СПОСОБ СВЕРХКОМПАКТНОГО ПРОИЗВОДСТВА БЕСКОНЕЧНОЙ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ПОЛОСЫ НА НЕПРЕРЫВНО-РЕВЕРСИВНОМ ЛИТЕЙНО-ПРОКАТНОМ АГРЕГАТЕ Российский патент 1997 года по МПК B21B1/46 

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано в цехах горячей листовой прокатки металлургических заводов.

Известен способ производства горячекатаных полос, включающий непрерывную разливку тонкого сляба на машине непрерывного литья, его порезку на участки определенной длины, нагрев отрезанных участков сляба в проходной нагревательной печи, их прокатку в полосы на многоклетевом непрерывном стане, охлаждение полос в охлаждающем устройстве, их смотку на конечную моталку (см. заявку ЕР N 0266564, кл. B 21 B 1/46, 1988).

Недостатком известного способа является относительно низкая скорость прокатки в непрерывном многоклетевом стане при отсутствии специальных технических средств управления температурным режимом прокатки, что ограничивает возможность поддержания температуры полосы в узком диапазоне.

Известно теплоизолирование прокатываемой полосы между черновой и чистовой прокаткой на промежуточном рольганге широкополосного стана горячей прокатки (см. например, Салганик В.М. Гун И.Г. Развитие широкополосных станов горячей прокатки// Черная металлургия. Бюл. ин-та "Черметинформация". М. 1990. Вып. 3). В известном способе эта операция предназначена для снижения энергосиловых параметров прокатки за счет повышения средней температуры раската перед чистовой прокаткой.

Известно также накопление полосы после прокатки на стане перед намоткой в готовые рулоны на конечных моталках (см. авт. св. СССР N 737033, кл. B 21 B 1/24, 1980). В известном способе эта операция обеспечивает повышение производительности стана.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ производства горячекатаных полос на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате, включающий непрерывное литье металла в тонкий сляб, его подогрев и накопление путем двухвходовой намотки в промежуточный рулон, периодическую выдачу из зоны накопления последовательными участками, прокатку в полосу этими отдельными участками за несколько проходов на прокатном стане с возвратом прокатываемого участка полосы в зону накопления, охлаждение полосы, порезку и намотку в готовые рулоны (см. заявку WO N 92/00079, кл. B 21 B 1/46, 1992). Причем накопление сляба в известном способе осуществляют путем двухвходовой намотки в промежуточный рулон с одновременным перемещением этого рулона против технологического потока металла. Указанные операции, а также последовательность их выполнения проявляют в известном способе технический эффект, заключающийся в согласовании производительности машины непрерывного литья тонких слябов и реверсивного прокатного стана при производстве бесконечной полосы.

Однако выдача в описанном способе прокатываемого участка полосы в процессе прокатки непосредственно на отводящий рольганг и конечную моталку приводит к тому, что во время пропуска каждого участка полосы в направлении технологического потока металла и возврата в зону накопления он интенсивно охлаждается. Кроме того, при возврате полосы приходится реверсировать конечную моталку, разматывая с нее готовую полосу. В результате значительных температурных потерь металла во время движения по отводящему рольгангу возрастают энергосиловые параметры прокатки и увеличивается расход энергии на нее. Возникающая неравномерность температурных и энергосиловых параметров прокатки по длине участка полосы может оказаться существенной и неустранимой в последующих проходах и может привести к неравномерности механических свойств и геометрических характеристик прокатанной полосы. Размотка горячекатаной полосы с конечной моталки и как следствие ее дополнительное охлаждение также приводят к значительной нестабильности температурного режима смотки готовой горячекатаной полосы и существенной неравномерности по длине полосы ее физико-механических свойств, то есть к снижению качества готового проката. Реверсирование конечной моталки и интенсивное охлаждение прокатываемого участка полосы сужает сортамент горячекатаных полос, выпускаемых на агрегате. Осуществление в прототипе накопления на одной конечной моталке и прокатываемого участка полосы, и конечного продукта приводит к отрицательному температурному влиянию их друг на друга и вызывает значительные потери недокатанного металла из-за его быстрого переохлаждения в случае задержек на прокатном стане.

