Способ регулирования нагрева металла в колпаковой печи

 

Изобретение относится к производству холоднокатаной стали в прокатных цехах, оснащенных колпаковыми печами для термической обработки плотносмотанных рулонов ленты, полосы, в особенности широкополосной стали в стопах. Цель изобретения - улучшение качества отжигаемого металла и снижение расхода энергоносителей , Устанавливают задание по колпаковой и стендовой термопарам. Определяют график нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне и нагревают его в этой зоне до температуры задания по стендовой термопаре . Дополнительно определяют график нагрева металла в самой медленнопрогреваемой зоне и при достижении им в этой зоне температуры на 70 - 130° ниже заданной по стендовой термопаре задание по ней снижают на 20 - 40°С. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (si)s С 21 D 9/663, 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР д,о Ugs 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4807210/02 (22) 30.03,90 (46) 23.04.92. Бюл. N. 15 (71) Магнитогорский металлургический комбинат им. В.И.Ленина (72) М.П,Мишин, Б.И.Смирнов, Д,И.Драпеко, М.Т.Зотова и В,Д,Смирнов (53) 621.783.245 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 11440077997788, кл. С 21 D 11/00, 9/663, 1986. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРЕВА

МЕТАЛЛА В КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к производству холоднокатаной стали в прокатных цехах, оснащенных колпаковыми печами для термической обработки плотносмотанных руИзобретение относится к черной металлургии, в частности к термообработке широкополосных крупнотоннажных рулонов в колпаковых печах.

Известен способ контроля времени выдержки рулонной стали в печи колпакового типа (патент Японии N. 55-8569, кл. С 21 О 9/663, С 21 D11/00),,согласно которому нагрев рулонов контролируют по изменению температуры муфеля. При этом программу изменения температуры муфеля рассчитывают заранее. Измеренную температуру муфеля сравнивают с заданной по программе и в соответствии с полученной разностью температур регулируют подачу топлива в горелки, установленные в полости между нагревательным колпаком и муфелем. Таким образом регулируют время начала и окончания выдержки лонов ленты, полосы. в особенности широкополосной стали в стопах. Цель изобретения — улучшение качества отжигаемого металла и снижение расхода энергоносителей. Устанавливают задание по колпаковой и стендовой термопарам. Определяют график нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне и нагревают его в этой зоне до температуры задания по стендовой термопаре. Дополнительно определяют график нагрева металла в самой медленнопрогреваемой зоне и при достижении им в этой зоне температуры на 70 — 130 ниже заданной по стендовой термопаре задание по ней снижают на 20 — 40 С. 1 табл. рулона при постоянной температуре, Программу изменения температуры муфеля по времени рассчитывают с учетом размеров рулона и физических свойств отжигаемого металла. 00

Недостатком способа является сложно- 4,) сть системы контроля времени выдержки оулона, так как на каждый размер рулона необходима своя программа изменения температуры муфеля. В тоже время способ, не обеспечивает необходимую точность Ф контроля температуры, при которой наблюдается улучшенная однородность свойств металла, так как контролируется не температура металла, а температура муфеля.

Известен также способ регулирования температуры отжига в периодической печи (заявка Японии %59-24167, кл.С 21 D 9/663, С 21 D 11/00), согласно которому процесс

1728302 нагрева стопы рулонов в колпаковой печи контролирют тремя термодатчиками, установленными на верхней плоскости верхнего рулона, под нижней плоскостью нижнего рулона для измерения температуры поддона и в стенке нагревательного колпака для измерения температуры печи, В процессе регулирования температуры в период, когда максимальная температура по верхнему термодатчику не достигла заданного значения, устанавливают определенное задание по термопаре в стенке нагревательного колпака. После достижения заданного значения температуры по верхней термопаре в период, когда не достигнута максимально возможная температура по нижней термопаре, для измерения температуры поддона устанавливают определенное значение по нижней термопаре.

