Отчет по практике в АО «Миттал Стил Темиртау»

 

В последнее время в ОАО "Северсталь" принято решение увеличить Производство холодного проката и улучшить его качество. Для этого необходима оптимизация процесса прокатки и увеличение производительности пятиклетевого стана 1700 холодной прокатки.

Качество прокатываемой стали в значительной степени зависит от смазочно-охлаждающей жидкости. От этого зависят также чистота поверхности металла, производительность стана, расход электроэнергии, валков и эмульсола, число перевалок. Применение эмульсии из базового эмульсола Т не позволяло увеличить скорость - прокатки, получать металл толщиной менее 0.4 мм высокой чистоты и отделки поверхности.

С 1992 г. на пятиклетьевом стане проводили промышленные испытания эмульсолов Укринол 211 М (1992 -1993 гг.), Mobil Roling 2090 (1995 г.) и Quakerol 1914 (1997 г.), но повышения эффективности от их применения не наблюдалось. В 1999 - 2003 гг. на стане использовали эмульсолы Quakerol серии 600 фирмы "Quaker Chemical" (Нидерланды), затем Gerolub 5036 и Gerolub CTS 87-2 фирмы "НепкеГ (Германия). В настоящее время базовым эмульсолом является Gerolub CTS 87-2 (табл. 1).

В период промышленных испытаний эффективность эмульсолов оценивали по следующим показателям: работа эмульсионной системы, стабильность параметров рабочей эмульсии; удельный расход эмульсола; усилие прокатки; максимальная и средняя скорости прокатки с учетом разгона, торможения и прохождения шва; удельный расход валков и электроэнергии; чистота поверхности полосы после прокатки и готового проката; качество поверхности проката. Для испытаний эмульсолов с высокой смазочной способностью потребовалось оптимизировать работу эмульсионной системы стана, так как ее общий объем составляет около 1000 м3: для клетей 1-4 — 660 м3, для клети 5 — 330 м3. Кроме того разработали технологию замены использованной эмульсии, введения добавок эмульсола и конденсата.

Первоначально был опробован эмульсол Quakerol 671, который позволил значительно улучшить чистоту поверхности металла (табл. 10). Степень отражения светового потока холоднокатаных полос увеличилась в среднем с 45 %: (эмульсол Т) до 60 %. Была исключена отсортировка по дефекту "сажа", которая в 1998 г. составляла 0,58%, уменьшен удельный расход эмульсола до 0,5 кг/т.

Применение эмульсии с повышенным числом омыления дало возможность снизить коэффициент трения в очаге деформации. Усилия прокатки на первых четырех клетях были уменьшены в среднем на 25 %. средняя скорость прокатки увеличилась с 9.8 до 1 I м/с (табл.10), максимальная — с 15 до 20 м/с. В результате этого возросла производительность стана и впервые была прокатана полоса толщиной 0,25 мм. Однако увеличение скорости прокатки было ограничено появлением рисок перегрева на полосе. Результаты анализа полученных данных показали незначительное снижение перевалок рабочих валков по перегреву (табл. 10).

Таблица 9

Краткая техническая характеристика эмульсолов

Параметр	Эмульсол Т	Quakerol 671	Quakerol 677	Gerolub 5036	Gerolub CTS 87-2
Кислотное число, мг КОН/г	-	6,5-7,3	10,3-11,9	8-12	3-8
Число омыления, мг КОН/г	16-20	135-149	127-139	165-175	191,209
Плотность, г/см3	0,85-0,95	0,85-0,95	0,85-0,95	0,92-0,93	0,91-0,92
рН 3%-ной эмульсии на обессоленной воде	8-10	6,6-7,2	3,5-4,5	5,0-5,8	5,0-6,0
Вязкость при 40 0С, мм2/с	-	57,2-62,2	58,0-64,0	35,0-45,0	29,0-34,0
Индекс стабильности 5%-ной эмульсии	-	,	0,65-0,75	0,5-0,8	0,58-0,65

 

