Способ регулирования нагрева металла в колпаковой печи

)5 С 21 О 9/663, 11/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛ ЬСТВ ВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Магнитогорский металлургический комбинат им. В.И,Ленина(56) Авторское свидетельство СССРМ 1407978, кл. С 21 О 11/00, 9/663, 1986.(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРЕВАМЕТАЛЛА В КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ(57) Изобретение относится к производствухолоднокатаной стали в прокатных цехах,оснащенных колпаковыми печами для термической обработки плотносмотанных руИзобретение относится к черной металлургии, в частности к термообработке широкополосных крупнотоннажных рулонов в колпаковых печах.Известен способ контроля времени выдержки рулонной стали в печи колпакового типа (патент Японии М 55-8569, кл. С 21 О 9/663, С 21 О 11/00), согласно которому нагрев рулонов контролируют по изменению температуры муфеля. При этом программу изменения температуры муфеля рассчитывают заранее. Измеренную температуру муфеля сравнивают с заданной по программе и в соответствии с полученной разностью температур регулируют подачу топлива в горелки, установленные в полости между нагревательным колпаком и муфелем. Таким образом регулируют время начала и окончания выдержки лонов ленты, полосы, в особенности широ-. кополосной стали в стопах. Цель изобретения - улучшение качества отжигаемого металла и снижение расхода энергоносителей. Устанавливают задание по колпаковой и стендовой термопарам, Определяют график нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне и нагревают его в этой зоне до температуры задания по стендовой термопаре. Дополнительно определяют график нагрева металла в самой медленнопрогреваемой зоне и при достижении им в этой зоне температуры на 70 - 130 ниже заданной по стендовой термопаре задание по ней снижают на 20 - 40 С. 1 табл. рулона при постоянной температуре, Программу изменения температуры.муфеля по времени рассчитывают с учетом размеров рулона и физических свойств отжигаемого 1 Я металла, ООНедостатком способа является сложно- (,) сть системы контроля времени выдержки оулона, так как на каждый размер рулона ) р необходима своя программа изменения температуры муфеля. В тоже время способ с, не обеспечивает необходимую точность Ф контроля температуры, при которой наблю-ф дается улучшенная однородность свойств металла, так как контролируется не температура металла, а температура муфеля.Известен также способ регулирования температуры отжига в периодической печи (заявка Японии % 59-24167, кл.С 21 О 9/663, С 21 О 11/00), согласно которому процесснагрева стопы рулонов в колпаковой печи контролирют тремя термодатчиками, установленными на верхней плоскости верхнего рулона, под нижней плоскостью нижнего рулона для измерения температуры поддона и в стенке нагревательного колпака для измерения температуры печи,В процессе регулирования температуры в период, когда максимальная температура по верхнему термодатчику не достигла заданного значения, устанавливают определенное задание по термопаре в стенке нагревательного колпака. После достижения заданного значения температуры по верхней термопаре в период, когда не достигнута максимально возможная температура по нижней термопаре, для измерения температуры поддона устанавливают определенное значение по нижней термопаре. После достижения заданного уровня температура по нижней термопаре на протяжении определенного времени осуществляют выдержку,Недостатком этого способа является громоздкость системы контроля и затруднения при эксплуатации системы, так как помимо традиционных термопар в нагревательном колпаке и стенде печи необходимо на верхний рулон каждой садки устанавливать дополнительный термодатчик.Надежность такого термодатчика, перемещаемого при распаковке и упаковке садки рулонов, довольно низка, Таким образом, данный способ не позволяет достичь снижения перепада температуры по высоте стопы рулонов и улучшения однородности свойств металла ввиду несовершенной системы контроля регулирования температуры.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ регулирования нагрева металла в колпаковой печи (авт.св. М 1407078, кл. С 21 О 11/00, 9/663), включающий установку задания по колпаковой и стендовой термопарам, определение графика нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне до температуры, определяемой заданием по стендовой термопаре, и снижение задания по колпаковой термопаре до температуры на 10 - 40 С ниже точки А 1 нагреваемого металла при достижении в наиболее быстро прогреваемой зоне температуры, заданной по стендовой термопаре.