Блюм что это такое в металлургии
Блюминг и слябинг
Обработка металлов прокаткой — завершающая операция металлургического производства. Продукцией прокатных цехов являются передельные и товарные заготовки, сортовой и листовой прокат.
Под передельной заготовкой понимают полуфабрикат, полученный методом обжатия стальных слитков на прокатных станах с целью подготовки их к дальнейшей обработке. Чтобы ответить на вопрос, что такое блюминг, следует разобраться, какие виды передельных заготовок производятся.
Технология работы и применение
Блюминг представляет собой систему двух станин, объединенных в клеть высотой 7-9 м. Станины — это массивные стальные или чугунные отливки, закрепленные на плитовине. В станинах установлены валки диаметром 800-1500 мм, длина бочек валков 2000-2800 мм. Валки изготавливаются из хромо-никелевой стали. Между валками, приводимыми в движение главными электродвигателями, происходит обжатие стального слитка. Верхний валок оснащен электрическими механизмами подъема и опускания, что позволяет прокатывать различные по толщине слитки. Блюминги оборудованы автоматизированными системами, системами охлаждения и подачи смазочных материалов, различными пневматическими и гидравлическими механизмами.
Типовые блюминги российских прокатных цехов – блюминг-1150 и блюминг-1300 (конструкция завода Уралмаш). Они имеют надежные устройство, безотказны в эксплуатации, высокопроизводительны. Современные агрегаты производят до 6 млн. т заготовок в год.
Основные технологические достоинства блюмингов:
Оснастка блюмингов располагается обычно в пределах трех пролетов:
Слитки подаются в обжимозаготовочное отделение в виде:
Технология прокатки включает несколько основных стадий.
Выход блюмов составляет не более 90 % от массы слитков.
Отличие от слябинга
Блюминг и слябинг имеют различное устройство и функциональное назначение. Слябинги менее распространены, имеют более высокую стоимость. Они производят до 2,5 млн. т заготовки в год. Скорость прокатки — до 6 м/с.
Слябинг служит для получения заготовки, используемой в листопрокатном производстве, а блюминг – для производства заготовок для производства сортового и листового проката.
Таким образом, блюминг – более универсальный агрегат, чем слябинг. На блюминге можно получать и блюмы, и слябы. Размер слябинга определяется длиной рабочей части валков, а размер блюминга — диаметром валков.
Конструктивно отличие блюминга от слябинга состоит в следующем. Слябинг имеет две пары валков. Одна пара расположена горизонтально, вторая – вертикально. Благодаря валкам, установленным вертикально, слиток, не кантуясь, обжимается по бокам. В остальном эти два прокатных стана аналогичны.
Несмотря на все достоинства, блюминги – прокатные станы, которые в настоящее время считаются устаревшими и на передовых предприятиях выведены из эксплуатации. Это обусловлено значительными потерями металла с обрезью и окалиной. Они используются на некоторых металлургических предприятиях России и Украины, где еще применяется неэкономичная технология разливки стали в изложницы.
Блюмы, слябы и заготовки
Блюмы, слябы и заготовки являются полупродуктами, служащими исходным материалом для дальнейшей прокатки на различных станах.
Блюмы представляют собой раскаты квадратного сечения с закругленными углами и слегка погнутыми сторонами размером 140—450 мм. Всего прокатывают блюмы 18 размеров. Радиус закругления углов составляет 20-60 мм., допустимые отклонения по стороне квадрата ±5—10 мм. По длине блюмы поставляют от 1 до 6 м.
В основном блюмы применяют в качестве исходного материала на крупносортных станах для прокатки профилей сортовой стали и на заготовочных станах для прокатки заготовок требуемых размеров.
