Способ термообработки металлической ленты

 

Изобретение относится к термической обработке черных и цветных металлов и их сплавов, в частности, к термообработке металлической ленты в рулонах. Целью изобретения является повышение производительности процесса и повышение качества ленты за счет снижения неравномерности распределения температуры. Способ включает нагрев ленты до температуры термообработки при намотке ее на нагревательный ролик со скоростью V<SB POS="POST">I</SB>=[2(Α<SB POS="POST">1</SB>+Α<SB POS="POST">2</SB>)φR<SB POS="POST">I</SB>]/(δ ρC<SB POS="POST">P</SB>)<SP POS="POST">.</SP>[LN(T<SB POS="POST">O</SB>-T<SB POS="POST">H</SB>)/(T<SB POS="POST">O</SB>-T<SB POS="POST">K</SB>)]<SP POS="POST">-1</SP>, м/с, при I=ON, где T<SB POS="POST">H</SB>, T<SB POS="POST">K</SB> - температура ленты до нагрева и термообработки, °С

T<SB POS="POST">1</SB>, T<SB POS="POST">2</SB> - температура ролика и камеры, °С

T<SB POS="POST">O</SB>=(Α<SB POS="POST">1</SB><SP POS="POST">.</SP>T<SB POS="POST">1</SB>+Α<SB POS="POST">2</SB><SP POS="POST">.</SP>T<SB POS="POST">2</SB>)/(Α<SB POS="POST">1</SB>+Α<SB POS="POST">2</SB>)<SB POS="POST">2</SB>, °C

Α<SB POS="POST">1</SB>, Α<SB POS="POST">2</SB> - коэффициенты теплообмена, Вт/м<SP POS="POST">2.</SP>К

C<SB POS="POST">P</SB> - теплоемкость, Вт/м<SP POS="POST">2.</SP>К

ρ - удельная плотность ленты, г/см<SP POS="POST">3</SP>

δ - толщина ленты, мм

R<SB POS="POST">I</SB> - радиус I -го витка, см

I - порядковый номер витка. После нагрева осуществляют выдержку и охлаждение при смотке ленты на охлаждаемый ролик со скоростью V<SB POS="POST">I</SB>C=(2W<SP POS="POST">.</SP>φ<SP POS="POST">.</SP>R<SB POS="POST">I</SB>)/ΔТ<SB POS="POST">I</SB>, м/с

I=ON, где W - скорость охлаждения ленты, °С/с

ΔТ<SB POS="POST">I</SB> - перепад температур, °С. Способ позволяет существенно увеличить производительность процесса и повысить качество металла. 1 ил., 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

II9) ЯУ (II) 1 5

4 А1 (su 4 С 21 D 9/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г il: i 6 !,1 t . )с". Рэ j i J

rikf ;, .

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ размером 50х0,3 мм. Рулон холоднокатаной стали 1 с натяжением наматывают на нагреваемый роли:с 2, уста овленный в î =,îãðåòîé печи 3. Нагрев печи изменяют в диапазоне 750-950 С, а нагG рев ролика производят до 750 С. !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4385070/31-02 (22) 26,02 ° 88 (46) 23.12.89. Бюл. h" 47 (71) Московский институт стали и и сплавов (72) А.Г.Клевцов, В.Г.Сивков, Б.С.Мастрюков, Е,В.Белов, О.В.Киселев, B.Н.Хлопонин, В.С.Савченко и В.Н.Яптерман (53) 621.785.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство "ГГР

11 1260396, кл. С 21 D 9/52, 1985

Аптерман В.H. Протяжные и-"чи.

М.: Металлургия, 1969, с. 40. (54) СПОСОБ ТЕРМООБРЯБОТКИ МЕТ ЛЛИЧЕСКОЙ ЛЕНТЫ (57) Изобретение относится к термической обработке черных и цве1ных металлов и их сплавов, в частности к термообработке металлической ленты в рулонах. Целью изобретения является повышение производительности процесса и качества ленты за счет снижения неравИзобретение относится к термической обработке черных и цветных металлов и их сплавов, в частности к термообработке металлической полосы в рулонах.

Целью изобретения является повышение производительности процесса и повышение качества ленты за счет снижения неравномерности распределения температуры.

На чертеже изображена установка, на которой осуществляют термообработку ленты из стали марки OXlBH10T номерности распределения те,пературы.