Известный способ характеризуется недостаточным сокращением энергоносителей, большим перепадом температуры по высоте стопы и толщине намотки рулонов и, как следствие, большой неоднородностью механических свойств отжигаемого металла, так как задание по стендовой термопаре 5 10 20 25 30 35 40 45 50 55 остается неизменным от начала до конца нагрева. Это приводит к перегреву периферийных частей рулонов (20 - 30 мм по толщине намотки считая от наружного витка) на 30 - 50 С выше установленной температуры отжига. Время, в течение которого периферийные витки находятся при температуре на 30 - 50 С выше заданной по стендовой термопаре, составляет 20 - 30 ч. После начала регулирования температуры по стендовой термопаре температура периферийных частей рулона снижается, но остается выше установленной температуры отжига на 20 - 40 С в течение всего цикла нагрева и выдержки. Перепады температуры по высоте стопы рулонов 45 С, по толщине намотки рулона 40 С и с дальнейшим увеличением продолжительности отжига не уменьшаются. Вследствие этого наблюдается большой разброс механических свойств отжигаемого металла в пределах одной садки.Целью изобретения является улучшение качества металла и снижение расхода энергоносителей.Поставленная цель достигается тем, что в способе регулирования нагрева металла в колпаковой печи, включающем установку задания по колпаковой и стендовой термопарам, определение графика нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне до температуры, определяемой заданием по стендовой термопаре, дополнительно определяют график нагрева металла в самой медленнопрогреваемой зоне и при достижении металлом в этой зоне температуры на 70 - 130 С ниже заданной по стендовой термопаре задание по этой термопаре снижают на 20 - 40 С.Если в самой медленнопрогреваемой зоне металл не достиг температуры на 130 С ниже заданной по стендовой термопаре, то снижать задание по этой термопаре нельзя, так как металл будет недогретым и, соответственно, некачественным. Если в самой медленнопрогреваемой зоне металл достигтемпературы ниже заданной по стендовой термопаре менее чем на 70 С и при этом не снижено задание по стендовой термопаре, то ухудшается качество металла за счет увеличения перепада температуры металла в наиболее быстро и наиболее медленно прогреваемых.зонах. Кроме того, не будет достигнуто снижения расхода энергоносителей из-за нерационального его расходования,При достижении металлом в самой медленнопрогреваемой зоне температуры на 70 - 130 С ниже заданной по стендовой термопаре, необходимо на 20 - 40 С снизить задание по этой термопаре. При снижении задания по стендовой термопаре менее5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 чем на 20 С наблюдается ухудшение качества мегалла за счет увеличенного перепада температуры в наиболее медленно прогреваемой зоне и в наиболее быстро прогреваемой зоне. Кроме того, не наблюдается снижения расхода энергоносителя.Снижение температуры задания по стендовой термопаре более чем на 40 С в момент достижения наименее прогретым местом стопы температуры на 70 - 130 С ниже заданной по стендовой термопаре приводит к затягиванию режима нагрева, в результате чего не наблюдается улучшения качества металла.В таблицу сведены результаты экспериментов, проведенных для обоснования выбранных температурных режимов.П р и м е р 1, Рулоны холоднокатаной полосы из стали марки 08 Ю (масса рулона 23 т, наружный диаметр 1950 мм, внутренний диаметр 800 мм, ширина полосы 1250 мм, количество рулонов в садке 4, масса садки 92 т) формируют в стопу с конвекторными прокладками между рулонами на стенде колпаковой печи, накрывают муфелем, устанавливают нагревательный колпак и осуществляют нагрев по колпаковой и стендовой термопарам, Задание по колпаковой термопаре 870 С, по стендовой термопаре 710 С. Температуру в рулоне контролируют дополнительными термопарами, установленными в каналы, просверленные на глубину 625 мм на расстоянии 165, 370, 525, 570 мм от наружного витка рулона. Еще один канал просверлен на глубину 40 мм на удалении 30 мм от наружного витка.В одном рулоне устанавливают пять термопар для контроля распределения температуры. В стопе (садке) три рулона (нижний, второй снизу и верхний) с дополнительными термопарами,В процессе нагрева устанавливают задание по колпаковой (870 С) и стендовой (710) термопарам, определяют график нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне и нагревают его в этой зоне до температуры (710 ) задания по стендовой термопаре, причем дополнительно определяют график нагрева металла в самой медленнопрогреваемой зоне и при достижении им в этой зоне температуры на 70 С (опыт Б) ниже заданной по стендовой термопаре задание по ней снижают на 20 С.Предел текучести отожженного металла отвечает нормам ГОСТ 9045-80 для категории вытяжки ВОСВ и ОСВ. Разброс значения предела текучести по стопе рулонов 200 МПа, по длине полосы рулона 150 МПа. Экономия топлива 10. П р и м е р 2. Исходные характеристики металла те же, что и в примере 1.