Обжимной стан: назначение и типы¶

Обжимной стан — это металлургический агрегат для горячей прокатки крупных слитков с целью получения заготовки квадратного или прямоугольного сечения (блюма) для последующей переработки на сортовых или листовых станах. В отечественной терминологии обжимные станы традиционно разделяют на блюминги и слябинги, которые различаются типом конечной продукции.

¶Назначение и место в технологической цепочке

Основная функция обжимного стана — уменьшение поперечного сечения слитка (массой от 1 до 15 тонн и более) до размеров, пригодных для дальнейшей прокатки. Слиток, отлитый в изложницы или на машинах непрерывного литья, имеет грубую поверхность, усадочную раковину и литую (дендритную) структуру. Горячая прокатка на обжимном стане позволяет:

• уплотнить металл и устранить внутренние дефекты литого металла;
• сформировать мелкозернистую структуру;
• получить заготовку точной геометрии (блюм, сляб) с обжатой поверхностью;
• отрезать некондиционные концевые участки.

Обжимные станы работают в составе металлургических комбинатов полного цикла, связывая сталеплавильный цех с прокатными цехами. На современных предприятиях они часто заменяются установками непрерывной разливки стали, однако на ряде заводов (например, в России — на «ЕВРАЗ ЗСМК», «Северстали») блюминги продолжают эксплуатироваться.

¶Классификация и типы

По типу конечной продукции обжимные станы делятся на два основных класса:

• Блюминг — стан, прокатывающий слитки в блюмы (заготовки квадратного сечения со стороной 140–450 мм). Блюмы далее поступают на сортовые станы и заготовочные станы.
• Слябинг — стан, производящий слябы (плоские заготовки прямоугольного сечения толщиной 100–300 мм и шириной до 2000 мм). Слябы являются исходным материалом для листовых и широкополосных станов.

Существуют также универсальные обжимные станы (блюминг-слябинг), способные выпускать как квадратные, так и плоские заготовки. Они оснащены горизонтальными и вертикальными валками, что позволяет изменять схему обжатия.

По конструктивному исполнению выделяют:

• Двухвалковые реверсивные станы — классические блюминги и слябинги, где металл многократно пропускается через пару валков в прямом и обратном направлении.
• Непрерывные обжимные станы — состоят из нескольких последовательно расположенных клетей (обычно 3–6), что исключает реверсивное движение раската. Такие станы более производительны, но требуют точной настройки скоростных режимов.

¶Устройство и основные узлы

Типичный обжимной стан включает:

• Нагревательные колодцы — печи для нагрева слитков до температуры 1200–1280 °C перед прокаткой.
• Рольганги — транспортные устройства для подачи слитка к стану и выдачи раската.
• Рабочую клеть с двумя (реже тремя) валками диаметром 900–1400 мм. Валки приводятся во вращение электродвигателем мощностью до 10–15 МВт через шестеренную клеть.
• Манипулятор с кантователем — механизм для поворота раската на 90° и центрирования его относительно оси прокатки.
• Ножницы (или пилы) для резки раската на мерные длины.
• Устройства для удаления окалины (гидросбив).

Клеть обжимного стана имеет массивную станину закрытого типа. Регулировка зазора между валками осуществляется нажимным устройством. Особенностью блюмингов является широкий диапазон обжатий: за один пропуск относительное обжатие может достигать 15–20 %.

¶Технология прокатки

Процесс на реверсивном обжимном стане строится по следующей схеме. Нагретый слиток подается к валкам, захватывается ими и обжимается. После выхода раската стол валков останавливается, и металл возвращается в обратном направлении (или через обводной рольганг). После нескольких пропусков в одной плоскости раскат кантуется на 90° и прокатка продолжается в другой плоскости. Число пропусков составляет от 7 до 15 в зависимости от требуемого сечения. Средняя производительность блюминга — 3–6 млн тонн в год.

На непрерывных станах слиток проходит через клети последовательно, что сокращает время прокатки и повышает производительность до 10–12 млн тонн в год, однако такие агрегаты сложнее в настройке.

¶Современное состояние и перспективы

С середины XX века обжимные станы были основным звеном металлургического производства. Однако с распространением непрерывной разливки стали (с 1970-х годов) потребность в обжимных станах снизилась: литая заготовка сразу получает близкое к конечному сечение. Сегодня новые обжимные станы практически не строятся, а действующие используются либо для переработки слитков большого веса, либо для прокатки специальных сталей и сплавов, где требуется высокая степень деформации. В России часть блюмингов сохраняется как резервное и специализированное оборудование.