В основу изобретения поставлена задача создания такого способа сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате, который за счет улучшения температурного режима прокатки путем устранения интенсивного охлаждения прокатываемого участка бесконечной полосы в процессе его выдачи из зоны прокатки в направлении технологического потока металла и возврата в зону накопления, а также за счет стабилизации температурного режима смотки прокатанной полосы обеспечит повышение качества готовой продукции. Причем в отличие от прототипа в процессе намотки полосы промежуточный рулон перемещают не против, а в направлении технологического потока металла. Теплоизолирование и накопление участка полосы выполняют только после последнего прохода, а выдачу в зону охлаждения производят непрерывно и с постоянной скоростью.

Поставленная задача решается таким образом, что в заявляемом способе сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате, включающем непрерывное литье металла в тонкий сляб, накопление и нагрев сляба, его прокатку в бесконечную полосу последовательными участками за несколько проходов с возвратом прокатываемого участка в зону накопления, охлаждение прокатанной полосы, порезку и намотку в рулоны, согласно изобретению, после каждого, кроме последнего, прохода в направлении технологического потока металла прокатываемый участок одновременно нагревают и накапливают, причем накопление осуществляют путем двухвходовой намотки в промежуточный рулон с его одновременным перемещением в направлении технологического потока металла, а в процессе возврата прокатываемого участка полосы его разматывают из этого промежуточного рулона с его одновременным перемещением против направления технологического потока металла, причем после последнего прохода прокатанный участок полосы одновременно накапливают и теплоизолируют между зонами нагрева-накопления прокатываемого участка полосы и охлаждения и за цикл прокатки следующего участка сляба непрерывно выдают в зону охлаждения.

При этом прокатку каждого последовательного участка полосы осуществляют реверсивно.

В заявляемом способе новая последовательность и режимы выполнения операций позволяют обеспечить проявление нового технического эффекта, заключающегося в стабилизации температурного режима смотки бесконечной горячекатаной полосы. Это достигается в результате того, что накопление с одновременным нагревом, осуществляемое в зоне накопления прокатываемого участка полосы, позволяет во время прокатки участка полосы в направлении технологического потока металла, кроме последнего прохода, и его возврата в зону накопления сляба улучшить температурный режим прокатки благодаря исключению стадии интенсивного охлаждения прокатываемого участка полосы на отводящем рольганге. Кроме того, накопление с одновременным теплоизолированием прокатанного участка бесконечной полосы в зоне его накопления перед охлаждением и смоткой на конечную моталку позволяет за счет исключения намотки в один рулон на конечной моталке и уже прокатанной полосы, и еще прокатываемого участка устранить дополнительные температурные потери последнего, тем самым стабилизировать температурный режим смотки и, следовательно, обеспечить улучшение физико-механических свойств готовой полосы, то есть повышение ее качества. Кроме того, в случае задержки на прокатном стане одновременное накопление и нагрев прокатываемого участка полосы в отличие от прототипа, где этот участок охлаждается на отводящем рольганге и конечной моталке, позволяют после устранения задержки продолжить процесс прокатки без потерь в брак из-за переохлаждения.

