Способ охлаждения толстолистового проката Советский патент 1993 года по МПК B21B45/02 

Изобретение относится к металлургии, в частности к листопрокатному производству, и предназначено для принудительного охлаждения горячекатаных толстых листов преимущественно на отводящем рольганге стана или после нормализации.

Целью изобретения является улучшение качества проката путем повышения его плоскостности и обеспечения равномерности структуры и уровней механических свойств по толщине.

На фиг, 1 представлена схема реализации способа охлаждения толстолистового проката 1 после прокатки в клети 2 в зоне предварительного охлаждения 3, после паузы - в зоне двухстороннего охлаждения 4,

на воздухе - на холодильнике 5; на фиг. 2 - график характерного изменения температуры нижней IH и верхней tB поверхностей, а также среднемассовой tcp температуры проката при его прохождении через зону предварительного нижнего охлаждения I, во время паузы И. через зону двухстороннего охлаждения III и при охлаждении на холодильнике IV.

Способ осуществляется следующим образом.

После окончания прокатки на заданную толщину листовой прокат поступает на отводящий рольганг, где подвергается предварительному охлаждению нижней поверхности водовоздушными струями,

00

VI

Сл

причем расход воды в данной зоне составляет 0,9-1,2 расхода воды на верхнее охлаж- дение. Далее после паузы в принудительном охлаждении, равной 0,5- 1,0 длительности предварительного нижнего охлаждения, листовой прокат Подвергают двухстороннему принудительному охлаждению водовоздушными струями с соотношением расходов воды, подаваемой на нижнюю и верхнюю поверхности листа, в диапазоне 0,5-1,1. При этом соотношение суммарного расхода воды на охлаждение нижней и верхней поверхностей проката, равное 1,4-2,3, обеспечивает равномерность температуры по толщине к концу принудительного охлаждения. Далее прокат охлаждается на воздухе - на холодильнике (фиг. 1).

Предварительное охлаждение нижней поверхности проката вызывает перепад температуры по толщине (фиг. 2), создающий разнозернистость структуры, температурные напряжения и, как следствие, изгиб поперечного сечения, выпуклость которого направлена вниз. Это позволит компенсировать образование неплоскостности в виде изгиба поперечного сечения с направленной вверх выпуклостью при последующем двухстороннем принудительном охлаждении и особенно при охлаждении на холодильнике, где верхняя поверхность проката охлаждается интенсивнее нижней. Предварительное охлаждение нижней поверхности производят с расходом воды, составляющим 0,9-1,2 расхода воды на верхнее охлаждение в зависимости от толщины листа - нижнее значение диапазона соответствует меньшей толщине, верхнее значение диапазона - большей толщине листа. Снижение расхода воды ниже указанного предела не обеспечит необходимого уровня температурных напряжений по толщине полосы и компенсирующего изгиба поперечного сечения. Превышение указанного предела может вызвать перекомпенсацию поперечной деформации листа и, кроме того, приводит к переохлаждению (а для отдельных, марок стали и к подзакаливанию) нижней поверхности и разбросу механических свойств по толщине.

При дальнейшем перемещении полосы на отводящем рольганге в соответствии с предлагаемым способом имеет место пауза между зонами охлаждения, необходимость которой обусловлена повышением температуры нижней поверхности проката за счет тепла внутренних слоев металла.

Отсутствие паузы снижает общую эффективность охлаждения нижней поверхности и, кроме того, снижение перепада температур между поверхностями полосы уменьшает температурные напряжения полностью, ликвидировать которые двухсторонним охлаждением при отсутствии паузы невозможно, а снижение расхода воды снизу в зоне двухстороннего охлаждения приводит к уменьшению уровня механических свойств проката. Расчетным путем установлено, что необходимое уменьшение перепада температур происходит тем быстрее, чем больше толщина прокатываемого металла. Кроме того, изменение соотношения длительности предварительного охлаждения нижней поверхности и паузы может быть осуществлено только увеличением или уменьшением длительности охлаждения, поэтому целесообразно использовать максимальную длительность охлаждения при

максимальной толщине сортамента прокатываемого металла. Экспериментально и аналогически установлено, что длительность паузы в зависимости от толщины проката изменяется в пределах 0,5...1,0

длительности предварительного охлаждения нижней поверхности. Увеличение паузы более указанного предела для минимальной толщины проката приводит к выравниванию температур поверхностей, при котором

не достигается цель предлагаемого технического решения за счет применения предварительного охлаждения нижней поверхности. Снижение паузы менее указанного предела для максимальной толщины проката приводит к недостижению цели изобретения ввиду превышения уровня температурных напряжений от использования предварительного охлаждения нижней поверхности, которые не могут быть компенсированы при двухстороннем охлаждении. При дальнейшем перемещении проката в зоне двухстороннего охлаждения имеет место максимальная интенсивность теплообмена на верхней поверхности - на уровне

значения коэффициента теплоотдачи Вт/м3К при соответствующих расходах охладителя, обеспечивающих снижение температуры листа до заданной величины в конце зоны принудительного охлаждения и,

следовательно, высокий уровень механических свойств верхних слоев проката. Охлаждение нижней поверхности при этом производится с расходом воды, равным 0,5- 1,1 расхода ооды на верхнее охлаждение,

что обеспечивает выравнивание температуры нижней и верхней поверхности, а также структуры и механических свойств по толщине. Превышение данной величины приводит к неравномерности механических

свойств по сечению, особенно для проката

максимальной толщины, а уменьшение соотношения менее указанной величины вызывает ухудшение плоскостности проката.