После достижения заданного уровня температура по нижней термопаре на протяжении определенного времени осуществляют выдержку.

Недостатком этого способа является громоздкость системы контроля и затруднения при эксплуатации системы, так как помимо традиционных термопар в нагревательном колпаке и стенде печи необходимо на верхний рулон каждой садки устанавливать дополнительный термодатчик.

Надежность такого термодатчика, перемещаемого при распаковке и упаковке садки рулонов, довольно низка, Таким образом, данный способ не позволяет достичь снижения перепада температуры по высоте стопы рулонов и улучшения однородности свойств металла ввиду несовершенной системы контроля регулирования температуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ регулирования нагрева металла в колпаковой печи (авт.св. N 1407078, кл. С 21 D 11/00, 9/663), включающий установку задания по колпаковой и стендовой термопарам, определение графика нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне до температуры, определяемой заданием по стендовой термопаре, и снижение задания по колпаковой термопаре до температуры на 10 — 40 С ниже точки Ас1 нагреваемого металла при достижении в наиболее быстро прогреваемой зоне температуры, заданной по стендовой термопаре.

Известный способ характеризуется недостаточн ым сокращением энергоносителей, большим перепадом температуры по высоте стопы и толщине намотки рулонов и, как следствие, большой неоднородностью механических свойств отжигаемого металла, так как задание по стендовой термопаре

55 остается неизменным от начала до конца нагрева. Это приводит к перегреву периферийных частей рулонов (20 — 30 мм по толщине намотки считая от наружного витка) на

30 — 50 С выше установленной температуры отжига. Время, в течение которого периферийные витки находятся при температуре на 30 — 50 С выше заданной по стендовой термопаре, составляет 20 — 30 ч. После начала регулирования температуры по стендовой термопаре температура периферийных частей рулона снижается, но остается выше установленной температуры отжига на 20—

40 С в течение всего цикла нагрева и выдержки. Перепады температуры по высоте стопы рулонов 45 С, по толщине намотки рулона 40 С и с дальнейшим увеличением продолжительности отжига не уменьшаются. Вследствие этого наблюдается большой разброс механических свойств отжигаемого металла в пределах одной садки.

Целью изобретения является улучшение качества металла и снижение расхода энергоносителей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе регулирования нагрева металла в колпаковой печи, включающем установку задания по колпаковой и стендовой термопарам, определение графика нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне до температуры, определяемой заданием по стендовой термопаре, дополнительно определяют график нагрева металла в самой медленнопрогреваемой зоне и при достижении металлом в этой зоне температуры на

70 — 130 С ниже заданной по стендовой термопаре задание по этой термопаре снижают на 20 — 40 С.

Если в самой медленнопрогреваемой зоне металл не достиг температуры на

130 С ниже заданной по стендовой термопаре, то снижать задание по этой термопаре нельзя, так как металл будет недогретым и, соответственно, некачественным. Если в самой медленнопрогреваемой зоне металл достиг температуры ниже заданной l1o стендовой термопаре менее чем на 70 С и при этом не снижено задание по стендовой термопаре, то ухудшается качество металла за счет увеличения перепада температуры металла в наиболее быстро и наиболее медленно прогреваемых зонах. Кроме того, не будет достигнуто снижения расхода энергоносителей из-за нерационального его расходования, При достижении металлом в самой медленноп рогреваемой зоне температуры на

70 — 130 С ниже заданной по стендовой термопаре, необходимо на 20 — 40 С снизить задание по этой термопаре. При снижении задания по стендовой термопаре менее

1728302

55 чем на 20 С наблюдается ухудшение качества мегалла за счет увеличенного перепада температуры в наиболее медленно прогреваемой зоне и в наиболее быстро прогреваемой зоне. Кроме того, не наблюдается снижения расхода энергоносителя.

