Способ охлаждения горячекатаного листового проката

СОЮЗ С 08 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН В 21 В Й 5/02, С 21 В 1/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2/278992.Бюут че Г 3 ой металлургии игуб, В:И.Девятко,и Вл.А.Тригубкое свидетельство СССРкл. В 21 В 5/02, 1982.е свидетельство СССРкл. С 21 П 1/02, 1985. ОСУДАРСТВЕННЬИ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) АвторсУ 1123752,АвторскоУ 1296599,Изобретение относится к прокатному производству, совершенствует процесс охлаждения полос во время горячей прокатки на широкополосных стенах и может быть использовано для охлаждения металла на промежуточном рольганге, в чистовой группе клетей и и на отводящем рольганге перед смоткой в рулоны.Известны различные способы охлаждения листового проката в потоке ста" на, сущность которых заключается в том, что на поверхность горячего про" ката подается охлаждающая жидкость. Охлаждающая жидкость может подаваться непрерывным потоком (турбулентным или ламинарным) или в дисперсном состоянии.Недостатком известных технических решений состоит в том, что в процессе подачи охлаждающей жидкости на горячую полосу образуется пароЫ 217 б 1329 А 1 2(5 Й) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ГОРЯЧЕКАТАНОГО ЛИСТОВОГО ПРОКАТА(5) Сущность изобретения: при ускоренном охлаждении листового проката на охлаждаемую поверхность в чередующемся порядке подают струи жидкос; ти и воздуха. Воздух подают с уменьшающимся зазором между струями и с увеличением. их ширины от центра к кромкам с 15 до 3, чем достигается выравнивание охлаждающей способности по ширине листа, 2 ил. вая прослойка, затрудняющая тепло- обмен, и как следствие, затрудняющая осуществление регулирования интен- Я сивности охлаждения как по длине, так и по ширине полосы.ааайИзвестен способ охлаждения листового проката, согласно которому в процессе прокатки и в процессе транс. СЬ портирования полосы на отводяшем 1. д рольганге широкополосных станов на Я ее поверхность подают охлаждающую Я жидкость. При изменении скорости Опрокатки осуществляют регулирование подачи охлаждающей жидкости в пропорциональной зависимости от изменения скорости движения проката.Недостаток известного технического решения также состоит в том, что в процессе подачи охладителя , на горячую полосу образуется паровая прослойка, затрудняющая тепло 3 1761329обмен, которая в процессе охлажденияне разрушается.Известен способ охлаждения горя"чекатаного листового проката, включающий последовательную подачу наохлаждаемую поверхность иэ спрейер- "ных устройств струй жидкости и воздуха.Недостатком этого способа является периодическое удаление всегоохладителя с охлаждаемой. полосыструями воздуха, что способствуетувеличению расхода охладителя,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук заявляемому является известныйспособ охлаждения .горячекатаного,листового проката. Известный способвключает последовательную подачуна охлаждаемую поверхность спрейерных устройств струй жидкостии воздуха, причем воздух подают плоскими струями в несколько зон по ширине полосы, а длину струй йзменяютобратно пропорционально скорости прокатки,Недостаток известного способасостоит в том, что при равномерномохлаждении полосы температура от еецентра к боковым кромкам понижается,в результате чего получается неравномерная структура,Экспериментально установлено,что температура кромок широкополоснойстали на 30-40 С ниже температурыцентральной части полосы. Такая разность температур в конечном итогеприводит к неоднородности механических свойств по ширине готовогопроката.