Производство холоднокатаного проката.

 

Помимо горячекатаного проката НЛМК производит товарную продукцию, получаемую при помощи холодной прокатки. Основными видами такой продукции являются:

- холоднокатаный прокат без покрытия;

- холоднокатаный прокат оцинкованный;

- холоднокатаный прокат с полимерным покрытием;

- холоднокатаная электротехническая анизотропная (трансформаторная) сталь;

- холоднокатаная электротехническая изотропная (динамная) сталь.

Весь холоднокатаный прокат углеродистых марок стали (оцинкованный, с полимерным покрытием и без покрытия) производится в ПХПП ПАО «НЛМК».

Исходной заготовкой для этой продукции служит горячекатаный подкат толщиной 2,0 – 4,5 мм, шириной 1060 – 1830 мм поступающий из ПГП.

Технологический процесс производства в цехе холодной прокатки осуществляется по следующей технологической схеме:

– очистка от окалины горячекатаных полос на непрерывно-травильном агрегате

– холодная прокатка горячекатаных травленых полос на непрерывном пяти клетевом стане бесконечной прокатки

– светлый отжиг холоднокатаных полос в колпаковых печах

– дрессировка холоднокатаных отожженных полос на одноклетьевом дрессировочном стане

– порезка полос на листы или ленту в агрегатах поперечной или продольной резки 

– упаковка пачек листов или ленты в рулонах на агрегатах упаковки

– отгрузка потребителю готовой продукции

Для того чтобы очистить поверхность перед дальнейшей обработкой, прокат задается в агрегаты непрерывного травления (НТА), где с поверхности металла в растворе соляной кислоты удаляется окисная пленка, а при необходимости вырезаются дефектные участки, и подрезается кромка.

Следующий, после травления технологический передел – холодная прокатка (до толщины 0,4 – 2,5 мм), которая осуществляется на 5-ти клетевом стане 2030 бесконечной холодной прокатки. Особенностью технологии бесконечной прокатки (как и травления металла в НТА) является непрерывность этого процесса, что достигается с помощью последовательного сваривания отдельных рулонов в одну длинную полосу. Рулоны мостовым краном подаются поочередно на загрузочные транспортеры разматывателей №1 и №2. Каждый разматыватель обслуживается загрузочной тележкой. Тележка транспортирует рулоны в позицию задачи на разматыватель, при этом во время движения автоматический контроль ширины полосы и диаметра рулона. В позиции ожидания перед разматывателем производится автоматическое удаление обвязочной ленты с рулона. Подготовленные рулоны загрузочной тележкой автоматически устанавливаются на барабан одного из разматывателей и автоматически центруются по продольной оси стана.

После установки рулона на барабан разматывателя производится отгибание, центрирование и правка переднего конца полосы в правильной машине и подача его к ножницам поперечной резки концов полосы. На направляющем столе перед ножницами производится замер толщины конца полосы с помощью встроенного толщинометра.

Подготовленный передний конец полосы транспортируется в позицию ожидания, перед сварочной машиной. Подача рулона в один из разматывателей и подготовка переднего конца полосы производится во время размотки полосы с другого разматывателя.

 

Рисунок 12 – Стан бесконечной холодной прокатки 2030 ПХПП

 

Перед окончанием разматывания рулонов, скорость движения полосы в головной части снижается до заправочной, ролики правильной машины опускаются на полосу и с помощью толщинометра производится измерение отклонения толщины от заданной на заднем конце полосы. Разнотолщинный задний конец полосы автоматически отрезается гильотинными ножницами и подготовленный конец транспортируется в стыкосварочную машину.

Задний конец разматывающего рулона и передний конец очередного рулона свариваются в стыкосварочной машине. После сварки и зачистки шва полоса разгоняется до максимальной скорости и транспортируется в петлевое устройство.

Для обеспечения непрерывности процесса прокатки во время сварки концов полос в головной части стана установлена тянущая станция и петлевое устройство с системой натяжных механизмов, центрирующих и поддерживающих роликов для накопления около 800 метров полосы. Перед первой клетью стана требуемое напряжение полосы создается натяжной станцией. Прокатка полосы в рабочих клетях осуществляется непрерывно. 

Для контроля технологического процесса прокатки перед первой клетью и за каждой клетью установлены толщиномеры. В межклетьевых промежутках расположены устройства для измерения натяжения полосы.

В процессе холодной прокатки полоса подвергается деформации прокатными валками на 70 – 80 %. А после прокатывания полоса снова режется и сматывается в рулоны. При окончании намотки полосы на одну из моталок скорость стана снижается, опускаются тянущие ролики и производится рез полосы. Передний конец полосы, тянущими роликами, через ленточный транспортер и отгибающие ролики передается на другую моталку, где при помощи ременного захлестывателя подматывается на барабан моталки.

После окончания намотки трех витков захлестыватель отводится в исходное положение и стан разгоняется до рабочей скорости прокатки. Прокатанные рулоны с помощью рулоноподъемной тележки снимаются с барабана моталки и передаются на отводящий транспортер.

С отводящего транспортера рулоны могут быть сняты краном с помощью кантователя на транспортер – накопитель, а затем в вертикальном положении поступают на отжиг.

После холодной прокатки полосы, смотанные в рулоны, для приобретения пластичности и получения необходимых механических свойств подвергаются термообработке:

- рекристализационный отжиг в колпаковых печах при температуре 660 – 700 ⁰С;

- рекристализационный отжиг в агрегате непрерывного отжига (АНО) при температуре 700 – 870 ⁰С.