Слябы имеют прямоугольное сечение, их толщина 100—250 мм. Радиус закругления углов допускается до 30 мм. Всего по толщине прокатывают 21 профиль (с градацией 5 мм при толщине 100—145 мм и 10 мм при толщине 150—250 мм). По ширине слябы поставляют размером 300— 2000 мм (с градацией 20 мм при ширине до 700 мм и с градацией 50 мм при ширине до 700 мм). Допускаемые отклонения по толщине слябов ±(4—5) мм, по ширине ±10 мм. По длине слябы поставляют в пределах от 1300 до 5000 мм. В дальнейшем слябы перекатывают на листы и полосы.
В настоящее время на отечественных металлургических заводах установлены вполне определенные размеры заготовок по сечению; 60×60; 80×80; 100×100; 120×120; 150×150 мм. Заготовки для непрерывных проволочных и мелкосортных станов имеют размеры сечения 60×60 и 80×80 мм, для среднесортных станов 80×80; 100×100; 120×120 мм; для крупносортных станов 120×120; 150×150 мм и больше.
Такая классификация заготовок по станам потребителям имеет большое народнохозяйственное значение. Известные размеры заготовок упрощают проектирование новых станов для окончательной прокатки и в значительной мере определяют схемы прокатки на них, облегчают специализацию заготовочных станов и нагревательных устройств. Например, принимаемая в настоящее время длина заготовок (12 и 10 м) для непрерывных проволочных и мелкосортных станов облегчает решение ряда смежных вопросов. На станах устаревших конструкции еще применяют несколько размеров заготовок в соответствии с конкретными условиями работы, однако в настоящее время на этих станах в значительной мере осуществлено упорядочение размеров заготовок по сечению и длине в целях уменьшения их числа на заводах.
Механизмы для клеймения блюмов и слябов
Клеймение можно выполнять или на боковой поверхности блюма, или на его торце. Клейма, поставленные на торцах блюмов, легко видны при хранении блюмов в штабелях на складе, поэтому этот вид клеймения получил наибольшее распространение.
В клеймо обычно входят следующие знаки и цифры: условный знак завода, марка стали, номер плавки, литера головного блюма от данного слитка и др. Работающие на металлургических заводах механизированные клеймители, несмотря на различное конструктивное оформление, имеют примерно одинаковый принцип действия.
Транспортируемый прокат засвечивает фотоимпульсатор, который дает импульс электромагнитному воздухораспределителю на срабатывание пневматического цилиндра стопорения рычага. При подаче воздуха в цилиндр стопор рычага выдергивается и рычаг, лежащий на нем, падает до встречи с металлом.
4 этапа проката металлов методом блюминга
После выплавки стали в металлургическом цеху происходит прокатная обработка стального слитка. Прокат позволяет получить металл нужной толщины, а примером обкаточной технологии является блюминг. Из каких этапов состоит прокат стали методом блюминга? И чем эта технология отличаются от слябинга? Ниже мы в деталях рассмотрим все эти вопросы.
Прокатная обработка металлов — блюмы и слябы
Технология блюминга
Блюминг имеет вид двух станин, которые объединены в клетьевую установку (высота от 6 до 10 метров). Станины представляют представляют собой вращающиеся отливки, на которые крепятся крупные металлические валки из стали с никелевыми и хромовыми добавками. Технология работы подобной установки очень проста: валки под действием электрического тока осуществляют медленное вращение вокруг своей оси, а при попадании между ними стального слитка происходит его обжатие — в результате образуется блюм.
Обратите внимание, что верхний валок обычно имеет встроенный электропривод для подъема и опускания установки — за счет этого происходит регуляция толщины слитка-блюма. Помимо этого блюминг-установки оснащены вспомогательными элементами — запасными электрическими двигателями, системами охлаждения, установками подачи смазочных материалов на поверхность валков и так далее.
Также обратите внимание, что это общая схема. На практике встречаются также многоклетьевые установки, блюминги с реверсивной подачей заготовки, установки с тремя валками и так далее. Самой большой популярностью в России пользуются установки блюминг-1300 и 1150, которые показывают хорошие технико-эксплуатационные показатели, редко ломаются и не требуют специального ухода. Также существуют и более современные установки, а самые мощные агрегаты промышленного типа могут давать порядка 5-6 миллионов блюмов в год.
