Способ горячей прокатки полос Советский патент 1992 года по МПК B21B1/26 B21B45/02 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано на непрерывных и универсальных широкополосных и листовых станах горячей прокатки.

Известен способ прокатки полос, направленный на устранение серповидности проката, заключающийся в перераспределении усилий прокатки в зависимости от измеряемой серповидности полосы между областями и создания в этом промежутке разности температур со стороны выгнутой и вогнутой кромок за счет подогрева одной кромки или охлаждения другой. Недостатком способа является то, что температурные воздействия на полосу осуществляют в процессе прокатки, между обжатиями, при этом не учитывается изменение температурного

состояния полосы после последнего обжатия, а также условий охлаждения на холодильнике. В то же время охлаждение полос на холодильнике, как правило, неравномерно, ввиду того, что с одной стороны каждой полосы всегда расположена более горячая, а с другой - более холодная полоса. Это сказывается на распределении температуры по ширине полосы и в конечном итоге приводит к возникновению серповидности. Известен также способ прокатки, включающий воздействие на температурное состояние полосы после последнего обжатия с использованием установки принудительного охлаждения. В этом способе осуществляют снижение температуры начала охлаждения полос на холодильнике что уменьшает образование серповидности, т к

S4 00

N Ю

ю ю

предел текучести стали при охлаждении на холодильнике в этом случае больше, чем при обычном способе. Однако применение такого способа прокатки не позволяет полностью исключить отбраковку полос по серповидности, т.к. существующих мощностей принудительного охлаждения недостаточно для снижения среднемассовой температуры полос до величины, при которой образование температурных напряжений при охлаждении на холодильнике не происходит (400...500°С). Повышение интенсивности принудительного охлаждения либо увеличение времени охлаждения требует дополнительных энергетических и материальных затрат, что не выгодно экономически, и, кроме того, не всегда имеется возможность реализации дополнительного снижения температуры полосы по технологическим причинам. Как наиболее близкий по технической сущности, данный способ принят в качестве прототипа.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков, т.е. снижение брака за счет уменьшения серповидности без увеличения материальных и энергетических затрат.

Это достигается тем, что в известном способе, включающем последовательное обжатие полос в одной или нескольких клетях, принудительное охлаждение до заданной температуры после последнего обжатия за счет дифференцированной подачи охладителя по ширине полосы, а также последующее охлаждение полос на холодильнике, при перемещении ее перпендикулярно направлению прокатки, в период принудительного охлаждения полосы создают перепад температур между ее боковыми кромками со снижением температуры по ширине полосы в сторону, противоположную направлению перемещения полос на холодильнике, а величину перепада температур по ширине полосы, создаваемую принудительным охлаждением, определяют из выражения:

Atn.o(1.05...1,30)-Atxofl. где Atn.o - перепад температур по ширине полосы, образованный под установкой принудительного охлаждения. С;

- перепад температур по ширине полосы, образующийся при охлаждении полосы на холодильнике. °С.

Предлагаемое техническое решение отличается от известного тем, что под установкой принудительного охлаждения за счет дифференцированной подачи перераспределяют расхрд охладителя по ширине и тем самым создают перепад температур между

боковыми кромками полосы со снижением температуры по ширине в сторону, противоположную направлению перемещения полос на холодильнике, а величина перепада

температур по ширине полосы, создаваемая принудительным дифференцированным охлаждением, в 1.05-1,30 раза больше перепада температур, образующегося при охлаждении на холодильнике

0 На чертеже представлена схема реализации способа производства горячекатаных . полос 1, включающая их обжатие в чистовых клетях 2, принудительное охлаждение под установкой 3, состоящей из коллекторов 4 с

5 соплами 5, расположенных вдоль продольной оси рольганга 6, к которым охладитель поступает через трубопроводы 7-10 и регулирующие клапаны 11, а также последующую подачу полос и их охлаждение 12,

0 Стрелкой показано направление движения полосы.

Сущность реализации способа заключается в следующем.

