Способ охлаждения листового проката в потоке стана

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)л В 21 В 45/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

I QO

Сд

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4900794/02 (22) 09.01,91 (46) 15.10.92, Бюл. ¹ 38 (71) Институт черной металлургии (72) В.B.Êoñòÿêîâ, В.А,Тригуб, В.Л.Мазур, А.В,Мельников. З.П,Каретный, В.Н.Гиренко и Н.Н,Карагодин (56) Авторское свидетельство СССР № 598672, кл, В 21 В 45/02, 1976. (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ЛИСТОВОГО

ПРОКАТА В ПОТОКЕ СТАНА (57) Сущность изобретения: способ включает предварительное охлаждение полосы на

Изобретение относится к области листопрокатного производства и может быть использовано при прокатке и охлаждении полос на широкополосных станах горячей прокатки (ШСГП).

Известен способ охлаждения горячекатаных стальных полос на ШСГП, включа ощий предварительное охлаждение их на воздухе после выхода из последней клети чистовой группы ШСГП и последующее ускоренное охлаждение водой на отводящем рольганге ШСГП перед смоткой в рулоны, Недостатком этого способа является то, что при прокатке полос различных тол щин и марок стали размерно-марочного сортамента широкополосного стана с изменением скорости прокатки как по длин» каждой полосы, так и от полосы к полосе изменяется время прохождения полосой зон воздушного и водяного охлаждения.

В результате протекающая за этот промежуток времени первичная рекристаллизация зерен прерывается при достижении

„„ЯЫ, „1768342 А1 воздухе путем регулирования длины зоны воздушного охлаждения пропорционально скорости прокатки и дальнейшее охлаждение в зоне водяного охлаждения, причем длину водяного охлаждения изменяют прямо пропорционально скорости прокатки.

При этом при изменении скорости прокатки на каждые 1 м/с длину зоны водяного охлаждения изменяют на 5 — )0 м, Способ позволяет повысить качество металла путем стабилизации механических свойств по длине полосы. 2 табл. зоны ускоренного охлаждения водой для различных участков полосы на разных стадиях, что приводит к неоднородности размера зерен и механических свойств по всей длине полосы в рулоне.

Известен также способ охлаждения горячекатаных полос, предусматривающий заданную скорость охлаждения каждой части полосы независимо от скорости движения полосы, При этом невключенные охлаждающие секции находятся между частью включенных охлаждающих секций, Недостаток известного способа заключается в том, что он, во-первых, не обеспечивает одинаковых температурных значений прекращения первичной рекристаллизации при достижении зоны водяного охлаждения полос с различной скоростью прокатки, и,во-вторых, не обеспечивается равномерность фазовых превращений в металле по длине полосы за счет наличия зон воздушного охлаждения на участках водяного охлаждения полосы, и следовательно, 1768342

40

55 понижается качество металла за счет увеличения неравномерности механических свойств стали по длине полос при их прокатке как одной толщины, так и различных толщин с различной скоростью.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является известный способ охлаждения горячекатаных полос, включающий предварительн оа ох)р*7дейие полосы на воздухе за счет фВгфйЯВани длины зоны воздуЬногр охлаЪ<ДЪЯЙМ пропорционал ьно скфостй и рокатки и уоф едующее охлаждениЕ в регулируемой"по расположению на отводящем рольганге при постоянной длине зоны водяного охлаждения.

Недостаток известного способа состоит в том, что он хотя и обеспечивает сохранение постоянным промежуткам времени охлаждения полосы на воздухе во время ускорений и замедлений стана при прокатке полос одной толщины, однако при сохранении общей длины зоны водяного охлаждения постоянной время водяного охлаждения каждого участка полосы при изменении скорости прокатки (при прокатке с ускорением или замедлением для полос одной толщины или при изменении скорости прокатки для полос различных толщин) будет различно и изменяться обратно пропорционально скорости движения полосы. В таких условия скорость охлаждения полос водой будет непостоянна, что приведет к отклонениям температуры смотки различных участков полос по длине. Это приведет к неоднородности механических свойств стали по длине полосы и ухудшит ее качество.

Целью настоящего изобретения является повышение качества металла путем стабилизации механических свойств по длине полосы и получения равномерной структуры.

Поставленная цель достигается тем, что длину зоны водяного охлаждения изменяют прямо пропорционально скорости прокатки, причем при изменении этой скорости на каждый 1,0 м/с длину зоны водяного охлаждения изменяют на 5 — 10 м, Предлагаемый способ включает предварительное охлаждение полосы на воздухе путем регулирования длины зоны воздушного охлаждения пропорционально скорости прокатки и последующее охлаждение в регулируемой зоне водяного охлаждения.

Отличается предлагаемый способ от прототипа тем, что длину зоны водяного охлаждения изменяют прямо пропорционально скорости прокатки, причем при изменении этой скорости на каждый 1,0 м/с длину зоны водяного охлаждения изменяют на 5 — 10 м.

Сравнительный анализ известных способов и заявляемого не обнаружил у них сходных признаков. Следовательно, заявляемый способ обладает существенными отличиями.

Диапазон изменения длины зоны охлаждения на каждый 1,0 м/с скорости прокатки, равный 5 — 10 м, определен расчетным путем и проверен в процессе проведения экспериментального опробования предлагаемого способа в условиях Н Ш С 2000

НЛМК.

