Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ И АГРЕГАТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ И АГРЕГАТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ И АГРЕГАТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в производстве полосовой стали. Сущность: способ и система для непрерывного изготовления плоской горячекатанной полосы из стали из черного металла, имеющей минимальную толщину, достаточную, чтобы позволить по существу прямо изготавливать из нее изделие, в которых планетарный стан Плацера непрерывно принимает непрерывно отливаемый бесконечный сляб из стали или черного металла и осуществляет первое обжатие по толщине от толщины сляба в состоянии после литья, множество клетей стана последовательно принимают непрерывную полосу с планетарного стана Плацера для осуществления второго обжатия по толщине по меньшей мере примерно на 50% первой обжатой толщины для получения непрерывной полосы, имеющей среднюю толщину меньше, чем 1,8 мм, причем между каждой смежной парой клетей стана установлены электрические индукционные нагреватели для поддержания непрерывной полосы при рабочей температуре, достаточной для осуществления второго обжатия по толщине. 2 с. и 16 з.п. ф-лы, 2 табл., 18 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2078625
Класс(ы) патента: B21B1/46
Номер заявки: 5052779/02
Дата подачи заявки: 16.08.1991
Дата публикации: 10.05.1997
Заявитель(и): Маннесман АГ (DE); Чеперрэл Стил Компани (US)
Автор(ы): Либер Ф.Ростик[US]; Ллойд М.Шмельцле[CA]; Петер Финк[DE]; Дитер Фигге[DE]
Патентообладатель(и): Маннесман АГ (DE); Чеперрэл Стил Компани (US)
Описание изобретения: Изобретение касается системы и способа для изготовления тонкой стальной полосы и, в частности, системы и способа для непрерывного изготовления бесконечной тонкой, плоской горячекатаной стальной полосы, имеющей толщину в состоянии после литья примерно меньше, чем 1,8 мм, с использованием непрерывно отливаемого бесконечного стального сляба.
Известно множество способов изготовления и формования стали. Один такой способ заключается в применении известного способа непрерывного литья. Этот способ, согласно которому из жидкой стали прямо отливают получистовые профили как, например, слябы, блюмы или заготовки, находит все большее применение, поскольку он, среди других вещей, исключает или уменьшает необходимость в определенном оборудовании для производства стали в сравнении с традиционным литьем стальных слитков, которые обрабатывают для получения требуемых изделий.
В известных способах непрерывного литья получают стальные слябы толщиной 150-300 мм и шириной до 3000 мм. Эти слябы режут на отрезки различной длины в зависимости от конкретного способа. Для получения из этого материала плоской катаной стальной полосы дискретный сляб повторно нагревают, пропускают через одну или несколько черновых клетей стана горячей прокатки, которые дополнительно обжимают его по толщине до примерно 2,5 мм. Если это необходимо, то его затем пропускают через по меньшей мере одну, обычно несколько, рабочую/чистовую клеть стана холодной прокатки для дополнительного обжатия по толщине.
Когда в известном способе стальная полоса становится очень тонкой во время части горячей прокатки, то ее трудно заставить входить в клеть стана для дальнейшего обжатия по толщине. В каждую клеть стана стальная полоса входит с низкой скоростью, и затем она ускоряется. Было важно обеспечить быстрый проход заднего конца полосы, поскольку эта часть полосы является самой холодной, когда она входит в клети стана для горячей прокатки.
Существовала определенная необходимость в получении дискретных плоских заготовок из непрерывно отливаемого сляба из-за различных скоростей на входе и выходе из различных типов устройств, объединенных в известные системы. Известная технология горячей прокатки в клетях стана не способна обеспечить согласование скоростей в черновых и чистовых клетях прокатного стана с постоянной скоростью на выходе из известной установки непрерывного литья, таким образом, исключается полностью непрерывная работа. Требуемые высокие скорости стана горячей прокатки, необходимые главным образом для исключения образования трещин "разгара" по дну калибра валиков и уменьшения потерь тепла, просто не смогут быть согласованы с известными устройствами специалистами в области производства стали.
Одной из проблем системы, препятствующих исполнительному обжатию, является то, что очень трудно управлять горячей стальной полосой, когда она движется очень быстро с одной рабочей позиции на другую. Дополнительная проблема в способах получения дискретных горячих плоских заготовок связана с заправкой полосы в раствор валков между валками клетей прокатного стана, которую необходимо осуществлять для каждой дискретной плоской заготовки. Требуется открывать все клети прокатного стана и затем последовательно закрывать каждую клеть с заднего конца сляба в направлении головной части или переднего конца до тех пор, пока они не будут все закрыты. Из-за потерь тепла из каждой дискретной плоской заготовки постоянное ускорение клетей для осуществления прокатки с более высокой скоростью, чем требуемая скорость горячей прокатки в установившемся режиме, было необходимо для осуществления обжатия, прежде чем потери тепла достигнут точки, когда сталь теряет способность поддаваться обработке.
Потери тепла из дискретной заготовки были серьезной проблемой, потому что задний конец охлаждался быстро и часто ниже оптимальных температур горячей прокатки, прежде чем он достигнет последних нескольких клетей стана. Для уменьшения этой проблемы клети стана горячей прокатки должны быть способны к постоянному ускорению, или, как говорят, ускорение до "горки". Дискретная плоская заготовка должна входить в каждую клеть прокатного стана с очень низкой скоростью, затем она должна ускоряться по возможности быстро до скорости, превышающей заданную скорость горячей прокатки. Быстрое ускорение или увеличение до "горки" применяют для того, чтобы обеспечить проход заднего конца дискретной полосы по возможности быстро через все станы горячей прокатки для выравнивания любого перепада температуры и исключения потерь тепла до уровня, при котором металл будет не способен поддаваться обработке. Если способ горячей прокатки в устойчивом режиме можно осуществлять непрерывно, то для ускорения каждой клети стана до "горки" необходимы электродвигатели с мощностью и скоростями, превышающими те, которые требуются в том случае когда можно осуществлять полностью непрерывный процесс горячей прокатки в установившемся режиме. Применение коробки моталки вверх по течению от первой клети стана для создания среды, сохраняющей тепло, уменьшающей охлаждение заднего конца и поддерживающей уровень ускорения, необходимый для клетей стана, было наилучшим решением, вызванным необходимостью ускорения до "горки". Однако капитальные затраты на коробку моталки компенсируются экономией от расходов на электродвигатели, а также от эксплуатационных расходов на средства обеспечения, хотя они и несколько ниже, но все же превышают требуемые или допустимые пределы.
Технология заправки полосы в валки требует также умения в манипулировании. Скорость движения каждой дискретной полосы снижается на линии, причем особенно после закрытия нескольких клетей стана, затем происходит ускорение до "горки", и начинается требуемое обжатие по толщине.
Хотя теоретический минимум для толщины полосы может быть меньше, чем 1,5 мм, однако из-за значительных недостатков известных технических решений можно получить горячекатаную полосу толщиной не меньше чем (и самое лучшее) 1,8-2,5 мм. Для применений, требующих меньшую толщину, стальную полосу после завершения горячей прокатки необходимо обжигать, подвергать травлению и затем прокатывать в холодном состоянии до окончательной толщины, т.е. требуются дополнительные операции, на которые затрачиваются время, энергия и значительные капитальные вложения.
Общее описание связи между установками непрерывного литья и прокатными станами дано в статье "Конфигурация прокатных станов" "Iron Age" (август, 1990), стр. 16. Эта публикация и ее содержимое не являются прототипом для этого изобретения.
Было испытано множество конструкций установок непрерывного литья и прокатных станов для разработки полностью непрерывного способа изготовления тонкой плоской горячекатаной стальной полосы, начиная от литья до получения готового изделия. Среди испытываемых различных конструкций прокатного стана для прокатки до уровней чернового обжатия был планетарный тип стана, называемый так потому, что рабочие валки совершают движение по орбите вокруг опорной конструкции определенной конфигурации.
Планетарный стан, известный как "планетарный стан Platzer" был создан в конце 50-х и в начале 60-х годов. Он в общем описан в патентах США N 2975663, 2960894 и 2709934. Планетарный стан Platzer представляет собой стан с принудительной подачей, имеющий ведущие ролики, которые могут принимать стальной сляб толщиной 50-100 мм и обжимать его по толщине планетарно расположенными валками до толщины примерно от 20 мм до ≈6 мм. Отсутствие эффективного устройства в основном объясняется тем, что непрерывное литье сляба толщиной 50-100 мм было невозможно.
Известные способы подачи на планетарный стан Platzer также имели серьезные недостатки. Когда применяли толстые дискретные слябы, получаемые известными способами непрерывного литья, то принудительная подача на планетарный стан Platzer приводила к образованию большого гребня во время подачи передней кромки стальной полосы как в начале, так и во время поджатия валков на стане нажимными винтами (регулировали) для окончательного требуемого обжатия. Этот гребень необходимо было удалять с переднего конца полосы обычно посредством резки горелкой-резаком и удалять его из технологической линии сверху, снизу или сбоку. Количество металла, удаляемого с каждого сляба, по отношению к прокатной полосе, хотя его и возвращают в расплав в конце процесса, значительное, особенно, когда определяющими факторами являются расходы на соответствующее оборудование, а также капитальные и эксплуатационные затраты.
Предложенные известные комбинации установок непрерывного литья с планетарными прокатными станами Platzer для применения их в системе изготовления горячей стальной полосы не включали технологию непрерывной горячей прокатки на стане как часть комбинации. Например, прокатный планетарный стан Круппа/Плацера, когда его применяли в комбинации с установкой для непрерывного литья, образовывая полосовой стан горячей прокатки с обжатием по толщине за один проход вплоть до 98% (Муенкер и др. Планетарный прокатный стан типа Круппа/Плацера. "Развитие, конструирование и опыт в работе с черными и цветными металлами" (февраль, 1969); Финк и др. "Экономичное применение планетарного прокатного стана типа Круппа/Плацера для производства горячекатаной полосы". "Айрэн энд Стил Инджиниир", январь, 1971, стр. 45. Планетарный прокатный стан Круппа/Плацера Полосовой стан горячей прокатки с обжатием по толщине до 98% (1987). Раскрытый прокатный стан включает в себя обычную установку для непрерывного литья тонких слябов, которые подаются через обычные правильные валки в туннельную печь для выдержки. Отлитые слябы выходят из печи для выдержки и затем их подают в раствор валков планетарного прокатного стана Плацера. (Обычно удаление окалины предшествует прохождения на подающие ролики, вторичное удаление окалины осуществляют до провождения и/или подачи в планетарный стан Плацера). Планетарный стан Плацера обжимает за один пропуск в клети подаваемый сляб от его начальной толщины после литья и правки до 98% т.е. до готовой толщины. Прокатанную стальную полосу с высокой степенью обжатия по толщине разгружают с прокатного стана на рольганг посредством стандартной клети с протяжными роликами, в которой поддерживается напряжение между раствором валков и протяжными роликами. Описанный способ завершается резкой и сматыванием полосы в рулон.
В качестве варианта этой конструкции планетарный прокатный стан Плацера будет обжимать подаваемый сляб от исходной его толщины после литья и правки до 98% Вместо разгрузки с прокатного стана Плацера посредством комбинации стандартная клеть с протяжными роликами/натяжной ролик в альтернативной конструкции применяют одну или две (2) чистовые клети типа кварто, в частности клети прокатного стана, оснащенные системой Krupp ICC регулирования раствора валков для улучшения плоскостности и достижения узких допусков. Дополнительные источники тепла для стальной полосы отсутствуют, когда применяют конструкцию с одной или двумя (2) чистовыми клетями кварто, таким образом, любое возможное чистовое обжатие не может быть значительным, поскольку удерживаемое тепло не отвечает требованиям.