Способ включает нагрев лентлi до темпера1уры термообработки при намотке ее на ,и

i,агревательный ролик со коростью: !, =

= 2(с, +,) п1,)/if С ) jln(To-ò„)/(Т,—

-T. )j, м/с, при i=0,7, где Т„, ҄— температура ленты до нагрева и термообработки, С; Т,, Т,q - температура ролика и камеры, С; Т = (К, Т<+с Т ) l

/!с, М.,) „Г; -.... с - л:оэфбициенты тепло(;,«нс Вт; м К Г г т,Rot. и

KGcTk Вту м ix р уд льна я плотно<. т ь ленты, г/ см ; - топщина лент i. мм; г> — р,.диус 1 — °, в тк;-, см; порядковый помес ви к;-.. После нагрева осуществляю- выдержку и охлаждение при с сотке л<. > - ы на охл;-ivy,":åìыл. ролик со ck .рост ью 3 =-(21» г; ) i5 ;, мыс; — где —. cKooocTL охлаждения ленты, С/с; ЛТ, — перепад температур, с

С. Способ позволяет сущес венно увеличитл прсизводительность процесса и повысить ка- е=тяо металла. 1 ил., 3 табл.

Процесс нагрева и охлаждения металлич-:ской ленты осуществляют в безокислительной среде, чем предотвращают образование окисной пленки на поверхности металла, ухудшающей качество металла и теплсобмена в процессе

1530640

o(> T <+oLzTq

a,+

30 коэффициент радиационно-конвективного теплообмена ленты

Вт с внешней средой, -р--, средняя теплоемкость материала ленты в интервале темпе- З5

Т о

0((Вт ратур нагрева, 1 - удельная плотность материала ленты, г/смз; 40 толщина ленты, мм;

Т - температура ленты до нагрева, С;

- порядковый номер очередного витка; 45

r; - радиус i-го витка, см, при этом нагрев очередного витка осуществляют на поверхности предшествующего витка посредством контактного нагрева и от окружающей среды. 50

Ускорения процесса нагрева и охлаждения достигают эа счет плотного контакта холодной и нагретой поверхностей, Плотный контакт обеспечивают благодаря смотке с натяжением, что

55 исключает образование зазоров между витками в процессе нагревания и охлаждения, обусловленных тепловым раснамотки ленты на нагреваемый ролик и перемотки ее на охлаждаемый ролик.

Нагрев ленты выполняют таким образом, что каждый очередной виток в течение времени одного оборота ролика нагревается до Т„. Это обеспечивают тем, что скорость намотки ленты, зависящая от радиуса i-го витка и вре-мени, необходимого для его нагрева от начальной температуры T до Т, определяется иэ выражения

2(Ы,+о ) г„ То-Тн

V =---- ------ 1n м/с

ЮРСр То Тк при 1=0,N, 15 ,где Т„ - температура термообработки, С;

Т вЂ” температура нагретой поверхности контактного ролика или предыдущего витка, С;

Т - температура рабочего прост2 о ранства камеры, С; ширением. Поэтом,: при ре :, ци, соба имеют коэффиц. тет,. да в контакте двух поверхностями на y pea

Вт не 500-600 ----, что многократно больше известных значений суммарного коэффициента теплоотдачи при конвективно-радиационном теплообмт-не

Вт

500 ---- в протяжных и колпаковых пем2 к чах.

Намотка полосы на нагреваемый ролик производится в камере с защитной атмосферой, температура которой равна (1,1-1,2)т<„ При температуре камеры ниже 1,1 Т полоса не нагреется до Т, а при температуре камеры больше 1,2 Т - перегреется °

Результаты нагрева полосы при различных значениях температуры камеры нагрева представлены в табл.I. Нагрев производится при Т =750 С..

Смотанный рулон подвергается изотермической выдержке при указанной температуре в течение 60 с с целью выравнивания распределения температуры по ширине и толщине рулона, что позволяет получить ленту с равномерно распределенными физико-механическими свойствами. Охлаждение ленты путем перемотки ее в рулон на ролик, охлаждаемый до заданной температур,, проводят таким образом, что скорость смотки ленты позволяет охлаждать ленту с заданной скорос1ью W, При этом скорость смотки ленты опрос,е пяет иэ выражения с 2W ír,, V; = м/с; i=O,N ! где W — заданная скорос1ь охлаждения металла, C/c;

b Т - перепад темпера1 -. ежду на1 гретой лентой и;лаждасщей поверхность ) -гс витка, С.

Охлаждающий и нагрева т;.льный роли" ки выполнены из стали марки Ст3 и имеют диаметр 400 мм. Нагрев ролика

2 осуществляют внутренней нихромовой спиралью. Охлаждение ролика 4 осущест вляют водой. Температуры поверхностей роликов контролируют хромельамомелевыми термопарами, находящимися в контакте с поверхностями роликов, о с точностью + 5 С. Температуру стальной полосы в процессе нагрева и охлаждения контролируют с помощью пирометра "Смотриг 417-05" с диапазо ном измерения температур 200-900 г, 5 15306 погрешностью 1,54 Линейную скорость движения ленты задают в интервале

0,2-0,4 м/с. Температуру печи контролируют хромель-амомелевой термопарой с точностью 5 С.