Полоса 1, после прокатки в клетях чис5 товой группы 2 по рольгангу 6 поступает под установку принудительного охлаждения 3, где подвергается воздействию охладителя, поступающего на поверхность полосы через сопла 5, расположенные на коннекторах 4,

0 имеющих индивидуальные подводы через трубопроводы 7-10 При этом расход охладителя через коллекторы регулируется при помощи клапанов 11 таким образом, чтобы на кромку полосы, противоположную на5 правлению перемещения проката, по холодильнику 12 подавалось больше охладителя при соответственном снижении расхода охладителя на другую кромку После прохождения полосой установки принудительного

Q охлаждения по ее ширине образуется неравномерное температурное поле, причем величина перепада температуры по ширине в 1,05-1,30 раза больше перепада температур, образующегося при охлаждении на холо5 дильнике без использования предлагаемого способа. При этом в металле возникают температурные напряжения определенного знака, вызывающие возникновение серповидности, однако при поступлении полосы на холодиль0 нике, где она находится между предыдущей, более холодной, и последующей за ней, более горячей, полосами, температурное поле выравнивается, а следовательно, и температурные напряжения снижаются, серповидность

5 исправляется,™, условия охлаждения кромок данной полосы на холодильнике различные,

Величина перепада температур по ширине полосы, образующегося на холодильнике, зависит от ряда технологических характеристик процесса, в т.ч от ширины и

толщины полосы, теплофизических свойств металла, темпа прокатки, условий охлаждения на холодильнике и др. В то же время известно, что температура конца прокатки находится на уровне (800...1000)°С. следовательно, охлаждение полос, а значит и теплообмен между двумя соседними полосами, влияющими на образование серповидности на холодильнике, начинается от этих температур и завершается при температуре (400...500)°С, когда предел текучести достигает величины, превышающей термические напряжения в металле, которые уже не влияют на геометрию полосы.

При проведении промышленных исследований на различных станах установлено, что максимального значения перепад температур по ширине полосы без использования предлагаемого способа достигается при охлаждении на (20...40)% от начальной температуры при перемещении полос по холодильнику, что соответствует расстоянию, равному от первой трети до половины длины холодильника, в зависимости от толщины и ширины полос, а также времени, необходимого для перемещения полос с транспортного рольганга на холодильник. Величина перепада температур достигает (80 . 120)°С. При этом температурные напряжения достигают максимальной величины, что обусловливает искривление полосы и возникновение серповидности.

В предлагаемом способе производства горячекатаных полос под установкой принудительного охлаждения заранее создают перепад температур и, следовательно, температурные напряжения противоположного знака, превышающие в 1,05-1,30 перепад температур, образующийся на холодильнике без использования принудительного способа.

Для систем принудительного охлаждения могут быть использованы различные ох- ладители и способы их подачи на поверхность горячей полосы Наиболее эффективным, с точки зрения обеспечения высокой интенсивности охлаждения с возможностью ее регулирования в широких пределах, является способ водовоздушного охлаждения В этом случае, при оптимальном удельном расходе воды теплообмен между охладителем и горячим металлом происходит при значении коэффициента теплоотдачи на уровне ...2200 Вт/(м -С). Для таких значений «создание необходимого перепада температур по ширине полосы может быть достигнуто при перераспределении расхода охладителя по ширине с увеличением до (20.,.30)% на

кромку, противоположную направлению движения полосы в холодильнике, в зависимости от толщины полосы и температуры конца прокатки.

При увеличении расхода менее чем на

20%, что соответствует минимальной толщине полосы (согласно ГОСТ 82-70 для универсального широкополосного проката) и перепаду температур, образующемуся на

0 холодильнике, равному 80°С, создаваемый под установкой принудительного охлаждения перепад температур не обеспечит ком- пе нсацию температурных напряжений, возникающих при охлаждении на холодиль5 нике,и цель изобретения не будет достигнута в полной мере. При увеличении расхода охладителя на кромку полосы более чем на 30%, что соответствует максимальной толщине полосы (ГОСТ 82-70) и перепаду тем0 ператур, образующемуся на холодильнике, равному 120°С, перепад температур по ширине превысит необходимое значение для компенсации температурных напряжений, возникающих при охлаждении на холодиль5 нике, что приведет к образованию серповидности противоположного знака.