В статье Муенкера и др. подробно описана часть конструкции планетарного прокатного стана Плацера, соединенного с одним или двумя чистовыми клетями. Однако здесь не сказано о применении такой конструкции в комбинации с непрерывно отлитым бесконечным слябом Муенкер и др. описали такие прокатные станы для применения только с дискретными слябами. Муенкер и др. описали эту альтернативную конструкцию как полезную в ситуации, когда требуется большая производительность, а планетарный прокатный стан Плацера служит в качестве черной клети. Фиг. 15 и сопровождающий текст сравнивают обычный стан горячей прокатки, применяющий 12 горизонтальных и 6 вертикальных клетей с линией черновых и чистовых клетей планетарного прокатного стана Плацера, состоящей из 6 горизонтальных и 2 вертикальных клетей, причем оба имеют производительность 150 т/ч (стр. 8-10, фиг. 15). Муенкер и др. указали размер черновой полосы толщиной 10-20 мм на выходе из планетарного прокатного стана Плацера.
Финк и др. описали применение планетарного прокатного стана Плацера в комбинации с установкой непрерывного литья слябов и различными устройствами для прокатки, расположенными вниз по течению. Финк и др. указали, что в описанной комбинации установки непрерывного литья слябов и планетарного прокатного стана Плацера задающие валки, применяемые для побуждения к движению отдельных смежных или дискретных, непрерывно отливаемых слябов в прокатной стан Плацера (стр. 48), будут обжимать на 20% затем за один проход на стане будет обжиматься сляб на 80-90% в зависимости от требуемой конечной толщины. Фиг. 4 VI показывает комбинацию из печи и планетарного прокатного стана Плацера, причем планетарный прокатный стан Плацера снова действует в качестве черновой клети вверх по течению от линии из 5-7 чистовых клетей, состоящей из неопределенного количества вертикальных и горизонтальных чистовых клетей.
Кроме планетарного прокатного стана Плацера только единственно другой такой стан, применяемый в промышленном масштабе, был планетарный прокатный стан Сендзимира. Планетарные прокатные станы Сендзимира описаны в нескольких патентах США, включая патенты NN 2932997, 2978993, 4049948, 3076360, 3079975, 3147648, 3138979, 3210981, 3533262, и 3789646.
Различия между планетарным станом Плацера и планетарным станом Сендзимира были известны и остаются известными для специалиста в данной области техники. В применениях на практике было известно, что для получения приемлемого прокатанного изделия требовалась минимальная толщина подаваемого сляба по меньшей мере примерно 120 мм. Для данной ширины это значительно превышает минимальную толщину, которая потребуется для технологии прокатки на планетарном стане Плацера. Также хорошо известно, что прокатанная полоса, выходящая из планетарного стана Сендзимира, не является плоской и имеет заметную шероховатость или волнистость в направлении прокатки, поэтому требуются дополнительные чистовые станы для правки полосы. Неспособность планетарного прокатного стана Сендзимира изготовить плоскую полосу в сравнении с технологией прокатки на стане Плацера была прямым результатом различий в конструкции между этими типами планетарного стана. Планетарные станы Сендзимира включают в себя вращающуюся балку, тогда как планетарные станы Плацера применяют неподвижную поддерживающую балку. Благодаря наличию вращающейся балки поток металла через стан Сендзимира такой, что образуется полоса с шероховатостью или волнистостью. Неподвижная поддерживающая балка на планетарном стане Плацера устанавливает такой поток металла во время прокатки, который не деформируют полосу, таким образом, может случайно возникать только очень незначительная длинная волна в продольном направлении литья/прокатки.
Различие между технологией планетарного прокатного стана Сендзимира, на котором применяют вращающуюся балку, и технологией стана Плацера, на котором применяют неподвижную балку, представляет другое преимущество использования технологии Плацера. Благодаря неподвижной поддерживающей балке можно через использование различных вставок в балке придать поперечный (поперек направления литья/прокатки) профиль слябу способом прокатки. Применяя такие выбранные вставки, планетарный стан Плацера может придать оптимальный профиль слябу на выходе для последующей обработки вниз по течению без необходимости дополнительных клетей стана для профилирования выходящей полосы после обжатия в планетарном стане.
На планетарном прокатном стане Плацера также можно точно регулировать раствор валков, позволяя оптимизировать начальную толщину на входе и повышенное обжатие после заправки. Напротив, начальный вход стали на планетарном стане Сендзимира нельзя регулировать, он устанавливается размером самого стана, и его нельзя изменять.
Что касается эксплуатационных расходов и обслуживания, то планетарный прокатный стан Сендзимира более дорогостоящий в применении главным образом из-за различного трения в зеве валков в сравнении с планетарным станом Плацера. Из-за конструкции планетарного стана Сендзимира создается значительное трение между рабочими валками и прокатываемым слябом. Это приводит к значительному износу рабочих валков и создает повышенные требования к потреблению энергии и размеру двигателей в сравнении с планетарным станом Плацера. На планетарном стане Плацера создается мало трения между рабочими валками и слябами, основное трение возникает в подшипниках промежуточных валков. В результате срок службы рабочих валков более продолжительный, чем у валков на планетарном стане Сендзимира, и эксплуатационные и капитальные затраты ниже.
Сендзимир ("Полосовые станы горячей прокатки для систем непрерывного литья тонких слябов" "Айэрен энд Стил Индзинир" октябрь, 1986, стр. 36) описал предложенную им схему расположения оборудования в планетарном стане и показал несколько комбинаций установки непрерывного литья и планетарного стана и комбинации установки (Хазелетта) литья тонких слябов/планетарный стан (см. фиг. 8-9). Основная схема расположения планетарного стана для горячей прокатки, показанная Сендзимиром (фиг. 1), включает в себя эджер и окалиноломатель, предшествующие подающим роликам, применяемым для подачи сляба в раствор валков планетарного стана. Разгрузка с планетарного стана Сендзимира осуществляется вниз по течению посредством действия прессировочного стана через ряд натяжных роликов. Завершают эту описанную схему отводящий рольганг, протяжные ролики и намоточное устройство карусельного типа. (Отделочный стан, как это должно быть ясно специалисту в данной области техники, будет обеспечивать меньше 10% обжатия подающей полосы. В обычном применении "отделочный" стан действует по существу в качестве плавильной машины, которая будет обжимать, как часть этого процесса, не больше, чем максимум 3-5%).
Как было указано, планетарный стан Сендзимира способен обжимать по толщине на 95% в одном калибре. Указано, что подающие ролики "проталкивают сляб", получающий небольшое обжатие, по направляющей в планетарные валки, где осуществляется основное обжатие." (стр. 36). Описаны (стр. 36-37, фиг. 2) один или два комплекта, состоящие из двух роликов с высокой скоростью подачи. Сендзимир считает, что для того, чтобы планетарный стан работал непрерывно, дискретные слябы должны подаваться так, чтобы располагаться торец к торцу с другим слябом, при этом должна применяться высокотемпературная печь непрерывного действия с высокой эффективной тепловой мощностью, расположенная последовательно с прокатным станом. Температуру сляба можно поддерживать постоянной в точных пределах, причем легко достигается точный контроль толщины готовой полосы. Действительно, стандартные допуски при холодной прокатке могут достигается прямо со стана горячей прокатки непрерывной цепочкой без каких-либо длинных тяжелых передних или задних концов. При применении автоматического контроля толщины полосы на отделочном стане будет достигаться даже более точное регулирование" (стр. 37). Ясно, что Сендзимир описал не полностью непрерывный процесс, в котором непрерывно отливаемый бесконечный стальной сляб выходит прямо из установки непрерывного литья, а систему для применения с дискретными слябами.
Также Сендзимир описал работу экспериментального тандема, состоящего из установок непрерывного литья и планетарных прокатных станов:
Работа экспериментального тандема из установок непрерывного литья и планетарных прокатных станов. Свыше 20 лет назад уже были предприняты прокатки прокатывать непрерывно слябы, при этом ставилась цель получить из всей плавки из печи рулоны горячекатаной полосы (фиг. 8). Однако столкнулись с различными металлургическими, транспортными проблемами, а также с проблемами повторного нагрева и поверхности. Было трудно уравновесить производительность установки для литья с транспортировкой сляба на отводящий рольганг, подачей в печь и работой планетарного стана и намоточного устройства. В Германии пытались применять сначала изложницу размером 2 3/2 х 1 1/2 дюймов (50 х 435 мм). Она была слишком мала, и скорость была очень низкой, либо успешной была горячая прокатка вниз по течению. При скорости движения сляба 4-5 футов/мин (1,5 м/мин) кромки сляба были черными, когда сляб входил в прокатный стан. Однако, когда работа велась правильно, то получали рулоны с наружным диаметром 80 дюймов. Затем в США высокопроизводительная установка непрерывного литья, соединенная с планетарным станом, производила слябы, которые поступали на прокатный стан со скоростью 16-18 футов/мин 5 м/мин. Тепловой баланс был правильным, и на экспериментальной основе получали 60-тонные рулоны горячекатаной проволоки.
Третья попытка была предпринята в Австрии, цель которой размещение планетарного стана задняя сторона к задней стороне последовательно с установкой для литья, при этом исключалась нагревательная печь, но рассматривалось применение колпака для выравнивания и, возможно, подогреватели кромок. Такая система потребовалась, чтобы головная часть затравки могла проходить из литьевой установки через планетарный прокатный стан и затем отрезаться на ходу летучими ножницами, установленными сразу впереди устройства для намотки. Были проведены эксперименты с захватом планетарным валком, сделанным прямо в литой части, при этом нажимной механизм стана приближался на блоках для достижения требуемого калибра. Эксперименты были успешными: скошенное сечение после головной части затравки показало, что только небольшое количество металла необходимо было удалять.
В будущем в новых попытках будут использовать прошлый опыт и в то же время можно будет работать с более тонкими сечениями отливок из новых типов установок для литья. Например, рассматривается прокатный стан для непрерывной прокатки литых профилей размеров 2-50 дюймов (50х1250 мм) и 1 1/2 х 60 дюймов (37х1250 мм), но с обеими системами можно прокатывать литые профили толщиной 3 дюйма (76,2 мм) для специальных изделий.
На стр. 39, фиг. 8, которая показывает позицию резки сляба между установкой непрерывного литья и печью для выдержки, начинается описание цикла подачи на планетарный стан Сендзимира, таким образом, здесь снова нет непрерывно отливаемого бесконечного стального сляба в комбинации установки непрерывного литья с планетарным станом. Ясно, что решения Сендзимира в отношении этих конструкций были все направлены на операции прокатки дискретных несплошных слябов, даже если основным источником этих дискретных слябов была установка непрерывного литья.
Сендзимир также раскрыл комбинацию из установки Хазелетта для литья толстых слябов и планетарного прокатного стана. Установку Хазеллетта для литья "применяют для производства слябов толщиной 2 дюйма (50 мм), которые проходят через подогревательную печь до входа в планетарный стан, за которым следует прессировочный стан. Полоса выходит из планетарного стана при номинальной толщине 0,150 дюйма (3,8 мм), а из прессировочного стана при номинальной толщине 0,135 дюйма (3,4 мм). Сляб выходит из установки Хазелетта для литья со скоростью 24,5 футов/мин (6,8 м/мин), при этом полоса оставляет планетарный стан со скоростью 327 футов/мин (98 м/мин), а прессировочный стан со скоростью 364 футов/мин (109 м/мин) (стр. 40).
Сендзимир представил данные, относящиеся к возможному отделочному стану, расположенному вниз по течению, в отношении количества и функции:
Отделочный стан. Вниз по течению от планетарного стана возможно потребуется включить один или несколько отделочных станов в зависимости от таких факторов, насколько сложно или просто изделие, будут ли применять прямо горячую полосу или ее будут подвергать холодной прокатке, что важно в производстве стали: металлургическая чистота или низкая стоимость, является ли сталь специального типа как, например, малолегированная высокопрочная, высоколегированная, кремнистая или нержавеющая. В решении о включении отделочных станов необходимость большого обжатия после планетарного стана должна сопоставляться с добавленными капитальными затратами и качеством горячей полосы.