На фиг.1 изображен общий вид непрерывно-реверсивного литейно-прокатного агрегата для осуществления заявляемого способа; на фиг.2 начало первого прохода первого участка полосы; на фиг.3 момент начала формирования промежуточного рулона в первом проходе; на фиг.4 начало второго прохода первого участка полосы; на фиг.5 момент окончания размотки полосы из промежуточного рулона во время второго прохода; на фиг.6 начало третьего прохода первого участка полосы; на фиг.7 момент начала формирования промежуточного рулона в третьем проходе; на фиг.8 начало четвертого прохода первого участка полосы; на фиг.9 момент окончания размотки полосы из промежуточного рулона во время четвертого прохода; на фиг.10 начало пятого прохода первого участка полосы; на фиг.11 начальная стадия накопления прокатанного (i-1)-го участка полосы в петлеобразователе и выдачи его на отводящий рольганг; на фиг.12 момент начала формирования промежуточного рулона во время первого прохода i-го участка полосы, момент окончания заполнения петлеобразователя прокатанным (i-1)-м участком полосы и стадия выдачи его на отводящий рольганг; на фиг.13 начало второго прохода i-го участка полосы и стадия выдачи прокатанного (i-1)-го участка полосы на отводящий рольганг; на фиг.14 окончание второго прохода i-го участка полосы и стадия выдачи прокатанного (i-1)-го участка полосы на отводящий рольганг; на фиг. 15 начало третьего прохода i-го участка полосы и стадия выдачи (i-1)-го прокатанного участка полосы на отводящий рольганг; на фиг. 16 момент начала формирования промежуточного рулона во время третьего прохода i-го участка полосы и стадия выдачи прокатанного (i-1)-го участка полосы на отводящий рольганг; на фиг.17 начало четвертого прохода i-го участка полосы и стадия выдачи прокатанного (i-1)-го участка полосы на отводящий рольганг; на фиг.18 - окончание четвертого прохода i-го участка полосы и завершающая стадия выдачи прокатанного (i-1)-го участка полосы на отводящий рольганг; на фиг.19 начало первого прохода (i+1)-го участка полосы, окончание выдачи на отводящий рольганг (i-1)-го участка полосы и заполнения петлеобразователя i-м участком полосы.

Литейно-прокатный агрегат для осуществления способа сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы включает последовательно расположенные машину 1 (фиг.1) непрерывного литья тонких слябов известной конструкции, проходное устройство 2 для подогрева и накопления сляба и прокатываемого участка полосы известной конструкции, реверсивный прокатный стан 3 для прокатки сляба в полосу отдельными участками за несколько проходов, устройство 4 для нагрева и накопления прокатываемого участка полосы, устройство 5 для накопления и теплоизолирования прокатного участка полосы, устройство 6 для резки бесконечной полосы, устройство 7 для охлаждения полосы и конечные моталки 8 для намотки прокатанных полос в готовые рулоны. Устройство 4 может содержать роликовую печь 9 и устройство 10 для формирования и перемещения промежуточного рулона. Устройство 10 содержит тележку 11, размещенную с внешней стороны печи 9, и размещенные внутри печи приводной барабан 12 и две пары тянущих роликов 13. Устройство 5 может быть выполнено в виде петлеобразователя, размещенного внутри теплоизолирующего кожуха 14. Петлеобразователь содержит несколько пар (например, пять) тянущих роликов 15 и несколько (например, четыре) формирующих ролика 16, которые выполнены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости.

На фиг.1 приняты следующие обозначения: L₁ расстояние от выхода из МНЛЗ до прокатного стана; L₂ расстояние от прокатного стана до выхода из устройства 4; L₃ расстояние от выхода из устройства 4 до выхода из устройства 5. На фиг. 2-19 приняты следующие обозначения: V_i скорость прокатки в i-м проходе, i изменяется от 1 до 5; V_вхi - скорость входа металла в клеть в i-м проходе; V_б скорость вращения барабана моталки; V_м скорость перемещения моталки вдоль печи.

