Способ производства холоднокатаной полосовой стали

 

Сущность изобретения: в способе включающем холодную прокатку полос с величиной шероховатости за последней клетью стана 0,4...0,2 Ra, двухступенчатый отжиг плотно смотанных рулонов в колпаковых печах и дрессировку, с целью улучшения качества поверхности за счет снижения дефекта излом и экономии топлива, нагрев рулонов на первой ступени отжига осуществляют с расходом топлива в количестве 50....70% от максимального расхода топлива на печь. 2 табл. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

g f3 /.. ipfqg(g °

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 4731256/02 (22) 14.06.89 (46) 07.10.92. Бюл. М 37 (71) Институт черной металлургии (72) В.И. Кусов, В.Н. Свириденко, В.И. Куличков и Л.П. Готенюк (56) Справочник конструктора печей прокатного производства. - М.: Металлургия, 1979, т. 2, с. 919-920. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ПОЛОСОВОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству листового проката, и совершенствует процесс отжига холоднокатаной стали, преимущественно типа 08Ю, в плотносмотанных рулонах в колпаковых одностопных печах.

Известны способы производства холоднокатаной полосовой стали, включающие холодную прокатку полос с шероховатостью за последней клетью стана в интервале

0,4...2,0 Ra, двухступенчатый отжиг плотносмотанных рулонов в колпаковых печах при

540...560 и 660...700 С и дрессировку.

Основными недостатками известных способов являются слипание и сваривание витков рулонов в процессе отжига, большой расход условного топлива.

Известный способ производства холоднокатаной полосовой стали, выбранный в качестве прототипа, осуществляют следующим образом. Очищенные от окалины горячекатаные рулоны подают к непрерывному многоклетьевому стану, где осуществляют холодную прокатку полос с конечной толщи Ы«1766986A1 (я)5 С 21 D 9/663, В 21 В 3/00 (57) Сущность изобретения: в способе включающем холодную прокатку полос с величиной шероховатости эа последней клетью стана 0,4...0,2 Ra, двухступенчатый отжиг плотно смотанных рулонов в колпаковых печах и дрессировку, с целью улучшения качества поверхности за счет снижения дефекта

"излом" и экономии топлива, нагрев рулонов на первой ступени отжига осуществляют с расходом топлива в количестве

50....70% от максимального расхода топлива на печь, 2 табл. 2 ил. ной 0,35-2,0 мм и смотку их в плотносмотанные рулоны. Насеченность рабочих валков последней клети непрерывного стана холодной прокатки такова, что при смотке по лосы в рулон ее шероховатость может быть равна 0,4-2,0 Ra, После прокатки плотносмотанные рулоны подают в термическое отделение на отжиг. На стенде колпаковой печи формируют стопу рулонов, нагревают ее муфелем, подают в подмуфельное пространство защитный газ, включают циркуляционный вентилятор и устанавливают нагревательный колпак. Отопление печи осуществляют за счет сжигания газообразного топлива с помощью атмосферно-инжекционных или двухпроводных горелок в кольцевом зазоре между муфелем и огнеупорной кладкой нагревательного колпака.

Сжигание топлива осуществляют в нижней части нагревательйого колпака. Продукты горения, двигаясь снизу вверх по кольцевому зазору, нагревают муфель и удаляются в дымовые борова. Стопу рулонов нагревают за счет передачи тепла излучением от муфе1766986

50 ля на наружные поверхности рулонов и циркуляции защитного газа в подмуфельном пространстве. Защитный газ отбирает тепло от муфеля и при циркуляции через кон- 5 векторные кольца передает тепло торцам рулонов и частично наружной и внутренней поверхностям стопы, В процессе нагрева в печь подают максимальное количество топлива до достижения в рабочем пространст- 10 ве нагревательного колпака контрольной температуры, например 830 — 850 С. После этого расход топлива на горение снижают на 20 — 25% от максимального значения и стопу рулонов нагревают при этом расходе 15 топлива до достижения в подмуфельном пространстве температуры первой выдержки 540 — 560 С. В процессе выдержки расход топлива поддерживают на уровне, обеспечивающем температуру 540 — 560 С, темпе- 20 ратура нагревательного колпака снижается при этом до 700-750 С. По окончании выдержки на первой ступени вновь в печь подают максимальное количество топлива до достижения в рабочем пространстве темпе- 25 ратуры, например, 830 — 850 С и осуществляют нагрев до достижения в подмуфельном пространстве температуры второй выдержки 660 — 700 С. Регулирование расхода топлива аналогично регулированию для 30 нагрева металла на первой выдержке. По окончании выдержки при 660-700 С нагревательный колпак снимают, стопу рулонов охлаждают под муфелем до температуры распаковки, например 100 — 140 С, и переда- 35 ют ее на участок принудительного охлаждения или естественного охлаждения до конечной температуры 40 — 60 С. Охлажденные до 40-60 С рулоны дрессируют с суммарной степенью обжатия 0,5 — 3,0;4 и отгружают потребителям, Основным недостатком известного спо.соба является низкое качество поверхности холоднокатаных полос и большой расход условного топлива на их производство. Низкое качество поверхности вызвано слипанием и свариванием витков рулонов в процессе отжига. При размотке рулона в процессе дрессировки в местах слипания или сваривания витков на поверхности полосы появляются линии излома, ухудшающие товарный вид продукции и служащие дефектом для перевода листа в низшую группу отделки поверхности, Одной из основных причин, вызывающих слипание и сваривание витков рулонов в процессе от- жига, является большой температурный перепад llo сечению отжигаемых рулонов, достигающий 140 — 200 С, Температурный перепад вызван следующими причинами.

