Источник: "Luna": The Danielш ECR Endless Casting Rolling Plant for Specialty Steels — Technology, Innovation and Benefits / Alzetta F. //Iron and Steelmaker. 2002. № 7. C. 41-49
Первый в мире завод для бесконечной разливки и прокатки специальных сталей "Luna" фирмы "Acciaierie Sertoli Safau" в Удине, Италия, работает с августа 2000 г. Процесс бесконечной разливки и прокатки обеспечивает непрерывное производство, начиная с жидкой стали и кончая готовой продукцией, причем проводятся поточные операции термической обработки и контроля в одной линии и бесконечным способом.
Производительность завода составляет около 500 тыс. т изделий из специальной стали в год при производстве круглого, квадратного и шестигранного прутка, катанки и круглого проката в бунтах для машиностроительных и автомобильных предприятий. Часовая номинальная производительность составляет 90 т. Основные особенности процесса и завода: сверхвысокая скорость разливки (3-6 м/мин) при использовании специальной стали; обеспечение прямой горячей прокатки; высокий коэффициент использования оборудования благодаря применению системы для быстрой замены клетей и использованию технологии свободной прокатки в жестком поле допусков; точное и оперативное регулирование размеров проката; регулирование температуры проката на участке от промежуточного ковша до секции выпуска готовой продукции; поточный отжиг, отпуск или медленное охлаждение; поточное механическое удаление окалины; применение поточной системы контроля качества.
Полная производительность достигается при использовании двухручьевой высокоскоростной установки непрерывной разливки.
Две закалочные камеры установлены за машиной непрерывной разливки. Операция закалки является существенной операцией в производственном цикле, поскольку без нее невозможно проводить прямую прокатку мелкозернистой стали с поверхностным упрочнением, а также прокатку низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей, раскисленных алюминием. Печь с роликовым подом длиной 125 м, расположенная между высокоскоростной установкой непрерывной разливки и прокатным станом, позволяет регулировать температуру, так что блюмы поступают на прокатный стан с оптимальным распределением температуры по поперечному сечению и по длине.
Прокатный стан состоит из 17 горизонтальных и вертикальных клетей. На стане установлено пять устройств для удаления окалины, пять ножниц, охлаждающий агрегат для регулирования конечной температуры, редукционно-калибровочный блок, система для автоматического регулирования размеров круглых и квадратных прутков и устройство для поточ¬ного обнаружения поверхностных дефектов на прутках в горячем состоянии.
За прокатным станом расположен охлаждающий агрегат длиной 90 м, который обеспечивает регулирование температурных условий охлаждения после прокатки, причем возможно прямое и ускоренное охлаждение. 6 агрегате для отделки прутков есть машина для оперативного механического удаления окалины, четыре машины для резки на мерные длины с абразивными дисковыми пилами, установка для удаления заусенцев с прутков, установка для укладки прутков в пачки, машины для обвязки и установка для конечного накопления продукции. Также установлены устройства для поточного неразрушающего контроля круглых и квадратных прутков, два устройства для ультразвукового контроля и контроля методом вихревых токов.
При производстве прутков в бунтах используются две моталки системы Гаррета, оснащенные специальными транспортировочными устройствами, конвейер шагающего типа, на котором осуществляется регулируемое охлаждение, и системы для уплотнения бунтов, обвязки, отделки и накопления продукции.
Опыт эксплуатации установки показал, что обезуглероживание или отсутствует или оно отмечается в слое толщиной менее 0,1 мм. Интервал допусков составляет от ±0,065 до 0,125 мм в зависимости от размера продукции. При необходимости и соответствующих требованиях, можно обеспечить допуск ±0,05 мм; при этом для большей части сортамента продукции осуществляется строгое регулирование температуры литых заготовок и раскатов по длине. Поверхностные дефекты величин — до 0,7 мм и менее иногда появляются на прокате, а внутренние дефекты практически отсутствуют.
Скорость разливки зависит от марки и химического состава стали. Для углеродистой стали она составляет — 6; цементируемой стали — 5,5; пружинной стали — 5; микролегированной стали (с бором и ванадием) — 4,5; подшипниковой стали — 4; коррозионностойких сталей (марок А181 304, АК1306) — 3,5 м/мин.
В зависимости от сортамента разливаемой стали установка может работать с одной или двумя линиями разливки. При работе с одной линией разливки длина блюмов может составлять от 14 м или разливка идет в бесконечном режиме. При этом при бесконечной разливке и прокатке можно осуществлять поточный пропуск заготовок через тоннельную печь. Когда одновременно работают две линии разливки, заготовки обычно режут на части длиной 45 м и направляют друг за другом в тоннельную печь. В этом случае печь используется не только в качестве нагревающего устройства, но также и в качестве буферного между установкой непрерывной разливки и прокатным станом. В тоннельной печи регулируется поток материала и на стан заготовки подаются при однородном температурном поле по ее сечениям.
