Способ горячей прокатки полос

 

Использование: горячая прокатка широких полос. Сущность изобретения: при принудительном охлаждении полосы до заданной температуры после последнего обжатия создают перепад температур между ее боковыми кромками со снижением температуры по ширине полосы в сторону, противоположную направлению перемещения полос на холодильнике, перемещение полос на холодильнике осуществляют перпендикулярно направлению прокатки. Величину перепада температур по ширине полосы, создаваемую принудительным охлаждением , определяют из выражения: Atn.o (1.05...1,30) Atxon, где Д1по-перепад температур по ширине полосы, образованный под установкой принудительного охлаждения , °С; Л1хол-перепад температур по ширине полосы, образующийся при охлаждении полосы на холодильнике, °С. 1 ил ,1 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! О (я)ю В 21 В 1/26. 45/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

1 . .:.. 2 (21)4912690/27 .: заданной температуры после последнего (22) 27.02.91 -,, обжатия создают перепад температур меж(46)30.12,92,Бюл.%48 ду ее боковыми кромками со снижением (71) Донецкий научно-исследовательский температуры по ширине полосы в сторону, йнститут черной металлургии ., противоположную направлению перемеще(72) А.В.Авраменко, В,К Шевцов, А.Н.Рыб- ния полос ка холодильнике, перемещение кин, А.И.Бурковский, С.А.Мокраков, А;В;Бу- . полос на холодильнике осуществляют перток, А.Л;Остапенко, В.В.Павлов и пендикулярно направлению прокатки. ВеС.И.3ахлебина ..,:,::-:: личину перепада температур по ширине (56) Авторское свидетельство СССР М полосы, создаваемую принудительным ох1371730, кл. В 21 В 37/02, 1986. лаждением, определяют из выражения:

Мулько Г.н. и др. Исследование формы А,р 0= (1,05...1,30) и 0д, где л, 0 — перепад проката, изготавливаемого на стане температур по ширине полосы, обраэован8000XMK. - Сталь,1990, N - 7. с.58-61. - ный под установкой принудительного ох(54) СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ПОЛОС . лаждения, С; Ахом — перепад температур по (57) Использование: горячая прокатка аиро- ширине полосы, образующийся йри охлаждеких полос. Сущность изобретения: при при- нии полосы на холодильнике. С. 1 ил.,1 табл, нудительном охлаждении полосы до

Изобретение относится к прокатному состояния полосы после последнего обжа-, 4 производству и может быть использовано тия, а также условия охлаждения на холо- С0 на непрерывных и универсальных широко- " дильнике. В то же время охлаждение полос фЬ полосныхилистовыхстанахгорячейпрокат-: на холодильнике, как правило, неравномер- Я ки. - - - -.. но, ввиду того, что с одной стороны каждой 0

Известен способ прокатки полос, íà- полосы всегда расположена более горячая, правленный на устранение серповидноСти а с другой — более холодная полоса. Это проката; заключающийся в перераспреде-, — сказывается на распределении температулении усилий прокатки в зависимости от: . ры по ширине полосы и в конечном итоге измеряемой серповидности полосы между . приводит к возникновенйю серповидносту. областями и создания в этом промежутке:, Известен также способ прокатки, вклюразности температур со стороны выгнутой и чающий воздействие на температурное совогнутой кромок за счет подогрева одной стояние полосы после последйего обжатия кромки или охлаждения другой. Недостат- с использованием установки принудительком способа является то, что температурные . ного охлаждения. В этом способе осуществоздействия на полосу осуществляют в про- вляют снижение температуры начала цессе прокатки, между обжатиями, при этом охлаждения полос на холодильнике. что не учитывается изменение температурного уменьшаетобраэованиесерповидности, т,к.

