Прокатка металла в черновой и чистовой группах клетей

РАЗДЕЛ 4. ПРОИЗВОДСТВО ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС И ЛИСТОВ

НА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СТАНАХ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

К широкополосным станам горячей прокатки (ШСГП) относят многоклетевые станы с размещением клетей в черновой и чистовой группах. В черновой группе применяют как нереверсивные, так и реверсивные клети, расположенные прерывно или непрерывно, а в чистовой группе клети всегда расположены непрерывно. Всю продукцию на ШСГП сматывают на моталках.

Сортамент

На ШСГП прокатывают листовую и полосовую продукцию толщиной от 0,8 до 27 мм и шириной до 2350 мм. Основной же сортамент станов этого типа – полосы толщиной 1,2-16 мм из рядовых и качественных углеродистых, низколегированных, нержавеющих и электротехнических марок стали.

Потребители

Общее машиностроение, судостроение, сельхозмашиностроение, производство сварных труб, подкат для ЦХП.

Типы ШСГП

Непрерывные.

Полунепрерывные.

Комбинированные.

3/4-непрерывные.

Расположение основного технологического оборудования этих станов показано на рис.29.

Классический непрерывный ШСГП характерен прерывным расположением клетей черновой группы. Причем расстояние между клетями увеличивается от первой к последней клети, чтобы обеспечить условие нахождения раската только в одной клети. Это обусловлено тем, что в качестве привода в клетях черновой группы применены асинхронные двигатели переменного тока без возможности регулирования скорости прокатки. Перед черновыми клетями с горизонтальными валками установлены вертикальные валки с приводом от двигателей постоянного тока и с возможностью согласования скорости прокатки в них со скоростью прокатки в клети с горизонтальными валками. Цель применения клетей с вертикальными валками – снятие уширения, образующегося в горизонтальных валках и проработка металла кромок для предупреждения их разрыва.

Рис.29. Расположение основного технологического оборудования ШСГП разных типов: 1 – нагревательные печи; 2 – вертикальный окалиноломатель; 3 – черновой окалиноломатель дуо; 4 – черновая группа универсальных нереверсивных клетей кварто; 5 – промежуточный рольганг; 6 – летучие ножницы; 7 – чистовой окалиноломатель дуо; 8 – чистовая непрерывная группа клетей кварто; 9 – отводящий рольганг; 10 – душирующая установка; 11 – первая группа моталок; 12 – вторая группа моталок; 13 – реверсивная универсальная клеть дуо или кварто; 14 – клеть с вертикальными валками; 15 – черновая клеть дуо или кварто реверсивная; 16 – черновая клеть кварто реверсивная; 17 – стеллаж передачи толстых листов на участок отделки и разделки; 18 – непрерывная черновая подгруппа нереверсивных универсальных клетей кварто

 

Промежуточный рольганг должен обеспечивать полное размещение подката, выходящего из черновой группы клетей, то есть, «развязать» черновую и чистовую группы клетей, поскольку скорость выхода подката из последней клети черновой группы составляет 2-5 м/с, а входа в первую клеть чистовой группы – 0,8-1,2 м/с.

Далее следуют летучие ножницы, в которых обрезают передние и задние концы подката (при необходимости) и делают аварийный рез при «забуривании» полосы в чистовой группе клетей или на отводящем рольганге и моталках.

Чистовая группа клетей всегда непрерывная с расстоянием между клетями 5,8-6 м. Число клетей 6-7.

Отводящий рольганг снабжен душирующей установкой.

Для смотки полос обычно предусматривают две группы моталок.

Расстояние между основными агрегатами показано на рис.29.

Полунепрерывные станы применяли и применяют при меньших объемах производства. В качестве черновой предусмотрена одна черновая реверсивная клеть. На современных станах она универсальная.

Остальное оборудование аналогично непрерывному ШСГП, но в чистовой группе применяют 6 клетей, а группа моталок обычно одна.

Комбинированные станы характеризуются тем, что в качестве черновой группы применяют двухклетевой ТЛС, потом имеется шлеппер для передачи толстых листов на участок отделки, тоже аналогичный ТЛС.

После промежуточного рольганга установлена шестиклетевая непрерывная группа клетей.

Характерно то, что бочка валков черновых клетей больше, чем чистовых.

Отводящий рольганг и моталки расположены как на полунепрерывном ШСГП.