Нагрев рулонов в печи происходит а радиальном и осевом направлениях, т.е. через боковые и внутренние поверхности и через торцовые поверхности. В осевом направлении коэффициент теплопроводности равен. коэффициенту теплопроводности металла, тогда как в радиальном направлении из-за неплотного контакта между витками он на порядок ниже. В результате наиболее медленно нагреваются центральные по толщине намотки витки. Кроме того, передача тепла излучением, непосредственно, от муфеля на наружную боковую поверхность рулонов приводит к перегреву наружных витков, т .к. интенсивность подвода тепла к боковой поверхности значительно выше, чем интенсивность теплопередачи в радиальном направлении. Температурный перепад по сечению приводит к появлению в рулонах радиальных термических напряжений, достигающих в центральных по толщине намотки витках величины в 40-45 Нlмм .

К концу нагрева по мере снижения температурного перепада термические напряжЕния снижаются до 8 — 10 Н/мм . В процессе наг грева температурное расширение витков в диаметре происходит под осевой нагрузкой.

В результате радиальные термические напряжения при максимальных температурных перепадах увеличивают величину контактных напряжений сжатия между витками, обусловленных усилием натяжения при смотке рулонов, на 5 — 5,5 Нlмм . Величина контактных напряжений сжатия центральной части намотки рулона при усилии натяжения 30 Нlмм равна 5-6 Н/мм; 50

Нlмм — 9 — 10,5 Н/ммг, 70 Н/мм — 11-13

Нlмм; 100 Н/мм — 15 — 18 Нlмм . Опытные данные показывают, что при величине контактных напряжений на уровне 11 — 18

Н/мм наблюдается слипание витков рулог нов, приводящие к появлению линий излома на полосе, Поэтому даже при минимальных усилиях натяжения при смотке рулонов величина контактных напряжений за счет их .суммирования с радиальными термическими напряжениями превышает в определенных случаях предельные значения, выше которых наблюдается слигтание витков.

Другим недостатком известйого способа является высокий расход условного топлива на термическую обработку рулонов.

Расход условного топлива при отжиге холоднокатаной нестареющей стали типа 08Ю достигает величины 55-60 кг. т/т металла, В ысокий расход условного топлива обусловлен тем, что для снижения температурного перепада по сечению рулонов с 140 — 200 до

20 — ЗООС требуется проведение длительной выдержки до 20-30 ч.

i 7ьо до

6 °

Целью изобретения является улучшение качества поверхности за счет снижения дефекта "излом" и экономия топлива.

Для этого при производстве полос из 5 нестареющих марок сталей, нагрев рулонов на первой ступени отжига осуществляют с расходом топлива в количестве 50...70 от максимального расхода топлива на печь.

Способ производства холоднокатаной 10 паласовой стали включает холодную прокатку полос с шероховатостью за последней клетью стана в интервале 0,4-2,0 Ra, двухступенчатый отжиг плотносмотанных рулонов в колпаковых печах 540-560 и 15

660 — 700 С соответственно и дрессировку.

Отличается предлагаемый способ от прототипа тем, что при производстве полос, из нестареющих марок сталей нагрев рулонов на первой ступени отжига осуществля- 20 ют с расходом топлива 50...70 от максимального расхода на печь.

Анализ известных технических решений и предлагаемого сходных признаков у них не обнаружил. Следовательно, заявлен- 25 ное техническое решение обладает существенными отличиями.

