологией ISP при толщине сляба 85 мм. По сравнению с ЛПМ фирмы «Арведи» число клетей предварительного обжатия уменьшено до двух и усовершенствована транспортная система слияния двух ручьев в один перед непрерывной группой клетей (см. рис.45). Система разработана совместно с фирмой «Хэтч Стелтех». В ней происходит смотка двух рулонов (см. позиции 2 рис.46) независимо друг от друга. Далее рулоны доставляются к центральному разматывающему устройству и далее - к непрерывной группе клетей. В системе смотки подкатов предусмотрен газовый подогрев, так как она является одновременно и «буфером», и в ней необходимо поддерживать постоянную температуру. Емкости «буфера» хватает на 20 минут остановки стана. Проектная производительность ЛПМ 2 млн.т/год сверхтонкой горячекатаной полосы, предназначенной для глубокой вытяжки.
Наиболее специализированным для прокатки тонких полос является ЛПМ, действующий на заводе «Салдана Стил» (ЮАР), ЛПМ действует в составе мини-завода.
В МНЛЗ применен плоскопараллельный кристаллизатор. Производится отливка слябов толщиной 90 и 75 мм. После МНЛЗ непрерывнолитой слиток разрезают на определенную длину маятниковыми ножницами и передают в проходную печь с роликовым подом, обогреваемую газом (в отличие от других схем технологии ISP, где применен индукционный нагрев). Общая длина печи 182 м. Она имеет зоны: нагрева и выравнивания температуры, среднюю (буферную) и выходную. Температура нагрева до 1100-1150°. Ролики в печи водоохлаждаемые. Скорость слябов на входе 3-7 м/мин, на выходе - до 90 м/мин. При полном развитии завода ЛПМ будет двухручьевым.
Из рис. 45 в видно, что имеется две черновые клети и пятиклетевая непрерывная группа. Наличие двух групп клетей с промежуточной смоткой подката на ППУ позволяет «развязать» эти группы по скорости движения подката. Расстояние между клетями непрерывной группы сокращено до 5 м, что обеспечивает прокатку тонких полос в аустенитной области (температура полос свыше 850°С). Перед черновыми и чистовыми клетями имеются гидросбивы окалины, а перед чистовой группой - маятниковые ножницы для обрезки концов подката и для его аварийного пореза. В ЛПМ прокатывают полосы толщиной 1-8,5 и шириной 900-1560 мм, масса рулонов до 28 т. Его длина 363 м.
ЛПМ оснащен системами автоматики фирмы «Сименс».
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