Целью изобретения является обеспечение стабильности температуры поширине полосы на всей площади соприкосновения охладителя с ее поверхностью,Поставленная цель достигаетсятем, что воздух подают с уменьшающимся зазором между плоскими струями и с увеличением их ширины от центра к боковым кромкам, причем отношение зазора между плоскими струя"ми к их ширине уменьшают от центраек кромкам полосы с 15 до 3Предлагаемый способ. включает последовательную подачу на охлаждаемуюповерхность иэ спрейерных устройствструй жидкости и воздуха, причем воэ",дух подают плоскими струями в нес"колько зон по ширине полосы, адлину струй изменяют обратно пропорционально скорости прокатки, Воздухподают с уменьшающимся зазором междуплоскими струями и с увеличением ихширины от .центра полосы к боковымкромкам, причем отношение зазора между плоскими струями к их ширинеуменьшают от центра к кромкам полосы с 15 до 3.На фиг.1 показано изменение температуры поверхности полосы по ее ширине; на фиг.2 - схема очага охлаждения (В - расстояние между плоскимиструями, Ь - длина плоских струй).Сущность способа заключается вследующем,В процессе транспортирования полосы, например, на отводящем рольганге широкополосных станов горячейпрокатки на ее поверхность подают изспрейерных устройств охлаждающую жидкость и измеряют скорость прокатки,При изменении скорости прокатки осуществляют регулирование подачи ох -ладителя на поверхность полосы в пропорциональной зависимости от измене-.ния скорости движения проката. Наэтом этапе охлаждения образуется .паровая прослойка, затрудняющая теплообмен. Для разрушения паровой прослойки в зону охлаждения на выходеполосы иэ. под спрейерных устройствподают воздух плоскими струями поширине полосы с их длиной Ь (см.фиг2), регулируемой обратно пропорционально скорости прокатки. Подачавоздуха плоскими струями разрушаетпаровую прослойку, так как происхо"дит удар воздуха по граничному слоювода-пар, Кроме того, в результатеудара образуются "свободные пространства" на поверхности полосы, через которые пар под давлением выходитв свободное пространство. Регулирование длины (по длине полосы) плоских струй в обратно пропорциональнойзависимости от скорости прокаткипозволяет получить на поверхностиполосы "свободные пространства" постоянных размеров не зависимых от скорости (фиг.2, размер Ь). С учетом(5) давление воздуха плоских струйвыбирается в диапазоне 0,1-1,0 кг//см, ширина струи воздуха (по ширине полосы) - равной 0,25-0,5 толщины воды (контакта струя воздухаслой охлаждающей воды - паровая прос 5176 лойка - металл), которая в зоне контакта "струя воздуха - слой охлаж" дающей воды" может достигать чо мм.Выбранные параметры позволяют устранить паровую прослойку, что способствует интенсификации процесса охлаждения, Однако, следует учитывать, что при однородном охлаждении полосы температура боковых кромок на 30-10 С ниже температуры основной части полосы. Ка Фиг.1 показан характер изменения температуры поверхности полосы по ее ширине, Экспериментально установлено, что максимальное уменьшение Т температуры по ширине (до 10 С) происходитона расстоянии до 200 мм от кромок полосы, а дальше температура незначительно повышается к центру полосы (см.фиг.1), что приводит к неоднород ности механических свойств по ширинеполосы. С целью обеспечения стабилизации температуры по ширине полосы на всей площали соприкосновения охладителя с ее поверхностью воздух подают с умень шающимся зазором между плоскими струями и с увеличением их ширины от центра к боковым кромкам, причем отношение зазора между плоскими струя" ми к их ширине уменьшают от центра к кромкам полосы с 15 до 3. Например, для устранения отклонения (стабилизации) температуры согласно приведенному графику (фиг.1) минимальный зазор между плоскими струями по ширине полосы устанавливают"на расстоянии 150-200 мм от кромок и за" тем увеличивают с учетом изменения температуры к центру полосы. Ширину плоской струи устанавливают в обратной зависимости - у кромок полосы ши" рину струи устанавливают