Технологические основы проектирования машин и оборудования прокатного производства : сортовые и листовые литейно-прокатные агрегаты для металлургических мини-заводов

 

УДК 621.771.06:621.74.047.001.63 

С34 

С34 Сивак Б.А. Технологические основы проектирования машин и 
оборудования прокатного производства: Сортовые и листовые 
литейно-прокатные агрегаты для металлургических минизаводов: Курс лекций / Под ред. Н.А. Чиченева. – М.: МИСиС, 
2001. – 65 с. 

В курсе лекций изложены основные особенности современных мини-заводов и рассмотрены перспективные конструкции непрерывных сортовых и листовых литейно-прокатных машин и агрегатов. 

Данное пособие предназначено для студентов, обучающихся по 
специальностям 170300 «Металлургические машины и оборудование», а 
также может быть полезно студентам специальностей 110600 «Обработка 
металлов давлением» и 100100 «Металлургия черных металлов», которые 
специализируются в области получения проката из непрерывно-литой стали. Оно может быть также использовано в курсовом и дипломном проектировании при разработке литейно-прокатных агрегатов, входящих в состав 
металлургических мини-заводов и комплексов. 

© Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(Технологический университет) 
(МИСиС) 2001 

 
СИВАК Борис Александрович 

Технологические основы проектирования 
машин и оборудования прокатного 
производства 

Раздел: Сортовые и листовые литейно-прокатные 
агрегаты для металлургических мини-заводов 

Курс лекций 
для студентов специальностей 170300 и 110600 

Рецензент д-р техн. наук, проф. А.Г. Кобелев 

Редактор Т.А. Кравченко 

Объем 65 стр.  
Тираж 50 экз. 

Заказ 971 
Цена «С» 
Регистрационный   №470  

Московский государственный институт стали и сплавов, 
119991, Москва, Ленинский пр-т, 4 
Отпечатано в типографии издательства «Учеба» МИСиС, 
117419, Москва, ул. Орджоникидзе, 8/9 

СОДЕРЖАНИЕ 

1. Основные особенности металлургических мини-заводов ........5 
2. Сортовые литейно-прокатные агрегаты ...................................11 

2.1. Общие сведения..................................................................11 
2.2. Непрерывный литейно-прокатный агрегат ......................12 
2.3. Литейно-прокатный 
агрегат 
с 
МНЛЗ 
горизонтального типа........................................................14 

2.4. Литейно-прокатный агрегат с обжимными клетями 
винтовой прокатки.............................................................15 

2.5. Литейно-прокатный 
агрегат 
с 
малогабаритной 
группой обжимных клетей ...............................................28 
2.5.1. Основные характеристики агрегата .......................28 
2.5.2. Особенности формирования слитка в МНЛЗ 
радиального типа ....................................................29 

2.5.3. Механизм 
образования 
трещин 
при 
выпрямлении непрерывнолитого слитка в 
двухфазном состоянии ...........................................31 

2.5.4. Методика расчета параметров зоны правки 
слитка в двухфазном состоянии ............................33 

2.5.5. Методика расчета радиуса кривизны МНЛЗ.........35 

2.6. Литейно-прокатный 
агрегат 
для 
производства 
трубной заготовки...................................................37 

2.7. Литейно-прокатные 
агрегаты 
для 
производства 
широкополочных балок..........................................38 

2.8. Металлургические мини-заводы нового типа..................40 

3. Листовые литейно-прокатные агрегаты ...................................42 

3.1. Общие сведения..................................................................42 
3.2. Литейно-прокатные 
агрегаты 
с 
тонкослябовой 
МНЛЗ..................................................................................43 

3.3. Литейно-прокатные агрегаты с мягким обжатием 
сляба....................................................................................47 

3.4. Литейно-прокатный агрегат с предварительным 
обжатием сляба в одной клети .........................................51 

3.5. Литейно-прокатный 
агрегат 
с 
обжатием 
незатвердевшего сляба......................................................52 

3.6. Литейно-прокатные агрегаты с реверсивным станом 
Стеккеля .............................................................................53 

3.7. Литейно-прокатные агрегаты с планетарным станом.....54 

3 

3.8. Литейно-прокатные агрегаты с прямым литьем 
полосы.................................................................................56 

Заключение......................................................................................62 
Литература.......................................................................................63 

4 

1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ 
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ 
МИНИ-ЗАВОДОВ 

Одним из наиболее важных новшеств металлургии второй 
половины XX века было внедрение технологии и машин непрерывного литья для получения стальных заготовок (МНЛЗ). Другим существенным достижением металлургии этого периода стало применение дуговых электросталеплавильных печей высокой мощности, 
специализирующихся на расплавлении твёрдой шихты. Одновременно совершенствовались процессы и агрегаты внепечной обработки 
жидкой стали, применение которых обеспечивает высокую производительность электропечей при относительно малых удельных расходах электроэнергии и электродов. 