Основное достоинство комбинированных станов – широкий сортамент продукции (обычно по толщине 2-50 мм, по ширине 1000-2500 мм).

Основной недостаток станов этого типа – недостаточная загрузка оборудования, как при прокатке толстых, так и тонких листов.

В связи с этим, комбинированные станы перестали строить уже более 30 лет назад, но построенные в основном работают.

В России имеется два таких стана.

3/4-непрерывные станы характеризуются наличием вертикального окалиноломателя, реверсивной универсальной клетью и двух- или трехклетевой непрерывной подгруппой. Всё остальное оборудование – как на непрерывном ШСГП.

Окалину по технологической линии ШСГП взламывают в горизонтальных и вертикальных окалиноломателях, а также сбивают в гидросбивах высокого давления (первичную), вторичную – перед чистовой группой клетей в горизонтальных окалиноломателях или в гидросбивах (см. раздел 7).

Поколения ШСГП

Общепринято деление ШСГП на поколения. В табл.14 представлена их характеристика.

Первый ШСГП начал работать в США. Характерными особенностями ШСГП первого и второго поколений было применение

–клети дуо в качестве окалиноломателя, расположенной сразу за нагревательными печами;

–гидросбивов окалины перед прокаткой в черновых клетях;

–прерывного расположения клетей черновой группы (раскат одновременно в двух клетях не прокатывался);

–универсальных клетей кварто в черновой группе;

–промежуточного рольганга с длиной большей, чем длина выходящего из последней клети черновой группы раската;

–летучих ножниц для обрезки концов раскатов и выполнения аварийного реза;

–чистового окалиноломателя дуо;

–непрерывного расположения клетей кварто в чистовой группе;

–достаточно длинного рольганга после чистовой группы клетей;

–моталок для смотки полосы в рулон.

Первый этап развития был самым длительным. Классическим ШСГП первого поколения является действующий до сих пор стан 1680 ОАО «Запорожсталь», введенный в эксплуатацию в 1936 г. На нем была предусмотрена прокатка полос толщиной 2-6 мм и шириной до 1500 мм. Особенностью стана 1680 было наличие в черновой группе уширительной клети и пресса. Уширительную клеть использовали при прокатке полос, когда их ширина была больше ширины сляба, а пресс – для выравнивания «заваленных» кромок раската и обеспечения ему одинаковой ширины по длине. Обжатие в прессе составляло 50-150 мм.

 

 

 

Таблица 1

Характеристики ШСГП

Поко­ле- ние	Годы сооруже- ния	Размеры сляба	Масса слябов, т	Толщина прокаты- ваемых полос, мм	Длина бочки горизонталь- ных валков, мм	Максималь- ная скорость прокатки, м/с	Число клетей в группе	Произво- дитель- ность, млн.т/год
толщина, мм	длина, м	черновой	чистовой
	до конца 50-х	105-180	£ 6,5	6-12	2-12,7	1500-2500*		4-5	5-6	1-2,5
	50-60-е	140-300	£ 12	28-45	1,2-16	2030-2135		5-6	6-7	2-3
	70-е	120-355	£ 15	24-45	0,8-27	2135-2400	30,8**	6-7	7-9	до 6
	80-е	140-305	£ 13,8	24-41	1,2-25,4	1700-2050		3-4	5-7	4-6
	90-е	130-260	12,5	25-48	0,8-25					5,4
* Стан 2500 ММК (Россия). ** При 9 клетях в чистовой группе.

 

После реконструкции в 1956-1958 г.г. на стане 1680 прокатку с уширением слябов использовать перестали. А пресс перестали эксплуатировать еще раньше из-за малой скорости операции обжатия и ряда конструктивных недостатков. Последним ШСГП в мире, где использовали уширительную клеть, был ШСГП 2500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (также ШСГП первого поколения), начавший работать в 1960 г. Эта необходимость была вызвана прокаткой полос шириной 2350 мм. Стан 2500 характерен еще и тем, что он имеет самую большую в мире (для ШСГП) длину бочки валков. В настоящее время на стане 2500 используют непрерывнолитые слябы шириной до 2350 мм и необходимость в уширительной клети отпала.

Поскольку гидросбивы окалины в тот период времени имели малое давление воды, то печную окалину предварительно надо было взломать. Для этой цели и был предназначен черновой окалиноломатель дуо. В нем производили очень небольшие обжатия (2-5 мм). По мере увеличения давления воды в гидросбиве окалины эту клеть начали использовать и в качестве черновой клети с обжатиями вплоть до 20-30%.

Растущий спрос на листовую продукцию привел к созданию ШСГП второго поколения. Расширен сортамент полос как по толщине, так и по ширине (увеличена длина бочки валков), существенно увеличилась масса слябов (до 45 т) и скорость прокатки – до 21 м/с.

Увеличение массы слябов обусловило удлинение прокатываемых полос и, в связи с этим, ухудшило температурные условия их прокатки, главным образом, из-за падения температуры полосы при входе ее в первую клеть чистовой группы при относительно небольшой скорости прокатки. А поскольку ограничением скорости прокатки являлась (и сейчас является) скорость захвата переднего конца полосы моталкой (не более 10-12 м/с), то на ШСГП второго поколения впервые было применено ускорение чистовой группы клетей. Его начинали сразу после захвата полосы моталкой. Можно считать, что это основное качественное отличие ШСГП второго поколения от первого.

Годовая производительность ШСГП второго поколения приблизилась к 4 млн.т. Увеличено число клетей как в черновой, так и в чистовой группах.

Первым ШСГП третьего поколения можно считать введенный в действие в 1969 г. на заводе в Кимицу фирмы «Hippon Steel Corp.» (Япония) стан 2286.

Характерным для ШСГП этого поколения является дальнейшее увеличение числа клетей, а следовательно, и технологической линии станов, а также расширение сортамента прокатываемых полос по размерам, в том числе и ширине, что потребовало увеличения длины бочки валков вплоть до 2400 мм (см. табл.14). При сокращении максимальной массы слябов их толщина увеличилась до 300-350 мм.

Еще одной особенностью ШСГП третьего поколения стало стремление к расширению сортамента прокатываемых полос по толщине как в сторону максимальных, так и в сторону минимальных значений. Именно на некоторых из этих станов была начата прокатка полос толщиной 1-0,8 мм, о которой коротко было сказано в подразделе 1 этой главы.

Из-за увеличения толщины слябов до 355 мм, а также реализации возможности прокатки полос толщиной 0,8-1 мм, на ряде ШСГП третьего поколения предусматривалась установка 8 и 9 клетей в чистовой группе, доведение скорости прокатки до 30,8 м/с и относительной массы рулонов до 36 т/м ширины полос.

Оказалось, что основной причиной этой идеи явилось то, что в тот период времени мощностей станов холодной прокатки в Японии не хватало. Когда такие станы появились и в Японии прокатка полос толщиной менее 1,2 мм на ШСГП была прекращена, ни на одном ШСГП в мире 8-й и 9-й клети в чистовой группе не установили и скорость прокатки до 30 м/с достигнута не была.

ШСГП третьего поколения в СССР стали станы 2000 ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (НЛМК) и ОАО «Северсталь», сданные в эксплуатацию соответственно в 1969 и 1974 г.г. На станах предусмотрена прокатка полос толщиной 1,2-16, шириной до 1850 мм из слябов массой до 36 т и максимальными скоростями прокатки до 20-21 м/с.

Разница между ними состоит в том, что расположение черновых клетей на стане 2000 НЛМК традиционное – прерывное (рис.30), а на стане 2000 ОАО «Северсталь» последние три клети объединены в непрерывную черновую подгруппу (три клети впервые в мире). Еще одним отличием этих станов является то, что длина отводящего рольганга на стане 2000 НЛМК составляет 206700 мм, а на стане 2000 ОАО «Северсталь» - 97500 мм. Приближение моталок на стане 2000 ОАО «Северсталь» к последней клети чистовой группы позволило уменьшить время прокатки передней части полос на малой скорости. Снижение же температуры смотки толстых полос достигается увеличением расстояния между первой и второй группами моталок. Оба стана имеют производительность 6 млн.т в год.

