Способ охлаждения рулонов горячекатаной полосы

 

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для использования при горячей рулонной прокатке полос. Цель изобретения - повышение производительности путем сокращения времени охлаждения и повышение качества путем увеличения равномерности свойств по ширине полосы. Потоки охладителя, например водовоздушную смесь, подают на боковую и торцовые поверхности рулонов. Расход на торцовые поверхности рулонов равен 0,7-0,8 общего расхода охладителя, причем на центр образующей рулонов охладитель подают в количестве 0,6-0,7 оставшегося его расхода. 6 ил., 3 табл.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 21 0 1/62

I

Ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4337701/23-02 (22) 04. 12.87 (4 6) 07. 01.90. Бюл. Ф 1 (71) Институт черной металлургии (72) В.И. Кусов, В.В. Костяков, В.Л, Мазур, Ю.И. Коваленко и 3.П. Каретный (53) 621.784.6(0888.8) (56) Заявка Японии У 56- 36689, кл. С 21 1/02, опублик. 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 1243858, кл . В 21 В 45/02, 1986 ° (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ПОЛОСЫ (57) Изобретение относится к области

Изобретение относится к металлургии и предназначено для использования при горячей рулонной прокатке полос.

Целью изобретения является повышение производительности за счет сокращения времени охлаждения и повышение качества путем увеличения равномерности свойств по ширине полосы.

На фиг. 1 приведено устройство для охлаждения рулонов.на транспорте- ре перемещения рулонов, общий вид, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — устройство для охлаждения рулонов в камере, общий вид, на фиг. 4 — то же, в пролете склада, на фиг. 5 и 6 — кривые охлаждения рулонов при обдуве его потоком воздуха, подаваемого соответственно равномерно на торцовые и боковую поверхности рулона и в соответствии с предлагаемым способом.

„„SU„„1534068 А 1

2 металлургии и предназначено для использования при горячей рулонной прокатке полос. Цель изобретения — повышение производительности путем сокращения времени охлаждения и повьппение качества путем увеличения равномерности свойств по ширине полосы. Потоки охладителя, например водовоздушную смесь, подают на боковую и торцовые поверхности рулонов. Расход на торцовые поверхности рулонов равен

0,7-0,8 общего расхода охладителя, причем на центр образующей рулонов охладитель подают в количестве 0,60,7 оставшегося его расхода. 6 ил ., 3 табл.

Устройство (фиг. 1 и 2) включает установленные в нем рулоны 1 горячекатаных полос, размещенные на транспортере 2 в горизонтальном положении, проходящем по тоннелю 3. В продольных стенах, напротив торцов рулонов 1, выполнены сопла 4 для подачи охладителя, например, воздушноводяным потоком. Кроме того, в своде тоннеля выполнены цилиндрические 5 и щелевые б сопла. Устройство дополнительно может быть снабжено также соплами 7 для подачи воды на поверхность рулонов и водяной ванной 8 .

Устройство для охлаждения рулонов на складе (фиг. 3) состоит из прямоугольной камеры 9 с крышкой, внутри нее размещены ложементы 10, на которые в один или более рядов уложены рулоны 1.

1534068

В стенах камеры напротив торцов рулона 1 установлены с.опла 4 для подачи воздушно-водяного потока. В крышке камеры 9 соосно горизонтальной

5 оси рулонов, т.е. их образующей, установлены цилиндрические 5 и щелевые б сопла. Дополнительно устройство оборудовано подводящими 11 и отводящими 12 воду трубопроводами и отводя- 10

@им газообразный охладитель трубопровод 13, а также теплообменниками (не показаны) для утилизации отобранного от рулонов тепла.

Устройство, представленное на фиг, 4 „ включает ложементы 10 с рулонами 1 и П-образную раму 14, перемещающуюся вдоль пролета склада, снабженную соплами 4-6 и гибкими шлангами

15 для подвода к ним компонентов воз"душно-водяного охладителя. Сопла

4-6 имеют возможность перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях.

При охлаждении рулонов на транспортере в тоннеле предла.гаемый способ реализуют следующим образом.