После ЛПМ предусмотрена дрессировка горячекатаных полос. Она предназначена для улучшения плоскостности и придания товарного вида полосам и листам. Дрессировочный стан - клеть кварто, к которой рулоны подают в смотанном состоянии и устанавливают на разматыватель. Разматыватель начинает вращаться и передний конец полосы роликами подают к роликоправильной машине и далее в валки дрессировочного стана. На выходной стороне дрессировочного стана тоже имеются тянущие ролики, ножницы и моталка.
Следует отметить, что в привязке к ОАО «Енакиевский металлургический завод» ЗАО НКМЗ также был разработан проект тонкослябового ЛПМ.
Рассмотренные и проанализированные нами ЛПМ относятся к так называемым тонкослябовым (по толщине отливаемых слябов) модулям. В большинстве модулей применены обычные прокатные клети, причем в ЛПМ первого поколения клети объединены в непрерывную группу (практически точная копия чистовых групп клетей ШСГП), а у фирмы MDX - еще и непрерывная группа клетей предварительного обжатия непрерывнолитого сляба сразу после его выхода из МНЛЗ. В основном в тонкослябовых ЛПМ для выравнивания температуры непрерывнолитого слитка применяют проходные роликовые печи большой протяженности. Все это обусловливает достаточно большую протяженность модуля.
Поэтому уже в первые годы разработки и реализации тонкослябовых ЛПМ их авторы - фирмы SMS и MDX - предусматривали возможность применения в модулях этого типа клети Стеккеля (прокатный стан, оборудованный с передней и задней сторон моталками в печах). Достоинство этих станов - низкие капитальные и эксплуатационные затраты, а согласование по производительности с МНЛЗ - ближе, чем при использовании непрерывной группы клетей.
Станы Стеккеля появились практически одновременно с ШСГП и предназначались для производства листовой горячекатаной продукции в объеме 100-300 тыс.т/год, главным образом электротехнических и легированных марок стали и сплавов. Эти станы были одноклетевыми четырехвалковыми (очень редко двухвалковыми), а также двухклетевыми, причем первая черновая клеть располагалась на определенном расстоянии от чистовой. Основными их недостатками были: высокая продольная и поперечная разнотолщинность полос, худшее качество их поверхности, нестабильность свойств металла по длине полос. Поэтому в 70-х годах прошлого века станы Стеккеля строить перестали.
Возобновился интерес к станам Стеккеля в конце 80-х годов прошлого века. В 1984 г. фирма «Нихон метал индастри» начала реконструкцию стана Стеккеля на заводе Сагамихара (Япония). Первым новым станом Стеккеля стал стан, созданный фирмой «Шлеман-Зимаг» и пущенный в эксплуатацию на заводе фирмы «Авеста» (Швеция). Основным доводом в пользу стана Стеккеля послужило то, что на традиционных ШСГП производить небольшие партии листов из высококачественных сталей не всегда оправдано. Стан фирмы «Авеста» имеет универсальную реверсивную черновую клеть кварто и чистовую клеть Стеккеля. Он предназначен для прокатки полос шириной до 2100 мм, толщиной 2-12,7 мм (листов толщиной 5-20 мм) из высококачественной стали. Годовое производство 250 тыс.т.
Как показано в работе, на начало 90-х годов в мире действовало 35 станов Стеккеля (двух- или одноклетевых), а в период с 1991 по 2000 г. введено или планировалось ввести в эксплуатацию не менее 20 станов такого типа. Сообщается, что число станов с печными моталками увеличивается не только за счет строительства новых станов, но и за счет реконструкции действующих толстолистовых станов.
Обеспечили возможность применения станов Стеккеля использование на них современного оборудования и систем автоматики: гидронажимные устройства, системы регулирования толщины, поперечного профиля и формы полос, регулирования теплового режима работы печей, в которых расположены моталки новой конструкции, более мощный привод валков.
В связи с этим, возможности современных станов Стеккеля можно сформулировать так: станы с печными моталками обеспечивают устойчивое производство высококачественных полос (толщиной 2-19 мм, шириной до 2440 мм) и листов (толщиной 4,8-38 мм, шириной 1220-3450 мм) из коррозионностойких, низко- и высоколегированных, электротехнических, качественных углеродистых и низкоуглеродистых (в том числе и для глубокой вытяжки) сталей. На новых станах Стеккеля условия образования и удаления окалины максимально приближены к условиям, имеющим место на ШСГП, Это позволяет получать полосы и ленты с достаточно высоким качеством поверхности. Производительность станов Стеккеля отличается широким диапазоном от 0,1 до 1,25 млн.т в год.
Такие возможности станов Стеккеля позволили фирмам «Типпинз» (США) и «Самсунг» (Южная Корея) разработать процесс, получивший название Tippins-Samsung Process - TSP, базирующийся на применении в качестве прокатного агрегата стана Стеккеля. С использованием процесса TSP разработан ЛПМ, получивший название среднеслябового (по средней толщине используемого сляба 100-125 мм). ЛПМ ориентирован на использование в составе мини-завода с электросталеплавильным производством. Схема ЛПМ показана на рис. 47. МНЛЗ может быть применена одно- или двухручьевая, размеры отливаемых слябов Hсл = 100-125 мм; Bсл = 500-2500 мм. Кристаллизатор с параллельными стенками, допускающий изменение ширины сляба при разливке. Скорость разливки 1-2 м/мин. Охлаждение слитка водо-воздушной смесью. Возможно применение мягкого обжатия слитка с жидкой сердцевиной. Мягкое обжатие производят роликами, установленными после кристаллизатора. Авторы ЛПМ считают, что сляб толщиной 125 мм лучше сохраняет тепло, чем сляб 50 мм. Для полного выравнивания температуры слябов по сечению и их подогрева предусмотрена традиционная методическая печь с шагающими балками или подом.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Длина слябов определяется исходя из получения удельной массы рулона 18-20 кг/мм ширины сляба. А исходя из длины сляба определяется ширина печи «в свету». Основной вид посада - горячий (85-90%), остальное - холодный. Длина печи ~ 10 м.
Стан Стеккеля одноклетевой, поэтому в этой клети производят и черновые, и чистовые проходы. На печных моталках можно сматывать полосу, когда ее толщина становится не более 25 мм. При Нсл = 125 мм и hполосы = 1,5 мм необходимо три черновых и шесть чистовых проходов. Вертикальные валки предназначены для обжатия сляба на 50 мм (и вероятно, снятия конусности при регулировании ширины сляба в МНЛЗ). При прокатке толстых листов возможно их получение с катаными кромками.
После прокатки следует ламинарное охлаждение и смотка полос в моталках.
Одноручьевой ЛПМ, в зависимости от сортамента прокатываемых полос, имеет годовое производство 400-1200 тыс.т. При двухручьевом ЛПМ возможно годовое производство до 2 млн.т. Марочный сортамент: углеродистые, конструкционные для глубокой вытяжки, низколегированные и коррозионностойкие марки стали. Размерный сортамент ЛПМ: толщина полос 1,5-20 мм, ширина 900-2500 мм. Максимальная масса рулона 40 т.
Достоинства ЛПМ с технологией TSP:
- низкие капитальные затраты (при годовом производстве 1 млн.т -200 млн. долларов США). Состав комплекса: электросталеплавильный цех; МНЛЗ; печь-ковш; нагревательная печь; прокатный стан; здания и сооружения; газоочистка; водяной оборотный цикл; вальцетокарная;
- низкие эксплуатационные затраты (затраты труда не более 1 чел. - ч/т при годовом производстве 1 млн.т. Всего на комплексе 400 чел.). Низкие затраты на электроэнергию;
- широкий сортамент по маркам стали и размерам;
- при двухручьевом ЛПМ нет сложностей в слиянии двух потоков слябов перед печью;
- возможность регулирования ширины в линии прокатки и обжатие кромок;
- возможность разделения разливки и прокатки, удаления из технологического потока дефектных слябов, их ремонта и холодного посада;
- прокатка в строго заданном узком температурном интервале.
Недостатки, присущие станам Стеккеля первого поколения (они указаны ранее), устранены за счет применения средств автоматики, усовершенствования моталок и электропривода.
По нашему мнению, основными недостатками ЛПМ являются:
- совмещение черновой и чистовой прокатки в одной клети (возможно ухудшение качества поверхности полосы, либо необходимость частых перевалок валков);
- установка вертикальных валков непосредственно у клети стана Стеккеля, что существенно увеличивает расстояние между моталкой и клетью, а следовательно, обусловливает дополнительные потери тепла.
Первая реализация проекта произошла в 1997 г. на заводе фирмы «ИПСКО Стил» в Монтпелере (США) - одноручьевой ЛПМ с отливкой слябов толщиной 125-150 мм и прокаткой полос минимальной толщины 1,5 мм в одной клети Стеккеля. Годовое производство ЛПМ 1,2 млн.т (см. рис.45 а). Вторая реализация - в 1999 г. на заводе фирмы «Миттал Стил Острава» (Чешская республика). Отливка слябов толщиной 125 мм. Работает стан в составе двух клетей. Годовое производство 1 млн.т, минимальная толщина полосы 1 мм. Третья реализация в 2005 г. на предприятии «Наньянг Айрон энд Стил» (Китай). Стан Стеккеля также в составе двух клетей, годовое производство 1 млн.т (рис.48 а).
Фирмой «SMS-Демаг», имеющей большой опыт изготовления станов Стеккеля (с 1978 г. по 1995 г. изготовлено и введено в действие 10 станов в США, Канаде, Швеции, Италии, ЮАР, Финляндии, Швеции, Тайване и Индии), разработан тонкослябовый ЛПМ с применением стана Стеккеля (рис.48 б).
В ДонНТУ преподавателями, сотрудниками НИЧ с привлечением студентов старших курсов ведутся работы по изучению совмещенных процессов и разработке предложений по их реализации.
В частности, в работе предложена классификация ЛПМ по следующим признакам:
толщине отливаемых слябов
- тонкослябовые (Нсл = 50-90 мм);
- среднеслябовые (Нсл = 100-150 мм);
- толстослябовые (Нсл = 180-250 мм);
типу применяемых печей
- газовые (проходные роликовые или камерные с моталками);
- индукционные;
типу применяемого прокатного стана
- непрерывные (группа из 5-7 клетей, возможна группа клетей предварительного обжатия);
- станы Стеккеля с реверсивной черновой клетью или без неё, с одно-, двух- или трехклетевой непрерывной группой);
- планетарные станы;
- прокатно-ковочные станы.
В дальнейшем ученые ДонНТУ вели работы по разработке схем средне-слябового и толстослябового ЛПМ.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

