ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СОРТОВЫХ ПРОКАТНЫХ ПРОФИЛЕЙ

ENERGY SAVING TECHNOLOGY FOR ROLLING VARIETAL PROFILES

Fastykovsky Andrey

doctor. tech. Sciences, head. DEP. processing of metals pressure and metallography,

Professor, Siberian state industrial University,

Russia, Novokuznetsk,

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы снижения энергозатрат при производстве сортового проката. Предложено для этой цели использовать резерв сил трения в очаге деформации при прокатке. Показана эффективность таких решений в условиях действующего производства.

ABSTRACT

In the article the questions of reducing energy consumption in the production of long products. Proposed for this purpose to use the reserve of frictional forces in the deformation zone during rolling. The efficiency of such solutions in the conditions of production.

Ключевые слова: сортовой прокат, снижение энергозатрат, прокатное производство.

Keywords: long products, reducing energy consumption, rolling production.

Поиск скрытых резервов энергосбережения и пути их использования – мощный фактор повышения конкурентоспособности готовой продукции. В этом плане наиболее перспективна металлургическая промышленность, потребляющая 90 % добываемого коксующегося угля, 50 % производимой электроэнергии, 25 % природного газа, что является причиной высокой доли энергетических затрат в себестоимости продукции, так, в черной металлургии – 20 … 25 %, в цветной – 15 … 20 % [1]. Прокатное производство является заключительной стадией металлургического передела и ему также присущ большой удельный вес энергозатрат в себестоимости готовой продукции, что обуславливает актуальность работ по сокращению этих затрат.

Особенность процесса прокатки заключается в том, что мощность, необходимая для деформирования, подводится от валков к заготовке посредством сил трения на контакте. Чем полнее используются возможности сил трения для передачи мощности, тем эффективность используемого оборудования (главной линии прокатного стана) выше, а энергозатраты меньше. Однако разные силовые условия в момент захвата металла валками и на установившейся стадии процесса не позволяют в полной мере использовать потенциал сил трения на контактной поверхности для передачи полезной мощности, что снижает коэффициент полезного действия (К.П.Д.) процесса [3]. Имеющийся не используемый резерв сил трения на установившейся стадии процесса прокатки – это тот потенциал, который не востребован при обычном ведении процесса, и его реализация позволит снизить затраты энергии. Как показали проведенные исследования, возможности сил трения при прокатке в гладких валках используются только на 45 … 55 %, при прокатке в калиброванных – на 35 … 43 % [4]. Таким образом, используя резерв сил трения для передачи полезной мощности можно практически на треть сократить количество прокатных клетей и тем самым существенно снизить энергозатраты, связанные с эксплуатацией оборудования. Решить данный вопрос можно за счет реализации совмещенных процессов, таких как деформирование в системе приводная – неприводная клеть [5], прокатка – разделение с использованием неприводного делительного инструмента [2]. Перечисленные процессы основаны на использовании резерва сил трения на установившейся стадии процесса для совершения дополнительной операции обработки неприводными инструментами.

Оценка возможностей энергосбережения при использовании совмещенного процесса прокатки в приводной – неприводной клети проводилась в условиях действующего производства на непрерывном среднесортном стане 450 АО «ЕВРАЗ ЗСМК». В первой черновой непрерывной группе, состоящей из трех клетей, при прокатке уголка № 10 по действующей калибровке отключили привод второй клети (мощность двигателя 2000 кВт). Деформирование во второй клети осуществлялось за счет использования резерва сил трения первой и третей клети. Определяли изменения энергопотребления по записям тока и напряжения, которые позволяла сделать компьютизированная система мониторинга, работающая в цехе. После обработки полученных результатов было установлено, что замена одной приводной клети на неприводную позволяет снизить удельный расход электроэнергии на 0,75 кВт·ч/т, что при годовом производстве непрерывного стана 450 АО «ЕВРАЗ ЗСМК» 1,4 млн. тонн приводит к экономии 1050 мВт·ч электроэнергии, с учетом потерь в подводящих сетях экономия увеличится до 1365 мВт ч. Установка нескольких неприводных клетей кратно сокращает затраты энергии на производство. Использование второй неприводной клети повышает загрузку соседних клетей и соответственно повышает их К.П.Д., так К.П.Д. первой клети увеличилась на 5 %, второй – на 4 %.