1784299

10 дополнительных энергетических и матери- 15 альных затрат, что не выгодно экономиче- "

25

50

55 предел текучести стали при охлаждении на холодильнике в этом случае больше. чем при обычном способе, Однако применение такого способа прокатки не позволяет полностью исключить отбраковку полос по серповидности, т.к. существующих мощностей принудйтельного охлаждения недостаточно для снижения среднемассовой температуры полос до величины, при которой образованйе температурных напряжений при охлаждении на холодильнике не происходит (400...500 С). Повышение интенсивности принудительного охлаждения либо увеличение времени охлаждения требует ски, и, кроме того, не всегда имеется возможность реализации дополнительного снижения температуры полосы по технопогическим причинам. Как наиболее близкий по технической сущности, данный способ принят в качестве прототипа.

Цель изобретения — устранение указанных недостатков, т.е. снижение брака за счет уменьшения серповидности без увеличения материальных и энергетических затрат.

Это достигается тем, что в известном способе. включающем последовательное обжатие полос в одной или нескольких клетях, принудительное охлаждение до заданной температуры после последнего обжатия за счет дифференцированной подачи охладителя по ширине Aorlocbl, а также последующее охлаждение полос на холодильнике. при перемещении ее перпендикулярно направлению прокатки, в пвриод принудительного охлаждения полосы создают перепад температур между ее боковыми кромками со снижением темперэтуры по ширине полосы в сторону, противополож ную направлению перемещения полос ка холодильнике, э величину перепэдэ температур по ширине полосы, создаваемую принудительным охлаждением, определяют из выражения:

A tn.о=(1,05... 1,30).Ь хол. где Ьь.о — перепад температур по ширине полосы, образованный подустановкой принудительного охлаждения, С;

Ахом — перепад температур по ширине полосы, образующийся при охлаждвйии полосы нэ холодильнике. С, Предлагаемое техническое решение отличается от известного тем, что под установкой принудительного охлаждения зэ счет дифференцированной подачи перераспределяют расход охлэдителя по ширине и тем самым создают перепад температур между боковыми кромками полосы со снижением температуры по ширине в сторону, противоположную направлению перемещения полос на холодильнике, а величина перепада температур по ширине полосы, создаваемая принудительным дифференцированным охлаждением, в 1,05-1,30 раза больше перепада температур, образующегося при охлаждении на холодильнике.

На чертеже представлена схема реализации способа производства горячекатаных, йолос 1, включающая их обжатие в чистовых клетях 2, принудительное охлаждение под установкой 3, состоящей из коллекторов 4 с соплами 5, расположенных вдоль продольной оси рольганга 6, к которым охладитель . поступает через трубопроводы 7-10 и регулирующие клапаны 11, а также последующую. подачу полос и их охлаждение 12, Стрелкой показано направление движения полосы.

Сушность реализации способа заключается в следующем.

Полоса 1, после прокатки в клетях чистовой группы 2 по рольгангу 6 поступает под установку принудительного охлаждения 3, где подвергается воздействию охладителя, поступающего на поверхность полосы через сопла 5, расположенные на коллекторах 4, имеющих индивидуальные подводы через трубопроводы 7-10, При этом расход охладителя через коллекторы регулируется при пбмощи клапанов 11 таким образом, чтобы на кромку полосы, противоположную направлению перемещения проката, по холодильнику 12 подавалось больше охладителя при соответственном снижении расхода охладителя на другую кромку. После прохождения полосой установки принудительного охлаждения по ее ширине образуется неравномерное температурное поле. причем величина перепада температуры по ширине в 1,05-1,30 раза больше перепада температур, образующегося при охлаждении на холо5 дильнике без использования предлагаемого способа. При этом в металле возникаюттемпературные напряжения определенного знака, вызывающие возникновение серповидности, однако при поступлении полосы на холодильнике, где она находится между предыдущей, более холодной, и последующей за ней, более горячей, полосами, температурное поле выравнивается, а следовательно, и температурные напряжения снижаются, серповидность исправляется,т.к. условия охлаждения кромок данной полосы йа холодильнике различные, Величина перепада температур по ширине полосы. образующегося на холодильнике, зависит от ряда технологических характеристик процесса, в т.ч. от ширины и

