Способ производства крупногабаритного стального проката

 

Изобретение относится к деформационной и термической обрабЬтке стали и может быть использовано в черной металлургии при производстве плит и толстых листов из непрерывнолитой заготовки. Цель изобретения - улучшение качества проката путем повышения проработки осевой зоны. Сущность изобретения заключается в том, что заготовку нагревают до температуры на 20... выше технологической , а перед деформацией охлаждают в течение 3...30 с с интенсивностью 800...1600 Вт/(м.К), причем время между окончанием охлаждения и началом деформации ограничивают 5... ...20 с. При этом значения времени охлаждения (Гс) выдержки () и интенсивности охлаящения (d) назначают из условий of (600...800) +(H/100). l , Вт/(м.К), где - относительная деформация; Н - исходная толщина заготовки, им; Св(3...5)х х Н/50-о//100и,с; et(0,5«,+H/10), с. 2 табл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0;„, 1458401 (51) 4 С 21 D 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4233473/31-02 (22) 22.04.87 (46) 15. 02.89. Бюл. У 6 (71) Едановский металлургический институт, (72) А,Б, Локшин, M.Ñ. Бабицкий, И.Ф. Немов, С.В. Рула и В.С. Голобоков (53) 621.785.79(088.8) (56) Тэцу то хагане.-I. Iron and

Steel Inst. Tap., 1984, 70, N 12, 963.

Авторское свидетельство СССР

М 755339, кл. В 21 В 1/38, 1978. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КРУПНОГАБАРИТНОГО СТАЛЬНОГО ПРОКАТА (57) Изобретение относится к деформационной и термической обрабЬтке стали и может быть использовано в чернбй металлургии при производстве

Изобретение относится к деформационной и термической обработке стали и может быть использовано в черной металлургии при производстве плит и толстых листов иэ непрерывно-литой заготовки.

Цель изобретения — улучшение качества проката путем повышения проработки осевой зоны.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе производства крупногабаритного проката, преимущественно плит и толстых листов из непрерывнолитои заготовки, включающем определение с учетом химсостава значения технологической температуры плит и толстых листов из непрерывнолитой заготовки. Цель иэобретения— улучшение качества проката путем повышения проработки осевой эоны. Сущность изобретения заклюЧается в том, что заготовку нагревают до температуры на 20...50 С выше технологической, а перед деформацией охлаждают в течение 3.. ° 30 с с интенсивностью

800...1600 Вт/(м .К), причем время между окончанием охлаждения и началом деформации ограничивают 5.:. ...20 с. При этом значения времени охлаждения (o ), выдержки (2В) и интенсивности охлаждения (o() назначают из условий 8 =(600...800) À (1/E+

+(Н/100) 1, Вт/(и .К), где E — относительная деформация; Н вЂ” исходная толщина заготовки, йм; С =(3..,5) х х(Н/50-a(/10003, с; Р tt «(Oý 520+И/10), с. 2 табл.

2 нагрева (Т „„), нагрев заготовки и прокатку нагретой заготовки в не-. сколько проходов.до заданных размеров, заготовку нагревают до температуры (Т) выше технологической на

20...50 С (T=T «„„+20...50 С), перед деформацией заготовку охлаждают в течение 3...30 с с интенсивностью

800...1600 Вт/(м К), а время после окончания охлаждения до начала лро-. катки ограничивают 5...20 с, При этом время (ni,) и интенсивность (3) охлаждения, а также время выдержки (i ) после охлаждения до начала прокатки назначают в зависимости от параметрОВ прокатки иэ условия

14584 гH 4

50 1000

5 л<0 д

° о где d — коэффициент теплоотдачи при охлаждении, Вт/м К;

Н вЂ” исходная толщина заготовки, мм;

Š— относительная деформация металла, б/р; время интенсивного охлаждения и выдержки соответственно, с. 15