Таблица 10

Результата использования разныз эмульсолов на стане 1700

Параметр	Эмульсол Т	Quakerol 671	Quakerol 677	Gerolub 5036	Gerolub CTS 87-2
Степень отражения светового потока, %	45	-	62	62	67
Скорость прокатки, м/с	9,8	11	11	13,9	14,14
Доля перевалок валков по причине перегрева, %	8,8	8,3	6,5	7,1	2,5
Доля готового отожженного проката с загрязненностью балла 1-2(степень отражения не менее 70%)	-	47,2	47,2	41,8	64,1
Отсортировка по дефекту пятна загрязнения, %	0,16	0,1	0,1	0,09	0,05

 

Для улучшения чистоты и качества поверхности холоднокатаных полос, а также в связи с увеличением заказов на производство проката толщиной 0,25 - 0,45 мм фирмой "Quaker Chemical" была разработана новая мо дификация эмульсола Quakerol 677 с повышенными смазочными свойствами. В результате смачиваемость поверхности полосы улучшилась и увеличилось количество масла на ней. Применение этой модификации позволило улучшить выкатываемость тончайшего проката, однако привело к увеличению удельного расхода эмульсола до 1 кг/т, к образованию обработанной эмульсии “ вода в масле” и нестабильной работе системы. Благодаря оптимальному режиму работы магнитных сепараторов, съемных продуктов с поверхности в эмульсионных баках и корректировки скорости подпитки рабочей эмульсии удельный расход эмульсола уменьшился до 0,88 кг/т.

Специалистам фирмы “Quaker Chemical”  и ОАО “Северсталь” была обследована эмульсионная система и приняты меры по уменьшению насыщения рабочей эмульсии воздухом. Однако эти меры не обеспечили стабильной работы системы, остались также проблемы с поддержанием концентрации из-за образования обратной эмульсии. При применении Quakerol 677 появления обратной эмульсии устранить не удалось.

По результатам сравнительного анализа технических предложений от фирмы  “Quaker Chemical” и “Henkel” для промышленных испытаний был  выбран эмульсол Gerolub 5036. Его испытания на стане 1700 проводили с 26.02.2003 г. по 07.07.2007 г. Эмульсол имеет более высокое число омыления по сравнению с Quakerol 677.  Для сокращения времени оборота рабочей эмульсии на клетях 1- 4 был уменьшен объем эмульсионной системы на 120 м3.

В начале испытания наблюдалась высокая способность эмульгирования посторонних масел. Для стабилизации числа омыления ограничили попадание посторонних масел в эмульсионную систему. В процессе испытания совместной фирмы “Henkel” были внесены изменения в состав эмульсола  Gerolub 5036 для снижения индекта стабильности, что позволило уменьшить способность рабочей эмульсии к эмульгированию и увеличить числа омыления в среднем со 138 до 150 мг КОН/г.

За период испытаний расход эмульсола уменьшились до 13,9 м/с (см. табл.10), усилия прокатки осталось без изменения. Исключено образование обратной эмульсии, обеспечена стабильная работа эмульсии оной системы. Однако освоение производства автолиста на основе стали IF и получение проката для автомобилестроения  более высоких категорий вытяжки потребовали увеличения суммарных обжатий на стане. В результате данный эмульсол не обеспечил улучшения технико-экономических показателей, повышения производительности стана и чистоты поверхности.

В связи с этим фирмой “Henkel” был разработан эмульсол  Gerolub CTS 87-2, имеющий более высокое   число омыления и меньшую вязкость по сравнению с Gcrolub 5036. Результаты промышленных испытаний показали, что на первых четырех клетях стана при прокатке сортамента толщиной 0,25 - 0,45 мм с суммарным обжатием 77 - 83 % усилия снизились в среднем на 4 %. Средняя скорость прокатки с июля по декабрь 2004 т. составила 14,14 м/с (табл. 10), что позволило увеличить производительность стана. Наибольшее увеличение скорости отмечается при прокатке тончайшего сортамента (рисунок), максимальная скорость возросла до 21 - 23 м/с. Доля перевалок валков из-за перегрева составила  2 % их общего числа (табл. 10), чему способствовало также применение хромированных рабочих валков в первых трех клетях2.