1784299 толщины полосы, теплофиэических свойств металла, темпа прокатки, условий охлаждения на холодильнике и др. В то же время известно, что температура конца прокатки находится на уровне (800...1000) С, следо- 5 вательно, охлаждение полос, а значит и теплообмен между двумя соседними полосами, влияющими на образование серповидности на холодильнике, начинается от этих температур и завершается при температуре 10 (400...500) С, когда предел текучести достигает величины, превышающей термические напряжения в металле, которые уже не влияют на геометрию полосы.

При проведении промышленных иссле- 15 дований на различных станах установлено, у что максимального значения перепад температур по ширине полосы без использования предлагаемого способа достигается при охлаждении на (20„,40)7 от начальной 20 температуры при перемещении полос по холодильнику, что соответствует расстоянию, равному от первой трети до половины длины холодильника, в зависимости от толщины и ширины полос, а также времени, 25 необходимого для перемещения полос с транспортного рольганга на холодильник.

Величина перепада температур достигает (80.„120) С. При этом температурные напряжения достигают максимальной величи- 30 ны, что обусловливает искривление полосы и возникновение серповидности.

В предлагаемом способе производства горячекатаных полос под установкой принудительного охлаждения заранее создают 35 перепад температур и, следовательно, температурные напряжения противоположного знака, превышающие в 1,05-1,30 перепад температур, образующийся на холодильнике без использования принудительного спо- 40 соба, Для систем принудительного охлажде- -. ния могут быть использованы различные охладители и способы их подачи на поверхность горячей полосы, Наиболее эф- 45 фективным, с точки зрения обеспечения высокой интенсивности охлаждения с возможностью ее регулирования в широких и редел ах, я вля ется способ водо воздуш ного охлаждения. В этом случае, при ойтималь- 50 ном удельном расходе воды, теплообмен между охладителем и горячим металлом происходит при значении коэффициента теплоотдачи на уровне а=1700...2200

Вт/(м ° С). Для таких значений асоздание 55

2о необходимого перепада температур по ширине полосы может быть достигнуто при перераспределении расхода охладителя по ширине с увеличением до (20...30)о на кромку, противоположную направлению движения полосы в холодильнике, в зависимости от толщины полосы и температуры конца прокатки.

При увеличении расхода менее чем на

20, что соответствует минимальной толщине полосы (согласно ГОСТ 82-70 для универсального широкополосного проката) и перепаду температур, образующемуся на холодильнике, равному 80 С, создаваемый под установкой принудительного охлаждения перепад температур не обеспечит компенсацию темп ературных напряжений, возникающих при охлаждении на холодильнике,и цель изобретения не будет достигнута в полной мере. При увеличении расхода охладителя на кромку полосы более чем на

30, что соответствует максимальной толщине полосы (ГОСТ 82-70) и перепаду температур, образующемуся на холодильнике, равному 120 С, перепад температур по ширине превысит необходимое значение для компенсации температурных напряжений, возникающих при охлаждении на холодильнике, что приведет к образованию серповидности противоположного знака.

При других характеристиках теплообмена под установкой принудительного охлаждения (величина коэффициента а, способ подачи охладителя и др.) условия перераспределения ахладителя по ширине полосы могут быть определены аналогично, . Превышение величины перепада температур по ширине полосы после принудительного охлаждения в 1,05...1,30 раза перепада температур, образующегося при охлаждении на холодильнике, обусловлено изменением температурного поля полосы при перемещении по транспортному рольгангу от установки принудительного охлаждения до холодильника, где происходит частичное выравнивание температур между боковыми кромками. В зависимости от скорости перемещения полос по транспортному рольгангу, а также от его длины, время перемещения полосы составляет (20...60) с.

