Способ горячей прокатки полос

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1784299 А 21 В 1/26. 45/ СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРСПАТЕНТ СССР)(ГООПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОР 1 , .:2(21) 4912690/27 . : заданной температуры после последнего (22) 27.02.91 .- обжатия создают перепад температур меж- (46)30.12,92,БюлМ 48 ду ее боковыми кромками со снижением (71) Донецкий научно-исследовательский температуры по ширине полосы в сторону, йнститут черной металлургии, . противоположную направлению перемеще- (72) А.В.Авраменко, В,К.Шевцов, А.Н.Рыб- ния полос ка холодильнике, перемещение кин, А.И.Бурковский, С,А.Мокраков, А;В;Бу- .полос на холодильнике осуществляют перток, А.Л;Остапенко, В.В.Павлов ипендикулярно направлению прокатки. ВеС.И.Захлебина . ,: .,.:личину перепада температур по ширине (56) Авторское свидетельство СССР М полосы, создаваемую принудительным ох, кл, В 21 В 37(02, 1986. лаждением, определяют из выражения:Мулько Г.н. и др, Исследование формы йп,о= (1,051,30) Йхол, где йо,о - перепад проката, изготавливаемого на стане температур по ширине полосы, обраэован ХМК, - Сталь,1990, М 7, с.58-61 ный под установкой принудительного ох- (54) СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ПОЛОС лаждения, С; Ьйхол - перепад температур по (57) Использование: горячая прокатка аиро-ширине полосы, образующийся йриохлаждеких полос. Сущность изобретения: прй йри- нии полосы на холодильнике. С. 1 ил.,1 табл, нудительном охлаждении полосы до Изобретение относится к прокатномусостояния полосы после последнего обжа-, 4 производству и может быть использовано тия, а также условия охлаждения на холо- ОО на непрерывных и универсальных широко- " дильнике; В то же время охлаждение полосфЬ полосных и листовых станах горячей прокат-: на холодильнике, как правило, неравномер- Я ки но, ввиду того, что с одной стороны каждой оИзвестен способ прокатки полос, на- полосы всегда расположена более горячая,р правленный на устранение серповидноСти а с другой - более холодная полоса. Это проката; заключающийся в перераспреде-, - сказывается на распределении температулении усилий прокатки в зависимости от . ры по ширине полосы и в конечном итоге измеряемой серповидности полосы между . приводит к возникновенйю серповидносту.: ф областями и создания в этом промежутке,: Известен также способ прокатки, вклюразности температур со стороны выгнутой и чающий воздействие на температурное совогнутой кромок за счет подогрева одной. стояние полосы после последйего обжатия кромки или охлаждения другой. Недостат- с использованием установки принудительком способа является то, что температурные . ного охлаждения. В этом способе осуществоздействия на полосу осуществляют в про- вляют снижение температуры начала цессе прокатки, между обжатиями, при этом охлаждения полос на холодильнике, что не учитывается изменение температурного уменьшаетобраэованиесерповидности, т,к,5 10 дополнительных энергетических и материальных затрат, что не выгодно экономиче- " 20 25 30 35 50 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 принудйтельного охлаждения недостаточно для снижения среднемассовой температуры полос до величины, при которой образованйе температурных напряжений при охлаждеййи на холодильнике не происходит (400500 С)."Повышение интенсивности принудительного охлаждения либо увеличение времени охлаждения требует ски, 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 эа 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:ЬЬ.о=(1,051,30) Ьхол. где йл,о - перепад температур по ширинеполосы, образованный подустановкой принудительного охлаждения, С; ЬЬол - перепад температур по ширине полосы, образующийся при охлаждении полосы на холодильнике. С,Предлагаемое техническое решение Отличается от известного тем, что под установкой принудительного охлаждения зэ счет дифференцированной подачи перераспределяют расход 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 ЛО раза больше перепада температур, образующегося при охлаждении на холодильнике.На чертеже представлена схема реализации способа производства горячекатаных , йолос 1, включающая их обжатие в чистовыхклетях 2, принудительное охлаждение под установкой 3, состоящей из коллекторов 4 с 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, Стрелкой показано направление движения полоСы.Сущность реализации способа заключается в следующем.