Подробное описание конкретного варианта выполнения предлагаемого способа приведем для случая реверсивной прокатки каждого участка сляба за пять проходов. После отливки в машине непрерывного литья тонкий сляб поступает в устройство 2 (см. фиг.1) со скоростью литья. После прохождения устройства 2 начинают первый проход на прокатном стане 3 (фиг.2) первого участка сляба и обжимают его с толщины h₀ до толщины h₁. В процессе первого прохода прокатываемый участок полосы перемещается в печи 9 (фиг.3) через зазоры тянущих роликов 13 и щель барабана 12 устройства 10 до выхода из печи со скоростью V₁. В момент подхода переднего конца прокатываемого участка к выходу из печи 9 (фиг.3) начинают намотку полосы в промежуточный рулон со скоростью V_б V₁/2 с одновременным перемещением его в направлении технологического потока металла со скоростью V_м V₁/2. При этом передний конец полосы лежит на выходе из печи 9. В частном случае, когда длина прокатываемого участка меньше L₂, его размещают в печи без намотки в промежуточный рулон. В момент окончания первого прохода заканчивается формирование промежуточного рулона, прокатный стан реверсируют, уменьшают межвалковый зазор и начинают второй проход первого участка прокатываемой полосы с обжатием с толщины h₁ до толщины h₂. Одновременно с этим устройство 10 (фиг.4) начинает разматывать промежуточный рулон со скоростью V_б=V_вх2/2 и перемещать его против направления технологического потока металла со скоростью V_м=V_вх2/2. В момент окончания размотки устройство 10 (фиг.5) останавливается, а передний конец прокатываемого участка начинает двигаться против направления технологического потока металла со скоростью V_вх2. В момент окончания второго прохода прокатный стан реверсируют и уменьшают его межвалковый зазор (фиг.6). Далее прокатку первого участка прокатываемой полосы в третьем и четвертом проходах ведут аналогично его прокатке в первом и втором проходах. Последовательность выполнения операций приведена на фиг.7-9. В момент окончания четвертого прохода прокатный стан реверсируют, его межвалковый зазор уменьшают и начинают пятый проход первого участка прокатываемой полосы с обжатием с толщины h₄ до толщины h₅. В процессе пятого прохода прокатанный участок полосы перемещается в печи 9 (фиг.10) через зазоры тянущих роликов 13 и щель барабана 12 устройства 10 до выхода из нее, далее до выхода из устройства 5. В момент подхода переднего конца прокатанного участка полосы к выходу из устройства 5 он затормаживается со скорости V₅ до скорости выдачи прокатанной полосы в зону охлаждения v_см1 = (l₅- L₂- L₃)/τ_ц, где τ_ц цикл прокатки участка полосы, l₅ длина участка полосы после пятого прохода (фиг.11). При этом в устройстве 5 начинается накопление и теплоизолирование прокатанной полосы, которая поступает в него со скоростью V₅. В момент окончания пятого прохода первого участка полосы начинают первый проход второго участка полосы, который осуществляется аналогично первому проходу первого участка полосы, при этом в устройство 5 со стороны прокатного стана непрерывно поступает оставшаяся часть прокатанного первого участка полосы, а из устройства 5 на отводящий рольганг непрерывно выдается прокатанная полоса. В момент остановки переднего конца второго участка прокатываемой полосы поступление участка прокатанной полосы в устройство 5 (фиг.12) прекращается. В момент окончания первого прохода второго участка прокатываемой полосы начинается его второй проход аналогично второму проходу первого участка прокатываемой полосы (фиг.13). Во время второго прохода в момент начала движения переднего конца второго участка полосы против направления технологического потока металла из устройства 5 со стороны прокатного стана начинается выдача в печь 9 (фиг.14) прокатанной полосы. После окончания второго прохода прокатку в третьем и четвертом проходах осуществляют аналогично прокатке в первом и во вторых проходах, что показано на фиг. 16-17. В момент окончания четвертого прохода второго участка полосы из устройства 5 полностью выдан прокатанный участок полосы длиной L₅-L₂-L₃. В момент начала последнего пятого прохода второго участка полосы на выходе из устройства 5 прокатанная полоса разгоняется до скорости v_см = l₅/τ_ц. В процессе пятого прохода устройство 5 заполняется прокатанной полосой (фиг.19). Причем прокатанная полоса выдается на отводящий рольганг из устройства 5 со скоростью V_см при прокатке всех остальных участков полосы. С момента начала первого прохода третьего и остальных участков полосы все операции повторяются аналогично операциям при прокатке второго участка, приведенным на фиг. 11-19.

