Способ горячей прокатки широких полос

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве горячекатаных полос. Задачей изобретения является оперативное управление геометрией раската по его ширине. Способ включает горячую прокатку полос на широкополосном стане с межклетевым охлаждением в чистовой группе клетей стана водой сверху и снизу и последующее охлаждение полосы водой на отводящем рольганге. При прокатке в чистовой группе клетей регулирование теплового профиля полосы осуществляют дифференцируемым управляемым охлаждением поверхности рабочих валков водой по ширине. Охлаждение осуществляют сверху и снизу непосредственно со стороны выхода из очага деформации. Количество воды, подаваемой в каждой последующей клети по ходу прокатки, на 5-15% меньше количества воды, подаваемой в каждой предыдущей клети. Количество воды, подаваемой на рабочие валки снизу, вдвое превышает количество воды, подаваемой сверху. Изобретение обеспечивает возможность создания в чистовой группе стана в условиях отсутствия межклетевого охлаждения полосы равномерного по всей ее ширине температурного профиля.

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных полос.

Известны способы горячей прокатки полос, включающие горячую прокатку на стане с межклетевым охлаждением поверхности полос водой с одновременной подачей охладителя на поверхность рабочих валков и последующую смотку в рулон с предварительным охлаждением полос на отводящем рольганге (см., например, пат. РФ №2037536, заявку Японии №3-10407, МКИ⁵ В21В 45/02, заявку Японии №54-10342, МКИ⁵ В21В 45/02).

Недостатками данных способов при горячей прокатке широких полос являются невозможность эффективного управления тепловым профилем полосы по ее ширине, что не позволяет обеспечить требуемый уровень геометрии при производстве широкого горячекатаного проката.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ горячей прокатки полос, включающий прокатку полос с межклетевым охлаждением в чистовой группе клетей стана водой сверху и снизу и последующее охлаждение полосы водой на отводящем рольганге (см. патент РФ №2120481).

Недостатком известного способа является сложность поддержания при прокатке широких полос в чистовой группе стана горячей прокатки, особенно в условиях отсутствия межклетевого охлаждения устойчивого по всей ширине полосы ее температурного профиля. При этом на поверхности рабочих валков чистовой группы стана могут появляться критические термические напряжения, приводящие к возникновению трещин пережога. Вследствие чего при прокатке широкой тонкой полосы значительно ухудшается ее качество, снижается производительность стана из-за частых перевалок, а также становится невозможным получить горячекатаный подкат с регламентируемым заданным профилем поперечного сечения.

Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание при горячей прокатке в чистовой группе стана условий для обеспечения в условиях отсутствия межклетевого охлаждения полосы равномерного по всей ее ширине температурного профиля, а также исключения появления трещин пережога на рабочих валках.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе горячей прокатки широких полос толщиной преимущественно 1,5-2,5 мм, включающем прокатку на широкополосном стане с одновременным регулированием теплового профиля полосы и последующее ее охлаждение водой на отводящем рольганге, согласно изобретению при прокатке в чистовой группе клетей стана регулирование теплового профиля полосы осуществляют дифференцируемым управляемым охлаждением водой поверхности рабочих валков по ширине, осуществляемым сверху и снизу полосы непосредственно со стороны ее выхода из очага деформации, локализацией подачи воды на поверхность валков, с обеспечением попадания части воды непосредственно на полосу, при этом количество воды, подаваемой в каждой последующей клети по ходу прокатки, выбирают из соотношения:

S_i-1=(1,05-1,15)S_i,

где S_i-1 - количество воды в предыдущей клети;

S_i - количество воды в последующей клети,

а количество воды, подаваемой на рабочие валки снизу от полосы, вдвое превышает количество воды, подаваемой сверху.

Отличительный признак, характеризующий дифференцируемое управляемое охлаждение поверхности рабочих валков водой сверху и снизу непосредственно со стороны выхода из очага деформации локализацией подачи воды на поверхность валков, известен (см., например, заявки Японии №47-44867, №54-10342). В настоящее время наибольшее распространение получили системы охлаждения поверхности рабочих валков клетей чистовой группы широкополосных станов горячей прокатки, в которых подача воды на поверхность валка осуществляется струями, инжектируемыми через сопла с входной и выходной сторон клети. Однако в известных технических решениях способы подачи охладителя на поверхность валка подразумевают охлаждение валков независимо от охлаждения полосы, так как для исключения попадания воды на полосу над и под полосой размещается проводковая арматура с отбойниками воды.

При производстве некоторых видов продукции (например, производство горячекатаного подката для жести), так как межклетевое охлаждение предусматривает охлаждение полосы по всей ее ширине, в чистовой группе клетей межклетевое охлаждение не используется (особенно в последних проходах) в силу необходимости формирования требуемых механических свойств подката. Поэтому при производстве горячекатаного подката толщиной 1,5-2,5 мм в чистовой группе клетей затруднительно создание необходимого переменного теплового профиля полосы по ее ширине, и, следовательно, невозможно оперативное управление геометрией раската по его ширине.

