Способ регулируемого охлаждения проката

(5 У) Изобретенному производслогии ускореннпроката, и можстанах, произгие виды бунтаизобретения -ГУЛИРУЕМОГО ОХЛАЖДЕ е относится к прокатву, а именно к техного охлаждения горячегот быть осуществлено наодящих катанку и друого проката. Цельовышение равномерности ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(7 1) Днепропетровский металлургичкий институт(56) Авторское свидетельство СССРУ 392110, кл. С 21 П 1/02, 1975,Авторское свидетельство СССРВ 378420, кл, С 21 О 1/02, 1974. механических свойств проката по сечению бунта за счет обеспечения равномерного остывания внутренних и внешних витков бунта, снижение количества металла, идущего в окалину. Сущность способа заключается в том, чтовторичное охлаждение производят подачей охладителя направленной струейв зону по кольцевой оси полости за-.полнения бунта после заполнения 1/5"1/3 высоты его, изменяя интенсивность подачи охладителя в процессенамотки бунта 2/3-4/5 высоты бунта,увеличивая ее к центральной по высотезоне до переохлаждения на 50- 150 Спо сравнению с температурой концевыхучастков бунта по высоте. Причемохладитель подают в зону кольцевойоси, соответствующей 1/3-1/2 шириныучастка, с максимальной интенсивностью подачи охладителя в центральную часть и плавным уменьшением ккраю зоны. 7 ил.127 1893 10 25 30 35 40 45 Изобретение относится к прокатному производству, а именно к технологии ускоренного охлаждения горячегопроката, и может быть осуществленона станах, производящих катанку идругие виды бунтового проката.Цель изобретения - повышение равномерности механических свойств проката по сечению бунта за счет обеспечения равномерного остывания внутренних и внешних витков бунта, снижениеколичества металла, идущего в окалину.Сущность изобретения заключаетсяв неравномерном охлаждении бунта. посечению, минимальном охлаждении внешних витков бунта и увеличении интенсивности по линейному или параболическому закону к центральной частибунта, который охлаждается с максимальной интенсивностью. Неравномерноохлажденный бунт в процессе остывания на воздухе остывает равномерно,так как скорость остывания внешних,менее охлажденных витков бунта большевнутренних, более охлажденных.На Фиг. 1 изображена линия первичного охлаждения, смотки и охлаждениябунта в процессе его формирования;на фиг. 2 - график изменения интенсивности охлаждения бунта в процессеего формирования (на горизонтальнойоси 1, 2, 3 и т.д. - время смотки каждого витка, на вертикальной 1, 2, 3и т.д, - слои витков); на фиг. 3 -неравномерно охлажденный бунт в момент окончания его Формирования:.Линия состоит из чистовой клети 1,проводки 2, водила 3, моталки 4,стенки 5 моталки, выдвижных штырей 6,форсунки 7, вентиля 8.На фиг. 3 позиция 1 обозначает0,25 максимальной степени охлаждениявитка; позиция 11 - 0,5; позиция 111 -0,75; позиция 17 - максимальную степень переохлаждения витков в центребунта.Способ термической обработки и охлаждения проката с прокатного нагрева заключается в одновременной пос"лойной регулируемой смотке прокатав бунт и одновременном охлаждениикаждого слоя витков с переменной интенсивностью от внутреннего (внешнего) диаметра к внешнему (внутреннему), причем внешние витки слоя охлаждаются с минимальной интенсивностью, с увеличивающейся интенсивностью к центру оси,3В процессе формирования бунта , прокат из чистовой клети 1 (фиг, 1) через проводки 2, в которых происходит первичное снижение температуры,поступает в водило 3 моталки 4 иукладывается между стенками 5 моталки и выдвижными штырями 6. Прокатукладывается упорядоченно слоями(фиг. 3), причем в каждом слое витки укладываются плотно один к одному.Этот процесс укладки витков реализуется с помощью изменения скоростивращения водила: при увеличении скорости водила прокат укладывается витками все более меньшего диаметра от стенки моталки 5 к выдвижным штырям 6 и затем с уменьшением скорости вращения - наоборот к стенке 5.Расположение витков послойно в сформированном бунте и распределение температуры по слоям показано нафиг. 3,Осуществление неравномерного охлаждения осуществляется с помощьюсистемы программного регулирования,осуществляющего программу согласнографику (фиг. 2), Укладка витковв бунт осуществляется путем изменения скорости вращения водила 3. Чемменьше скорость водила, тем большевремя смотки и тем больше диаметрвитка, уложенного в бунт, что обозначено длиной интервала смотки. Навертикальной оси фиг. 2 показаноизменение интенсивности охлаждениякаждого витка в слое. Первый слойохлаждается с одинаковой интенсивностью (на фиг, 3 температура витков соответствует позиции 1 и т.