10% обжатия на отделочном стане достаточно для многих применений оцинкованной стали. Обжатие на 35-50% может быть достаточное для горячекатаной полосы, применяемой для строительной конструкции, где отражение света будет выделять деталь поверхности.
Обычно простой двухвалковый стан сможет достичь 10-12% обжатия и исключить большинство шероховатостей. Хотя трехвалковые станы обеспечивают обжатие до 20% износ рабочих валков будет делать это решение сомнительным для станов, работающих непрерывно в течение 20 ч. Это можно также сказать о прокатных станах, например, четырех- и шестивалкового типа, применяемых на линии "Ниппон Якин" шириной 68 дюймов (1727 мм). Хотя эти два типа станов могут достичь обжатия на 30-35% и обеспечить хорошую форму (особенно шестивалковый стан), однако износ рабочих валков и необходимость замены валков ограничивают их применение для продолжительной непрерывной работы.
После отделочного стана должны быть расположены летучие ножницы и устройство для намотки. Устройство для намотки может быть карусельного типа либо можно применять две моталки для намотки непрерывного потока полосы.
Когда полосу режут ножницами, задний конец должен ускоряться в сторону от последующей моталки. Требуется пространство 10-15 футов (3-4,5 м), чтобы передний конец мог захватываться моталкой без останова.
Проблема износа рабочих валков в трех-, четырех- и шестивалковых прокатных станах, применяемых в указанной комбинации, несомненно, является серьезной (стр. 41-42). Любая система, которая будет включать в себя кампанию литьевой установки продолжительностью 20-24 ч или больше, будет, несомненно, превышать раскрытие периода работы стана Сендзимира.
Для решения этой проблемы систем литья тонкого профиля, Сендзимиром была раскрыта прерывистая прокатка с применением реверсивного стана. Для того чтобы такая система могла действовать, Сенздимир указал, что для реверсивного стана потребуется сложное дорогостоящее электрическое оборудование, имеющее значительные скорость и мощность. Если необходима непрерывная работа прерывистого прокатного стана, то потребуются две коробки разматывателя для горячих рулонов с сопутствующими значительными капитальными затратами. В этом случае реверсивный прокатный стан может быть четырех- или шестивалковым либо двухвалковым станом, который "будет позволять осуществлять большое обжатие в каждом чистовом калибре и обеспечивать получение более тонкой толщины (например, 0,040 дюймов)(1,016 мм) и лучшей точности размера.
Подразумевалось, что предложенные Сендзимиром системы планетарных станов будут иметь один или два отделочных стана, включая трех- и четырехвалковые станы, осуществляющие обжатие на 14, 20% (один отделочный стан) или обжатие на 26% (первый стан) и на 23% (второй стан), когда применяют два трехвалковых стана. Указано, что также применяли обжатие задающими валками, расположенными вверх по течению: на 16-20% (первый задающий валок) или на 22% (первый задающий валок), 28% (второй задающий валок), причем два (2) задающих валка, два (2) отделочных прокатных стана в комбинации преднамеренно имеют одну конструкцию.
Ни одно из известных технических решений, касающихся планетарных прокатных станов Плацера и/или Сендзимира, не раскрывают полностью непрерывный способ, в котором непрерывно отливаемый бесконечный сляб непрерывно превращают в бесконечную стальную полосу такой толщины и с такими физическими свойствами, что ее можно прямо использовать для изготовления изделий без дальнейшей обработки, в частности, холодной прокатки, и без применения какого-либо дискретного сляба. В каждом случае раскрытые конструкции не обеспечивают полностью непрерывные операции и соответствующие последующие обжатия на планетарном стане посредством горячей прокатки для достижения необходимой толщины и необходимых физических свойств в стальной полосе.
Несмотря на технические решения, предложенные Муенкером и др. Финком и др. и Сендзимиром и фактически частично из-за них, отсутствует известное техническое решение, раскрывающее полностью непрерывную систему и установку для изготовления горячекатаной стальной полосы, которые будут действовать на промышленной основе в истинных производственных условиях в отношении ширины и толщины полосы, необходимых для достижения эффективности в работе и качества при доступных капитальных и эксплуатационных (включая средства обеспечения) затратах. Ни одно из этих технических решений не предлагает использовать обычное мастерство в производстве стали для получения непрерывной системы, способной работать в устойчивом режиме при экономной производительности и которая будет обрабатывать непрерывно отливаемые стальные слябы для производства тонкой стальной полосы в одном непрерывном процессе.
В противоположность выводам или утверждениям в трудах Муенкера и др. Финка и др. и Сендзимира дискретные слябы нельзя просто разместить торец к торцу против друг друга и принудительно подавать в планетарный стан. Смежный передний конец (следующего сляба), расположенный под прямым углом к заднему концу (переднего сляба), последующих дискретных слябов не будет последовательно подаваться в планетарный стан. Слябы могут соединяться и наезжать, передний конец на ведущем заднем конце или могут складываться в гармошку при входе. Результатом будет повреждение стана или потери слябов. Передние и задние кромки слябов будут профилированы, например, посредством механической обработки охлажденных слябов так, чтобы сделать процесс действующим, при этом слябы будут плотно подгоняться или сопрягаться для имитации непрерывно отливаемого сляба. Предпочтительна конфигурация шеврона, при этом задний конец ведущего сляба имеет охватывающую форму, напоминающую задний конец стрелы, а передний конец заднего сляба имеет охватываемую форму, напоминающую головку стрелы. Это значительно увеличивает стоимость процесса и время обработки до стандартного недопустимого уровня.
Применение ряда дискретных слябов в известных периодических системах создавало дополнительные проблемы вниз по течению от прокатных станов. Отводящие рольганги содержат ролики и плитный настил, по которым горячая полоса должна направляться к подпольной многороликовой моталке и ее соответствующему протяжному ролику. Когда передний конец дискретной полосы начинает его движение по рольгангу, толщина полосы, скорость полосы и трение, с которым сталкивается полоса, стремятся периодически связывать и освобождать ее, вызывая продольный изгиб, отклонение, деформацию, а в худшем случае полоса соскакивает с рольганга. Таким образом, эти проблемы создаются при транспортировке каждой полосы по рольгангу в протяжной ролик и подпольную многороликовую моталку. В способах, применяющих дискретные слябы, эту транспортировку и подачу посредством протяжных роликов необходимо повторять для каждой новой дискретной полосы, в результате существует повторный риск потери дефектной полосы и недопустимых простоев в процессе.
Известны комбинации установок непрерывного литья с планетарными станами, станами горячей и холодной прокатки. В европейском патенте N 0306076 на "Способ и устройство для изготовления формуемой стальной полосы", выданном заявителю Hartog et al. (опубликован 8 марта, 1989), раскрыто несколько таких комбинаций для изготовления формуемой стальной полосы толщиной между 0,5 и 1,5 мм (стр. 2, колонка 1, II, 1-3). Техническое решение Хартога и др. касается очень специализированного применения, требующего производства ферритовой стали очень высокого качества, применение которой для глубокой вытяжки зависит от этих особых металлургических свойств.
Харторг и др. описали известный способ получения стальной полосы, изобретение которых ставило своей целью улучшить его.
В производстве тонкой стальной полосы обычно исходным материалом является толстый стальной сляб, имеющий толщину между 150 и 300 мм, которую после нагрева и гомогенизации при температуре между 1000oC и 1250oC подвергают черновой прокатке для получения промежуточного сляба толщиной примерно 35 мм, который затем обжимают до толщины между 2,5 и 5 мм на линии чистовой прокатки горячей полосы, состоящей из нескольких прокатных станов. Дополнительное обжатие до полосы толщиной между 0,75 и 2 мм затем осуществляется на установке холодной прокатки. Заранее протравленную полосу обжимают в холодном состоянии на множестве взаимно соединенных прокатных станов с добавлением охлаждающей смазки. Также были предложены способы, в которых отливают тонкие слябы и после нагрева и гомогенизации их направляют прямо на линию чистовой прокатки полосы.
Все такие известные и предложенные способы практически были разработаны для периодических операций прокатки. Литье слябов, горячую прокатку слябов и холодную прокатку слябов и холодную прокатку полосы осуществляют на различных установках, которые эффективно используют только во время части имеющегося машинного времени. В периодической операции прокатки необходимо для работы установок учитывать вход и выход каждого сляба и перепады температур, которые могут возникать между передним и задним концами каждого сляба. Это может привести к сложным и дорогостоящим мерам.
На стр. 2 в колонках I, II, строках 10-38 указано, что предполагаемым ключом к изобретению Хартога и др. было открытие, что хорошие результаты могут быть достигнуты, когда после горячей прокатки непрерывно отлитого стального сляба в аустенитной области для образования листа дополнительную прокатку тонкого листа (2-5 мм) можно осуществлять при низких скоростях (т.е. меньше, чем 100 м/мин, предпочтительно 750 м/мин) при условии, что эту прокатку осуществляют в ферритовой области, т.е. ниже температуры T1 (см. ниже). За этой прокаткой предпочтительно следует перестраивание при температуре 300-450oC. В результате получают формуемую тонкую стальную полосу, которая имеет хорошие механические и поверхностные свойства и не требуют горячей прокатки.
На стр. 2 в колонках 2, II, строках 35-46 Хартог и др. раскрыли для получения тонкой стальной полосы последовательную работу в непрерывном процессе, состоящем из следующих стадий: (a) в установке непрерывного литья из жидкой стали отличают горячий сляб имеющий толщину меньше 100 мм, (b) осуществляющий горячую прокатку горячего сляба со стадии (a) в аустенитной области при температуре ниже 1100oC для полосы, имеющей толщину между 2 и 5 мм, (c) полосу со стадии (b) охлаждают до температуры между 300oC и температурой T, при которой 75% стали превращается в феррит, (d) охлажденную полосу со стадии (c) прокатывают при температуре между 300oC в температурой T1 с обжатием по толщине по меньшей мере 25% предпочтительно 30% при скорости прокатки не выше 1000 м/мин, (e) прокатанную полосу со стадии наматывают в рулон. Температура T1 в градусах по Цельсию, при которой 75% аустенита после охлаждения превращаются в феррит, имеет известную зависимость от процента содержания углерода в стали, а именно T1 910-890 (oC).
На стр. 3, в колонках 3, 11, строках 5-23 Хартог и др. указали, что их способ позволяет отливать тонкие слябы толщиной порядка примерно 50 мм место известных слябов 150-300 мм, в результате этого достигается экономия на конструкции установки непрерывного литья. Разделение прокатки в аустенитной области (стадия b) и прокатки в ферритовой области (стадия d) стадией охлаждения (стадия c) для исключения так называемой двухфазной прокатки было критическим для достижения хороших механических и поверхностных свойств независимо от скорости деформации, таким образом, операцию можно осуществлять при более низкой скорости, чем те, которые необходимы в некоторых известных технических решениях (стр. 2, колонка 3, II, с.24-52). Как указали Хартог и др. их способом можно непрерывно отливать тонкий лист толщиной 0,5-1,5 мм, при этом фактически используют 100% выхода материала с установки непрерывного литья, и в сравнении с известными способами периодического литья, начинающихся со стальных слябов, имеющих максимальную массу 25 т (стр. 2, колонка 3, 1, 53 колонка 4, 1, 10) достигается превосходный результат.
Часть способа Хартога и др. холодной прокатки в ферритовой области (400-600oC) требует по меньшей мере 25% обжатия по толщине (стр. 2, колонка 4, II, 45-48). Стадия горячей прокатки в аустенитной области обеспечивает значительное обжатие по толщине за несколько этапов, включая планетарный стан. Хартог и др. Указали, что "основное обжатие" в планетарном стане, после которого обжатие прокаткой составляет не более чем 40% 10-20% осуществляют в отделочном прокатном стане "для корректировки формы полосы и улучшения кристаллической структуры" (стр. 4, колонка 5, 11, 34-43). Ниже указана зависимость между планетарным станом, отделочным станом, плоскостностью изделия и размером зерна.
