Способ охлаждения рулонов горячекатаных полос

 

Изобретение относится к прокатному производству, является усовершенствованием известного технического решения по авт. св. N 1533339 и может быть использовано при изготовлении стальных горячекатаных полос на широкополосных и штрипсовых станах. Цель изобретения - сокращение времени охлаждения и расхода охлаждающей воды. Способ включает периодическую подачу к торцевой поверхности рулонов воды. Соотношение длительности периода охлаждения и времени подачи воды в нем составляет 1,49 - 5,88. При этом после охлаждения рулона до температуры A_r1 - (100 ^oC 200)^oС время подачи охладителя в каждом последующем периоде увеличивают на величину Δτ₁=(8-18)·10^-5m/F с, где m - масса рулона, кг; F - площадь охлаждения поверхности рулона, м². 1 табл.

Изобретение относится к прокатному производству, является усовершенствованием известного технического решения по авт.св. N 1533339 и может быть использовано при изготовлении стальных горячекатаных полос на широкополосных и штрипсовых станах.

По основному авт.св. СССР N 1533339 известен способ охлаждения рулонов горячекатаных полос, включающий подачу к их торцевой поверхности воды, причем подачу воды осуществляют периодически, а отношение общего времени периода охлаждения к времени подачи охладителя (скважность) 1,49-5,88. Время подачи охладителя в процессе всего периода охлаждения является постоянным и определяется по предложенной зависимости.

Недостатками известного способа заключаются в следующем. Скорость охлаждения рулона определяет как уровень механических свойств прокатанных полос, так и время охлаждения рулона и расход охлаждающей воды. При этом механические свойства прокатанных полос, как показали исследования, формируются в температурном интервале от температуры смотки до А_r1 (100-200^оС) и в процессе дальнейшего охлаждения рулона от скорости охлаждения практически не зависят. В известном способе режимы охлаждения направлены на формирование механических свойств стали, и, оставаясь постоянными в течение всего периода охлаждения, не обеспечивают максимально возможное сокращение времени охлаждения и расхода охлаждающей воды.

Цель изобретения сокращение времени охлаждения и расхода охлаждающей воды.

Это достигается тем, что в известном способе согласно изобретению после охлаждения рулона до температуры A_r1 (100-200^оС), время подачи охладителя в каждом последующем цикле увеличивают по следующей зависимости: Δτ₁=(8-18)·10 где Δτ₁ увеличение времени подачи охладителя, с; m масса рулона, кг; F площадь охлаждаемой поверхности рулона, м².

Известное и предлагаемое техническое решения имеют следующие общие признаки. Оба они являются способами охлаждения рулонов горячекатаных полос. Оба включают подачу к их торцевой поверхности воды. В обоих случаях подачу воды осуществляют периодически, а соотношение общего времени периода охлаждения по времени подачи охладителя составляет 1,49-5,88. Отличия предложенного способа состоят в том, что после охлаждения рулона до температуры A_r1 (100-200^оС) время подачи охладителя в каждом последующем цикле увеличивают по следующей зависимости: Δτ₁=(8-18)·10 где Δτ₁ увеличение времени подачи охладителя, с; m масса рулона, кг; F площадь охлаждаемой поверхности рулона, м².

Указанные отличительные признаки проявляют во всей совокупности новые свойства, не присущие им в известных совокупностях признаков и заключающиеся в сокращении времени охлаждения и расхода охлаждающей воды. Это свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "существенность отличий".

Сущность изобретения заключается в следующем. Поскольку механические свойства горячекатаных стальных полос формируются после смотки рулона в диапазоне температур охлаждения от температуры смотки Т_см до температуры A_r1 (100-200^оС), то в этом температурном охлаждение следует вести согласно основному изобретению со скважностью периодической подачи 1,49-5,88, а время подачи охладителя τ₁ устанавливать по зависимости τ₁ c˙ n˙ t/q˙ F (здесь и далее все обозначения, как в основном изобретении). После того, как свойства полосы в рулоне будут сформированы и перестанут зависеть от скорости охлаждения, становится возможным увеличить интенсивность охлаждения без ухудшения физико-механических свойств металла. Для этого продолжительность каждого последующего цикла подачи охладителя увеличивают от цикла к циклу на регламентированную величину, находящуюся в прямой пропорции к массе рулона с коэффициентом пропорциональности (8-18) ˙10^-5 и обратно пpопоpциональную площади охлаждаемой поверхности. Размерность коэффициента пропорциональности с ˙м²/кг.

Увеличение интенсивности охлаждения рулона от температуры A_r1 (100-200^оС) и обеспечивает сокращение времени охлаждения и расхода охлаждающей воды.

Необходимость увеличения времени подачи охладителя можно объяснять следующим. По мере снижения температуры рулона уменьшается температурный напор, и, как следствие, удельный тепловой поток, отводимый от рулона, уменьшается. Для того, чтобы величина удельного теплового потока, отводимого от рулона, сохранялась в пределах 9,3-0,6˙10⁷ Вт/м², время подачи охладителя следует увеличивать от цикла к циклу, поддержания тем самым максимальную скорость охлаждения.