Предлагаемый способ производства холоднокатаной полосовой стали осуществляют следующим образом. 30

Иэ горячекатаных рулонов на стане холодной прокатки получают холоднокатаные полосы толщиной 0,35 — 2,0 мм, сматывают их в плотносмотанные рулоны и подают в термическое отделение. Шероховатость по- 35 лос эа последней клетью стана в зависимости от назначения составляет 0,4-2,0 Ra. Ha стенде колпаковой печи формируют стопу рулонов, накрывают ее муфелем и устанавливают нагревательный колпак. В процессе 40 нагрева до достижения в рабочем простран-. стве контрольной температуры, например, 830-850 С и до достижения в подмуфельном пространстве температуры выдержки первой ступени отжига 540-560 С расход 45 топлива устанавливают равным 50...70 от максимального расхода топлива на печь.

Требуемый расход устанавливают, например, за счет соответствующего открытия заслонки на подводящем к печи газ 50 трубопроводе, или за счет отключения ряда горелок. По окончании первой ступени отжига подъем температуры в рабочем пространстве печи и в подмуфельном пространстве на второй ступени отжига осу- 55 ществляют при максимальной подаче топлива на горелки.

Отожженные рулоны, охлаждают на специальных участках до 40-60 С и подвергают дрессировке.

Улучшения качества поверхности при производстве полос из нестареющих марок сталей при использовании предлагаемого способа достигают за счет нагрева рулонов на первой ступени отжига с расходом топлива, равным 50-70 от максимального расхода. Снижение подачи топлива в печь позволяет снизить скорость пбдъема температуры в печи. В результате снижается скорость нагрева муфеля и соответственно снижается тепловой поток от муфеля на наружную боковую поверхность рулонов, его величина находится на том же уровне, что и величина теплового потока в радиальном направлении по толщине намотки рулона.

Конвективная теплопередача практически не изменяется, т.к. определяется в основном скоростью движения защитного газа в кольцевом зазоре меяфф муфелем и стопой рулонов. Следовательно, снижается скорость нагрева наружных витков при неизменной скорости нагрев центральных

"отстающих" по нагреву витков рулона, т.е. температурный перепад по сечению рулонов в процессе отжига ниже, чем при отжиге с максимальным расходом топлива. Повы-шение равномерности нагрева IlO сечению рулонов приводит к снижению радиальных термических напряжений. Соответственно снижается и суммарная величина контактных и радиальных напряжений, воздейству-. ющих на витки рулонов. Уменьшается вероятность слипания и сваривания витков рулонов, т.е. снижается дефект "излом" на поверхности отожженных полос. Оптимальный расход топлива на первой ступени отжига нашли экспериментальным путем. При этом исходили из условия, что при оптимальном расходе топлива температурных перепад по сечению рулонов в процессе нагрева должен быть минимальным. В то же время температура нагрева металла в "отстающей" точке к концу общей длительности первой ступени отжига должна быть не ниже температуры металла при нагреве с максимальным расходом топлива. В табл. 1 приведены экспериментальные данные по нагреву стопы рулонов с различным расходом топлива на первой ступени отжига.

Результаты экспериментальных исследований показывают, что наиболее оптимальным расходом топлива на первой ступени отжига является расход, равный

50 — 70 от максимального расхода. Температурный перепад по сечению рулонов в этом интервале не превышает 85-100 С, т.е, снижается в 1,5 — 2 раза, к концу нагрева он не превышает 40 — 45 Ñ, радиальные термические напряжения также снижаются в 1,52 раза. Длительность выдержки при

1766986 сохранении общего времени первой ступе- На фиг, 1 и 2 представлен тепловой и ни отжига за счет снижения скорости подь- температурный режимы отжига стопы рулоема температуры в подмуфельном нов, соответственно по известному и предпространстве и повышения равйоМерности -лагаемому способам. нагрева сокращается на 9-15 ч. Но темпера- 5 Из полученных данных следует, что при тура металла по "отстающей" точке, опреде- использовании предлагаемого способа макляющей в конечном итоге механические симальный температурный перепад по сече свойства,соответствуеттемпературеметал- нию рулонов по сравнению с известным ла при отжиге с максимальным расходом способом снизился на первой ступени отжитоплива. При увеличении расхода топлива 10 га со 150 до 95 С, т.е. на 37, на второй более 70 от максимального повышается ступени отжига — с 90 до 75 С. Сокращение неравномерность нагрева по сечению руло- расхода топлива на первой ступени привело нов,- увеличиваются радиальные термиче- также к повышению равномерности нагрева ские напряжения и расход условного повысотестопы.Температурныйперепадпо топлива. При снижении расхода топлива 15 высоте стопы снизился в процессе нагревав меньше50 отмаксимальногорасходатем- целом на 40 С, длительность выдержки на пературные параметры нагрева по сечению первой ступени отжига сократилась, по сраврулонов улучшаются. Однако металл не на- нению с режимом технологической инструкгревается до требуемой температуры 495- ции на 14 ч. Температура металла в

500 С, требуется увеличение длительности 20 "отстающих" точках к концу первой выдержки выдержки до достижения этой температу- достигла 500 С. В табл.2 приведены данные ры, что приводит к снижению производи- по результатам отжига стопы рулонов по изтельности колпаковой печи. вестному и предлагаемому способам.