После прокатки горячекатаные рулоны 1 устанавливают на транспортер 2 в горизонтальном положении так, что

30 горизонтальная ось рулонов t перпендикулярна продольной оси транспортера 2 и подают их в тоннель 3. При движении но тоннелю 3 через сопла 4 на торцовые поверхности рулонов подают газообразный охладитель, например г воздушно-воцяную смесь, в количестве

0,7-0,8 от общего расхода охладителя. Одновременно, аналогичный газообразный охпадитель подают сверху на образующую рулонов через цилиндри- 1 ческие 5 и щелевые б сопла. Причем

0,6-0,7 от оставшегося расхода .охладителя подают через цилиндри-веские сопла 5; а 0,3-0,4 расхода охладите ля — расхода охладителя — через щелевые сопла равномерно на участках образующей от торцов до середины рулона. Шаг между соплами 4 и 5 выбран таким образом, чтобы происходи-. ло непрерывное охлаждение поверхнос- 50 ти рулонов .

Таким способом рулоны охлаждают до температуры, например, 80-100 (;, после чего их направляют на дальнейшие технологические операции., 55

В конечной стадии охлаждения рулонов предлагаемый способ может быть также реализован следующим образом.

После охлаждения рулонов до 250350 С, т.е, по,цостижению температуры конца всех фазовых превращений в металле, на поверхность рулонов 1 через сопла 7 подают воду или рулоны с помощью транспортера 2 перемещают через ванну.8 с проточной водой до охлаждения их до температуры, например, 80-100 С.

При охлаждении рулонов в камере предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Поступающие на склад горячекатаные рулоны 1 размещают на ложементах

10 в горизонтальном положении в камере 9 и.закрывают ее крышкой, После этого подают газообразный охладитель, например воздушно-водяную смесь, через сопла 4 на торцы рулонов и сопла

5 и б на образующую рулонов. Расходы охладителя устанавливают такими же, как и при охлаждении рулонов на транспортере. Нагретый от рулонов охладитель удаляют через отводящий трубопровод 13, в линии которого устанавливается теплообменник для утилизации тепла. Рулоны охлаждают газообразным охладителем до достижения металлом температуры 80-100 С.

Аналогичным ебраэом, как и при охлаждении рулонов в тоннеле, второй вариант реализации способа в камере заключается в том, что после охлаждения рулонов воздушно-водяной смесью до температуры 250-350 С прекращают подачу охладителя через сопла 4,5 и включают подачу воды через трубопровод 11. Образующийся в процессе охлаждения пар и горячую воду удаляют, соответственно, через трубопроводы 13 и 12. После охлаждения рулонов до температуры, например.

80 †1 С удаляют воду из камеры 9 и рулоны направляют на дальнейшую технологическую обработку.

Предлагаемый способ может быть реализован на складе и беэ использования стационарной камеры. В этом случае рулоны устанавливаются на ложементы 10 в один или несколько ярусов непосредственно в пролете склада. Подачу воздушно-водяного по" тока охладителя осуществляют через сопла 4,5 и б, которые смонтированы на подвижной П-образной раме 14, перемещающейся вдоль пролета склада.

Подвод компонентов охладителя к ссцлам 4,5 и б осуществляется через

5 15 гибкие шланги 15. Сопла 4,5 и 6 имеют возможность перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях

В качестве газообразного охладителя в предлагаемом способе применяют воздушно-водяную смесь, воздух или технический азот. Причем, технический азот предпочтительнее воздуха, так как он на станциях для получения кислорода практически полностью под избыточным давлением выбрасывается в атмосферу, т.е. использование его для охлаждения не требует энергетических и эксплуатационных затрат, является лучшим охладителем по сравнению с воздухом, так как имеет 100Х влажность, и, кроме того, имеет в своем составе порядка 2-4Х О, т.е.

его окислительная способность на порядок ниже, чем воздух, что способствует минимальному образованию окалины на поверхности горячекатаных полос.

Сокращения длительности охлаждения рулонов горячекатаной полосы при использовании предлагаемого способа достигают, как в результате того, что охладитель на торцовые поверхности рулона подают в количестве

0,7-0,8 от общего расхода охладителя, так и за счет применения второго варианта, т.е. в результате охлаждения рулонов на конечной стадии водой. Охлаждение рулонов с оптимальным соотношением расхода охладителя на торцовые поверхности позволяет максимально интенсифицировать процесс отбора тепла в осевом направлении, а следовательно, и минимально сократить процесс охлаждения рулонов в целом, Расход охладителя на торцовые поверхности рулонов находят экспериментальным путем. В качестве охладителя используют водовоздушную смесь, содержащую 0,01-0,02 м воды в 1 м з воздуха.