Поступающую с отводящего рольганга охлажденную прокатанную полосу разделяют в зависимости от конкретных требований к массе готового рулона и поочередно наматывают на конечные моталки.

Для обоснования технических преимуществ заявляемого способа по сравнению с прототипом непрерывнолитой тонкий сляб из стали 08 толщиной 20 мм прокатывали с различными обжатиями и скоростями (табл.1) в полосу толщиной 2,5 мм за пять проходов последовательными участками.

На каждом участке полосы было выделено пять сечений, для которых произвели расчет температуры конца прокатки по проходам. Результаты расчетов сведены в табл.2.

Анализ температурного режима прокатки (см. табл.2) показывает, что в отличие от прототипа в заявляемом способе наблюдается равномерное распределение температуры по длине участка полосы. Кроме того, температура конца прокатки всех сечений полосы в заявляемом способе находится в допустимом диапазоне, а в прототипе температура большей части полосы ниже допустимой.

Таким образом, при осуществлении заявляемого способа в отличие от прототипа устраняется стадия интенсивного охлаждения прокатываемой полосы на отводящем рольганге и в результате этого повышается качество готовой продукции. Заявляемый способ сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате по сравнению с аналогами, используемыми в настоящее время в промышленности, дает возможность получать полосы в рулонах практически любой требуемой массы без изменений в технологии и оборудовании.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ бесконтактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсионном литейно-прокатном агрегате работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в решении-прототипе, что подтверждается примером конкретного выполнения. Соответственно заявляемое решение может быть применено в цехах горячей листовой прокатки металлургических заводов.

Использование: производство бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате. Сущность изобретения: способ производства бесконечной горячекатаной полосы включает непрерывное литье металла в тонкий сляб, накопление и нагрев сляба, его реверсивную прокатку в бесконечную полосу последовательными участками за несколько проходов с возвратом прокатываемого участка в зону накопления, охлаждение прокатанной полосы, порезку и намотку в рулоны. После каждого, кроме последнего, прохода в направлении технологического потока металла прокатываемый участок одновременно нагревают и накапливают. Накопление осуществляют двухвходовой намоткой в промежуточный рулон с его одновременным перемещением в направлении технологического потока металла. В процессе возврата прокатываемого участка полосы рулон разматывают с одновременным перемещением его против потока металла. После последнего прохода прокатанный участок полосы одновременно накатывают и теплоизолируют между зонами нагрева-накопления прокатываемого участка полосы и охлаждения. Далее за цикл прокатки следующего участка сляба прокатанный участок полосы непрерывно выдают в зону охлаждения. 1 з. п. ф-лы, 2 табл., 19 ил.

1. Способ сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате, включающий непрерывное литье металла в тонкий сляб, накопление и нагрев сляба, его прокатку в бесконечную полосу последовательными участками за несколько проходов с возвратом прокатываемого участка в зону накопления, охлаждение прокатанной полосы, порезку и намотку в рулоны, отличающийся тем, что после каждого, кроме последнего, прохода в направлении технологического потока металла прокатываемый участок одновременно нагревают и накапливают, причем накопление осуществляют путем двухвходовой намотки в промежуточный рулон с его одновременным перемещением в направлении технологического потока металла, а в процессе возврата прокатываемого участка полосы его разматывают из этого промежуточного рулона с его одновременным перемещением против направления технологического потока металла, причем после последнего прохода прокатный участок полосы одновременно накапливают и теплоизолируют между зонами нагрева накопления прокатываемого участка полосы и охлаждения и за цикл прокатки следующего участка сляба непрерывно выдают в зону охлаждения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку каждого последовательно участка осуществляют реверсивно.