Как выбирать размеры сляба под прокатку

Недавно пришлось вспомнить (и впервые применить) очень простые вещи, которые мы проходили еще в университете, но с которыми мне не приходилось сталкиваться. Ну, «всего знать невозможно», главное знать, где найти нужную информацию.

Вариант первый – можно проконсультироваться у более опытных корифеев. Тут могут быть два абсолютно противоположных варианта развития событий, оба из которых я на себе не раз испытал. Можете в ответ на ваш вопрос получить протяжное и умолкающее «у-у-у…» с покачиванием головы и или из той же серии цокание языком с закатыванием глаз, которые говорят «ну и с кем мне приходится работать!»

А может, ваш собеседник с радостью начнёт выкладывать всё, что знает.

Чаще всего — что-то среднее. Самый лучший вариант , конечно, это коротко, по делу и с учтивостью.

Вариант второй — обратиться к учебникам и книгам. Книги — наиболее терпеливые и сдержанные учителя, но зато не учитывающие особенностей того производства, где вы работаете. В общем, лучше и то и другое: «теория должна шагать в ногу с практикой».

Итак, к теме. Как выбирать сляб под прокатку? Естественно, я расскажу всё без частностей, наиболее общую форму, дабы не нарушать коммерческих тайн. Да и еще одно: речь пойдёт о прокатке толстого листа.

К инженеру приходит письмо от отдела по продажам (дирекции по сбыту, маркетингу и продажам, по работе с клиентами и т.п.), где излагаются требования клиента. Инженер-технолог помимо потребительских свойств металлопроката (мех. свойства, загрязнённость неметаллическими включениями, требования к микро- или макроструктуре, неплоскостности и т.п.) видит в заказе габариты проката. Что нужно сделать, чтобы технологу заказать сляб нужных размеров? Понятно, что речь пойдёт о листовом прокате, поскольку наша заготовка – сляб (прокат круглого, квадратного или шестигранного сечения мы из него не получим).

1. Перво-наперво нужно определиться со схемой прокатки.

Есть две большие группы: продольная и поперечная. При продольной схеме ось исходного сляба совпадает с осью конечного листа (как сляб выходил из кристаллизатора, в том же направлении он и выходит из валков стана); при поперечной – ось сляба ориентирована перпендикулярно направлению прокатки. Если рассказывать подробнее, то нужно выделить четыре различных схемы [1, стр. 319]:

  • простая продольная;
  • простая поперечная;
  • продольная схема с поперечной раскаткой ширины;
  • поперечная схема с предварительными продольными пропусками.

Первые две простые схемы на практике встречаются редко, т.к. при их применении ширина или длина исходного сляба должна быть равна ширине конечного раската. Чаще всего это не так. Зачем иметь большой парк кристаллизаторов, которые нужно менять для производства каждого заказа, если просто можно поменять схему прокатки?

При прокатке из слябов лучше использовать продольную схему [2], потому как вся «грязь» сидит вдоль оси сляба (металл затвердевает от краёв к центру, и последними застывают самые легкоплавкие компоненты). При продольной прокатке мы эту зону вытягиваем, уменьшая ее вредное влияние [2]. Поперечная же схема хороша для суперчистого металла, прошедшего предварительную ковку и термообработку [2].

2. Учесть расход металла на технологическую обрезь

Потому как мы идём в обратном направлении – от листа к слябу (как будто включаем обратную перемотку), то сначала учтем технологическую обрезь. К готовому листу нужно прибавить торцевую и боковую обрезь (см. рис.). На разных предприятиях нормы обрези различные. Понятно, что у производства стоят две цели – произвести качественный продукт и еще одна, про которую не стоит забывать – извлечь прибыль и уменьшить затраты. А почему бы вообще ничего не отрезать, а так и отгружать потребителю? Клиент ведь платит за тонны металла! А отрезать нужно, потому что металл у торцов охлаждается быстрее, чем металл в центре листа (вспоминаем про кашу, которую в детстве всегда ели с краев тарелки, сгребая ее ложкой по окружности, где она была холоднее). А раз металл там холоднее, то и условия его деформации другие, а значит и свойства будут тоже другими. К тому же трещины могут появиться и т.п. Если посмотреть на график распределения температур по поверхности раската, то увидим что-то наподобие перевернутой чугунной ванны.

Посмотрим теперь на поперечное сечение листа: увидим наплывы металла у верхней и нижней поверхностей. Их тоже нужно отрезать. Кому нужны эти горбы? С металлом ведь потом работать будут, что-то делать из него, сваривать, например.