Рис.30. Схема расположения основного оборудования непрерывного ШСГП 2000 ОАО НЛМК: 1 – печной рольганг; 2 – тележка для передачи слябов; 3 – толкатели слябов; 4 – нагревательные методические печи; 5 – приемный рольганг; 6 – приемник нагретых слябов; 7 – вертикальный окалиноломатель (ВОК); 8 – двухвалковая клеть; 9 – универсальные четырехвалковые клети; 10 – промежуточный рольганг; 11 – летучие ножницы; 12 – конвейер для головной и донной обрези; 13 – чистовой двухвалковый окалиноломатель; 14 – чистовые четырехвалковые клети; 15 – отводящий рольганг; 16 – моталки для смотки тонких полос; 17 – конвейеры; 18 – подъемно-поворотный стол; 19 – моталки для смотки толстых полос; 20 – склад рулонов и отделение листоотделки

 

 

Опыт эксплуатации ШСГП третьего поколения показал, что расширение сортамента прокатываемых полос и увеличение массы слябов вызывают увеличение массы оборудования, а следовательно, стоимость стана и цеха, удлинение технологической линии стана (до 750 м), расширение сортамента полос по толщине вплоть до 0,8 мм, создают сложности в поддержании требуемых температурных условий прокатки, обусловливают неэффективное использование оборудования стана (при прокатке полос толщиной более 12-16 и шириной менее 1500 мм оно используется примерно на 30% своей мощности). Кроме этого, полосы толщиной 0,8-1 мм по точности прокатки, механическим свойствам, качеству поверхности и товарному виду значительно уступали холоднокатаным полосам той же толщины.

В связи с указанными недостатками, а также высокой стоимостью (свыше 500 млн. евро) ШСГП третьего поколения, появились ШСГП четвертого поколения.

Их главной отличительной особенностью стала установка в черновой группе клетей универсальной реверсивной клети, что увеличило обжимную способность и сократило протяженность черновой группы клетей.

Кроме реверсивной клети, в черновой группе имеется еще четыре универсальных клети, две из которых (последние) объединены в непрерывную черновую подгруппу. На ряде станов четвертого поколения применены промежуточные перемоточные устройства, речь о которых пойдет далее. Представителями ШСГП четвертого поколения является стан 2050 фирмы «Baostill», схема расположения оборудования которого показана на рис.31.

Стан 2050 начал работать в 1989 г. Он предназначен для прокатки полос толщиной 1,2-25,4 и шириной 600-1900 мм. Максимальная масса рулона 44,5 т, скорость прокатки до 25 м/с, годовое производство 4 млн.т.

Характерной особенностью стана является наличие в черновой группе клетей двух реверсивных универсальных клетей (первая – дуо, вторая – кварто) и объединение остальных двух клетей в непрерывную подгруппу. В чистовой группе семь клетей кварто. На стане 2050 предусмотрена одна группа моталок. В черновой группе клетей имеется возможность редуцирования и регулирования ширины раскатов. Редуцирование производят в первой черновой универсальной клети, имеющей мощную клеть с вертикальными валками (за три прохода оно составляет 150 мм), а регулирование ширины во всех остальных клетях черновой группы производят за счет обжатия раската в вертикальных валках.

 

 

Рис.31. Схема расположения основного оборудования 3/4-непрерывного ШСГП 2050 «Baostill»: 1 – печной рольганг; 2 – толкатели слябов; 3 – нагревательные методические печи с шагающими балками; 4 – устройство выдачи слябов; 5 – приемный рольганг; 6 – двухвалковая универсальная реверсивная клеть; 7 – четырехвалковая универсальная реверсивная клеть; 8 – четырехвалковые универсальные нереверсивные клети, объединенные в непрерывную черновую подгруппу; 9 – промежуточный рольганг; 10 – теплоизолирующий подъемный экран; 11 – кривошипные ножницы; 12 – роликовая направляющая проводка; 13 – чистовая непрерывная группа четырехвалковых клетей; 14 – отводя- щий рольганг; 15 – душирующая установка; 16 – моталки; 17 – адьюстаж

 

 

Эти станы получили название 3/4-непрерывные ШСГП.

Следует отметить, что 3/4-непрерывные станы в настоящее время считаются самыми современными и эффективными.

Стремление использовать вместо холоднокатаного листа горячекатаный (более дешевый) обусловило создание ШСГП, в сортамент которых включены полосы толщиной 0,8-25 мм и шириной 600-1850 мм (рис.32). Это стало возможным за счет более совершенных систем автоматики, применения промежуточных перемоточных устройств, пресса для редуцирования слябов и снятия их конусности.

Эти станы получили название «станы бесконечной прокатки». Они отнесены нами к пятому поколению.

