Способ управления термообработкой полос из аустенитной нержавеющей стали в проходной печи

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕРМООБг РАБОТКОЙ ПОЛОС ИЗ АУСТЕНИТНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ В ПРОХОДНОЙ ПЕЧИ, включающий поддержание заданных температур по зонам печи, измерение толщины полосы на входе в печь, задержку результата измерения толщины на время прохождения участком измерения толщины расстояния от измерителя до зоны печи, в которой полоса данной толщины достигает температуры начала структурных и фазовых превращений, определение текущей скорости протяжки и сопоставление ее с заданной скоростью, определяемой длиной печи, текущей толщиной полосы и опытным коэффициентом времени выдержки на миллиметр толщины полосы, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и получения заданных механических свойств стали за счет повьщ1ения точности регулирования, дополнительно измеряют температуру полосы в зоне начала структурных и фазовых превращений и в зоне начала рекристаллизации, определяют скорость нагрева полосы и корректируют заданное значение скорости протяжки полосы на величину ПфакГ задПте тек 9 м/мин. V l t ipaKT baA факт . ъаАСтек где R - расстояние от начала печи до зоны структурных или фазовых превращений; температура полосы в зоне . «fOKT начала структурных или фазовых превращений. С; заданная температура полосы гад в зоне структурно-фазовых превращений; :о V1 - скорость нагрева полосы в пе чи перед зоной структурных X) или фазовых превращений о град/мин; QO текущая скорость протяжки теп полосы, м/мин. при Тфо,, - О скорость увеличивают, при Т - Т О «у Опт уменьшают.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I) (51)4 С 21 D 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3687354/22-02 (22) 06.01. 84 .(46) 30. 11. 85. Бюл. е=. 44

-(7 1) Научно-исследовательский институт металлургии (72) В.П.Никитин, Г.Е.Трусов, В.Е.Шабуров, А.П.Шлямнев, А.P.Фишер, И.И.Милованов, Г.С. Константинова, С.М.Владимиров, Б.И.Конышев и М.Н.Шматко (53) 621.783(088.8). (56) Ксензук Ф.А. и др. Производство листовой нержавеющей стали. N.:

Металлургия, 1975, с. 351-352.

Авторское свидетельство СССР

У 956583, кл. С 21 D 11/00, 1981. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕРМООБ.—

РАБОТКОЙ ПОЛОС ИЗ АУСТЕНИТНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ В ПРОХОДНОЙ ПЕЧИ, включающий поддержание заданных температур по зонам печи, измерение тол— щины полосы на входе в печь, задержку результата измерения толщины на время прохождения участком измерения толщины расстояния от измерителя до зоны печи, в которой полоса данной толщины достигает температуры начала структурных и фазовых превращений, определение текущей скорости протяжки и сопоставление ее с заданной скоростью, определяемой длиной печи, текущей толщиной полосы и опытным коэффициентом времени выдержки на миллиметр толщины полосы, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и получения заданных механических свойств стали за счет повышения точности регулирования, дополнительно измеряют температуру полосы в зоне начала структурных и фазовых превращений и в зоне начала рекристаллиэации, определяют скорость нагрева полосы и корректируют заданное значение скорости протяжки полосы на величину а

hV = (Тсра кт Т ад1 V тек, м/мин, R Vg-(Тракт Т ъад Чте к где )(— расстояние от начала печи до зоны структурных или фазовых превращений

T „, — температура полосы в зоне начала структурных или фао зовых превращений, С;

Т вЂ” заданная температура полосы в зоне структурно-фазовых превращений;

V — скорость нагрева полосы в пе1 чи перед зоной структурных или фазовых превращений град/мин, текущая скорость протяжки полосы, м/мин, при Т ак — Т ад + О cKopocTb увеличивают, при Т ак — T» ) О уменьшают.

1194899

Изобретение относится к автоматизации процесса термообработки в металлургической промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности термообработки и получение заданных механических свойств стали эа счет повыше" ния точности регулирования.

На фиг. 1 представлено устройство для реализации способа управления термообработкой полос иэ аустенитной нержавеющей стали в проходной печи,: на фиг. 2 — зависимость механических свойств (относительного удлинения о Ж и временного сопротивления разрыву 6 ) от коэффициента

К, характеризующего состояние аустенитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т от химсостава и термообработки.