При непрерывной разливке стали в слябы толщиной 150...300 мм закристаллизовавшиися металл имеет более б или менее явно выраженную структурную неоднородность, в первую очередь осе- 20 вую пористостьб Этот дефект непрерывно-литой заготовки не устраняется и при прокатке. Особенно это характерно при произнодстве-толстого листа„ когда суммарная относительная дефор- 25 мация металла составляет 2-3. При производстве листового проката иэ непрерывно-литого сляба для строительных конструкций необходимым требованием является повышенная прора- 30 ботка металла (суммарная деформация 8), обеспечивающая высокий уровень механических свойств по..всему объему металла. Установлено, что при различной пластичности средней и поверхностных зон заготовки возможно зава

Ъ .ривание пор в. осевой зоне (при повы-! шенной ее пластичности), требуемая разница в свойствах в осевой зоне и при поверхностных областях может быть 40 достигнута при различной (до 500 С) температуре по высоте заготовки, например сразу после кристаллизации металла на УНРС.

Нутем математического моделирования и проверкой его результатов в реальных условиях получены режимы обработки металла перед прокаткой, обеспечивающие требуемую анизотропичность свойств металла, и следовательно, повышенную проработку осевой эоны при высокой суммарной деформации, Такая обработка. включает интенсивное охлаждение равномерно нагретой заготовки:в течение времени С кратковременную выдержку и прокатку.

11ри этом для обеспечения технологии прокатки необходимым является дополнительный нагрев заготовки сверх рас01

4 четной (для данной марки стали) технологической температуры, Для реального размерного сортамента заготовки и толстого листа (плит) численные значения параметров указанных техно-. логических операций ограничиваютсь указанными выше значениями. При моделировании процесса устан-влены корреляционные зависимости, позволяющие назначить наиболее рациодальные значения параметров охлаждения при различных параметрах прока:ки.

Пример, Способ осуществляли путем экспериментальных прокаток с различными режимами нагрева, охлаждения и деформации.

Эксперименты проводили в y;-..-,çÿèÿх реальной системы охлаждения, обеспечивающей заданные параметры охлаждения в условиях толстолистового стана

3000.

Коллектор диаметром 100 мм подключен к напорной магистрали высокого давления через редуктор, обеспечивающий давление в коллекторе 26 ати.

Подача воды в коллектор двусторонняя.

Коллектор оснащен 28 соплами общей площадью выходных отверстий 720 мм .

Клеть кварто стана оснащена двумя такими коллекторами, расположенными на высоте 950 мм над станинными роликами, и двумя коплекторами (давление до 32 ати) под роликами (сопла направлены в зазор валков).

Расхоц воды на верхних коллекторах 150 м1/ч, на нижних — 180 мЗ/ч, При этом обеспечивается отбор тепла с интенсивностью 1200 Вт/(м .К).

При необходимости изменением давления в коллекторе от 16 до 40 ати изменяется расход воды от 90 до

220 м /ч и при этом интенсивность охлаждения изменяется в указанных пределах, Численные значения интен- сивности охлаждения определяются для заданных объектов охлаждения посредством коэффициента теплоотдачи о(, Вт/(м К), и определены для конкрет l. ных условий (охлаждение литого сляба с температурой поверхности 11001250 С) на теплоизмерительном стенде по стандартным методикам.

Использование коэффициента теплоотдачи с в качестве критерия процесса охлаждения предполагает учет изменения температуры поверхности, так как и при расчетах и при реальном процессе охлаждения используется од1458401

5 на и та же модель охлаждения (т.е. оперируют значением, усредненным в диапазоне изменения температур, что правомочно при охлаждении одного объекта).

Признак "температура перегрева" является существенным, так как невыполнение .этого признака приводит к и... нарушению технологии и, как следст-;: вие, к потере качества металла и даже к неосуществимости способа. Это связано с тем, что дополнительное подт.; стуживание металла снижает температуру части заготовки, увеличивает энергию на ее деформацию и требует увеличения усилий на нажимные винты стана и крутящего момента на шпинделях.