Сокращение расхода условного топлива Анализ данных табл. 2 показывает, что при использовании предлагаемого способа 25 использование предлагаемого способа подостигаютза счетснижения на 30-50 рас- зволило снизить расход топлива с 57,2 до хода топлива на горение, Согласноданным 48,3 кг.у.т/т, т.е. íà 15 . Механические табл. 1 расход топлива на первой ступени свойства отожженного, листа, соответствуотжига составляет 16-22 кг.у.т/т. Если ют свойствам металла, отожженного по изучесть, что на второй ступени отжига расход 30 вестному способу. Данные отсортировки топлива равен 27 — 30 кг.у,т/т, то использова- продрессированных листов показали, что ние предлагаемого способа приведет к со- повышение равномерности нагрева рулокращению топлива в среднем на 15 — 17 . нов по сечению и соответствующее снижеПредлагаемый способ производства хо- ние радиальных термических напряжений лоднокатаной паласовой стали опробовали 35 привело к улучшению качества поверхнов промышленных условиях НЛМК.Для этого сти листов за счет снижения дефекта "изна стан 2030 из горячекатаных полос толщи- лом" на 2,6; . ной 2 мм и шириной 1360 мм прокатали 6 Таким образом, использование предларулонов массой по 28,5 т каждый на конеч- гаемого способа производства холоднокануютолщинухолоднокатаных полос0,5мм. 40 таной полосовой стали в сравнении с

В последней клети стана установили шлифо- прототипом позволяет улучшить качество

-ванные рабочие валки, что обеспечило шеро- поверхности полос за счетснижения дефекxoBBTocTb полос при смотке в рулоны, равную та "излом" на 2,67 и снизить расход топли0,45 Ra, Натяжение при смотке в рулоны со- ва в среднем íà 15 . ставляло 2,5 кг/мм . Из прокатанных рулонов 45 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я г в термическом отделении сформировали две Способ производства холоднокатаной садки. Однустопу рулоновотожгли по режиму полосовой стали, преимущественно нестадействующей технологической инструкции. реющей, включающий холодную прокатку

Вторуюстопурулоновотжигалиссоблюдени- полос с величиной шероховатости за поемтолько общего времени первой ступени, а 50 следней клетью стана в интервале 0,4...2,0 на второйступениотжигаобщеевремя идли- Ra, двухступенчатый отжиг плотно смотантельность выдержки соответствовали пара- ных рулонов в колпаковых печах при метрам технологической инструкции. В 540...560 и 560...700 С соответственно и качестве топлива использовали коксодомен- дрессировку, отличающийся тем, что, ный газ с теплотворной способностью 1600 55 с целью улучшения качества поверхности за

3 ккал/м . При отжиге по известному способу счет снижения дефекта "излом" и экономии на первой ступениотжигамаксимальный рас- топлива, нагрев рулонов на первой ступени ход газа составлял 670 м /м, при отжиге по отжига осуществляют с расходом топлива з лива в предлагаемому способу — 350 м /ч. количестве 50...70 от максимального расхода топлива на печь.

1766986

Таблиц ° 1

Способ

Свойства отожженного металла по длине полосы производства

Н/мн 8

Н/ни

Н/мм Н/ни

Извест- 160 ный 1ia

22 167>2 318,0 41,4 6-8 !78,6 318,5 42,3 7-8 179,4 320,6 42>5 7-8

Я- 12 178 ° 5 З20 З 42 ° 1 с.

7-8 179,8 321,2 41,9 7-8 179,5 321,4 42,0 7-8

»»»»»»»»&»»»

Середина

Голова

Хвост ,С

&&И&Янаи&»»»»»&»»»»»»&»й Й»

Таблица 2.

* Числитель — максимальный перепад температуры; знаменатель — минимальный перепад температур.

700

Температурный перепад по сечению рулонов на

1 ступени нагрева, С

Длительность вы» держии на 1 сту пени на грева, ч балл Н/им Н/нм зерна феррита балл зерна фер- рита

Балл зерна феррита

1766986

А7 ар ау Гг

50

Составитель В. Кусов

Техред М.Моргентал Корректор M. Максимишинец

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Улггород, ул.Гагарина, 101

Гз,б

Заказ 3523 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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