Проволочный стан

В зависимости от расположения прокатных клетей проволочные станы бывают трёх типов — линейные, полунепрерывные и непрерывные.

Линейными называют такие станы, в которых клети или группы клетей расположены на одной линии, имеющей свой единый привод. Линейные проволочные станы, как правило, имели в своём составе 3—4 линии (обжимную, черновую и 1—2 чистовые). Обжимная линия обычно состояла из одной клети, а последующие — из трёх, пяти или более клетей^[2]. На сегодняшний день такая схема является устаревшей конструкцией, и она практически не применяется из-за невысокой производительности, поскольку обжимная клеть являлась «тормозом» технологического процесса. Кроме того, на качестве проката сильно сказывались разница температур прокатки для переднего и заднего концов полосы и сложность контроля качества при одновременной прокатке нескольких профилей в разных калибрах одной чистовой клети^[3].

Полунепрерывные проволочные станы состояли из трёх непрерывных групп клетей и двух чистовых линий. Они были более производительны по сравнению с линейными, но всё равно сохраняли «узкое место» — обжимную линию, которая заметно тормозила дальнейший технологический процесс^[2].

Полностью непрерывный проволочный стан 250 наиболее распространённой конструкции может состоять из 37 клетей и иметь в своём составе черновую, две промежуточные и четыре чистовые линии; таким образом, прокатка ведётся одновременно в 4 нитки. Черновая группа такого стана состоит 9 клетей (семь 450 и две 370), обе промежуточные группы — по 8 клетей 320, каждая из чистовых групп — по 4 клети 270 (из них две горизонтальных и две вертикальных). Таким образом, прокатываемый по каждой из прокатных ниток металл проходит через 21 клеть^[4].

На подобном 4-ниточном стане 250 предусмотрена и возможность так называемой «бесконечной» прокатки, когда нагретые заготовки свариваются встык электросварочными машинами с последующим подогревом в индукционных печах. Получается, что в таком случае прокатываются не отдельные заготовки, а сваренный из них подкат бесконечной длины. В дальнейшем после прокатки раскат режется на нужные длины и сматывается разными моталками. Средняя производительность непрерывного проволочного стана 250 составляет 700—800 тыс. т/год^[5].

Полностью непрерывные проволочные станы, тем не менее, тоже имеют ряд недостатков. К ним можно отнести сложное и объёмное механическое и электрическое оборудование, а также большую площадь его размещения, обусловленную необходимостью петлерегулирования между клетями и, в связи с этим, расстояния между ними до 3,5 м.

Для решения этой задачи вместо чистовых групп клетей (а чаще даже в дополнение к ним) были разработаны чистовые проволочные (калибровочные) блоки; они имеют в своём составе 9—12 клетей, расположенных вплотную друг к другу (на расстоянии всего в 0,4—0,6 м) и имеющих общий групповой привод. Такие блоки бывают двух- или трёхвалковыми. Малогабаритные клети двухвалковых блоков устанавливаются под углом 45° к горизонту и под углом 90° по отношению к соседним клетям. Валки в клетях трёхвалковых блоков имеют форму дисков, расположенных под углом 120°. Скорость прокатки в клетях с чистовыми блоками достигает 80—-100 м/с^[3][5].

Обычная скорость проката на выходе из чистовой группы клетей проволочного стана составляет 40—45 м/с. Благодаря современным средствам автоматизации возможно увеличение этой скорости и до 50—60 м/с (для диаметра 5 мм). Однако это приводит к сильному разогреву металла после прокатки и, соответственно, к росту образования окалины и обезуглероживания поверхности, а также ухудшению параметров микроструктуры. Для устранения этих недостатков на участке между последней клетью и моталкой применяют двухстадийное контролируемое охлаждение металла — водой через направляющие трубы и/или воздухом на «рассеянные» витки проволоки на транспортёре. На более современных станах с проволочными блоками скорость прокатки может быть увеличена до 80—100 м/с^[3].

Высокая скорость прокатки на проволочных станах с чистовыми калибровочными блоками также вызвала серьёзные проблемы, связанные с наличием жидкого металла в сердцевине готового проката. Этот недостаток вызвал необходимость для включения в линию стана систем дополнительного охлаждения перед чистовыми группами клетей и калибровочными блоками. Кроме того, активно используется технология прокатки с контролируемой температурой^[6].

Для проволочных станов используют заготовки квадратного сечения размером от 65×65 мм до 80×80 мм (для станов с проволочными блоками — до 100х100 мм). Готовой продукцией является катанка — круглый горячекатаный мелкосортный прокат диаметром 5—13 мм и арматурный профиль того же диапазона размеров. Катанка поставляется, как правило, в смотанном виде в бунтах который используется, главным образом, в качестве заготовки для холодного волочения^[2]. В связи с развитием волочильного производства круг диаметром менее 6,5 мм оказывается выгоднее получать волочением, поэтому на современных проволочных прокатных станах минимальный диаметр катанки реально составляет 6,5 мм^[3].

На российских заводах чёрной металлургии в настоящее время действуют примерно 15 проволочных станов. Среди них можно упомянуть станы 150 (Белорецкий и Череповецкий металлургические комбинаты), стан 170 (Магнитогорский металлургический комбинат), стан 180 (Омутнинский металлургический завод), стан 250 (ЕВРАЗ ЗСМК), стан 260 (металлургический завод «Красный Октябрь»), стан 280 (завод «Электросталь Тюмени»). Проволочные станы также работают на Челябинском металлургическом комбинате и Златоустовском металлургическом заводе.