Во время отжига кристаллическая структура металла перестраивается, т.е. рекристаллизуется. Для защиты металла, отжиг производится в среде азотно-водородного газа или чистого водорода.

Технология отжига в колпаковых печах заключается в следующем. После загрузки стенда рулонами, между которыми для лучшего теплообмена укладываются конвекторные кольца, устанавливается защитный колпак – муфель. Затем на стенд устанавливают нагревательный колпак. Нагрев в колпаковых печах осуществляется за счет сжигания природно-доменной газовой смеси. Во время нагрева производится продувка подмуфельного пространства защитным газом. Продукты горения нагревают муфель, который в свою очередь нагревает защитный газ. Циркуляция защитного газа осуществляется на протяжении всего цикла отжига. В зависимости от типа печи и требований заказов длительность нагрева в колпаковой печи может составить от 16 до 48 часов. Охлаждение после снятия нагревательного колпака происходит либо естественно (в колпаковых печах «Стальпроект»), либо с использованием охлаждающего колпака (в колпаковых печах «Эбнер»), что значительно сокращает общий технологический цикл отжига.

Отжиг в АНО происходит по непрерывной технологии за счет прохождения стальной полосы через печь состоящую из нескольких секций, в каждой из которых поддерживаются определенные тепловые режимы, обеспечивающие рекристаллизацию металла. Агрегаты непрерывного отжига в отличие от колпаковых печей, позволяют получить более равномерные механические свойства по длине полосы и однородную микроструктуру. При этом после непрерывного отжига в АНО качество поверхности полосы несколько лучше, так как полоса проходит промывку и травление в линии агрегата. Длительность отжига в линии АНО составляет 10 – 15 минут, поэтому процесс происходит при более высоких температурах.

После отжига полоса подвергается дрессировке, которая представляет собой холодную прокатку с малыми деформациями (около 1,5 %) и предназначена для улучшения потребительских свойств готового проката. Во время дрессировки с помощью специальных валков с насечкой прокат может приобретать поверхность с различной текстурой (матовая, глянцевая, шероховатая и т.д.). После отжига в колпаковых печах металл проходит обработку на специальных дрессировочных станах, а технология непрерывного отжига в АНО предусматривает дрессировку металла непосредственно в самом агрегате.

Для защиты проката от коррозии, и придания декоративных свойств на поверхность полосы могут наноситься различные покрытия.

Нанесение цинкового покрытия на холоднокатаный прокат производится в агрегате непрерывного горячего цинкования (АНГЦ). В процессе цинкования, предварительно отожженная в печной части АНГЦ, стальная полоса проходит через ванну с расплавом цинка (температура расплава – 440 – 480 ⁰С), огибает погружной ролик и выходит вертикально вверх. Излишки цинка сдуваются с полосы струей азота или воздуха, подаваемого на полосу через щелевые сопла. Толщина наносимого покрытия регулируется интенсивностью струи подачи воздуха на полосу. Охлаждение полосы, выходящей из ванны цинкования, осуществляется в предварительном воздушном охладителе и далее в двух зонах охладителя «водяным туманом»). На последнем этапе оцинкованная полоса охлаждается водой в баке закаливания и высушивается.

После охлаждения полоса проходит через дрессировочную клеть, затем производится противокоррозионная обработка оцинкованной полосы и её смотка в рулоны.

Полимерные покрытия на прокат наносятся на агрегате полимерных покрытий (АПП). Предварительно отожженная на АНО или оцинкованная на АНГЦ полоса в рулонах поступает на сварочную машину агрегата. Затем производится химическая очистка полосы.

Химическая очистка поверхности полосы перед окрашиванием служит дл очистки ее от коррозии и загрязнений и предусматривает щелочное обезжиривание, промывку, сушку горячим воздухом, нанесение химического покрытия, сушку и охлаждение.

Затем полоса поступает участок нанесения лакокрасочных материалов АПП, где изготовление проката с полимерным покрытием осуществляется в следующей последовательности:

- нанесение грунтовочного слоя на лицевую сторону проката и обратную сторону проката (если прокат с двухсторонним покрытием) на валковой машине № 1;

- сушка грунтового слоя в сушильной печи № 1;

- охлаждение полосы с грунтовым слоем после сушки;

- нанесение лако-красочного материала на валковой машине № 2: на лицевую сторону наносится слой отделочной эмали, на обратную сторону – слой защитной эмали или отделочной эмали при двухстороннем покрытии;

- сушка лако-красочного материала, нанесенного на валковой машине № 2, в сушильной печи № 2;

- охлаждение полосы с полимерным покрытием после сушки в печи № 2.

На полимерное покрытие с лицевой полосы может наноситься прозрачная защитная пленка с клеевым слоем.

Затем производится обрезка полосы на заданную длину и вырезка сварного шва с помощью ножниц барабанного типа, полоса подается на моталку для смотки в рулон.

Смотанные рулоны перегружаются с барабана моталки на места укладки, затем взвешиваются и обвязываются.

Готовая продукция отгружается потребителям не только в рулонах, но и в листах. Для этого рулоны направляются на агрегаты продольной и поперечной резки, где проходят обработку в соответствии с заказами потребителей. Затем продукция упаковывается и отгружается потребителю.