Способ регулируемого охлаждения проката

 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к технологии ускоренного охлаждения горячего проката, и может быть осуществлена на станах, производящих катанку и другие виды бунтового проката. Цель изобретения - повышение равномерности механических свойств проката по сечению бунта за счет обеспечения равномерного остывания внутренних и внешних витков бунта, снижение количества металла, идущего в окалину. Сущность способа заключается в том, что вторичное охлаждение производят подачей охладителя направленной струей в зону по кольцевой оси полоЬти за-, полнения бунта после заполнения 1/51/3 высоты его, изменяя интенсивность подачи охладителя в процессе намотки бунта 2/3-4/5 высоты бунта, увеличивая ее к центральной по высоте зоне до переохлаждения на 50-150С i по сравнению с температурой концевьк участков бунта по высоте. Причем (Л оз ладитель подают в зону кольцевой оси, соответствующей 1/3-1/2 ширины участка, с максимальнойинтенсивностью подачи охладителя в центральную часть и плавным уменьшением к краю зоны. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1271893 А1 (б1) 4 С 21 D 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

М А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

; (21) 2152528/22-02 (22) 08.07.75 (46) 23. 11. 86. Бюл. N 43 (7 1) Днепропетровский металлургический институт (72) Ю.В.Гончаров, А.Н.Чернышев, В.В.Киселев, И.П.Видишев и Е.И.Ермаков (53) 62 1.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 392110, кл. С 21 D 1/02, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Ф 378420, кл. С 21 D 1/02, 1974. механических свойств проката по сечению бунта за счет обеспечения равномерного остывания внутренних и внешних витков бунта, снижение количества металла, идущего в окалину. Сущность способа заключается в том, что вторичное охлаждение производят подачей охладителя направленной струей в зону по кольцевой оси полости за-. полнения бунта после заполнения 1/5"

1/3 высоты его, изменяя интенсивность подачи охладителя в процессе намотки бунта 2/3-4/5 высоты бунта, увеличивая ее к центральной по высоте зоне до переохлаждения на 50- 150 С по сравнению с температурой концевых участков бунта по высоте. Причем охладитель подают в зону кольцевой оси, соответствующей 1/3-1/2 ширины участка, с максимальной интенсивностью подачи охладителя в центральную часть и плавным уменьшением к краю зоны. 7 ил. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРУЕМОГО ОХЛАЖДЕНИЯ, ПРОКАТА (5У) Изобретение относится к прокатному производству, а именно к технологии ускоренного охлаждения горячего проката, и может быть осуществлено на станах, производящих катанку и другие виды бунтового проката. Цель изобретения — повышение равномерности

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

127 1893

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к технологии ускоренного охлаждения горячего проката, и может быть осуществлено на станах, производящих катанку и другие виды бунтового проката.

Цель изобретения — повышение равномерности механических свойств проката по сечению бунта за счет обеспечения равномерного остывания внутренних и внешних витков бунта, снижение количества металла, идущего в окалину.

Сущность изобретения заключается в неравномерном охлаждении бунта по сечению, минимальном охлаждении внешних витков бунта и увеличении интенсивности по линейному или параболическому закону к центральной части бунта, который охлаждается с максимальной интенсивностью. Неравномерно охлажденный бунт в процессе остывания на воздухе остывает равномерно, так как скорость остывания внешних, менее охлажденных витков бунта больше внутренних, более охлажденных.

На фиг. 1 изображена линия первичного охлаждения, смотки и охлаждения бунта в процессе его формирования; на фиг. 2 — график изменения интенсивности охлаждения бунта в процессе его формирования (на горизонтальной оси 1, 2, 3 и т.д. — время смотки каждого витка, на вертикальной 1, 2, 3 и т.д. — слои витков); на фиг. 3— неравномерно охлажденный бунт в момент окончания его формирования:.

Линия состоит из чистовой клети 1, проводки 2, водила 3, моталки 4, стенки 5 моталки, выдвижных штырей 6, форсунки 7, вентиля 8.

На фиг. 3 позиция I обозначает

0,25 максимальной степени охлаждения витка; позиция II — 0 5; позиция III—

0,75; позиция IV — максимальную степень переохлаждения витков в центре бунта.

Способ термической обработки и охлаждения проката с прокатного нагрева заключается в одновременной пос" лойной регулируемой смотке проката в бунт и одновременном охлаждении каждого слоя витков с переменной интенсивностью от внутреннего (внешнего) диаметра к внешнему (внутреннему), причем внешние витки слоя охлаждаются с минимальной интенсивностью, с увеличивающейся интенсивностью к центру оси.

В процессе формирования бунта, прокат из чистовой клети 1 (фиг. 1) через проводки 2, в которых происходит первичное снижение температуры поступает в водило 3 моталки 4 и укладывается между стенками 5 моталки и выдвижными штырями 6. Прокат укладывается упорядоченно слоями (фиг. 3), причем в каждом слое витки укладываются плотно один к одному.

Этот процесс укладки витков реализуется с помощью изменения скорости вращения водила: при увеличении скорости водила прокат укладывается витками все более меньшего диаметра от стенки моталки 5 к выдвижным штырям 6 и затем с уменьшением скорости вращения — наоборот к стенке 5.

