ME01742B - Tehnologija i postrojenje za uskladjen proces kontinualnog livenja i valjanja čeličnih proizvoda velike dužine - Google Patents

Description

Predmetni pronalazak odnosi se na tehnologiju i odgovarajuće postrojenje za proizvodnju čeličnih proizvoda velike dužine (kao što su čelične šipke, žice, ugaoni čelični komadi, grede i šine) proizvodnim procesom zajedničkog, istovremenog kontinualnog livenja i kontinuainog valjanja u seriji valjačkih stanova.

U aktuelnoj praksi, proizvodnja pomenutih proizvoda vrši se u sistemu kontinualnog livenja, koji najčešće sadrži jednu ili više procesnih linija za izradu čeličnih odlivaka kvadratnog poprečnog preseka i manje ili veće dužine. Navedeni odlivci predstavljaju poluproizvode koji se, nakon formiranja u procesu kontinualnog livenja i još uvek na visokoj temperaturi, podvrgavaju obradi valjanjem. U valjaonici se, prolaskom pomenutih poluproizvoda kroz seriju valjačkih stanova, dobija finalni proizvod željenog preseka. Završna obrada valjanjem može se postići individualnim valjanjem svakog poluproizvoda ili uspostavljanjem kontinualnog proizvodnog procesa tj. beskonačne proizvodne linije na koju se dovode prethodno zavareni odlivci tj. poluproizvodi. Zavarivanje odlivaka vrši se tako što se zadnji kraj jednog poluproizvoda zavaruje na prednji kraj sledećeg poluproizvoda. Kontinualna proizvodnja može se postići i drugim metodama, kao što su tehnologije opisane u patentu EP- A 0761327 i međunarodno objavljenom članku WO-A 00/71272, u okviru kojih se proizvod procesa kontinualnog livenja najpre tretira u cilju homogenizacije ili ujednačavanja temperature po poprečnom preseku odlivka, a potom zagreva i podvrgava finalnoj obradi valjanjem u trake.

Zajednička karakteristika svih postrojenja navedenog tipa jeste da se poluproizvodi koji se dobijaju procesom kontinualnog livenja (odlivci kvadratnog preseka manje ili veće dužine i si.) pre finalne obrade valjanjem podvrgavaju homogenizaciji ili ujednačavanju temperaturnog profila po poprečnom preseku livenog poluproizvoda tj. ujednačavanju raspodele temperature u zoni od površine do jezgra poluproizvoda. Iskustva su pokazala da homogenizacija/ujednačavanje temperaturnog profila po preseku izlivenog poluproizvoda dovodi do homogenog izduženja njegovih vlakana pri kasnijoj obradi valjanjem. Navedeno je prouzrokovano osobinom vlakana izlivenog poluproizvoda koja, budući da se nalaze na istoj temperaturi, pokazuju istu otpornost na deformaciju.

Jedno od uobičajenih tehničkih pređubeđenja odnosi se upravo na mišljenje da razlika temperatura na površini i u jezgru izlivenog poluproizvoda dovodi do neravnomemih deformacija prilikom obrade valjanjem, što narušava kvalitet finalnog proizvoda.

U skladu sa aktuelnom praksom, za izradu finalnog proizvoda potrebno je predvideti najmanje dva koraka obrade valjanjem, pri čemu prvi korak predstavlja grubo, a drugi fino valjanje. Navedeni koraci međusobno su odvojeni kako bi se otklonila potreba za pritezanjem obrađivane čelične poluge duž prolaza između dva valjaonička koraka.

U skladu sa prethodno navedenim, predmetni pronalazak odnosi se na postupak valjanja čeličnih poluproizvoda u cilju dobijanja finalnih proizvoda velike dužine, uz ostvarivanje maksimalnih pozitivnih ekonomskih efekata, kako sa aspekta nižih investicija, ostvarenih angažovanjem manje ukupne snage valjačkih stanova u odnosu na snagu potrebnu u aktuelnoj praksi, tako i sa aspekta smanjene potrošnje električne energije potrebne za izradu finalnih proizvoda.