На основе того, что в Украине в 50-60-х годах прошлого века было введено в действие три толстолистовых реверсивных стана (ТЛС) и к началу XXI века они морально и технически устарели, было предложено сделать их реконструкцию с созданием среднеслябовых ЛПМ на базе станов Стеккеля. Этому предшествовали теоретические разработки по созданию расчетной методики определения основных параметров прокатки.
При разработке математической модели процесс прокатки разбили на следующие периоды:
- прокатка головного участка полосы на заправочной скорости;
- прокатка части полосы с ускорением;
- прокатка с постоянной скоростью средней (основной) части полосы;
- прокатка с замедлением хвостового участка полосы.
Для этих периодов производится расчет длины соответствующих участков полосы и времени прокатки.
Из-за того, что концы полосы до момента их поступления в печи претерпевают значительное охлаждение, расчет температуры производится для середины раската, а также для переднего и заднего концов. При расчете потерь температуры раската (ΔТ) учитывается снижение температуры вследствие излучения и конвекции (ΔТик) для участка промежуточного рольганга и для участков от клети до печной моталки; снижение температуры раската вследствие теплоотдачи рабочим валкам (ΔТо); снижение температуры раската вследствие потерь при гидросбиве окалины (ΔTг); повышение температуры раската за счет тепла деформации (ΔTд) и повышение температуры раската за счет нагрева металла в печной моталке (ΔTпм)
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Для расчета силы прокатки в горизонтальных валках реверсивной клети использована методика М.Я. Бровмана, представленная в работе, которая предусматривает возможность учета упругого сплющивания валков, натяжения полосы, влияния геометрического параметра m=lд/hср и угла захвата αзах, а также коэффициента трения μ на коэффициент напряженного состояния nσ.
Для условий плоской деформации принята зависимость коэффициента напряженного состояния от двух геометрических параметров и угла захвата (при μ ≥ 0,3). В этом случае почти во всем диапазоне изменения параметров m и а величина коэффициента напряженного состояния nσ зависит почти исключительно от m.
При отсутствии натяжений (полоса не сматывается на барабан моталки) использована зависимость
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