Данные исследований по охлаждению рулонов охладителем приведены в табл. 1.

Из полученных данных следует, что максимальное сокращение длительности охлаждения рулонов, практически в

2,0-2,3 раза по сравнению с естественным охлаждением, достигается при расходе охладителя на торцы рулонов в количестве 0,7-0,8 от общего расхода. При этом, по сравнению с известным использование предлагаемого

34068 6 способа позволяет сократить длительность охлаждения на 24-303.

При снижении расхода охладителя на торцы менее 0,7 от общего расхода

1 длительность охлаждения возрастает, так как отбор тепла от торцов рулонов, т.е. в осевом направлении, недоста" точно интенсивен. При увеличении расхода охладителя на торцы 0,8 от общего расхода длительность охлаждения также увеличивается, так как снижается теплопередача в радиальном направлении от металла к охладителю.

Повышение равномерности механи15 ческих свойств по ширине полосы, т.е. по высоте (длине) рулона, обеспечивается за счет повышения скорости снижения температурного перепада по высоте рулона в процессе охлаждения.

Это достигается за счет подачи охладителя в количестве 0,6-0,7 от оставшегося расхода„ т.е. от общего расхода охладителя на наружную поверхность рулона, на центральную поверхность образующей рулона, Подача оптимального расхода охладителя на середину высоты (длины) рулона приводит к максимальному увеличению отбора тепла в радиальном направлении в этом мес30 те, т.е. приводит к снижению температурного перепада между наиболее горячим и холодным участками металла по ширине полосы. Снижение температурного перепада в более короткий срок, 35 чем при использовании известного способа, позволяет повысить равномерность механических свойств по ширине полосы, Расход охладителя на центральную

40 поверхность образующей рулонов находят экспериментальным путем, исходя из условия достижения минимального температурного перепада по высоте рулона при максимальной скорости ох45 лаждения. Данные экспериментальных исследований приведены в табл. 2.

Минимальный температурный перепад по высоте (длине) рулона в пределах

150-180 С при максимальной скорости

59 охлаждения достигается при расходе охладителя на центральную поверхность образующей рулона в количестве 0,60,7 от общего расхода на наружную поверхность. При меньшей величине расхода температурный перепад выше, следовательно выше и неравномерность механических свойств металла по ширине полосы. С увеличением расхода охладителя (выше оптимального предела) 1534068

При этом максимальный перепад по длине рулона в отстающей" точке не преа вышает 160 С, в то время как по известному способу он составляет поряд5 ка 280 С. В соответствии с темпера0 турными условиями охлаждения находятся и механические свойства охлажденного металла, представленные в табл. 3. температурный перепад снижается на

15-3О С, но при этом существенно не менее чем на 9-10Х увеличивается длительность охлаждения, так как снижается теплоотдача в радиальном направлении на участках образующей рулона от торцов до центра по высоте рулона, вследствие снижения массового расхода охладителя сверх допустимого на этих участках рулона.

Предлагаемый способ охлаждения рулонов горячекатаиой полосы опробовывают в промышленных условиях. С этой целью изготовляют прямоугзльную ка15 меру с крышкой, на полу камеры устанавливают ложемент дпя горизонтального размещении рулона горячекатаной полосы. В стенках, расположенных напротив торцов рулона, выполняют отвер20 стия, через которые подают на торцы рулона вентиляторный увлажненный воз- I дух "О 015м водыв 1 м воздухас часо". вым расходом 40,0-42,0тыс. м/ч (0,70,8 общего расхода) . В крышке камеры 25 по центру устанавливают сопло Ф 40 мм для подачи вентиляторного увлажненного воздуха иа центральную поверхность образующей рулона в качестве

8,0-9,0 тыс. м /ч (0,6-0,7 оставшегося расхода} и щелевые сопла для равномерной подачи воздуха. в количестве

5,0 тыс. м /ч по образующей на участках от торцов рулона до центра по длине рулона, Рулон из стали 08IO массой ЗО т охлаждают таким образом, от темпера— туры 500 С до 250 С. Температуру металла регистрируют по заложенным в рулон термопарам.