д.),Таким образом, алгоритм укладки каждого витка и его охлаждения реализован одним графиком что удобно приреализации способаСпособ охлаждения проката, сматываемого в бунт, осуществляется следующим образом. На участке первичного охлаждения (например между клетями, чистовой клетью и моталками) проводят регулируемое охлаждение проката до 650 о850 С в зависимости от марки стали, типоразмера охлаждаемого проката и требований, предъявляемых к последнему. При сматывании начальной части проката по высоте формирующегося бунта, как и при последующем сматывании всего бунта, при необходимости может осуществляться один из видовдополнительного вторичного охлаждения проката, например сжатым воздухом.После заполнения 1/5- 1/3 высотыбунта проводят подачу охладителя 5направленной струей в зону по центральной горизонтальной оси кольцевого зазора между наружными и внутренними направляющими пальцами моталки(среднюю часть по ширине, равную 102/3- 1/2 ширины образующегося бунта)до заполнения 4/5-2/3 бунта по еговысоте,Интенсивность подачи охладителяпри сматывании средней части бунта 15по высоте плавно возрастает от начального участка (границы с верхнимучастком, равным соответственно 1/31/5 высоты бунта), при этом температурапроката в центре бунта на 50- 150 С 30ниже температуры периферийных участков. Уровень понижения температурыв центре зависит от температурыпериферийных участков (850-650 С),от плотности бунта и размера его иможет определяться экспериментальноили расчетно. Средняя часть по ширине охлаждается следующим образом:максимум охлаждения в центре с плавным уменьшением к периферии соответствует понижению температуры на50- 150 С по сравнению с периферийнойзоной. Охлаждение витков бунта в процессе смотки может быть осуществлено с по мощью системы форсунок 7 (фиг. 1), установленных на валу моталки. Расход воды регулируется согласно программе (фиг. 2) вентилем 8.В качестве охладителя могут быть 40 использованы, например, водовоздушная смесь, жидкий газ. При подаче охладитсля в максимальном количестве должно быть обеспечено испарение его в 2-3 слоев поверхностных витков без 445 проникновения охладителя в глубину бунта, что может быть также осуществлено с помощью периодической подачиохладит еля .Ширина полосы подачи охлацителя в горизонтальной плоскости на среднюю часть бунта регулируется при настройке шириной и формой щели сопла охлаждающего устройства, при этом учитываются возможные колебания ско рости сматывающего устройства.Режим охлаждения бунтового проката, заключающийся в переохлаждении средины, разработан для бунтов катанки весом 350-500 кг, причем переоохлаждение до 50 С относится к бун,отам весом 350 кг, а 15 С С - соответ-ственно для 500 кг. Увеличение илиуменьшение указанных температур длясоответствующих бунтов приводит ктакой неравномерности охлаждения,которая в процессе остывания не выравнивается, что приводитк неравномерности распределения окалины имеханических свойств, причем охлаждается бунт быстрее в центре и накраях, а в кольцевой зоне между центром и крайними витками создаютсяусловия для замедленного, по сравнению с ними охлаждения. Уменьшениетемператур (50- 150 С) для соответствующих бунтов не ликвидирует неравномерности охлаждения центра и краев.Указанный интервал температур является оптимальным также и потому, чтоувеличение температуры переохлаждения недопустимо цля углеродистыхсплавов, особенно для катанки, идущейна последующее волочение (иэ-за возможности переэакалки). Выбранныегеометрические параметры переохлаждаемой зоны сечения бунта обусловлены условиями охлаждения бунта,смотанного послойно с максимальновозможным коэффициентом заполнениябунта, равным 0,8, и бунта, смотанного с коэффициентом заполнения 0,3.Граничные геометрические значениязоны переохлаждения 1/5 по высоте и1/3 по ширине соответствуют наиболееплотной уклацке, а 1/3 по высоте и1/2 по ширине - наименее плотнойчкладке витков,Преимуществами предлагаемого способа по сравнению с известным являются возможность неравномерного охлаждения бунта горячекатаного проката в процессе его формирования в моталке, простота осуществления, не требующая существенных переделок технологического оборудования, осуществление прецлагаемого способа даст возможность при минимальных затратах за счет неравномерного охлаждения бунта повысить равномерность охлаждения процесса остывания и, тем самым, равномерность механических свойств, равномерность распределения окалины по сечению бунта и снижение ее общего количества,5 127 1893П р и м е р. Для сравнительныхиспытаний подбирают партии бунтовкатанки с близким химсоставом, сталькп весом 300 кг с одинаковыми геометрическими размерами бунта.