а при наличии натяжений
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

где рср - среднее контактное нормальное напряжение; σт - сопротивление деформации; nσ - коэффициент напряженного состояния при отсутствии натяжений; nσ0, nσ1 - коэффициенты влияния переднего и заднего натяжений на рср; σ0, σ1 - величина переднего и заднего натяжений.
Если коэффициент трения μ < 0,3 (может быть при горячей и теплой прокатке со смазкой и практически всегда при холодной прокатке), то nσ следует определять без натяжений по формуле
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

а при наличии натяжений по формуле
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Методикой предусмотрена возможность учета упругого сжатия валков, что может оказаться желательным при прокатке высокопрочных марок сталей, а также при контролируемой прокатке при пониженных температурах. В этом случае рекомендовано использовать выражение
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

В этом уравнении величина nσ0 принимается без учета упругого сплющивания валков. F - функция межклетевых натяжений полосы. Параметр а в уравнении определяет соотношение прочности проката и жесткости валков.
Сопротивление деформации определяется по зависимости
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

где A1, A2, A3, m1, m2, m3 - постоянные коэффициенты, зависящие от марки стали; σод - базовое значение сопротивления деформации; ε - относительное обжатие; U - скорость деформации.
Сила прокатки определяется по уравнению
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

а момент прокатки - по формуле А.И. Целикова
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

где рср - среднее контактное нормальное напряжение без учета натяжения; σ0, σ1 - переднее и заднее натяжение; H0, H1 - толщина полосы до и после прокатки; В - ширина полосы; R - радиус рабочего валка; S - опережение; lд - длина дуги контакта.
Мощность, потребляемая двигателями главного привода, определяется по уравнению
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

