Способ ускоренного охлаждения плоского проката (его варианты)
Изобретение относится к области охлаждения плоского проката. Цель изобретения - повьппение качества проката за счет снижения его деформации при охлаждении. Способ заключается в том, что охлаждают изделие 1 смесью жидкостей, имеющей температуру Т и содержащей по меньшей мере одну испаряющуюся жидкость. Модулируют охлаждение в направлении, перпендикулярном направлению перемещения изделия 1. В результате получают различные скорости охлаждения между краями и осью и двумя краями изделия 1. Способ позволяет обеспечить быстрое охлаждение и свести до минимума при этом деформацию плоского проката. 2 с.п. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил. фиг. 2 САЭ. ;р :л /г 5 I 8 ГО 5 2 см
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) А3 (51) 4 В 21 В 45/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
4 (, с,—, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К llATEHTY
1О фиг, Я (21) 3794609/22-02 (22) 28.09.84 (31) 8315823 (32) 29.09.83 (33) FR (46) 30.05.87. Бюл. У 20 (71) Сежедюр Сосьете де Трансформасьон де д Алюминиюм Пешинэ (FR) (72) Бруно Дюбост (FR) (53) 621.771.2.02.06(088.8) (56) Патент США )1 4270959, кл. 148-153, 1982. (54) СПОСОБ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
ПЛОСКОГО ПРОКАТА (ЕГО ВАРИАНТЪ|) (57) Изобретение относится к области охлаждения плоского проката. Цель изобретения — повышение качества проката за счет снижения его деформации при охлаждении. Способ заключается в том, что охлаждают изделие 1 смесью жидкостей, имеющей температуру Т и содержащей по меньшей мере одну испаряющуюся жидкость. Модулируют охлаждение в направлении, перпендикулярном направлению перемещения иэделия 1. В результате получают различные скорости охлаждения между краями и осью и двумя краями иэделия 1. Способ позволяет обеспечить быстрое охлаждение и свести до минимума при этом деформацию плоского проката.
2 с.п. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.
1 !3!
Изобретение относится к охлаждению плоского проката.
Цель изобретения — повышение качества проката эа счет снижения его деформации при охлаждении.
На фиг. 1 изображена установка для одностороннего охлаждения, в которой используется способ для непрерывного охлаждения горизонтальной металлической полосы, вид сбоку; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг.3— установка для двухстороннего охлаждения, в которой используется способ для обработки непрерывно подаваемых вертикально листов, вид сбоку; на фиг. 4 — то же, вид сверху; на фиг.5 форма неохлаждаемых зон в случае симметричного охлаждения; на фиг.6 — то же, в случае несимметричного охлаждения; на фиг. 7 — распределение изотерм при осуществлении первого варианта; на фиг. 8 — то же, при осуществлении второго варианта с предварительным охлаждением.
Согласно фиг. 1,2 металлическая полоса 1 сматывается из рулона 2 и пропускается через нагревательную печь 3, затем через охлаждающую установку 4, после чего вновь сматывается в рулон 2. Установка содержит при- водные средства и средства, поддерживающие полосу 1 (не показаны).
Установка охлаждения содержит канал 5 подачи жидкости под давлением (в жидком или газообразном состоянии), которая распределяется по всей поверхности полосы 1 при помощи форсунок или жеклеров 6, расход которых регулируется на каждой иэ питающих линий 10, параллельных направлению перемещения (V) полосы 1, при помощи, например, регулировочных клапанов 9.
Жидкость стекает в бак 7 и возвращается в компрессионное устройство или в устройство циркуляции (не показаны)
1 через канал 5 после предварительного охлаждения. Расход жидкости увеличивается систематически и постепенно от осевого питающего канала к боковым питающим каналам.
Система .охлаждения оборудована крышкой 8, установленной на входе полосы 1 в устройство 4 охлаждения и расположенной между полосой 1 и жиклерами 6. Крышка имеет форму, показанную на чертеже, и перекрывает путь части разбрызгиваемой жидкости.
Согласно фиг. 3,4 вертикальные листы 11 подвешены на транспортном
4950 2 средстве 12 типа монорельса и движутся со скоростью Ч. Они последовательно проходят через нагревательную печь 13 и установку 14 охлаждения.