Теперь посмотрим на лист сверху, и вот что мы можем увидеть: бочковидность (как раз результат реализации продольной схемы прокатки с разбивкой ширины [2]), серповидность (например, когда валки не параллельны друг другу, и в результате с одной стороны металл «выжимает» немного быстрее, чем с другой, вот так весь лист и заворачивает), «языки», «рыбьи хвосты».

Теперь мы  хотим посмотреть, что мы там накатали, и проверить, удовлетворяют ли механические свойства, микроструктура, загрязненность включениями требованиям заказчика. Для этого из проката нам нужно еще вырезать пробы, из которых изготовим образцы. Размер этой обрези тоже нужно прибавить к нашему готовому листу.

Итак, прибавили к листу нашу технологическую обрезь. Получаем раскат (прокат с необрезанными кромками). Теперь можем вычислить объём этого раската.

3. Расчёт объёма металла

Предполагается, что при прокатке (и любой пластической деформации) действует правило постоянства объёма: 1,5м3 вошло в валки с одной стороны – 1,5 м3 вышло из валков с другой стороны. Всё понятно. Мы уже знаем габариты нашего раската, которые учитывают технологическую обрезь. По ним мы должны вычислить объём: умножаем толщину на длину и на ширину, вот только к толщине еще неплохо бы прибавить плюсовой допуск по толщине и длине (на всякий случай). Его можно посмотреть в стандартах. Итак, формула:

V=(h+допуск)×(b+боковая обрезь) ×(l +торцевая обрезь+ кусок на пробы+допуск по длине)

 

Вроде бы можно теперь, зная объём раската, вычислить объём исходного сляба. А нет! Ещё нужно учесть угар металла.

3. Учёт угара металла при нагреве

Мы ведь лист из сляба получаем горячей прокаткой, а значит, сляб греем в печке, притом достаточно долго и при больших температурах (примерно от 6 часов и примерно при 1200С), а значит, создаем все условия для проникновения кислорода во внутренние слои металла.

В результате часть металла переходит в окалину. Длительность нагрева метала зависит от его хим. состава, размера сляба/слитка, конструкции печи, вида топлива (природный газ, мазут, коксовый газ, доменный газ) и исходной температуры заготовки (сажают ее в холодную печь или в горячую) [1, 317-318]. Можно заложить на угар порядка 2% от массы сляба. Вот теперь можем рассчитать объём необходимого сляба и выбрать его габариты. Умножаем полученный нами объём на 1,02 –таким образом мы учли выгорание металла. Теперь можем приступить к выбору сляба.

4. Расчёт объёма сляба

На каждом заводе свой набор кристаллизаторов МНЛЗ с определённой высотой и шириной, поэтому два размера сляба (толщина и ширина) определяются размерами кристаллизатора.

Получается, если мы знаем, какой тип кристаллизатора будем использовать , то у нас на данный момент есть три известных величины сляба: объём, ширина и толщина. Остаётся только вычислить длину, что особого труда не составит:

L=V/(BH)

Примечание. Помним, что будет ли ширина сляба такой же, как и ширина раската, зависит от выбранной схемы прокатки. Это может быть поперечная схема, продольная с получением ширины после кантовки или продольная без кантовки... Об этом отдельно можно почитать в [1, 2]

 

Ну вот, написал я много. Можно и забыть, к чему и писал-то вообще, так что еще раз перечислим этапы:

  1. определиться со схемой прокатки;
  2. учесть расход металла на технологическую обрезь;
  3. учесть угар металла при нагреве;
  4. рассчитать объём сляба.

Вот и всё.

А на самом деле все это может быть сделано проще, если продукт стандартный и не нужно каких-то дополнительных испытаний проводить: на любом предприятии существуют нормы по расходу стали, которых нужно придерживаться. Существует такое понятие как расходный коэффициент — в него уже заложены все припуски на обрезь и на отбор проб .

Если он известен, то задача по выбору сляба упрощается: считаем объем конечного листа: перемножим длину, ширину и толщину с учетом плюсового допуска и умножим все это на расходный коэффициент — вот и получим объём необходимого сляба! А дальше, зная его ширину и высоту, находим длину, как в пункте 4. Вот так-то.

Литература

1. А.П. Грудев, Л.Ф. Машкин, М.И. Ханин. Технология прокатного производства, 1994

2. Рудской А.И., Лунёв В.А. Теория и технология прокатного производства, СПб, изд-во СПБГПУ

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.





coded by nessus

Рубрика: ОМД. Метки: . Добавьте постоянную ссылку на эту страницу в закладки.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *