В Украине внедряются эффективные технологии производства тонкостенной длинномерной продукции.
Новые технологии и виды тонкостенной металлопродукции.
ОБНОВЛЕННАЯ ФУРМА
ЗА ТОНКИМИ СТЕНАМИ
В Украине внедряются эффективные
технологии производства тонкостенной
длинномерной продукции
Сталь, благодаря широкому диапазону
физико-механических свойств, остается основным
конструкционным материалом. Несмотря на
определенный прогресс развития использования
легких металлов и сплавов на их основе,
композиционных материалов, пластмасс и др., ее
лидирующие позиции будут сохраняться в
зависимости от развития экономически
эффективных процессов производства
тонкостенной части сортамента металлопродукции.
Большая часть стали (около 90%),
выплавляемой ежегодно в мире, подлежит
пластической деформации, главным образом
прокатке. В процессе пластической деформации
улучшается структура, повышаются свойства стали.
Применение разнообразных способов и технологий
пластической деформации обеспечивает получение
металлопродукции широкого сортамента в виде
готовых изделий или полуфабрикатов с высокой
точностью и высоким качеством поверхности.
Вдогонку за спросом
На современном этапе развития техники и
технологии наибольшим спросом пользуется
тонкостенная длинномерная высокопрочная
металлопродукция – конструкционный материал,
который служит основой дальнейшего технического
прогресса в авиации, транспортном
машиностроении, энергетике, ракетной и
космической технике, приборостроении. Из такой
продукции штамповкой, сваркой и гнутьем
производят легкие и прочные конструкции, которые
находят широкое применение в этих отраслях.
Снижение массы транспортных средств, в первую
очередь, автомобиля, обеспечивает существенное
снижение энергопотребления и вредных выбросов в
окружающую среду. Так, многие страны мира
принимают законы, ограничивающие мощность
автомобиля, что приводит при его изготовлении к
новому импульсу использования облегченных
высокопрочных элементов конструкций.
К тонкостенной длинномерной
металлопродукции относятся: тонкие и
особотонкие полосы, тонкостенные трубы и профили
разных форм и сечений. Тонкостенную длинномерную
металлопродукцию производят на агрегатах
(станах), которые работают по принципу
"бесконечной" полосы, а также на агрегатах
традиционной конфигурации.
В данное время удельный вес плоского
(полосного и листового) проката в сортаменте
готового проката, который выпускается в мире,
достигает 55-60%. Из этого количества более 50%
составляет тонкий и особотонкий лист и полоса.
В последние годы произошли существенные
изменения в оборудовании и технологии
производства горячекатаных полос, что
способствовало снижению стоимости, улучшению
качества и расширению сортамента данного вида
продукции в сторону уменьшения толщины. На рынке
металлопродукции разница в стоимости одной
тонны тонкого холоднокатаного и горячекатаного
проката достигает 15-25% и более. Все это повышает
интерес потребителей к тонкому плоскому
горячекатаному прокату.
Тонкие горячекатаные полосы после
некоторой обработки (например, после травления,
дрессирования, правки) или без нее по своим
показателям качества соответствуют
холоднокатаным или приближаются к ним. Это и
более низкая стоимость тонких горячекатаных
полос способствуют увеличению объемов
производства и расширению области их применения.
В 1997г. только товарная продукция горячекатаных
полос толщиной менее 2,0 мм, произведенных в США,
Европейском Союзе и Японии, составляла 9 млн.т, а в
2007г. достигнет 19 млн. т/год, то есть увеличится
более чем в два раза. Производство тонких
горячекатаных полос освоено и в Украине. В 2002г. на
металлургических комбинатах "Запорожсталь"
и им. Ильича произведено более 2,1 млн.т тонких
горячекатаных полос.
Сегодня Украина является одним из
крупнейших производителей тонкого
горячекатаного плоского проката. Созданные в
стране эффективные технологии производства
тонких горячекатаных полос внедрены на
непрерывных широкополосных станах (НШПС)
традиционной конфигурации: 1680 – комбината
"Запорожсталь" и 1700 – комбината им. Ильича.