При этом, согласно теоретическим и экспериментальным данным. снижение температурного поля полосы, а также выравнивание перепада температур по ширине может составлять (5...30)Д . Следовательно, перепад температур по ширине, создаваемый под ус:тановкой принудительного охлаждения. должен на эту величину .превышать перепад температур, образующийся при охлаждении на холодильнике. Превышение перепада температур по ширине полосы под установкой принудительного охлаждения менее, чем на

5 Я по сравнению с перепадом температур, необходимым для компенсации темпера1784299

10

30

50 турных напряжений, образующихся на холодильнике, что соответствует максимальной скорости транспортировки и минимальной длине транспортного рольганга, приведет к тому, что полоса, поступая на холодильник, будет иметь меньший перепад по ширине полосы, чем необходимый для компенсации температурных напряжений, возникающих при охлаждении на холодильнике, что приведет к недостижению поставленной цели изобретения, Превышение перепада температур по ширине полосы после установки принудйтельного охлаждения более чем в 1,30 раза, что соответствует минимальной скорости транспор тировки и максимальной длине транспортного рольганга, приведет к тому, что полоса, поступая на холодильник, будет иметь больший перепад температур по ширине полосы, чем необходимый для компенсации температурных напряжений, возникающих при охлаждении на холодильнике, что приведет к образованию серповидности протйсоположного знака, что также приведет к недостижению поставленной цели изобретения.

Указанные интервалы превышения перепада температур по ширине полосы после установки принудительного охлаждения получены в результате аналитических и промышленных исследований на ряде прокатных станов. Результаты испытаний способа в промышленных условиях представлены в таблице (изгиб полосы в противоположную

CTOPOH g).

Как видно из таблицы, превышение величины перепада по ширине полосы после принудительного охлаждения менее чем на

5% по сравнению с At><> приводит к недостаточному снижению серповидности полос (опыты 1-2, 13-14). Увеличение величины перепада после принудительного охлаждения более чем на 30% по сравнению с Atxo приводит к образованию серповидности обратного знака (опыты 11-12. 22-23), Оптимального значения снижение серповидности достигает при превышении перепада температур после принудительного охлаждения, по сравнению с Atxo»» на уровне 5% для минимального вреМени транспортировки (опыты 3.15), а также на уровне 30% для максимального времени транспортировки(опыты 10, 21). Все остальные значения превышения Ль.<. над Atxo

s диапазоне изменения толщины полосы от

6 мм до 25 мм" находятся в пределах (5...30)%. Исходя из данных исследований и определены пределы изменения перепада температур по ширине полосы после установки принудительного охлаждения по сравнению с перепадом температур, образующимся при охлаждении полос на холодильнике.

Преимущество предлагаемого способа производства горячекатаных полос по сравнению с известными заключается в снижении брака по серповидности за счет перераспределения расхода охладителя, подаваемого на боковые кромки полосы, что создает неравномерное поле температур по ширине полосы. При этом образуются термические напряжения противоположного знака тем, которые имеют место при охлаждении на холодильнике, где с одной стороны полосы находится более горячая, а с другой — более холодная полосы. Напряжения, созданные в полосе искусственным путем под установкой принудительного охлаждения, компенсируют термические напряжения, возникающие при охлаждении на холодильнике, что в конечном итоге снижает общую серповидность готового проката. При этом поставленная цель достигается без увеличения материальных и энергетических затрат, т.к, реализация предлагаемого способа не требует установки дополнительных секций или увеличения общего расхода охладителя.