максимальную и в зависимости от изменения температуры уменьшают к центру полосы. То есть, поставленная цель достигается за счет монотонного уменьшения соотношения площадей соприкосновения с полосой (от ее центра к кромкам) охладителя с большей интенсивностью охлаждения Б воды к площади соприкосновения с полосой охладителя с меньшей интенсивностью охлаждения Я воздуха. Для условий заявки (фиг.2);Я воды в центре полосы- Ь 150 ми, 1329 Я воды у кромок полосы= Ь 20 мм,Отношение указанных площадей составит: 10 Ь 150 мм мм в центреполосы Ь10 мм мм 150151 О Ь 60 мм мм у кромок полосы Ь 120 мм мм 60 20 и будет соответствовать отношениюзазора между плоскими струями к ихширине.Здесь: цифры 10 и 20 - ширина плоскихструй в центре полосы и у ее кромоксоответственно;цифры 150 и 60 - зазор междупло:кими струями в центре полосы30 и у ее кромок соответственно,Зазор между струями определяетсяиз выражения ЬВ - (10-20) - (15 О),35где А В - расстояние между плоскимиструями (фиг,2),Увеличение соотношения площадейс разными интенсивностями охлаждения в центре полосы более 15 при зна 6чениях расстояния между плоскимиструями более 150 и ширины плоскихструй менее 10 мм приведет к образованию паровой прослойки на участкеполосы между плоскими струями, покрытой водой. Это объясняется тем, чтов центре полосы максимальное превышение температуры в сравнении с температурой кромок. Поэтому выбрана мак симальная площадь соприкосновения ох -ладителя с большей интенсивностью охлаждения с поверхностью полосы, в результате чего будет образовываться. максимальное количество пара в просцессе охлаждения этих участков. Крометого, плоские струи шириной менее10 мм не обеспечивают стабильные "свободные пространства" на поверхностиполосы, через которые должен выходитьпар, В результате не обеспечивается устранение паровой прослойки в цент" ре полосы и, как следствие, не осу" ществляется максимальный теплосъем и стабилизация температуры по ее ширине.Уменьшение соотношения площадей с разными интенсивностями охлаждения у кромок полосы менее 3 при значениях расстояния между плоскими струями менее 60 мм и ширины плоских струй более 20 мм приведут к интенсивномуразбрызгиванию охладителя между плоскими струями у кромок полосы В связитем, что максимальное увеличениеоТ температуры по ширине (до 40 С) происходит на расстоянии до 200 мм от кромок полосы, а дальше температура незначительно увеличивается кцентру полосы, у кромок необходимоосуществлять минимальный теплосъем с равномерным и интенсивным его уве" личением к .центру полосы на приведенном расстоянии (до 200 мм). Однако, 25в случае интенсивного разбрызгивания охладителя между плоскими струями коэффициент теплообмена на расстоянии до 200 мм от кромок полосы будет нерегулируемым, В результате не бу дет выполняться цель предлагаемого изобретения", обеспечение стабилизации температуры по ширине полосы на всей площади соприкосновения охладителя с ее поверхностью" что не позволит уменьшить разброс парамет ров прочностных характеристик горяче". катаных полос.Выбранные закономерность и диапазон (с 15 до 3) изменения соотноше р ния площадей соприкосновения с поло - сой от ее центра к боковым кромкам охладителя с большей интенсивностью охлаждения (воды) к площади соприкос" новения с полосой охладителя с мень-. щ шей интенсивностью охлаждения (воздуха) позволяют не только устранить паровую прослойку, но и обеспечивают равномерное распределение (стабилизацию) температуры по ширине полосычто позволяет повысить равномерность структурыготового проката.