Способ производства проката на непрерывных мелкосортных и проволочных станах

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам производства сортового проката широкого марочного сортамента, и может быть использовано на непрерывных мелкосортных и проволочных станах. Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении технико-экономических показателей работы стана за счет оптимизации режима нагрева заготовок в нагревательной печи без увеличения нагрузки в линиях главных приводов клетей стана на участке с минимальной температурой металла. Из марочного сортамента сталей, прокатываемых на конкретном прокатном стане, выявляют наименее пластичную сталь и определяют температуру прокатки этой стали с точки зрения достаточной пластичности и прочностных характеристик клетей. Устанавливают распределение температуры при прокатке по длине стана, выявляя при этом участок стана с минимальной температурой прокатки и определяя падение температуры металла от нагревательной печи до этого участка. Определяют сопротивление деформации наименее пластичного металла для температуры, определяемой как сумма минимально возможной температуры его прокатки и падения температуры от нагревательной печи до участка с минимальной температурой металла по длине стана. Величина этого сопротивления деформации принимается одинаковой для остальных марок стали. По установленному сопротивлению деформации определяется температура нагрева заготовок каждой марки стали сортамента стана. Изобретение обеспечивает увеличение производительности печи, уменьшение потерь металла в окалину, исключение возникновения перегруза в линиях главных приводов клетей.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам производства сортового проката широкого марочного сортамента, и может быть использовано на непрерывных мелкосортных и проволочных станах.

При существующих способах производства проката станы проектируются для выпуска различных профилей определенного марочного сортамента. Нагрев заготовок каждой марки стали данного сортамента осуществляют до температуры аустенитного состояния, выше которой начинается ускоренный рост зерна [1].

Известен способ изготовления различных профилей проката на мелкосортном непрерывном прокатном стане, который включает нагрев заготовок и их деформацию в валках стана. Как в этом, так и в подобных ему способах нагрев заготовок осуществляют до температур, указанных выше. В то же время каждый прокатный стан проектируется с учетом обеспечения возможности деформации в валках наиболее прочной стали его марочного сортамента.

Недостатком известного способа являются повышенные энергозатраты на нагрев заготовок и снижение выхода годного за счет повышенных потерь металла в виде печной окалины при нагреве заготовок. Указанные обстоятельства снижают, кроме прочего. производительность нагревательной печи и ухудшают технико-экономические показатели ее работы и прокатного стана в целом.

В качестве прототипа принят способ производства проката на непрерывных мелкосортных и проволочных станах, включающий прокатку партий сталей некоторого марочного сортамента в заданной системе калибров, с общим для всего сортамента режимом деформаций и скоростей, а также предварительный нагрев проката до различных для каждой марки стали температур, соответствующих регламентированной величине сопротивления деформации [2].

Недостатком известного способа является отсутствие учета при его реализации падения температуры металла от нагревательной печи до участка с минимальной температурой металла по длине стана. При пониженных температурах нагрева это приводит к значительному увеличению нагрузок в линиях главных приводов клетей указанного участка стана вплоть до поломки прокатного оборудования, а при повышенных температурах нагрева к снижению производительности печи и стана в целом, увеличению потерь металла в окалину при нагреве и обезуглероженности поверхности катанки. Указанные обстоятельства снижают технико-экономические показатели работы стана.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении технико-экономических показателей работы стана за счет оптимизации режима нагрева металла в нагревательной печи, обеспечивающей повышение ее производительности без существенного увеличения нагрузок в линиях главных приводов клетей стана на участке с минимальной температурой металла.

Технический результат, достигаемый в результате реализации предлагаемого технического решения, состоит в обеспечении высокой производительности нагревательной печи без увеличения нагрузок в линиях главных приводов клетей, расположенных на участке стана с минимальной температурой металла, при производстве профилей разнообразного марочного сортамента.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе производства проката на непрерывных мелкосортных и проволочных станах, включающем прокатку партий сталей некоторого марочного сортамента в заданной системе калибров и с общим для всего сортамента режимом деформаций и скоростей, а также предварительный нагрев проката до различных для каждой марки стали температур, соответствующих регламентированной величине сопротивления деформации, нагрев каждой марки стали ведут до температуры. скорректированной с учетом ее падения по ходу прокатки для данной марки стали таким образом, что сопротивление деформации каждой марки стали соответствует сопротивлению деформации наименее пластичной марки сортамента при температуре, устанавливаемой как сумма минимально возможной температуры ее прокатки и падения температуры от нагревательной печи до участка с минимальной температурой прокатки.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что нагрев каждой марки стали ведут до температуры, скорректированной с учетом ее падения по ходу прокатки для данной марки стали таким образом, что сопротивление деформации каждой марки стали соответствует сопротивлению деформации наименее пластичной марки сортамента при температуре, устанавливаемой как сумма минимально возможной температуры ее прокатки и падения температуры от нагревательной печи до участка с минимальной температурой прокатки. Следовательно, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Сравнение с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа. Следовательно, заявляемый способ имеет "изобретательский уровень".

Способ осуществляется следующим образом.

