Способ горячей прокатки стальной полосы Советский патент 1985 года по МПК B21B1/26 

1 ч

Изобретение относится к.обработке металлов давлением,- а именно к листопрокатному производству, и совершенствует способы горячей прокатки полос.

Цель изобретения - повьшение равномерности структуры и механических свойств полосы.

Сущность способа горячей прокатки стальной полосы состоит в следующем .

На промьшшенных станах процесс прокатки проходит, как правило, в нестаДионарньЬс условиях. Однако из основных причин является изменение (регулирование) скорости прокатки и температуры конца прокатки. При прокатке полос с постоянными обжатием, скоростью и температурой конца прокатки структура металла, как правило, однородна по всей длине. Изменение скорости и температуры конца прокатки приводит к изменению скорости и степени завершенности процессов разупрочнения стали в межклетевьк промежутках и, как следствие, к изменению структуры металла.

Так, увеличение.температуры конца прокатки приводит к увеличению скорости процессов разупрочнения и наоборот. При возрастании скорости прокатки полосы (например, во время разгона чистовой группы стана с металлом в валках) продолжительность пребывания металла в межклетевых промежутках чистовой группы стана уменьшается. Как результат этого, степень завершенности процесса разупрочнения металла во время прохождения последнего межклетевого промежутка после деформации в предпоследней клети уменьшается при увеличении скорости прокатки, т.е. чем .вьш1е скорость прокатки, тем еньше времени металл после обжатия в предпоследней клети находится в межклетевом промежутке и, следовательно, в меньшей мере разупрочняется. В итоге при прокатке полос в истовой группе клетей широкополосого стана с переменной скоростью еталл в последнюю ютеть стана посупает с различной степенью остаточого упрочнения. Причем степень осаточного упрочнения металла тем ольше, чем вьшш скорость прокатки. алее даже после одинакового обатия в последней клети стана ме

993142

талл, прокатанный при разной скорости, имеет разное суммарное упрочнение, а значит, он по-разному рекристаллизуется и отличается

J большой неравномерностью структуры по длине полосы (особенно на заправочном участке полосы длиной до 200 м и участке, на котором происходит раз гон-стана до рабочей рости).

Равномерность структуры тонколистовой стали определяется постоянством степени деформации полосы в последней клети стана горячей пррJ5 катки. Степень суммарной деформации 2: металла в последней клети чистовой группы стана горячей про.катки можно выразить следующим образом.

EZ-E SOCT

20

- степень деформации полосы

где в последней клети , степень остаточной дефор-осгмации металла перед последней клетью вследствие

25 неполного разупрочнения его в межклетевом промежутке.

При увеличении скорости У прокатки Ер. возрастает, соответственно

30 при неизменной величине обжатия металла возрастает и . Следовательно, для сохранения неизменной величины Е необходимо при увеличении скорости прокатки V уменьшать 5 степень обжатия полосы в последней клети стана.

При увеличении температуры Т металла скорость его разупрочнения возрастает. Следовательно, при прокат0ке полос в УСЛОВИ.ЯХ, когда температура металла перед последней клетью непрерывно возрастает, степень остаточного упрочнения металла уменьшается, т.е. при прочих равных условиях при возрастании Т уменьшается „ и, как результат, уменьшается величина gg; №i сохранения на неизменном уровне величины необходимо при возрастании темпера0туры деформированного металла Т перед последней клетью непрерывного стана горячей прокатки увеличивать степень деформации полосы в этой последней клети.