Фактически станы бесконечной прокатки являются 3/4-непрерывными, отличием же их является установка на промежуточном рольганге машины для сварки раскатов.

Сварочная машина состоит из ножниц, предназначенных для обрезки концов раскатов, системы центрирования раскатов, зажимов для удержания раскатов при нагреве и осаживании, индуктора, механизма сжатия свариваемых концов раскатов и гратоснимателя. Полный цикл прокатки, позиционирования, нагрева и сварки концов составляет 20-40 мин.

Длина участка сварки с расположенным на нем оборудованием составляет 12, высота и ширина по 6 м. Стоимость участка сварки с периферийной аппаратурой составляет примерно 114 млн долларов, а стоимость стана – более 1 млрд. долларов США. Столь громадная стоимость обусловлена наличием на стане практически всего возможного для ШСГП оборудования и комплекса систем автоматики, зачастую дублирующих друг друга. Допустимая сила прокатки в клетях черновой и чистовой групп находится в диапазоне 38-50 МН.

 

 

 

Рис.32. Схема расположения основного оборудования ШСГП 2050 фирмы «Кавасаки Стил» (Япония):

1 – нагревательные печи; 2 – пресс для редуцирования слябов по ширине; 3 – реверсивная клеть дуо; 4 – черновые клети кварто; 5 – ППУ; 6 – ножницы; 7 – участок сварки полос; 8 – участок подогрева кромок, обрези концов и сбива окалины; 9 – чистовая группа клетей; 10 – душирующая установка; 11 – делительные ножницы; 12 – устройство поджатия полосы к рольгангу; 13 – моталки

 

В режиме бесконечной прокатки производят полосы с размерами, показанными на рис.33. На стане достигнута высокая точность прокатки полос по толщине и ширине, высокая плоскостность. Сварка полос (до 15 штук) в «бесконечную» ленту позволяет поддерживать высокую и постоянную скорость прокатки, что обусловливает много положительных моментов.

Рис.33. Диапазоны размеров полос, прокатываемых в бесконечном режиме (1) и по традиционному режиму (2); 3 – зона размеров полос, не прокатываемых на стане 2050

Практика эксплуатации таких станов показала, что на них можно прокатывать полосы минимальной толщины 0,8 мм с высокой точностью, практически исключить переходные режимы входа-выхода концов полос, сопровождающиеся снижением скорости прокатки с последующей прокаткой полос с ускорением, а также опасные с точки зрения возможных застреваний полос.

Однако некоторые вопросы при бесконечной прокатке пока не решены, и ей присущи следующие недостатки:

– невозможность прокатки в бесконечном режиме более 15 полос из-за повышения температуры валков и изменения их тепловой выпуклости;

– необходимость начинать прокатку с полос толщиной 2-2,5 мм, а потом делать динамическую перестройку стана во время прокатки последовательно на толщину 1,5 – 1,2 – 1 – 0,8 мм, что обусловливает получение полос разной толщины;

– высокая стоимость стана (более 1 млрд. долларов США, в том числе участка сварки – 114 млн. долларов США).

Все три находящихся в эксплуатации стана бесконечной прокатки действуют в Японии. По нашему мнению, это тупиковый путь развития ШСГП. Задачу получения полос толщиной менее 1,2 мм можно значительно проще решать в литейно-прокатных агрегатах (см. далее).

Схемы прокатки

Ранее было сказано, что на ШСГП первого поколения предусматривали предварительную разбивку ширины из-за отсутствия слябов достаточной ширины. В настоящее время возможности отливки слябов на МНЛЗ позволили полностью решить эту задачу. Поэтому на ШСГП применяют только продольную схему прокатки.

Прокатка металла в черновой и чистовой группах клетей

Число, тип и характер расположения клетей зависят от типа ШСГП. Основные изменения на ШСГП связаны с черновой группой. Общим является наличие окалиноломателя с горизонтальными или вертикальными валками (ВОК). Первоначально их использовали для взламывания окалины, потом начали использовать для регулирования ширины слябов.

При переходе ШСГП на непрерывнолитую заготовку возникли некоторые сложности в организации производства полос всего спектра ширин. На ШСГП обычно прокатывают полосы шириной с градацией в 20-40 мм. При получении катаных слябов со слябингов или блюмингов-слябингов можно было заказывать прокатку их с любой градацией по ширине.

