Способ горячей прокатки полос

Изобретение предназначено для повышения качества горячекатаных стальных полос, получаемых на непрерывных широкополосных станах горячей прокатки, оснащенных системами межклетевого охлаждения. Способ включает подачу полосы в непрерывную чистовую группу клетей по промежуточному рольгангу, многопроходное обжатие полосы в непрерывной группе клетей на заправочной скорости и охлаждение полосы подачей на нее воды в межклетевых промежутках. Повышение стабильности поперечного профиля и механических свойств по длине полос обеспечивается за счет того, что расход охлаждающей воды по длине полосы снижают пропорционально времени нахождения соответствующего участка полосы на промежуточном рольганге, и при прокатке полос толщиной 1,5-16 мм заправочную скорость поддерживают в пределах 4-14 м/с, а снижение расхода охлаждающей воды по длине полосы производят в диапазоне от 1,8 м³/с до 1,2 м³/с. 1 табл.

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении стальных полос на непрерывных широкополосных станах горячей прокатки, оснащенных системами межклетевого охлаждения.

Известен способ горячей прокатки полос [1], согласно которому слябы нагревают в методической печи, прокатывают в черновой группе клетей непрерывного широкополосного стана и по промежуточному рольгангу подают в непрерывную чистовую группу клетей, в которой полосу прокатывают с охлаждением путем подачи воды в межклетевых промежутках, причем в предпоследнем межклетевом промежутке расход охлаждающей воды устанавливают по эмпирической зависимости:

Q=1215×(326-t_кп+0,518·t₆+23,97·h₁₂),

где Q - общий расход охлаждающей воды;

h₁₂ - толщина полосы за последней клетью;

t₆ - температура полосы на входе в чистовую группу клетей;

t_кп - температура конца прокатки.

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает повышения качества горячекатаных полос путем повышения стабильности поперечного профиля и механических свойств по их длине.

Известено устройство для стабилизации температуры полосы в чистовой группе стана горячей прокатки, реализующее способ, включающий подачу полосы в непрерывную чистовую группу клетей по промежуточному рольгангу, многопроходное обжатие полосы в непрерывной группе клетей и охлаждение полосы подачей на нее воды в межклетевых промежутках, предполагающее регулирование расхода воды по длине полосы, причем регулирование воды по длине полосы ведут с учетом переменной составляющей температуры полосы на входе в чистовую группу, вызванную наличием «глиссажных меток». Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает полную компенсацию отрицательного падения температуры к заднему концу по длине раската (температурного клина), образующегося из-за различного времени нахождения участков раската на промежуточном рольганге перед чистовой группой [3].

Известен также способ горячей прокатки полос на широкополосном стане, включающий прокатку сляба в черновой группе клетей, охлаждение раската и последующую прокатку в чистовой группе, отличающийся тем, что, с целью повышения качества проката путем снижения продольной разнотолщинности и уменьшения колебания механических свойств по длине полос, охлаждение раската ведут со снижением температуры от переднего конца к заднему, определяемой из выражения:

Δt=K·(C·(t1-t2)/H+Δt0)·(1-L1/Lp),

где t1 и t2 - соответственно машинное время прокатки раската в чистовой и черновой группах клетей, с;

Н - толщина раската, мм;

С=30-56 - коэффициент, зависящий от требуемой температуры раската на входе в чистовую группу клетей;

Δt0 - перепад температуры по длине раската на выходе из черновой группы клетей, °С;

L1 и Lp - текущая и полная длина раската соответственно, м;

К=0,3-0,1 - коэффициент, характеризующий условия охлаждения раската на промежуточном рольганге.

Недостаток известного способа состоит в том, что он требует дополнительных усилий по организации охлаждения раската до чистовой группы и накладывает ограничения на машинное время прокатки в черновой и чистовой группе, а также температуре конца раската.