Именно эти факторы – реализация принципа использования 
мощных дуговых электропечей в сочетании с внепечной обработкой 
и применение непрерывной разливки стали – явились решающими 
предпосылками стремительного развития металлургических минизаводов в последние десятилетия. 

В качестве основного шихтового материала на мини-заводах 
используется стальной лом, что позволяет исключить из технологической цепочки коксовое и аглодоменное производство и, в результате, в наибольшей степени добиться улучшения экономичности 
производства. 

Наряду с использованием стального лома на мини-заводах 
распространяется практика работы дуговых электропечей на шихте, 
содержащей значительную долю металлизированных железо-рудных 
материалов. 

Естественным шагом в развитии мини-заводов явилось 
стремление совместить процесс получения непрерывнолитой заготовки с её прокаткой в едином технологическом потоке. 

Таким образом, в состав производственной линии такого завода входят: участок подготовки лома, который может включать установку предварительного его подогрева; дуговая сталеплавильная 
электропечь; установка вторичной металлургии для внепечной подготовки жидкой стали перед разливкой; машина непрерывного литья 

5 

заготовок; прокатный стан с оборудованием для отделки и упаковки 
готовой продукции. 

В качестве примера производственной линии на рис. 1.1 
представлена планировка металлургического мини-завода производительностью до 100 тыс. т проката в год, спроектированного 
ВНИИМЕТМАШем совместно с ВНИИЭТО и другими организациями. В состав завода входят сталеплавильный комплекс, включающий дуговую сталеплавильную печь и агрегат комплексной обработки стали, а также литейно-прокатный агрегат, включающий одноручьевую МНЛЗ, обжимной, мелкосортный и шаропрокатный станы. 

Рис. 1.1. Металлургический мини-завод производительностью до 
100 тыс. т проката в год по проекту ВНИИМЕТМАШа: 
1 – сталеплавильная печь; 2 – агрегат комплексной обработки жидкой 
стали; 3 – радиальная одноручьевая МНЛЗ; 4 – мелкосортный 
прокатный стан; 5 – шаропрокатный модуль 

Благодаря применению современных ресурсосберегающих 
технологий и рациональных объемно-планировочных решений удалось разместить весь комплекс основного технологического оборудования от выплавки стали до отделки готового проката на площади 
33×125 м. Удельные показатели такого завода составляют: на квадратный метр площади – 22,2 т, а на 1 т оборудования – 100 т готового 
проката в год. Впервые в сортамент годовой продукции мини-завода 
включено изготовление мелющих шаров, для чего предусмотрен деталепрокатный модуль, который удачно вписывается в общую компоновку комплекса. 

6 

В последние годы наблюдается тенденция включать в состав 
производственной цепочки мини-завода установку металлизации 
рудного сырья. Такой вид производства носит название «интегрированный мини-завод». 

Одной из специфических особенностей мини-заводов является использование ими скрапа, имеющегося непосредственно в регионе расположения такого предприятия, что дает экономию в результате удешевления доставки основного исходного материала. Другая 
составляющая экономии на транспортных расходах достигается ориентацией сортамента металлопродукции мини-комплекса, в основном, на особенности рынка того региона, где он размещается. Расстояние между производителем и потребителем продукции, определяющее стоимость транспортировки, ограничивается пределами, за 
которыми реально получить валовую прибыль невозможно. Например, европейские производители продают большую часть своей продукции в радиусе около 700 километров от завода. И лишь небольшая часть продукции с более высокой стоимостью продаётся за этими пределами. 

Отличие мини-заводов от классических предприятий чёрной 
металлургии заключается в относительно узком сортаменте готового 
проката, что в большой степени обуславливает их ориентацию на потребности в металлопродукции регионального рынка. 

Важной особенностью мини-заводов является то, что удельные капитальные вложения в их создание оказываются более низкими по сравнению с расходами на сооружение завода полного металлургического цикла. Для строительства мини-завода, работающего 
на скрапе, требуется только 40 %, а при сооружении интегрированного мини-завода – лишь 60 % от сумм затрат, необходимых для создания нового завода классического типа с такой же производительностью [3]. 

Среди факторов, обеспечивающих снижение капиталоёмкости мини-заводов, следует назвать следующие.  

Мини-заводы оснащаются специально сконструированным 
оборудованием, ориентированным на специфические условия работы 
этих предприятий. Такое оборудование позволяет организовать компактное производство, которое может быть размещено на ограниченных площадях. 

Проектирование и строительство мини-заводов обычно осуществляется в сжатые сроки: как правило, от начала разработки проектной документации до ввода в действие металлургического мини
7