Ispitivanja su pokazala da se pomenuti efekti u proizvodnji čeličnih proizvoda velike dužine mogu postići postavljanjem valjaonice neposredno iza linije kontinualnog livenja, gledano u smeru odvijanja procesa, što je u suprotnosti sa dosadašnjim verovanjem i aktuelnom praksom. Na pomenuti način, srednja temperatura čeličnog poluproizvoda koji se podvrgava obradi valjanjem viša je u odnosu na temperaturu valjanja koja se primenjuje u aktuelnoj praksi, čak i u slučaju kada je površinska temperatura poluproizvoda niža od 1200°C. Sa temperaturom jezga poluproizvoda koja je za oko 100-200°C viša od površinske temperature od 1200°C, prednost navedene tehnologije izrade ogleda se u povećanju srednje temperature valjanja i to bez narušavanja kvaliteta finalnog proizvoda i opasnosti od pojave termičkih prslina na valjaoničkim valjcima. Povećanje srednje temperature valjanja, kao rezultat više temperature jezgra obrađivanog poluproizvoda, omogućava valjanje poluproizvoda čija je površinska temperatura niža od 1200°C, čime se izbegavaju ranije pomenuti problemi u proizvodnji.

Sprovedena ispitivanja takođe su pokazala da se prednosti razmatrane tehnologije, u okviru koje se valjaonica postavlja direktno iza postrojenja za kontinualno livenje, obrazujući na taj način jedinstvenu proizvodnu liniju tj. usklađen proces kontinualnog livenja i valjanja, mogu ostvariti kada se ođlivak:

- odlikuje dovoljno velikim ”masenim protokom'4 tj. količinom čelika koja u jedinici vremena ističe iz procesa kontinualnog livenja, uz brzinu isticanja koja je > 3 m/rnin,

- podvrgava tretmanu smanjenja osne (centralne) likvacije ("meko smanjenje"), npr. u skladu sa pronalaskom prikazanim u patentu EP-B 0603330, kako bi se pre obrade poluproizvoda valjanjem obezbedilo potpuno očvršćavanje centralne zone odlivka i to direktno na liniji kontinualne proizvodnje i

- izrađuje tako da je na izlazu iz sistema kontinualnog livenja predviđen prolaz odlivka kroz indukcionu peć u cilju ujednačavanja temperature, ali ne po preseku već samo po površini odlivka, a naročito u cilju smanjenja hlađenja u uglovima i kada je potrebno, obezbeđenja dodatnog zagrevanja odlivka u zavisnosti od brzine kretanja i tipa livenog čelika.

Prethodno navedene karakteristike predmetnog pronalaska postižu se primenom proizvodne tehnologije opisane u patentnom zahtevu 1 i u postrojenju opisanom u patentnom zahtevu 5.

Prethodno navedene, ali i ostale karakteristike i prednosti predmetnog pronalaska biće jasnije nakon detaljnog tehničkog opisa preferirane, ali ne i isključivo moguće, konfiguracije pronalaska. Detaljan opis patentnog pronalaska biće dat u nastavku, uz pozivanje na sledeće slike:

Slika 1 prikazuje šematski primer postrojenja koje je predmet pronalaska i

Slika 2 prikazuje plan obrade valjanjem, sa profilima obrađivanog materijala

dobijenim na izlazu iz svakog valjačkog stana postrojenja sa Slike 1.

