Способ регулирования процесса горячей прокатки металлических полос Советский патент 1982 года по МПК B21B37/00 

(ЗЮ СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛОС

I

Изобретение относится к автоматизации металлургических процессов, в частности автоматизации прокатного производства, и совершенствует способ регулирования процесса горячей прокатки металлических полос из малоуглеродистых и низколегированных марок сталей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ регулирования процесса горячей, прокатки металлических полос, заключающийся в .том, что варьируют температуру конца прокатки и смотки по содержанию углерода. В этом способе при выборе и регулирования обычно ориентируются на диаграмму железоуглерод, согласно которой при повышении содержания углерода в стали аустенит стабилизируется, что создает условия для снижения и соответственно T . Регулирование процесса рекомендуется выполнять

так, чтобы ,прокатку полосы заканчивать при сравнительно низкой температуре, которая еще допустима из условия прочности клети и мощности привода прокатного стана, однако выше температуры полиморфных превращений стали. Прокатке полос ниже температуры полиморфных превращений неизбежно приводит к разнозернистости структуры II.

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает стабильности механических свойств и высокого выхода годного полос. При таком подходе к регулированию процесса и выбору оптимальных технологических параметров прокатки металлических полос по известному способу не учитывается, как влияние деформации, так и влияние легирующих элементов на изменение устойчивости аустенита (по сравнению с диаграммой железоуглерод) . Легирование железоугле3родистых сплавов марганцем и други ми элементами, характерными, напри мер, для химического состава малоуглеродистой стали, снижает температуру происходящих при горячей прокатке полиморфных превращений: у 08кп JT -решетка превраща ется в о( -решетку при , и у стали СтЗ.- при . Таким образом ориентация на содержание углерода как показатель, характеризующий химический состав стали в целом, и диаграмму железоуглерод как теоретическую основу п выборе оптимальных температурных режимов и регулировании процесса го рячей прокатки полос в производственной практике оказывается неэффек тивной и затрудняет BMpa6oTky рациональных путей повышения стабиль ности механических свойств и увеличения выхода годного горячекатанных полос. изобретения - повышение ста бильности механических свойств и увеличение выхода годного металлических полос за счет упреждающего регулирования температуры конца прокатки и смотки. Поставленная цель достигается тем, что по способу, заключающемуся в том, что варьируют температуру конца прокатки и смотки, дополнител но перед подачей металла на стан измеряют йеличину электронного экви валента многокомпонентной метал/1ической системы, варьирование температуры конца прокатки и смотки осуществляют прямо пропорционально изменению величины электронного эквивалента , исходя из зависимостей Z - С z -с, TCH н величина электронно эквивалента, ; температуры конца прокатки и смотки п лосы , С; коэффициенты.пропор кп циональности, 1600 J , 7 и GC - константы,с; CCM 522 °С; 1020°С. Электронный эквивалент является интегральной характеристикой межатомного взаимодействия в многокомпонентной системе и определяется как среднестатическое число электронов, участвующих в образовании химической связи между двумя атомами, расположенными в узлах кристаллической решетки. Парные линейные зависимости (1) и (2) получены на основании статической обработки данных массового производства листов и полос из малоуглеродистой и низколегированной стали (массив, включающий 63 плавки,коэффициент корреляции г 0,96). Поскольку электронный эквивалент является интегральной характеристикой химического состава стали при любом числе и химической индивидуальности ВХОДЯЩИХ в ее состав компонентов, предлагаемый способ регулирования обеспечивает оптимальное сочетание химического состава и технологии прокатки металлических полос. Сущность предлагаемого способа регулирования процесса горячей прокатки металлических полос состоит в следующем. Конкуренция процессов упрочнения и разупрочнения при горячей деформации по своей физической сущности предполагает, что для каждого конкретного состава стали может быть подобрано такое сочетание температуры и схемы деформации, когда эти процессы компенсируют друг друга, или роль одного из них становится определяющей. При регулировании процесса горячей прокатки необходимо учитывать ряд существенных для технологии и обеспечения качества обстоятельств, основными из которых являются сохранение максимальной пластичности стали при температуре деформации и изменение в структурном .