СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СОРТОВОГО ПРОКАТА И КАТАНКИ НА НЕПРЕРЫВНОМ СТАНЕ Российский патент 2003 года по МПК B21B1/18 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к способам производства сортового проката и катанки на непрерывных сортовых, и может быть использовано на непрерывных мелкосортных, мелкосортно-проволочных и проволочных станах.

Известны способы производства сортового проката и катанки на непрерывных сортовых станах, включающие нагрев заготовок перед прокаткой в нагревательные печи и прокатку на непрерывном стане с заданными деформационно-скоростными условиями прокатки [1].

Недостатком известных способов является снижение точности прокатки, обусловленное понижением температуры к задней части заготовки вследствие различия условий остывания металла по ее длине при задаче заготовки в стан.

Это объясняется следующим. Выданная из печи заготовка на высокой скорости передается к первой клети стана. При этом передний конец заготовки находится на подводящем рольганге до захвата первой клетью стана некоторое время τ₀. После захвата переднего конца скорость заготовки становится равной начальной скорости прокатки на непрерывном стане, а время нахождения заднего конца на подводящем рольганге составит τ₀+τ_пр (τ_пр - время прокатки). Указанное обстоятельство вызывает возникновение температурной неравномерности по длине заготовки- температурного клина с понижением температуры к задней части заготовки. Прокатка на непрерывном стане раската с температурным клином при пониженной температуре задней его части увеличивает зазор между валками при прохождении металла с более низкой температурой, вызывая при этом, в свою очередь, изменение продольных межклетьевых усилий в раскате (подпора, натяжения). Указанные обстоятельства снижают точность геометрических параметров готового проката по длине. Кроме того, исследованиями установлено, что неравномерный характер изменения температуры металла по длине заготовки сохраняется на протяжении всего процесса прокатки и совпадает с характером изменения величины тока двигателей приводов клетей стана, что создает трудности с настройкой и поддержанием режима минимального натяжения при прокатке на стане [2, 3].

В качестве прототипа принят способ производства сортовой стали и катанки на непрерывном стане, включающий нагрев заготовки перед прокаткой в нагревательные печи с изменяющейся по длине заготовки температурой нагрева от ее переднего конца к заднему концу по ходу технологического процесса и прокатку на непрерывном стане с заданными деформационно-скоростными условиями прокатки [4].

Согласно этому способу последнюю треть заготовки (хвостовую часть) нагревают перед прокаткой несколько сильнее, чем переднюю часть заготовки.

Недостатком прототипа является снижение точности геометрических параметров готового проката по его длине, вызванное температурным клином с понижением температуры к задней части заготовки, образующимся при задаче заготовки в первую клеть стана. Указанный температурный клин ухудшает также работу систем автоматического регулирования процесса прокатки на стане, что также сопровождается снижением точности прокатки. Повышенный нагрев только последней трети заготовки не компенсирует температурного клина, возникающего при прохождении первой клети непрерывного стана, а отсутствие регламента температурной неравномерности, учитывающего деформационно-скоростные и температурные условия прокатки, не обеспечивает требуемую точность геометрических параметров по его длине и удовлетворительную работу систем автоматического регулирования процесса прокатки на стане.

Задача, решаемая изобретением, состоит в компенсации температурного клина, образующегося при задаче заготовки в первую клеть стана, обратным температурным клином, создаваемым при нагреве в нагревательной печи.

Технический результат, получаемый в результате решения поставленной задачи, состоит в повышении точности геометрических параметров готового проката по его длине и стабилизации работы систем автоматического управления и регулирования процесса прокатки на стане.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе производства сортового проката и катанки на непрерывном стане, включающий нагрев заготовки перед прокаткой в нагревательной печи с изменяющейся по длине заготовки температурой нагрева от ее переднего конца к заднему концу по ходу технологического процесса и прокатку на непрерывном стане с заданными деформационно-скоростными условиями прокатки, нагрев заготовок в нагревательной печи перед прокаткой осуществляют с температурным клином при увеличенной температуре заднего конца заготовки по отношению к ее переднему концу, причем перепад температуры нагрева заготовок от ее переднего конца к заднему концу ΔТ определяют исходя из соотношения
ΔT = k(T₀-610)L₀μ_об/V_пр,
где k - коэффициент пропорциональности, равный 0,0005...0,0008; Т₀ - температура нагрева заготовок, определяемая условиями прокатки, ^oС; L₀ - длина заготовки, м; μ_об - суммарная вытяжка металла при прокатке данного профиля; V_пр - скорость прокатки в чистовой клети непрерывного стана, м/с.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что нагрев заготовок перед прокаткой в нагревательной печи осуществляют с температурным клином при увеличенной температуре заднего конца заготовки по отношению к ее переднему концу, причем перепад температуры нагрева заготовок от ее переднего конца к заднему концу ΔТ определяют исходя из соотношения
ΔT = k(T₀-610)L₀μ_об/V_пр,
где k - коэффициент пропорциональности, равный 0,0005...0,0008; Т₀- температура нагрева заготовок, определяемая условиями прокатки, ^oС; L₀ - длина заготовки, м; μ_об - суммарная вытяжка металла при прокатке данного профиля; V_пр - скорость прокатки в чистовой клети непрерывного стана, м/с.