Преимущества
Блюминг-цех обычно состоит из трех основных частей. В первом блоке монтируются электрические двигатели для вращения станин на блюминг-установках. Обычно монтируется сразу несколько моторов — как на случай аварии, так и для ситуаций, когда требуется дополнительная мощность для агрегатов. Во втором блоке непосредственно монтируется блюминг-установка + различные вспомогательные механизмы подачи металлических заготовок. Третий блок является вспомогательным — здесь собираются и хранятся все отходы производства (окалины, обрезки и так далее).
Этапы проката металла
Давайте теперь узнаем о том, как непосредственно происходит прокатка металла методом блюминга:
Нагрев
Перед обкаткой необходимо выполнить разогрев металлической заготовки. Это позволит придать материалу пластичности, что положительно скажется на качестве его обкатки. Для нагрева слитки с помощью кранов помещаются в специальные колодцы, где их нагревают до 1300 градусов. Для более оптимального нагрева слитки обычно помещаются в вертикальном направлении вдоль одной из стен колодца. Время нагрева слитков напрямую зависит от их начальной температуры. Если в колодцы помещаются полностью холодный металл, то нагрев осуществляется порядка 14 часов. Если же слитки поступают в колодцы с температурой 500-800 градусов — то не более 8 часов.
Доставка, взвешивание, перемещение
После нагрева слитки достаются из колодца с помощью все тех же кранов. Происходит взвешивание нагретых слитков. Затем оператор выбирает формат размещения слитков, а при необходимости он может осуществить разворот слитков методом кантования на 180 градусов. Зачем это нужно? Дело все в том, что в случае размещения «неспокойной» стали в стандартном направлении получится большое количество обрезков и окалин. Разворот слитка донной части позволит уменьшить количество «мусора», что очень важно с точки зрения экономии производства.
Обжатие
Теперь происходит непосредственно обжатие слитка на блюминг-установке. Обжатие обычно осуществляется в 10-15 пропусков — в зависимости от того, какой диаметр итогового блюма-полуфабриката вам нужно получить. За один обжим заготовка обычно уменьшается в размерах на 5-15 сантиметров. Полный цикл прокатки занимается 30-60 секунд (при максимальной скорости 7-8 м/с). Обжатие является достаточно трудоемким и сложным мероприятием, а осуществляют его операторы блюм-машин.
Финальная обработка готового блюма
После получения блюм-полуфабриката осуществляется финальная обработка. Для обработки обычно используются специальные МОЗ-машины, которые по сути представляют собой модифицированные горелки. После обработки блюмов с помощью горелок осуществляется обрезка. Сперва отрезаются плохие концы заготовки, а потом с помощью специального режущего аппарата блюм режется на несколько равных частей. Согласно нормам ГОСТ в конце на все части блюма нужно нанести специальное клеймо. На котором должна будет указана техническая информация — марка стали, номер производственного цикла, базовые сведения об операторе. В конце с помощью конвейерной ленты блюмы отправляются на склад для финальной маркировки и хранения.
Разница между блюмингом и слябингом
На технологию блюминга очень похож слябинг. В чем же между ними разница? Главное отличие заключается в том, что на слябинг-машине установлена не 1, а 2 пары валков. Они расположены друг относительно друга в перпендикулярном направлении. Во время проката слиток-заготовка обжимается сразу в двух направлениях. Может показаться, что слябинги пользуются более большой популярностью в металлургии, однако это абсолютно не так. Дело все в том, что продуктивность слябинг-стана в 2-2,5 ниже, чем продуктивность блюминга. Поэтому сегодня эти два метода используются наравне друг с другом для решения разных технологических задач.
Также стоит обратить внимание, что во всем мире блюминг-технология достаточно давно вышла из употребления. Почему это произошло? Вызвано это тем, что блюминг все же далеко не идеален. Его главный минус — при прокате образуется большое количество окалины и обрезков. Из-за этого увеличивается конечные расходы стали, что негативно влияет на ее конечную цену для потребителя. Поэтому сейчас блюминг-установки остались в основном на территории бывшего Советского Союза. Во всем остальном мире используются более современные и экономные методы проката стальных заготовок.