Эта установка содержит ряд горизонтальных каналов 15 питания, оборудованных распылительными водяными форсунками 19, расположенными симметрично по обе стороны листа 11. Форсунки питаются от подводящего канала 16 посредством регулируемых клапанов 17
Каналы питания и форсунки покрывают всю поверхность листа за исключением участка 18, имеющего форму, показанную на чертеже. Таким образом, в первую очередь охлаждается нижний край листа с тем, чтобы избежать нарушений, вызванных стеканием охлаждающей жидкости по бокам листа 11.
20 Расход жидкости модулируется в каждом питающем канале и постепенно уменьшается в направлении сверху вниз листа.
На фиг.. 5 и 6 детально показана форма неохлаждаемых зон в случае симметричного (фиг. 5) или несимметричного (фиг. 6) охлаждения. Треугольники ОАС и ОА С представляют собой равнобедренные прямоугольные тре-З0 угольники. Поверхности ОАВ и ОА В ! имеют форму прямоугольного треугольника, криволинейная гипотенуза котоI рого образует с ОА или АА угол
Ж 45, вогнутость которого направ
З лена к вершине прямого угла (А или
А ). Длина участка АВ = А В определена выше.
На фиг. 7 и 8 представлена диаграмма температура — расстояние кривых
4р охлаждения полосы 1 в различных зонах: по краям (кривая Е), в центре (кривая С) и на четвертях ширины (кривая 0), начиная от первоначальной температуры (Т ). Охлаждение модули руется по ширине полосы таким образом, что кривые пересекаются при температуре Т, точка которой находится между — (2То+ Т„) и — (Т + 2Тг
1 1 0 На фиг. 7 крышки имеют форму двух прямоугольных криволинейных треугольl ников ОАВ и ОА В, расположенных за точкой О, обозначающей начало охлаждения на оси полосы. Изотермы на по 5 лосе имеют формы, представленные кри1 выми а = В ОВ, Ь, с, d, соответствующие Т, е и т.д.
На фиг. 8 имеется зона предварительного охлаждения (Л), расположен3 13149
10
Экспериментальная установка содержала расположенные эа печью зону уме- 0 (нижней поверхности листов) или двух-40 ная перед зоной собственно охлаждения (В). В этой зоне охлаждение по оси изделия идет быстрее, чем по краям, и иэотермы имеют форму кривых а, Ь, с, d. Это обеспечивается путем модуляции по ширине изделия форсунок охлаждения, питаемых, например, холодным воздухом. Охлаждение участка (В) аналогично представленному на фиг. 7. Изотермы имеют вид кривых f
g, h, соответствующих Т, i и т.д.
Пример 1. Закаливали горизонтально путем механического распыления воды непрерывно проходящие тонкие листы размерами 620 350 3,2 мм из алюминиевого сплава 2024 после помещения на 30 мин в вентилируемую печь при 495 С. ренного предварительного охлаждения осевой зоны листов (половина ширины) путем одностороннего распыления воды на нижнюю поверхность листов при помощи одной или двух форсунок маленького диаметра (P = 1,15 мм, тип А), направленных к продольной оси листов (в направлении из перемещения) и позволяющих в случае необходимости обеспечить предварительное охлаждение центральной зоны относительно краев листа, а также зону быстрого охлаждения (или закалки в случае сплава
2024), оборудованную продольными линиями распыления, расположенными по обе стороны тележки, предназначенной для удержания и горизонтального перемещения листов с изменяемой скоростью
V с целью горизонтальной закалки сторонней (симметричной) закалки листов, выхсщящих из нагревательной печи. Продольные линии были оборудованы механическими распылителями с конусной струей с углом 60, имеющими диаметр сопла: 1,15 (сопло типа
А), 1,95 (сопло типа В), 2,20 (сопло типа С) или 2,45 (сопло типа D) мм, и установленными таким образом, чтобы обеспечить поперечную модуляцию охлаждения, которая характеризуется плавным изменением температуры от краев листа к его оси (что соответствует описанному первому варианту) .