Первый режим охлаждения. Охлаждение бунта ведут по известной технологии 11 (равномерное охлаждениедо температуры сматывания 730 С),Второй режим охлаждения, Охлаждение ведутсогласно предлагаемомуспособу, с переменной интенсивностьюохлаждения по сечению бунта при сматывании. На участке чистовая клетьомоталка до 750 С с последующим неравномерным охлаждением мотабунта вмоталке, с переохлаждением среднейчасти бунта до 600 С, с плавнымснижением температуры от периферийных участков бунта к среднему.Третий режим охлаждения, Охлаждение ведут с переменной интенсивностью проката по длине на участкечистовая клеть - моталка (по известной технологии23, начальный и конечный участки проката, по длине,равные 1/3 его общей длины, до 750 С,срединный участок с плавным снижениемтемпературы до 680 С.Четвертый режим охлаждения. Охлаждение ведут по известной технологииГ 2), Начальные и конечный участкипрокатаны так же, как и в третьемрежиме охлаждения, с переохлаждениемсредней части до 600 С.Отбор проб механических испытанийпроводят от мест, указанных на фиг. 4.Места отбора проб для определенияколичества металла, идущего в окалину, указаны на фиг. 5,сужению. Механические испытания образцов проводят на разрывной машине, В ходе испытаний определяют, что изменение относительного удлинения и относительного сужения для одного и того же режима обработки по сечению бунта весьма незначительно (в 1, 2, 3 режимах охлаждения относительное сужение составляет 69-723, в 4 - 55 )На фиг. 6 представлен характер изменения предела прочности по исследуемым режимам обработки, где 1-4 кривые соответствуют режимам 1-4.Количество металла,идущего в окалину, определяют следующИм образом. Образцы взвек 1 ивают на аналитических весах с точностью до четвертого знака. Затем с них удаляют окалину. Травление осуществляют в водномрастворе Н БО с ингибитором "ЧМ-Р"(по принятой в метизном производстветехнологии). В процессе травленияфиксируют его продолжительность,температуру поддерживают постояннойои равной 60 С. После травления образцы промывают, высушивают и снова 10 взвешивают на тех же весах, Количествво окалины на 1 т готового прокатаподсчитывают по формуле К - КА = -- . х 1000 кг/т15 К1 где К - первоначальная масса образцов, г;К - масса образцов после трав 220 пения, г;Результаты испытаний по определению количества металла, идущего вокалину, по четырем исследуемым режимам охлаждения представлены на25 фиг. 7 (где 1-4 - кривые соответственно для режимов 1-4),Охлаждение по первому режиму приводит к значительному раэбросу механических свойств по сечению бунта,30 количество металла, идущего в окалину, от периферии к центру изменяетсяот 4 до 19 кг/т.Охлаждение по второму режимузначительно снижает разброс механических характеристик катанки и количество металла, идущего в окалину, посечению бунта (фиг. 6 и 7).Охлаждение по тоетьему режимуснижает разброс механических свойств40 и количество металла, идущего в ока-.лину, по сравнению с первым режимомохлаждения, однако уровень разбросаколичества металла, идущего в окалину, довольно высок (4 кг/т на пери 45 ферии, 11 кг/т в центре бунта).Четвертый режим охлаждения приводит к получению количества металла,идущего в окалину, на уровне второгорежима охлаждения, однако величина50 предела прочности по этому режимугораздо выше допускаемой ГОСТом(43 кг/мм). Эта катанка не выдерживает испытаний по относительному Согласно проведенным испытаниям различных режимов охлаждения катанки,установлено, что наилучший комплекс механических свойств, уровень разбро1271893 7 са их и минимальное количество металла, идущего в окалину, полученопо режиму согласно предлагаемомуспособу. 5формула изобретения Способ регулируемого охлаждения проката, включающий первичное охлаждение до 650-850 С и вторичное охлажО дение бунта при смотке подачей охладителя на бунт, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения равномерности механических свойств проката по сечению бунта за счет 15 обеспечения равномерного остывания внутренних и внешних витков бунта иснижения количества металла, идущегов окалину, подачу охладителя осуществляют направленной струей в кольцевуюзону полости заполнения бунта после заполнения 1/5-1/3 ее высоты, увеличиваяинтенсивность подачи охладителя впроцессе намотки бунта на 2/3-4/5его высоты к центральной по высотезоне бунта до переохлаждения ее на50-150 С по сравнению с температуройконцевых участков бунта, при этомохладитель с максимальной интенсивностью подают в центральную частькольца по его ширине с плавным уменьшением интенсивности к его краю.