Способ ускоренного охлаждения плоского проката (его варианты)

(33) Рк об пр то жид сод пар лаждлярлияные этом де2 с.п. ы, 8 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(71) Сежедюр Сосьете де Трансфорсьон де дАлюминиюм Пешинэ (РК)(54) СПОСОБ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНПЛОСКОГО ПРОКАТА (ЕГО ВАРИАНТЪ)(57) Изобретение относится к облохлаждения плоского проката. Цел ретения - повьппение качества проза счет снижения его деформации охлаждении. Способ заключается в что охлаждают изделие 1 смесью остей, имеющей температуру Т и ржащей по меньшей мере одну исющуюся жидкость. Модулируют охение в направлении, перпендикуом направлению перемещения иэде. В результате получают различскорости охлаждения между краями ью и двумя краями иэделия 1. Спопозволяет обеспечить быстрое охение и свести до минимума приформацию плоского проката.4950 1 131Изобретение относится к охлаждению плоского проката.Цель изобретения - повышение качества проката эа счет снижения его деформации при охлаждении.На фиг. 1 изображена установка для одностороннего охлаждения, в которой используется способ для непрерывного охлаждения горизонтальной металлической полосы, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг,3 - установка для двухстороннего охлаждения, в которой используется способ для обработки непрерывно подаваемых вертикально листов, вид сбоку; на фиг. 4 - то же, вид сверху; на фиг.5 форма неохлаждаемых зон в случае симметричного охлаждения; на фиг.6 - то же, в случае несимметричного охлаждения; на фиг. 7 - распределение изотерм при осуществлении первого варианта; на фиг. 8 - то же, при осуществлении второго варианта с предварительным охлаждением.Согласно фиг. 1,2 металлическая полоса 1 сматывается из рулона 2 и пропускается через нагревательную печь 3, затем через охлаждающую установку 4, после чего вновь сматывается в рулон 2. Установка содержит при- водные средства и средства, поддерживающие полосу 1 (не показаны).Установка охлаждения содержит канал 5 подачи жидкости под давлением (в жидком или газообразном состоянии), которая распределяется по всей поверхности полосы 1 при помощи форсунок или жеклеров 6, расход которых регулируется на каждой иэ питающих линий 10, параллельных направлению перемещения (Ч) полосы 1,при помощи, например, регулировочных клапанов 9. Жидкость стекает в бак 7 и возвращается в компрессионное устройство или в устройство циркуляции (не показаны)1через канал 5 после предварительного охлаждения. Расход жидкости увеличивается систематически и постепенно от осевого питающего канала к боковым питающим каналам.Система .охлаждения оборудована крышкой 8, установленной на входе полосы 1 в устройство 4 охлаждения и расположенной между полосой 1 и жиклерами 6. Крышка имеет форму, показанную на чертеже, и перекрывает путь части разбрызгиваемой жидкости,Согласно Фиг, 3,4 вертикальные листы 11 подвешены на транспортном средстве 12 типа монорельса и движутся со скоростью Ч. Они последовательно проходят через нагревательнуюпечь 13 и установку 14 охлаждения.Эта установка содержит ряд горизонтальных каналов 15 питания, оборудованных распылительными водяными форсунками 19, расположенными симметрично по обе стороны листа 11. Форсунки 1 О питаются от подводящего канала 16посредством регулируемых клапанов 11.Каналы питания и форсунки покрываютвсю поверхность листа за исключениемучастка 18, имеющего форму, показанную на чертеже. Таким образом, в первую очередь охлаждается нижний крайлиста с тем, чтобы избежать нарушений, вызванных стеканием охлаждающейжидкости по бокам листа 11.20 Расход жидкости модулируется вкаждом питающем канале и постепенноуменьшается в направлении сверху внизлиста.На фиг., 5 и 6 детально показанаформа неохлаждаемых зон в случае симметричного (фиг. 5) или несимметричного (фиг. 6) охлаждения. Треугольники ОАС и ОА С представляют собойравнобедренные прямоугольные тре- ЗО угольники. Поверхности ОАВ и ОА Вимеют форму прямоугольного треугольника, криволинейная гипотенуза которого образует с ОА или АА уголЖ45 , вогнутость которого направ 35 лена к вершине прямого угла (А илиА ). Длина участка АВ = АВ определена выше.