Na Slici 1 prikazan je primer postrojenja za uklađen proces kontinualnog livenja i valjanja čeličnih proizvoda velike dužine koje je predmet pronalaska. Kao što je prikazano, na izlazu iz dela postrojenja za kontinualno livenje, koje je na slici u celini označeno sa 10, a u okviru koga se nalaze i odgovarajući kalup za livenje, kao i sistem za smanjenje osne (centralne) likvacije, dobija se poluproizvod 10. Debljina poluproizvoda 10 na izlazu iz postrojenja za kontinualno livenje iznosi između 120 i 400 mm, npr. 250 mm, dok je njegova brzina kretanja oko 4 m/min, što odgovara ranijoj definiciji velikog “masenog protoka".

Po izlasku iz postrojenja za kontinualno livenje, poluproizvod 10 prolazi kroz indukcionu peć 2 i sistem za čišćenje 3, pri tom ne narušavajući kontinualno odvijanje proizvodnog procesa, na kraju dospevajući do valjaonice 4 u kojoj se odvija jednostepena obrada valjanjem.

U konfiguraciji prikazanoj na Slici 1, u valjaonici 4 nalazi se serija od devet valjačkih stanova Ml - M9 kojima se, u skladu sa postupkom prikazanim na Slici 2, vrši izrada finalnog proizvoda u formi cilindrične čelične poluge prečnika 70 mm.

Potrebno je napomenuti da rastojanje između izlaza iz sistema kontinualnog livenja 1 i valjaonice 4 nije veće od oko 30 m, prvenstveno u cilju ograničavanja toplotnih gubitaka poluproizvoda i ostvarivanja kompaktnije konfiguracije celokupnog postrojenja za usklađen proces kontinualnog livenja i valjanja. Na ovaj način i zahvaljujući indukcionoj peći 2, srednja temperatura poluproizvoda dobijenog kao rezultat procesa kontinualnog livenja viša je od temperature na površini poluproizvoda, što predstavlja direktnu posledicu činjenice da je temperatura jezgra poluproizvoda za najmanje 100°C viša od njegove površinske temperature, koja iznosi oko 1200°C ili manje.

Potrebno je napomenuti da je iskorišćenjem pomenutog većeg masenog protoka moguće ostvariti još bolje ekonomske rezultate i kompaktnije proizvodno postrojenje, sa proizvodnom linijom čija dužina može biti i manja od 30 m. Navedeno se može postići zamenom prvog (tj. prva dva ili tri) valjačka stana valjačkim stanom veće snage. Na taj način, ukupan broj valjačkih stanova može se smanjiti sa npr. devet, koliko je prikazano na Slici 1, do čak sedam, u slučaju kada se prva tri valjačka stana Ml - M3 zamene jednim valjačkim stanom tri puta veće snage.

Pored navedenih elemenata, u zavisnosti od brzine livenja i tipa čelika koji se podvrgava obradi valjanjem, između valjačkih stanova 4 mogu se postaviti dodatne peći za indukciono grejanje (nisu prikazane) i/ili sistem međuhlađenja 5 koji se montira između susednih valjačkih stanova.

Konačno, na Slici 2 prikazan je praktičan primer plana obrade valjanjem poluproizvoda koji je dobijen kontinualnim livenjem. U pomenutom procesu obrade valjanjem, inicijalni profil poluproizvoda koji ulazi u valjaonicu plastično se deformiše u seriji valjačkih stanova, pri čemu se na izlazu iz svakog valjačkog stana dobija određeni profil obrađivanog komada. U

procesu valjanja kontinualno livenog poluproizvoda ulaznog preseka 250x250 mm valjačkim stanovima Ml - M9 dobijaju se profili prikazani na Slici 2. Za svaki od ostvarenih profila, na Slici 2 prikazana je vrednost odgovarajućeg izlaznog poprečnog preseka A, faktor sažimanja preseka R = (Ao-Ai/Ao)x100, gde Ao predstavlja poprečni presek proizvoda na ulazu u odgovarajući valjački stan, dok je Aj poprečni presek proizvoda na izlazu iz pomenutog valjačkog stana, kao i izđuženje X = Ao/Aj.