Линии охлаждения питались водой из водопроводной сети при температуре окружающей среды (Т = 20 С) йод давлением 2,5 бар, что позволяло полу45
50 4 чать с различными типами форсунок среднюю скорость охлаждения от 55 о (форсунки типа А) до 160 С/с (форсунки типа D).
С учетом времени, необходимого для прохода листа от печи до охладительной установки, лист имел примерно одинаковую температуру (480 С) в начале предварительного охлаждения или быстрого охлаждения.
Фронт атаки быстрого охлаждения был ограничен KpbllIIKQII имевшей либо прямолинейно-поперечную форму (перпендикулярно направлению перемещения листов параллельно их оси), либо угловую форму по изобретению (вариант ?) с углом к между поперечным направлением листов и криволинейной гипотенузой и с длиной крышки вдоль края листа, равной К половин
EIHPHHbl ЛИСТОВ.
При быстром охлаждении наблюдалась деформация листов и остаточные продольные деформации (прогиб или амплитуда волнистости листов) были замерены после закалки.
В табл. 1 приводятся условия испытаний по обычной процедуре и по изобретению, а также величины деформаций, полученные на листах. Приведены, в частности, положения диапазона температур пересечения кривых охлаждения краев и середины по отношению к предпочтительному диапазону по изобретению, который в данном случае должен
1 составлять от Т = — (2Т + Т )=327
5 до Т = = (Т + 2Т ) = 173 С.
1 о
Полученные результаты показывают, что листы, закаливавшиеся обычным способом (опыт 1 или 3) или способом, предусматривающим уменьшение температуры на краях относительно температуры зоны, находящейся на половине длины листа в диапазоне повышенных температур (опыт 4), значительно деформируются при быстром охлаждении и сохраняют после закаливания значительный изгиб, чаще всего сопровождающийся искривлением, затрудняющим их выпрямление.
Напротив, листы, Обрабатывавшиеся способом по изобретению (Опыты 2, 6, 8 и 9), предусматривающим поперечное модулирование Охлаждения посредством продольных линий, оборудованных форсунками, имеющими расход воды по краям больше, чем в центре, в комбинации
1314950 с предварительным охлаждением осевой эоны и/или с фронтом атаки охлаждающей жидкости, имеющим форму по изобретению, дают слабую деформацию при охлаждении, если диапазон температур краев и середины листов действит<.льно находится в пределах от Тв до Т
Пример 2. Закаливали листы размером 700 ° 350 8 мм иэ алюминиеного сплава 7075 известными способами или способом по изобретению в соответствии с описанным вариантом II.
B экспериментальной установке листы перемещались вертикально со скоростью 10 см/с на горизонтальном рельсе, параллельном продольной кромке листа, подвешенного к этому рельсу своей верхней кромкой при помощи зажимов.
После выдерживания в течение 4. >мин о при 47 С листы быстро подава<<исз, посредством горизонтального перемен .— ния в зону закалки, образованную чеTOPEçÌß ГСЗРИСЗОНТЛЛЬНЫМИ IIPOJIOJII <<Ымii линиями, расположенными друг над другом в вертикальной плоскости и установленными симметрично по обе стîoîны плоскости листа. Первоначальна < температура Т J»fс.тов на входе в зо° ну бьзстро го охс<а:зсления была оди.< з„овой у всех листов и составляла 40 >
Л пзии охлаждения были оборудованы форсунками механического распыления о, воды с тс мпера-.ур >й Т = 20 С под дав— ление f 4 бар <1< рсунки имели один <ко— вые циаме ры или диаметры, изменяющи— еся от oflff< и лип<<и к другой в поп речном li filpавче«ии чистов, и были аналогич«ы форсунк 1M А, В, С и Оп<— саин. IM Ef при" f< р< 1.
