Низкотемпературная прокатка
Нагрев металла под прокатку в методической печи обычно производится до температур 1050…1250 °С, это обусловлено необходимостью получения высоких пластических свойств металла. Однако в процессе деформации металл дополнительно нагревается, особенно в случае прокатки тонких полос или мелкосортного проката и катанки, когда скорость деформации высока. Поэтому такой прокат часто приходится дополнительно охлаждать перед, или во время прокатки в чистовой группе, что позволяет говорить о некоторой нерациональности построенного процесса. Поэтому в последнее время все большее распространение получает технология низкотемпературной прокатки (также встречается термин низкотемпературный нагрев) которая предусматривает снижение температуры нагрева металла в печи на 100…400 °С.
Такое снижение температуры нагрева приводит к существенному уменьшению расхода топлива на нагрев заготовок и времени нагрева. Последнее увеличивает производительность печи и снижает окалинообразование.
Однако следует учитывать, что прокатка в черновых клетях с более низкой температурой (и большей прочностью металла) приводит к существенному увеличению силы прокатки, что требует установки более мощного оборудования или ограничивает внедрение данной технологии на уже существующих станах.
Применение низкотемпературной прокатки в основном рационально на тонколистовых широкополосных станах, а также на проволочных и сортовых станах.
С одной стороны, снижение температуры нагрева на каждые 10 °С сокращает расход топлива на 0,3...1,0 кг у.т./т и угар металла на 0,4…1,2 кг/т. С другой стороны, увеличивает расход электроэнергии на прокатку и износ валков на 1…2%, что обусловлено возрастанием сопротивления металла деформации и, соответственно, силы прокатки. Однако в денежном эквиваленте экономия расходов на топливо больше в 4 раза, чем дополнительные затраты на электроэнергию.
При производстве мелкосортного проката возможно снижение температуры начала прокатки рядовых марок стали до 750 °С, а для высокоуглеродистых и нержавеющих марок сталей до 800…950 °С. Таким образом затраты энергии можно уменьшить на 15…40 %.
Еще одним из положительных эффектов от использования технологии низкотемпературной прокатки является снижение потерь тепла раскатом во время прокатки и транспортировки. Поскольку раскат, нагретый до более низкой температуры, теряет тепло с меньшей интенсивностью.
Еще одним резервом при использовании технологии низкотемпературной прокатки является тепло, которое выделяется при деформации, количество которого зависит от энергосиловых условий прокатки. Поскольку деформация ри низких температурах приводит к увеличению силы и давления прокатки, то и тепловыделения раската от деформации существенно (до 1,5 раза) увеличивается, что также является положительным эффектом, поскольку позволяет задействовать внутренние эффекты в металле без подвода внешнего тепла.
Несмотря на все преимущества, применение технологии низкотемпературной прокатки во многих случаях может ограничиваться допустимыми нагрузками на прокатное оборудование (в связи с возрастанием силы прокатки), а также требованиям к получению необходимой микроструктуры металла.
При разработке технологии низкотемпературной прокатки необходимо решить следующие задачи:
- определить допустимую минимальную температуру нагрева металла с точки зрения обеспечения образования необходимой структуры;
- рассчитать силу прокатки и произвести проверочные расчеты оборудования на прочность;
- рассчитать расход топлива на нагрев и электроэнергии на прокатку при разных температурах нагрева;
- оптимизировать температурный режим по минимуму энергозатрат (или по минимуму денежных затрат).
На рис. 1 в качестве примера представлены результаты расчетов расхода энергоносителей в зависимости от температуры нагрева для прокатки полосы толщиной 5 мм. Из рисунка видно, что оптимальной температурой нагрева с точки зрения минимума энергозатрат в этом случае является температура 1000 °С.
Рис. 1. Изменение удельного расхода электроэнергии на прокатку (1), топлива на нагрев (2) и суммарного расхода энергии (3) при низкотемпературной прокатке полосы толщиной 5 мм
Следует отметить, что для разных прокатных станов и типоразмеров проката оптимальная температура начала прокатки будет существенно отличаться