На МНЛЗ отливают слябы шириной, соответствующей ширине установленного кристаллизатора. Когда на предприятии имеется много МНЛЗ, то каждую из них можно специализировать на отливку 3-4-х размеров слябов по ширине. Если же МНЛЗ имеется всего 2-3, то возникает необходимость частой замены кристаллизатора, а следовательно, возникают потери производительности, металла, ухудшается качество слябов в периоды нестационарной разливки.

Эту проблему решают разными путями. Во-первых, непосредственно в МНЛЗ применяют кристаллизаторы с изменяющимся положением торцевых стенок. Этот способ имеет ряд недостатков – усложнение конструкции кристаллизатора, нарушение режима разливки, а следовательно, потерю производства, ухудшение качества металла, отливка слябов переменной ширины.

Во-вторых, используют ВОК как для редуцирования слябов по ширине, так и для устранения клиновидности слябов.

Так, на стане 2050 фирмы «Baostill» (см. рис.31) в черновой группе установлены две реверсивных клети – одна дуо, вторая кварто. Причем клеть дуо является универсальной с мощными вертикальными валками (мощность электродвигателя 3000 кВт, диаметр валков 1100 мм). Вторая клеть (кварто) также универсальная, но уже менее мощная (мощность привода 2´600 кВт, диаметр валков 1000 мм). Две следующие универсальные клети кварто расположены непрерывно на расстоянии 12 м друг от друга, мощность привода вертикальных валков каждой из клетей 2´380 кВт, диаметр валков 880 мм.

Универсальная клеть дуо позволяет редуцировать сляб на 120 мм за один проход. Причем схема обжатия сляба, а затем раската, выглядит так: ВВ-ГВ-ГВ-ВВ-ВВ-ГВ. Таким образом, образовавшиеся наплывы на краях раската раскатываются в горизонтальных валках, а потом следует подряд два прохода в вертикальных валках этой же клети и вновь прокатка в горизонтальных валках.

В случае реверсивной прокатки во второй клети схема прокатки в ВВ и ГВ выглядит аналогично. Но возможности по обжатию раската по ширине уже значительно меньше. В третьей и четвертой универсальных клетях производится по одному проходу.

Основные недостатки при редуцировании слябов в вертикальных валках

- ограничение величины обжатия по условиям захвата, что обусловливает необходимость многопроходности процесса;

- возникновение прикромочных утолщений, которые при последующей прокатке в горизонтальных валках вновь (примерно на 60-70%) переходят в ширину раската;

Эффективность обжатия раската в вертикальных валках значительно увеличивается, если применять ящичные калибры. Но при этом возникает ряд осложнений:

- необходимость замены валков при изменении толщины исходных слябов;

- сложность нарезки калибров на валках большого диаметра;

- увеличение износа калиброванных валков по сравнению с гладкими валками;

- повышаются энергозатраты на прокатку.

 

В-третьих, применение прессов. Поскольку на современных ШСГП длина слябов достигает 15 м, то в прессе производят пошаговое обжатие сляба (рис.34). При обжатии бойками пресса сляб удерживают линейками, а после каждого разового обжатия он перемещается по линии технологического потока.

Рис.34. Схема обжатия сляба в прессе (цифры – этапы обработки)

Современный пресс для редуцирования слябов установлен на ШСГП фирмы «Thyssen Stahl» в Беккерверте.

Техническая характеристика пресса

Размеры сляба, мм...................................	700-1200
ширина........................................	700-1200
толщина.......................................	до 265
длина.........................................	3600-10000
Температура сляба, °С...............................	1050-1280
Общее уменьшение ширины сляба, мм.................	до 300
Сила редуцирования, МН.............................	до 30
Длина зоны обжатия за ход, мм........................	до 400
Частота ходов, мин-1.................................	до 30
Скорость движения сляба, мм/с........................	до 200
Время замены бойков, мин............................	до 10

Время цикла одного прохода составляет 2 с. Образование утолщения на слябе при его обработке в прессе никаких сложностей при дальнейшей прокатке в черновой реверсивной клети стана не вызывает. Эти утолщения значительно меньше, чем при редуцировании слябов в вертикальных валках.

Новым техническим решением в черновой группе стало и объединение двух или трех последних клетей в непрерывную подгруппу. Впервые в мире три клети были объединены в непрерывную подгруппу на стане 2000 ОАО «Северсталь» (проектант и изготовитель стана ЗАО НКМЗ).