состоянии стали после .деформации. При относительно стабильной схеме деформации на широкополосных станах задача оптимильного регулирования процесса горячей прокатки полос сводится к установлению оптимального соотношения между составом стали и температурами конца прокатки и смотки.Задачи такого плана 5 были нерешаемыми из-за отсутствия методов оценки уровня легирования аустенита. Разработка системы неполяризованных ионных радиусов позво ляет устранить этот недостаток, поскольку химическое состояние мног компонентной системы можно охарактеризовать одним интегральным параметром - электронным эквивалентом состава (Z). Для сплава АпВщС(, (n,m,k,f,h - мольные доли компонентов; их сумма равна единице) ,. -.rf.i4 Z - tgdA xm2+AeA-B-2mn- AtA-r2nK -...At -E-2Kht ACD-H-Zth, где R и индивидуальные для атомов каждого элемента коэффициенты уравнений системы неполяризованных радиусов;d - период решетки; Л рассчитываемая по RA tg и d характеристика (суммарный заряд) взаимодействи между неоднородными атомами. Из приведенного выражения следует что величина Z в комплексном виде учитывает вероятности образования и заряды всех типов парных связей. Увеличение числа компонентов в систе ме отражается лишь на числе членов в правой части уравнения. При определении величины Z для стали конкретной партии, плавки необ ходимо задать химический состав стаЛИ в весовых процентах, а также параметры R и tgc(. Для облегчения вычислительной процедуры расчет Z выполняется на ЭВМ. В программу вклю чены значения R и tgct86 элементов периодической системы Д.И. Менделеева . В качестве исходных данных достаточно иметь химический состав ста ли. Программа вычислений Z на ЭВМ : довольно проста и включает следующие этапы. 1. Пересчет химического состава стали в весовых процентах в мольные доли по стандартной методике. В качестве примеру рассматриваем опреде7ление мольных долей для стали марки 1ОГ2С1, имеющей следующий химический состав, вес.%: С 0,100; Si 0,80; Мп 1, S 0,023; Р 0,029; Fe остальное. По атомным весам компонентов и составу (вес.). системы (0,1 С + + 0,8 Si + 1,54 f-bi + 0,023 S + + 0,029 Р + 97,508 Fe) определяется число грамм-молей в М .. 08 1,54 . 0,029 IFTT 5579 32,1 97,508 0,0083 0,0285 + 0,0281 + 0,0007 + 0,0009 + 1,7459 1 ,8124 г/мол. Мольная доля каждого из компонентов определяется путем деления, числа его грамм-молей на общее число грамм-молей в системе. В рассматриваемом примере получаем: 0,0046 - мольная до1,8124 ля (С); 0,0285 0,0157 мольная ля (Si); 0,0281 0,0155 - мольная до1,8124 ля (N5n); f 0,0007 0,00039 - мольная 1,8124 доля (S); , 0,0009 0,0005 - мольная 1,8124 доля (Р); „ - Ь7459 0,9633 - мольная 2 -ТД12 доля (Fe.). 2. По рассчитанным значениям мольных долей и известным величинам R и tgd определяются характеристики Абд-в t А-С т где ueA-B uttcrtsa A ic)-tMnr,a fl-B AejtvtS); ); AKA-F tM-tFelvME-rAeEpl-tF). 3- с помощью метода последовательных приближений, исходя из условия равновесия ОЦК - решетки стали, определяется значение периода решетки. 4. В уравнение (3) представляютя значения мольных долей (n,in..ig), еличины Р и tg оС компонентов стаи, характеристики АЕ иопредеенное методом последовательных риближений значение периода решети d. Приведенная последовательность вычислений производится на ЭВМ по заранее разработанной программе, а в качестве исходных данных необходимо задать лишь химический состав конкретной стали. Поэтому вычис ление Z может выполняться сколь угодно оперативно и не связано с какими-либо трудностями. Отсутствие четких границ по уров ню свойств между марками углеродистой, и низколегированной сталей является следствием перекрытия соответствующих им значений Z в резуль тате колеблемости концентраций ле.