Opracował: Kamil Bizub

O samym procesie…

Walcowanie na gorąco to proces przeróbki plastycznej prowadzony powyżej tzw. temperatury rekrystalizacji wynoszącej 0,4 temperatury topnienia. Znając temperaturę topnienia stali jaką chcemy odwalcować łatwo jest tę teoretyczną wartość obliczyć. Przykładowo wiedząc że dla stali niskowęglowej temperatura topnienia wynosi ok. 1538°C łatwo obliczyć że temperatura rekrystalizacji wynosi ok. 620°C. W praktyce wsad jest nagrzewany do dwukrotnie wyższej temperatury. Umożliwia to zadawanie dużych gniotów jednostkowych czyli znaczną redukcję wymiarów.

Słów kilka o walcowni

Historia Walcowni Gorącej Taśm L2250 w Krakowie jest bardzo krótka, a to dlatego że jest to najnowocześniejszy tego typu obiekt w Europie. Decyzję o jej budowie podjęto w roku 2004. Rok później rozpoczęto prace, które zakończyły się rozruchem walcowni w lipcu 2007 roku.

Walcownia ta zastąpiła Walcownię Gorącą L1700 z 1956r, która była układem 11 walcarek posobnych, zdolnych odwalcować taśmę o szerokości do 1600mm. Nowa walcownia umożliwia walcowanie taśm o szerokości do 2150mm, dzięki walcarce nawrotnej i 6 walcarkom posobnym, co w porównaniu ze starszą technologią czyni proces o wiele wydajniejszy i ekonomiczniejszy.

Rozplanowanie ciągu technologicznego Walcowni Gorącej Taśm L2250, zainstalowanej w ArcelorMittal Poland S.A., Oddział w Krakowie: 1 – skład wlewków, 2 – piec grzewczy, pokroczny, 3 – hydrauliczny zbijacz zgorzeliny pierwotnej, 4 – grupa wstępna, uniwersalna walcarka czterowalcowa, nawrotna, 5 – tunel cieplny, 6 – nożyca bębnowa 17 MN, 7 – hydrauliczny zbijacz zgorzeliny wtórnej, 8 – grupa wykańczająca, zespół ciągły, 6. walcarek czterowalcowych, 9 – chłodnia kontrolowana, 10 – zwijarki taśm w kręgi, podpodłogowe, 11 – magazyn kręgów, 12 – magazyn walców, 13 – tokarnia walców, 14 – pompownia, 15 – stacja uzdatniania wody, 16 – stacja zasilająca 110 kV

Zaczynamy

Proces rozpoczyna się od nagrzania wsadu w piecu pokrocznym do temperatury 1250+-10°C. Wsadem są wlewki z maszyny do Ciągłego Odlewania Stali (COS) dostarczane z COSu w Krakowie oraz z Maszyny COS nr 3 z oddziału w Dąbrowie Górniczej. Ich parametry zawierają się w następujących przedziałach:

• Wysokość – od 20 do 25 cm
• Szerokość – od 70 do 210 cm
• Długość – od 6 do 11m

Piec pokroczny w ArcelorMittal Poland S.A.- Kraków

Zanim tak nagrzany wlewek trafi do walcarki musi przejść przez hydrauliczny zbijacz zgorzeliny (nr 3 na schemacie) w celu usunięcia zgorzeliny pierwotnej, która nie może zastać zawalcowana. Przy okazji wspomnę, że zgorzelina to nic innego jak tlenki żelaza w postaci łuski lub powłoki, tworzące się na powierzchni kęsiska w atmosferze utleniającej. Nie jest to jednak odpad, ponieważ zawiera dużą zawartość procentową żelaza, więc zostaje zawrócona w procesie technologicznym do spiekalni i ponownie wykorzystana.

Wlewek tuż po wyjściu z pieca z widoczną warstwą zgorzeliny

Walcarka kwarto nawrotna

Walcujemy!

Grupa wstępna (4) składa się z układu 4 poziomych walców (a więc typ kwarto) – 2 roboczych napędzanych indywidualnie silnikami o mocy 8 MW i 2 oporowych, oraz z 2 walców pionowych, napędzanych indywidualnie silnikami o mocy 1,5 MW każdy.

Ponieważ walcuje się duże kęsiska, tak więc i walce imponują rozmiarem – każdy z walców roboczych ma 1250mm średnicy i 2250mm długości powierzchni roboczej, a walce oporowe są jeszcze większe (1600mm średnicy). Jest to zatem ogromna maszyna. Jako ciekawostkę dodam, że i koszt takiego walca jest spory (koszt porównywalny z ceną luksusowego samochodu), to też stosuje się regenerację ich powierzchni, poprzez przetaczanie w tokarni (13).