Снижение температуры задания по стендовой термопаре более чем на 40 С в момент достижения наименее прогретым местом стопы температуры на 70 — 130 С ниже заданной по стендовой термопаре приводит к затягиванию режима нагрева, в результате чего не наблюдается улучшения качества металла.

В таблицу сведены результаты экспериментов, проведенных для обоснования выбранных температурных режимов.

Пример 1. Рулоны холоднокатаной полосы из стали марки 08Ю (масса рулона

23 т, наружный диаметр 1950 мм, внутренний диаметр 800 мм, ширина полосы

1250 мм, количество рулонов в садке 4, масса садки 92 т) формируют в стопу с конвекторными прокладками между рулонами на стенде колпаковой печи, накрывают муфелем, устанавливают нагревательный колпак и осуществляют нагрев по колпаковой и стендовой термопарам, Задание по колпаковой термопаре 870 С, по стендовой термопаре 710 С. Температуру в рулоне контролируют дополнительными термопарами, установленными в каналы, просверленные на глубину 625 мм на расстоянии

165, 370, 525, 570 мм от наружного витка рулона. Еще один канал просверлен на глубину 40 мм на удалении 30 мм от наружного витка.

В одном рулоне устанавливают пять термопар для контроля распределения температуры. В стопе (садке) три рулона (нижний, второй снизу и верхний) с дополнительными термопарами.

B процессе нагрева устанавливают задание по колпаковой (870 С) и стендовой (710 ) термопарам, определяют график нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне и нагревают его в этой зоне до температуры (710 ) задания по стендовой термопаре, причем дополнительно определяют график нагрева металла в самой медленнопрогреваемой зоне и при достижении им в этой зоне температуры на 70 С (опыт Б-2) ниже заданной по стендовой термопаре задание по ней снижают на 20 С.

Предел текучести отожженного металла отвечает нормам ГОСТ 9045-80 для категории вытяжки BOCB и ОСВ. Разброс значения предела текучести по стопе рулонов

200 МПа, по длине полосы рулона 150 МПа.

Экономия топлива 10О .

Пример 2. Исходные характеристики металла те же, что и в примере 1.

В процессе нагрева устанавливают задание по колпаковой термопаре 870 С, по стендовой термопаре 710 С, определяют график нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне и нагревают его в этой зоне до температуры задания по стендовой термопаре (710 С), причем дополнительно определяют график нагрева металла в самой медленнопрогреваемой зоне и при достижении им в этой зоне температуры на

100 С (опыт В - 3) ниже заданной по стендовой термопаре задание по ней снижают на

30 С.

Предел текучести отожженного металла отвечает нормам ГОСТ 9045-80 для категории вытяжки ОСВ и СВ, Разброс значений предела текучести по стопе рулонов 200 МПа, по длине полосы в рулоне 150 МПа. Экономия топлива 150 .

Пример 3. Исходные характеоистики металла те же, что и в примере 1, кроме марки стали; Рулоны — из стали марки 08кп, В процессе нагрева устанавливают задания по колпаковой термопаре 870 С, по стендовой термопаре 710 С, определяют график нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне до температуры задания по стендовой термопаре (710 С), причем дополнительно определяют график нагрева металла в самой медленнопрогреваемой зоне и при достижении им в этой зоне температуры на 130 С (опыт Г-4) ниже заданной по стендовой термопаре задание по ней снижают на 40 С.

Предел текучести отожженного металла отвечает нормам ГОСТ 9045-80 для категории вытяжки ВГ. Разброс значений предела текучести по стропе рулонов в садке 300

МПа, по длине полосы в рулоне 200 МПа.

Экономия топлива 20 g> .

