Рельсобалочный стан

Сортамент выпускаемой на рельсобалочных станах (РБС) продукции включает рельсы с массой погонного метра 50, 65 и 75 кг и стандартной длиной 25 м, двутавровые балки высотой 200—600 мм с шириной полок до 250 мм, швеллеры высотой 300—400 мм, шпунт длиной 6—24 м, уголки 180х180 — 230×230 мм, круглый профиль диаметром 120—350 мм и длиной 5—8 мм^[2][3]. Производительность современного рельсобалочного стана составляет 1,0—1,5 млн. т/год.

В качестве заготовки на старых линейных рельсобалочных станах использовали блюмы с размером поперечного сечения от 250×250 мм до 350×350 мм. Для современных универсальных балочных станов используют непрерывнолитую заготовку с балочным профилем, приближённым к конечному размеру (near net shape).

Принципиально рельсобалочные станы по размеру прокатываемого металла можно отнести к крупносортным, но с преобладанием именно фасонных профилей (балки, швеллеры, шпунты), в то время как у крупносортных станов основной частью сортамента являются всё же простые профили (круг, квадрат, шестигранник, полоса)^[4].

Рельсобалочные станы линейного типа состоят, как правило, из 4—5 клетей дуо и трио. В состав оборудования типового линейного рельсобалочного стана 950/800 конструкции Уральского завода тяжёлого машиностроения (УЗТМ) входят обжимная реверсивная клеть дуо 950×2350 мм, а также две черновые клети трио 800×1900 мм и чистовая клеть дуо 850×1200 мм. Есть два варианта расположения рабочих клетей: в три или две линии. При первом варианте обжимная и первая чистовая клети расположены в одной линии, вторая черновая — во второй, а чистовая — в третьей линии. Если чистовую клеть размещают в той же линии, в которой находится вторая черновая клеть, тогда получается двухлинейное расположение. Обе черновые клети (а иногда и чистовая) находятся на одной оси и имеют общий привод^[2][4][5].

Технология прокатки на линейном рельсобалочном стане предусматривает сначала деформацию на обжимной клети за 5 проходов, после чего раскат длиной 9—12 м через рольганги и шлепперы передаётся на две трёхвалковые черновые клети. В каждой из этих клетей за 3—4 прохода при помощи подъёмно-качающихся столов осуществляется прокатка профилированной полосы до раската длиной до 100 м . Затем этот раскат также посредством шлеппера и/или рольганга поступает в чистовую двухвалковую клеть, в которой за один проход формируется нужный профиль^[3].

При прокатке двутавровых широкополочных балок вместо двухвалковой чистовой клети ставят универсальную клеть, в которой, кроме горизонтальных приводных валков размером 1000×600 мм, в той же плоскости расположены вертикальные холостые валки (эджеры) размером 800×300 мм для формирования параллельных полок балочного профиля. Далее, на расстоянии 60 м, ставится ещё одна нереверсивная универсальная клеть для последнего чистового прохода^[3][4][5].

Для прокатки двутавровых широкополочных балок большой высоты (до 1100 мм) с параллельными полками большой ширины (до 400 мм) был разработан универсальный балочный стан (УБС), число клетей в котором может доходить до восьми^[1]. В его состав традиционно входят обжимная реверсивная клеть дуо 1300х2800 и две также реверсивные универсальные балочные группы клетей, а в конце технологической линии — одна чистовая нереверсивная универсальная двухвалковая клеть с горизонтальными валками размером 1500×1000 мм и вертикальными валками диаметром до 1100 мм. Сортамент универсального балочного стана включает следующие типоразмеры двутавровых балок по высоте и ширине полки: нормальные от 200х100 до 1000×320 мм, широкополочные от 200х150 до 100×400 мм, колонные от 200х200 до 400х400^[5].

Отличие УБС от традиционного линейного рельсобалочного стана состоит в том, что вместо линейных черновых клетей трио установлены последовательно две балочные группы, в каждую из которых входят универсальная (горизонтально-вертикальная) клеть и вспомогательная клеть дуо. Конструкция универсальных и вспомогательных клетей позволяет использовать горизонтальные валки шириной от 1500 до 2050 мм в зависимости от высоты прокатываемой балки. При этом обычно в первой черновой группе вначале устанавливается клеть дуо, а во второй черновой (предчистовой) — универсальная клеть. В каждой из этих групп осуществляется реверсивная прокатка: за 5—7 проходов в первой группе и за 3—5 проходов — во второй. Такие группы клетей, в которых одновременно проходит реверсивная прокатка, называют также станами-тандем. В чистовой клети проводится только один проход^[3][4][5].