Наиболее близким аналогом (по своей технической сущности и достигаемым результатам) к предлагаемому изобретению является способ горячей прокатки полос, включающий подачу раската в непрерывную чистовую группу клетей по промежуточному рольгангу, многопроходное обжатие полосы в непрерывной группе клетей на заправочной скорости, не превышающей 12 м/с, последующее увеличение скорости прокатки до рабочей и охлаждение полосы подачей на нее воды в межклетевых промежутках [2].

Недостатки известного способа состоят в низком качестве горячекатаных полос из-за нестабильности поперечного профиля и механических свойств по их длине.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении качества горячекатаных полос путем повышения стабильности поперечного профиля и механических свойств по их длине.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе горячей прокатки полос толщиной 1,5-16 мм, включающем подачу полосы в непрерывную чистовую группу клетей по промежуточному рольгангу, многопроходное обжатие полосы в непрерывной группе клетей на заправочной скорости и охлаждение полосы подачей на нее воды в межклетевых промежутках, согласно предложению начальный расход охлаждающей воды устанавливают в диапазоне от 1,8 м³/с до 1,2 м³/с и снижают по длине полосы пропорционально времени нахождения соответствующего участка полосы на промежуточном рольганге. Кроме того, при прокатке полос заправочную скорость поддерживают в пределах 4-14 м/с.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в следующем. Межклетевое охлаждение полосы водой должно обеспечивать одновременно достижение как высоких и стабильных механических свойства стали по длине полос, так и симметричный двояковыпуклый (чечевицеобразный) профиль поперечного сечения полос, формируемый регламентируемым прогибом рабочих валков. Однако известные способы горячей прокатки с межклетевым охлаждением полос не учитывают полностью его влияния на форму поперечного сечения и ее стабильность по длине полос. Это приводит к увеличению выпуска несоответствующей металлопродукции.

Предлагаемое техническое решение для прокатки полос толщиной 1,5-16 мм, согласно которому начальную величину расхода охлаждающей воды в межклетевых промежутках устанавливают в диапазоне от 1,8 м³/с до 1,2 м³/с и далее расход охлаждающей воды по длине полосы снижают пропорционально времени нахождения (т.е. охлаждения) соответствующего участка полосы на промежуточном рольганге, а заправочную скорость при этом поддерживают в пределах 4-14 м/с, позволяет компенсировать отрицательное влияние падения температуры к заднему концу по длине раската. Это обеспечивает стабилизацию усилия прокатки, прогиба рабочего валка и профиля поперечного сечения по длине полосы. Кроме того, достигаемое выравнивание температуры по длине полосы в процессе прокатки благоприятно сказывается на стабильности ее механических свойств. В результате имеет место повышение качества горячекатаных полос.

Экспериментально установлено, что заправочная скорость при прокатке полос толщиной 1,5-16 мм должна составлять 4-14 м/с. Увеличение заправочной скорости более 14 м/с вызывает нестабильность транспортирования переднего конца полосы, его отрыв от отводящего рольганга вследствие проявления аэродинамического эффекта, что приводит к созданию аварийной ситуации.

При начальной величине удельного расхода воды более 1,8 м³/с имеет место переохлаждение полос толщиной 1,5-16 мм. Это ухудшает их механические свойства, приводит к росту усилий прокатки по клетям, нестабильности прогиба валков и профиля поперечного сечения полос. Сокращение начальной величины удельного расхода воды менее 1,2 м³/с существенно уменьшает эффективность межклетевого охлаждения передних концов полос. В этом случае для получения заданной температуры конца прокатки необходимо снижать скорость прокатки и производительность прокатного стана, что нецелесообразно.

Примеры реализации способа

Непрерывно литые слябы толщиной 250 мм из стали марки Ст3сп нагревают в методической печи с шагающими балками до температуры аустенитизации Т_а=1250°С. Очередной сляб выдают на печной рольганг непрерывного широкополосного стана 2000 горячей прокатки полос. Нагретый сляб прокатывают в черновой группе клетей в раскат толщиной Н₀=34 мм, который поступает на промежуточный рольганг. По промежуточному рольгангу раскат транспортируют к непрерывной 7-клетевой группе клетей, в которой производят его прокатку на заправочной скорости V_з=11 м/с в полосу конечной толщины H₁=4 мм с межклетевым охлаждением водой, суммарный расход которой составляет Q=1,4 м³/с.