Таким образом, изобретение позволяет на 10 — 307, сократить расход энергоносителей и повысить качество отжигаемого металла за счет улучшения однородности механических свойств. Разброс предела текучести по объему стопы составляет при отжиге полосы из стали марки 08Ю 150 МПа против 400 МПа при нагреве по известному способу, Формула изобретения

Способ регулирования нагрева металла в колпаковой печи, включающий установку задания по колпаковой и стендовой термо. парам, определение графика нагрева ме. талла в самой быстропрогреваемой зоне отличающийся тем, что, с цельк улучшения качества металла и снижени

1728302 расхода энергоносителей, определяют гра- в этой зоне температуры на 70- 130 С ниже фик нагрева металла в самой медленноп рог- заданной по стендовой термопаре задание реваемой зоне и при достижении металлов по этой термопаре снижают на 20 — 40ОC.

Разница тем-,Величина ппр тур ме- снииения талля s самой задания нечленнопро- по стенгреллемой зп-1довой не и папаннпГ1 термопаь по стендовой ре, С ч термопвре, С

Задание по стендовой термопаре.

ОС

Задание по колпаковой термопаре, С

870

Л-1

Л-2

Л-3

Л-4

Л-5

Б 6-1 870

640 70

640 70

640 70

6-2 870

6-3 870

6-4 870

710

710 640

6-5 870

70

В 8-1 870

710 610

1ОО

710 610

710 610

710 610

В-2 S70

3-3 870

В-ч 870

100

710 610

В-5 870

100

Г Г-1 870

710 580

130

710 580

710 580

710 580

Г-2 870

Г-3 870

Г-4 870

130

710 580

Г-5 870

130

710

Прото- 870 тип

Сеоия1Номор опита реяимп(!

1

1

I

8-1 870 д-2 870

Л-3 870

Д-4 870

Л-5 870

7\0

710

Температура металла в самой медленнопрогреваемой зоне, С о

640

570

1ч0

140

1о

1728302

Прополи;ние таблицы

Сорня1Темпеаатуоэ п„„, ä по стендовой термопзое ! после снине1ния заданил, 1 C

Относитсль- Примечание

Нзчественные пока-1

1эаели ная эконо мия энергоносителей в сравнении с известным способом, 2 яэброс пр>леля текучести Q >

1мда но стопе по длине

Рулонов полосы в рулоне

660

200

200 .

200

Нет

Нет

Нет

Нет

Нет удовлетворительное качество, но нет зкономии топлива

В 700

350

НгдостатavHO выеокое качество, налая экономия топлива

670

200 150 10

150 100 13

200 150 15

Режимы, обеспечивающие получение ме" телла наивысщего качества при одновременной экономии энергоносителей, позволяют прсизво рить лист стали марки 086 категории

ОСВ и ВОСВ го ГОСТ

9045-80

660

300 200 25

Неуловлетворительное качество из-за недогрева металла в наиболее медленно прогреваемай зоне

В 700

350 200 7

Недостаточно высокое качество, налая экономия топлива

670

200 150 12

2С0 150 15

200 150 17

Режииы, обеспечивающие получение металла с высоким качеством при одновременной экономии энергоносителей, позволяют производить лист стали 0810 категории ОСВ и CB во ГОСТ 9045"80

350 200 27

660

Неудовлетворитель-ное качество металла из-за недогрева в наиболее медленно прогреваемой зоне

Г 700

400 250 8

Высокое качество, малая экономия энер-оносителей

670

350 200 15

250 150 18

300 200 20

Ренины, обеспечиваюцие хор з че качество ь1д талла при одновременной зкономии

Энергоносителей позволяю производить листы стали

08Kfl категории ВГ по ГОСТ 9045-80

Неудовлетворительное качество из-за .nornrpesa металла о наиболее медленно прогреваемои зоне

По всем режимам серии Д неудовлетворительное качество прн значительном экономии энергоносителей

660

350 200 29

500

Д /00

660

300 10

250 16

200 20

300 22

350 30

250

400

710

Неудовлетворительное качество, больщой расход энергоносителеи

Составитель Й. Йиколаенкб

Техред М.Моргентал Корректор M,Màêñèìèøèíåö

Редактор Т. Бельская

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

Заказ 1381 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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