Способ охлаждения листового проката в потоке стана Советский патент 1992 года по МПК B21B45/02 

1

(21)4900794/02

(22)09.01.91

(46) 15.10.92. Бюл. №38

(71)Институт черной металлургии

(72)В.В.Костяков, В.АТригуб, В.Л.Мазур, А.В.Мельников, З.П,Каретный, В.Н.Гиренко и Н.Н.Карагодин

(56)Авторское свидетельство СССР № 598672, кл. В 21 В 45/02, 1976.

(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА В ПОТОКЕ СТАНА

(57)Сущность изобретения: способ включает предварительное охлаждение полосы на

воздухе путем регулирования длины зоны воздушного охлаждения пропорционально скорости прокатки и дальнейшее охлаждение в зоне водяного охлаждения, причем длину водяного охлаждения изменяют прямо пропорционально скорости прокатки. При этом при изменении скорости прокатки на каждые 1 м/с длину зоны водяного охлаждения изменяют на 5-;)0 м. Способ позволяет повысить качество металла путем стабилизации механических свойств по длине полосы. 2 табл.

Изобретение относится к области листопрокатного производства и может быть использовано при прокатке и охлаждении полос на широкополосных станах горячей прокатки (ШСГП).

Известен способ охлаждения горячекатаных стальных полос на ШСГП, включающий предварительное охлаждение их на воздухе после выхода из последней клети чистовой группы ШСГП и последующее ускоренное охлаждение водой на отводящем рольганге ШСГП перед смоткой в рулоны

Недостатком этого способа является то, что при прокатке полос различных толщин и марок стали размерно-марочно о сортамента широкополосного стана с изменением скорости прокатки как по длине каждой полосы, Так и от полосы к полосе изменяется время прохождения полосой зон воздушного и водяного охлаждения.

В результате протекающая за этот промежуток времени первичная рекристаллизация зерен прерывается при достижении

зоны ускоренного охлаждения водой для различных участков полосы на разных стадиях, что приводит к неоднородности размера зерен и механических свойств по всей длине полосы в рулоне.

Известен также способ охлаждения горячекатаных полос, предусматривающий заданную скорость охлаждения каждой части полосы независимо от скорости движения полосы. При этом невключенные охлаждающие секции находятся между частью включенных охлаждающих секций,

Недостаток известного способа заключается в том, что он, во-первых, не обеспечивает одинаковых температурных значений прекращения первичной рекристаллизации при достижении зоны водяного охлаждения полос с различной скоростью прокатки, и во-вторых, не обеспечивается равномерность фазовых превращений в металле по длине полосы за счет наличия зон воздушного охлаждения на участках водяного охлаждения полосы, и следовательно,

(Л

С

XI

,О

iOO

со -N го

понижается качество металла за счет увели- чения неравномерности механических свойств стали подлине полос при их прокатке как одной толщины, так и различных толщин с различной скоростью.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является известный способ охлаждения горячекатаных полос, включающий предваритель нте х ркдение полосы на воздухе за счЈт ГуЛирЗвания длины зоны воздушного охла ждФййя пропорцио- нально скорости прокатки и.Т осЬедующее охлаждение в регулируемой -по расположению на отводящем рольганге при постоян- ной длине зоны водяного охлаждения.

Недостаток известного способа состоит в том, что он хотя и обеспечивает сохранение постоянным промежуткам времени охлаждения полосы на воздухе во время ускорений и замедлений стана при прокатке полос одной толщины, однако при сохранении общей длины зоны водяного охлаждения постоянной время водяного охлаждения каждого участка полосы при из- менении скорости прокатки (при прокатке с ускорением или замедлением для полос одной толщины или при изменении скорости прокатки для полос различных толщин) будет различно и изменяться обратно пропор- ционально скорости движения полосы. В таких условия скорость охлаждения полос водой будет непостоянна, что приведет к отклонениям температуры смотки различных участков полос по длине. Это приведет к неоднородности механических свойств стали по длине полосы и ухудшит ее качество.

Целью настоящего изобретения является повышение качества металла путем ста- билизации механических свойств по длине полосы и получения равномерной структуры

Поставленная цель достигается тем, что длину зоны водяного охлаждения изменяют прямо пропорционально скорости прокатки, причем при изменении этой скорости на каждый 1,0 м/с длину зоны водяного охлаждения изменяют на 5-10 м.

Предлагаемый способ включает пред- варительное охлаждение полосы на воздухе путем регулирования длины зоны воздушного охлаждения пропорционально скорости прокатки и последующее охлаждение в регулируемой зоне водяного охлаждения.

Отличается предлагаемый способ от прототипа тем, что длину зоны водяного охлаждения изменяют прямо пропорционально скорости прокатки, причем при изменении этой скорости на каждый 1,0 м/с

длину зоны водяного охлаждения изменяют на 5-10 м.

