Способ горячей прокатки стальной полосы

 

СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ, включающий обжатие в непрерывном многоклетевом стане и регулирование относительного обжатия в последней клети в пределах 5-25% в функции скорости и температуры прокатки в этой клети при изменении скорости в диапазоне 8-30 м/с и температуры в диапазоне 780-920 0, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности структуры и механических свойств полосы, регулирование обжатия осуществляют в соответствии с зависимостью / V, / т т ) W Tj - соответственно ./о где зовое обжатие, скорость и темпера (Л тура прокатки, Т - текущие значения тех же параметров; а 0,6 п 1,0, 2 т 5. е

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (Я)4В 21 В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

E-,(Д соответственно базовое обжатие, скорость и температура прокатки, текущие значения тех же параметров; где Е,, Ч0 То

Е, Ч, Т

О,б n i1 0

2 <в(5.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3674555!22-02 (22) 20.12.83 (46) 23.12.85. Бюл. У 47 (71) Институт черной металлургии и Карагандинский металлургический комбинат (72) В.Л. Мазур, А.А. Чмелев, В.А. Мазур, О.Н. Сосковец, Б.Е. Попов, П.П.Чернов,В.П.Сосулин, Е.А.Бендер,В.В.Медведев и П.А.Фирсов (53) 621.771.237.04(088 ° 8) (56) Мелешко В.И., Качайлов А.П., Мазур В.Л. Прогрессивные методы прокатки и отделки листовой стали.

M. Металлургия, 1980, с.55-66. (54) (57) СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ, включающий обжатие в непрерывном многоклетевом стане и регулирование относительного обжатия в последней клети в пределах

5-25Х в функции скорости и температуры прокатки в зтой клети при изменении скорости в диапазоне

8-30 м/с и температуры в диапазоне

780-920 С, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью повышения равномерности структуры и механических свойств полосы, регулирование o6-. жатия осуществляют в соответствии с зависимостью

99314 з талл, прокатанный при разной скорости, имеет разное суммарное упрочнение, а значит, он по-разному рекристаллизуется и отличается

5 большой неравномерностью структуры по длине полосы (особенно на заправочном участке полосы длиной до

200 м и участке, на котором происходит разгон-стана до рабочей скорости), Равномерность структуры тонколистовой стали определяется постоянством степени деформации полосы в последней клети стана горячей про- катки. Степень суммарной деформации Е металла в последней клети чистовой группы стана горячей про, катки можно выразить следующим об1 11

Изобретение относится к.обработке металлов давлением,. а именно к листопрокатному производству, и совершенствует способы горячей прокатки полос.

Цель изобретения — повышение равномерности структуры и механических свойств полосы.

Сущность способа горячей прокатки стальной полосы состоит в следующем.

На промышленных станах процесс прокатки проходит, как правило, в нестационарйь1х условиях, Однако из основных причин является изменение (регулирование) скорости прокатки и температуры конца прокатки. При прокатке полос с постоянными обжатием, скоростью и температурой конца прокатки структура металла, как правило, однородна по всей длине. Изменение скорости и температуры конца прокатки приводит к изменению скорости и степени завершенности процессов разупрочнения стали в межклетевых промежутках и, как следствие, к изменению струКтуры металла.

Так, увеличение. температуры конца прокатки приводит к увеличению скорости процессов разупрочнения и наоборот. При возрастании скорости прокатки полосы (например, во время разгона чистовой группы стана с металлом в валках} продолжительность пребывания металла в межклетевых промежутках чистовой группы стана уменьшается. Как результат этого, степень завершенности процесса разупрочнения металла во время прохождения последнего межклетевого промежутка после деформации в предпоследней клети уменьшается при увеличении скорости прокатки, т.е. чем .выше скорость прокатки, тем меньше времени металл после обжатия в предпоследней клети находится в межклетевом промежутке и, следовательно, в меньшей мере разупрочняется. В итоге при прокатке полос в чистовой группе клетей широкополосного стана с переменной скоростью металл в последнюю клеть стана поступает с различной степенью остаточного упрочнения. Причем степень остаточного упрочнения металла тем больше, чем вьш е скорость прокатки.

Далее даже после одинакового обжатия в последней клети стана меразом.

20 гд е E.

EX = Е Ф Roc.) степень деформации полосы в последней клети, степень остаточной деформации металла перед последней клетью вследствие неполного разупрочнения

его в межклетевом промежутаост

25 ке.

При увеличении скорости Ч прокат30 ки E. возрастает, соответственно при неизменной величине обжатия металла возрастает и Е. . Следовательно, для сохранения неизменной величины Е необходимо при увеличении скорости прокатки Ч уменьшать степень обжатия полосы в последней клети стана.