Нагрев ленты осуществляют от темI о пературы 20 С ° Намотку ленты и ее перемотку выполняют с натяжением, равным 3-10 ИПа. При этом суммарный коэффициент теплоотдачи составляет

1060-1200 Вт/(м К). Последующее охлаждение ленты осуществляют со скоростью 200 С/с.

Неравномерность нагрева ленты по ширине измеряют контактной хромельамомелевой термопарой с точностью

+5 С. Неравномерность температуры по толщине рулона измеряют пирометром

ПЧ - 131-05 с диапазоном измерения

600-1300 С и погрешностью 1,54. Измерения неравномерности температуры осуществляют на выходе из камеры нагрева и выдержки в процессе размотки нагретого рулона и передачи ленты для охлаждения на охлаждаемый ролик.

В табл.2 и 3 приведено сравнение предлагаемого способа с известным (нагрев ленты до температуры термообработки 750 С, выдержка 60 с и охлаждение).

Сравнение предлагаемого и известного способов показало, что при применении предлагаемого способа скорость нагрева металлической ленты возрастает в два раза, а скорость охлаждения в четыре раза, неравномерность температурного поля для предлагаемого способа уменьшается более, чем в три раза, производительность процесса возрастает в 1,4-2,8 раза. о Т< +Ы2ТХ 0 ° о g +„--20

М - коэффициент контактного теплообмена ленты с роликом или предыдущим витком рулоВт на м - К ос - коэффициент радиационно-кон25 вективного теплообмена ленты

Вт с внешней средой м2 К

С - средняя теплоемкость матери1 ала ленты в интервале темпе30 Вт ратур T> T„ь м ° К

- удельная плотность материала ленты, г/смз;

3 - толщина ленты, мм;

Тц - температура ленты до нагрева, С;

- порядковый номер очередного витка;

r, - радиус i-го витка, см, 40 выдержку ленты осуществляют в рулоне в печи, а охлаждение ведут при реверсивной перемотке ленты из нагретого рулона в рулон, наматываемый с натяжением на охлаждаемый ролик со ско45 ростью на смотке ленты, опредеЛяемой из выражения бс с 2Уа r, Ч, =, м/с, при i = О,N

50 где 1 - заданная скорость охлаждения ленты, С/с; о

bT; - перепад температур между нагретой лентой и охлаждающей поверхностью i-го витка, С.

Формула изобретения

Способ термообработки металлической ленты, включающий нагрев до температуры термообработки, выдержку и последующее охлаждение, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью производительности процесса и повышеHHR качества ленты за счет снижения неравномерности распределения температуры, нагрев ленты ведут в печи с безокислительной атмосферой с тем40 пературой (1,1-1,2)T„, С, при непрерывной намотке ее с натяжением на ролик, подогреваемый до температуры

Т, С,со скоростью намотки ленты, определяемой из выражения н 2(е +о4) н r, 1 То Тк11

8pC, Т,-Т„) где Т - температура термообработки, ФС.

Т вЂ” температура нагретой поверхf ности контактного ролика или предыдущего витка, С;

Т - температура рабочего просто ранства камеры, 1530640

Табли ца 1

937 (1,25 Тк) 825 (1,1 Т„) 787

1,05 Тц) 862 900 (1,15 Т ) (1,2 Тк) Температура нагретой ленты, еС 728

761

739

772

750

Таблица2

Способ

Скорость нагрева, ОС/с

750

50

100

750

200

190

Т а б л и ц а 3

Температура окружающей среды, С

С корост ь нагрева, С/с

Предлагаемый способ (TÄ=750 С)

200 825(1,1.Тк) 739

200 862(1,15 Т„) 750

200 900(1,2 Тк) 761

О

Известный способ (Т =750 C)

50 750 750 70

14

14

509 520

500-520

500-520

190

0,2

0,2

0,4

500-540

1О

0,8

100

Температура окружающей среды, С (ФТ„) Известный

Предлагаемый

Скорость намотки ленты, м/с

Скорость охлаждения, С/с

Скорость охлаждения, С/с

Максимальная неравномерность нагрева, С

Температура ленты, С

Температура термообработки.Т„, С

Максимальная неравномерность нагрева, ОС

Разброс значений предела прочности, Н/мм2

Производительность процесса, т/ч

Составитель В.Русаненко

Редактор Н. Гунько Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Заказ 7863/27 Тираж 530 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 191