Выходящий из валков последней клети передний конец прокатанной полосы на заправочной скорости транспортируют по отводящему рольгангу с одновременным охлаждением полосы водой до температуры смотки Т_см=620°С. Начальный расход охлаждающей воды в межклетевых промежутках устанавливают равным Q=1,4 м³/с.

В процессе прокатки раската, по мере его самопроизвольного охлаждения, производят равномерное снижение расхода воды, подаваемой на охлаждение полосы в межклетевых промежутках, с исходной величины Q=1,4 м³/с, пропорционально времени нахождения соответствующего его участка на промежуточном рольганге.

Прокатанную полосу сматывают в рулон. Благодаря равномерному снижению расхода охлаждающей воды в межклетевых промежутках с Q=1,4 м³/с к концу полосы достигается стабилизация профиля поперечного сечения по всей ее длине, который приобретает наиболее оптимальную двояковыпуклую чечевицеобразную форму, а также формирование равномерных механических свойств. Это повышает качество прокатываемых полос.

Варианты реализации способа горячей прокатки полос представлены в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, следует, что в случае реализации предложенного способа (варианты 2-4) обеспечивается формирование симметричного двояковыпуклого чечевицеобразного профиля поперечного сечения полосы по всей ее длине, а также стабильных механических свойств. Благодаря этому достигается максимальный выход годных горячекатаных полос.

Таблица.
Режимы горячей прокатки полос и показатели их эффективности
№ варианта	Vз, м/с	Q, м3/с	Показатели эффективности режимов прокатки
Форма поперечного сечения полосы	Выход годного по мех. свойствам и поперечн. профилю полосы, %
1.	8	1,1	двояковогнутая	85,1
2.	9	1,2	чечевицеобразная, симметр.	99,8
3.	11	1,4	чечевицеобразная, симметр.	99,9
4.	14	1,8	чечевицеобразная, симметр.	99,8
5.	15	1,9	увеличен. разнотолщинность	86,6

В случаях запредельных значений заявленных параметров (см. таблицу варианты 1 и 5) имеет место нарушение оптимальной формы профиля поперечного сечения полосы стабильности механических свойств, приводящих к снижению выхода годного.

Технико-экономические преимущества предложенного способа прокатки полос толщиной 1,5-16 мм состоят в том, что в процессе прокатки с начальной величиной расхода охлаждающей воды в межклетевых промежутках в диапазоне от 1,8 м³/с до 1,2 м³/с и дальнейшем снижении расхода по длине полосы пропорционально времени нахождения соответствующего участка полосы на промежуточном рольганге при заправочной скорости прокатки в пределах 4-14 м/с достигается одновременная стабилизация двояковыпуклого чечевицеобразного профиля поперечного сечения и механических свойств полос. В результате обеспечивается повышение качества горячекатаных полос как за счет повышения стабильности поперечного профиля, так и механических свойств по их длине.

Литература

1. Патент 2152278, Российская Федерация, МПК В21В 1/26, 2000 г.

2. А.П.Грудев и др. Технология прокатного производства. М.: Металлургия, 1994, с.358-365 (прототип).

3. SU 869892, А, 07.10.1981 г.

4. SU 1752456, А1, 07.08.1992 г.

Способ горячей прокатки полос толщиной 1,5-16 мм, включающий подачу полосы в непрерывную чистовую группу клетей по промежуточному рольгангу, многопроходное обжатие полосы в непрерывной группе клетей на заправочной скорости и охлаждение полосы подачей на нее воды в межклетевых промежутках, отличающийся тем, что начальную величину расхода охлаждающей воды устанавливают в диапазоне от 1,8 м³/с до 1,2 м³/с и снижают по длине полосы пропорционально времени нахождения соответствующего участка полосы на промежуточном рольганге, при этом заправочную скорость поддерживают в пределах 4-14 м/с.