На фиг. 7 и 8 представлена диаграмма температура - расстояние кривых 4 О охлаждения полосы 1 в различных зонах: по краям (кривая Е), в центре(кривая С) и на четвертях ширины(кривая 0), начиная от первоначальнойтемпературы (Т ). Охлаждение модули руется по ширине полосы таким образом, что кривые пересекаются при температуре Т, точка которой находитсямежду - (2 Т+ Т) и - (Т + 2 Т).1 15 р На фиг. 7 крышки имеют форму Двухпрямоугольных криволинейных треугольников ОАВ и ОА В , расположенных заточкой О, обозначающей начало охлаждения на оси полосы, Изотермы на по лосе имеют формы, представленные кри 1выми а = В ОВ, Ь, с, е, соответствующие Т, е и т.д.На фиг. 8 имеется зона предварительного охлаждения (А), расположен3 13149 5 10 15 Экспериментальная установка содержала расположенные эа печью зону умена нижнюю поверхность листов при помощи одной или двух форсунок маленького диаметра (4 = 1,15 мм, тип А),направленных к продольной оси листов(в направлении из перемещения) и позволяющих в случае необходимости обеспечить предварительное охлаждениецентральной зоны относительно краевлиста, а также зону быстрого охлаждения (или закалки в случае сплава2024), оборудованную продольными линиями распыления, расположенными пообе стороны тележки, предназначенной Полученные результаты показывают,что листы, закаливавшиеся обычным способом (опыт 1 пли 3) или способом, предусматривающим уменьшение температуры на краях относительно температуры зоны, находящейся на половине длины листа в диапазоне повышенных температур (опыт 4), значительно деформируются при быстром охлаждении и сохраняют после закаливания значительный изгиб, чаще всего сопровождающийся искривлением, затрудняющим их вып- рямление(нижней поверхности листов) или двух45 50 55 ная перед зоной собственно охлаждения (В). В этой зоне охлаждение по оси изделия идет быстрее, чем по краям, и иэотермы имеют форму кривых а, Ь, с, й. Это обеспечивается путем модуляции по ширине изделия форсунок охлаждения, питаемых, например, холодным воздухом. Охлаждение участка (В) аналогично представленному на фиг, 7. Изотермы имеют вид кривых Г,Ь, соответствующих Т ,и т.д. П р и м е р 1. Закаливали горизонтально путем механического распыления воды непрерывно проходящие тонкие листы размерами 620 350 3,2 мм из алюминиевого сплава 2024 после помещения на 30 мин в вентилируемую печь при 495 С. ренного предварительного охлажденияосевой зоны листов (половина ширины) путем одностороннего распыления воды для удержания и горизонтального перемещения листов с изменяемой скоростьюЧ с целью горизонтальной закалки сторонней (симметричной) закалкилистов, выхсщящих из нагревательнойпечи. Продольные линии были оборудованы механическими распылителями сконусной струей с углом 60 , имеющими диаметр сопла: 1,15 (сопло типаА), 1,95 (сопло типа В), 2,20 (сопло типа С) или 2,45 (сопло типа П)мм, и установленными таким образом,чтобы обеспечить поперечную модуляцию охлаждения, которая характеризуется плавным изменением температурыот краев листа к его оси (что соответствует описанному первому варианту) . Линии охлаждения питались водой из водопроводной сети при температуре окружающей среды (Т = 20 С) йод давлением 2,5 бар, что позволяло полу 50 4чать с различными типами форсуноксреднюю скорость охлаждения от 55о(форсунки типа А) до 160 С/с (форсунки типа О).С учетом времени, необходимогодля прохода листа от печи до охладительной установки, лист имел примерно одинаковую температуру (480 С)в начале предварительного охлажденияили быстрого охлаждения.Фронт атаки быстрого охлаждениябыл ограничен крышкой, имевшей либопрямолинейно-поперечную форму (перпендикулярно направлению перемещения листов параллельно их оси), либо угловую форму по изобретению (вариант 1) с углом к между поперечным направлением листов и криволинейной гипотенузой и с длиной крышкивдоль края листа, равной К половинширины листов,При быстром охлаждении наблюдалась деформация листов и остаточныепродольные деформации (прогиб илиамплитуда волнистости листов) былизамерены после закалки,В табл. 1 приводятся условия испытаний по обычной процедуре и по изобретению, а также величины деформаций,полученные на листах. Приведены, вчастности, положения диапазона температур пересечения кривых охлаждениякраев и середины по отношению к предпочтительному диапазону по изобретению, который в данном случае должен1составлять