П р и м е р, Перед прокаткой на стане 2500 ММК слябы размерами 150 х х 1500 х 5500 мм одной плавки (марка стали ВЗСП) были разделены на части по пять слябов. При прокатке всех слябов скорость прокатки изменяли о 1 6 до 8,0 м/с. При охлаждении полос в процессе их транспортирования на отводящем рольганге одной части (пяти полос) плавки по известному способу на выходе иэ эоны спрейерных устройств на их поверхность подавали воздух плоскими струями по ширине полосы под давлением 0,5 кг/см 2, Длину спрейеров, подающих воздух плоскими струями, регулировали с помощью заслонок при изменении скорости прокатки от 6,0 до 8,0 м/с в пределах от 280 до 210 мм соответственно. Температуру поверхности полосы по ширине измеряли на выходе очага охлаждения оптическим пирометром АПИРС с пределом измерения температуры 600"1300 С в комплекте с регистрирующим осциллографом Н. В процессе проведения эксперимента температуру по ширине полосы измеряли втрех точках (непосредственно у кромок полосы и в средней ее части) с ис"1пользованием указанных измерительных комплектов.Характер изменения температуры полосы показан на фиг,1. Температура боковых кромок оказалась ниже температуры средней части полосы на 35-40 С. Оценка разброса механических свойств показала следующие: диапазон изменения временнОго сопротивления разрыву бр находился в пределах .35-53 кг/мм 2, предела текучести Я 24-32 кг/мм и относительного удлинений 5 23-283.При охлаждении полос другой части (пяти полос) плавки по предлагаемому способу на выходе из зоны спрейерных устройств на их поверхность подавали воздух плоскими струями по ширине полосы под давлением 0,5 кг/ /смэ. Длину спрейеров, подающих воз" дух плоскими струями, регулировали с помощью заслонок при изменении скорости прокатки от 6,0 до 8,0 м/с в пределах от 280 до 210 мм соответственно, Ширину плоских струй на расстоянии до 200 мм от кромок полосы устанавливали (с использованием решетки специальной конструкции) в ранее (5) установленном диапазоне и равной 0,5 толщины рассекаемого слоя воды (40 мм) - 20 мм, а расстояние между плоскими струями (Фиг.2, Д В) устанавливали минимальным и равным 2 толщинам - 80 мм, зазор между струями также составлял минимальное значение " 60 мм. Т.е., соотношение9 176площадей соприкосновения.с полосойохладителя с большей интенсивностьюохлаждения (воды) к площади соприкосновения с полосой охладителя сменьшей интенсивностью охлаждения(воздухе) у кромок полосы составило 3,Далее к центру полосы указанноесоотношение увеличивали с учетом характера изменения температуры полосы при ее охлаждении по известномуспособу (Фиг.1) и в центре устанавливали с учетом изменения температуры(Фиг.1) с уменьшением к центру полосы близкой к минимальной и равной0,25 толщины слоя воды - 10 мм, арасстояние В (Фиг.2) между плоскими струями устанавливали с увеличе"нием к центру полосы и равным 1 толщинам воды - 160 мм (зазор между,струями составлял 150 мм). При охлаждении полос другои части (пятиполос) плавки по предлагаемому способу температура боковых кромококазалась ниже температуры среднейчасти полосы на 15-25 С.Оценка разброса механическихсвойств полос, охлаждаемых по пред 132910лагаемому способу, показала следую-щее:диапазон изменения временного 5сопротивления разрыву бу находился в пределах 37-18 кг/мм, пределатекучести бт 25-30 кг/ммз, а относительного удлинения 3 25-28,Формула изобретения 10Способ охлаждения горячекатаноголистового проката, включающий после"довательную подачу на охлаждаемую поверхность из спрейерных устройствструй жидкости и воздуха, причем 15 воздух подают плоскими струями внесколько зон по ширине полосы, адлину струй изменяют обратно пропор"ционально скорости прокатки, о т л и.ч а ю щ и й с я, тем, что, с цельюобеспечения стабилизации температурыпо ширине полосы на всей площади соприкосновения охладителя с ее поверх"ностью, воздух подают с уменьшающимся зазором между плоскими струями ис увеличением их ширины от центра кбоковым кромкам, причем отношениезазора между плоскими струями к ихширине уменьшают от центра к кромкамполосы с 15 до 330