Литейно-прокатные комплексы ООО «НПП Точмет»

ООО «НПП ТОЧМЕТ» подготовлены решения по созданию литейно-прокатных комплексов (ЛПК) для производства 40…45 тыс. т в год круглой стали и арматуры. Основное сырье – лом черных металлов.

Экономически выгодный литейно-прокатный комплекс относительно малой мощности образован на базе одноручьевой МНЛЗ горизонтального типа, специально подобранного электросталеплавильного и конструктивно проработанного прокатного оборудования, при этом определены оптимальные технологические режимы для всех стадий производства.

Применение концепции «мини-завода» для производства круглой и арматурной стали диаметром 12…24 мм в на базе установок малой и средней мощности, позволяет разместить оборудование на свободных площадях существующих цехов предприятий со сложившейся инфраструктурой и имеющих резервы по энергоносителям. Такое решение имеет преимущество по существенному снижению капитальных затрат.

В целом концепция НПП «ТОЧМЕТ» состоит в создании сбалансированного производства проката на установках малой мощности, своего рода «супер-мини» завода. При этом производится анализ работы всех элементов технологии, выбор оптимальных режимов, выбор и проектирование оборудования по всей технологической цепи производства от подготовки исходных материалов до отгрузки готовой продукции.

В настоящее время на НПП «ТОЧМЕТ» создается опытно-промышленный литейно-прокатный комплекс для получения круглого проката диаметром 12 … 20 мм из конструкционных и инструментальных сталей. В состав комплекса входят: индукционная печь ёмкостью 1,0 т; одноручьевая МНЛЗ ГТ для получения заготовок диаметром 60…120 мм, электропечи подогрева металла, реверсивная клеть винтовой прокатки, группа клетей продольной прокатки. С ноября 2003 года ведется опытная эксплуатация первой очереди комплекса.

Машина непрерывного литья заготовок горизонтального типа

Горизонтальные машины применяют в основном для производства высококачественных сталей, которые нельзя подвергать деформации изгибом в горячем состоянии при наличии в слитке жидкой сердцевины, и если нежелательно вторичное окисление металла.

Низкие капитальные затраты позволяют использовать МНЛЗ ГТ и для производства обычных углеродистых сталей при реконструкции существующих металлургических предприятий и строительстве новых комплексов.

Наименьший диаметр заготовки, устойчиво получаемой на МНЛЗ ГТ и годной для дальнейшей переработки в качественный прокат диаметром 12…24 мм, составляет 80 мм.

Процесс получения заготовки на МНЛЗ ГТ основан на принципе периодического вытягивания затвердевающего металла из неподвижного кристаллизатора, жестко соединенного с металлоприемником. Наиболее простая структура цикла – вытягивание-пауза.

Основной режим для реализации ЛПК соответствует получению качественной круглой заготовки диаметром 80…90 мм с производительностью при разливке до 10 т/час.

Возможность согласования производительности МНЛЗ и прокатного стана позволяет сократить потери энергии на подогрев заготовки и использовать тепло предыдущей обработки.

НПП «ТОЧМЕТ» проработаны все основные элементы МНЛЗ, специализированной для работы в составе ЛПК малой мощности. В том числе: сталеразливочный стенд, блок металлоприемник-кристаллизатор, тянущая клеть, гидравлические маятниковые ножницы, механизация уборки затравки и заготовок.

Тянущая валковая клеть выполнена с управляемым электроприводом, базовая конструкция эксплуатируется в составе опытно-промышленной МНЛЗ ГТ (рис 1.). Такое исполнение наиболее экономично для одноручьевой установки и рекомендовано для использования в составе МНЛЗ для литейно-прокатного комплекса.

Предусмотрена автоматизированная система для автоматического управления скоростью литья и параметрами цикла вытягивания. В состав вспомогательного оборудования входят ремонтные и наладочные стенды.

