§ 6. Нагрев заготовок

Исходным материалом для прокатки сортовой стали являются заготовки в основном квадратного сечения различных размеров. Масса и размеры поперечного се­чения заготовок для каждого прокатного стана опреде­ляются в зависимости от размеров и формы готового проката, техническими данными основного и вспомога­тельного оборудования прокатного стана. Линейные раз­меры заготовки, масса и химический состав стали явля­ются исходными данными для выбора технологии прокатки и определения параметров нагревательных методических печей и их конструкции.

Производительность прокатного стана и технико-эко – номические показатели его работы при прочих равных условиях зависят от массы заготовки. Чем больше мас­са заготовки, тем больше производительность прокатно­го стана, лучше технико-экономические показатели. Большая масса может быть получена в результате уве­личения линейных размеров заготовки. На действующих прокатных станах длина заготовки ограничивается ши­риной рабочего пространства печи, площадь поперечного сечения — техническими данными прокатного стана. За­готовки наибольшей массы используют на современных непрерывных прокатных станах. Масса заготовки для рельсо-балочного и крупносортного станов составляет 2000—3500 кг, среднесортного 1350—5330 кг, мелкосорт­ного и проволочного 600 кг. Ниже приведены сечение (S) и длина (I) заготовок, применяемых при прокатке сортового металла на разных станах:

TOC \o "1-3" \h \z ¦S, мм2 I, мм

Рельсо-балочный 250X250-^350 X 350 9000—12000

Крупносортный 300X300 6000

Среднесортный 100Х 100-М70Х 170 6000—12000

Мелкосортный 80X80 12000

Проволочный 80X80 12000

Слябы, являющиеся заготовками для листовой про­катки, имеют большую массу. Например, на широкопо­лосном стане 2000 масса сляба составляет до 30 т. Раз­меры слябов приведены ниже:

5, мм2 /, мм

•Стан:

Толсто листовой (100—250) X (1000—1600) 1500—5500

Широкополое – (230—300) X (1000— 1850) до 12000 иой

Подготовка заготовок перед нагревом является обя­зательной операцией. В результате предшествующих нагревов и прокатки на поверхности заготовки образу­ются дефекты: трещины, закаты металла и окалины. Перед дальнейшей прокаткой необходимо удалить ука­занные дефекты. Дефекты могут быть удалены с поверх­ности холодных заготовок на складе. Для удаления дефектов применяют следующие методы: обработку при: помощи автогенных резаков; механическое удаление – дефектов пневматическими зубилами, наждачными кам­нями на металлорежущих станках. Удаление дефектов, на горячих блюмах (слябах) производится сразу после прокатки на машинах огневой зачистки (МОЗ). Маши­на огневой зачистки состоит из газорежущих блоков, в которых смонтированы щелевидные сопла для подачи кислорода и ацетилена. При прохождении через газоре­жущие блоки слой металла толщиной 2—2,5 мм с де­фектами расплавляется по периметру заготовки и уда­ляется. Зачистке подвергается весь металл или производится выборочная зачистка в зависимости от на­значения готового проката.

Методические печи

Для нагрева заготовок перед прокаткой на сортовых и листовых прокатных станах применяют двух – и пяти – зонные методические пламенные печи. Характерными особенностями методических печей являются перемен­ный температурный режим по длине печи и противо – точное движение продуктов сгорания и нагреваемых за­готовок. Например, двухзонная печь состоит из высоко­температурной сварочной зоны, в которой происходит выравнивание температуры по сечению заготовки бла­годаря использованию тепла отходящих продуктов сго­рания. Двухзонные методические печи применяют для нагрева рядовых сталей. Для нагревания заготовок из стали, не допускающей большого пер. епада температуры по сечению в процессе нагрева, применяют четырех-, пя – тизонные методические печи. Методическая зона явля­ется подготовительной, в ней металл подогревается как теплом отходящих газов, так и пламенем горелок, уста­навливаемых в каждой зоне. Многозонные методические печи обеспечивают заготовкой высокопроизводительные станы при высоком качестве нагрева —^ заготовки рав­номерно прогреваются по сечению и длине, не возника­ет значительных термических напряжений, приводящих к образованию трещин.

