Балка стальная

В качестве примера возьмем универсальный балочный стан Нижне-Тагильского металлургического комбината (НТМК). Стан предназначен для производства четырех групп двутавровых профилей с параллельными полками: двутавры балочного типа (Б) 14 номинальных высот 200-1000 мм с полками шириной 100 - 320 мм; широкополочные двутавры (Ш) 12 номинальных высот 200 - 1000 мм с полками шириной 150 -400 мм и колонные профили (К) 6 номинальных высот 200 - 400 мм с полками шириной 200 - 400 мм. Впервые в мировой практике в сортамент стана включена группа колонных уширенных двутавров (КУ) 4 номинальных высот 200 - 260 мм с полками шириной 260 - 400 мм. Всего в сортаменте стана содержится 162 профилеразмера двутавров, прокатываемых преимущественно из углеродистых и низколегированных сталей, что обеспечивает большой выбор при покупке двутаврововй балки.

Технологическая схема производства широкополочных двутавров включает блюминг с отделением нагревательных колодцев, участок печей промежуточного нагрева, универсальный балочный стан и участки резки, охлаждения, правки, отделки и складирования готовой продукции. Для прокатки всего сортамента профилей предусмотрено пять типов слитков массой 9,7 - 21,8 т, из которых три прямоугольного и два фасонного сечений. Нагрев слитков осуществляется в колодцах рекуперативного типа. Температура нагрева 1250 - 1300 °С. Производительность каждой из 6 групп колодцев в среднем составляет около 65 т/ч.

Блюминг 1500 предназначен для прокатки блюмов двутаврового сечения шириной 450 - 1225 мм с полками высотой 185 - 450 мм. Для всего сортамента двутавровых профилей предусматривается прокатывать 10 фасонных блюмов длиной 3,6 - 11,4 м. Блюминг 1500 имеет валки диаметром 1500 мм, длину бочки 3550 мм, привод осуществляется от двух электродвигателей мощностью по 6500 кВт каждый. Число проходов при прокатке фасонных блюмов составляет 13 - 23. Прокатка производится по обычным схемам с периодической кантовкой полосы и удалением избыточного уширения металла в ребровых проходах. На рисунке ниже приведена калибровка валков блюминга 1500 для прокатки широкополочного двутавра 700 х 300 мм.

Особенностью калибровки является применение открытых двутавровых калибров с тупым разрезающим гребнем. В потоке за блюмингом предусмотрена установка машины огневой зачистки металла для удаления поверхностных дефектов с плоских поверхностей фасонных блюмов. Их разрезку производят на ножницах с калиброванными ножами усилием 25 МН. Предусмотрена безупорная остановка полосы на рольганге ножниц, позволяющая повысить точность реза металла и обеспечить раскрой блюмов на заданные длины с контролем массы каждой штанги. Фасонные блюмы охлаждают, подвергают осмотру и последующему удалению поверхностных дефектов. На адъюстаже (складе) блюмов предусмотрена механизированная линия выборочной зачистки металла огневым способом. В состав линии входят два стеллажа для загрузки и уборки блюмов, соединительный рольганг, два комплекта зачистных устройств с кантователями и передвижное рабочее место тележечно-кранового типа для газорезчика.

Для прокатки на универсальном балочном стане нагрев блюмов производят в трех методических печах шириной около 12 м с шагающим подом. Блюмы длиной 3,6 - 5,6 м загружают в печи в два ряда, свыше 5,6 до 11,4 м - в один ряд. На современных универсальных балочных станах не применяют прокатку с одного нагрева перед блюмингом, так как в этом случае ухудшается качество проката и выход годного, и соответственно в результате может снизится цена покупки балки с пониженным качеством.

Обжимная реверсивная клеть универсального балочного стана имеет валки диаметром 1300 мм с длиной бочки 3000 мм. Привод валков осуществляется от двух электродвигателей мощностью по 4000 кВт каждый. Клеть предназначена для получения из блюмов фасонных заготовок для последующей прокатки в универсальных клетях стана. Для всего сортамента двутавровых профилей на обжимной реверсивной клети предусматривается прокатывать 28 профилеразмеров фасонных заготовок за 5 - 15 проходов. Прокатку в обжимной клети производят с применением ребровых осадочных калибров, позволяющих из одного размера блюма получать ряд фасонных заготовок разной ширины.

После прокатки в обжимной клети заготовки по рольгангу поступают в черновую, а затем в предчистовую и чистовую универсальную группу клетей. На стане принято последовательное расположение универсальных и вспомогательных двухвалковых клетей, что позволило исключить необходимость поперечных передач металла шлепперами. Универсальные клети имеют приводные горизонтальные и неприводные вертикальные валки. В черновой группе клетей прокатку проводят за 7 проходов, в предчистовой - за 3 - 5, в чистовой - за один проход со скоростью до 10,5 м/с.

На рисунке ниже приведена схема прокатки двутавров в этих клетях.

Комплексная автоматизация главных электроприводов, рабочих и раскатных рольгангов, нажимных устройств обеспечивает синхронизацию линейных скоростей универсальной и вспомогательной клетей, точную установку валков этих клетей с помощью цифровых следящих систем.

Прокатанные в чистовой клети двутавры рольгангом передают на участок порезки. На стане установлено 6 пил горячей резки с дисками диаметром 2200 мм. Мощность электродвигателя привода каждой пилы 335 кВт. Автоматизация участка пил горячей резки предусматривает рациональный раскрой металла на мерные и нормальные длины до 30 м, точную безупорную остановку полосы в положении реза, дистанционную расстановку пил и автоматическую корректировку их положения в зависимости от температуры разрезаемого двутавра, что обеспечивает большую конечную точность размеров балки для покупателей.

После резки на пилах двутавры клеймят и рольгангом подают к секциям холодильников с "шагающими балками" общей площадью 4050 м² и шириной 32 м. После охлаждения двутавры по двум потокам направляются по рольгангам к роликоправильным машинам. Предусмотрена правка двутавров в двух взаимноперпендикулярных плоскостях со скоростью до 2,5 м/с. Для этого на стане установлены горизонтальная и вертикальная восьмироликовые правильные машины с изменяющимся шагом роликов. После правки двутавры проходят инспекторский осмотр в потоке, в зависимости от результатов которого они или выдаются по стеллажам на склад готовой продукции, чтобы отгружать далее оттуда готовую балку покупателям или поступают на участок отделки, на котором установлены 4 пилы холодной резки и два правильных пресса усилием 5500 кН. После доправки на прессах, вырезки дефектных мест, дополнительной разрезки штанг на мерные длины, зачистки и повторного контроля на инспекторских стеллажах металл поступает на склад готовой продукции, где предусмотрена установка для очистки двутавров от окалины и нанесения на них временных антикоррозионных покрытий, после чего балку покупают потребители металлопроката.

Рассмотренный универсальный балочный стан соответствует лучшим аналогичным зарубежным агрегатам.

В последнее время начинают получать распространение непрерывные универсальные балочные станы, в сортамент которых входят нормальные, широкополочные и колонные двутавровые балки высотой до 500 мм с параллельными полками шириной 200 мм. Станы такого типа включают черновую, промежуточную и чистовую группы клетей. В состав черновой группы входят окалиноломатель, обжимная реверсивная двухвалковая клеть и две нереверсивные двухвалковые клети. Черновая группа может иметь также несколько двухвалковых клетей с горизонтальным и вертикальным расположением валков. Высокая температура конца прокатки и применение клетей большой жесткости позволяют получать на непрерывных универсальных станах двутавровые балки больших размеров с тонкими полками и стенками.