Тоннельная печь с роликовым подом состоит из двух секций. Первая, "двухниточная", нагревательная секция установлена у выходной стороны высокоскоростной установки непрерывной разливки. Печь работает в качестве однониточного или двухниточного агрегата в зависимости от марки стали и режима эксплуатации (бесконечного или полубесконечного).
Вторая, "однониточная" секция дня выдержки соединена с прокатным станом. При бесконечной работе заготовки неограниченной длины поступают на прокатный стан по первой линии, в случае полубесконечной работы заготовки поступают попеременно по первой и второй линиям. Ролики печи имеют двойную опору, индивидуальный привод и не охлаждаются водой. Газовые горелки смонтированы в боковых стенках. Длина печи зависит от сортамента продукции и требуемой произвоительности.
Между установкой непрерывной разливки и тоннельной печью расположена камера для закалки, благодаря которой обеспечивается прямая связь процессов разливки и прокатки для легированных сталей. Существенное сокращение времени нагрева позволило уменьшить обезуглероживание поверхностного слоя заготовки, что особенно важно для высокоуглеродистых, подшипниковых и пружинных сталей.
Температурный профиль заготовки, пропущенной через тоннельную печь, значительно более однороден по сравнению с температурным профилем заготовки, которая нагревается в обычной печи с шагающими балками. При нагреве легированных сталей в проходных печах уменьшается выделение вторичных карбидов благодаря сокращенному времени нагрева в соответствующем интервале температур, и происходит быстрое изменение микроструктуры. При обычной технологии для получения подобного результата требуется более продолжительная и дорогостоящая выдержка.
При использовании бесконечного процесса увеличивается длина заготовок, и уменьшается обрезь. При длине заготовки 10 м она составляет 2,3 %, при длине 90 м — 0,3%.
Для обеспечения экономичного процесса непрерывной разливки следует проводить серийную разливку, по меньшей мере, из трех плавок. На мини-заводе масса средней партии продукции из специальных сталей составляет всего 30-40 т. По этой причине на заводе "Luna" обеспечен быстрый переход к выпуску продукции с другими размерами, причем перенастройка стана возможна при работе установки непрерывной разливки в течение не более чем 5 мин в автоматическом режиме.
Прокатный стан без петледержателей с 17 черновыми, промежуточными и предчистовыми клетями спроектирован таким образом, что все клети управляются компьютером. Используются компактные бесстанинные клети новейшего поколения фирмы "Danieli Mordshammar". Каждая клеть оснащена своими тензодатчиками и системой для автоматического регулирования раствора валков под нагрузкой.
Благодаря использованию трехвалкового редукционнокалибровочного блока фирм "Kocks" и "Danieli" обеспечивается сочетание преимуществ, связанных с высококачественной продукцией, высоким коэффициентом использования стана и низкими производственными издержками.
Одним из наиболее важных параметров, позволяющих регулировать свойства продукции, является температура конца прокатки. Завод оснащен всеми средствами для полного регулирования температуры раскатов до чистовых проходов и после них. Можно использовать низкотемпературную прокатку, прокатку с регулированием температуры и прокатку с нормализацией. Их максимальная эффективность обеспечивается при применении других видов поточной термообработки, которые производятся за участком прокатки в чистовой секции стана.
Агрегат для конечного охлаждения является самым длинным охлаждающим агрегатом, установленным при производстве сорто¬вого проката. Он предназначен для охлаждения прутков диаметром от 20 до 90 мм. Возможно охлаждение трех типов: охлаждение с уменьшением температуры после прокатки; ускоренное охлаждение от температуры прокатки до 550 °С; прямая закалка с конечной температуры прокатки с охлаждением до 100 °С.
После механического удаления окалины и резки на мерные длины осуществляются работы по холодной отделке прутков с использованием методов неразрушающего контроля (ультразвук и вихревые токи), а также оборудования для удаления заусенцев с прутков, маркировки, укладки и обвязки.
При производстве прутков в бунтах используются две моталки системы Гаррета, оснащенные специальными транспортировочными устройствами, конвейер шагающего типа, на котором осуществляется регулируемое охлаждение, и системы для уплотнения бунтов, обвязки, отделки и накопления продукции.
Основным преимуществом процесса бесконечной разливки и прокатки при производстве продукции из специальных сталей является высокое качество продукции, при значительной экономии средств по сравнению с обычным технологическим процессом. В среднем экономия составила 40 долл. США на тонну продукции. При этом высокоскоростная установка непрерывной разливки дает экономию 4-5 долл. за тонну, а прокатный стан с оборудованием для поточной термообработки — 35-36 долл. за тонну.