При ограниченном энергосиловом ресурсе станов необходимо обеспечивать 1,а значения энергосиловых параметров (в частности усилия на нажимных винтах), что и достигается некоторым перегревом заготовки. В примере реализации способа (см. табл. 1 и 2) указан перегрев на.,30 С (нагрев до 1230 С против технологических 1200 С), обеспе о чивающий положительный эффект, а в табл. 2 приведены варианты с различными температурами перегрева, позволившими ограничить диапазоном допустимого перегрева. В качестве критериев оценки были приняты: усилие на нажимных винтах (Р), проработка в осевой зоне, составляющей 10 толщины (Eo) неравномерность проработки (Eo/ y), наличие осевой пористости (трещины) .

Результаты экспериментальных прокаток приведены в табл. 1 и 2.

Параметры охлаждения реализованы перед началом 1 прохода.

В табл. 1 представлены результаты лабораторных прокаток на образцах

100 60 25 мм, смоделированных на реальных геометрических размерах. Прокатка на образцах с линейными размерами, соизмеримыми с длиной захвата, показывает принципиальную возможность неравномерной деформации при предлагаемых параметрах охлаждения. На реальных листах из-эа условия совместимости деформации послойное течение металла невозможно, но первоочередная проработка осевой зоны приводит к достижению конечного эффекта — повышению качества толстого листа за счет значительного уменьшения осевой пористости.

Увеличение интенсивности и време-. ни охлаждения сверх указанных пределов вызывает поверхностные дефекты металла из-за повьппенных термических

5 напряжений, а также .повьппает усилия на нажимные винты. На величину усилий на нажимные винты также влияет значение температуры перегрева металла.

Результаты влияния перегрева металла на значение усилий на нажимные винты (при неизменных технологических режимах) приведены .в табл. 2.

15 Допустимым значением усилия на нажимных винтах является величина

3,0 тыс ° т.

Результаты табл. 2.показывают, что в зависимости от параметров ох20 лаждения перегрев металла на 20-50 С позволяет осуществлять прокатку без превышения допустимых нагрузок.

Статическая обработка результатов экспериментальных прокаток позволила

25 предложить эмпирические зависимости для определения параметров охлаждения, обеспечивающих бездефектную прокатку:

=(600..-800)(— +(100 )

n . Н a

< =(3...5) (—. — — );

50 100 и

le 0 5 + — °

У О 10

1 увеличение времени выдержки () приводит к усреднению температуры па высоте заготовки, а следовательно, к уменьшению достигаемого эффекта.

Сущность изобретения поясняется

40 примером реализации способа производства толстого листа. Из непрерывного сляба толщиной 250 мм стали 09Г2С необходимо получить толстый лист толщиной 100 мм для металлоконструкций

45 буровых платформ. Определенная технологическими указаниями температура нагрева заготовки 1200 С. Заготовку размером. 3200 1650 250 мм нагревают до l230 С в течение 3 ч и подают к

50 клети кварто стана 3600 для прокатки на толщину 100 мм в 5 проходов. С помощью спрейерной установки с интенсивностью 1200 Вт/(м К) заготовку 1, охлаждают сверху и снизу в течение

30 с, а затем подают к клети для деформации. Время после окончания охлаждения до начала прокатки составляет !5 с. При этом усилия на нажимные винты и усилия прокатки не превышают

Таблица 1

Наличие + Наличие осевой других пористо- дефектов сти (трещин) +/I

Е г, б/р Вт/ м - К

Н/h, мм/мм

Ео /Ее, б/р

Опыт

Ео! б/р в о! о! с

3 4,25 1,7

3 4,5 1,8

5 55 22

? 6,0 2,4

700

800

1000

1400 10 7 5 25 2 1

15 5)0 2 0

10 6,0 2,4

1600

Терми— ческие

1800

106526 трещины на поверхи ос ти

700

3 30 1,2

332513

800

7 14584 допускаемых значений. В результате прокатки по такой технологии в конеч-ном листе отсутствуют осевые трещины и пористость вследствие повышенной

5 проработки средней части. Относительная деформация осевой зоны составляет 7,0 по сравнению со средней (по всей толщине) " 2 5.