5

Таким образом, при прокатке стальных полос на непрерывньЕС широкополосных станах варьирование величиной обжатия полосы в последней 3 клети чистовой группы стана следует осуществлять в обратной зависимости от скорости прокатки и в прямой зависимости от температуры прокатываемой полосы. Эту зависимость наиболее удобно представить в виде Г(Г и д- величины обжатий в пос ледней клети широкополосного стана горячей прокатки при скорости V и темрера.туре Т прокатки и при скоTjj соответственно. пит- показатели степени влияния названных факторов технологии горячей прокатки на скорость разупрочнения металла в последнем межклетевом промежутке (перед обжатием в последней клети). Значения показателей пит определяются, исходя из следующих пре посылок . . Способу предназначен, главным образом, для горячей прокатки тонких полос (преимущественно толщиной до 4 мм) на непрерывных широкополосных станах. На современных щирокополосньк станах скорость прокатки (при прокатке с разгоном) тонких полос изменяют от 8-10 м/с на переднем конце полосы до 25-30 м/с (максимальное) на заднем конце. Изменение скорости прокатки более чем на 5%, т.е. в 1,05 раза, заметно сказьгоается на качестве.металла. Максимально скорость прокатки может изменяться в 3,75 раза, т.е. скорость прокатки в последней клети стана может изменяться в 1,0 3,75 раза. Обжатие в последней клети станов горячей прокатки обычно находится в пределах, 5-25%. Температуру прокатки металла в последней клети изменяют в диапазоне 780920С, т.е. в 1,18 раза. Причем влияние температуры уже заметно проявляется при изменении ее на . .Изменение температуры на 20°С от 780 до 800°С соответствует увеличению ее в 1,02 раза. Общее изменение температуры возможно в 1,02-1,18 раза(для определения изменения режима обжатия в последне клети). Зависимость (1 )представим в виде . Е KvrEo, (2) 144 где E.Q можно считать базовой (исходной, установочной) величиной обжатия полосы, а Kyj, представляет собой козффициент, учитывающий суммарный эффект скорости прокатки и температуры металла на процессы его разупрочнения в последнем межКлетевом промежутке непрерывного стана. Коэффициент К можно представить как произведение частных коэффициентов у j выражающих раздельное влияние скорости прокатки К и температуры металла К. Сравнение выражений (1) и (2) показывае.т, что к -(У - К f У (J тп S-1-rl При регулировании процесса прокатки диапазон значений коэффициента К определяется диапазоном возможных отношений, поскольку . Если за базовую величину обжатия принять максимально возможное, значение, равное 25% , то при регулировании в диапазоне 5-25% минимальное значение отношения равно ,2. Поскольку на npaifTH о-мин „ ке изменение обжатия на величину, отличающуюся менее чем на О,1 от первоначального значения обжатия, заметно не проявляется на качестве металла, то за максимальное знаследует принять V i ГИЛИСППЛ f-. отношения рт-- 0,9. Таким образом, диапазон ,: . возможных изменений коэффициента Kyf равен 0,2-0,9, С достаточной для решения практических задач точностью можно считать К одинаковым, т.е. влияние К и одинаковьм можно считать вклад этих коэффициентов в суммарньй коэффициент Кут. Так как К, KVT/MMH х хКтГ,,„н 0,2, тоК VO, 2 X 0,45. Соответственно,KV Тм«кс 079 0,95. Максимальная степень деформации полосы о 25% должна применяться при минимальной скорости полосы Vj, 8 м/с. Следовательно, при увели- . чении скорости щэокатки в 1,,75 . раза величину обжатия необходимо уменьшить в 0,95-0,45 раза. . , На современных станах скорость фокатки может регулироваться с достаточно высокой степенью точности. Кроме того,изменение скорости рокатки даже в небольших пределах увствительно сказывается на параметрах процесса прокатки. Поэтому можно не учитьшать изменение скороети лишь не более чем на 5% от ее первоначальной величины. Следо вательно, считая, что изменение скорости на величину, отличающуюся не более чем на 5% от ее первоначального значения, на качестве металла сказьшается незначительно, 3aTiKmeM- -li 0,95. При регулировании процесса прокатки наимень-

шим значением отношения- являет «- -/мии 0,267. Подставляя в выражение Ку( минимальные и максимальные значения, наХодиЯ диапазон возможных изменений показателя степени п

0,45 (0,267)., |р-||- 0,605 ciO,6,

0,95 (0,95) ,

0,95 ма№ 0,95

Таким образом, диапазон возможных изменений показателя степени равен 0,6: nil,0.