от Т = - (2 Т + Т)=3275 3 одо Т = = (Т + 2 Т ) = 173 С.1о Напротив, листы, обрабатывавшиеся способом по изобретению (опыты 2, 6, 8 и 9), предусматривающим поперечное модулирование охлаждения посредством продольных линий, оборудованных форсунками, имеющими расход воды по краям больше, чем в центре, в комбинациис предварительным охлаждением осевой эоны и/или с фронтом атаки охлаждающей жидкости, имеющим форму по изобретению, дают слабую деформацию при охлаждении, если диапазон температур краев и середины листов действительно цаходится в пределах от Тв до ТП р и м е р 2. Закаливали листы размером 700350 8 мм иэ алюмициеного сплава 7075 известными способами или способом по изобретению в соответствии с описанным вариантом 11.В экспериментальной установке листы перемещались вертикально со скоростью 10 см/с ца горизонтальном рельсе, параллельном продольной кромке листа, подвешенного к этому рельсу своей верхней кромкой при помощизажимов.После выдерживация в течение 4.Мицопри 47 С листы быстро подаваНО,посредством горизонтального перемен - ция в эоцу закалки, образованную четерьмя Горизонтальными продОл 111 ЫМ 1 линиями, расположенными друг цад другом в вертикальцои плоскости и установленными симметрично по обе стоэоцы плоскости листа. Первоначальнатемпература Т лис.тов ца входе в с- Ну быстрого охлаждения была одизовой у всех листов и составляла 40 Лицин охлаждения были оборудованы форсуцками мехзц 1 Неского распылец 1 кяо,воды с тсмператур 1 Т = 20 С под дав - лением 4 бар Фрсуцки имели одинноввые циамер 11 или диаметры, измецян 111 и -ЕСя От Од 1 И ЛИН 1 И К друГОй В ПОПС -речном Н 11 рав е 1 Ии;истов, и быпианалогичны форсуцкам Л, В, С и оп -саин в при".ре 1.Смещение иний вдоль их пропел.Ноиплоскости и использование крышки, у - тацавливаемой но ту и по другую стоРОНУ ЛИСТа ПОЭВОЛЯЮТ ОГРднц 1 ИТЬКЦО закалки либо црямоуго.пное ини и виде пара 1:елеНИеда (при использова 1 ии из - вестцого способа), либо с цаклсцНым криволицеиц 11 м фронтом и кривслинейным фронтом атаки жидкости, образуоощим угол ос. = 45 с вертикалью ипересекицим верхнюю кромку ца рас тояции, равном Е раз ширина 1 И 1 ста (размер, и рцец 1,1 кулярный напр,вле.- НИЮ ЕГО ЦЕРЕМЕ 1 ПЕЦИЯ),В таб 11, 2 приводятся данные Орасполоъс ци использовавшихся .иНии и Форсунок (верхнего края к нижнему), а также полу 1 ецные условия ох. лаждения (средняя скорость охлаждения - температура пересечения кривыхохлаждения), измеренНые при помощитермопар, установленных на половинетолщины по соседству с верхней инижней кромками.Очевидно, что условия охлажденияцентральных эон (между кромками) являются промежуточными между услови О ями Охлаждения кромок.Установлено, что поперечная модуляция охлаждения в соответствии сизобретением, т.е. при диапазоне пересечения кривых изменения температу ры краев от Т = 317 до Тв = 168 С(опь 1 т 3), позволяет существенно улучшить плоскостность листов по сравнению с листами, закаленными извест 1 Н 1 М способом (опыты 1 или 2) или в 20 инх условиях (опыт 4), одновременносохраняя в среднем по всему листу по 1.шенцые скорости охлаждения.Ф о р м у 1 а и э о б р е т е н И я251. Способ ускореццого охлаждения1 лоского проката, имеющего равномерную т мпературу нагрева по длине и шприце (Т ), с помощью царообразова ци по меньшей ере одной жидкостис х. Лд;ельцой смеси, имеющей начальную температурут Т, включающий охлаждение с переменной интенсивностьюло 11 ИрНе полосы, о т л и ч а ю1 И: й С 51 ТЕМ:1 ТО С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕвия качества охла,с 1 аемого прокатаа счет снижения его лсформации приох,аждеции, ох:1 аждецие ведут в дваэтапа, причем на первом этапе более40 ицтец.инно охлаждают цецтральную поширине зону полосы по сравнению с5 кзвыми зонами, а на втором этапеб .л е интенсивно охлаждают боковые1 о 11, ПО ШИРИНЕ ПОЛОСЫ ПО СраВНЕНИЮс центральной, а переход от одногоэтапа к другому осуществляют в зоне1температур проката от Т = - (2 Т +Т )31до Т, . в . в , (Т + 2 Т,) .Способ по и, 1, о т л и ч ан 1 щ и й с я тем, что в процессе охлаждения созца 11 т монотоцный температурный градиент между боковыми 55 участками и осью прокатки, а фронтуохлаждеция придают криволинейнуюформу, вогнутость которой цаправленав сторону двиеция проката,лее 7 1313. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что перед ускоренным охлаждением полосу подвергают предварительному охлаждению включающему охлаждение боковых и центральных зон с различными скоростями, причем перепад температур между указанными зонами должен составлять не боТ - Тс дТ = (К - 1) - (1 - ),о 2 45где К - соотношение между среднимискоростями охлаждения бокового и осевого участков втемпературном диапазоне междуТ иТа кривая ограничивающая фронт охлаж)дения, пересекает боковые кромки проката на расстоянии АВ от точки пересечения кривой и оси проката в осевом направлении, равном АВ = К - САМ при 0,6 ( К1,0,4950 8сивно охлаждают одну из сторон по ширине полосы, а на втором этапе болееинтенсивно охлаждают другую сторону,а переход от одного этапа к другомуосуществляют в зоне температур прока 1 1та от Т = - (2 Т + Т ) до Т = - (Т +3 3+ 2 Т),5. Способ по и. 4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в процессе охлаждения создают монотонный темпЕратурный градиент между боковыми кромками полосы, а фронту охлаждения придают криволинейную форму, вогнутостькоторой приравнена в сторону движения проката.6. Способ по пп. 4 и 5, о т л ич а ю щ и й с я тем, что перед ускоренным охлаждением полосу подвергаютпредварительному охлаждению, включающему охлаждение боковых сторон поширине с различными скоростями, причем перепад температур между указанными зонами должен составлять не бо 25 леегде Е - ширина проката. Способ ускоренного охлаждения плоского проката, имеющего равномерную температуру нагрева по длине и ширине (Т ), с помощью парообразования по меньшей мере одной жидкости охладительной смеси, имеющей начальную температуру Тг, включающий охлаждение с переменной интенсивностью по ширине полосы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьцпения качества охлаждаемого проката за счет снижения его деформации при охлаждении, охлаждение ведут в два этапа, причем на первом этапе более интенТ-Т, 1,дТ = (К) -(1 - ) О 45 где К - соотношение между средними 30 скоростями охлаждения боковых участков в температурном диапазоне между Т и Та кривая, ограничивающая фронт охлаждения, пересекает боковую кромкупроката на расстоянии АВ от точкипересечения кривой с другой боковойкромкой в осевом направлении, равномАВ = КТцара, при 0,6К ( 1,0,Ь40где 1, - ширина полосы,1 314950 О Таблица условия охлаадения и деформации листов размером 620 350 3,2 мм из сплава 2024 Предварительное охлаздение еформация листа словия быстрого охлааденияСкоФормазакалк Опыт,Полока На полоФронт К зо та и н р я фор нок вирин ния, см/с тром К В 1 Очень Волнистость ильная олиейныйлопеечный) мм ер метр ная) абая Волнистост) 9 мм,0 Края Стрела изгиба+33 мм Одностоначиел ьныйэ гиб онняяснизу) ер То ае 1 О Прямо- линейный (по- леречный)+26 мм ра Значи тельн иэг 0 10 Т гловои Края ачи- Стрела иэгиела нэги с Т Значи- Стрела изгиб 5 тельный - 42 мм Угловой Края ОФ(поВ тению Т Слабый обре- изгиб 1 форсунктипа Л трепа изгиб Сере дина Двусторонняя(симрость пере- менеПрямо линей ный (л переч ный) глово Ы, 30-0,95 о- Края й(по-Сере ч- дина температур (Т ) пересечения кри ых охлаздеия меадураямн н Т, Т Т (по Слабыйизобрете- изгибнию) максимальнаяостаточная,мм1314950 12 Таблица 2 Условия охлаждения и деформации листов размерами 720 350 8 мм из сплава 7075, закаливаемых в вертикальном положении с двух сторон (вариант 11)Положение линий Диапазон Типфорсунки фронт атаки пересечения температур между краями,С 420 115 Вертикальный Верхний край С 1/4 ширинысверху Не иэменяС ется 1/4 шириныснизу Не иэменяС ется 128 Нижний край С 460 117 Верхний край С 1/4 ширинысверху Не изменяС .ется 1/4 шириныснизу Не иэменяС ется 137 Нижний край 163 Верхний край П 1/4 ширинысверху Не изменяется 1/4 шириныснизу Не изменяется 72 Нижний край 460 170 Верхний край 1/4 ширинысверху Не изменяС ется 1/4 шириныснизу Не изменяется Нижний край 93 В Наклонный прямолинейно ный (45 -К= 1) Наклонный криволинейный вогнутый к печио (45 -К =0,85) Наклонный криволинейный вогнутый от печио (45 -К =1, 25) Средняяскоростьохлаждения, С/с Остаточная деформация листов послезакалки Значительная (максимальная стрела.изгиба 12 мм) Значительная (максимальная стрелаизгиба 8 мм) 260 Очень слабая (максимальная стрела (по изобре- изгиба 1 мм) тению) Очень значительная