В заявляемом способе предлагается частично использовать воду, подаваемую на поверхность валка для его охлаждения и на охлаждение полосы. Это позволит, особенно в условиях отсутствия межклетевого охлаждения полосы при прокатке в чистовой группе (например, при производстве широкого тонкого горячекатаного подката «двойной ширины» для жести), обеспечить равномерное по ширине полосы управляемое охлаждение ее поверхности. Кроме того, будет исключено возможное проскальзывание полосы в межвалковом зазоре. Все это в совокупности позволит поддерживать заданный равномерный тепловой профиль полосы.

Регулирование теплового профиля полосы путем дифференцируемого управляемого охлаждения поверхности рабочих валков в известных технических решениях не обнаружено.

Отличительный признак, характеризующий количество воды, подаваемой в каждой последующей клети по ходу прокатки, на 5-15% меньше количества воды, подаваемой в предыдущей клети, в известных технических решениях не обнаружен. Так как происходит уменьшение площади поперечного сечения от клети к клети по ходу прокатки, данный признак служит для управления равномерным снижением температурного профиля полосы.

Признак, характеризующий соотношение расхода воды при охлаждении полосы, подаваемой сверху и снизу полосы, известен (см., например, пат. РФ №1817714). Как в известном техническом решении, так и в заявляемом, данный признак позволяет уменьшить разницу в механических свойствах верхней и нижней поверхностей полосы. Вода, попадая на верхнюю поверхность полосы, стекая через кромки, обладает в 2-2,5 раза большей охлаждающей способностью за счет большего времени контакта полосы с водой по сравнению с нижней поверхностью. При большем соотношении с нижней поверхности будет происходить более интенсивное охлаждение, что приведет к появлению перепада механических свойств на верхней и нижней поверхностях полосы.

На основании вышеприведенного анализа известных источников информации можно сделать вывод, что для специалиста заявляемый способ горячей прокатки полос широких полос не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентноспособности "изобретательский уровень".

Пример осуществления способа.

На широкополосном стане 2000 горячей прокатки ОАО «ММК» прокатывали полосу из стали марки 08пс размером 2,3×1670 мм.

Сляб, нагретый до требуемой температуры, поступает на широкополосный стан горячей прокатки, имеющий в своем составе черновую группу клетей, промежуточный рольганг, чистовой окалиноломатель, чистовую непрерывную группу клетей с устройствами межклетевого охлаждения, а также отводящий рольганг с охлаждающими секциями и две группы моталок. После прокатки в черновой группе клетей широкополосного стана полоса направляется по промежуточному рольгангу в чистовую группу клетей, где полоса одновременно заполняет очаг деформации нескольких клетей. Непосредственно на выходной стороне очага деформации рабочей клети чистовой группы организуется локализация подачи воды на верхнюю и нижнюю поверхности валка таким образом, чтобы часть воды попадала непосредственно на полосу. При этом количество воды, подаваемой снизу полосы, вдвое превышает количество воды, подаваемой сверху. Это осуществляют с помощью определенной конфигурации отбойников воды, установленных непосредственно на валках с выходной стороны клети. В результате на выходе из очага деформации поверхность полосы по всей ширине приобретет температурный профиль, аналогичный тепловому профилю поверхности валка. Вследствие уменьшения площади поперечного сечения от клети к клети по ходу прокатки суммарное количество воды, попадаемой на поверхность полосы от валка в каждой последующей клети по ходу прокатки, уменьшается на 5-9% относительно суммарного количества воды, попадаемой на поверхность полосы от валка каждой предыдущей клети (для выбранного типоразмера).

После прокатки в последней чистовой клети полоса попадает через отводящий рольганг к моталкам.

На основании выше изложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ горячей прокатки полос работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе.

Заявляемый способ может найти широкое применение для производства тонкого горячекатаного подката с регламентируемой формой поперечного сечения на высокопроизводительных станах горячей прокатки. В условиях ограниченного охлаждения поверхности полосы (например, при отсутствии межклетевого охлаждения) на поверхности рабочих валков чистовой группы стана могут появляться критические термические напряжения, приводящие к возникновению трещин пережога. Это существенно снижает производительность стана из-за необходимости частых перевалок. Кроме того, ухудшается качество проката вследствие невозможности управления тепловым профилем полосы в чистовой группе стана. Эти явления можно исключить, формируя заданный температурный профиль, а соответственно геометрические и механические характеристики горячекатаного подката по его ширине путем управления охлаждением полосы посредством охлаждения валка с выходной стороны очага деформации.

Следовательно, заявляемый способ, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Способ горячей прокатки широких полос толщиной преимущественно 1,5-2,5 мм, включающий прокатку на широкополосном стане с одновременным регулированием теплового профиля полосы и последующее ее охлаждение водой на отводящем рольганге, отличающийся тем, что при прокатке в чистовой группе клетей стана регулирование теплового профиля полосы осуществляют дифференцируемым управляемым охлаждением поверхности рабочих валков водой по ширине, осуществляемым сверху и снизу полосы непосредственно со стороны ее выхода из очага деформации, локализацией подачи воды на поверхность валков с обеспечением попадания части воды непосредственно на полосу, при этом количество воды, подаваемой в каждой последующей клети по ходу прокатки, выбрано из соотношения:

S_i-1=(1,05-1,15)S_i,

где S_i-1 - количество воды в предыдущей клети;

S_i - количество воды в последующей клети,

а количество воды, подаваемой на рабочие валки снизу от полосы, вдвое превышает количество воды, подаваемой сверху.