Такой металл возможно использовать 10 для строительных конструкций, работающих в вертикальном направлении.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет на 15-257., уменьшить отбраковку по осевым дефектам и позволяет расширить область применения толстого листа, полученного иэ непрерывно-литой заготовки, Использование изобретения может быть осуществлено на всех действующих20 и новых станах для топстого листа и плит без существенных капитальных вложений.

Формула из обретения 25

Способ производства крупногабаритного стального проката, преимущест8,, 2000

У

100 венно плит и толстых листов из непрерывноо-литой заготовки, включающий определение с учетом химсостава стали температуры нагрева заготовки Т „„ нагрев, принудительное охлаждение и прокатку заготовки в несколько проходов до заданных размеров, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества проката путем повышения проработки осевой эоны, .нагрев осуществляют до температуры

Т «„„ +(20...50 С), принудительное охлаждение осуществляют с интенсивностью

4 =(600...800)61/F+(H/100) "J, Вт/(м К), где 6- относительная деформация металла;

Н вЂ” исходная толщина заготовки, мм, в течение времени

Н

С =(3...5) (— - — 1, с

50 1000 а затем проводят выдержку перед прокаткой в течение времени

С6 (0,5СО+Н/10) Э с.

I0

Продолжение табл. !

1458401

4 5 6 7

I ) 1200 2 5 3 75 15

1600

12. 1800

Трещины на по13 верхности

700

800

1200 3

l,8

1600

1,8 1700

Трещины иа по1,8

18 верхности

700

19.

800

1200 30

6,25 2,5

7,25 2,9

1600

23

Т ермические трещины

i 800

800 45

1200

800 2

800 . 3

800 15

800 30

Превышение допустимых усилий

800 45

2 4,0

1,6

1200 . 10 5 5,15 2,3

1200, 15 3 8 0 3 2

33

31 300 2,5 1200 2

120

5 4,0 1,6

7 425 17

5 375 15

5 4 25 ),7

5 4,5

7 4,5

7 . 4,5

251523

3 6,5 2,6

15 70 28

3 6,75 2,7

10 7,75 2,9

5 3,75 1,4

5 4,25 1,7

10 1 75 1 9

10 6 25 . 2 5

10 6,5 2,6

8 Я 10

Превышение допустимых усилий на наж. винтах

1458401

Продолжение табл.1

5 и т

9 о

1200

15 5 7,0 2,8

15 10 6 5

1200

2,6

15 15 60 24

15 20 5 0 2 0

15 25 3,15 1,5 .

15 30 3 0 1,2

15 25 .3 75 1 5

1200

1200

1200

1200! 600

Внутренние попе20 25 4,0 1,6

1600 речные трещины на осевой зоне

25 25 4 0

1600

1,6

1600 30 25 4,0 1,6

Определены после 5 проходов на конечном продукте.

Таблица2

Усилие на

Время охлажИнтенТемпера-, тура перегрева, ОС

Опыт сивность нажимных винтах, тыс. т охлаждения, ения,с

Вт/(мг К) 0

880

3,2

3,6

1200

800

3,1

10

3 5

1200

2,6

800

20

2,9

1 000

1000

3,2

20

3,3

1200

1000

2,4

40

2,6

1200

40

1200

2,9

40

13

1458401 о олжение т л. 2

3,2

1400

40

2,5

1600

14

2,6

1200

50

2,8

1600

16

2,8.

l 200

17

2,9

1600

50

Составитель А, Кулемин

Редактор Н. Киштулинец Техред М.Дидык Корректор И. Демчик Заказ 327/29

Тираж 530

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5