Горячая прокатка полос на комбинатах
"Запорожсталь" и им. Ильича осуществляется
по схеме "слиток – сляб – полоса". Поэтому в
состав комплексов по производству горячекатаных
полос на этих комбинатах, кроме НШПС 1680 и 1700,
входят также слябинги 1150. С начала девяностых
годов прошлого века на станах 1680 и 1700 внедрена
технология производства горячекатаной полосной
стали без промежуточного нагревания слябов. В
данное время на комбинате "Запорожсталь"
освоено производство горячекатаных полос
толщиной 1,9-1,5 мм. При этом технология
производства горячекатаных полос толщиной 1,5 мм
прямой прокаткой, то есть без применения
промежуточного нагревания слябов, реализована
впервые. Эта технология является также
энергосберегающей, поскольку обеспечивает
уменьшение суммарных удельных затрат топлива и
электроэнергии при прокатке cо 145 до 47 кг
условного топлива и с 337,6 до 284,4 МДж,
соответственно, что повышает
конкурентоспособность продукции.
Прокатку полос 1,5х1000 мм из стали марок 08
пс (кп), 1 и 2 пс (кп) на НШПС 1680 осуществляют из
слябов размерами 168х985х4200-4700 мм.
При прокатке полос 1,5х1000 мм значение
температуры металла на линии НШПС1680 находится в
диапазонах:
температура поверхности перед клетью
дуо – 1060-1108°С;
температура раската за клетью №4 –
1060-1090°С;
температура конца прокатки –
770-810°С;
температура сматывания – 580-610°С (без
охлаждения водой).
Это позволяет получать продукцию с
необходимым комплексом свойств.
Фактическая неплоскостность
горячекатаных полос толщиной 1,5 мм составляет от
8 до 22 мм/м. Применение правки или дрессирования
горячекатаных (нетравленых) полос обеспечивает
уменьшение неплоскостности до 0-10 мм/м.
Поверхность тонких горячекатаных полос
отвечает 3-4 группе обработки. Дрессирование
заметно улучшает качество поверхности
горячекатаных полос и качество смотки рулонов.
Результаты механических испытаний
горячекатаных полос толщиной 1,5 мм из стали марок
08 пс (кп), 1 и 2 пс показали, что их свойства
полностью удовлетворяют требованиям ГОСТ 16523 и
требованиям, предъявляемым к холоднокатаным
полосам аналогичной толщины из этих марок стали.
В данное время 66% продукции НШПС 1700 ММК
им. Ильича получают без промежуточного
нагревания слябов. При этом впервые в мировой
практике была освоена транзитная прокатка
горячекатаных полос толщиной 1,5-2,2 мм и менее в
объеме 40% от общего производства стана.
Они используются как товарная продукция
и как подкат при производстве тонких (0,4-0,5 мм)
холоднокатаных полос.
Недрессированные горячекатаные полосы
толщиной 1,5 мм в рулонах успешно применяются на
трубных заводах Украины (Нижнеднепровский
трубопрокатный завод, завод им. Коминтерна,
Новомосковский трубный завод) для изготовления
электросварных труб диаметром 10-60 мм, а также
квадратных и прямоугольных труб размерами (мм):
20х20; 25х25; 30х30; 40х40; 50х50; 20х40; 25х40; 25х50; 30х60.
Изготовление указанных типоразмеров
труб раньше осуществлялось из холоднокатаной
полосной стали толщиной 1,5 мм.
Из горячекатаных полос толщиной 1,5 мм на
комбинате "Запорожсталь" изготовляют
тонкие гнутые профили (гофрированный волнистый
профиль размерами 870х34х1,5 мм, 900х34х1,5 и 930х34х1,5 мм).
Исследованы также возможности
применения горячекатаных полос толщиной 1,5 мм
как подкат для производства тонких
холоднокатаных полос и жести и разработаны
соответствующие технологии.
Таким образом, подтверждается
целесообразность, эффективность и
перспективность применения технологии
производства горячекатаных полос толщиной 1,5-1,9
мм. Предполагается освоение производства
горячекатаных полос толщиной 1,2 мм.
Востребованные трубы
По мере развития машиностроения,
энергетики, приборостроения и других отраслей от
производителя требуют все больших объемов
поставок труб повышенной и высокой точности с
жесткими допусками отклонений от номинала
внешнего или внутреннего диаметра стенки.