Основное обжатие на планетарном прокатном стане может привести к очень тонкому размеру зерна, что является нежелательным для качества глубокой вытяжки. Небольшое обжатие не больше чем на 40% на второй стадии при существующей температуре прокатки может затем привести к критическому росту зерна, который превратит мелкие зерна в требуемые более крупные зерна. Планетарный прокатный стан может вызвать образование легкого волнистого рисунка в полосе. Дополнительное обжатие в отделочном прокатном стане позволяет полностью устранить этот волнистый рисунок. Оптимальные условия прокатки могут достигаться на планетарном прокатном стане, если по горячей прокатке сляб сначала пропускают через печь для гомогенизации и выдерживают при температуре 850-1000oC, предпочтительно примерно 950oC.
На фиг. 1-3 показано несколько конструкций установки Хартога и др. каждая из которых включает в себя установку непрерывного литья, за которой следуют печь для гомогенизации, планетарный стан, отделочный стан для горячей прокатки, охлаждающие средства и затем один или два (2) четырехвалковых стана для холодной прокатки.
Что касается скорости литья и обжатий, то Хартог и др. указали, что непрерывную плоскую заготовку толщиной примерно 50 мм и шириной примерно 1250 мм отливают при скорости примерно 5 м/мин с последующим обжатием на планетарном стане в одном калибре до толщины между 2 и 5 мм. Полученный очень тонкозернистый аустенитный материал, когда его затем пропускают через один отделочный стан для горячей прокатки, подвергают дополнительному горячему обжатию максимум на 40% В частности, Хартог и др. считают, что, когда требуется конечная толщина стальной полосы между 0,6 и 1,5 мм, то толщину до и после стана холодной прокатки (один или два (2) четырехвалковых стана) необходимо регулировать для достижения обжатия по меньшей мере на 25% хотя следует стремиться к обжатию до больше, чем 40% например, до 60% (стр. 5, графа 7, 1, 57 графа 8, 1.9). Предлагали применять два четырехвалковых стана холодной прокатки, когда требуется определенное обжатие в ферритовой области для качества изделия, главным образом когда требуется высокое качество стали для глубокой вытяжки, и стадия рекристаллизационного отжига с необходимым продолжительным временем (10-90 с) нахождения в отжиговой печи после холодной прокатки (стр. 6, графа 9, II, 13-27).
Хартог и др. ничего больше не добавляют к раскрытию конструкций, включающих в себя планетарные станы Плацера и Сендзимира, за исключением применения операции холодной прокатки в качестве критической части цикла.
Таким образом, известные технические решение не раскрывают устройство или способ, посредством которого можно получить пригодную для прямого применения металлургически приемлемую стальную полосу соответствующей толщины полностью непрерывным способом, в котором не применяют дискретные плоские заготовки из литой стали, и не раскрывают полностью непрерывный способ получения стальной полосы толщиной меньше 1,8 мм без необходимости холодной прокатки, из бесконечного стального сляба непрерывного литья.
Таким образом, известные способы производства стали требовали холодную прокатку и обычно дополнительную обработку горячекатаной стальной полосы, прежде чем можно было получить толщину конечного изделия меньше 1,8 мм и требуемые физические свойства. Капитальные и эксплуатационные затраты остаются значительными из-за необходимости холодной прокатки, а также невозможности полностью непрерывной обработки непрерывного отливаемого бесконечного стального сляба.
Согласно изобретению используют планетарный стан Плацера в сочетании с многоклетевыми станами горячей прокатки и соответствующим оборудованием для непрерывной прокатки бесконечного литого стального сляба в стальную полосу, имеющую толщину и физические характеристики, которые в настоящее время не могут быть получены холодной прокаткой. Изобретение относится к устройству, способу и изделиям, которые в сущности заменяют известную холоднокатаную стальную полосу горячекатаной стальной полосой аналогичной толщины и с одинаковыми или лучшими физическими свойствами, полученными с меньшими капитальными затратами и меньшим использованием средств обеспечения, в основном электричества, для получения тепла и приводного усилия для различных прокатных станов. Полученная тонкая стальная полоса имеет физические свойства, которые по меньшей мере такие же удовлетворительные, что и те, которые получены посредством способом холодной прокатки в соответствии с известными техническими решениями.
Изобретение устраняет недостатки известных технических решений посредством создания устройства, способа и изделий, которое за одну полностью непрерывную операцию осуществляет непрерывное литье и горячую прокатку с высоким обжатием без деления на отдельные слябы и без необходимости или применения любой последующей холодной прокатки непрерывной плоской заготовки из стали или другого черного металла в тонкую полосу, причем полученная полоса имеет физические свойства и толщину, которые в других случаях требуют холодной прокатки в известных способах.
Таким образом, изобретение заменяет тонкую стальную полосу, которую ранее можно было получить только как холоднокатаный продукт, тонкой горячекатаной стальной полосой одинаковой толщины и в сущности с аналогичными физическими свойствами.
Устройство и способ согласно изобретению устраняют также трудности, вызванные способами, включающими применение раздельных плоских заготовок, полученных непрерывным литьем, с последующей горячей прокаткой и затем холодной прокаткой, в отношении заправки полосы в прокатный стан и пуска, а также в отношении требований согласования скоростей и мощности многоклетевых прокатных станов. Поскольку устройство и способ согласно изобретению обеспечивают полностью непрерывную операцию без применения отдельных плоских заготовок, отрезаемых от непрерывного литого стального сляба, то ввод стали на линию многоклетевого прокатного стана требуется осуществлять только один раз за каждую кампанию литья, причем многоклетевые станы не требуют чрезмерной мощности электродвигателя для осуществления "резкого" ускорения до "горки", которое требуется в устройстве и способах согласно известным техническим решениям, причем отсутствует необходимость во включении в систему приемных коробок для моталок и соответственно снижаются капитальные и производственные затраты. Планетарный стан Плацера согласно изобретению имеет скорость на входе примерно 2,5-3,5 м/мин. Эта скорость на входе совпадает с скоростью на выходе из установки непрерывного литья тонкого сляба в соответствии с изобретением. Таким образом, отсутствует необходимость в резке непрерывного литого стального сляба на множество отдельных плоских заготовок для упрощения согласования скоростей, особенно со скоростью движения на прокатный стан.
Согласно изобретению полностью непрерывный способ и устройство устраняют и исключают проблемы известных технических решений, связанных с отводящим рольгангом. Поскольку передний конец непрерывной полосы перемещается над отводящим рольгангом только один раз во время каждой кампании литья и затем заправляется через протяжной ролик, связанный с подпольной многороликовой моталкой, то в сущности отсутствует риск повреждения или потерь полосы либо опасного увода полосы, как только завершается эта начальная операция. Это происходит вследствие того, что вся операция резки полосы в способе, согласно изобретению, осуществляется у протяжного ролика, например, когда изготавливают рулоны требуемого размера и начинают новый рулон. Кроме того, непрерывная прокатка бесконечного сляба в тонкую горячекатаную стальную полосу согласно изобретению предлагает другое преимущество по сравнению с известными способами получения отдельных слябов в значениях массы рулона по отношению к ширине. Соответствующий параметр, известный специалисту в данной области техники как PIW (или кг/мм ширины), относится к ширине, длине и массе полосы. Наиболее современные известные станы горячей прокатки полосы, используя способы прокатки отдельных слябов, способны изготовлять рулон, имеющий максимальное PIW примерно 1000 при толщине более 1,8 мм. Согласно изобретению полностью непрерывный способ прокатки непрерывного сляба, в частности в совокупности с режущими средствами, установленными непосредственно впереди подпольной многороликовой моталки, позволяет осуществлять производство PIW в сущности любого размера и массы, обеспечивая таким образом широкие рынки сбыта и заявки конечных потребителей.
Устройство, способ и изделие согласно изобретению обеспечивают получение непрерывной стальной полосы с толщиной менее примерно 1,8 мм по стандартным величинам ширины полос, имеющихся на рынке. Устройство и оборудование в соответствии с известными техническими решениями не способны обеспечивать получение полосы с шириной 600 мм или более. Напротив, изобретение согласно обеспечить получение с шириной по меньшей мере 600, мм включая полосу шириной 1524 мм. Предпочтительно устройство, способ и изделие согласно изобретению обеспечивают получение полосы шириной по меньшей мере примерно 600 мм, а более предпочтительно шириной примерно 1000-1600 мм. Непрерывно отливаемую бесконечную тонкую плоскую стальную заготовку в соответствии с изобретением, имеющую толщину не выше 50-100 мм, более предпочтительно примерно 50-90 мм и оптимально примерно 70-90 мм, выходящую из установки непрерывного литья, подают прямо на планетарный стан Плацера. При этом ее сначала подвергают, если это требуется, контролируемому индукционному предварительному нагреву, который служит для лучшего сохранения тепловой энергии в плоской тонкой заготовке из установки непрерывного литья, чем ряд дискретных слябов в известных технических решениях. Обжатый сляб оставляет планетарный стан Плацера, имея толщину примерно 3-15 мм. Затем он входит в ряд клетей стана горячей прокатки при толщине 3-15 мм, а оставляет их при толщине меньше, чем 1,8 мм. Известно много применений, где, возможно, потребуется даже более тонкая стальная полоса, имеющая толщину 1 мм или меньше, например, 0,7-0,8 мм, которую можно получить в соответствии с изобретением. Стальная полоса, полученная в соответствии с изобретением, имеет физические свойства, по меньшей мере эквивалентные тем, которые получают при холодной прокатке до требуемой толщины, как это делают в известных способах, без осуществления какой-либо холодной прокатки.
Скорость на выходе из планетарного стана Плацера в соответствии с изобретением значительно ниже, чем на известных черновых станах, т.е. примерно четверть этой скорости на выходе. Это исключает проблемы известных технических решений, связанных с заправкой тонкой горячей полосы в клети прокатного стана, с транспортировкой горячей полосы с очень высокой скоростью и исключением расхода дополнительной электроэнергии, необходимой для ускорения линии станов для компенсирования перепада температур в головном и заднем концах сляба.
Таким образом, изобретение касается полностью непрерывного способа изготовления плоской горячекатаной стальной полосы или полосы из черных металлов, имеющей толщину, достигаемую в настоящее время только после холодной прокатки и соответствующей обработки, заключающейся в стадиях непрерывной подачи отливаемой непрерывно плоской тонкой заготовки из стали или черного металла на планетарный стан Плацера для осуществления первого обжатия по толщине от толщины отлитого непрерывным способом сляба для получения непрерывной горячей полосы, имеющей толщину первого обжатия, затем последовательного приема непрерывной горячей полосы с планетарного стана Плацера множеством клетей стана горячей прокатки для осуществления дополнительного обжатия по толщине по меньшей мере до примерно 50% толщины первого обжатия, таким образом, горячая полоса имеет среднюю толщину меньше, чем примерно 1,8 мм, предпочтительно примерно 1 мм или меньше, оптимально 0,7-0,8 мм, и повторном нагреве непрерывной горячей полосы между смежными клетями прокатного стана посредством нагревательного средства для поддержания температуры непрерывной стальной полосы, достаточной для осуществления дополнительных обжатий по толщине. (Бесконечная стальная полоса будет охлаждаться очень быстро в процессе, если не установить подогреватели между клетями прокатного стана в системе для поддержания стальной полосы при рабочей температуре, достаточной для достижения требуемого обжатия по толщине, при этом дополнительно обеспечивается требуемая и желательная металлургия).