Далее происходит охлаждение проката на воздухе на холодильнике. При этом в начальной стадии верхняя поверхность охлаждается быстрее, чем нижняя (фиг. 2), т.к. последняя контактирует с плитами холодильника, что является своего рода экранированием. Возникающие из-за неравномерного охлаждения температурные напряжения способствуют изгибу поперечного сечения вверх. Однако в сочетании с предыдущим принудительным охлаждением, особенно в первой зоне, этот изгиб компенсируется, а лист при этом получается плоским.

В качестве примера конкретной реализации рассмотрим условия охлаждения и- физико-механические свойства полосы сечением 14x530 мм из стали марки 09Г2. Скорость прокатки в последней чистовой клети и перемещения по отводящему рольгангу 2 м/с, температура конца прокатки 850- 870°С (датчик расположен на расстоянии 3 м перед установкой принудительного охлаждения). Температуру проката после принудительного охлаждения измеряли с помощью двух датчиков, установленных на расстоянии 2 м за установкой над-верхней и под нижней поверхностями полосы. Длина зоны предварительного нижнего охлаждения составила 2 м. Расстояние между зонами предварительного нижнего и двухстороннего охлаждения составляет 1,5 м; при этом длительность паузы составила 0,75 с (или 0,75 времени предварительного нижнего охлаждения).

Отклонение от плоскостности в поперечном направлении на базе ширины полосыизмеряли с помощью микрометрического глубиномера и плоской линейкой с шагом 1,5 м по длине и усредняли его значение для каждой полосы (опыта).

В качестве характеристик механических свойств и структуры металла приняли ударную вязкость KCU при температуре и величину действительного зерна. Пробы отбирали от верхней и нижней поверхностей от каждого контрольного раската. Определение величины действительного зерна

производили по ГОСТ 5639-65 методом сравнения с эталонными шкалами.

Расход воды на верхнее охлаждение составлял 80 м3/м2ч, суммарный расход воды 5 на нижнее охлаждение 136-148 м3/м ч.

Прокатывали полосы только с нижним охлаждением (аналог) - опыт 1, с одновременным двухсторонним охлаждением (прототип) - опыт 2, с предварительным 0 нажимным и после паузы двухсторонним охлаждением с различными сочетаниями расходов воды согласно предлагаемому способу - опыты 3-8.

Результаты опытов представлены в таб- 5 лице.

При реализации предлагаемого способа снижение температуры нижней поверхности в зоне предварительного охлаждения согласно расчетам по методике (7) составля- 0 ло 70-80°С при Вт/м2К.

Анализ результатов, представленных в таблице, подтверждает преимущества предлагаемого способа по сравнению с известными в части обеспечения в комплексе 5 высокой плоскостности и равномерности физико-математических свойств по толщине, а в среднем - и более высокий уровень . механических свойств,

0 Формула изобретения

Способ охлаждения толстолистового проката, включающий двухстороннее принудительное охлаждение водовоздушными струями на отводящем рольганге с соотно5 шением расходов воды на нижнюю и верхнюю поверхности в диапазоне 1,4-2,3 и последующее охлаждение на воздухе, о т- личающееся тем, что дополнительно создают зону предварительного водовоз0 душного охлаждения нижней поверхности, а перед двухсторонним охлаждением выдерживают паузу в принудительном охлаждении, при этом расход воды на охлаждение нижней поверхности в зоне предваритель5 ного охлаждения составляет 0.9-1,2 и в зоне двухстороннего охлаждения 0,5-1,1 расхода воды на охлаждение верхней поверхности, а длительность паузы между зонами одностороннего охлаждения составляет

0 0,5-1,0 длительности предварительного охлаждения поверхности.

/ 1....

/ А А А А Ж т /п

Изобретение относится к металлургии, в частности к улучшению качества проката путем повышения его плоскостности и равномерности структуры и уровней механических свойств по толщине, в листопрокатном производстве - при принудительном охлаждении горячекатаных толстых листов преимущественно на отводящем рольганге стана или после нормализации. Сущность: на отводящем рольганге создают зону предварительного охлаждения нижней поверхности и затем организуют паузу в принудительном охлаждении. После паузы осуществляют двухстороннее водовоздуш- ное охлаждение проката, при этом расход воды на охлаждение нижней поверхности в зоне предварительного охлаждения составляет 0,9... 1,2 и в зоне двухстороннего охлаждения 0,5...1,1 расхода воды на охлаждение верхней поверхности, а длительность паузы между зонами охлаждения составляет 0,5...1,0 длительности предварительного охлаждения поверхности. 2 ил., 1 табл. (Л С

JEW W W IV Vf У 111 I ЛТП I I f

----)1/

1

-Г Ж

Фиг. 2