5. Листопрокатный цех №8
5.1 История появления ЛПЦ-8
Технико-экономическое обоснование строительства цеха высокопрочной стальной ленты на ММК было подписано Минчерметом СССР и утверждено Совмином СССР в 1972. Сразу после этого начаты проектные работы. Проектная мощность цеха предусматривала выпуск 300 тыс. т малоуглеродистой стальной ленты толщиной от 1,8 до 4,0 мм и шириной от 10 до 405 мм. Строительство цеха начато в июле 1974. Предстояло возвести главный корпус цеха площадью 74 тыс. кв. м и смонтировать в нем 26 тыс. т основного оборудования, а также отдельно стоящие корпуса: мастерских защитных покрытий, отстойников, склада масел, регенерации отработанных растворов, выпарной установки, водородной станции и административно-бытовой. Монтаж технологического оборудования шел в 1980-82. Одновременно формировался коллектив цеха, чтобы в процессе участия в монтаже и наладке оборудования оно осваивалось будущими эксплуатационниками. С июня 1982 агрегаты цеха вступают поочередно в строй действующих: 10 июня - агрегат укрупнения и роспуска рулонов; 5 августа - непрерывно-травильный; 29 сентября - пятиклетевой стан и термическое отделение; 12 октября - двухклетевой прокатно-дрессировочный стан. С 30 апреля по 1 октября того же года вводились в эксплуатацию все пять агрегатов продольной резки стальной ленты. Акт государственной комиссии о приеме в работу целиком всего комплекса цеха подписан 25 декабря 1982. Основными потребителями продукции цеха стали авто- и машиностроительные заводы. Потребности заказчиков диктовали необходимость расширения сортамента продукции из высокоуглеродистых и легированных марок стали. Цех освоил производство ленты толщиной от 0,5 до 4,5 мм и шириной от 10 до 450 мм. В 1983 освоен выпуск ленты из стали марки 65Г толщиной от 0,5 до 3,0 мм. С 1985 началась отгрузка ленты многочисленным зарубежным потребителям. В 1988 освоено производство ленты из стали марок 50, 20Х, 15ХГЮА и др. В1989 цех, отгрузив 301645 т ленты, вышел на проектную мощность. В 1999 объем производства в ЛПЦ-8 составил около 340 тыс. т.
5.2 Технологические особенности производства холоднокатаной ленты в ЛПЦ-8 Цех углеродистой ленты (листопрокатный цех N 8) ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» имеет в своем сосставе агрегат укрупнения и продольного роспуска (АУР), непрерывный травильный агрегат (НТА), непрерывный пятиклетевой стан 630, газовые одностопные колпаковые печи, непрерывный двухклетьевой прокатно-дрессировочный стан 630 и пять агрегатов продольной резки (АПР) с линиями упаковки. По проекту цех предназначен для производства холоднокатаной ленты толщиной 1,0-4,0 мм и шириной 10-450 мм в рулонах из низкоуглеродистых (по ГОСТ 503-81) и среднеуглеродистых (по ГОСТ 2284-79) марок сталей в объеме 300 тысяч тонн в год. С 1983 года цех освоил производство ленты проектного сортамента, а также производство ленты непроектного сортамента. Это прежде всего лента для прочных легированных марок стали с повышенным (до 0,72%) с содержанием углерода (65Г, ЗОХГСЛ, 7ХНМ, 50ХГФА), лента толщиной 0,6-0,9 мм и 4,5 мм из низко углеродистых марок стали, лента из низколегированных марок стали (20Х, 15ХГЮА, 10ЮА с содержанием титана не менее 0,02%). Горячекатаный подкат толщиной 2,2-7,0 мм и шириной 700-1550 мм в рулонах массой до 17т поступает со станов 2000 и 2500 горячей прокатки. Первоначально вся лента изготавливалась из стали мартеновской выплавки. В начале 90-х годов лента из низкоуглеродистой стали стала изготавливаться из металла конвертерной выплавки. В настоящее время практически вся лента изготавливается из конвертерной стали,включаясталь65Г. Производство ленты из всех марок стали (кроме прочных) осуществляется по следующей технологической схеме:
Поступившие со станов горячей прокатки рулоны первоначально перерабатываются на АУРе, где после размотки рулоны укрупняются путем соединения концов полос технологическим швом на сварочном комплексе Л-1700М методом контактной стыковой сварки. После сварки полученный шов очищается от грата встроенным гратоснимателем. Продольный роспуск исходных полос на узкие полосы шириной 250-475 мм осуществляется на многодис-i г,is ножницах оправкового типа. Распускаться исходная полоса одновременно на 2-5 узких полос, которые затем наматывается на барабанную моталку в рулоны массой до 12т каждый с наружным диаметром до 2200 мм. Рулоны подката поступают на НТА, где после размотки для обеспечения непрерывности процесса
травления концы рулонов соединяются швом на сварочном комплексе КСО-3201. После сварки шов зачищается от грата так же встроенным гратоснимателем. До травильных ванн полоса проходит аккумулятор с запасом петли до 260 м, окалиноломатель и четырехвалковую дрессировочную клеть. Травление полосы происходит в растворе соляной кислоты со скоростью до 2 м/с. После промывки и сушки полоса проходит еще один аккумулятор с запасом петли до 100 м и наматывается па барабанную моталку в рулоны массой до 12 т. Рулоны поступают на пятиклетьевой стан 630, где подвергаются холодной прокатке с обжатием до 70-75% со скоростью до 15 м/c. Стан оборудован системой автоматической настройки при смене сортамента на базе ЭВМ и системами монологической автоматизации, обеспечивающими высокое качество прокатываемой ленты по толщине и другим параметрам, а также высокопроизводительную работу стана. Рабочие клети стана оснащены гидронажимными механизмами, имеются установки для перевалки рабочих валков. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости используется эмульсия жирностью от 1 до 5%, которая через сопла в коллекторах подается на валки и полосу при температуре 40-55 °С.
После прокатки на непрерывном стане 630 полученные холднокатаные рулоны комплектуются для последующей термообработки в колпаковых печах в садки массой до 60 т на агрегате форирования стоп рулонов. Для термообработки ленты всего сортамента цеха разработаны и используются различные режимы отжига, обеспечивающие получение всего спектра холоднокатаной ленты из стали марок 30, 35, 40, 45, 50, 65 и 7ХНМ садка рулонов в колпаковой печи подвергается нагреву ниже температуры рекристаллизации. Остальной металл подвергается рекристаллизационному отжигу при температурах от 580 до 710 градусов С в зависимости от состояния ленты и требований стандарта.
Отожженные холоднокатаные рулоны после охлаждения поступают на двухклетевой прокатно-дресспровочныи стан 630. По техническим причинам стан работает одной клетью как в режиме дрессировки - с обжатием до 5%, так и в режиме прокатки с обжатием до 21% Величина обжатия ленты на этом стане уже учтена системой уставок толщины ленты на пятиклетьевом стане. Поскольку стандарты требуют для ленты только минусовой допуск по толщине, то величина обжатия определяется уменьшением толщины ленты до середины минусового допуска по толщине. Причем степень относительного обжатия определяет во многом соответствие механических свойств ленты требованиям стандартов.. Например, величина обжатия при дрессировке ленты из стали 08Ю по ТУ 14-4-1207-82 для состояния ВГ и ОВГ при толщине ленты 3,1-4,0 мм должна быть 0,5%, а для ленты из стали 08кп и 08пс по ГОСТ 503-81 для состояния ПН и Н должна быть 18% и
21% соответственно. Дрессировка ленты обычно производится на сухих шлифованных валках. При превышении усилия дрессировки или прокатки 300 т применяют эмульсию жирностью 8-14% Соответствие холоднокатаной ленты требованиям ставдартов по механическим свойствам определяется па двухклетьевом стане неразрушающим методом на приборе ИМА-4 пли прямым методом путем отбора проб для механических и металлографических испытаний. На АПР задаются только аттестованные по механическим свойствам партии ленты.