Следовательно, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Сравнение с другими техническими решениями в данной области техники показало, что известны способы производства сортового проката и катанки на непрерывном стане, в которых сделана попытка компенсировать температурный клин, образующийся при задаче заготовки в первую клеть непрерывного стана, который снижает точность геометрических параметров готового проката по его длине и дестабилизирует работу систем автоматического управления и регулирования процесса прокатки на стане.

Указанные обстоятельства обеспечивают заявляемому техническому решению "изобретательский уровень".

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовку квадратного сечения, предназначенную для прокатки некоторого профиля с регламентированными деформационно-скоростными условиями нагревают в нагревательной печи. Нагрев заготовки ведут таким образом, чтобы при выдаче заготовки из печи имел место температурный клин, характеризующийся увеличенной температурой заднего конца заготовки по отношению к ее переднему концу. При этом градиент увеличения температуры нагрева заготовки от ее переднего конца к заднему концу ΔТ устанавливают исходя из соотношения
ΔT = k(T₀-610)L₀μ_об/V_пр,
полученного в результате статистической обработки экспериментальных данных при производстве сортового проката и катанки широкого размерного сортамента из заготовок квадратного сечения размерами 80•80, 100•100, 125•125, 150•150 мм на непрерывных станах 250 Енакиевского метзавода, 150 Белорецкого меткомбината и на непрерывном мелкосортно- проволочном стане 320/150 Белорусского метзавода.

В указанном соотношении, определяющем величину перепада температуры нагрева заготовок Т₀ - температура нагрева заготовок, определяемая условиями прокатки, ^oС - по сути температура переднего конца заготовки; L₀ - длина используемой на данном стане заготовки, м. Суммарная вытяжка металла в клетях непрерывного стана, μ_об и скорость прокатки в чистовой клети непрерывного стана. V_пр характеризует деформационно-скоростные условия прокатки.

Коэффициент пропорциональности k, равный 0,0005...0,0008, учитывает размеры сечения исходной заготовки, причем нижняя граница указанного диапазона соответствует меньшему, а верхняя граница - большему сечению исходной заготовки.

В процессе проведения исследований по определению условий реализации способа варьировалась температура нагрева заготовок Т₀. Варьирование деформационно-скоростными условиями прокатки μ_об и V_пр обеспечивалось использованием различных сечений исходной заготовки при прокатке различных профилеразмеров в условиях, указанных непрерывных станов, то есть в данном случае варьировались k, μ_об и V_пр. Это дало возможность установить взаимосвязи различных технологических факторов на величину перепада температуры по длине заготовки.

Эмпирический характер величины ΔТ ограничивает условия практической применимости указанной зависимости рамками выполненных исследований. Вместе с тем диапазон исследований охватывал практически весь размерный сортамент исходной заготовки и готовой продукции типовых непрерывных мелкосортных, мелкосортно-проволочных и проволочных станов. В широком диапазоне варьировались также температура нагрева заготовок (Т₀=800-1250^oС) и скорость прокатки (V_пр=10-90 м/с). Это позволяет использовать предлагаемый способ на различных станах, причем особенно эффективно его использование при освоении новых профилей сортамента, реконструкции стана, предусматривающей, например, изменение температуры нагрева заготовок под прокатку, скорости прокатки или размеров сечения исходной заготовки. Указанные обстоятельства обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "промышленная применимость".

Пример конкретной реализации.

В условиях непрерывного мелкосортно- проволочного стана 320/150 Белорусского метзавода заявляемый способ может быть реализован следующим образом. В качестве исходной на стане используется непрерывнолитая квадратная заготовка сечением 125•125 мм длиной 12 м. Устанавливают температуру нагрева заготовок, определяемую условиями прокатки Т₀, которая по сути является температурой переднего конца заготовки. При производстве катанки диаметром 6,5 мм температура нагрева заготовок составляет Т₀=1150^oС. Для этих условий скорость прокатки в чистовой клети составляет V_пр=70 м/с, а суммарная вытяжка металла при прокатке - μ_об = 461,6. Коэффициент пропорциональности для указанного сечения исходной заготовки принимаем равным k=0,0007. Перепад температур между пятой и седьмой зонами нагревательной печи, определяющий температурный клин по длине заготовки от ее переднего конца к заднему концу для этих условий, составляет ΔТ=33^oС.

При производстве швеллера 6,5 (Т₀=1150^oС, V_пр=10,5 м/с и μ_об = 21,2 - перепад температур ΔТ=12^oС. При производстве угловой стали 20•20•4 мм (Т₀= 1180^oС, V_пр=18 м/с и μ_об = 104,9) - перепад температур ΔТ=27^oС.