В процессе нагрева устанавливают задание по колпаковой термопаре 870 С, по стендовой термопаре 710 С, определяют график нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне и нагревают его в этой зоне до температуры задания по стендовой термопаре (710 С), причем дополнительно определяют график нагрева металла в самой медленнопрогреваемой зоне и при достижении им в этой зоне температуры на 100 С(опыт В -3) ниже заданной по стендовой термопаре задание по ней снижают на 30 С,Предел текучести отожженного металла отвечает нормам ГОСТ 9045-80 для категории вытяжки ОСВ и СВ, Разброс значений предела текучести по стопе рулонов 200 МПа, по длине полосы в рулоне 150 МПа, Экономия топлива 150 .П р и м е р 3. Исходные характеоистики металла те же, что и в примере 1, кроме марки стали; Рулоны - из стали марки 08 кп,В процессе нагрева устанавливают задания по колпаковой термопаре 870 С, по стендовой термопаре 710 С, определяют график нагрева металла в самой быстропрогреваемой зоне до температуры задания по стендовой термопаре(710 С), причем дополнительно определяют график нагрева металла в самой медленнопрогреваемой зоне и при достижении им в этой зоне температуры на 130 С опыт Г) ниже заданной по стендовой термопаре задание по ней снижают на 40 С,Предел текучести отожженного металла отвечает нормам ГОСТ 9045-80 для категории вытяжки ВГ. Разброс значений предела текучести по стропе рулонов в садке 300 МПа, по длине полосы в рулоне 200 МПа. Экономия топлива 20 ф,Таким образом, изобретение позволяет на 10 - 30; сократить расход энергоносителей и повысить качество отжигаемого металла за счет улучшения однородности механических свойств. Разброс предела текучести по объему стопы составляет при отжиге полосы из стали марки 08 Ю 150 МПа против 400 МПа при нагреве по известному способу,Формула изобретения Способ регулирования нагрева металла в колпаковой печи, включающий установку задания по колпаковой и стендовой термо парам, определение графика нагрева ме талла в самой быстропрогреваемой зоне о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельк улучшения качества металла и снижени1728302 расхода энергоносителей, определяют гра- в этой зоне температуры на 70-130 С ниже фик нагрева металла в самой медленноп рог- заданной по стендовой термопаре задание реваемой зоне и при достижении металлов по этой термопаре снижают на 20 - 40 С. Температура металла в самой мед- леннопрогреваемой зоне,о Разница тем" еличина ператур ме- снииения талля в самой задания нечленнопро- по стенгревлемой зпдовой не и паланнпйтермопаь по стендовой ре,чтермопвре, С Задание постендовойтермопаре.чС Заданиепо колпаковой термопаре,аС 60 60 60 60 60 650 650 650 650 650 640 Б Б870 70 640 70 640 70 640 )О 5"2 870 Б870 6-4 870 20 30 40 710 710 710 710 640 Б870 70 В В 10 710 610 ОО 710 610 710 610 710 610 В" 2 870 В870 В"ч 870 20 30 40 100 100 100 710 610 0-5 870 100 Г Г870 710 580 130 10 710 580 7 О 580 7 О 580 Г870 Г870 Г870 20 30 40 130 130 130 710 580 Г870 130 140 1 чО 140 40 140 Л Л870Л870 Л870 Л870 Л"5 870 710 Прототип СерияНомер опитарежима1 1 1ДАЛдд870 870 870 870 870 710 710 710 710 710 710 710 710 710 710 710 570 570 570 570 570 10 20 30 40 50 1 О 1020 30 40 501728302 10 Прололж;ние таблицы Сеоия 1 Температуоэпыл по стендовойтермопарепосле снине 1 ния заданил,18 С Относитсль- Примечание Качественные пока 1 эаели ная экономия энергоносителей всравнении сизвестнымспособом, 2 азброс полделатекучести С л,е т1 мда но стопе 1 по длине гулонов полосы врулоне 700 690 680 670 660 350 350 200 200 200 гОО 200 150 150 150 200 Нет Нет Нет Нет Нет удовлетворительноекачество, но нетэкономии топлива 6 700 350 Нгдостаточню выоокое качество, нэлаяэкономия топлива 630 680 670 200 150 10 150 100 13 200 150 15 Режимы, обеспечивающие получение ме"телла наивысщегокачества при одновременной экономииэнергоносителей,позволяют производить лист сталимарки ОВЮ категорииОСВ и ЕОСВ по ГОСТ9045-80 660 300 200 25 Неуловлетворительное качество из-за недогрева металла в наиболее медленно прогреваемай зоне В 700 350 200 7 Недостаточно высокое качество, налаяэкономия топлива 690 680 670 200 150 12 200 150 15 200 150 17 Режииы, обеспечивающие получение металла с высоким качеством при одно" временной экономииэчсргоносителей, позволяют производить лист стали 0810 категории ОСВ и СВ во ГОСТ 9045"80 350 200 27 660 Неулоелетворитель- . ное качество металла из-за недогрева в наиболее медленно прогреваемой зоне Г 700 400 250 8 Высокое качество, малая экономия энер- гоносителей 690 680 670 350 200 15 250 150 18 300 200 20 Ренины, обеспечивающие хоро чс качество ияталла при одновременной экономииЗнергоносителеипозволяю производить лис"ы стали08 КП категорииВГпо ГОСТ 9045-80Неудовлетворитель"ное качество из"зв.погогрева металла онаиболее медленнопрогреваемой зоне По всем режимам серии Д неудовлетворительное качествопрн значительномэкоомии энергоно- сителей 660 350 200 29 450 400 350 450 500 Д 700690 680 670 660 300 1 О 250 16 200 20 300 22 350 30 250 400 710 Неудовлетворитель"ное качество, больщой расход энергоносителеиСоставитель Й. ЙиколаенкбТехред М.Моргентал Корректор М,Максимишинец Редактор Т. Бельская Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1381 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5