Расположение витков послойно в сформированном бунте и распределение температуры по слоям показано на фиг. 3.

Осуществление неравномерного охлаждения осуществляется с помощью системы программного регулирования, осуществляющего программу согласно графику (фиг. 2), Укладка витков в бунт осуществляется путем изменения скорости вращения водила 3. Чем меньше скорость водила, тем больше время смотки и тем больше диаметр витка, уложенного в бунт, что обозначено длиной интервала смотки. На вертикальной оси фиг. 2 показано изменение интенсивности охлаждения каждого витка в слое. Первый слой охлаждается с одинаковой интенсивностью (на фиг . 3 температура витков соответствует позиции I и т.д.).

Таким образом, алгоритм укладки каж— дого витка и его охлаждения реализован одним графиком„ что удобно при реализации способа„

Способ охлаждения проката, сматываемого в бунт, осуществляется следующим образом.

На участке первичного охлаждения (например между клетями, чистовой клетью и моталками) проводят регулируемое охлаждение проката до 650о

850 С в зависимости от марки стали, типоразмера охлаждаемого проката и требований, предъявляемых к последнему. При сматывании начальной части проката по высоте формирующегося бунта, как и при последующем сматывании всего бунта, при необходимости может осуществляться один из видов

1271893 дополнительного вторичного охлаждения проката, например сжатым воздухом.

После заполнения 1/5- 1/3 высоты бунта проводят подачу охладителя 5 направленной струей в зону по центральной горизонтальной оси кольцевого зазора между наружными и внутренними направляющими пальцами моталки (среднюю часть по ширине, равную

2/3 в 1/2 ширины образующегося бунта) до заполнения 4/5-2/3 бунта по его высоте.

Интенсивность подачи охладителя при сматывании средней части бунта 15 по высоте плавно возрастает от начального участка (границы с верхним участком, равным соответственно 1/31/5 высоты бунта), при этом темпера гура проката в центре бунта на 50-150 С 20 ниже температуры периферийных участков. Уровень понижения температуры в центре зависит от температуры периферийных участков (850-650 С), от плотности бунта и размера его u может определяться экспериментально или расчетно. Средняя часть по ширине охлаждается следующим образом: максимум охлаждения в центре с плавным уменьшением к периферии соответ- 30 ствует понижению температуры на

50- 150 С по сравнению с периферийной зоной.

Охлаждение витков бунта в процессе смотки может быть осуществлено с по- 35 мощью системы форсунок 7 (фиг. 1), установленных на валу моталки. Расход воды регулируется согласно программе (фиг. 2) вентилем 8.

B качестве охладителя могут быть использованы, например, водовоздуш— ная смесь, жидкий газ. При подаче охладитсля в максимальном количестве должно быть обеспечено испарение его в 2-3 слоев. поверхностных витков без 4

45 проникновения охладителя в глубину бунта, что может быть также осуществлено с помощью периодической подачи охладителя.

Ширина полосы подачи охлацителя в горизонтальной плоскости на среднюю часть бунта регулируется при настройке шириной и формой щели сопла охлаждающего устройства, при этом учитываются возможные колебания ско- 5 рости сматывающего устройства.

Режим охлаждения бунтового проката, заключающийся в переохлаждении средины, разработан для бунтов катанки весом 350-500 кг, причем перео охлаждение до 50 С относится к бун,о там весом 350 кг, а 150 С вЂ” соответ- ственноно для 500 кг. Ув еличе ние или уменьшение указанных температур для соответствующих бунтов приводит к такой неравномерности охлаждения, которая в процессе остывания не выравнивается, что приводит к неравномерности распределения окалины и механических свойств, причем охлаждается бунт быстрее в центре и на краях, а в кольцевой зоне между центром и крайними витками создаются условия для замедленного, по сравне— нию с ними охлаждения. Уменьшение температур (50- 150 С) для соответствующих бунтов не ликвидирует неравномерности охлаждения центра и краев.

Указанный интервал температур является оптимальным также и потому, что увеличение температуры переохлаждения недопустимо цля углеродистых сплавов, особенно для катанки, идущей на последующее волочение (иэ-за возможности переэакалки). Выбранные геометрические параметры переохлаждаемой зоны сечения бунта обусловлены условиями охлаждения бунта, смотанного послойно с максимально возможным коэффициентом заполнения бунта, равным 0,8, и бунта, смотанного с коэффициентом заполнения 0,3.

Граничные геометрические значения зоны переохлаждения 1/5 по высоте и

1/3 по ширине соответствуют наиболее плотной уклацке, а 1/3 по высоте и

1/2 по ширине — наименее плотной чкладке витков.

Преимуществами предлагаемого способа по сравнению с известным являются возможность неравномерного охлаждения бунта горячекатаного проката в процессе его формирования в моталке, простота осуществления, не требующая существенных переделок технологического оборудования, осуществление грецлагаемого способа даст возможность при минимальных затратах sa счет неравномерного охлаждения бунта повысить равномерность охлаждения процесса остывания и, тем самым, равномерность механических свойств, равномерность распределения окалины по сечению бунта и снижение ее общего количества, Б 127 1893

Пример. Для сравнительных испытаний подбирают партии бунтов катанки с близким химсоставом, сталь

1 кп весом 300 кг с одинаковыми геометрическими размерами бунта.