Особенности калибровок фасонных профилей прокатываемых на стане 450 АО «ЕВРАЗ ЗСМК» создают условия большой неравномерности загрузки основного оборудования (прокатных клетей). Так при прокатке балок № 12Б1 и № 16Б2 мощность главных двигателей пятой клети используется соответственно на 7 и 4 %, пятнадцатой клети на 11 и 3,4 %. При прокатке швеллера № 14П вторая клеть загружена на 10 % при прокатке уголков существенно недогружены пятая и тринадцатая клети. Во всех рассмотренных случаях целесообразна и возможна замена приводных клетей на неприводные. Прокатка в неприводных клетях реализуется за счет резерва сил трения расположенных рядом приводных клетей. Определить условия и режимы деформирования в системе приводная-неприводная клеть можно воспользовавшись данными работ [6–8].

Определение перспектив энергосбережения совмещенного процесса прокатки – разделения неприводным делительным инструментом исследовалось на непрерывном мелкосортном стане 250-1 сортопрокатного цеха АО «ЕВРАЗ ЗСМК» при реализации данного процесса в чистовой группе клетей. В процессе эксперимента изучалась загрузка прокатного оборудования в сопоставлении с классической технологией. При исследованиях использовали имеющуюся в цехе систему мониторинга работы главных двигателей стана. Проведенные эксперименты показали, что за счет продольного разделения полосы на две части в чистовой группе появилась возможность при прокатке арматуры № 10 с одной стороны снизить скорость прокатки с 17 м/с до 12 м/с, при этом увеличив производительность на 30 %. В свою очередь, такие изменения показателей позволяют снизить удельные затраты электроэнергии на производство тонны готовой продукции. Наглядно результаты по снижению энергозатрат при производстве арматурных профилей показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Процентное соотношение затрат энергии при производстве арматуры на непрерывном мелкосортном стане 250-1 классическим способом и с использованием приема прокатки-разделения

Таким образом, в промышленных условиях была показана возможность экономии электроэнергии при получении сортовых профилей за счет использования резерва сил трения на контактной поверхности в очаге деформации. Опробованы в условиях действующего производства новые технологии, использующие совмещение процессов деформирования в приводной – неприводной клети, прокатки – разделения неприводным делительным инструментом. Еще одним достоинством рассмотренных технологий является очень незначительные материальные затраты при внедрении технологий в действующее производство, короткий срок окупаемости и возможность использования на большинстве сортовых прокатных станах.

Список литературы:

1. Волкова И.О. Новые направления энергосбережения в металлургии // Металлург. – 2005. – № 8. – С. 32–36.
2. Ефимов О.Ю., Фастыковский А.Р., Чинокалов В.Я., Копылов И.В. Освоение технологии прокатки – разделения на непрерывном мелкосортном стане // Сталь. – 2008. – № 4. – С. 50–52.
3. Фастыковский А.Р. Увеличение эффективности прокатного оборудования за счет использования резервных сил трения очага деформации // Известия вузов. Машиностроение. – 2003. – № 6. – С. 59–63.
4. Фастыковский А.Р., Фастыковский Д.А. Оценка возможностей контактных сил трения с целью интенсификации процесса прокатки на установившейся стадии // Производство проката. – 2013. – № 7. – С. 9–12.
5. Фастыковский А.Р. Продольная устойчивость полосы при работе системы прокатная клеть – неприводной инструмент // Известия вузов. Черная металлургия. – 2013. – № 4. – С. 21–24.
6. Фастыковский А.Р., Перетятько В.Н. Изучение резервных сил трения при прокатке в вытяжных калибрах // Известия вузов. Черная металлургия. – 2002. – № 4. – С. 22–24.
7. Фастыковский А.Р., Перетятько В.Н. Неприводные универсальные калибры новое направление в производстве рельсов // Металлург. – 2002. – № 5. – С. 48–50.
8. Фастыковский А.Р., Перетятько В.Н. Повышение точности сортовой прокатки // Известия вузов. Черная металлургия. – 2002. – № 6. – С. 14–16.