На АПР немецкой фирмы "Зундвиг" производится роспуск полосы на ленты заказной ширины, обрезаются боковые кромки, осуществляется промасливание поверхности металла и смотка ленты в рулоны.
На двух АПР ширина готовой ленты от 50 до 446 мм, на трех других - от 10 до 465 мм. Внутренний" диаметр готового рулона 500 мм, наружный - до 1700 мм, масса рулона - до 6 т. Сразу посте снятия рулонов с барабана моталки они поступают на линию упаковки для взвешивания, промасливания торцов, обвязки и упаковки рулонов лент в потоке за агрегатом резки. Производство ленты из прочных легированных марок стали с повышенным содержанием углерода (65Г, 30ХГСА, 7XНМ, 50ХГФА) характеризуется рядом;особенностей. В процессе освоения производства ленты из прочных сталей имело место при холодной прокатке на непрерывном пятиклетьевом стане 630 образование надрывов по кромка полос, достигающие в длину 40 мм и более, что приводило к порывам полос на стане и делало невозможным их прокатку на стане. В результате исследований было установлено, что поступающий со стана 2500 горячен прокатки подкат имеет крупнопластинчатую структуру перлита (до 8-10-балла), при этом временное сопротивление разрыву составляет 65-78 кг/мм3, а относительное удлинение не превышает 10-13%, то есть имеет место низкая пластичность металла. Предварительный смягчающий отжиг горячекатаного подката при температуре 700°С существенных результатов не дал: доля зернистого перлита в микроструктуре не превышала 10-15%, а относительное удлинение повысилось в среднем на 2%. При холодной прокатке отожженного подката сохранилось большое количество порывов. В связи с этим для получения горячекатаного подката из прочных легированных сталей со структурой мелкопластинчатого перлита на стане 2500 горячей прокатки была разработана специальная технология сперва для стали 65Г / 2/, а затем для других марок. Освоение этой технологии позволило получать горячекатаный подкат из прочных сталей с мелкодисперсной структурой (1-6 балла), при этом временное сопротивление разрыву увеличилось до 80-88 кг/ммэ. Попытки холодной прокатки травленых полос без предварительного отжига потерпели неудачу из-за низкой выкатываемости полос с обжатием не более 20% вследствие перегрузок привода клетей и значительного количества порывов. Предварительный смягчающий отжиг травленого подката позволил уменьшить временное сопротивление разрыву до 65-68 кг/мм2, увеличить относительное удлинение до 20-24%, при этом доля зернистого перлита в микроструктуре составляет 50-80%. Такой подкат хорошо выкатывается на пятиклетьевом стане 630 с обжатиями до 45% в процессе первой холодной прокатки и с обжатиями до 60% в процессе второй холодной прокатки после промежуточного отжига рулонов. Другой очень сложной проблемой в процессе освоения производства холоднокатаной ленты из прочных марок стали явилась необходимость разработки и освоения технологии сварки горячекатаных полос из сталей марок 65Г, 30ХГСА, 7ХНМ и 50ХГФА на сварочных комплексах Л-1700М и КСО-3201. Как уже указывалось ранее, концы широких рулонов сваривают на. машине Л-1700М к головной части АУР, и рулоны с двумя-четырьмя сварными швами поступают в агрегат травления, где вновь концы рулонов сваривают на машине КСО-3201 в головной части НTA в бесконечную полосу. Охлаждение на воздухе сварных соединений полос таких сталей приводит к образованию в шве и вблизи шва узкой полоски мартенсита высокой твердости. Такая структура типична для высокотемпературной обработки с большими скоростями и степенями обжатия при отсутствии паузы между деформированием и закалкой. Наличие в швах зон повышенной (до 400-600 HV) твердости протяженностью 3-6 мм резко охрупчивает соединения полос и делает невозможными даже их транспортировку через непрерывный ‑ травильный агрегат, а тем более безобрывную холодную прокатку укрупненных сваркой рулонов. Кроме образования в шве хрупких