Смещение н<ннй вдоль их процсси-нои плоскости и исп льзование крышки, y<— танавливаемой но ту и по другую сторону Jlllcта, и эволяют oграни III TE скво
ЗаКаЛКИ ЛИб<з ПрямиуГО.II НОЕ ll IÈ Н i<< В таб«, 2 приводятся данные о расположc <ззьи исп <льзовавшихся illllllf! и форсунок (от верхнего края к «иж«ему), а также и лу<зенные условия ох-. лаждения (средняя скорость охлаждения — температура пересечения кривых охлаждения), измеренные при помощи термопар, установленных на половине толщины по соседству с верхней и нижней кромками. Очевидно, что условия охлаждения центральных эон (между кромками) являются промежуточными между услови10 ями охлаждения кромок. Установле io что поперечная модуляция охлаждения в соответствии с изобретением, т.е. при диапазоне пересечения кривых изменения температу15 ры краев от Т = 317 до T> = 168 С (опыт 3), позволяет существенно улучшить плоскостность листов по сравне«ию с листами, закаленными известняки способом (опыты 1 или 2) HJlH в 20 иных условиях (опыт 4), одновременно охраняя в среднем по всему листу noIsIJò:.ÅiIIIEIÅ СКОРОСТИ ОХЛажДЕНИЯ. Формула«э обретения 1 . Способ ускоренного охлаждения «лоского проката, имеющего равномернук температуру нагрева по длине и ш..рине (Т ), с помощью парообразова30 .<и по меньшей ере одной жидкости с х. аци;ельной смеси, имеющей начальну<о темп ратурут Т„, включающий охлажцение с переменной ивтенсивностью I1
<ц:I <з с я тем, :зто, с целью повышения качества охла,з<даемого проката .а счет снижения его дсформации при ох.<аждении, с х-<аждение ведут в два этапа, причем на первом этапе более 40 интrff lIIHJsIiIie ЗОНУ ПОЛОСЫ ПО СраВНЕНИЮ С б к з<зыми зонами, а на вторОм этапе б -Ice интенсивно охлаждают боковые зо«ы по ширине полосы по сравнению центральной, а переход от одного этапа к другому осуществляют в зоне 1 температур проката от Т = — (2Т +Т ) 1 Illñç Т, — —, (Т + 2Т ). Способ по и. 1, о т л и ч а K) шийся тем, что If процессе охлаждения с:оздан т монотонный температурный градиент между боковыми 55 участками и осью прокатки, а фронту охлаждения придают криволинейную форму, вогнутость которой направлена в сторону движения проката. 7 l3l 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что перед ускоренным охлаждением полосу подвергают предварительному охлаждению, включающему охлаждение боковых и центральных зон с различными скоростями, причем перепад температур между указанными зонами должен составлять не более т-т, L дТ = (К вЂ” 1) - - — — (1 — ---), о 2 45 где К вЂ” соотношение между средними скоростями охлаждения бокового и осевого участков в температурном диапазоне между Т и Т., а кривая ограничивающая фронт охлаж> дения, пересекает боковые кромки проката на расстоянии AB от точки пересечения кривой и оси проката в осевом направлении, равном АВ = К вЂ” tgg,, при 0,6 (К < 1,0, L где L — ширина проката. 4950 8 сивно охлаждают одну из сторон по ширине полосы, а на втором этапе более интенсивно охлаждают другую сторону, а переход от одного этапа к другому осуществляют в зоне температур прока1 1 та от Т = — (2Т+ Т ) до Т = — (Т+ 3 3 +?Т ). 5. Способ по и. 4, о т л и ч а юшийся тем, что в процессе охлаждения создают монотонный темпЕратурный градиент между боковыми кромками полосы, а фронту охлаждения придают криволинейную форму, вогнутость которой приравнена в сторону движения проката. 