Из марочного сортамента сталей, прокатываемых на конкретном прокатном стане. выявляют наименее пластичную сталь и определяют температуру прокатки этой стали с точки зрения достаточной пластичности и прочности оборудования. Устанавливают распределение температуры при прокатке по длине стана, выявляя при этом участок стана с минимальной температурой прокатки и определяя падение температуры металла от нагревательной печи до этого участка. Определяют сопротивление деформации наименее пластичного металла для температуры, определяемой как сумма минимально возможной температуры его прокатки и падения температуры от нагревательной печи до участка с минимальной температурой металла по длине стана. Величина этого сопротивления деформации принимается одинаковой для остальных марок стали. По установленному сопротивлению деформации определяется температура нагрева заготовок каждой марки стали сортамента стана.

Таким образом, для каждой марки стали, прокатываемой на конкретном стане. устанавливаются различные температуры нагрева, определяемые по сопротивлению деформации наименее пластичного материала для температуры, устанавливаемой как сумма минимально возможной температуры его прокатки и падения температуры от нагревательной печи до участка с минимальной температурой металла по длине стана.

Указанное обстоятельство позволяет оптимизировать режим нагрева заготовок различных марок стали, прокатываемых на конкретном мелкосортном или проволочном стане, за счет учета падения температуры металла по длине стана, обеспечивая, тем самым. повышение технико-экономических показателей его работы за счет повышения производительности нагревательной печи, предупреждения перегрузок в линиях главных приводов клетей участка стана с минимальной температурой, снижения расхода металла и обезуглероженности поверхности катанки.

Пример конкретной реализации. Заявляемый способ опробован на проволочном стане 150 Белорусского металлургического завода при производстве катанки диаметром 6,5-8,0 мм из заготовок квадратного сечения размерами 125х125 мм.

В марочный сортамент стана входят стали углеродистые обыкновенного качества. конструкционные, канатные, кордовые и сварочные стали. Наибольшее сопротивление деформации в марочном сортаменте имеет сталь 60С2, она же является и наименее пластичной.

Для реализации данного способа нагрев заготовок углеродистых и канатных марок сталей осуществляли до температур 1050-1120^oС. При этих температурах сопротивление деформации данных сталей было равно сопротивлению деформации наименее пластичной стали сортамента стали 60С2, заготовки которой нагревались до температуры 1150^oС. Прокатку осуществляли в заданной системе калибров с сохранением скорости и степени деформации для каждой марки стали. Минимальная температура, при которой сталь 60С2 пластична и возможна прокатка без образования дефектов поверхности, составляет 1050^oС. Установлено, что при прокатке на стане 150 температура металла уменьшается, достигая минимального значения в последней клети черновой группы, и затем возрастает в результате деформационного разогрева металла. Снижение температуры металла от нагревательной печи до последней клети черновой группы составляет 100^oС. Температуру (Тн) нагрева заготовок из стали 60С2 определяют как сумму минимально возможной с точки зрения пластичности температуры (1050^oС) и снижения температуры металла от нагревательной печи до последней клети черновой группы (100^oС), то есть Тн = 1050+100=1150^oС. Определяют сопротивление деформации стали 60С2 при температуре 1150^oС. которое равно 134 Н/мм². Данное сопротивление деформации было установлено одинаковым для всех марок сталей сортамента стана. Исходя из этой величины сопротивления деформации определили температуру нагрева каждой марки стали. Для углеродистых, конструкционных и канатных сталей марок 50-70 она составляет 1050-1120^oС.

Таким образом, прокатку осуществляли с равными степенями и скоростями деформации. но с различными температурами нагрева заготовок каждой марки стали, определяемой как сумма минимально возможной температуры ее прокатки и падения температуры от нагревательной печи до участка с минимальной температурой прокатки. Установленное в этом случае одинаковое для всех сталей значение сопротивления металла деформации в начале прокатки останется примерно одинаковым и на участке наибольшего падения температуры металла при прокатке и будет на этом участке равно сопротивлению деформации наименее пластичной стали.

Указанное обстоятельство позволило оптимизировать режимы работы нагревательной печи и режимы нагрева заготовок различных марок стали, прокатываемых на проволочном стане 150, что позволило увеличить производительность нагревательной печи, уменьшить потери металла в окалину при нагреве и обезуглероживание поверхности готовой катанки и улучшить, тем самым, технико-экономические показатели работы стана в целом. Последнему. кроме прочего, способствовало и то обстоятельство, что при определении температуры нагрева заготовок учитывалось снижение температуры заготовки от нагревательной печи до участка стана с минимальной температурой металла, что предупредило возникновение перегрузок н линиях главных приводов клетей этого участка стана.

Источники информации 1. "Черные металлы", 1978 г., 98, 11, с.556.

2. Авторское свидетельство СССР 1710155, кл. МПК⁶ В 21 В 1/18, 1991 - прототип.

Формула изобретения

Способ производства проката на непрерывных мелкосортных и проволочных станах, включающий прокатку партий сталей некоторого марочного сортамента в заданной системе калибров и с общим для всего сортамента режимом деформаций и скоростей, а также предварительный нагрев проката до различных для каждой марки стали температур, соответствующих регламентированной величине сопротивления деформации, отличающийся тем, что нагрев каждой марки стали ведут до температуры, скорректированной с учетом ее паления по ходу прокатки для данной марки стали таким образом, что сопротивление деформации каждой марки стали соответствует сопротивлению деформации наименее пластичной марки сортамента при температуре, устанавливаемой как сумма минимально возможной температуры ее прокатки и падения температуры от нагревательной печи до участка с минимальной температурой прокатки.