Соблюдение указанного регламента нагрева исходных заготовок под прокатку в условиях стана 320/150 Белорусского метзавода позволит компенсировать температурный клин, образующийся при задаче заготовки в первую клеть стана, обратным температурным клином, создаваемым при нагреве в нагревательной печи. Это будет способствовать повышению точности геометрических параметров готового проката по его длине и стабилизации работы систем автоматического управления и регулирования процессом прокатки на стане.

Несоблюдение указанного перепада температур ΔТ в указанных выше случаях приведет к нестабильности геометрических параметров готового проката по длине, причем превышение установленного ΔТ приведет к утонению заднего конца раската вследствие избыточной компенсации температурного клина, образующегося при задаче заготовки в первую клеть стана, а уменьшение ΔТ ниже установленного приведет к утолщению заднего конца готового проката вследствие недостаточной компенсации указанного температурного клина.

Таким образом, реализация предлагаемого способа без каких-либо капитальных затрат и усложнения технологического процесса, т.е., с минимальными техническими мероприятиями методического характера, не затрагивающими основных параметров технологического процесса, обеспечивают повышение точности геометрических параметров готового проката по его длине и способствует стабилизации работы системы автоматического управления процессом прокатки на стане.

Источники информации
1. Производства проката на стане 320/150. Технологическая инструкция ТИ 840-П-12-92. - Жлобин: Белорусский металлургический завод, 1992, с.8-13.

2. Особенности использования пирометров излучения типа АПИР-С при исследовании температурных режимов прокатки на непрерывных сортовых станах // Теряев В.А., Лохматов А.П., Жучков С.М., Шибаев В.Л./ Производство сортового проката: Отраслевой сборник научных трудов. - Харьков: УкрНИИМет, c.61-68.

3. Калибровка валков и особенности технологии прокатки сортовых профилей на стане 320/150 Белорусского металлургического завода // Жучков С.М., Кулаков Л.В., Сивак Э.В. и др. / Бюллетень ин-та "Чермет информация", 1989, 8, c.58-61.

4. Мюллер П. Улучшение качества продукции прокатных станов для производства длинномерных изделий. Металлургический завод и технология (МРТ). - Дюссельдорф: изд-во Штальайзен ГмбХ, 1989, c.39 - прототип.

5. Заявка Японии 61-19321, МПК В 21 В 37 /00, 1983.

6. Авторское свидетельство СССР 984515, МПК В 21 В 1/26, 1982.

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к способам производства сортового проката и катанки на непрерывных сортовых, и может быть использовано на непрерывных мелкосортных, мелкосортно-проволочных и проволочных станах. Задача, решаемая изобретением, состоит в компенсации температурного клина, образующегося при задаче заготовки в первую клеть стана, обратным температурным клином, создаваемым при нагреве в нагревательной печи. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе производства сортовой стали и катанки на непрерывном стане, включающем нагрев заготовки перед прокаткой в нагревательной печи с изменяющейся по длине заготовки температурой нагрева от ее переднего конца к заднему концу по ходу технологического процесса и прокатку на непрерывном стане с заданными деформационно-скоростными условиями прокатки, нагрев заготовок в нагревательной печи перед прокаткой осуществляют с температурным клином при увеличенной температуре заднего конца заготовки по отношению к ее переднему концу, причем перепад температуры нагрева заготовки от ее переднего конца к заднему концу ΔT определяют, исходя из соотношения
ΔT = k(T₀-610)L₀μ_об/V_пр,
где k - коэффициент пропорциональности, равный 0,0005...0,0008; Т₀ - температура нагрева заготовок, определяемая условиями прокатки, ^oС; L₀ - длина заготовки, м; μ₀ - суммарная вытяжка металла при прокатке данного профиля; V_пр - скорость прокатки в чистовой клети непрерывного стана, м/с. Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении точности геометрических параметров готового проката по его длине и стабилизации работы систем автоматического управления и регулирования процесса прокатки на стане.

Способ производства сортового проката и катанки на непрерывном стане, включающий нагрев заготовки перед прокаткой в нагревательной печи с изменяющейся по длине заготовки температурой нагрева от ее переднего конца к заднему концу по ходу технологического процесса и прокатку на непрерывном стане с заданными деформационно-скоростными условиями прокатки, отличающийся тем, что нагрев заготовок в нагревательной печи перед прокаткой осуществляют с температурным клином, при увеличенной температуре заднего конца заготовки по отношению к ее переднему концу, причем перепад температуры нагрева заготовок от ее переднего конца к заднему концу ΔТ определяют, исходя из соотношения
ΔT = k(T₀-610)L₀μ_об/V_пр,
где k - коэффициент пропорциональности, равный 0,0005...0,0008;
Т₀ - температура нагрева заготовок, определяемая условиями прокатки, ^oС;
L₀ - длина заготовки, м;
μ_об - суммарная вытяжка металла при прокатке данного профиля;
V_пр - скорость прокатки в чистовой клети непрерывного стана, м/с.