Представленные на фиг. 5 и 6 кри- 40 вые охлажцения рулонов свидетельствукт, что использование предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет сократить длительность охлаждения с 94 до 70 ч, т.е. на 25Х.

Из табл. 3 видно, что механические свойства по ширине полосы распреде" ляются более равномерно как по Д, и 8, так и по твердости - HRB.

Таким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с из- вестным позволяет за счет оптимизации распределения расхода охладителя на торцы рулонов и по образующей рулона сократить длительность охлаждения не менее чем на 24-307. и повысить равномерность механических свойств металла по ширине полосы не менее чем на 307.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ охпаждения рулонов горячекатаной полосы, включающий подачу на боковые и торцовые поверхности горизонтально расположенного рулона потоков охладителя, о т л и ч а юшийся тем, чтсР, с целью повышения производительности за счет сокращения времени охлаждения и повышения качества путем увеличения равномерности свойств на ширине полосы, поток охладителя на торцовые поверхности подают в количестве 0,7-0,8 общего расхода охладителя„ 0,6-0,7 оставшегося расхода охладителя подают сверху на центральную часть боковой поверхности рулона и 0,3-0,4 на боковую поверхность по образующим рулона на участке от середины его до торцов.

1534068!

О блица 1

Т а

Таблица 2

Отношение длительности охДоля от общего расхода охладителя

ОтносительПредел темпеная длительность охлаждения подавае- подаваемого мого на на наружную торцы поверхность рулонов рулонов ратур по вы-. соте рулона, C

0 82-0 86 == ==L=

0,1

0,9

0,88-0,92

0,2

0,8

250-350

1 0

40-60

0,3

0,7

0,6

0,4 о

240-270

0,9-0,95

0,2

0,5

40-60

190-220

0,5

О,?-0,74

0,5

0 54-0 58

2 Ь

О, 68-0, 74 25

49-60

160-180

0,4

0,68-0,72

0,6

О 47-0 52

А А

40-60

150-1 70

0,3

0,7

0,62-0,?

0,67-0,7

О 43-0 46 а

0,8

0,2

0,58-0,66

30 г

0,9

0,73-0,78

0,8

0 48-0 55

А А

0,1

0 á3-0,7

0 ° 84-0 ° 92

1,0

0 55-0 63.Е А

4 0-60

0,68-0,75

Примеч а ни е. Числитель— максимальный перепад в процессе охлаждения, знаменатель — температурный перепад к концу охлаждения.

Таблица 3

Способ охлаждения Й., ИПа Q, ИПа HRB

280-285

45-4 7

40-42

430-440

26 3-270

Известный

Предлагаемый

410-415

272-275

415-420

410-415

41-42

40-41

265-270

Hp и м е ч а н и е: Числитель — механические свойства по краям полосы, знаменатель: — механические свойства металла по центру полосы.

J Ф ! лаждения рулона к длительности охлаждения рулона на воз0 74-0 8 х .а

0,82-0,87

0 68-0 74

0,8-0,84

0 63-0 66

А — А

0,75-0,8

О 57-0 б к з.

0,7-0,78

П р и м е ч а н и е. Числитель— предлагаемый способ. охлаждения, знаменатель - известный способ охлаждения.

Доля от общего расхода охладителя, подаваемого на центральную поверхность образующей рулона

Равномерное распределение охладителя до образующей рулона

40-60

140-160

40-60

1 35-150 1534068

5 Ф 4 4

А

f 4 ГТ ЛР

Г <. О О

ЗОЕ1

A-- A

-4Ф =,Ы

:ГЙ РУГ.З

1534068

1534068

О 1О N Ю ФО 5d 80 70 80 N 100 Г,ч

Vuz. 8

С оставитель t I . Àñ ååâà

Техред N. Дидык Корректор С.Шекмар .. еда.к тор Н, Гунько

Заказ 23 Тираж 511 Подписное

ЗНИИПИ Государственнсго комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035Ä Москва, И-З >, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101