Сравнительный анализ известных способов и заявляемого не обнаружил у них сходных признаков. Следовательно, заявляемый способ обладает существенными отличиями.

Диапазон изменения длины зоны охлаждения на каждый 1,0 м/с скорости прокатки, равный 5-10 м, определен расчетным путем и проверен в процессе проведения экспериментального опробования предлагаемого способа в условиях НШС 2000 НЛМК.

Способ осуществляют следующим образом

На ШСГП устройство для ускоренного охлаждения полосы водой состоит из ряда секций. При ускорении, например, при прокатке от переднего к заднему концу полос одной толщины последовательно отключают передние ряды секций водяного охлаждения. При этом, хотя расстояние между последнее 1 клетью стана и первой секцией водяного охлажден ия увеличивается, время охлаждения полосы на воздухе за счет увеличения ее скорости сохраняется стабильным и начало ускоренного охлаждения полосы водой происходит при постоянной температуре по всей длине полосы,

При охлаждении полосы водой длина зоны водяного охлаждения изменяется пропорционально изменению скорости прокатки. Это осуществляется путем включения соответствующих секций водяного охлаждения При этом время охлаждения водой каждого участка полосы по длине, а следовательно, и скорость охлаждения, будут одинаковыми, что обеспечивает формирование однородной структуры по длине полос одной толщины.

По известному способу (авт.св. № 598672), когда общая длина зоны водяного охлаждения остается постоянной, время охлаждения каждого участка полосы подлине, а следовательно, и скорость охлаждения будет неодинаковой для участков полосы, прокатываемых с различной скоростью, что будет приводить к отклонениям температуры смотки по длине полосы и формированию неодинаковой структуры и механических свойств стали по длине поло- сы, тем самым ухудшая качество металла. Например, при прокатке полосы толщины мм с ускорением а 0,3 м/с2 длина зоны водяного охлаждения будет составлять по известному способу 100 м. Тогда при скорости прокатки переднего участка полосы Vrr 12 м/с скорость прокатки заднего уча- стка будет составлять V3 Vn + ar. Передний

участок будет находиться в зоне водяного охлаждения ri 8,3 с. Скорость

прокатки заднего участка полосы составит V3 12 м/с + 0,3 м/с2 8,3 с 14,5 м/с, а время его нахождения в зоне водяного охлаждения Т2 145 / 69 с За вРемя T1 с при средней скорости охлаждения полосы в зоне водяного охлаждения 25° С/с передний участок полосы потеряет температуру Т Уохл. Г1 25°С/с -8,3 ,5°С и при температуре конца прокатки Ткп, например 890°С, температура смотки переднего участка полосы составит Тем Ткп - Т 890 - 207,5 682,5°С. Задний же участок за время Т2 6,9 с при той же средней скорости охлаждения полосы 25°С/с потеряет температуру Т - Уохл Т2 25°С/с -6,9 с 172,5°С и его температура смотки при ТКп 890°С составит Тсм Ткп- Т 890-172,5 717,5°С. Это приведет к различию в механических свойствах стали по длине полос (более высокие свойства на голове полосы за счет более низкой температуры смотки и более низкие свойства на хвосте полосы за счет более высокой температуры смотки).

Аналогично при прокатке полос различной толщины, когда скорость их прокатки изменяется в широких пределах (от 1,0 до 20 м/с) постоянство длины зоны водяного охлаждения приведет к значительным перепадам температур смотки (до 250-300°С) между рулонами различных плавок, что может привести в конечном итоге к отбраковке всего металла по механическим с&ойствам.

Согласно предлагаемому способу длину зоны водяного охлаждения изменяют прямо пропорционально скорости движения полосы. В результате время нахождения каждой точки поверхности полосы в зоне охлаждения (время охлаждения) при переменной скорости ее движения остается постоянным, т.е. для каждой- точки поверхности полосы выполняется условие

Тохл -

V

К const,

пр

где Тохл - время охлаждения каждой точки поверхности полосы, с;

L-охл- длина зоны водяного охлаждения, м;

Vnp - скорость движения полосы, м/с;

К - коэффициент, зависящий от марки стали и толщины полосы.

Максимальная длина зоны водяного охлаждения составляет 100 м (на отводящем рольганге ШСГП 2000 НЛМК). При максимальной скорости прокатки полос минимальной толщины (РМИН 2 мм) порядка 20 м/с время охлаждения полос водой соста100м с п вит-™-у- 5 с. Для полос максимальной

толщины (Ьмакс 16 мм) при скорости их прокатки 1,3 м/с время охлаждения полос водой также должно составлять 5 с. Тогда минимальная длина збны водяного охлаждения составит 5 с-1,3 м/с 7 м. Таким образом, изменение длины зоны водяного охлаждения составит (100-7) 93 м, при этом скорость прокатки изменяется на 19 м/с, т.е. на изменение Vnp на каждый

1 м/с длина зоны водяного охлаждения изменяется на 5 м.