где Uв - окружная скорость валков.
Разработанная математическая модель процесса прокатки на стане с моталками в печах реализована на ЭВМ, что дает возможность моделирования процесса прокатки для широкого спектра исходных условий.
В привязке к стану 2300 ОАО «Донецкий металлургический завод» (ДМЗ) разработана схема среднеслябового ЛПМ, показанная на рис. 49.
Стан 2300 имеет трехвалковую черновую клеть Лаута и чистовую клеть кварто, металл нагревают в трех методических трехзонных печах, средства для термообработки листа практически отсутствуют. Все оборудование листопрокатного цеха морально и физически устарело. Заготовкой для стана служат слябы, отливаемые на первой в мире крупной промышленной МНЛЗ, установленной в мартеновском цехе. Весь этот комплекс требует реконструкции.
Поскольку листопрокатный цех ОАО ДМЗ имеет сложившийся контингент потребителей продукции, то целесообразно сохранить существующий сортамент продукции стана, расширив его только в части производства тонкого горячекатаного листа вплоть до 1 мм (действующие в Украине ШСГП горячекатаные полосы толщиной менее 1,5 мм не производят, устанавливаемый же стан Стеккеля такую возможность имеет) и некоторого увеличения ширины толстых листов, в связи с чем предложено увеличить длину бочки валков до 2500 мм. Предложенный для ЛПМ ОАО ДМЗ сортамент приведен в табл. 6. Такой сортамент продукции позволяет, во-первых, организовать производство горячекатаного листа толщиной менее 1,5 мм, шириной вплоть до 2000 мм, во-вторых, толщиной 2,2-4 мм, шириной вплоть до 2300 мм. Такую продукцию в Украине не производят ни на одном ТЛС и ШСГП.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

В работе предложено для ЛПМ выплавлять сталь в дуговой сталеплавильной печи (это предложение реализовывается), применять внепечную обработку стали (установка «ковш-печь» уже работает в мартеновском цехе), а слябы толщиной 140-200 мм, шириной 500-2500 мм разливать на МНЛЗ. Причем МНЛЗ должна быть установлена в листопрокатном цехе.
Между МНЛЗ и прокатным станом предложены современные методические печи с шагающими балками. В печи слябы подогревают до температуры 1150-1280°С, выравнивают их температуру по поперечному и продольному сечениям. Печь одновременно является и буфером между МНЛЗ и прокатным станом. В качестве прокатного стана предложен двухклетевой стан Стеккеля, поскольку совмещение черновой и чистовой прокатки в одной клети нецелесообразно как по соображениям производительности, так и по качеству продукции. Исходя из предлагаемого сортамента, длина бочки валков обеих клетей принята 2500 мм.
Применение современной клети с моталками в печах, оснащенной системами автоматического регулирования размеров, позволяет исключить основные недостатки первого поколения станов этого типа. Требуемые структура и механические свойства металла обеспечиваются для полос, сматываемых в рулон путем регламентации обжатия раската в последнем проходе, температуры конца прокатки в интервале температур 860-920°С и температуры смотки, обеспечиваемой душирующей установкой, действующей на отводящем рольганге. Для продукции, поставляемой в листах, предусмотрена нормализация металла в проходной роликовой печи с прокатного нагрева, поскольку этот вид термообработки целесообразно использовать до толщины листов 20 мм.
Исследования, результаты которых приведены в работе, показали, что уровень механических свойств сталей СтЗсп, 10ХСНД, 17Г1С, 10Г2С1 существенно зависит от температуры горячего посада раскатов в нормализационную печь и режимов горячей прокатки. Оптимальный их уровень обеспечивается при температуре посада 500-600°С. Этот диапазон температур может достигаться с помощью душирующей установки на отводящем рольганге (см. рис.49). Повышение температуры горячего посада приводит к снижению ударной вязкости, а в ряде случаев - пластичности и прочностных характеристик металла до уровня горячекатаного состояния и даже ниже.
Линия стана оснащена летучими ножницами. Первые из них (перед чистовой клетью) предназначены для обрезки передних и задних концов раската, а вторые - для порезки раскатов толстого листа на мерные или кратные длины. В линии отделки имеются ножницы для обрезки кромок и поперечной резки. В потоке отделки имеются роликоправильная машина и карманы для готовых листов. Имеются также устройства для маркировки листов.
Описанное предложение по созданию среднелистового ЛПМ позволяет существенно расширить сортамент выпускаемой продукции, снизить ее себестоимость не менее, чем на 10% по сравнению с действующим станом 2300, а следовательно, сделать его высоко конкурентоспособным.
Предварительные расчеты показали, что стоимость реализации проекта составит 100-110 млн.долл. США, а срок окупаемости 6 лет.
Термин «толстослябовый» ЛПМ впервые прозвучал на Международной конференции «Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке», состоявшейся в 1994 г. в Москве. Возможно, появление этого названия послужило в дальнейшем причиной возникновения термина «среднеелябовый» ЛПМ.
Толстослябовый ЛПМ был предложен в качестве агрегата для производства подката для цеха жести в составе комплекса на ОАО «Енакиевский металлургический завод» (ЕМЗ). Необходимость строительства такого комплекса была обусловлена выполненным в ДонНТУ анализом потребности в жести украинских предприятий, который показал, что эта потребность на 2005 г. предполагалась в объеме 477 тыс.т/год, а перспективная - до 550-600 тыс.т/год. В этой же работе показана целесообразность строительства комплекса именно на ОАО ЕМЗ. Одновременно с решением проблемы обеспечения Украины жестью решалась и локальная задача превращения ОАО ЕМЗ в современное металлургическое предприятие.
Схема расположения основного оборудования разработанного ЛПМ показана на рис. 50.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