Изобретение касается также системы и установки для непрерывного изготовления плоской прокатанной стальной полосы или полосы из черного металла, имеющей минимальную толщину, достаточную, чтобы можно было прямо изготавливать из нее изделие, причем система состоит из установки непрерывного литья, планетарного стана Плацера для непрерывного приема отличаемой непрерывно бесконечной тонкой плоской заготовки из стали или черного металла из установки для литья и осуществления первого обжатия по толщине от толщины отлитой плоской заготовки для получения непрерывной горячей полосы, имеющей первую обжатую толщину, множества клетей стана для горячей прокатки, принимающих последовательно непрерывную горячую полосу с планетарного стана Плацера для осуществления дополнительных обжатий по толщине по меньшей мере примерно на 50% от первой обжатой толщины, таким образом, горячая полоса имеет среднюю толщину меньше, чем примерно 1,8 мм, предпочтительно 1 мм или меньше, оптимально 0,7-0,8 мм, и размещенных между смежными клетями стана нагревателей для поддержания температуры непрерывной стальной полосы, достаточной для осуществления второго обжатия по толщине.
В конкретных исполнения изобретения применяют способ непрерывного литья для образования горячей плоской стальной заготовки, имеющей толщину примерно 70-90 мм. Горячую плоскую бесконечную стальную заготовку, полученную непрерывным литьем, подают в планетарный стан Плацера для первого обжатия по толщине. Продуктом стана Плацера является непрерывная стальная полоса, обжатая до первой толщины примерно 3-15 мм. Стальную полосу, обжатую по толщине, последовательно принимают множество клетей стана горячей прокатки, которые осуществляют общее второе обжатие по толщине до примерно 1 мм или меньше. Электрические индукционные нагреватели установлены между смежными клетями стана горячей прокатки для поддерживания стальной полосы при заданной рабочей температуре. Бесконечную непрерывно отливаемую плоскую заготовку непрерывно подают на планетарный стан Плацера со скоростью примерно 2,5-3,5 м/мин из установки непрерывного литья. Когда стальная полоса толщиной 3-15 мм с планетарного стана Плацера проходит непрерывно через клети стана горячей прокатки, толщина полосы уменьшается до конечной толщины. После этого стальную полосу можно сматывать в рулон для транспортировки или дальнейшей обработки, если это потребуется.
Таким образом, общей целью изобретения является создание системы и способа для непрерывного изготовления горячекатаной стальной полосы, которую получают способом непрерывного литья и которая имеет начальную толщину стальной плоской заготовки, и для непрерывного обжатия стали в непрерывном процессе до заданной толщины стальной полосы, из которой можно прямо изготовить такие изделия, как, например, бытовые приборы и другие изделия из стальной полосы без холодной прокатки.
Конкретной целью изобретения является создание системы и способа для производства стали, в которой планетарный стан Плацера соединен по меньшей мере с тремя станами горячей прокатки для непрерывного обжатия по толщине непрерывно отливаемой стальной плоской заготовки до толщины 1 мм или меньше без холодной прокатки.
Целью изобретения является также применение нагревателей между каждой из по меньшей мере трех клетей стана горячей прокатки для поддержания температуры стальной полосы при требуемой рабочей температуре.
Целью изобретения является также непрерывное литье и горячая прокатки непрерывной полосы без применения дискретных слябов и без ускорения линии станов из-за перепада температур между головной частью и задним концом таких дискретных слябов. Благодаря согласованию скорости установки непрерывного литья тонкой плоской заготовки, скорости планетарного стана Плацера и соответствующих клетей стана горячей прокатки и благодаря размещению нагревателей между смежными клетями стана горячей прокатки полоса будет прокатываться бесконечно в процессе с устойчивым режимом, который позволит обеспечить больший контроль ширины, толщины плоскостности, утолщения полосы посередине и другой размерный контроль в сравнении с известными техническими решениями.
На фиг. 1 представлен схематический вид известной системы и способа для изготовления плоской прокатанной металлической полосы; на фиг. 2, 3 - схематический вид известного планетарного стана Плацера; на фиг. 4 частичный вид в разрезе с торца части планетарного стана Плацера в соответствии с одним примером воплощения изобретения; на фиг. 5-7 первый схематический вид системы и способа в соответствии с изобретением, включая карты предполагаемых температур полосы на каждой стадии процесса; на фиг. 8 вид сбоку и различные виды в разрезе клети стана для обжатия боковых кромок в соответствии с одним примером исполнения изобретения; на фиг. 9 вид сечений стали с различными профилями кромок, включая профили кромок в соответствии с изобретением; на фиг. 10 технологическая схема одного варианта способа, показывающая расстояние между стадиями, толщину полосы на каждой стадии, скорость движения полосы на каждой стадии и температуру полосы из каждой стадии; на фиг. 11 - схематический вид конструкции одного из электрических индукционных нагревателей в соответствии с изобретением; на фиг. 12 технологическая карта, показывающая способ в соответствии с изобретением; на фиг. 13-15 - схематический вид цикла заправки в устройстве в соответствии с изобретением; на фиг. 16-18 второй схематический вид системы и способа в соответствии с изобретением, включая карты предполагаемых температур полосы на каждой стадии процесса.
Подробное описание изобретения и конкретные исполнения, сравнительное описание известных технических решений
На фиг. 1 показана схема известной системы для непрерывного обжатия непрерывно отливаемого сляба, по существу, как описано в трудах Финка и др. Как можно увидеть на фиг. 1, система 10 включает в себя тонкую плоскую стальную заготовку 19, полученную в установке непрерывного литья тонких слябов. Установка для литья включает в себя револьверный суппорт 12, ковш 14, промежуточное разливочное устройство и изложницу 16 для литья тонкой плоской заготовки и правильные ролики 18. Тонкая плоская заготовка 19 соединена с туннельной печью 20 для выдержки или снятия напряжений, где ее предварительно нагревают. Нагретую заготовку подают в раствор валков планетарного стана Плацера 22 при постоянной низкой скорости, равной скорости литья. Она проходит через валки 24 для обжима боковых кромок, первичный окалиноломатель 28, пару подающих роликов 30 и центрирующих роликов 32 (фиг. 2, 3). На фиг. 2, 3 также показан вторичный окалиноломатель 34. Планетарный стан 22 обжимает нагретую заготовку 19 на первую величину, как описано подробно со ссылкой на фиг. 2, 3. Прокатанная с высоким обжатием полоса проходит по натяжным роликам 38 в клеть 40 с протяжными роликами. В клети 40 не происходит значительного дополнительного обжатия по толщине. Готовая полоса проходит на разгрузочный рольганг 42.
Если это требуется, то полосу режут на отрезки при помощи летучих ножниц 44 и затем подают посредством группы протяжных роликов 46 к продольной многороликовой моталке 48, где ее наматывают в плотные рулоны роликами 50 моталки. Тележка 52 для рулонов размещает готовые рулоны на цепной конвейер. После завершения охлаждения этот конвейер транспортирует рулоны на смежный участок для дальнейшей обработки.
Детали известного планетарного стана Плацера 22 показаны на фиг. 2, 3. Стан 22 включает в себя две неподвижные опорные балки 54, вокруг которых вращаются в направлении стрелок 58 и 59 два кольца рабочих валков 56. Рабочие валки 56 вращаются с промежуточными опорными валками 60. Рабочие валки 56 и опорные валки 60 могут перемещаться радиально в приводных обоймах 62 подшипников валков, вращающихся в противоположном направлению по отношению друг к другу, и могут вращаться с планетарным движением вокруг неподвижных опорных балок 54. Именно по этому движению стан получил название "планетарный". Подающие ролики 30 подают медленно в принудительно предварительно нагретые слябы 19 в раствор валков планетарного прокатного стана, образованный смежными рабочими валками 56. В этой точке каждая пара рабочих валков 56, которые вращаются с высокой скоростью, обжимает тонкий слой материала с обеих сторон сляба в готовую полосу. Благодаря высокой степени общего обжатия, например, 98% эта полоса удаляется с прокатного стана с повышенной скоростью.
Особенно важным аспектом прокатки является то, что небольшое утолщение материала, которое образуется спереди рабочих валков 56, прокатывается в полностью плоскую полосу. Для этой цели две противоположно обращенные стороны 66 взаимозаменяемых изнашивающихся деталей 68, вставленных по окружности каждой неподвижной опорной балки 54 в растворе валков, правят. Промежуточные валки 60 содержат валы промежуточных валков и кольца 69, расположенные так, что они вращаются независимо; это означает, что рабочие валки 56 могут также вращаться свободно. Эта мера предосторожности необходима для гарантии того, чтобы поддерживать до минимума усилия, трение и износ на прокатном стане. Чтобы получить идеальные кромки полосы, кромки сляба можно закруглять профилированными регулируемыми вертикальными валками 28 и 32 для обжима боковых кромок.
На фиг. 4 показано применение профилирующих средств на планетарном стане Плацера в соответствии с конкретным исполнением изобретения, посредством которых регулируют профиль и форму непрерывной горячей полосы. Это средство описано частично в заявке ФРГ N 4019562.7, поданной 15 июня 1990. Показаны два различных основных профиля: профиль, представляющий две вогнутые внешне поверхности (фиг. 4А), и профиль, представляющий две выпуклые внешние поверхности (фиг. 4В). Вогнутые на вид поверхности листа на фиг. 4А образованы благодаря применению орбитальных рабочих валков 56 и опорных валков 60, поддерживаемых неподвижными опорными балками 54, которые включают в себя вкладыши 68 с профилирующим средством 2, причем эти валки по существу выпуклые снаружи (в направлении прокатываемого сляба). Вогнутые поверхности листа на фиг. 4В образованы благодаря применению орбитальных рабочих валков 56А и опорных валков 60А, поддерживаемых неподвижными опорными балками 54, которые также включают в себя вкладыши 68 с профилирующим средством 2, причем эти валки по существу вогнутые на вид (в направлении прокатываемого сляба). Можно получить другие профили посредством изменения комбинации орбитальных рабочих валков 56 и формы или конфигурации частей неподвижных опорных балок 54 с равномерным или неравномерным сечениями в зависимости от выбора в данной области техники.
Еще в одном особенно предпочтительном исполнении изобретения планетарный стан Плацера в соответствии с изобретением имеет множество вкладышей 68 в неподвижных опорных балках, вставленных по периферии каждой неподвижной опорной балки 54, причем их можно поворачивать для размещения противоположных пар упомянутых средств в противоположном положении (фиг. 2, 3). Множество средств 68 оптимально вставляют с одинаковым угловым смещением по периферии, т. е. через каждые 90oC, если вводят четыре средства 68, и через каждые 60o, если вводят шесть средств 68.
Как было указано, хотя толщина 51 сляба 19 на входе в планетарный стан Плацера 22 значительно обжимается до толщины 52 полосы, выходящей из стана, как показано на фиг. 2, 3, однако размер 52 недостаточно тонкий, чтобы ее можно было прямо использовать для изготовления таких изделий, как например, для автомобилей, бытовых приборов и т.п. В этом случае сталь необходимо обжигать, протравлять и подвергать холодной прокатке до окончательной толщины.
Новая система в соответствии с изобретением для осуществления непрерывного способа для изготовления плоских горячекатаных листов из стали или черного металла, имеющих минимальную толщину, достаточную, чтобы позволить изготавливать из них прямо на изделие, как показано на фиг. 5-7.