Устройство для реализации спосо- ба содержит тянущие ролики 1 прож>дной нагревательной лечи 2, закалочную секцию 3, промежуточный ролик 4, радиационные датчики 5а и 56 температуры полосы 6, измеритель 7 толщины,.приводы 8 и 9 тянущих роликов, измерители 10 и 11 скорости тянущих роликов, сумматор 12, управляющую машину (УВМ) 13, элементы

14 сравнения и регулятор 15 скорости протяжки полосы..измеритель 7 толщины полосы 6, протягиваемой через нагревательную проходную печь 2 и закалочную секцию 3, установлен на расстоянии 5 от зоны В структурно-фазовых превращений в металле полосы. Сигнал, пропорциональный текущей толщине h полосы, с измерителя 7 поступает в .

УВМ 13 (а1, где задерживается на время 1, необходимое для прохождения участком полосы с точкой измерения толщины h ф расстояния 5 со скоростью д . Расчет времени 4 задержки сигнала толищны и требуемая для фактической толщины скорость протяжки расчитывается УВМ 13(а) (1 = б

=у; †). В этом же блоке УВМ 13а рассчйтйвается требуемая скорость протяжки Ч р><, полосы через проходL нУю печь: (Мррлр —,, 1, где длина лечи, i — ойытный коэффициент времени выдержки в печи на один миллиметр толщины полосы и ее значение поступает на регулятор 15 скорости тянущих роликов как задание.

Текущая скорость протяжки измеряется измерителями скорости 10 и 11 тянущих роликов 1, суммируется и усредняется на сумматоре 12. Средне5 арифм тическая величина текущей скорости поступает на вход УВМ 13а для расчета времени задержки.

Таким образом, участки полосы с разной фактической толщиной проходят зону В структурно-фазовых превращений в стали с разной скоростью и.должны нагреваться до одной температуры. Однако поверхность полос имеет разную отражательную способность, зависимую от условий их обработки, предшествующей термообработке в проходной печи. Поэтому температура нагрева может отличаться для разных партий стали и, сле20 довательно, будут отличаться и свойства стали после термообработки.

Необходим контроль температуры нагрева, который выполняется с помощью радиационного датчика температуры 5 а.

Как видно из зависимостей на фиг. 2, механические свойства аустенитной нержавеющей стали зависят

30 от коэффициента К,который определяется ло следующей формуле:

К (1 0 0 0 ) 1 0 0 0 С „(1 ) () со 1 54

35 где T — температура полосы в зоне структурных и фазовых превращений; — температура предшествующей холодной прокатки термообра40 ботки, Я вЂ” относительное обжатие металла во время холодной прокат1 о-, Я=в

45 ho где о — толщина перед прокаткой, "1 — толщина после прокатки;

С вЂ” отношение доли хрома и стали к доле никеля.

Как видно из. зависимостей, представленных на фиг. 2,.относительное удлинение и временное сопротивление разрыву образцов стали при испытании на разрыв в диапазоне значений

К от 0,4 до 1,6 соответствует требованиям ГОСТ 5582-75 для аустенитных сталей марок 12Х18Н10Т и

08Х18Н10Т (3 о 40Х, о z 52 кг/мм ) .

1194899

Т = 3324 (4) г

ЬТ Ч е„

ЬЧ

R Ч,-Ьт Ч„„ (5) мин

Т = 4386

55

Задавшись уровнем механических свойств аустеннтной стали, близким к границам ГОСТ 5582-75, по относительному удлинению (k = 1,6) и решив (1) относительно температуры термообработки, получим температуру термообработки, обеспечивающую эти свойства

Сравнивая полученную требуемую температуру полосы термообработки аустенитной стали с текущей температурой полосы стали и корректируя скорость протяжки в сторону равенства текущей температуры с заданной, получим равные механические свойства на всем обрабатываемом сортаменте полос, всех плавок в рамках

ГОСТ 5582-75 и максимальную производительность термообработки, независимо от химсостава температуры предварительной термообработки, величины обжатия при холодной прокатке, отражательной способности полосы.

Для обеспечения максимально высоких пластических свойств листовой аустенитной нержавеющей стали при термообработке независимо от химсостава, температуры предварительной термообработки, величины обжатия при холодной прокатке и отражательной способности ее поверхности числовой коэффициент перед радикалом рассчитывается по (1). При этом коэффициент

К выбирается равным 0,4, так как при К < 0,4 временное сопротивление стали разрыву выйдет за границы, оговоренные ГОСТ 5582-75 (6> з52 кг/мм )

Температура термообработки при этом определится как

При поддержании текущей температу ры полосы изменением скорости протяжки, равной этой температуре, полосы всех плавок и всего сортамента будут иметь одинаковые высокие пластические свойства в рамках ГОСТ

5582-75 независимо от условий предшествующей обработки и химсостава.

В таблице приведен пример заданной температуры термообработки в зависимости от условий предшествующей обработки металла и химсостава.