В ЛПМ применена МНЛЗ традиционной конструкции с кристаллизатором с параллельными стенками. Размеры отливаемых слябов Нсл = 200 мм; Всл = 900-1350 мм, длина до 12 м, масса до 25 т (удельная масса до 18,5 т/м). МНЛЗ может быть одно- или двухручьевой. При двухручьевой МНЛЗ годовая производительность ЛПМ - 1,7 млн.т (скорость разливки стали до 1,5 м/мин).
МНЛЗ расположена вблизи нагревательной печи. Это методическая печь с шагающими балками с торцевой (для холодных и теплых слябов) и боковой (для горячих слябов) посадкой и торцевой выдачей. Для обеспечения температуры посада слябов в печь 1050-1100°С предусмотрена теплоизоляция после машины газовой резки (МГР), при поперечной передаче и перед посадкой в печь. Горячий посад предусмотрен в объеме до 95-97% от общего посада. Температура нагрева слябов 1150-1250°С (последняя при редуцировании слябов). Печь одновременно является и «буфером» при возникновении нештатных ситуаций на стане или моталках.
В качестве прокатного стана принят полунепрерывный ШСГП, а длина бочки валков стана 1500 мм обусловлена тем, что максимальная ширина прокатываемой жести в мировой практике не превышает 1200 мм. Стан состоит из черновой универсальной реверсивной клети, в которой производят подкат для чистовой группы клетей hп = 50-70 мм за 4-6 проходов. Возможно уменьшение ширины слябов (редуцирование) на 100-150 мм.
Особенностью схемы является расположение печи между черновой клетью и чистовой группой клетей, то есть в одном рольганге совмещены функции рольганга, подающего слябы от нагревательной печи к черновой клети, и промежуточного (между черновой клетью и непрерывной группой клетей) рольганга, как это предусмотрено на традиционных полунепрерывных ШСГП.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Перед чистовой группой клетей имеется проходная печь-термостат, снижающая тепловые потери раскатом и позволяющая отказаться от ускорения чистовой группы клетей. Летучие ножницы для обрезки концов раската установлены после первой клети чистовой группы, что также позволяет снизить тепловые потери раскатом и применить ножницы меньшей мощности. Толщина полос после чистовой группы клетей 1,7-12 мм, ширина 800-1350 мм.
Марочный сортамент ЛПМ - низко- и среднеуглеродистые общего назначения и конструкционные марки стали.
В работе сделано сопоставление толстослябового модуля (в табл. 7 обозначен цифрой 1), тонкослябового, разработанного Донниичерметом для ОАО ЕМЗ (обозначен цифрой 2) и ЛПМ фирмы SMS, предложенного для Макеевского металлургического комбината (ныне ЗАО «Макеевский металлургический завод») (обозначен цифрой 3).
Проведенный анализ конкретного толстослябового ЛПМ с тонкослябо-вым ЛПМ того же сортамента и производительности показал, что при использовании толстослябового ЛПМ несколько увеличиваются затраты электроэнергии (с 36 кВт*ч/т при использовании тонкослябового ЛПМ до 42 кВт*ч/т), воды (соответственно с 19 до 20 м /т), увеличивается масса оборудования с 12 тыс.т до 16,5 тыс.т.
Достоинства толстослябового ЛПМ