Заключение
Подведем итоги. Блюминг — это технология проката, которая позволяет получить квадратные стальные заготовки-блюмы. С технической точки зрения блюминг-машины имеют вид двух станин, к которым прикреплены валки — они вращаются и осуществляют обкатку заготовок. Непосредственно перед обкаткой осуществляется нагрев исходного материала — это позволяет сделать сталь более пластичной.
В конце после обкатки блюмы проходят термическую обработку, а также маркирование. На технологию блюминга похож слябинг. С помощью слябинга можно получить не квадратные, а прямоугольные заготовки. Технология блюминга применяется в основном на территории Украины и России. В других странах подобный метод проката заменили более современные технологии.
Характеристика блюмингов и слябингов
Исходным продуктом прокатного производства являются слитки различной формы, размеров и массы. Из слитков получают полупродукт в виде блюмов, слябов, заготовок и сутунки, которые в свою очередь служат исходным продуктом для получения в последующем переделе готовой продукции: балок, швеллеров, рельсов, сортовых и специальных профилей, листов, труб и т. д.
Основной характеристикой современных крупных блюмингов и слябингов, имеющих в большинстве случаев индивидуальный привод каждого валка, является диаметр рабочих валков. Станы с приводом рабочих валков от шестеренной клети характеризуются диаметром начальной окружности шестеренных валков.
В зависимости от назначения, конструкции и состава оборудования различают следующие виды обжимных станов:
Блюминг является самым производительным агрегатом металлургического завода, его годовая производительность составляет 3—4 млн. т и более.
Наиболее мощными по производительности являются блюминги 1300, установленные на Челябинском, Криворожском и Западно-Сибирском металлургических заводах. Их проектная мощность в 1,5—2,0 раза превышает мощность аналогичных отечественных и зарубежных станов.
Блюминг 1150 конструкции УЗТМ
Уралмашзавод изготавливает блюминги 1150 для прокатки слитков массой 7—16 и 7—10 т. Средняя годовая производительность стана составляет до 3 млн. т по слиткам
Сортамент готовой продукции следующий: блюмы сечением от 200×200 до 400×400 мм; слябы сечением 100÷250×600÷1550 мм (при максимальной массе слитков до 10 т); фасонные блюмы (для прокатки двутавровых балок с широкими полками) высотой до 350 мм, шириной до 550 мм и толщиной шейки 100 мм.
Оборудование блюминга (рис. 150) расположено в трех параллельных пролетах. Пролет I представляет изолированное помещение машинного зала, в котором установлено электрооборудование стана. В пролете II помещаются все механизмы стана. Пролет III, называемый скрапным, предназначен для уборки окалины от стана и обрезков от ножниц.
В соответствии с техническим процессом оборудование блюминга можно разделить на четыре участка: головной (приемный); линию рабочей клети; ножницы; участок уборки блюмов и слябов.
На головном участке имеются слитковоз 1, пружинно-гидравлический упор 2, приемный рольганг 3 со встроенным в него стационарным опрокидывателем, сталкивателем и упором, башенные весы 4 с поворотным механизмом для слитков, рольганг-весы 5 и подводящий рольганг 6. Механизмы этого участка обеспечивают подачу слитков от нагревательных колодцев, укладку их на приемный рольганг, автоматическое взвешивание слитков и разворот их (при необходимости) в горизонтальной плоскости на 180° для задачи в рабочую клеть нижним концом и подачу на передний раскатной рольганг стана.
На новых блюмингах конструкции УЗТМ в отличие от существующих блюмингов к стану одновременно подают два прямоугольных слитка массой 7—10 т.