Максимально температура прокатки может изменяться в 1,05-1,18 раза. Диапазон изменения величины коэффициента Kf влияния температуры K-j. 0,45-0,95. В соответствии с предлагаемым способом при уве- . личении температуры прокатки величину обжатия увеличивают, т.е. величина обжатия и температура связаны прямой зависимостью. Знаит, при увеличении температуры прокатки в 1,02-1,18 раза величину обжатия необходимо увеличивать в

„1 1,05-2,2 раза

1 5795

1

).

Г

Тмин- .

При горячей прокатке полос по предлагаемому способу максимальная степень деформации {, 25% должна применяться при. максимальной температуре прокатки 920 С, Наименьшее значение отношения Т/Т равно- „ 0,847. Температура, как и скорость прокатки, сильно .; влияющий фактор. Влияние температзфы уже заметно проявляется 1Три изменении ее на 20 С и . Поэто199314 .6

му при определении максимально возможного значения отношения Т/То учитывают изменения температуры на 20°С и более. Следовательно,:р-/-

(3,978. Используя выражение |С , находят диапазон возможных значений показателя степени tri.

0,45 (0,847Г , |-§-||7

4,82, 0.95 (0,947) ,

2,3.

Округляя найденные величины, получают следующий диапазон возможных изменений показателя m влияния температуры 2 m 5.

Предлагаемый способ предусматривает возможность процесса прокатки с упреждением, т.е. позволяет осуществлять упреждающее регулирование. В последнем случае температура, например, полосы измеряется перед подачей ее в валки последней клети непрерывной чистовой группы широкополосного стана горячей прокатки и по сигналу, показывакщему изменение температуры металла на подходе к валкам, осуществляется упреждающее изменение раствора валков (величины обжатия) последней клети. АналогичHbw образом мбжет быть осуществлено и упреждающее изменение величины обжатия в функции скорости полосы.

А именно, одновременно с -изменением скорости прокатки должно осуществляться изменение раствора валко Изменение обжатия может выполняться, например, по жесткой заранее определенной программе.

Прокатку по предлагаемому способу можно вести, изменяя величину обжатия полосы в функции скорости прокатки и температуры металла не только в последней, но и в предпоследних клетях стана. На структуру и свойства горячекатаного металла, а впоследствии и холоднокатаного, влияет режи обжатия полосы в последних трех клетях чистовой группы широкополосного стана, однако в двух предпоследних клетях это влияние существенно слабее, чем в последней клети.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять регулирование процесса про7, катки путем изменения величины обжатия в функции одновременно двух параметров процесса - скорости прокатки и температуры металла перед последней клетью. Способ предусматр вает также возможность регулировани процесса прокатки в функции только одного параметра - только скорости прокатки,или только температуры ме. талла. Такое регулирование имеет место в случаях, когда, например, скорость прокатки не изменяется V Vj cons-t , а изменяется только те пература металла Тогда зависимость (1) принимает вид Е ; (1 ) Если неизменна температура металла const , а варьируется скорость, то регулирование должно осущ ствляться в соответствии с зависимостью (j (Yi j . Подобная ситуация реальна в случаях, когда за счет применения межклетевого охлаждения полосы .обеспечивается стабиль ность температуры металла, прокатьтаемого с переменной скоростью. Пример. Предлагаемьй способ опробован на широкополосном стане горячей прокатки. Прокатываются полосы толщиной 2,2 мм из стали 08кп. Прокатку осуществляют по принятой на стане технологии без регулирования величины обжатия в последней клети стана в зависимости от скорости прокатки и температуры прокатываемого металла, а также по предлагаемому способу, когда при увеличении скорости прокатки величину обжатия уменьшают, а при увеличении температуры увеличивают, т.е. обжатие изменяют в обратной зависимости от скорости проката и в прямо зависимости ОТ температуры полосы. В первом случае при прокатке по известной технологии при изменении скорости прокатки от 8,5 (на переднем конце полосы) до 13 м/с на сред ней части полосы (прокатку ведут с ускорением 0,25-0,3 м/с) величину обжатия в последней клети оставляют неизменной и равной 17%. Не изменяют величину обжатия в последней клети стана и в функции изменения температуры прокатываемого металла. В результате такой прокатки получают высокую неравномерность структуры и механических свойств по длине полосы. Вчастности, струк тура металла переднего конца полосы состоит из зерен феррита 1014 -8. 11 балла, а величина предела текучести d) 30-32 кгс/мм . В средней частиполосы размер зерна феррита соответствует 6-7 баллу, а предел текучести металла (г 23-25 кгс/мм . При прокатке по предлагаемому способу при изменении скорости прокатки полосы от 8,5 до 13 м/с величину обжатия полосы в последней клети уменьшают от 20-22 до 15% в случае примерно постоянной температуры прокатываемой полосы (при 850°С). Следовательно, при увеличении скорости прокатки уменьшают величину обжатия полосы в последней клети стана и устанавливают ; величину обжатия, исходя из зависимости (1). В случае, когда температура металла возрастает на 20-25 С, величину обжатия в последней клети увеличивают на 3-4%, т.е. величину обжатия изменяют в обратной зависимости от скорости прокатки и в прямой зависимости от температзпры полосы. В результате регулиро« вания процесса прокатки по предлагаемому способу наблюдают существенное повышение равномерности и улучшение механических свойств металла по длине прокатываемых полос. А именно, на переднем конце полос размер зерна феррита увеличивается до 7-8 баллов, предел текучести снижается до 2527 кгс/мм. В средней части полосы i размер зерна феррита и величина предела текучести остаются примерно на том же уровне: зерно 6-7 балла, бт 23-25 кгс/мм. Таким образом, проведенное сравнение показывает преимущества предлагаемого способа регулирования процесса прокатки перед известным. Как видно из приведенных-данных, Предлагаемьй способ обеспечивает улучшение качества прокатной продукции за счет повьш1ения равномерности структуры и механических свойств полосы. Предлагаемый способ целесообразно использовать как при производстве горячекатаной тонколистовой стали товарного назначения, так и при производстве предельной продукции подката для станов холодной прокатки листа и жести. Как известно, улучшение равномерности структуры и механических свойств горячекатаного подката обеспечивает повьштение качества холоднокатаного металла (листовой