Таким образом, для достижения одинаковых механических свойств, удов. отворяющих ГОСТ 5582-75, температура термообработки в данном примере отличается в зависимости от условий предшествующей термообработки и хим5 состава аустенитной нержавеющей стали на 134 С и при одной и той же температуре, поддерживаемой по зонам печи, скорость протяжки, т.е.производительность термообработки, может

10 быть повышена на сортаменте с благоприятными наследственными условиями.

При этом заданную температуру поло.

;сы можно определить из равенства

Т д = (3324 4386

Для получения равных механических свойств на всем обрабатываемом сор20 таменте перед каждой сменой плавки и сортамента в УВМ 13 б вводят данные по содержанию хрома Cr никеля

Ni величине относительной деформации E при холодной прокатке, температуре нагрева T при предшествующей термообработке холодной прокатке.

В зависимости от выбранных механических свойств в рамках ГОСТ 5582-751 необходимых потребителю, на УВМ 13 б

30 определяется необходимая для достижения этих свойств температура Т> согласно (4). Эта температура. срав.нивается на элементе 14 сравнения с текущей Т „, измеряемой датчиком 5 а в зоне печи, где в полосе происходят структурно-фазовые превращения. Разность между заданной и текущей температурами ЬТ поступает на вход УВМ 1,3 в, где рассчи40 тывается необходимое изменение ско, рости протяжки ЬV где R — расстояние от начала печи до зоны структурных или фазовых превращений, м, . ьт = T(p>KT -Тз гр г где Г „— температура полосы в зоне начала структурных или фазовых превращений, Oc., — скорость нагрева полосы в печи перед зоной структурных или фазовых превращений, град/мин;

1194899

Cr/Ni

1,54

2,11

0,35

0,75 о, 1154 С

940 C

1050 С

1074 С

f, — заданная температура полосы в зоне структурно-фазовых превращений, ОС

Ч,е„ вЂ” текущая скорость протяжки полосы, м/мин.

Необходимое изменение скорости протяжки h Y расчитываются на

УВМ 13 в по алгоритму (5), для чего на вход УВМ 13 в подается значение

hT разности между Т и Т,рц„, температурами полосы, текущая скорость протяжки, температура Т, измеряемая датчиком 5 б, и в зоне начала рекристаллизации температура

T a„ полосы, измеряемая датчиком

5 а. С выхода УВМ 13 в величина необходимого изменения скорости про-. тяжки 6V поступает на вход регулятора 15 скорости протяжки полосы.

Скорость протяжки полосы изменяется в сторону уменьшения разности между текущей и заданной температуры полосы .

Таким образом, заданная скорость протяжки полосы через печь, определенная на основании опытного коэффициента ь времени выдержки на миллиметр толщины полосы, длины L печи, т.е. определяемая приближенно по возмущению, реализуемая приводом с помощью регулятора скорости тянущих роликов, корректируется так, что температура на полосе равна заданной определяемой из условия равенства механических свойств стали на всех плавках всего сортамента. При этом производительность операции термообработки в среднем по сортаменту поднимается, а механические свойства стали будут одинаковые независимо от поплавочного состава, отражательной способности поверхности, степени предшествующей термообработке деформации при холодной прокатке и температуры полосы при термообработке перед холодной прокаткой. Так, например, при термообработке холоднокатных полос на

10 непрерывном закалочно-травильном агрегате с целью получения удовлетворительных механических свойств на всех плавках скорость движения полосы устанавливается исходя из наи15 более неблагоприятных условий высокой отражательной способности полосы, высокого отношения Cr/Ni высокой степени предварительной деформации и т.д.

Использование способа обеспечивает дифференцированный подход к выбору скорости движения полосы каждой плавки, что позволит увели25 чить скорость движения полосы на плавках с наиболее благоприятным соотношением Cr/Ni - 1,75Х и

50Х на 10Х.. Это положение было установлено из анализа графиков наг30 рева полос на ИЗТА в условиях ЛПУ-2

ЧМК по режимам, полученным исходя из формул 4, обеспечивающим удовлетворительные механические свойства на опытных плавках.

З5 Статистический анализ показывает, что 14Х плавок, поступающих на термообработку, имеет особо благоприятное соотношение Cr/Ni «< 1,70 и

$ 50% что позволяет увеличить про40 изводительность труда в целом на 1,4Х.

1194899

4, «r/þì

ЯФ У,Ф Ф, Ае. Х

ВНИИПИ Заказ 7385/31 Тирах 552 Подписное

O филиал ППП "Патент", г.Ухгород, ул.Проектная, 4