Установка для непрерывного литья слябов включает в себя револьверный суппорт 12, ковш, промежуточное разливочное устройство и изложницу 16 для литья тонких слябов и правильные валки 18, причем она может содержать устройство для профилирования до почти фактической формы. Тонкий металлический сляб из установки для литья имеет толщину предпочтительно примерно 80 мм. Он проходит через клеть 1000 стана для обжатия боковых кромок и горелку 1100 в туннельную печь 20 для выдержки, и его предварительно нагревают и поддерживают при температуре примерно 1200-1250oC. Эта печь также служит для гомогенизации или выравнивания температуры сляба как по толщине так и поперечно направлению литья/прокатки. Затем непрерывный сляб проходит через планетарный стан Плацера 22, и в конкретном исполнении выходит со стана в виде непрерывной полосы толщиной примерно 4-6 мм. Затем полоса проходит последовательно через первую четырехвалковую клеть 70 известного типа, из которого она выходит с первой обжатой толщиной. Затем ее снова нагревают в индукционном нагревателе 78 и она проходит через вторую обжимную четырехвалковую клеть 72, где ее снова обжимают по толщине. Она снова проходит через второй индукционный нагреватель 80, где она нагревается и затем проходит через клеть 74 стана для обжатия по толщине. Наконец, ее нагревают в третий раз в индукционном нагревателе 82 и затем подают в четвертую четырехвалковую клеть 76, где она обжимается по толщине, и ее можно прямо использовать для изготовления изделий. Степень повторного нагрева зависит от толщины полосы, выходящей из планетарного стана Плацера. Можно применять любое известное средство нагрева, включая электрические индукционные нагреватели и газовые нагреватели.
Затем стальная полоса проходит по роликам Ж84 и через летучие ножницы 3000 на позицию 86 подпольной многороликовой моталки, имеющей барабаны 88 и 90, вокруг которых выборочно наматывают полосу. Летучие ножницы режут полосу на заданную длину, при этом она движется, таким образом, одна моталка может принимать стальную полосу для намотки, тогда как другую моталку подготавливают. Когда первый ролик заполнен и полоса разрезана на требуемую длину, то непрерывно движущуюся стальную полосу подают на другую моталку и наматывают на этот барабан.
На фиг. 5-7 показано применение показанного на фиг. 8 стана 1000 для обжатия боковых кромок, а также горелка 1100 и откидной стол 1200, которые позволяют отрезать затравку и переднюю часть сляба после начала компании литья и удалять бракованный сляб с линии с минимальным нарушением ее работы. Каждый индукционный нагреватель 78, 80 и 82 между клетями прокатного стана установлен поперек линии во время операции заправки, как показано на фиг. 13-15. После завершения этой операции нагреватели устанавливают в линию и в закрытые рабочие позиции, показанные на фиг. 5-7. Расположенные вниз по течению протяжной ролик и летучие ножницы 3000 обеспечивают гибкое резание стальной полосы в соответствии с удобствами оператора и эффективностью, особенно упрощая эффективную работу подпольной многовалковой моталки и уменьшая отходы с передней кромки полосы во время процесса заправки полосы в валки, как показано на фиг. 13-15. Две карты технологического процесса, представленные на фиг. 5-7, для системы в соответствии с изобретением показывают вычисленные температуры сляба при двух различных скоростях литья /движения 3,5 м/мин для верхней карты, 2,7 м/мин для нижней карты для конечной полосы, имеющей толщину 0,8 мм.
Понятно, что планетарный стан Плацера 22 может производить полосу различной толщины. Максимальная толщина полосы, выходящей с прокатного стана, составляет примерно 20 мм, причем можно получить полосу толщиной 6-12 мм при толщине сляба на входе примерно 80 мм. Толщина конечной полосы может изменяться в зависимости от толщины полосы, составляющей прокатный стан 22. Например, если толщина полосы, составляющей планетарный стан Плацера 22, равна 6 см, тогда полоса, выходящая из четвертой клети 76 стана, будет иметь толщину примерно 1,6 мм. Аналогично, если толщина полосы на выходе из планетарного прокатного стана Плацера 22 равна 16 мм, то полоса на выходе из четвертой клети 76 стана имеет толщину примерно 1-2 мм. Таким образом каждую клеть 72, 74 и 76 прокатного стана, а также планетарный стан Плацера 22 можно регулировать для изменения толщины полосы на выходе, следовательно можно получить конечную толщину, которая требуется.
Например, в конкретном исполнении изобретения толщина бесконечной тонкой плоской заготовки на выходе с планетарного стана Плацера равна примерно 4-6 мм, обычно 6 мм (табл. 1). Для обжатия от толщины 6 мм до заданной толщины 1,6 четырехвалковые клетки стана горячей прокатки должны осуществлять общее обжатие на 74% (Для получения полосы толщиной 1,8 мм потребуется 55% обжатия от толщины 4 мм на выходе из стана Плацера). Для получения полосы толщиной 1,6 мм с требуемыми физическими свойствами предпочтительно применять 4 четырехвалковых клети. Клети будут обжимать по толщине, примерно на одинаковую величину в каждом из первых трех клетей, а в последней клети обжатие будет сравнительное легкое.
В качестве другого примера конкретного исполнения изобретения толщина бесконечной плоской заготовки на выходе из планетарного стана Плацера составляет примерно 4 мм (табл.2). Для обжатия ее от толщины 4 мм до заданной толщины 0,8 мм четырехвалковые клети стана горячей прокатки должны обеспечить в общем на 80% обжатия. Здесь также предпочтителен стан горячей прокатки с четырьмя четырехвалковыми клетями для получения полосы толщиной 0,8 мм с требуемыми физическими свойствами. Клети будут обжимать примерно на одинаковую величину в каждом из первых трех клетей, тогда как последняя клеть будет осуществлять сравнительно легкое обжатие.
Четырехвалковые клети стана горячей прокатки в соответствии с предпочтительным исполнением изобретения могут иметь такую конструкцию, чтобы обеспечить обжатие по толщине максимум примерно на 95% от толщины полосы на выходе из планетарного стана Плацера, с использованием исполнительных клетей возможно для выполнения функции чистового обжатия.
Для исключения свертывания кромок на непрерывно отливаемой бесконечной плоской заготовке, возможно, потребуется применять клеть для соответствующего обжатия боковых кромок сляба. Клеть для обжатия боковых кромок будет также препятствовать образованию или миграции к кромкам любых пузырьков газа или других включений. Установку непрерывного литья можно также снабдить предварительно изготовленной изложницей, которая обеспечит получение бесконечного сляба с боковыми кромками, профилированными таким образом, чтобы быть стойкими к загибанию кромок, имеющих сечение, поперечно направлению литья, в общем плоской дуговидной или эллиптической формы с неперпендикулярными углами.
Другое конкретное исполнение способа и устройства в соответствии с изобретением включают в себя индукционный нагреватель для подогрева кромок, установленный прямо между установкой непрерывного литья и печью для гомогенизации. Индукционный нагреватель нагревает кромки непрерывно отливаемого бесконечного сляба до температуры 1200-1250oC, т.е. до температуры горячей прокатки, компенсируя охлаждение кромок в результате самого процесса литья.
Предпочтительно объединить клеть до обжатия боковых кромок с индукционным нагревателем для кромок. Клеть для обжатия боковых кромок, которая может дополнительно профилировать кромку, если не применяют профилирование кромок изложницей, когда это требуется для "загиба кромки внутрь" непрерывно отливаемого бесконечного сляба, чтобы сделать полосу более узкой для повышение срока службы рабочих валков в клетях стана горячей прокатки, расположенных вниз по течению.
Таким образом, применение индукционного нагревателя для подогрева кромок обеспечивает требуемую равномерность температур поперек бесконечного сляба, исключая тем самым охлаждение кромок и соответствующую проблему изгибания кромок, разрыв и неоднородность. Применение клети для обжатия боковых кромок в комбинации с индукционным нагревателем для подогрева кромок обеспечивает максимальную длину хода во время процесса, таким образом, уменьшается возможность врезания и образования надрезов на поверхности рабочих валков в клетях стана горячей прокатки, обычно вызываемые холодными кромками, и позволяя слябу суживаться для осуществления операции на поверхности рабочего валка без царапин или надрезов, когда происходит заедание.
На фиг. 8 и 9 показано предпочтительное устройство для профилирования кромок непрерывно отливаемого бесконечного стального сляба до его входа в планетарный стан Плацера.
На фиг. 8А показан вид сбоку клети 1000 стана для обжатия боковых кромок, которая содержит предпочтительно устройство для профилирования кромок. В основном оно состоит из трех элементов: опоры 1020 на выходе. Каждый элемент удерживается основание 1030, в котором установлено с возможностью скольжения запирающее/расщепляющее устройство. Скользящая посадка позволяет удалять любой или все узлы с линии литья посредством их поперечного движения с продольного пути СО линии литья.
Опора 1001 (фиг. 8В) для загрузки включает в себя два опорных колеса 1002, 1003, которые шарнирно соединены для вращения вокруг осей перпендикулярно плоскости отлитой стальной полосы, и они поддерживаются блоками 1004, 1005 регулировки. В свою очередь, блоки 1004, 1005 регулировки находятся в резьбовом зацеплении с приводом 1006 регулирования и в скользящем контакте с основанием 1001. Блоки 1004, 1005, разнесены на одинаковое расстояние вокруг центральной линии установки непрерывного литья, причем посредством вращения привода 1006 регулирования при помощи механизма привода (не показан) расстояние между колесами 1002, 1003 опоры можно регулировать для приема стальных слябов различной ширины и/или для слежения ширины непрерывно отливаемого сляба путем "изгибания кромки внутрь". Ступицы 1002А, 1003А и фланцы 1002В: 1003В колес 1002, 1003 расположены концентрично и перпендикулярно, таким образом, контакт с колесами не вызывает какого-либо изменения в кромках отлитого сляба, расположенных по существу под прямым углом. Ступицы 1002А, 1003А, которые имеют меньший диаметр, чем фланцы 10020, 10030, образуют канал, включающий в себя наружную поверхность ступиц и внутренние стенки фланцев, в котором удерживается сляб.
Стан 1010 (фиг. 8) для обжатия боковых кромок включает в себя две пары ведомых роликов 1011А, 1011В, 1012А, 1012В, приводимых механизмом привода (не показан) и поддерживаемых блоками 1013, 1014 регулировки соответственно. В свою очередь блоки регулировки 1013, 1014 находятся в резьбовом зацеплении с приводом 1015 регулировки и в скользящем контакте с основанием 1016. Блоки 1013 1014 разнесены на одинаковое расстояние вокруг центральной линии установки непрерывного литья и посредством вращения привода 1015 регулировки при помощи механизма привода (не показан), причем можно регулировать расстояние между парами 1011А, 1011В и 1012А, 1012В ведомых роликов стана для приема стального сляба различной ширины и/или для уменьшения либо дополнительного сужения посредством "загибания кромки внутрь" ширины непрерывно отливаемого стального сляба. Приводные ролики 1011А, 1011В и 1012А, 1012В стана шарнирно соединены горизонтально с соответствующими блоками 1013, 1014 регулирования и вращаются средствами привода (не показаны), прикрепленными к каждому ролику через соответствующие универсальные шарниры 1011С, 1011Д и 1012С, 1012Д. Наружные периферийные поверхности каждой пары 1011А, 1011В и 1012А, 1012В роликов имеют такую конфигурацию, чтобы обеспечить верхним и нижним частям стального сляба требуемый профиль кромок. Посредством приводного контакта со стальным слябом ролика стана превращают кромки, расположенные под прямым углом в поперечном разрезе, в профили, которые исключают сгибание кромок и другие нежелательные дефекты во время обжатия по толщине полосы в планетарном стане Плацера 22 в соответствии с изобретением.
Опора 1020 на выходе включает два опорных колеса 1021, 1022, которые шарнирно соединены для вращения вокруг осей, перпендикулярно к плоскости отливаемой стальной полосы, причем они в свою очередь поддерживаются блоками 1023, 1024 регулирования. Блоки 1023, 1024 регулирования находятся в резьбовом зацеплении с приводом 1026 регулирования и в скользящем контакте с основанием 1025. Блоки 1023, 1024 разнесены на одинаковое расстояние от центральной линии установки непрерывного литья, причем путем вращения привода 1026 регулирования при помощи механизма привода (не показан) расстояние между опорными колесами 1021, 1022 можно регулировать для приема стальных слябов различной толщины и/или уменьшения или дополнительного сужения путем "загибания кромки внутрь" ширины непрерывно отливаемого сляба. Ступицы 1021А, 1022А и фланцы 1021В, 1022В колес 1021, 1022 расположены концентрично и имеют поверхности (наружная поверхность ступиц, внутренние стенки фланцев), которые образуют канал, имеющий по существу конфигурацию кромки стального сляба в результате контакта с станом 1010 для обжатия боковых кромок, таким образом, значительное изменение в форме кромок сляба не вызывается контактом с колесами.