гирующих компонентов в пределах марочного состава. Наличие, подобных четких количественных связей между свойст вами (6в (ёт, 65, л-н) с одной стороны и Zy - с другой использовано в предлагаемом техническом решении для выбора оптимального регулирования процесса горячей прокатки полос. В результате анализа экспериментального материала, характеризующего изменение комплекса химических свойств ., Й5,а.н,НКВ) горячекатанных полос различной тол щины при одновременном изменении состава, и TOVI установлено,что наилучшее сочетание прочностных и пластических характеристик полосово стали и отсутствие случаев отбраков ки полос по механическим свойствам обеспечивается при регулировании процесса прокатки по зависимостям (1) и (2)-. Для реализации предлагаемого спо соба перед или во время горячей про катки по планочному химсоставу стали рассчитывают соответствующее ему значение Z и производят упреждающее регулирование температуры конца прокатки и смотки в соответствии с указанными зависимостями (1) и (2). Воздействие на Т и Т может осуществляться любым из используемых в практике листопрокатного прои водства способом - изменением темпе ратуры нагрева слябов под прокатку подстуживанием между проходами и т.д. При постоянной величине электрон ного эквивалента стали в пределах плавки, партии полос или даже одной полосы (слитка, сляба) температуры конца прокатки и смотки Тем под держивают постоянными и механически 78 свойства металла после прокатки (в годовом состоянии) будут относительно стабильными. Отклонения свойств от заданного уровня, вызванные воздействием разнообразных случайных факторов технологии горячей прокат ки (колебания толщины, величины обжатия и др.), будут небольшими и не будут выходить за пределы допускаемых значений показателей свойств, оговоренных стандартами, техническими условиями или какой-либо другой нормативной документацией. При изменении электронного эквивалента металла новой партии, нового сляба, новой полосы или по длине полосы управляющее вычислительное устройство с помощью уравнений (1) и (2) находит, такие значения температур конца прокатки и смотки, которые позволяют сохранить неизменным уровень механических свойств прокатного металла, уровень качества продукции. Далее ригнал о требуемых и Тем поступает на исполнительный механизм, который осуществляет изменение температур конца прокатки Ткп и смотки Тем . Как уже отмечалось, изменение Ткп.и может быть выполнено путем перераспределения обжатий в клетях чистовой и черновой групп широкополосного стана, изменением скорости прокатки, принудительного межклетевого охлаждения металла, изменением расхода воды, подаваемой на полосу на отводящем рольганге и др. Выбор одного из этих методов зависит от конкретных условий и возможностей оборудования стана. По предлагаемому способу возможНО регулировать и,Тем упреждением, с предварительной компенсацией возмущающего воздействия от изменения химического состава прокатываемого металла, не допуская, чтобы даже часть продукции была прокатана при неблагоприятных и и получила отклонения механических cвoЙQTв от заданного уровня. Это естественно обеспечит увеличение выхода годного полос (продукции) . Формула изобретения Способ регулирования процесса горячей прокатки металлических по9908iлос, заключающийся в том, что варьируют температуру конца прокатки и смотки по содержанию углерода, отличающийся тем,что, с целью повышения стабильности ме- 5 ханических свойств и увеличения выхода годного металлических полос за счет упреждающего регулирования температуры конца прокатки и смотки, перед подачей металла на стан изме- ю ряют величину электронного эквивалента многокомпонентной металлической системы, при этом варьирование температуры конца прокатки осуществляют прямо пропорционально 15 .изменению величины электронного эквивалента, исходя из зависимостей Ткп к КП -KП К см Z- - сн - величина электронного эквивалента,Р; кп и JCH температуры конца прокатки и смотки полосы,°С; кп коэффициенты пропорградциональности, константы, С. Источники информации, тые во внимание при экспертизе Юдин М.И. и др. Рулонный спороизводства холоднокатаных лисМ., Металлургия, 1966, с. 21,