СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ПОЛОС Российский патент 2012 года по МПК B21B1/26 

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 V_з, 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.

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.

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.