Способ термообработки рулонной стали

Изобретение относится к термообработке стали, в частности к отжигу рулонных полос в колпаковых печах. Для повышения производительности и сокращения производственных затрат осуществляют установку холоднокатаных рулонов под муфелем печи в стопу с размещением конвекторных колец между всеми рулонами, при этом в стопу устанавливают пять рулонов полосовой стали шириной 975…1030 мм с расстоянием от крышки муфеля до торца верхнего рулона в пределах 0,009…0,037 от полной высоты муфеля, используя конвекторные кольца толщиной 50…80 мм, величина которых обратно пропорциональна ширине полос в рулонах.

 

Изобретение относится к технологии термообработки стали и может быть использовано при отжиге рулонного полосового проката в колпаковых печах с азотно-водородной защитной атмосферой.

Различные виды отжига листовой стали достаточно подробно описаны, например, в книге Ю.М.Лахтина «Металловедение и термическая обработка металлов», М.: Металлургия, 1969 г., с.236-244. Отжиг осуществляется в термических печах разнообразного типа, в том числе в колпаковых, где рулонная сталь устанавливается в стопы. В качестве защитной атмосферы наиболее часто используются водород и азот либо их смесь.

Известен способ термообработки горячекатаной углеродистой стали для холодной высадки, в котором температуру начала нагрева принимают обратно пропорциональной величине среднего содержания углерода в стали и ведут с определенной скоростью (см. а.с. СССР №1717645, кл. C21D, 1/02, опубл. в БИ №9, 1992 г.). Однако этот способ неприемлем для отжига рулонной стали в одностопных колпаковых печах.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является технология термообработки (рекристаллизационного отжига), описанная в технологической инструкции ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» № ТИ-101-П-ХЛ5-157-2004 «Термообработка рулонов холоднокатаной стали в колпаковых газовых одностопных печах ЛПЦ-5», Магнитогорск, 2004, с.12 и 15.

Эта технология включает установку рулонов холоднокатаной стали под муфелем печи в стопу с размещением конвекторных колец между всеми рулонами и характеризуется тем, что в стопу устанавливаются четыре рулона, причем на верхний из них укладывается специальная крышка с внутренним отверстием диаметром 210 мм. Недостатком известной технологии является относительно малая загрузка колпаковой печи, что снижает ее производительность и приводит к увеличению расхода топлива (газа) и электроэнергии, при этом повышаются производственные затраты.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение производительности и сокращение производственных затрат.

Для решения этой задачи предлагаемый способ термообработки включает установку холоднокатаных рулонов под муфелем печи в стопу с размещением конвекторных колец между всеми рулонами, при этом в стопу устанавливают пять рулонов из полос шириной 975…1030 мм с расстоянием от крышки муфеля до торца верхнего рулона в пределах 0,009…0,037 от полной высоты муфеля, используя конвекторные кольца толщиной 50…80 мм, величина которых обратно пропорциональна ширине полос в рулонах.

Приведенные параметры способа получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в улучшении прогрева нижнего рулона, находящегося в наихудших условиях нагрева. Это достигается устранением верхней крышки, что позволяет устанавливать в стопу дополнительный рулон. Роль этой крышки выполняет расстояние определенной величины между торцом пятого рулона и внутренней поверхностью (крышкой) муфеля печи.

При реализации предлагаемого способа предварительно подбираются, в зависимости от фактической ширины рулонных полос, конвекторные кольца требуемой толщины, что и обеспечивает необходимое расстояние от торца верхнего рулона до крышки муфеля, создавая оптимальный режим прогрева всех рулонов в стопе.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли в ОАО «ММК». С этой целью при рекристаллизационном отжиге холоднокатаных рулонных полос в одностопных колпаковых печах с азотно-водородной защитной атмосферой варьировали параметры заявляемой технологии, оценивая результаты по производительности печей и качеству отжига, зависящего от циркуляции теплоносителя.

Наилучшие результаты (максимальная производительность печей при требуемом качестве термообработанного проката) получены при реализации заявленного способа. Отклонения от рекомендуемых параметров ухудшали достигнутые показатели.

Так, при наличии крышки на торце верхнего рулона качество отжига нижнего рулона стопы было неудовлетворительным из-за ухудшения его прогрева. Аналогичный результат наблюдался при отсутствии упомянутой крышки, но при расстоянии от поверхности (крышки) муфеля h более 0,037 полной его высоты H. При h<0,009Н ухудшалось качество металла у двух верхних рулонов, очевидно, из-за их перегрева.

Отжиг рулонной стали по известной технологии, взятой в качестве ближайшего аналога (см. выше), снизил производительность колпаковых печей в среднем на 23%, что привело к росту производственных затрат на 15%. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования, выполненные в Центральной лаборатории ОАО «ММК», показали, что использование настоящего изобретения при рекристаллизационном отжиге рулонной полосовой стали в колпаковых одностопных печах с азотно-водородной защитной атмосферой позволит повысить их производительность не менее чем на 20%, при требуемом качестве отожженного металла и снижении производственных затрат в среднем на 14%.

Пример конкретного выполнения

В одностопной колпаковой печи с азотно-водородной защитной атмосферой производится рекристализационный отжиг рулонных полос шириной В=1000 мм.

Под муфелем высотой Н=5400 мм устанавливаются в стопу пять рулонов, между которыми укладываются конвекторные кольца с h=67 мм. Полная высота стопы (с кольцами): H_C=5B+4h=5×1000+4=5270 мм.

Расстояние от крышки муфеля до верхнего рулона: ΔН=H-Hc=5400-5270=130 мм, что составляет ΔН/Н=130:5400=0.024Н.

Способ термообработки рулонной стали в колпаковой печи, включающий установку холоднокатаных рулонов под муфелем в стопу с размещением конвекторных колец между всеми рулонами, отличающийся тем, что в стопу устанавливают пять рулонов полосовой стали шириной 975…1030 мм с расстоянием от крышки муфеля до торца верхнего рулона в пределах 0,009…0,037 от полной высоты муфеля, используя конвекторные кольца толщиной 50...80 мм, которая обратно пропорциональна ширине полос в рулонах.