Вид зависимости Δτ₁ от параметров охлаждаемого рулона объясняется следующим. Чем больше масса m, тем больше полная теплоемкость рулона, т.е. с увеличением m для снижения температуры охлаждаемого металла с максимально возможной интенсивностью время подачи охладителя следует увеличивать на большую величину, чтобы отвести большее количество тепла. В то же самое время, чем больше площадь охлаждаемой поверхности F, тем эффективнее процесс охлаждения и меньше потребность в охладителе.

Коэффициент пропорциональности, равный (8-18) ˙10^-5, определен экспериментально, исходя из минимального времени охлаждения и расхода охлаждающей воды. При коэффициенте пропорциональности менее 8˙10^-5 увеличение длительности подачи охладителя Δτ₁ недостаточно для поддержания максимально возможного удельного теплового потока по мере охлаждения рулона. Это увеличивает время охлаждения и расход охлаждающей воды. Увеличение коэффициента пропорциональности более 18 ˙10^-5 нецелесообразно, т.к. во-первых, из-за переохлаждения поверхности снижается величина удельного теплового потока, отводимого от рулона, что уменьшает скорость охлаждения и, во-вторых, приводит к избыточному расходу воды.

Способ осуществляют следующим образом.

Полосу из стали 08Ю прокатывают на непрерывном широкополосном стане 2000 горячей прокатки до конечной толщины 3,0 мм и охлаждают на отводящем рольганге до температуры смотки 600^оС, равной нижней критической точке A_r1. Полосу сматывают в рулон массой m 36000 кг. Площадь торца рулона F 2,889 м². Смотанную полосу устанавливают на стенд для охлаждения рулонов. На верхний торец рулона периодически подают охлаждающую воду с расходом 1,1 м³/ч. Время подачи охладителя τ₁ устанавливают равным τ₁= 24,7 c а за счет длительности паузы τ₂ 34,1 с отношение (τ₁ + τ₂)/τ ₁ поддерживают 2,38. Такой режим охлаждения выдерживают до температуры начала форсированного охлаждения Т_ф A_r1 150^оС 600^оС 150^оС450^оС. При этом завершается формирование требуемых механических свойств стали. Падение температуры рулона приводит к уменьшению удельного теплового потока, отводимого от рулона. С целью его увеличения до максимально возможной величины время подачи охладителя в каждом последующем цикле увеличивают на
Δτ₁= K 13·10 1,6 c при коэффициенте пропорциональности К13 ˙10^-5.

Таким образом, время подачи охладителя в первом цикле составит
τ₁⁽¹⁾ τ₁ + Δ τ₁ 24,7 с + 1,6 с 26,3 с
Время подачи охладителя во втором цикле будет равно
τ₁⁽²⁾ τ₁^(I) +Δ τ ₁ 26,3 с + 1,6 с 27,9 с, а время подачи охладителя в i-м цикле составит
τ₁⁽ⁱ⁾ τ₁^(i-1) + Δ τ₁ τ ₁ + i ˙ Δ τ₁.

Отношение ( τ₁ + τ₂)/τ ₁ сохраняют постоянным и равным 2,38 в течение всего периода охлаждения рулона.

Последовательное увеличение времени подачи охладителя от цикла к циклу по мере снижения температуры рулона обеспечит поддержание максимально возможного удельного теплового потока, отводимого от рулона. Это сократит время охлаждения рулона Т_охл. с 5,1 до 3,4 ч и расход охлаждающей воды Q с 0,031 до 0,027 м³/т при сохранении уровня показателей качества полосы σ_т 243-265Н/мм²; δ 30% неплоскостность 3 мм/м и снижении пораженностью окалиной с 2,7 до 2,1%
Варианты реализации способа приведены в таблице.

Из данных таблицы следует, что при реализации предложенного способа (варианты 2-4) достигается сокращение времени охлаждения рулона и расхода охлаждающей воды. Показатели качества полосы остаются на высоком уровне. К случаям запредельных значений заявленных параметров (варианты 1, 5-7) происходит увеличение времени охлаждения и расхода охлаждающей воды. Аналогичные результаты имеют место и при реализации способа-прототипа (вариант 8).

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что охлаждение рулона с периодической подачей к их торцевой поверхности воды при отношении общего времени периода охлаждения ко времени подачи охладителя 1,49-5,88 вначале до температуры A_r1 (100-200^оС) с постоянным временем подачи охладителя, а затем с увеличением времени подачи в каждом последующем цикле на величину, определяемую по эмпирической зависимости, позволяет, во-первых, сформировать требуемый уровень свойств горячекатаных полос, равномерный по их длине, и, во-вторых, за счет поддержания максимального теплового потока, отводимого от рулона в процессе уменьшения его температуры, сократить время охлаждения и расход охлаждающей воды.

Формула изобретения

СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС, включающий периодическую подачу к их торцевой поверхности воды, причем отношение общего периода охлаждения к времени подачи охладителя составляет 1,49 - 5,88, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени охлаждения и расхода охлаждающей воды, после охлаждения рулона до температуры Ar₁ - (100 - 200)^oС, время подачи охладителя в каждом последующем периоде увеличивают на величину
Δτ₁=(8-18)·10^-5·m/F, с,
где m - масса рулона, кг;
F - площадь охлаждаемой поверхности рулона, м².

РИСУНКИ

Рисунок 1