Устройства подогрева заготовок перед прокаткой

Подогрев заготовок применяется для выравнивания температуры металла по сечению заготовки до температуры начала прокатки (1150…1200ºС). В качестве устройства подогрева предпочтительно использование проходной газовой печи. Использование тепла предыдущей обработки существенно снижает мощность печи и расход энергии.

Обжимные прокатные установки

Обжимные прокатные установки осуществляют предварительную деформацию металла перед подачей в непрерывную группу продольной прокатки.

Выделение отдельной обжимной группы в прокатном переделе позволяет обеспечить эффективную загрузку оборудования. Возможны два варианта исполнения:

1. Обжимные клети продольной прокатки. В качестве обжимных клетей рассматриваются бесстанинные двухвалковые реверсивные клети, с валками диаметром до 560 мм. Базовая конструкция клетей проработана НПП «ТОЧМЕТ».

2. Обжимной стан винтовой прокатки. Обжимной стан винтовой прокатки осуществляет предварительную деформацию металла за один проход. Базовая конструкция стана разработана ОАО ЭЗТМ.

Возможно осуществление совмещенного режима, при котором заготовка, выходящая из клети винтовой прокатки поступает непосредственно в непрерывную линию клетей продольной прокатки (патент РФ). Такое решение позволяет сократить технологическую длину прокатного стана и обеспечивает дополнительную сдвиговую деформацию металла.

Производительность обжимных установок рассчитывается не менее средней производительности МНЛЗ.

Непрерывная группа клетей продольной прокатки

В зависимости от выбранного режима прокатки круглого профиля диаметром до 12 мм непрерывная группа состоит из 7 - 10 двухвалковых горизонтальных клетей 320 и 250. Базовая конструкция клетей разработана НПП «Точмет». В работе учтены относительно малая мощность привода и возможность применения простых конструктивных решений, что позволило существенно снизить массу оборудования. Для перспективных решений готовятся к разработке клети 190 и 420. При расчете режимов прокатки учитывается температурный режим обработки.

Клети предварительно напряженные, бесстанинные, с полным приводом, подшипники валков - роликовые. Смазка - централизованная (густая и жидкая). Клети оснащены кантующими роликовыми проводками.

Валки клетей могут иметь калибровку на получение круглой стали и арматуры диаметром 12…24 мм.

Предполагается, что в системе управления станом не будет сложных элементов автоматизации.

В комплект оборудования входят также сменные клети, прокатные валки, комплекты валковой арматуры.

Оборудование участка прокатки

По комплексу прокатного оборудования НПП «ТОЧМЕТ» ведет разработку других устройств, в том числе ножниц для обрезки переднего конца раската, подаваемого в непрерывную группу клетей, летучих ножниц для резки на мерные длины, рольгангов, холодильников.

Согласование МНЛЗ со сталеплавильным и прокатным оборудованием

Для всего комплекса установок производится согласование характеристик производительности. Важным аспектом является рациональный выбор сталеплавильного оборудования.

Увеличение производительности сталеплавильного процесса при сохранении емкости печи достигается применением установки «печь-ковш». В этом случае в печи производятся ускоренные процессы плавки и раскисления, а на установке «печь-ковш» - доводка металла по химическому составу.

Минимальный объем ковша по технологическим условиям установки «печь-ковш» составляет 12 т. Такой емкости должна быть печь (ДСП-12), параметры работы которой хорошо согласуются с работой одноручьевой МНЛЗ при условии установки металлоприемника с необходимым маневровым объемом и устройства подогрева металла в процессе литья.

Необходимая повышенная средняя производительность выплавки стали – до 8,0 т/час достигается также за счет применения интенсивных режимов расплавления и подачи кислорода.

Строительство ЛПМ малой мощности предполагается на базе существующих производственных помещений, которые, как правило, не приспособлены для размещения крупных металлургических установок. В частности, электропечь емкостью 12 т не может быть размещена в пролете с высотой подкрановых путей менее 16 м. Ряд сооружений имеет ограничения по грузоподъемности кранового оборудования. В связи с этим предложены решения с применением двух печей емкостью 6 т (ДСП-6), работающих с установкой «печь-ковш», емкостью 12 т, и применением трех ДСП-6, работающих в режиме «плавка на плавку».