При других характеристиках теплообмена под установкой принудительного охлаждения (величина коэффициента а, способ

0 подачи охладителя и др.) условия перераспределения охладителя по ширине полосы могут быть определены аналогично

Превышение величины перепада температур по ширине полосы после принуди5 тельного охлаждения в 1,05...1,30 раза перепада температур, образующегося при охлаждении на холодильнике, обусловлено изменением температурного поля полосы при перемещении по транспортному роль0 гангу от установки принудительного охлаждения до холодильника, где происходит частичное выравнивание температур между боковыми кромками. В зависимости от скорости перемещения полос по транспортно5 му рольгангу, а также от его длины время перемещения полосы составляет (20. .60) с. При этом, согласно теоретическим и экспериментальным данным, снижение температурного поля полосы, а также выравнивание

0 перепада температур по ширине может составлять (5..,30)%. Следовательно, перепад температур по ширине, создаваемый под установкой принудительного охлаждения, должен на эту величину превышать .перепад

5 температур, образующийся при охлаждении на холодильнике. Превышение перепада температур по ширине полосы под установкой принудительного охлаждения менее, чем на 5% по сравнению с перепадом температур, необходимым для компенсации температурных напряжений, образующихся на холодильнике, что соответствует максимальной скорости транспортировки и минимальной длине транспортного рольганга, приведет к тому, что полоса, поступая на холодильник, будет иметь меньший перепад по ширине полосы, чем необходимый для компенсации температурных напряжений, возникающих при охлаждении на холодильнике, что приведет к недостижению поставленной цели изобретения. Превышение перепада температур по ширине полосы побле установки принудительного охлаждения более чем в 1,30 раза, что соответствует минимальной скорости транспор- тировки и максимальной длине транспортного рольганга, приведет к тому, что полоса, поступая на холодильник, будет иметь больший перепад температур по ширине полосы, чем необходимый для компенсации температурных напряжений, возникающих при охлаждении на холодильнике, что приведет к образованию серпо- видности противоположного зн ака, что также приведет к недостижению поставленной цели изобретения.

Указанные интервалы превышения перепада температур по ширине полосы после установки принудительного охлаждения получены в результате аналитических и промышленных исследований на ряде прокатных станов. Результаты испытаний способа в промышленных условиях представлены в таблице (изгиб полосы в противоположную сторону).

Как видно из таблицы, превышение величины перепада по ширине полосы после принудительного охлаждения менее чем на 5% по сравнению с Atxon приводит к недостаточному снижению серповидности полос (опыты 1-2,13-14). Увеличение величины перепада после принудительного охлаждения более чем на 30% по сравнению с Д1хол приводит к образованию серповидности обратного знака (опыты 11-12. 22-23). Оптимального значения снижение серповидности достигает при превышении перепада температур после принудительного охлаждения, по сравнению с Atxon на уровне 5% для минимального времени транспортировки (опыты 3,15), а также на уровне 30% для максимального времени транспортировки (опыты 10,21). Все остальные значения превышения Дгп.с. над Atxon в диапазоне изменения толщины полосы от б мм до 25 мм находятся в пределах (5...30)%. Исходя изданных исследований и определены пределы изменения перепада температур по ширине полосы после установки принудительного охлаждения по сравнению с перепадом температур, образующимся при охлаждении полос на холодильнике.

Преимущество предлагаемого способа

производства горячекатаных полос по сравнению с известными заключается в снижении брака по серповидности за счет перераспределения расхода охладителя,

0 подаваемого на боковые кромки полосы, что создает неравномерное поле температур по .ширине полосы. При этом образуются термические напряжения противоположного знака тем, которые имеют место при охлаж5 дении на холодильнике, где с одной стороны полосы находится более горячая, а с другой - более холодная полосы. Напряжения, созданные в полосе искусственным путем под установкой принудительного охлаждения,

0 компенсируют термические напряжения, возникающие при охлаждении на холодильнике, что в конечном итоге снижает общую серповидность готового проката При этом поставленная цель достигается без увеличе5 ния материальных и энергетических затрат,

т.к. реализация предлагаемого способа не

требует установки дополнительных секций

или увеличения общего расхода охладителя.