Полоса 1, после прокатки в клетях чистовой группы 2 по рольгангу 6 поступает под уСтановку принудительного охлаждения 3, где подвергается воздействию охлэдителя, поступающего на поверхность полосы через сопла 5, расположенные на коллекторах 4, имеющих индивидуальные подводы через трубопроводы 7-10, При этом расход охладителячерез коллекторы регулируетсяпри помощи клапанов 11 таким образом, чтобы на кромку полосы, противоположную направлению перемещения проката, по холодильнику 12 подавалось больше охладителя при соответственном снижении расхода охладителя на другую кромку. После прохождения полосой установки принудительного 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 холо дильнике без использования предлагаемогоспособа, При этом в металле возникаюттемпературные напряжения Определенного знака, вызывающие возникновение серповидности, однако при поступлении полосы на холодильнике, где она находится между предыдущей, более холодной, и последующей эа ней, более горячей, полосами, температурное поле выравнивается, а следовательно, и температурные напряжения снижаются, серповидность 5 исправляется,т.к. условия охлаждения кромокданной полосы на холодильнике различные,Величина перепада температур по ширине полосы, образующегося на холодильнике, зависит от ряда технологических характеристик процесса, в т.ч. от ширины итолщины полосы, теплофиэических свойствметалла, темпа прокатки, условий охлаждения на холодильнике и др. В то же времяизвестно, что температура конца прокаткинаходится на уровне (8001000) С, следовательно, охлаждение полос, а значит и теплообмен между двумя соседними полосами,влияющими на образование серповидностина холодильнике, начинается от этих температур и завершается при температуре 10(400500) С, когда предел текучести достигает величины, превышающей термическиенапряжения в металле, которые уже не влияют на геометрию полосы.При проведении промышленных исследований на различных станах установлено,е что максимального значения перепад температур по ширине полосы без использования предлагаемого способа достигаетсяпри охлаждении на (20,40)Д от начальной 20температуры 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, 25необходимого для перемещения полос странспортного рольганга на холодильник.Величина перепада температур достигает(80.120) С. При этом температурные напряжения достигают максимальной величины, что обусловливает искривление полосыи возникновение серповидности.В предлагаемом способе производствагорячекатаных полос под установкой принудительного охлаждения заранее создают 35перепад температур и, следовательно, температурные напряжения противоположного знака, превышающие в 1,05-1,30 перепадтемператур, образующийся на холодильнике без использования принудительного способа,Для систем принудительного охлаждения могут быть использованы различные охладители и способы их подачи наповерхность горячей полосы, Наиболее эффективным, с точки зрения обеспечения высокой интенсивности охлаждения свозможностью ее регулирования в широкихпределах, является способ водовоздушногоохлаждения, В этом случае, при ойтималь Оном удельном расходе воды, теплообменмежду охладителем и горячим металломпроисходит при значении коэффициентатеплоотдачи на уровне а=17002200Вт/(мС), Для таких значений асоздание 552 онеобходимого перепада температур по ширине полосы может быть достигнуто приперераспределении расхода охладителя поширине с увеличением до (2030) на кромку, противоположную направлению движения полосы в холодильнике, в зависи. мости 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 холодильнике, равному 80 С, создаваемый под установкой принудительного охлаждения перепад температур не обеспечит компенсацию температурных напряжений, возникающих при охлаждении на холодильнике,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 температур, образующемуся на холодильнике, равному 120 С, перепад температур по ширине превысит необходимое значение для компенсации температурных напряжений, возникающих при охлаждении на холодильнике, что приведет к образованию серповидности противоположного знака,При других характеристиках теплообмена под установкой принудительного охлаждения (величина коэффициента а, способ подачи охладителя и др.) условия перераспределения ахладителя по ширине полосы могут быть определены аналогично,. Превышение величины перепада температур по ширине полосы после принудительного охлаждения в 1,051,30 раза перепада температур, образующегося при .охлаждении на холодильнике; обусловлено изменением температурного поля полосы при перемещении по транспортному роль- гангу от установки принудительного охлаждения до холодильника, где происходит частичное выравнивание температур между боковыми кромками. В зависимости от скорости перемещения полос по транспортному рольгангу, а также от его длины, время перемещения полосы составляет (2060) с. При этом, согласно теоретическим и экспериментальным данным, снижение температурного поля полосы, а также выравнивание перепада температур по ширине может составлять (530) . Следовательно, перепад температур по ширине, создаваемый под ус:- тановкой принудительного охлаждения, должен на эту величину .