Ujecie z magazynu walców (12)

Walcowanie polega na przepuszczeniu pasma 3, 5 lub 7-krotnie pomiędzy walcami roboczymi. Jednocześnie taśma jest chłodzona wodą, ponieważ przy gniocie dodatkowo wzrasta temperatura, co skutkuje efektywnymi kłębami pary wodnej.

Produktem wstępnego walcowania jest taśma o grubości od 26 do 55mm i temperaturze max.1080°C.

Pasmo odwalcowane w grupie wstępnej

W następnej części opowiem o dalszej części procesu walcowania na gorąco i zaprezentuję produkty finalne jakie oferuje walcownia.

Literatura:
Zdjęcia pochodzą ze strony: http://www.wnp.pl/wiadomosci/,28746.html
Schemat walcowni - “Procesy przeróbki plastycznej” pod redakcją prof. Jana Sińczaka
Parametry techniczne – notatki własne

Zapraszam do zapoznania się z wersją anglojęzyczną:

Hot Rolling Mill thin tape in coil at ArcellorMittal Metallurgy Complex in Krakow. Part 1

by Kamil Bizub

About process…

Hot rolling mill is a process of plastic modification, which is conducted over the temperature of recrystallization to achieve 0,4 melting temperature. If we know steel melting temperature, in which we want to roll, it is easy to calculate it’s theoretical value. For instance: If we know, that melting temperature for low-carbon steel is 1538°C, then it is easy to calculate that recrystallization temperature is approximately 620°C . In practice, heating temperature is two times higher, so we can make large rolling reduction.

Few words about Hot Rolling Mill

History of Hot Rolling Mill L2250 in Krakow is very short, because this is the newest object of this type in Europe. The decision to build it was confirmed in 2004. Next year the construction works set off, completed in 2007.

Earlier, in this place there was Hot Rolling Mill L1700 from 1956, which had 11 Stand Mills in tandem, and which could possibly roll tapes of 1600mm broad. The New Hot Rolling Mill enables to roll tapes of 2150mm broad, because it has reversible Stand Mill and 6 Stand Mills in tandem, what in comparison to older technology forces process to be more effective and economical.

Block diagram Hot Rolling Mill L2250 at Arcelor-Mittal Poland S.A. in Krakow:1 – composition slab, 2 – furnace, 3 – hydraulic elimination fire scale, 4 – reversible stand mill, 5 – termic tunnel, 6 – drummly share [17 MN], 7 – hydraulic elimination secondary scale, 8 – 6 stand mill in tandem,, 9 – roller-type cooling bed, 10 – downcoilers, 11 – store coil, 12 – store rollers,, 13 – roll turning shop, 14 – pumping station, 15 – water purification plant, 16 – supply station 110 kV

Let’s start!

First, slabs are heating in furance to a temperature of 1250+-10°C. The charge are slabs from multistrand continuous casting machine (COS) from Krakow and continuous casting machine no 3 from Department in Dabrowa Gornicza.
Their parameters are:

• Height – from 20 to 25 cm
• Width – from 70 to 210 cm
• Length – from 6 to 11m

Furnace in ArcelorMittal Poland S.A. – Krakow

Before red-hot slabs hit to stand mill, it must pass a hydraulic elimination of a fire scales (number 3 on diagram) because we must eliminate the fire scale. By the way, the fire scale is a mixture of iron oxide in shells or coat, which occurs on the face slab in oxidating atmosphere. However, this is not discard, because it contains large quantity of iron, so it recycles in technological process to sinter plant and reusage.

Slab after heating with coat fire scale.

Reversible stand mill (quarto)

We are rolling!

The reversible stand mill(4) consist of system of 4 horizontal roller (quarto type) – 2 working, drive individual engine on power of 8 MW and 2 resistance, and 2 vertical roller, drive individual engine on power 1,5 MW each.

As we are rolling big slabs, the roller has an impressive size too – each has 1250mm in diameter and 2250mm length working face, but resistance rollers are bigger (1600mm in diameter). So, this is a very big machine. By the way, this roller is very expensive (the roller cost is comparable to the cost of luxurious car), so it’s practice regeneration their face, through reboring of cylinders in turning shop (13).

Picture in rollers store (12)

The rolling is a process, where strip is transmitted 3, 5 or 7 times between working rollers. In the same time, tape is water-cooled, because temperature is growing along with rolling reductions.

In the end of this stage, we receive the strip which has from 26 to 55mm height, and approximate temperature max.1080°C.

The strip from reversible stand mill

In the next part I will describe the rest of hot rolling mill process and present the final product.