При увеличении температуры Т металла скорость его разупрочнения возрастает. Следовательно, при прокат40 ке полос в условиях, когда температура металла перед последней клетью непрерывно возрастает, степень остаточного упрочнения металла уменьшается, т.е. при прочих равных условиях при возрастании Т уменьшаетсяЕ и как результат, уменьюст шается величина . Для сохранения на неизменном уровне величины необходимо при возрастании температуры деформированного металла Т перед последней клетью непрерывного стана горячей прокатки увеличивать степень деформации полосы F, g этой последней клети.

Таким образом, при прокатке сталь ных полос на непрерывных широкополосных станах варьирование величиной обжатия полосы в последней

E= "yу. Eоф (2) 3 1 клети чистовой группы стана следует осуществлять в обратной зависимости, от скорости прокатки и в прямой зависимости от температуры прокатываемой полосы. Эту зависимость наиболее удобно представить в виде (l3 где Е и Е - величины обжатий в пос ледней клети широкополосного стана горячей прокатки при скорости Ч и температуре Т прокатки и при ско-, рости U и температуре Т соото ветственно. и и rn — показатели степени влияния названных факторов технологии горячей прокатки на скорость разупрочнения металла в последнем межклетевом промежутке (перед обжатием в последней клети).

Значения показателей и и т определяются, исходя из следующих предпосылок.

Способ предназначен, главным образом, для горячей прокатки тонких полос (преимущественно толщиной до

4 мм) на непрерывных широкополосных станах. На современных широкополосных станах скорость прокатки (при прокатке с разгоном) тонких полос изменяют от 8-10 м/с на переднем конце полосы до 25-30 м/с (максимальное) на заднем конце.

Изменение скорости прокатки более чем на 5Х т.е. в 1,05 раза, заметно сказывается на качестве металла. Максимально скорость прокатки может изменяться в 3,75 раза, т.е. скорость .прокатки в последней клети стана может изменяться в 1,053,75 раза. Обжатие в последней клети станов горячей прокатки обычно находится в пределах 5-25Х. Температуру прокатки металла в последней клети изменяют в диапазоне 780-

920 С, т.е. в 1,18 раза. Причем влияние температуры уже заметно проявляется при изменении ее на

20 С. Изменение температуры на

20 С от 780 до 800 С соответствует увеличению ее в 1,02 раза, Общее изменение температуры возможно в 1,02-1,18 раза(для определения изменения режима обжатия в последней клети).

Зависимость (1) представим в виде

199314 4 где E можно считать базовой (исходной, установочной) величиной обжатия полосы, а К представляет собой коэффициент, учитывающий суммарный эффект скорости прокатки и температуры металла на процессы его разупрочнения в последнем межклетевом промежутке непрерывного стана. Коэффициент Кц можно пред1р ставить как произведение частных коэффициентов k÷ñ КЧ Kт выражающих раздельное влияние скорости прокатки К и температуры металла 1» .

Сравнение выражений (1) и (2) пока15 зывает, что 0

При регулировании процесса прокат-! . ки диапазон значений коэффициента К / определяется диапазоном возможнйх отношений, поскольку К, т = Е /E

Если за базовую величину обжатия принять максимально возможное

25 значение, равное 257, то при регулировании с в диапазоне 5-257 минимальное значение отношения - —

Е

Е равноуа — 0,2. Поскольку íà лрактн

О МИN ке изменейие обжатия на величину, отличающуюся менее чем на 0,1 от первоначального значения обжатия, заметно не проявляется на качестве металла, то за максимальное значение отношения — следует принять

Ер

= 0,9. Таким образом, диапазон

Оафщ КС

35 возможных изменений коэффициента Kqj равен 0,2-0,9»

С достаточной для решения практических задач точностью можно считать влияние К„ и Кт одинаковым, т.е.

40 одинаковым можно считать вклад этих коэффициентов в суммарный коэффи циент Кчт Так как К д./мц = К чт (мчи х хКт1 = 0,2, то Кч „= Кт„ „и

= 0,2 0,45. Соответственно,К, 45 =Кт „,="109 = 095, Максимальная степень деформации полосы Eо = 25X должна применяться при минимальной скорости полосы 4o

= 8 м/с. Следовательно, при увелиSO чении скорости прокатки в 1,05-.3,75 раза величину обжатия необходимо уменьшить в 0,95-0,45 .раза..

На современных станах скорость

„прокатки может регулироваться с дос55 таточно высокой степенью точности.