структур, приводящих к резкому снижению пластичности сварных соединений, полученных стыковой контакт‑ной сваркой, порывам в значительной мере способствует вторичная ферритно-перлитная строчечность, а также загрязненность концов полос вытянутыми при горячей прокатке включениями оксидов или сульфидов марганца, как у полос из стали 65Г. Строчечные включения при осадке разворачиваются и выходят на поверхность у стыка. После зачистки грата места выхода строчечных включений могут провоцировать трещины и приводить и конечном счете к разрушению швов при изгибах в НТА. Следовательно, следует ограничивать припуски на осадку при сварке полос с ярко выраженной строчечностью, снижая степень деформации металла вблизи шва. Пластичность полос повышают термической обработкой швов повторным нагревом их в электродах сварочной машины. Термообработка сварных соединений широких полос на сварочных машинах типа Л-1700М и узких на машинах типа КСО 3201 внедрялась на ОАО "ММК" впервые в нашей стране. Главной задачей при этом было обеспечить равномерность нагрева стыков по ширине полос. Сварку полос из легированных сталей с повышенным содержанием углерода осуществляют на режимах, используемых для сварки полос из низкоуглеродистых сталей. Если при этом соблюдаются условия, предупреждающие появление окисных пленок и возможность удаления их из стыка, то есть обеспечено устойчивое (без перерывов) оплавление достаточной интенсивности, а также быстрая осадка, чтобы к моменту полного закрытия зазора между торцами их температура была выше температуры плавления окислов, обычно удается получать соединения без дефектов их формирования. Для обеспечения настройки реализуемых режимов нагрева сварных швов и подстройки уровней тока в процессе термообработки (при визуальном контроле нагрева) на пульты управления машин Л-1700М и КСО-3201 вынесены необходимые регулировки. Разработана и освоена технология термической обработки швов из стали 65Г, реализация которой обеспечивает необходимую прочность и пластичность сварных соединений. Время термообработки составляет от 5 до 20 с. Перед запуском швов в агрегат после сварки пробного шва его качество проверяют загибом образцов на 90°. Наибольшую сложность при реализации термической обработки сварных соединений, особенно широких полос, представляет обеспечение равномерности нагрева швов по ширине полос. Конструктивное боковое расположение двух трансформаторов на машине Л-1700М и одного на машине КСО-3201 вместе с эффектом вытеснения тока на края нагреваемых полос приводит к значительному и недопустимому перегреву краевых участков стыков, что особенно заметно при непрерывном протекании тока нагрева. Для ‑ подавления эффекта вытеснения тока и компенсации тисового расположения трансформаторов в машинах разработаны и внедрены специальные токопроводящие электроды с ограниченным с краев токоподводом. Такая локализация токоподвода обеспечила достаточную равномерность нагрева швов и тем самым позволила получать равнозначные по механическим свойствам швы по всей их длине. Для обеспечения требуемого качества швов из стали марок 30ХГСА, 7XHM и 50ХГФА потребовалось разработать и внедрить термическую обработку швов сразу после осадки до перехвата электродов под зачистку шва встроенным гратоснимателем. Для обеспечения настройки реализуемых режимов термообработки на пульт управления машиной КСО-3201 вынесены необходимые дополнительные регулировки. Время дополнительной термической обработки швов из стали ЗОХГСА составляет до 10 с, а швов из стали 7ХНМ и 50ХГФА - до 200 с. Решение проблемы получения качественных швов на подкате из прочных сталей 65Г, ЗОХГСА, 7ХНМ и 50ХГФА, пригодных для безобрывной транспортировки полос через НТА и холодной прокатки на пятиклетьевом стане 630 в значительной мере обеспечило освоение производства холоднокатаной ленты из этих марок стали на ОАО "ММК". Прокатываемость швов составляет 97-99%.