Чистоту поверхности полос после холодной прокатки и на готовом прокате оценивали методом реплик по четырехбалльной шкале, в которой каждый балл соответствует определенной степени отражения светового потока: 1 —от 86 до 100%; 2 —от 70 до 85%; 3 —от 45 до 69 %; 4 — менее 45 %. В ходе промышленных испытаний эмульсола Gerolub CTS 87-2 чистота полос после прокатки составила в среднем 67 %, что выше по сравнению с ранее применявшимися эмульсолами (см. табл. 10). Наименьшая плотность общих загрязнений на одной стороне полосы также наблюдается при использовании эмульсола Gerolub CTS 87-2:

 

Эмульсол             Число             Жировые             Механические

                                  партий      загрязнения, мг/м2    загрязнения, мг/м2

Т                                  55                     250                         132

Quakerol671                 43                     300                          80

Quakcrol 677                223                    347                         71

Gerolub 5036                52                     278                       64

Gerolub CTS 87-2         97                     270                         52

 

Доля готового отожженного проката с загрязненностью балла 1 - 2 приведена в табл. 2. Лучший результат получен (64,1 %) на эмульсоле Gerolub CTS 87-2. Применение этого эмульсола привело к уменьшению отсортировки готового проката по дефекту пятна загрязнения в среднем в 2 раза по сравнению с Quakcrol и Gerolub 5036 (см. табл. 10).

Проведены испытания прокатных эмульсолов семи типов отечественнго

и зарубежного производства. Наилучшие результаты получены на эмульсоле Gerolub CTS 87-2 фирмы "Henkel" (Германия). Применение этого эмульсола на стане 1700 холодной прокатки ОАО "Северсталь” обеспечило: среднюю и максимальную скорости прокатки 14.14 и 21 - 23 м/с соответственно; среднюю степень отражения светового потока после прокатки 67 %; выход готового отожженного проката загрязненности балла 1 2 в среднем 64,1 %; снижение отсортировки по пятнам загрязнения в 2 раза (до 0,05 %). Для дальнейшего повышения производительности стана и улучшения качества проката планируется испытание новых прокатных масел фирм "Quaker Chemical" и "Henkel",   

 

8.8 Селективное охлаждение  валков эффективный способ управления планшетностью.

 

При прокатке плоских продуктов профиль и планшетность листа оказывают решающее значение на качество продукции и производительность оборудования.

Механические средства управления, такие как противоизгиб, гидронажимные устройства, сдвиг и скрещивание валков имеют общее свойство – быстрое реагирование и коррекция дефектов, однако они способны исправлять только симметричные ошибки. Ассиметричные дефекты плоскостности высшего порядка требуют применения системы дифференциированного охлаждения валков.

При этом используется эффект интенсивного локального охлаждения валка в том месте, в котором изменение диаметра валка непосредственно влияет на локальную толщину полосы. В сочетании с упомянутыми механическими средствами управления толщиной и планшетностью листа, селективное охлаждение позволяет в полном объеме влиять на геометрические показатели.

 

Управление толщиной и планшетностью

Рис. 2

Технология селективного охлаждения валков впервые была применена при прокатке аллюминия. Сегодня селективное охлаждение является стандартом как при холодной и горячей прокатке аллюминия и других цветных металлов, так и при холодной прокатке стальной полосы. Новые разработки и решения направлены в настоящее время на применение зонного охлаждения при горячей прокатке стали.

 

Контур управления

Рис. 3

 

 

При современных скоростях прокатки 1200 м/мин и более практически невозможен ручной режим управления охлаждением, т. к. клеть выдает 20м полосы в секунду. Автоматическое регулирование отдельных форсунок через клапаны в сочетании со стрессометром, позволяет управлять процессом и при более высоких скоростях. При этом непосредственно за клетью измеряется напряженное состояние полосы и через систему автоматического управления регулируется механические уставки и локальное охлаждение.

 

 

8.8.1 Эффективное охлаждение  валков на основе учета всех влияющих факторов.

 

При использовании эмульсий или прокатных масел жидкость выполняет не только охлаждающую функцию, но также перенимает и важную роль смазки.  При этом, в каждом случае должны гарантироваться, необходимое базовое охлаждение и смазка валка.

 

Базовое и селективное охлаждения

Рис. 4

 

 

С этой целью применяются охлаждающие коллекторы с форсунками, ориентированными в  направлении очага деформации. Как правило, для учета ширины раската предусматривается отключение крайних форсунок. Тем самым становится возможным целевое нанесение базового охлаждения/смазки, позволяющее экономное нанесение СОЖ и повышение чистоты и качества поверхности проката.