Поэтому отклонения от толщины стенки, которые
допускаются, в 1,5-2 раза меньше, чем для труб
общего назначения.
Несмотря на то, что конечные размеры
холоднодеформированных труб формируются на
последнем этапе деформирования, точность их
размеров в значительной мере зависит от точности
исходной горячедеформированной или сваренной
заготовки.
Важным вопросом непрерывных процессов
горячей и холодной прокатки труб является
оптимизация скоростных режимов прокатки.
Разработанные методики расчета скоростных
режимов позволили выполнить их анализ и
предложить режимы, при которых можно снизить
продольную разностенность труб.
Разработанные с использованием
предложенных методик калибровки трубного
инструмента станов позволили стабилизировать
колебания размеров труб в поперечных сечениях.
Удаление внутреннего грата в линии
трубоэлектросварочного стана позволяет
получать электросварные трубы высокого
качества, а также трубы-заготовки для
последующей холодной деформации на оправке.
Разработаны технология удаления внутреннего
грата и устройства для этого (гратосниматели).
Созданы научные основы и разработаны
новые технологии холодной непрерывной
периодической роликовой прокатки, а также
оправочного волочения особотонкостенных труб из
высоколегированных сталей и сплавов, в том числе
многослойных труб из коррозионно-стойких сталей.
Новые технологии позволили уменьшить
цикличность производства и количество
технологических операций, повысить качество
труб.
Создание новых технологий производства
тонкостенных и особотонкостенных труб из
высоколегированных сталей обусловлено
развитием авиации, судостроения,
приборостроения, атомной энергетики,
космической и оборонной техники и др.
Новые технологии позволили получить
трубы высокой точности с необходимым уровнем
свойств и качеством поверхности, а также с
меньшей цикличностью производства и с меньшими
затратами.
Новые технологии и виды тонкостенной
металлопродукции
— Технология производства тонкой (0,18-0,22
мм) жести одинарной прокатки на высокоскоростных
станах;
— Технология дрессирования тонкой жести;
— Технология горячей прокатки
тонкостенных труб-заготовок высокой точности
для дальнейшего холодного передела;
— Технология двух- и трехрядной роликовой
прокатки особотонкостенных труб из
высоколегированных сталей;
— Технология пакетной прокатки
многослойных труб с особотонкими слоями;
— Технология короткооправочного
волочения труб из высокопрочных сплавов без
налипания металла на технологический
инструмент;
— Технология производства
особотонкостенных ребристых труб;
— Технологии новых процессов холодной
непрерывной периодической роликовой прокатки и
волочения особотонкостенных труб;
— Технология производства жести методом
двойной прокатки;
— Технология холодной прокатки тонкой
полосы с повышенной точностью.
— Разработанные технологии внедрены в
производство. С помощью этих технологий освоено
производство новой тонкостенной и
особотонкостенной металлопродукции:
— Тонкие горячекатаные полосы толщиной
1,5-1,9 мм из углеродистых марок стали для
машиностроения и изготовления тонкостенных
сварных труб;
— Белая жесть двойной прокатки толщиной
0,15 мм с отклонением от плоскостности до 4 мм/м;
— Белая жесть одинарной прокатки
толщиной 0,18-0,22 мм с повышенной точностью;
— Жесть толщиной 0,2 мм и холоднокатаные
полосы толщиной 0,4 мм из тонкого (1,5-1,7 мм)
горячекатаного подката;
— Гнутые профили и сварные трубы малого
диаметра, профильные трубы из горячекатаных
полос толщиной 1,5 мм (вместо использования
холоднокатаных полос);
— Горячекатаные травленые и нетравленые
полосы толщиной 1,5 мм, соответствующие по
качеству холоднокатаным полосам;
— Многослойные (до 10-12 слоев) трубы для
авиационной, космической и оборонной техники;
— Особотонкостенные трубы для
приборостроения, авиационной и космической
техники;
— Тонкостенные трубы для энергетических
установок ядерных реакторов.
— Новые технологии и новые виды
тонкостенной металлопродукции используются на
заводах Украины, России, Германии, Казахстана.