При обслуживании близких к стану колодцев или при выходе из строя слитковоза слитки на рольганг укладывает встроенный стационарный опрокидыватель. При подаче слитков слитковозом стационарный опрокидыватель беспрепятственно пропускает слитки, транспортируемые по рольгангу к стану. Слитки массой до 16 т автоматически взвешиваются с точностью ±25 кг башенными весами, расположенными над рольгангом весов. Встроенный в весы механизм при необходимости разворачивает слитки на 180°. Масса слитков регистрируется специальным прибором с автоматическим суммированием массы. Показания приборов передают на пульт управления.
В состав линии рабочей клети входят следующие агрегаты и механизмы: двухвалковая реверсивная клеть 9 с валками диаметром 1150 мм и длиной бочки 2800 мм; устройство для перевалки и встроенные в клеть четыре станинных ролика; универсальные шпиндели 10; раскатные рольганги 7 перед станом; рабочие рольганги 8 перед станом и за ним; манипулятор с кантователями 11; механизированное устройство для уборки крупного скрапа из-под рабочей клети; раскатной рольганг 12 за станом.
Установленные за блюмингом, прокатывающим слитки массой до 16 т, кривошипные ножницы 13 имеют усилие резания 10 Мн. В состав оборудования участка ножниц также входят отводящие рольганги 14, рольганг перед ножницами 15, сталкиватель обрезков, передвижной упор 16, отодвигающийся рольганг 17 с приводом и конвейер уборки обрезков 18 с ямами для их охлаждения.
На ножницах с нижним резом, совершающих 10 резов в минуту, предусмотрены рычажный прижим металла и предварительный подъем металла над рольгангом. Привод ножниц осуществляется через шпиндельное соединение и редуктор от двух электродвигателей общей мощностью до 1300 кВт, расположенных в машинном зале.
Участок уборки готовой продукции состоит из транспортных рольгангов 19 и 20, автоматических весов 21 для взвешивания готовой продукции, клеймителя 22, сталкивателей 23, штабелирующих столов 25, стеллажей с карманами 26 или других уборочных средств. При наличии линии уборки в пролете, параллельном становому пролету, блюмы или слябы убираются с рольгангов линии стана цепным транспортером 24 со сталкивателем.
Слябинг 1150
В отличие от блюминга слябинг является универсальным двухвалковым реверсивным станом, имеющим горизонтальные и вертикальные валки. Устанавливаемые в последнее время универсальные слябинги могут прокатывать слябы шириной до 2 м из слитков массой до 25—30 т (рис. 151). Для обеспечения заданной производительности слябинга необходимо иметь около 20 групп нагревательных колодцев. При расположении их в один ряд, как обычно практиковалось на блюмингах и слябингах, длина пути слитковоза в один конец достигает 320 м. При большой производительности этого стана и высоком ритме прокатки один слитковоз не успевает подавать слитки от нагревательных колодцев к приемному рольгангу. Поэтому нагревательные колодцы на многих заводах расположены в двух параллельных пролетах и обслуживаются двумя слитковозами.
Все оборудование слябинга можно разделить на пять участков:
Главная линия стана состоит из двухвалковой рабочей клети с горизонтальными валками и расположенной перед ней двухвалковой клети с вертикальными валками. Рабочая клеть с горизонтальными валками имеет валки диаметром 1150 мм с длиной бочки 2100 мм. Валки имеют гладкую бочку и установлены в подушках на подшипниках с текстолитовыми вкладышами. Рабочие валки имеют индивидуальный привод от двух электродвигателей мощностью пс 4600 кВт. Механизм для установки верхнего валка обеспечивает подъем его на 1750 мм со скоростью 75—150 мм/с. Рабочая клеть с вертикальными валками имеет валки диаметром 900 мм с длиной бочки 2100 мм. Для использования всей бочки валков они выполнены так, что их можно переворачивать при перевалке, благодаря чему значительно увеличивается срок службы валков. Привод вертикальных валков осуществляется от одного электродвигателя постоянного тока мощностью 2200 кВт. Механизм установки вертикальных валков обеспечивает зазор между валками в пределах 600—2150 мм. Скорость установки валков регулируется в пределах 40—80 мм/с.