В качестве примера конкретной реали0 зации способа рассмотрим условия производства полос на стане 800 ОХМК. На стане производят прокатку полос толщиной (6...25) мм из углеродистых и низколегированных марок стали. Рассмотрим охлажде5 ние стальной полосы толщиной 16 мм после чистовой группы клетей с температурой конца прокатки 900°С, движущейся по рольгангу со скоростью 2 м/с. Для принудительного охлаждения используется секция с рядом

0 сопел, расположенных над рольгангом вдоль направления движения проката. Средний удельный расход воды на охлаждение составляет 50 м3/(м-ч). Перепад температур по ширине полосы при охлаждении на

5 холодильнике стана 800 ОХМК составляет 100°С, для полосы толщиной 16 мм. Время перемещения полосы по транспортному рольгангу составляет 40 с.

Исходя гз этих данных, перепад темпе0 ратур, создаваемый под установкой прину- дительного охлаждения, может быть обеспечен при подаче на кромку, противоположную направлению движения полос по холодильнику, расхода воды на 25% боль5 шего, чем на противоположную. Расход воды через крайние коллекторы составит 56 м /(м-ч) и 44 м /() соответственно. При этом перепад температур по ширине полосы после установки принудительного охлаждения составляет 115-120°С что в 1,17 раз

больше перепада температур,образующегося при охлаждении на холодильнике. Перемещаясь по транспортному рольгангу до холодильника при охлаждении полосы на воздухе перепад температур за 40 с уменьшится (выравнивается) до величины 100°С. При охлаждении на холодильнике в условиях, когда с одной стороны лежит более холодная, а с другой - более горячая полоса, происходит выравнивание температурного поля по ширине полосы и перепад температур, созданный под установкой принудительного охлаждения, исчезает. При этом кромка полосы с более высокой температурой находится рядом с более холодной полосой, прокатанной ранее, а кромка полосы с более низкой температурой находится рядом с более горячей полосой, прокатанной позднее. Таким образом, температурное поле полос к середине холодильника выравнивается и образование серповидно- сти за счет температурных напряжений, образующихся при охлаждении на холодильнике, не происходит.

Применение предлагаемого способа позволит выравнять температуру по шй рй- не полосы без дополнительных материальных и энергетических затрат и, тем самым, уменьшить отсортировку по дефектам сер- повидности на (50...60)%.

5

0

0

5

0

Формула изобретения Способ горячей прокатки полос, преимущественно широких, включающий нагрев и последовательное обжатие в одной или нескольких клетях, принудительное охлаждение до заданной температуры после последнего обжатия за счет дифференцированной подачи охладител по ширине полосы, и последующее охлаждение полосы на холодильнике при пере мщении ее перпендикулярно направлению прокатки, отличающийся тем, что, с целью снижения серповидное™ без увеличения материальных и энергетических затрат, при принудительном охлаждении полосы создают перепад темпоратур между эе боковыми крог- ками со снижением температуры по ширине полосы в сторону, противоположную направлению перемещения полос на хо/одильнике, а величину перепада темпера ур по ширине полосы, создаваемую при- ну ительным охлаждением, определяют из выражения

Atno (1.05-1.30)-ДГхол,

где Atn.o. - перепад температур по ширинэ полосы, образованный под установкой принудительного охлаждения, °С;

Дгхол - перепад температур по ширине полосы, образующийся при охл ждении полосы на холодильнике, °С.

Использование: горячая прокатка широких полос. Сущность изобретения: при принудительном охлаждении полосы до заданной температуры после последнего обжатия создают перепад температур между ее боковыми кромками со снижением температуры по ширине полосы в сторону, противоположную направлению перемещения полос на холодильнике, перемещение полос на холодильнике осуществляют перпендикулярно направлению прокатки. Величину перепада температур по ширине полосы, создаваемую принудительным охлаждением, определяют из выражения: Atn.o (1.05...1,30) Atxon, где Д1по-перепад температур по ширине полосы, образованный под установкой принудительного охлаждения, °С; Л1хол-перепад температур по ширине полосы, образующийся при охлаждении полосы на холодильнике, °С. 1 ил ,1 табл. (Л С