6. Способ по пп. 4 и 5, о т л и ч а ю шийся тем, что перед ускоренным охлаждением полосу подвергают предварительному охлаждению, включающему охлаждение боковых сторон по ширине с различными скоростями, причем перепад температур между указанными зонами должен составлять не бо25 лее Т-Т, L дТ = (К-1) - - — -- (1 — ---) о 45 4. Способ ускоренного охлаждения плоского проката, имеющего равномерную температуру нагрева по длине и ширине (Т ), с помощью парообразования по меньшей мере одной жидкости охладительной смеси, имеющей начальную температуру Т, включающий охлаждение с переменной интенсивностью по ширине полосы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества охлаждаемого проката за счет снижения его деформации при охлаждении, охлаждение ведут в два этапа, причем на первом этапе более интенгде К вЂ” соотношение между средними 30 скоростями охлаждения боковых участков в температурном диапазоне между Т Т, а кривая, ограничивающая фронт охлаждения, пересекает боковую кромку проката на расстоянии AB от точки пересечения кривой с другой боковой кромкой в осевом направлении, равном АВ = К -- tgeL, при 0 6 К 1,0, L 40 где L — ширина полосы. 1314950 Таблица условия охлаядения и деформации листов размером 620 350 . 3,2 мм из сплава 2024 Предварительное охлаздение еформация листа слов и я быс т ро ro о хлаяде ния CroФорма закалк Опыт, максимальная Т, Полока На половине юирины Фронт атаки о время клавде ия остаточная, мм ние форсунок В 1,0 Очень Волнистость сильная 40 мм С 2,0 Т; О Т„- Тз Слабая Волнистостр 9 мм 0 Угловой Края (О -45 К 0,3) Середина (по изобретению) С 1,0 3 Односто- 10 ранняя (снизу) 0 Значи- Стрела изгиба тельный +33 мм изгиб 4Тоне 10 D I 6 Т Т„ Т, Значи- Стрела изгиба тельный +26мм иэгиб 5" "- 10 0 Угловой Края С 1,0 Т„ Т; Значи- Стрела изгиба -22 мм тельный изгиб (g 45- СереК1) дина D 1,6 Т; Т„Т (по Слабый иэоб:.ете- изгиб В нию) Стрела изгиба +7 мм 6-"- 10 Угловой Края (oc 45К-Q,85) Середина D 3>0 Т с Т Значительный Стрела изгиба -42 мм 7-"- 10 О Угловой Края О (о 4с К 0,6) Середина С 1,25 Т; Т„ Тв(по Слабый изобрете- изгиб В нию) 8 Стрела изгиба -5 мм 12 2 форсунки типа А 25 Угловой Края (с(. 30К0,95) Середина 9 и 12 1 форсунка типа Л С 1,25 Т; сТ„ОТ Слабый (по иэ.бре- изгиб В тению) Стрела изгиба +6 мм рость переменения, см/с 1 Двусто- 8 ронняя (симметричная) 2 Двусто- 8 ронняя (симметричная) Пря- Края молинейный Сере(лопе- дина речный) Прямо- Края линейный (no- Серепереч- дина ный) 0 Прямо- Края линейный (по- Серелереч- дина ный) Прямо- Края линейный (по-Серепереч- дина ный K Кнапазон температур (Т ) пересечения кривых охлазде ния меаду краямн н центром 1314950 Таблица 2 Условия охлаждения и деформации листов размерами 720 . 350 8 мм из сплава 7075, закаливаемых в вертикальном положении с двух сторон (вариант II) Положение линий Диапазон Тип форсунки Фронт атаки Остаточная деформация листов после закалки пересечения температур между краями, С Значительная (максимальная стрела. изгиба 12 мм) 420 115 Вертикальный Верхний край С 1/4 ширины сверху Не иэменяС ется 1/4 ширины снизу Не иэменяС ется 128 Нижний край С 460 117 Верхний край С 1/4 ширины сверху Не изменяС .ется 1/4 ширины снизу Не иэменяС ется.137 Нижний край 163 Верхний край D 1/4 ширины сверху Не изменяется 1/4 ширины снизу Не изменяется Нижний край 460 Очень значительная (стрела изгиба 25 мм) 170 Верхний край 1/4 ширины сверху Не изменяС ется 1/4 ширины снизу Не изменяется Нижний край В Наклонный прямолинейг6 ный (45 -К= 1) Наклонный криволинейный вогнутый к печи о (45 -К = 0,85) Наклонный криволинейный вогнутый от печи о (45 -К = 1, 25) Средняя скорость охлаждения, С/с Значительная (максимальная стрела изгиба 8 мм) 260 Очень слабая (максимальная стрела (по изобре- изгиба 1 мм) тению) l314950 13! 4950 Л В Фиг. 8 Составитель О. Румянцева Редактор М. Келемеш Техред Л.Сердюкова Корректор А. Тяско Заказ 2224/58 Тираж 981 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 11.3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