Температура смотки полос любой толщины изменяется в пределах 40-50°С (например. Тем 620-660°С). Для обеспечения

этого температурного интервала длина зоны водяного охлаждения должна изменяться в пределах 5-10 м, т.е. при изменении длины зоны водяного охлаждения на 5 м обеспечивается максимальная температура

смотки, а при изменении длины зоны водяного охлаждения на 10 м обеспечивается минимальная температура смотки.

Уменьшение зоны менее 5 м или увеличение зоны водяного охлаждения более 10

м приведет к тому, что температура смотки металла изменится более чем на 50°С, что приведет к значительной неравномерности свойств по длине готового проката.

Аналогично при прокатке с ускорением полос одной толщины. Если, например, скорость переднего участка полосы толщиной 5 мм составляет 8 м/с и ускорение а 0,3 м/с2, то тогда при длине зоны водяного охлаждения 65 м на переднем конце время его охлаждения составит

85 м о -о--т-- 8 с и скорость заднего участка

полосы будет 8 м/с + 0,3 м/с-8 с 10,5 м/с, длина зоны водяного охлаждения на заднем

участке полосы составит (77,5-90) м, т.е. увеличится с 65 м (при Vnp 8 м/с) до (77,5-90) м (при Vnp 10,5 м/с).

П р и м е р. В качестве примера выполнения способа с данными по достижению

цели приведем реализацию его в условиях ШСГП 2000 НЛМК Из анализа сопоставительных результатов, представленных в табл.1, опробование предложенного способа и известного (прототипа) следует, что

предложенный способ обеспечивает при изменении скорости прокатки от полосы к полосе требуемую величину температуры смотки и, следовательно, механических свойств стали. Так, при прокатке полос толщиной 2 мм при изменении скорости прокатки с 8 до 12 м/с по известному способу, когда длина зоны водяного охлаждения постоянна (опыты 1 и 2) не обеспечивается требуемая температура смотки (опыт 2), что приводит к неравномерности механических свойств стали, прокатанной с различной скоростью (требования ТУ для стали толщиной 2 мм по температуре смотки 610-660°С). По предлагаемому способу (опыт 3 и 4) длину зоны водяного охлаждения увеличивали в зависимости от изменения скорости прокатки, причем в опыте 3 на каждый 1 м/с увеличения скорости длина зоны водяного охлаждения увеличивалась на 5 м, а в опыте 4 - на 10 м. В этом случае стабилизировалась температура смотки (в рамках требований ТУ) и весь металл сдава/.ся по механическим свойствам.

Аналогично при прокатке полос с ускорением (табл.2) по известному способу (опыты 1 и 2), когда длина зоны водяного охлаждения была постоянной, температура смотки металла подлине полосы отличалась значительной неравномерностью, что приводило к большим перепадам свойств по длине полос (неравномерность по от составляла 35-40 Н/мм2, по Оь составляла 35- 45 Н/мм2, по6S 5-4,5%. При регулировании зоны водяного охлаждения в зависимости от изменения скорости прокатки каждой ча сти полосы по длине (опыты 3 и 4) температура смотки полос по длине была стабильной, находилась в пределах требоТаблица )

Результаты охлаждения листового проката по известному и предлагаемому (изменение скорости от полосы к полосе) способам применительно к ШСГП 2000 (Сталь Зсп)

Известный способ. Предлагаемый способ.

0

5

0

5

0

ваний ТУ (на минимальном уровне - при изменении каждого 1 м/с скорости прокатки длину изменяли на 5 м - опыт 3 и на максимальном уровне - при изменении на 10 м - опыт 4) и механические свойства были стабильны по длине полос (неравномерность составляла всего по От 10 Н/мм2, по оь 10 Н/мм2 и по дв 1 %).

Предлагаемый способ при его использовании позволяет стабилизировать температуру смотки полос при изменении скорости их прокатки, а также повысить качество металла за счетувеличения равномерности механических свойств как по длине полос одной толщины, так и для полос различной толщины.

Формула изобретения Способ охлаждения листового проката в потоке стана, включающий предварительное охлаждение полосы на воздухе путем регулирования длины зоны воздушного охлаждения пропорционально скорости прокатки и последующее охлаждение в регулируемой зоне водяного охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла путем стабилизации механических свойств по длине полосы и получения равномерной структуры, длину зоны водяного охлаждения изменяют прямо пропорционально скорости прокатки, причем при изменении скорости прокатки на каждые 1 м/с длину зоны водяного охлаждения изменяют на 5-10 м.

Таблица 2

Результаты охлаадения листового проката по известному и предлагаемому (с ускорением по длине каждой полосы) способам применительно к 1ЧСГП 2000 НЛМК (Сталь Зсп)

Известный способ. Предлагаемый способ.