стали, предназначенной для изготовления деталей методом холодной штамповки , жести).

Для реализации предлагаемого способа может быть применено устройство, содержащее датчики скорости прокатки и температуры прокатываемого металла. Сигнал от этих датчиков поступает в вычислительное устройство, которое рассчитывает управляющее воздействие, требуемое в соответствии с зависимостью (1), и далее к исполнительному механизму, осуществляющему регулирование обжатия полосы в функции т емпературы полосы и скорости прокатки по предпагаемому способу. При неизменных величинах скорости прокатки и температуры металла величина обжатия в последней клети стана поддерживается постоянной. При изменении скорости прокатки и температуры прокатываемого металла управляющее вычислительное устройство по предложенной зависимоети находит такое значение величины обжатия, которое позволяет сохранить неизменной степень суммарного упрочнения прокатанного металла и в итоге высокую равномерность структуры и свойств металла по длине полосы. Изменение еличйны обжатия в последней клети стана потребует перераспределения величин обжатия в предьщущих клетях (при прО катке полос неизменной толщины). Однако изменение степени деформации

полосы во всех клетях чистовой группы стана, за исключением последней клети, несущественно сказьшается на структуре и свойствах готового : проката.

Предлагаемьй способ может быть использован также в случаях, когда прокатка одной полосы осуществляется с постоянной скоростью, но в пределах.партии полос скорость прокатки изменяется от одной полосы к другой. В этом случае необходимо изменять величину обжатия в последней клети стана при переходе к прокатке кажДой последукнцей полосы в соответствии с изменением скорости и. температуры прокатки.

СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ, включающий обжатие в непрерывном многоклетевом стане и регулирование относительного обжатия в последней клети в пределах 5-25% в функции скорости и температуры прокатки в этой клети при изменении скорости в диапазоне 8-30 м/с и температуры в диапазоне 780-920 0, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности структуры и механических свойств полосы, регулирование обжатия осуществляют в соответствии с зависимостью / V, / т т ) W Tj - соответственно ./о где зовое обжатие, скорость и темпера(Л тура прокатки, Т - текущие значения тех же параметров; а 0,6 п 1,0, 2 т 5. е