47905

Заготовки к нагревательным печам поступают со ¦склада. Общий склад заготовок современного завода размещается в трех пролетах по 30 м каждый. Транс-

S5Hc. 126. Схемы транспортировки заготовок в методических печах

Лортировка заготовок и их подготовка к нагреву меха­низированы (рис. 126). На приемные решетки методиче­ских печей заготовки передаются мостовыми кранами. С загрузочных решеток заготовки попадают на загру­зочный рольганг 1. Остановку заготовки на рольганге против толкателей обеспечивают упорами. Операции по загрузке в печь, транспортировке в процессе нагревания и выдаче нагретых заготовок из печи механизированы. С загрузочного рольганга заготовка толкателем 2 стал­кивается на загрузочный стол 3. Усилие толкателя (двух толкателей) для случая, когда под печи не механизиро­ван, рассчитывается из условия проталкивания всей садки. Применяют следующие схемы выгрузки загото­вок из печи. Нагретые заготовки 4 (рис. 126, а) по од­ной скатываются по наклонной плоскости 5 и попадают на рольганг выдачи 6. Для уменьшения энергии падаю­щей заготовки устанавливается подпружиненный упор 7. Методические печи для нагрева слябов (рис. 126,6) •оборудуют специальными машинами 8, которые обеспе­чивают безударную выдачу нагретых слябов. Выдачу слябов, имеющих большую массу, нельзя производить по наклонной плоскости, так как при падении удар мо­жет быть значительным и возможны случаи поломки оборудования.

Методические печи выполняют также с боковой вы­дачей заготовок (рис. 126, в). Операции загрузки и

Транспортировки заготовки через печь осуществляются в том же порядке, что и на печах с торцевой выдачей. Выгрузка осуществляется следующим образом. Печь оборудуется желобом 10, по которому выталкивателем 9 заготовка выдается на рольганг 6. Боковая выдача применяется для квадратных заготовок сечением мень­ше 120 мм; заготовки большего сечения выдаются толь­ко через торец печи (рис. 126,а, б). Транспортировка за­готовок в печи может осуществляться шагающими бал­ками или печным рольгангом.

На рис. 127 показана рекуперативная методическая печь с шагающими балками. Конструкцией двухзонной методической печи предусматривается механизация всех вспомогательных операций и автоматизация режима нагрева. Для сталкивания заготовок с загрузочного рольганга предусмотрен реечный толкатель 6; для тран­спортировки заготовок через зоны в подподовом прост­ранстве печи смонтирован механизм привода под­вижных балок, который включает механизмы горизон­тального 3 и вертикального 4 перемещения балок. При включении привода перемещения балки совершают воз­вратно-поступательное движение, поднимая и переме­щая заготовки в направлении окна выдачи. Рольганг 5 служит для подачи заготовок из пролета склада. Для подогрева воздуха до 500—600 0C предусмотрены кера­мические рекуператоры 1; газ до 300-^360 0C подогрева­ется в трубчатых металлических рекуператорах, уста­новленных вслед за керамическими. С загрузочных ре­шеток заготовки из пролета склада заготовок поступают к методической печи по загрузочному рольгангу 5 и упором останавливаются против толкателя 6. Винтовым или рычажным толкателем заготовки подаются в печь и подвижными балками транспортируются в зоне нагрева. Преимуществом транспортировки при помощи подвиж­ных балок является возможность укладки заготовок с зазором, что обеспечивает равномерный нагрев со всех сторон, исключается опасность выпучивания садки при большой длине печи. Нагретые заготовки поочередно попадают на рольганг 2 прокатного стана. Производи­тельность одной методической печи составляет 200 т/ч. В зависимости от производительности прокатного стана устанавливается необходимое число печей.

В последние годы находит все большее применение электрический нагрев металла перед прокаткой. Элек­трический нагрев обладает меньшей тепловой инерцией, что очень важно при работе с легированными сталями, обладающими высокой чувствительностью к термиче­ским напряжениям. Большой диапазон скоростей при электрическом нагреве по сравнению с пламенными пе­чами, более равномерный нагрев заготовок по сечению, меньший угар металла в окалину делают его перспек­тивным. Для слябов и сортовой заготовки применяют индукционный и контактный электрический нагрев. На высокопроизводительных непрерывных прокатных ста­нах применяют комбинированный нагрев. Нагрев заго­товок до 750 0C производят в методической печи и фор­сированный нагрев до температуры прокатки на элек­троконтактных установках. Удельная продолжитель­ность нагрева Z при электроконтактном способе для квадратных заготовок со стороной 60 и 120 мм составля­ет соответственно 0,16 и 0,21 мин/см. Продолжительность нагрева заготовок сечением 100X100 мм от 750 до 12000C на электроконтактной установке составляет 0,9 мин, в методической печи 6 мин. Холодная заготовка 100X100 мм может быть нагрета до температуры про­катки электроконтактным способом за 2 мин. К досто­инствам электронагрева следует отнести возможность регулирования скорости нагрева, равномерность нагре­ва заготовок по сечению и длине, маневренность при прокатке большого числа марок сталей. Применение индукционного и контактного электрического нагрева позволяет уменьшить угар металла, исключить обезугле­роживание, обеспечить большую производительность.