превышать перепад 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 темпера5 10 20 25 30 40 50 турных напряжений, образующихся на холодильнике, что соответствует максимальной скорости транспортировки и минимальной длине транспортного роль- ганга, 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 после установки принудйтельного 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 серповидности протйсоположного знака, 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 величинь 1 перепада по ширине полосы после принудительного охлаждения менее чем на 5% по сравнению с йхол приводит кнедостаточному снижению серповидности полос (опыты 1-2, 13-14). Увеличение величины перепада после принудительного охлаждения более чем на 30% по сравнению с Ь 1 хол 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 Йхол 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 Жл.с. над Л 1 хол в диапазоне изменения толщины полосы от 6 мм до 25 мм"находятся в пределах (530)%. Исходя из данных исследований и определены пределы изменения перепада температур по ширине полосы после установки принудительного охлаждения посравнению 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, 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 охлаждении на холодильнике, где с одной стороны полосы находится более горячая, а с друго - более холодная полосы. Напряжения, созданные в полосе искусственным путем под установкой принудительного охлаждения,компенсируют термические напряжения, возникающие при охлаждении на холодильнике, что в конечном итоге снижает общую серповидность готового проката, При этом поставленная цель достигается без увеличения материальных и энергетических затрат, т.к, реализация предлагаемого способа не требует установки дополнительных секций или увеличения общего расхода охладителя,В качестве примера конкретной реализации 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 охлаждение стальной полосы толщиной 16 мм после чистовой группы клетей с температурой конца прокатки 900 С, движущейся по рольгангусо скоростью 2 м/с. цля принудительного охлаждения используется секция с рядом сопел, расположенных над рольгангом вдоль направления движения проката, Средний удельный расхор воды на охлаждение составляет 50 м /(м ч), Перепад темпезратур по ширине полосы при охлаждении на 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 температур, создаваемый под установкой принудительного охлаждения, может быть обеспечен при подаче на кромку, противоположную направлению движения полос по холодильнику, расхода воды на 25% большего, чем на противоположную, Расход воды через крайние коллекторы составит 56 м /(м ч) и 44 м /(м ч) соответственно, При 3 3 2этом перепад температур по ширине полосы после установки принудИтельного охлаждения составляет 115-120 С, что в 1,17 разйход йп.о Серповидность на всю длину плосы мм Опыт и полосы,мм120 60 17 18 19 20 21 22 23 больше перепада температур, образующегося при охлаждении на холодильнике. Перемещаясь по транспортному рольгангу до холодильника при охлаждении полосы на воздухе перепад температур эа 40 с уменьшится (выравнивается) до величины 100 оС. При охлаждении на холодильнике в условиях, когда с одной стороны лежит более холодная, а с другой - более горячая полоса, йроисходит выравнивание температурного поля по ширине полосы и перепад температур, созданный под установкой принудительного охлаждения, исчезает. При этом кромка полосйс более высокой температурой находится рядом с более холодной полосой, прокатанной ранее, а кромка пблосы с более низкой температурой находится рядом с более горячей полосой, прокатанной позднее, Таким образом, температурное поле полос к середине холодильника выравнивается и образование серповидности за счет температурных напряжений, образующихся при охлаждении на холодильйике, не происходит. Применение предлагаемого способа позволит выравнять температуру по аирйне полосы без дополнительных материальных и энергетических затрат и, тем самым, уменьшить отсортировку по дефектам серповидности на (5060)%. Формула изобретения Способ горячей прокатки полос, поеимущественно широких, включающий нагрев и последовательное обжатие в одной 5 или нескольких клетях, принудительное охлаждение до заданной температуры после последнего обжатия за счет дифферен цированной подачи охладител;, по ширине полосы, и пбследующее охлэждение полосы на 10 холодильнике при пере. 1 ещении ее перпендикулярно направлению прокатки, о т л ич в ю щ и й с я тем, что, с целью снижения серповидности без увеличения материальных и энергетических затрат, при принуди тельном охлаждении поло:ы создаютпереад темп.,ратур между зе боковыми крок.ками со снижением емпературы по ширине поло:ы всторону, противоположную направлению перемещения полос на 20 хо.одильнике, а величину перепада темпера ур по ширине полосы, создаваемую прину.ительным охлаждением, определяют из в:ь":раженияЬтп.о= 1,05-1,30) Ьйхол,25 де йл.о, - перепад температур по ширина полосы, образованный под установкой при" нуди 1 ельного охлаждения, С;Жхол - перепад температур по ширинеполосы, образующийся при охл,ждении по лосы на холодильнике, С.1784299 Составитель А.АвраменкоТехред М.Моргентал Корректор П.Гер Редактор А,Тычина роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 Заказ 4331 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5