После деформации раскат поступает на машину огневой зачистки, где поверхностные дефекты зачищаются кислородно-ацетиленовыми горелками.
Ножницы для резки горячих слябов имеют максимальное усилие резания 25 МН и ширину ножей 2100 мм.
За ножницами на рольганге с вмонтированными в него автоматическими весами слябы взвешиваются и затем могут двигаться по трем направлениям: непосредственно на листовые станы для дальнейшей прокатки без промежуточного нагрева; к методическим печам для подогрева и затем на листовые стали для дальнейшей прокатки; к уборочным устройствам, расположенным на складе слябов.
Цепной транспортер, служащий для передачи слябов на склад, рассчитан на транспортировку слябов длиной 1,5—5,5 м и массой до 17 т при скорости транспортировки 0,5 м/с. С транспортера слябы направляются на рольганг уборочных устройств. Для подачи слябов с транспортного рольганга на транспортер и для передачи слябов с рольганга уборочных устройств на штабелирование установлены четыре сталкива- теля, один из которых расположен у транспортного рольганга, а три других у рольганга уборочных устройств.
Сталкиватели слябов уборочных устройств, кроме того, служат для продвижения стопы слябов со штабелирующих устройств на стационарные стеллажи или на тележку для горячих слябов.
Штабелирующее устройство предназначено для укладки слябов в стопы. Наибольшая высота стопы равна 800 мм, а масса достигает 30 т. Штабелирующее устройство представляет собой подъемный стол, перемещаемый двумя вертикальными винтами. Для передачи слябов во второй пролет склада имеется специальная тележка грузоподъемностью 50 т.
Блюминг-слябинг 1150
В отличие от рассмотренных выше обжимных станов нагревательные колодцы блюминга-слябинга расположены перпендикулярно становому пролету. Это сделано для того, чтобы вдвое сократить пробег слитковоза и обеспечить тем самым высокий ритм прокатки (рис. 152).
В отличие от существующих блюмингов клеть оборудована кантователями с передней и задней сторон. После прокатки раскаты подвергают обработке на машине огневой зачистки.
От ножниц горячей резки блюмы поступают на полунепрерывный заготовочный стан 950/700/500, а слябы по цепному транспортеру на склад слябов.
Блюминг 1300
Блюминг 1300 конструкции УЗТМ — самый мощный автоматизированный обжимной прокатный стан. Его производительность составляет 5,5—6,0 млн. т/год, т. е. в 1,5—2 раза выше производительности типовых блюмингов 1150 (рис. 153).
Блюминг 1300 предназначен для прокатки слитков массой 10—13 т в блюмы сечением 300×300÷370×370 мм и слябов толщиной 100— 200 мм и шириной 700—1000 мм. Средний цикл прокатки слитка в блюмы составляет около 40 с, а в слябы — около 70 с. Для нагрева слитков предусмотрено 12 групп рекуперативных нагревательных колодцев с одной боковой горелкой в каждой ячейке.
За рабочей клетью установлена машина огневой зачистки блюмов и слябов на ходу всех четырех сторон и ножницы с нижним резом усилием 12,5 Мн. Клеймение блюмов и слябов в торец после резки на ножницах осуществляется в потоке автоматическим рычажным клеймителем. После обрезки переднего и заднего концов раската на ножницах блюмы по рольгангу направляют на дальнейшую прокатку на непрерывный заготовочный стан 900/700/500, а слябы, порезанные на участки заданной длины, сталкиваются толкателем на штабелирующий стол и затем передаются тележкой на склад для охлаждения и зачистки.
Благодаря широкому применению сварных конструкций и безредукторных приводов (манипулятора кантователя, ножниц и других машин) масса механического оборудования блюминга 1300 меньше массы установленных ранее типовых блюмингов 1150 и составляет около 5400 т.
Параметры некоторых блюмингов и слябингов, установленных на отечественных металлургических заводах, приведены в табл. 12.