Первый режим охлаждения. Охлаждение-бунта ведут по известной технологии (1j (равномерное охлаждение до температуры сматывания 730 С).

Второй режим охлаждения. Охлаждение ведут согласно предлагаемому способу, с переменной интенсивностью охлаждения по сечению бунта при сматывании. На участке чистовая клетьо моталка до 750 С с последующим неравномерным охлаждением мотабунта в моталке, с переохлаждением средней части бунта до 600 С, с плавным снижением температуры от периферийных участков бунта к среднему.

Третий режим охлаждения. Охлаждение ведут с переменной интенсивно— стью проката по длине на участке чистовая клеть — моталка (по известной технологии (23, начальный и конечный участки проката, по длине, равные 1/3 его общей длины, до 750 С, срединный участок с плавным снижением температуры до 680 С.

Четвертый режим охлаждения. Охлаждение ведут по известной технологии (2), Начальные и конечный участки прокатаны так же, как и в третьем режиме охлаждения, с переохлаждением средней части до 600 С.

Отбор проб механических испытаний проводят от мест, указанных на фиг. 4.

Места отбора проб для определения количества металла, идущего в окалину, указаны на фиг. 5. сужению.

Механические испытания образцов проводят на разрывной машине. В ходе испытаний определяют, что изменение относительного удлинения и относительного сужения для одного и того же режима обработки по сечению бунта весьма незначительно (в 1, 2, 3 режимах охлаждения относительное сужение составляет 69-72Х, в 4 — 55X)

На фиг. 6 представлен характер изменения предела прочности по исследуемым режимам обработки, где

1-4 кривые соответствуют режимам

1-4.

Количество металла, идущего в окалину, определяют следующИм образом. Образцы взвеШивают на аналитических весах с точностью до четвертого знака. Затем с них удаляют окалину. Травление осуществляют в водном растворе Н БО с ингибитором "ЧМ-Р" (по принятой в метизном производстве технологии). В процессе травления фиксируют его продолжительность, температуру поддерживают постоянной о и равной 60 С. После травления образцы промывают, высушивают и снова

10 взвешивают на тех же весах. Количеств во окалины на 1 т готового проката подсчитывают по формуле

К вЂ” К

А = — —.-- х 1000 кг/т

15 К

1 где К вЂ” первоначальная масса образ1 цов, г;

К вЂ” масса образцов после трав2

20 пения, г;

Pеэультаты испытаний по определению количества металла, идущего в окалину, по четырем исследуемым режимам охлаждения представлены на фиг. 7 (где 1 — 4 — кривые соответственно для режимов 1-4).

Охлаждение по первому режиму приводит к значительному раэбросу механических свойств по сечению бунта, 30 количество металла, идущего в окалину, от периферии к центру изменяется от 4 до 19 кг/т.

Охлаждение по второму режиму значительно снижает разброс механических характеристик катанки и количество металла, идущего в окалину, по сечению бунта (фиг. 6 и 7).

Охлаждение по третьему режиму снижает разброс механических свойств

40 и количество металла, идущего в ока-. лину, по сравнению с первым режимом охлаждения, однако уровень разброса количества металла, идущего в окалину, довольно высок (4 кг/т на пери45 ферии, 11 кг/т в центре бунта).

Четвертый режим охлаждения приводит к получению количества металла, идущего в окалину, на уровне второго режима охлаждения, однако величина

50 предела прочности по этому режиму гораздо выше допускаемой ГОСТом (43 кг/мм ). .Эта катанка не выдерживает испытаний по относительному

Согласно проведенным испытаниям различных режимов охлаждения катанки, установлено, что наилучший комплекс механических свойств, уровень разбро1271893 са их и минимальное количество металла, идущего в окалину, получено по режиму согласно предлагаемому способу.

Формула изобретения

Способ регулируемого охлаждения проката, включающий первичное охлаждение до 650-850 С и вторичное охлаж-10 дение бунта при смотке подачей охладителя на бунт, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения равномерности механических свойств проката по сечению бунта sa счет 15 обеспечения равномерного остывания внутренних и внешних витков бунта и снижения количества металла, идущего в окалину, подачу охладителя осуществляют направленной струей в кольцевую зону полости заполнения бунта после заполнения 1/5-1/3 ее высоты, увеличивая интенсивность подачи охладителя в процессе намотки бунта на 2/3-4/5

его высоты к центральной по высоте зоне бунта до переохлаждения ее на

50-150 С по сравнению с температурой концевых участков бунта, при этом охладитель с максимальной интенсивностью подают в центральную часть кольца по его ширине с плавным уменьшением интенсивности к его краю.

1271893

1271893

4 5 б 7

2 .

Место овбсра проб >и.г. 7

2 5 4 5

Июсп а отбора проб

Стиг. б