Кроме того, изменение скорости .прокатки даже в небольших пределах чувствительно сказывается. на пара5 11 метрах процесса прокатки. Поэтому можно не учитывать изменение скорос ти лишь не более чем на 5Х от ее первоначальной величины. Следо вательно, считая, что изменение скорости на величину, отличающуюся не более чем íà 5Х от ее первоначального значения, на качестве металла казывается незначительно, запишем /„„„ =,- 0,95. Пр регу ровании процесса прокатки наименьч. шим значением отношения †являет«/ ся †= 0,267. Подставляя в выражение = о ) минимальv- .() ные и максималь ые значения, находий диапазон возможных изменений показателя степени

99314 Ь му при определении максимально возможного значения отношения (((о учитывают изменения температуры на

20 С и более. Следовательно, — „„

0 Т

= 0,978. Используя выраЖение К вЂ” находят диапазон возможных

7o з качений показателя степени m.

О 45 = (О 847)п« 0 45

1{) в э .0,847

= 4,82, О 95 = (О 947) rn = †- -—

1<0 95

1 0, 978

15 — 2,3.

1с(0 45

0,45 = (0,267) вмин ((О 267

6 0,267

= 0,605 0,6, 0,95 = (0,95)"

0,95

A 1. макс 0,95

Таким образом, диапазон возможных изменений показателя степени равен 0,6 8 и (1,0.

Максимально температура прокатки может изменяться в 1,05-1, 18 раза. Диапазон изменения величины коэффициента К влияния температуры К = 0,45-0,95. В соответст-. вии с предлагаемым способом при уве-, личении температуры прокатки величину обжатия увеличивают, т.е. величина обжатия и температура связаны прямой зависимостью. Зна- чит, при увеличении температуры прокатки в 1,02-1,18 раза величину обжатия необходимо увеличивать в .1 — 1 05 — 2,2 раза

О, 95 0,45

1 (— — - — — — )

К г м(:{«с тм н н.

При горячей прокатке полос по предлагаемому способу максимальная степень деформации Е, = 25 должна применяться при максимальо ной температуре прокатки Тс = 920 С, Наименьшее значение отношения (/Тс равно — (= О, 847. Температура, (Т /мин как и скорость прокатки, сильно влияющий фактор. Влияние температуры уже заметно проявляется «ри изменении ее на 20 С и более. Поэто. б

Округляя найденные величины, получают следующий диапазон возможных изменений показателя («« влияния температуры 24 m < 5.

Предлагаемый способ предусматривает возможность процесса прокатки с упреждением, т.е. позволяет осуществлять упреждающее регулирование. В последнем случае температура, например, полосы измеряется перед подачей ее в валки последней клети непрерывной чистовой группы широкополосного стана горячей прокатки и по сигналу, показывающему изменение температуры металла на подходе к валкам, осуществляется упреждающее изменение раствора валков (величины обжатия) последней клети. Аналогичным образом может быть осуществлено и упреждающее изменение величины обжатия в функции скорости полосы.

A именно, одновременно с .измене40 кием скорости прокатки должно осуществляться изменение раствора валков, Изменение обжатия может выполняться, например, по жесткой заранее определенной программе.

Прокатку по предлагаемому способу

45 можно вести, изменяя величину обжатия полосы в функции скорости прокатки и температуры металла не только в последней, но и в предпоследних клетях стана. На структуру и свойства горячекатаного металла, а впоследствии и холоднокатаного, влияет режим обжатия полосы в последних трех клетях чистовой группы широкополосного стана, однако в двух предпоследних клетях это влияние существенно слабее, чем в последней клети.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять регулирование процесса про7, 11 катки путем изменения величины обжатия в функции одновременно двух параметров процесса — скорости прокатки и температуры металла перед последней клетью. Способ предусматривает также возможность регулирования процесса прокатки в функции только одного параметра — только скорости прокатки,или только температуры ме, талла. Такое регулирование имеет место в случаях, когда, например, скорость прокатки не изменяется Ч =

= U =const, а изменяется только температура металла. Тогда зависимость (1) принимает вид E = E (— j

О iTo

Если неизменна температура металла Т= То = co sf, а варьируется скорость, то регулирование должно осуществляться в соответствии с зависимостью Е= Е () . Подобная си,( туация реальна в случаях, когда за счет применения межклетевого охлаждения полосы обеспечивается стабиль-. ность температуры металла, прокатываемого с переменной скоростью.