В качестве примера конкретной реализации способа рассмотрим условия производства полос на стане 800 OXMK. На стане производят прокатку полос толщиной (6...25) мм из углеродистых и низколегированных марок стали. Рассмотрим охлаждение стальной полосы толщиной 16 мм после чистовой группы клетей с температурой конца прокатки 900 С, движущейся по рольгангусо скоростью 2 м/с. цля принудительного охлаждения используется секция с рядом сопел, расположенных над ропьгангом вдоль направления движения проката, Средний удельный расход воды на охлаждение составляет 50 м /(м-ч). Перепад темпез ратур по ширине полосы при охлаждении на холодильнике стана 800 ОХМК составляет

100 С, для полосы толщиной 16 мм. Время перемещения полосы по транспортному ропьгангу составляет 40 с.

Исходя гз этих данных, перепад температур, создаваемый под установкой принудитепьного охлаждения, может быть обеспечен при подаче на кромку. противоположную направлению движения полос по холодильнику, расхода воды на 25% большего, чем на противоположную. Расход воды чеоез крайние коллекторы составит 56 м /(м ч) и 44 м /(м.ч) соответственно, При

3 3 2 этом перепад температур по ширине полосы посла установки принудительного охлаждения составляет 115-120 С. что в 1,17 раз

1784299

% превыш, ht>,о над õpï

Время транспортировки,с õpï

Серповидность на всю длину плосы мм

Опыт

h полосы, мм

5-6

3-4 .

1-2

-(2-3)

7-8

6-8

5-7

3-4

2-3

1-2

-(2-3) 80

83

84

103

104

105

1

2 3

5

7

9

4

80

6

12,5

29

13

14

110

126

127

20.

5-7

3-4

1-2

-(3-4) 4

156

157

160 .

17

29

31

33 8-10

6-9

4-7

2-3

1-2

-(2-3)

5-6

120

17

18

19

21

22

23 больше перепада температур, образующегося при охлаждении на холодильнике. Перемещаясь по транспортному рольгангу до холодильника при охлаждении полосы на воздухе перепад температур эа 40 с уменьшится (выравнивается) до величины

100ОС. При охлаждении на холодильнике в условиях, когда с одной стороны лежит более холодная, а с другой — более горячая полоса, йроисходит выравнивание температурного поля по ширине полосы и перепад температур, созданный под установкой принудительного охлаждения, исчезает. При этом кромка полосы с более высокой температурой находится рядом с более холодной полосой, IlpoKBTBHHoA ранее, а кромка полосы с более низкой температурой находится рядом с более горячей полосой, прокатанной позднее. Таким образом, температурное поле полос к середине холодильника выравнивается и образование серповидности за счет температурных напряжений, образующихся при охлаждении на холодильйике, не происходит.

Применение предлагаемого способа позволит выравнять температуру по аирйне полосы без дополнительных материальных и энергетических затрат и, тем самым, уменьшить отсортировку по дефектам серповидности на (50...60)%.

Формула изобретения

Способ горячей прокатки полос, поеимущественно широких, включающий нагрев и последовательное обжатие в одной

5 или нескольких клетях, принудительное охлаждение до заданной температуры после последнего обжатия за счет дифферен цированной подачи охладител.-, по ширине полосы, и пбследующее охлаждение полосы на

10 холодильнике при пере.1ещении ее перпендикулярно направлению прокатки, о т л ич в ю шийся тем, что, с целью снижения серповидности без увеличения материальных и энергетических затрат, при принуди15 тельном охлаждении поло:ы создают пере ад темп.;ратур между зе боковыми крок.ками со снижением емпературы по шигине поло:ы в сторону, противоположную направлению перемещения полос на

20 хо :одильнике, а величину перепада темпера ур по ширине полосы, создаваемую прину. ительным охлаждением, определяют из в:ь":ражения

Лтп.о= (1,05-1,30) Atypic, 25 .де Жл.p. — перепад температур по ширина ..полосы, образованный под установкой при нуди1ельного охлаждения, С;

6t>pn — перепад температур по ширине полосы, образующийся при охл,ждении по30 лосы на холодильнике, С.

1784299

Составитель А.Авраменко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор П.Герещи

Редактор А.Тычина

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

Заказ 4331 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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