Схема расположения клетей в этой подгруппе показана на рис.35.

Рис.35. Схема расположения универсальных клетей в непрерывной черновой подгруппе ШСГП 2000 ОАО «Северсталь»

Клеть 3 имеет привод валков от двух электродвигателей постоянного тока мощностью 2´6300 кВт (110/240 об/мин) через общий редуктор и шестеренную клеть. Четвертая клеть имеет аналогичный привод. Пятая клеть имеет безредукторный привод от двухякорного электродвигателя постоянного тока мощностью 2´6300 кВт (55/140 об/мин) через шестеренную клеть. Максимально допустимая сила прокатки в клетях с горизонтальными валками 33 МН, с вертикальными 2,6 МН.

Примененный привод позволяет регулировать скорость прокатки в комплексе.

Применение непрерывной подгруппы клетей позволило:

– уменьшить протяженность черновой группы стана на 50 м, а также длину цеха и рольгангов, а следовательно, и их стоимость;

– улучшить температурный режим прокатки за счет сокращения времени охлаждения раскатов и увеличения скорости прокатки до 5 м/с.

Черновая группа клетей должна обеспечить

1. Заданную толщину подката.

2. Заданную ширину подката с минимальной разноширинностью.

3. Требуемую температуру подката.

Чистовая группа клетей всегда непрерывная. Некоторые изменения претерпел головной её участок. Долгое время перед чистовой клетью применяли барабанные ножницы.

На новых ШСГП вместо барабанных ножниц стали применять кривошипные ножницы. По сравнению с барабанными ножницами на них можно разрезать подкаты большей толщины, они имеют более длительный срок службы ножей. Так, на стане 2050 фирмы «Baostill» можно разрезать подкат сечением 65´1900 мм из стали марки Х70. Максимальная сила реза достигает 11 МН, стойкость ножей в 10 раз выше, чем у барабанных ножниц. Установлена система оптимизации, обеспечивающая минимальные потери металла в обрезь.

На ШСГП 1-го поколения в качестве чистового окалиноломателя применяли двухвалковую клеть. Поскольку обжатие в чистовом окалиноломателе составляло 0,2-0,4 мм, то сама клеть и ее привод были маломощными, а между нажимными винтами и подушками верхних валков устанавливали пружинные стаканы. При этом давление на раскат создавалось силой сжатых пружин и массой верхнего валка с подушками.

Увеличение массы слябов, расширение сортамента ШСГП, повышение требований к качеству горячекатаных полос (в том числе и к качеству поверхности) обусловило на ШСГП 2-го поколения установку более мощных чистовых окалиноломателей с приводом от электродвигателей мощностью 350-400 кВт, под нажимные винты устанавливали пружины с силой до 294 кН. Масса таких окалиноломателей достигала 200-300 т.

Следующим этапом стал переход к применению роликовых чистовых окалиноломателей, в которых ролики прижимают к подкату с силой 20-98 кН. Так, в ЗАО НКМЗ при реконструкции стана 2000 ОАО «Северсталь» спроектирован, изготовлен и введен в действие роликовый окалиноломатель.

В окалиноломателе такой конструкции имеются две пары прижимных роликов диаметром 500 мм, которые при помощи пружин и рычажной системы прижимаются к раскату и разрушают окалину на подкате. Далее следуют транспортные ролики, между которыми установлены два ряда коллекторов с соплами гидросбива окалины. На выходе окалиноломателя установлены отжимные ролики, которые отжимают воду с подката. Масса окалиноломателя не превышает 50-80 т.

В чистовой группе клетей применяют четырехрядные с коническими роликами подшипники рабочих валков и подшипники жидкостного трения (ПЖТ) опорных валков.

С начала 70-х годов прошлого века началось применение гидронажимных (при сохранении и электромеханических нажимных) устройств в чистовой группе клетей.

В начале 80-х годов впервые в мире в Японии для горячей прокатки полос начали использовать шестивалковые клети специальной конструкции, имеющие возможность осевого смещения рабочих и промежуточных валков. Однако их, в основном, применяли в Японии. Широкого распространения они не получили.

Чистовая группа клетей должна обеспечить

1. Заданные размеры полосы.

2. Заданное качество металла по точности, в том числе и плоскостности, качеству поверхности и по механическим свойствам.