Пример. Предлагаемый способ опробован на широкополосном стане горячей прокатки. Прокатываются полосы толщиной 2,2 мм из стали 08кп, Прокатку осуществляют по принятой на стане технологии без регулирования величины обжатия в последней клети стана в зависимости от скорости прокатки и температуры прокатываемого металла, а также по предлагаемому способу, когда при увеличении скорости прокатки величину обжатия уменьшают, а при увеличении температуры увеличивают, т.е. обжатие изменяют в обратной зависимости от скорости проката и в прямой зависимости от температуры полосы.

В первом случае при прокатке по известной технологии при изменении скорости прокатки от 8,5 (на переднем конце полосы) до 13 м/с на средней части полосы (прокатку ведут с ускорением 0,25-0,3 м/с ) величину обжатия в последней клети оставляют неизменной и равной 17Х. Не изменяют величину обжатия в последней клети стана и в функции изменения температуры прокатываемого металла. В результате такой прокатки получают высокую неравномерность структуры и механических свойств по длине полосы. В частности, структура металла переднего конца полосы состоит из зерен феррита 1099314 8

11 балла, а величина предела текучести Й = 30-32 кгс/мм . В средней части полосы размер зерна феррита соответствует 6-7 баллу, а предел текучести металла бт = 23-25 кгс/мм .

При прокатке по предлагаемому способу при изменении скорости прокатки полосы от 8,5 до 13 м/с величину обжатия полосы в последней клети уменьшают от 20-22 до 157. в случае примерно постоянной температуры прокатываемой полосы (при T " ToФ

850oC). Следовательно, при увеличении скорости прокатки уменьшают величину обжатия полосы в пос-. ледней клети стана и устанавливают; величину обжатия, исходя из зависимости (1). В случае, когда температура металла возрастает на

20-25 С, величину обжатия в последней клети увеличивают на 3-4Х т.е. величину обжатия изменяют в обратной зависимости от скорости прокатки и в прямой зависимости от температуры полосы. В результате регулиро вания процесса прокатки по предлагаемому способу наблюдают существенное повышение равномерности и улучшение механических свойств металла по длине прокатываемых полос. А именно, на переднем конце полос размер зерна феррита увеличивается до 7-8 баллов, предел текучести снижается до 25- .

27 кгс/мм . В средней части полосы размер зерна феррита и величина предела текучести остаются примерно на том же уровне: зерно 6-7 балла, 23-25 кгс/мм .

Таким образом, проведенное сравнение показывает преимущества предлагаемого способа регулирования процесса прокатки перед известным.

Как видно из приведенных данных, предлагаемый способ обеспечивает улуч. шение качества прокатной продукции за счет повышения равномерности структуры и механических свойств полосы.

Предлагаемый способ целесообразно использовать как при производстве горячекатаной тонколистовой стали товарного назначения, так и при производстве предельной продукцииподката для станов холодной прокатки листа и жести. Как известно, .улучшение равномерности структуры и механических свойств горячекатаного подката обеспечивает повьппение качества холоднокатаного металла (листовой

1199314

Составитель Б. Бейнфест

Редактор О. Головач Техред О.Неце Корректор В. Синицкая

Заказ 7755/6 Тираж 548

ВЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 стали, предназначенной для изготовления деталей методом холодной штамповки, жести).

Для реализации предлагаемого способа может быть применено устройство, содержащее датчики скорости прокатки и температуры прокатываемого металла. Сигнал от этих датчиков поступает в вычислительное устройство, которое рассчитывает управляющее воздействие, требуемое в соответствии с зависимостью (1), и далее к исполнительному механизму, осуществляющему регулирование обжатия полосы в функции температуры полосы и скорости прокатки по предлагаемому способу. При неизменных величинах скорости прокатки и температуры металла величина обжатия в последней клети стана поддерживается постоянной. При изменении скорости прокатки и температуры прокатываемого металла управляющее вычислительное устройство по предложенной зависимости находит такое значение величины обжатия, которое позволяет сохранить неизменной степень суммарного упрочнения прокатанного металла и в итоге высокую равномерность структуры и свойств металла по длине полосы. Изменение величины обжатия s последней zneTH. стана потребует перераспределения величин обжатия в предыдущих клетях (при прокатке полос неизменной толщины), Однако изменение степени деформации полосы во всех клетях чистовой группы стана, за исключением последней клети, несущественно сказывается на структуре и свойствах готового

:проката.

Предлагаемый способ может быть использован также в случаях, когда прокатка одной полосы осуществляется с постоянной скоростью, но в пределах.партии полос скорость прокатки изменяется от одной полосы к другой.

В этом случае необходимо изменять величину обжатия в последней клети стана при переходе к прокатке каждой последующей полосы в соответствии с изменением скорости и температуры прокатки.