Вариант решения сталеплавильного участка с двумя печами емкостью по 6 т предполагает устройство сталевоза с ковшом емкостью 12 т, в котором будет собираться общая плавка с двух печей.

Варианты с применением нескольких печей меньшей емкости проигрывают основному варианту с одной электропечью по общей массе оборудования и сложности организации производства.

Технологический процесс

На рис. 2 показаны схемы ЛПК, состоящих из технологически связанных участков и отделений: шихтового, сталеплавильного, МНЛЗ, мелкосортного прокатного стана. При разработке планировочных решений использованы параметры цехов ряда реконструируемых предприятий.

Годовое производство ЛПК - 40...45 тыс. т стали, причем на первой очереди освоения производится выпуск товарных литых заготовок. Организация прокатного производства составляет вторую очередь.

В шихтовом отделении производится подготовка стального лома к подаче к печам сталеплавильного отделения. Подготовка заключается в сортировке, измельчении крупных кусков, формировании загрузочных корзин. Производительность подготовки лома – 10 т/час.

Сталеразливочный участок по базовому варианту оснащен одной электросталеплавильной печью емкостью 12,0 т (ДСП-12) и установкой внепечной обработки стали «печь-ковш» емкостью 12 т. Другие варианты предусматривают использование двух или трех печей ДСП-6. Сталеразливочный участок включает также бункеры для подачи в печи сыпучих шихтовых материалов, площадки для ремонта свода печей, ремонта и разогрева ковшей. Крановое оборудование приспособлено для работы с жидким металлом. Печь и установка «печь-ковш» оснащены системой дожигания отходящих газов и их очистки от пыли. Имеются ковши для аварийного приема металла.

На участке МНЛЗ производится слив металла из ковша в металлоприемник установки. Для приема ковшей используется сталеразливочный стенд. Электродуговой или индукционный подогрев металла обеспечивает заданный температурный режим вытягивания заготовки из кристаллизатора. Одноручьевая валковая МНЛЗ горизонтального типа оснащена ножницами резки заготовки на мерные длины, устройствами охлаждения и уборки заготовок.

На МНЛЗ производится круглая заготовка диаметром 80…90 мм.

Режим выплавки и разливки стали по базовому варианту построен таким образом, что к концу разливки металла первой плавки в металлоприемник МНЛЗ сливается металл второй плавки (режим «плавка на плавку»). Для плановой замены блока металлоприемник-кристаллизатор организуют паузу в непрерывном процессе изменением режима плавки.

Заготовки от МНЛЗ проходят выравнивающий подогрев в газовой печи или в проходном индукторе и подаются на линию прокатки. При необходимости организуется участок отбора заготовок.

На мелкосортном прокатном стане на обжимных установках, получают подкат диаметром 32…34 мм, который направляется в непрерывную группу клетей.

Диаметр готового проката (круглая сталь и арматура) 12…24 мм. На выходе из последней прокатной клети раскат режется на мерные длины (до 11,7 м) и направляется по рольгангу на холодильник. Возможно применение проходного устройства ускоренного охлаждения металла для улучшения механических свойств проката. С холодильника готовый прокат сбрасывается в сборные карманы для формирования отгрузочных партий. Масса пакета до 5,0 т.

Отделение прокатного стана включает также вальцетокарную и ремонтную мастерскую, площадки для стендов перевалки прокатных клетей. На складе готовой продукции возможно размещение оборудования для отделки проката.

Металлургический комплекс включает также общезаводские службы и участки. Общая масса оборудования 600…800 т, численность производственного персонала 150…200 человек.

Предполагается, что ЛПК будет специализированным, например, на производство строительной арматуры.