- возможность отсортировки, последующего ремонта и холодного посада слябов, имевших после МНЛЗ дефекты;
- увеличение времени задержки слябов в печи (без остановки МНЛЗ) до 24-30 мин. при перевалке валков или возникновении аварийных ситуаций в линии прокатки и смотки полос;
- возможность редуцирования слябов по ширине вплоть до её изменения на 200 мм (без замены кристаллизатора) и «проработка» боковых граней слябов, что предотвращает возникновение дефекта «рваная кромка»;
- возможность производства горячекатаных полос высокого качества из практически любых марок стали и любого назначения;
- возможность поэтапного ввода в эксплуатацию оборудования ЛПМ с отгрузкой потребителям по этапам - слябов, толстого и тонкого листа (или полос) и доведение мощности ЛПМ до 2 млн.т в год.
Как уже было отмечено ранее, схема толстослябового ЛПМ может быть рациональной при реконструкции ШСГП 1-2 поколений, а особенно при переводе их с катаной на непрерывнолитую заготовку.
Кабмином Украины было принято постановление от 16 августа 1994 г. «О Государственной программе развития производства тары и упаковочных материалов на период до 2000 года», которым предусмотрена организация производства электролитической и хромированной жести на ОАО «Енакиевский металлургический завод».
На основании этого постановления были проведены тендеры для определения лучших предложений по реализации постановления Кабмина, с учетом которых в ДонНТУ совместно с ГИПРОСТАЛЬю разработан проект комплекса по производству жести, базирующийся на строительстве толстослябового ЛПМ. Проект утвержден в Министерстве промышленной политики Украины, но из-за отсутствия средств пока не реализован.
На основе выполненного анализа опыта разработки и реализации ЛПМ разного типа в ДонНТУ был сделан вывод, что ЛПМ станут агрегатами XXI века для производства горячекатаной листовой и полосовой продукции. В связи с этим, в ДонНТУ были продолжены проработки по использованию ЛПМ для производства толстых листов.
Традиционная технология производства листов толщиной 4-50 мм (производство плит не рассматривалось) предусматривает использование непрерывнолитых слябов толщиной до 350 мм и массой до 16 т. Их прокатывают на одно-, двух- и трехклетевых реверсивных станах (в том числе одна клеть с вертикальными валками), обеспечивающих деформацию металла в продольном и поперечном направлениях. В результате получают листы и штрипсы для сварных труб шириной до 5300 мм. Основным ограничивающим фактором верхнего предела толщины листов является степень деформации. Литая структура как тонких (h = 50 мм), так и толстых (h ≥ 200 мм) слябов полностью разрушается после относительного (25-27%) обжатия. Уменьшение времени кристаллизации приводит к тому, что структура тонких слябов после первичной кристаллизации более благоприятна для получения толстых листов.
Анализ изменения структуры металла тонких слябов, подвергнутых обжатию в процессе разливки с 60 до 28 мм, послужил основанием специалистам фирмы MDX для вывода о возможности получения толстых листов непосредственно после МНЛЗ. В этом случае требуемые прочность и пластичность металла могут быть обеспечены нормализацией или ускоренным охлаждением. Комплексная оценка свойств толстых листов, полученных из слябов толщиной 48 мм, выполненная немецкими специалистами, показала, что для углеродистых сталей достаточно двукратной вытяжки; для низколегированной стали, в частности предназначенной для сварных труб, требуется восьмикратная вытяжка. Для достижения требуемого уровня механических свойств толстых листов из непрерывнолитых слябов толщиной 250-300 мм необходимая кратность вытяжки составляет 5-6 для углеродистых и низколегированных сталей и 8-10 для легированных сталей.Основываясь на указанных ограничениях (в первую очередь, по условиям деформации), ученые ДонНТУ определили области возможного размерного и марочного сортамента толстых листов при производстве их в тонко-, средне- и толстослябовых ЛПМ (табл. 8).
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