Na osnovu prethodno navedenog zaključuje se da se prikazanim postupkom valjanja, koji se sastoji od ukupno devet (ili manje) vaJjaoničkih prolaza, od ulaznog poluproizvoda kvadratnog poprečnog preseka dimenzija 250x250 mm dobija cilindrični čelični komad prečnika 70 mm, uz ostvarivanje smanjene potrošnje električne energije u odnosu na potrošnju koja je karakteristična za postupak predmetne izrade koji se primenjuje u aktuelnoj praksi.

Claims (8)

1.Proces proizvodnje čeličnih proizvoda velike dužine, kao što su čelične šipke, žice, ugaoni čelični komadi, grede i šine, postupkom koji sadrži korak kontinualnog izlivanja poluproizvoda izlazne debljine 120-400 mm i "masenog protoka" tj. količine čelika koja u jedinici vremena ističe iz procesa kontinualnog livenja, koji je > 3 m/min, pri čemu pomenuti korak proizvodnog procesa sadrži ikorak smanjenja osne (centralne) likvacije, praćen korakom indukcionog zagrevanja i završnim korakom obrade valjanjem u nizu valjačkih stanova, pri čemu se ceo postupak, koji se odvija kontinualno i bez prekida, karakteriše činjenicom da je srednja temperatura poluproizvoda na ulazu u valjaonicu viša od temperature na površini pomenutog poluproizvoda, dok razlika temperatura u jezgru i na površini poluproizvoda (gde se temperatura kreće oko 1200°C), iznosi najmanje 100°C.

2.Proces proizvodnje iz patentnog zahteva l, pri čemu je između pomenutog proizvodnog koraka indukcionog grejanja i koraka obrade valjanjem, predviđen korak čišćenja.

3.Proces proizvodnje iz patentnog zahteva l ili 2, u okviru koga je između valjačkih stanova predviđen najmanje još jedan dodatni korak indukcionog grejanja.

4.Proces proizvodnje iz bilo kog od prethodnih patentnih zahteva, u okviru koga je između valjačkih stanova obezbeđen najmanje jedan korak međuhlađenja.

5.Postrojenje za proizvodnju čeličnih proizvoda velike dužine, kao što su čelične šipke, žice, ugaoni čelični komadi, grede i šine, u okviru koga se u postrojenju za kontinualno livenje (l) dobijaju čelični poluproizvodi (10) debljine 120-400 mm, koji se potom podvrgavaju postupku smanjenja osne (centralne) likvacije i grajanju u indukcionoj peći (2) postavljenoj ispred (gledano u smeru odvijanja proizvodnog procesa) valjaonice (4), koja sadrži veći broj valjačkih stanova, pri čemu se poluproizvod (10) kontinualno i bez prekida dovodi u valjaonicu (4) i pri čemu se predmetno postrojenje karakteriše činjenicom da je na ulazu u prvi u nizu valjačkih stanova srednja temperatura poluproizvoda viša od temperature na površini pomenutog poluproizvoda, dok je temperatura u jezgru ili središnjoj unutrašnjoj zoni poluproizvoda najmanje l ooac viša od površinske temperature poluproizvoda, koja iznosi oko 1200°C i pri čemu udaljenost ulaza valjaonice (4) od izlaza sistema kontinualnog livenja (l) nije veća od 30 m.

6.Postrojenje iz patentnog zahteva 5 koje, pored prethodno navedenih elemenata, sadrži i sistem za čišćenje (3) koji je postavljen između indukcione peći (2) i valjaonice (4).

7.Postrojenje iz patentnih zahteva 5 i 6 koje, pored prethodno navedenih elemenata, sadrži i najmanje jednu dodatnu indukcionu grejnu peć postavljenu između valjačkih stanova (4).

8.Postrojenje iz patentnih zahteva 5 - 7 koje, pored prethodno navedenih elemenata, sadrži i elemente za međuhlađenje (5, 5') koji su postavljeni između valjačkih stanova (4).