На фиг. 9 показано несколько конкретных конфигураций кромок для литого стального сляба, которые может образовать клеть 1000 стана для обжатия боковых кромок. На фиг. 9А показана кромка непрерывно отливаемого стального сляба, имеющего кромки под прямым углом в поперечном разрезе (направление литья проходит перпендикулярно к плоскости фиг. 9). На фиг. 9В показан один пример профиля кромки в соответствии с изобретением, образующего полукруглую выступающую наружную среднюю часть, расположенную на одинаковом расстоянии вокруг центральной линии толщины стального сляба, однако ее диаметр меньше толщины стали S, прием от каждой стороны выступающей средней части проходит выступ, который образует по существу перпендикулярно верхнюю и нижнюю кромки с верхней и нижней поверхностями полосы, которые образуют угол профиля, равный примерно 90o. На фиг. 9С показан другой вариант профиля кромки в соответствии с изобретением, образующий выступающее наружу примерно полукруглое сечение. Сечение представлено в комбинированной форме, имеющей полукруглую часть, расположенную на одинаковом расстоянии вокруг центральной линии по толщине стали, от которой продолжаются, расположенные вокруг центральной линии первые участки, которые образуют угол профиля примерно 120oC и пересекают верхнюю и нижнюю поверхности полосы. Особенно предпочтительна конфигурация кромки, где возможны максимальные обжатия. На фиг. 9Д показан еще один вариант профиля кромки в соответствии с изобретением, образующий выступающий наружу профиль приблизительно треугольного сечения, вершина которого закруглена, а стороны образуют угол профиля 120o, и отвечающий верхней и нижней поверхностям полосы.
На фиг. 10 представлена технологическая схема процесса в соответствии с изобретением, показывающая расстояние между стадиями, толщину горячей стальной полосы 19 на каждой стадии и температуру стальной полосы 19 на каждой стадии для полосы шириной 1000 мм, имеющей толщину 0,8 мм. В этом конкретном исполнении стальная полоса 19 на входе в планетарный стан Плацера имеет толщину 80 мм, и она может перемещаться со скоростью примерно 0,0583 м в 1 с или примерно 3 м/мин. На выходе из планетарного стана Плацера 22 полоса становится обжатой до толщины 2,4 мм и может перемещаться со скоростью 1,9 м/с. На выходе из второй клети 72 прокатного стана полоса может перемещаться со скоростью 3,23 м/с, и она имеет толщину 1,45 мм. На выходе из третьей клети 74 прокатного стана полоса может перемещаться со скоростью 4,9 м/с, и она имеет толщину 0,94 мм. Наконец, на выходе из четвертой клети 76 стана полоса может перемещаться со скоростью 5,85 м/с, и она имеет толщину 0,8 мм.
Следует отметить, что расстояние между планетарным станом 22 и первой клетью 60 стана равна 5200 мм. Также расстояние в 6000 мм разделяет каждую смежную группу клетей 70, 72, 74 и 76. Кроме того, температура непрерывной горячей стальной полосы на выходе из планетарного стана Плацера 22 равна примерно 1120oC, и к тому времени, когда она достигнет первой клети 70, она охлаждается до примерно 1065oC. На выходе из первой клети 70 стана температура дальше уменьшается до примерно 978oC. Первый индукционный нагреватель 78 добавляет 70oC полосе и доводит ее температуру до примерно 1048oC. К тому времени, как полоса войдет во вторую клеть 72, ее температура уменьшается до примерно 1019oC. На выходе из второй клети 72 температура уменьшается до примерно 942oC. Второй индукционный нагреватель 80 добавляет 70oC полосе для повышения ее температуры до примерно 1012oC. К тому времени, когда полоса войдет в третью клеть 74 стана, ее температура уменьшится до примерно 984oC. На выходе из третьей клети 74 стана температура уменьшается до примерно 930oC, и когда полоса перемещается к третьему индукционному нагревателю 82, она охлаждается до примерно 909oC. Третий индукционный нагреватель 82 добавляет 70oC и повышает температуру до примерно 979oC. Эта температура дополнительно снижается до примерно 953oC на входе в четвертую клеть 76 стана. На выходе из четвертой клети полоса охлаждается до примерно 890oC.
Один из электрических индукционных нагревателей 78, 80 и 82 показан на фиг. 11. Он представляет собой электрический индуктор с роликом 108 петледержателя. Стальная полоса 19 проходит через два ряда пластин 100 и 102 индуктора. Пластины имеют длину примерно 1 м и катушки 104 и 106 индуктора, способные обеспечивать энергию мощностью 1500-2000 К. Расстояние 112, разделяющее индукторы 100 и 102, равно 50-75 мм. Когда стальная полоса движется по ее пути между двумя группами индукторов, она нагревается примерно на 70o-100oC до перехода на следующую стадию.
В особо предпочтительном воплощении изобретения распределение температуры движущейся полосы достигается через применение средств предварительного нагрева, установленных вверх по течению от планетарного стана Плацера, нагревателей для подогрева кромок и/или индукционных нагревателей, расположенных между каждой клетью стана. Применяя известные устройства управления процессом, включая различные средства с управлением от компьютера, средства обратной связи, средства управления подачей вперед и/или другие известные средства управления процессом, можно получить температурный профиль непрерывно перемещаемый стальной полосы посредством соответствующего регулирования температуры и ее поддержания, при помощи устройств управления процессом, для каждого отдельного средства предварительного или повторного нагрева. Металлургию изделия контролируют, причем ее можно изменять на движущейся полосе, если это потребуется, посредством этих средств предварительного, повторного нагрева и средств регулирования.
На фиг. 12 показаны стадии процесса в соответствии с изобретением. Непрерывный металлический сляб получают на стадии 114 с применением установки непрерывного литья бесконечного тонкого сляба, как было объяснено. Полосу предварительно нагревают на стадии 116 и передают на планетарный стан Плацера 118, обычно полоса будет иметь толщину примерно 80 мм при входе ее в планетарный стан Плацера на стадии 118. Планетарный стан Плацера обжимает полосу по толщине по заданной толщины, например, 4, 6, 16 или 18 мм. При изменении толщины полосы температура от выхода из планетарного стана Плацера до входа в последнюю клеть стана будет составлять примерно 1120-825oC, предпочтительно по меньшей мере свыше примерно точки АС3 для конкретной стали. Затем полоса направляется в клеть горячей прокатки на стадии 120, где она дополнительно обжимается по толщине. Нагреватель на стадии 122 добавляет примерно 70- 100oC полосе, и затем она проходит во вторую клеть 124, где дополнительно обжимается по толщине. На стадии 130 третий нагреватель снова добавляет тепло полосе, и затем ее передают в четвертую клеть 132 стана горячей прокатки для дополнительного обжатия по толщине, если это требуется. На стадиях 120, 124 и 128 обжатие по толщине составляет от примерно 10 до примерно 40% На стадии 132 обжатие по толщине составляет между 8 и 15% на основе обжатия по толщине полосы сразу из предшествующей клети. На стадии 134 можно применять дополнительные клети, если это требуется, для правки полосы и обеспечения равномерного контроля без по существу дополнительного обжатия по толщине. На стадии 134 возможна также дополнительная обработка, когда это требуется для получения приемлемой чистоты поверхности стальной полосы. На стадии 136 полосу наматывают в рулон, режут до соответствующего размера и подготавливают для отправки.
Начальный цикл непрерывного изготовления полосы в соответствии с изобретением заключается в начале непрерывного литья в установке непрерывного литья слябов. Как известно в технике, для начала непрерывного литья будут применять затравку или подобное устройство. Когда начальный бесконечный сляб, полученный непрерывным литьем, появляется на отводящем рольганге затравку отрезают и удаляют сверху или снизу из линии.
Так как непрерывное литье продолжается, то передняя кромка сляба будет контактировать с протяжными роликами вверх по течению от печи для гомогенизации и будет подаваться по этим роликам и затем в упомянутую печь. При продолжении литья передняя кромка бесконечного сляба будет контактировать с ведущими роликами планетарного стана Плацера, которые будут захватывать и подавать сляб в стан. Затем планетарный стан Плацера будет осуществлять обжатие до заданной рабочей толщины, при этом происходит ускорение скорости вниз по течению, и в результате сляб поступает в первую клеть стана горячей прокатки. После этого каждая клеть будет последовательно обжимать полосу до требуемой толщины, когда она входит в клеть стана. Каждый индукционный нагреватель будет устанавливаться в линию и окружать полосу. До планетарного стана Плацера можно установить вертикально регулируемый рольганг для упрощения ввода в действие и чтобы можно было удалить сляб в начале и/или в конце кампании непрерывного литья. Посредством применения известных режущих устройство с горелкой начальную часть сляба удаляют и направляют в сирап, который рециркулирует в плавильный цех.
На фиг. 13-15 показана операция заправки в планетарный стан Плацера и в клети стана горячей прокатки в соответствии с изобретением непрерывно отливаемого бесконечного сляба/полосы.
На фиг. 13А показана начальная стадия в последовательности операций, которая включает в себя планетарный стан Плацера и первые две из четырех четырехвалковые клети. Все четыре клети стана начинают цикл в открытом положении, тогда как планетарный стан Плацера находится в промежуточной позиции между позицией открытия раствора и позицией регулирования для заданного обжатия. Задающие протяжные валки 2001 обжимают стальной сляб по толщине от 80 мм до примерно 64 мм, при которой стальной сляб может легко принудительно подаваться в раствор валков планетарного стана Плацера. Толщина полосы на выходе из планетарного стана составляет 15 мм, которая будет изменяться в зависимости от раскрытия раствора валков.
После того как стальная полоса достигнет первой чатырехвалковой клети F1, в планетарном стане Плацера начинается поджатие раствора валков нажимными винтами, причем оно будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое обжатие. Как показано на фиг. 13В, начало поджатия раствора валков в планетарном стане достигается посредством включения четырехвалковой клети, которая начинает действовать в качестве протяжного ролика, когда рабочие валки побуждают контактировать с движущейся стальной полосой. Поскольку операцию заправки осуществляют один раз только во время каждого процесса литья, то электродвигатель клети F1 необходимо включать только для того, чтобы рабочие валки достигли их постоянной скорости для работы в установившемся режиме без попытки ускорения до "горки", таким образом, потери тепла от непрерывно отделяемой полосы предварительного нагрева минимальные (подобным образом от каждого двигателя клетей F2, F3, и F4 требуется только, чтобы он достиг постоянной скорости для работы в установившемся рабочем режиме).
На фиг. 14С показано поджатие планетарного стана нажимными винтами для обжатия, толщина полосы на выходе равна примерно 4 м. Теперь включается первая четырехвалковая клеть F1 для обжатия полосы до толщины 2,4 мм на выходе. Передний конец полосы достигает второй клети F2, которая показана в процессе обжатия. Клеть F2 так же, как и предшествующая клеть F1, действует сначала в качестве протяжного ролика, когда рабочие валки заставляют входить в контакт с движущейся стальной полосой.
На фиг. 14Д показана клеть F2 стана, включенная для обжатия (которое обеспечивает толщину полосы на выходе 1,8 мм. Передняя кромка полосы достигает третьей клети F3 стана, который показан в процессе обжатия. Клеть F3 так же, как и клети F2 и F3, сначала действует в качестве протяжного ролика, когда рабочие валки заставляют входить в контакт с движущейся стальной полосой.