На рис.51 показаны возможные схемы ЛПМ для производства толстых листов указанного в табл. 8 сортамента.
Тонкослябовые ЛПМ основаны на элементах схем, предложенных фирмами MDX и «Даниэли», имеют в своем составе участок черновых клетей и обеспечивают получение толстых листов толщиной 15-40 мм в листах и 4-12 мм в рулонах. Дополнительная установка принудительного охлаждения непосредственно после МНЛЗ (схема б) при условии мягкого обжатия слябов в процессе разливки позволит получать часть сортамента непосредственно на этом участке. Ограничения по ширине толстых листов (см. табл. 8) схем а и б обусловлены применением только продольной схемы прокатки. Установка кантователя перед черновой группой клетей (схема в) и увеличение длины бочки валков позволяет расширить сортамент листов по ширине.
Совмещение процессов на участке литья и прокатки стали (продолжение)

Толстые листы из слябов средней толщины целесообразно изготавливать по технологии TSP (схема г), базирующейся на стане Стеккеля.
Получение толстых листов наиболее широкого размерного и марочного сортамента возможно по схеме д - толстослябовый ЛПМ, базирующийся на классическом двухклетевом реверсивном стане.
С целью расширения буферной зоны между МНЛЗ и станом, повышения гибкости планирования и управления производством по схеме г и д целесообразно использовать комбинированную нагревательную печь с боковой (для горячих слябов) и торцевой (для холодных слябов) загрузкой. Производительность предложенных ЛПМ составляет 1-2 млн.т в год.
Анализ финансово-экономических показателей тонко-, средне- и толстослябовых ЛПМ для производства толстых листов равноценного сортамента показал следующее:
- наиболее эффективной по срокам окупаемости и приведенным затратам при производстве толстых листов является технология TSP (со станом Стеккеля);
- толстослябовый ЛПМ с объемом производства 1,7 млн.т в год по приведенным затратам (температура посада слябов в нагревательную печь 1050-1100°C) и сроку окупаемости практически равноценен тонкослябовому ЛПМ с двумя МНЛЗ, а с учетом более широкого сортамента является предпочтительным;
- тонкослябовые ЛПМ с одной МНЛЗ имеют худшие показатели по всем указанным критериям вследствие низкого объема производства;
- максимальной рентабельностью после полного освоения характеризуется тонкослябовый вариант ЛПМ с двумя МНЛЗ и мягким обжатием при разливке (схема б).
Подводя итог опыту разработки и реализации листовых ЛПМ следует отметить, что пока безусловно лидируют тонкослябовые ЛПМ с непрерывной группой клетей. Постепенно расширяется применение в составе ЛПМ станов Стеккеля. He следует ожидать широкого применения в качестве прокатного агрегата планетарных и прокатно-ковочных станов.
Постоянно расширяется сортамент полос и листов, производимых на ЛПМ, как по размерам, так и по маркам стали.
Основными достоинствами ЛПМ являются:
создание возможности рентабельного производства полос и листов при объемах менее 1 млн.т в год (этот пункт был очень важен на первом этапе применения ЛПМ);
- снижение примерно на 20-30% капитальных затрат на строительство и эксплуатационных затрат, а также энерго- и трудозатрат вплоть до 40-50%;
- обеспечение коротких сроков строительства (1-1,5 года);
- возможность производства сверхтонкого горячекатаного листа (достигнута толщина 0,8 мм, в перспективе - 0,6 мм);
- резкое сокращение сроков выполнения заказов.
В отношении конкуренции ЛПМ и ШСГП нужно отметить следующее.
В 1994 г. только 2% горячекатаных полос было получено в ЛПМ. Ожидалось, что к 2004 г. эта доля возрастет до 15%, но этого не случилось. На 2006 г. доля ЛПМ составила около 10%. ШСГП продолжают строить. С 1990 г. по 2006 г. в мире введено в действие свыше 10 мощных традиционных ШСГП.
Причинами медленного замещения ШСГП ЛПМ следует считать следующее:
- действующие ШСГП имеют высокую остаточную стоимость, а их замена требует также больших капитальных вложений;
- ЛПМ не обеспечивают производство всего сортамента ШСГП по уровню качества, менее гибки по размерному сортаменту;
- ЛПМ нецелесообразно применять при годовом производстве более 1,5 миллиона тонн.
В будущем на крупных предприятиях все более широко будут сочетать традиционные и новые технологии.