В современных универсальных балочных станах в состав черновой и предчистовой реверсивных тандем-групп нередко включают не по 2, а по 3 клети, работающие по схеме прокатки ХН. Первая универсальная имеет калибровку по схеме Х (когда полки двутавровой балки имеют вогнутую форму под тупым углом), а вторая универсальная, выступающая в роли чистовой в этой группе — по схеме Н, соответствующей по форме готовому балочному профилю с параллельными полками. Такая технология может использоваться и при производстве других фасонных профилей, включая рельсы. Универсальные балочные станы с реверсивными тандем-группами обладают более компактным расположением оборудования и повышенной технологической гибкостью используемой калибровки за счёт взаимозаменяемости универсальных и двухвалковых клетей (в зависимости от размера и типа прокатываемого профиля). При этом время на переналадку стана при переходе на другой размер может составлять всего 20 минут^[6].

На следующих этапах после прокатки на РБС или УБС проводятся такие операции как резка на мерные длины, охлаждение на холодильнике до 20—50 °С, термообработка (изотермическая выдержка и нормализация) и чистовая отделка^[3].

В России сейчас работают три рельсобалочных стана (один линейный и два универсальных), а также один специализированный универсальный балочный стан.

Самый старый из них —- рельсобалочный стан на бывшем Кузнецком металлургическом комбинате (сейчас в составе компании ЕВРАЗ ЗСМК), построенный ещё в 1932 г. Первоначально он представлял собой классический вариант линейного 4-клетевого стана 950/800, но после коренной реконструкции 2010-х гг. теперь это стан 750, состоящий из обжимной реверсивной двухвалковой клети с гладкой бочкой (прокатка за 7 проходов), профилированной обжимной клети (3 прохода), универсальной 3-клетевой тандемной группы клетей (также 3 прохода) и чистовой универсальной клети. Здесь выпускают весь спектр рельсовой продукции, включая железнодорожные, трамвайные и остряковые рельсы, а также балочные и другие специальные профили. Важным достижением реконструкции стал выпуск 100-метровых рельсов с дифференцированной закалкой.

Аналогичный 4-клетевой линейный рельсобалочный стан 950/800 был введён в эксплуатацию в 1949 г. на Нижнетагильском металлургическом комбинате (в настоящее время носящем название ЕВРАЗ НТМК). Этот стан продолжает работать и сейчас. А в 1977 г. в Нижнем Тагиле был запущен единственный в России и СНГ и крупнейший в Европе (на тот момент) универсальный балочный стан 1300 производительностью 1,5 млн. т/год. Он имеет классический состав оборудования для станов такого типа — обжимная двухвалковая клеть, две универсальные реверсивные тандем-группы и чистовая клеть. Его продукцией являются широкополочные балки и колонные профили высотой от 150 до 1000 мм и шириной полки до 400 мм, а также другие профили из трубных, рядовых и конструкционных сталей.

Самый современный универсальный рельсобалочный стан в России был введён в строй в 2013 г. на Челябинском металлургическом комбинате. Он состоит из пяти клетей — обжимной реверсивной (прокатка за 7—9 проходов), 3-клетевой универсальной тандем-группы и чистовой клети. Особенностью его конструкции является то, что обжимная клеть и тандем-группа располагаются на разных линиях прокатки, что увеличивает производительность стана. Сортамент РБС в Челябинске включает рельсы Р50 и Р65 (длиной до 100 м), двутавровые балки высотой 180—600 мм, швеллеры высотой 250—300 мм. Проектная производительность стана составляет 1,1 млн. т/год, из них около половины приходится на рельсы^[7].

В странах бывшего СССР рельсобалочное производство имелось также на Украине — стан 1000/800 на комбинате «Азовсталь» (сейчас он не работает и вряд ли будет работать в будущем) и стан 850 на Днепровском металлургическом комбинате (теперь КАМЕТ-СТАЛЬ) в Днепродзержинске (ныне Каменское).

В 2016 г. начал работу Актюбинский рельсобалочный завод в Казахстане производительностью 430 тыс. т/год, из них 200 тыс. т — рельсы с дифференцированным упрочнением и длиной до 120 м (что превышает максимальную длину рельсов, выпускаемых на российских заводах).