Клеть F3, показанная на фиг. 15Е, включается для начала обжатия, которое обеспечивает получение толщины полосы на выходе 0694 мм. Хотя это не показано, передний конец полосы приближается к конечной клети F4, где снова следует цикл работы протяжного ролика до тех пор, пока клеть F4 не закроется для начала обжатия.
На фиг. 13-15 показана линия со всеми заправленными четырьмя четырехвалковыми клетями, при этом передний конец полосы отрезается для удаления и рецикла в установку непрерывного литья.
Полностью непрерывная работа предпочтительной установки и способа в соответствии с изобретением требует, чтобы операцию заправки, показанную на фиг. 13-15, осуществляли только один раз во время каждого процесса литья.
На фиг. 16-18 показаны вторая система и способ в соответствии с изобретением, подобные по конструкции, показанной на фиг. 5-7. На двух графиках на фиг. 16-18 указаны вычисленные температуры для полосы при двух различных скоростях литья/движения полосы. Верхний график показывает вычисленные температуры для стали, отлитой при скорости 3,5 м/мин, тогда как нижний график показывает вычисленные температуры для стали, отлитой со скоростью 2,7 м/мин, для готовой полосы, имеющей толщину 0,8 мм (оба графика построены на основе непрерывно отлитого сляба толщиной 80 мм и шириной 1270 мм, подаваемого на подающие ролики планетарного стана Плацера). При первом вычислении индукционные нагреватели, установленные между клетями стана, отрегулированы для увеличения температуры примерно на 70oC между клетями стана, тогда как при втором вычислении индукционные нагреватели отрегулированы для увеличения температуры примерно на 100oC между клетями стана.
В различных конкретных исполнениях изобретения в клетях стана горячей прокатки можно использовать известные способы изготовления стальной полосы. Они включают в себя применение осевой подтяжки и прогиба рабочих валков, которые позволяют контролировать выпуклость бесконечной полосы и при этом исключить плохие кромки, а также опускание кромок полосы (фиг. 4). Все эти способы максимизируют плоскостность стальной полосы, что в свою очередь позволяет конечному изготовителю направлять изделие непосредственно в промышленные процессы без дополнительных стадий подготовки стальной полосы.
Хотя предпочтительно применение четырехвалковых клетей стана, однако в объеме изобретения можно применять шестивалковые или комбинации четырех- и шестивалковых клетей в зависимости от уровня требуемого обжатия в части горячей прокатки в процессе. Шестивалковые клети могут обеспечивать более высокое обжатие, но они требуют значительных капитальных затрат. Особенно предпочтительные конструкции включают в себя все четырехвалковые клети стана по меньшей мере с двумя или тремя клетями в процессе либо по меньшей мере или более четырехвалковыми клетями, за которыми следуют две шестивалковые или сначала шестивалкавая клеть и затем по меньшей мере две четырехвалковые клети.
Конструкция установки в соответствии с изобретением для осуществления способа предлагает значительную экономию капитальных и эксплуатационных затрат на станы горячей прокатки в сравнении с известными способами. В известном стане горячей прокатки для достижения стальной полосы толщиной 1,8-2,5 мм требуются по меньшей мере шесть обжимных клетей стана после черновой клети для семи (7) клетей. В четырехвалковой клети диаметры рабочих валков обычно регулируют в зависимости от толщины или калибра требуемой полосы. Типичный стан горячей прокатки требует применения рабочих валков с диаметром, превышающим диаметр валков для клетей стана горячей прокатки в соответствии с изобретением. Диаметры рабочих валков по существу такие же, что у рабочих валков, применяемых на станах холодной прокатки. Достигается значительная экономия на капитальные затраты, поскольку включается необходимость в обычном стане холодной прокатки и применяют менее массивные и дорогостоящие клети в части процесса горячей прокатки.
Применение небольших рабочих валков в клетях стана горячей прокатки также уменьшает эксплуатационные расходы за счет использования маломощных электродвигателей для привода клетей.
Для обеспечения продолжительной непрерывной работы установки непрерывного литья в соответствии с изобретением конструкция конкретных клетей стана должна обеспечивать дополнительные возможности, которые не достигаются при применении известных установок и способов, а именно работу в течение продолжительного времени без ухудшения физических свойств тонкой горячекатаной полосы. Для уменьшения износа и трения в клетях стана предпочтительной конструкцией предусмотрена смазка рабочих валков. Клети стана выполнены так, чтобы допускалось осевое смещение (поперек направлению литья и прокатки) рабочих валков. Кроме того, в клетях особенно предпочтительной конструкции возможна замена валков во время прокатки движущейся полосы, при этом позволяя остальным клетям осуществлять обжатие, в то время как клеть, в которой производят замену валков, временно выключается из работы линии.
Основная экономия капитальных и эксплуатационных затрат в соответствии с конкретными исполнениями изобретения достигается за счет уменьшенного количества и размера клетей стана, необходимых для получения требуемой толщины тонкой горячекатаной стальной полосы. В стандартном известном способе стан горячей прокатки, включающий в себя черновой стан и чистовую линию клетей, требует 40000 KW (установленная мощность) для полосы толщиной 2,5 мм и шириной 1250 мм.
Значительный расход энергии в каждой клети стана результат того, что все известные станы горячей прокатки периодического действия, в которых никогда не достигается устойчивый режим работы. Для каждого отдельного сляба, обрабатываемого на стане, необходимо следовать последовательности операций заправка/включение/ускорение, в результате будет очень плохое использование электроэнергии и увеличение потребляемой мощности электродвигателями для привода клетей стана. При включении станов сначала включается стан, расположенный ближе всего к установке литья, после этого последовательно включается каждый стан вниз по течению в процессе. После включения станов они сразу должны быстро ускоряться из-за длины полосы и соответствующего перепада температуры от заднего конца до головной или передней кромки полосы. Задний конец самый холодный, и он будет подвергаться прокатке последним, причем, поскольку клети стана не обеспечивают дополнительного тепла для полосы, то задний конец будет все больше охлаждаться во время прокатки, в результате появляется необходимость по возможности в наивысшей скорости помимо той, которая требуется из-за необходимости исключить образование трещин "разгара" по дну калибра валков, для осуществления увеличения скорости до "горки". Это требует, чтобы каждая клеть стана всегда имела достаточно мощности в лошадиных силах для достижения высокой скорости для непрерывного ускорения линии до тех пор, пока перепад температур не сделает невозможной соответствующую прокатку полосы.
Предложенное техническое решение с его комбинацией нагревательных устройств между клетями, чередующимися с клетями стана горячей прокатки, устраняет эти известные проблемы. Поскольку нагреватели и полностью непрерывный процесс исключают проблему перепада температур, то не существует необходимости в увеличении скорости и ускорения части процесса на стане горячей прокатки. Полностью непрерывный процесс исключает необходимость в увеличении скорости при заправке полосы и включении стана в части процесса горячей прокатки на стане, в котором применяют дискретные слябы. Таким образом, способ и устройство в соответствии с изобретением позволяет более эффективно использовать электроэнергию и установленную мощность электродвигателей, так как для каждой клети стана применяют постоянную скорость в оборотах/мин и постоянную мощность в лошадиных силах.
В особенно предпочтительной конструкции планетарного стана Плацера и четырех четырехвалковых клетях стана в соответствии с изобретением при общей установленной мощности в 20000 KW будут получать полосу толщиной 0,8 мм и шириной 1250 мм. Экономия по капитальным затратам, установленной мощности двигателей 40000 KW известное техническое решение в сравнении с установленной мощностью двигателей 20000 KW предложенное техническое решение и по эксплуатационным затратам является значительной даже без экономии капитальных и эксплуатационных затрат благодаря отсутствию необходимости в стане холодной прокатки.
Описаны новая система и способ для изготовления тонкой плоской горячекатаной стальной полосы минимальной толщины, которая достаточна, чтобы полосу можно было прямо использовать для изготовления изделий с применением непрерывно отливаемого бесконечного стального сляба. В новой системе применяют обжимной планетарный стан Плацера и множество клетей для приема полосы с планетарного стана Плацера и дополнительного обжатия по толщине, причем система включает индукционный нагреватель, установленный между каждой клетью стана, для увеличения тепла, необходимого полосе для ее обработки в последующей клети стана.
Планетарный стан Плацера обжимает непрерывный сляб от толщины примерно 80 мм до толщины примерно 4 мм. Последующие клети стана осуществляют второе обжатие по толщине по меньшей мере примерно на 50% первой толщины, обжатой на планетарном стане Плацера, таким образом, непрерывная полоса имеет среднюю толщину меньше, чем примерно 1,8 мм, более предпочтительно 1 мм или меньше и оптимально 0,7-0,8 мм. Индукционные нагреватели между смежными клетями стана добавляют тепло полосе для поддержания стальной полосы при рабочей температуре, достаточной для осуществления второго обжатия. Для получения требуемой толщины предпочтительно применяют по меньшей мере три обжимных клети стана, но, если это необходимо, то можно применять большое количество. Конечная толщина полосы может быть обжата до 0,7-0,8 мм. Каждая клеть стана будет осуществлять обжатие по толщине в пределах примерно 10-40 от толщины полосы, полученной из предшествующей клети.
Хотя изобретение описано на примере конкретного исполнения, однако оно не ограничивает его, и в объеме изобретения, который определен формулой, возможны варианты, модификации и эквиваленты. Ыл
Формула изобретения: 1. Способ непрерывного изготовления горячекатаной стальной полосы, включающий непрерывную отливку плоской заготовки толщиной менее 100 мм, совмещенную прокатку полученной заготовки в планетарных валках со степенью обжатия до 98% при температуре около 1100oC и последующую прокатку в обычных гладких валках до конечной толщины менее 1,8 мм, отличающийся тем, что последующую прокатку в обычных гладких валках ведут непрерывно в несколько проходов с общей степенью обжатия не менее 50% с подогревом полосы между смежными проходами до температуры горячей прокатки.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что последующую прокатку ведут не менее чем в трех проходах.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что заготовку подают в планетарные валки со скоростью 2,5 3,5 м/мин.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на выходе из планетарных валков поддерживают температуру в интервале от 1120oC до точки Aсз.
5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что обжатие в каждом проходе при последующей прокатке поддерживают в пределах 10 40%
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что готовую полосу сматывают в рулон.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что готовую полосу очищают и режут на мерные длины.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что непрерывнолитую заготовку перед задачей в планетарные валки подогревают.
9. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что заготовку отливают толщиной 70 90 мм.
10. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что подогрев полосы между смежными проходами производят индукционным методом.
11. Агрегат для непрерывного изготовления горячекатаной стальной полосы, содержащий установку непрерывного литья тонких плоских заготовок, совмещенную с планетарным станом Платцера и непрерывной группой клетей, отличающийся тем, что он снабжен средствами для повторного подогрева полосы, установленными между смежными клетями в непрерывной группе.
12. Агрегат по п. 11, отличающийся тем, что непрерывная группа содержит по меньшей мере три клети.
13. Агрегат по п. 11, отличающийся тем, что клети непрерывной группы выполнены четырехвалковыми.
14. Агрегат по п. 11, отличающийся тем, что он снабжен намоточным устройством, установленным после непрерывной группы клетей.
15. Агрегат по п. 11, отличающийся тем, что он снабжен средствами очистки полосы и ее порезки на мерные длины, установленными после непрерывной группы клетей.
16. Агрегат по п. 11, отличающийся тем, что он снабжен подогревательной печью, установленной перед станом Платцера.
17. Агрегат по п. 11, отличающийся тем, что средства для повторного нагрева полосы выполнены в виде индукционных нагревателей.
18. Агрегат по п. 11, отличающийся тем, что стан Платцера имеет по меньшей мере одну профилированную опорную балку.