Способ осуществляют следующим образом.

На ШСГП устройство для ускоренного охлаждения полосы водой состоит из ряда секций, При ускорении, например, при прокатке от переднего к заднему концу полос одной толщины последовательно отключают перед.",ие ряды секций водяного охлаждения, При этом, хотя расстояние между последней клетью стана и первой секцией водяного охлаждения увеличивается, время охлаждения полосы на воздухе за счет увеличения ее скорости сохраняется стабильным и начало ускоренного охлаждения полосы водой происходит при постоянной температуре по всей длине полосы, При охлаждении полосы водой длина зоны водяного охлаждения изменяется пропорционально изменению скорости прокатки, Это осуществляется путем включения соответствующих секций водяного охлаждения. При этом время охлаждения водой каждого участка полосы по длине, а следовател ьно, и скорость охлаждения, будут одинаковыми, что обеспечивает формирование однородной структуры по длине полос одной толщины.

По известному способу (авт.св. N.

598672), когда общая длина зоны водяного охлаждения остается постоянной, время охлаждения каждого участка полосы по длине, а следовательно, и скорость охлаждения будет неодинаковой для участков полосы, прокатываемых с различной скоростью, что будет приводить к отклонениям температуры смотки по длине полосы и формированию неодинаковой структуры и механических свойств стали по длине полосы, тем самым ухудшая качество металла.

Например, при прокатке полосы толщины

h=2 мм с ускорением а =0,3 м/с длина эоны водяного охлаждения будет составлять по известному способу 100 м. Тогда при скорости прокатки переднего участка полосы

Vn= 12 м/с скорость прокатки заднего участка будет составлять Va = Чв + at. Передний

1768342 участок будет находиться в зоне водяного охлаждения z1 =

100 м

12м с

= 8,3с. Скорость прокатки заднего участка полосы составит

Vs = 12 м / с+ 0,3 м/с 8,3 с =- 14,5 м/с, а время 5 его нахождения в зоне водяного охлажде100 м ния тг =-д — — и — 6.9с. За арама тг = 8,3

145 м с с при средней скорости охлаждения полосы в зоне водяного охлаждения 25 С/с пере- 10 дний участок полосы потеряет температуру

Т = Чохл. T1 = 25 С/с 8,3 с=207,5 С и при температуре конца прокатки Т«, например

890 С, температура смотки переднего участка полосы составит TGM = TKIl — Т = 890 — 15

207,5 = 682,5 С. Задний же участок за время тг = 6,9 с при той же средней скорости охлаждения полосы 25 С/с потеряет температуру Т= Чохд тг =25 С/с 6,9 с = 172,5 С и его температура смотки при Тхп = 890 С составит Тсм= Тхп- Т = 890-172,5= 717,5 С.

Это приведет к различию в механических свойствах стали по длине полос (более высокие свойства на голове полосы за счет более низкой температуры смотки и более низкие свойства на хвосте полосы за счет более высокой температуры смотки), Аналогично при прокатке полос различной толщины, когда скорость их прокатки изменяется в широких пределах (от 1,0 до

20 м/с) постоянство длины зоны водяного охлаждения приведет к значительным перепадам температур смотки (до 250-300 С) между рулонами различных плавок, что может привести в конечном итоге к отбраковке 35 всего металла по механическим свойствам, Согласно предлагаемому способу длину эоны водяного охлаждения изменяют прямо пропорционально скорости движения полосы. В результате время нахождения 40 каждой точки поверхности полосы в зоне охлаждения (время охлаждения) при переменной скорости ее движения остается постоянным, т.е, для каждой точки поверхности полосы выполняется условие

ОХЛ

1 тохл = К = const пр где г хд — время охлаждения каждой точки 50 поверхности полосы, с; охл — ДЛИНа ЗОНЫ ВОДЯНОГО ОХЛажДЕНИЯ, м;

VII — скорость движения полосы, м/с;

К вЂ” коэффициент, зависящий от марки 55 стали и толщины полосы.

Максимальная длина зоны водяного охлаждения составляет 100 м (на отводящем рольганге ШСГП 2000 НЛМК), При максимальной скорости прокатки полос минимальной толщины (hM„„= 2 мм) порядка 20 м/с время охлаждения полос водой соста100 м аит — — — 7 — = 5 с. Длл полос максимальной м с толщины (hMaKc = 16 мм) при скорости их прокатки 1,3 м/с время охлаждения полос водой также должно составлять 5 с. Тогда минимальная длина збны" водяного охлаждения составит 5 с 1,3 M/c = 7 м. Таким образом, изменение длины эоны водяного охлаждения составит (100-7) = 93 м, при этом скорость прокаТки изменяется на 19 м/с, т.е. на изменение Vn> на каждый

1 м/с длина зоны водяного охлаждения изменяется на 5 м.

Температура смотки полос любой толщины изменяется в пределах 40 — 50 С (например, Т м = 620-660 С). Для обеспечения этого температурного интервала длина зоны водяного охлаждения должна изменяться в пределах 5 — 10 м, т.е. при изменении длины зоны водяного охлаждения на 5 м обеспечивается максимальная температура смотки, а при изменении длины зоны водяного охлаждения на 10 м обеспечивается минимальная температура смотки.

Уменьшение эоны менее 5 м или увеличение зоны водяного охлаждения более 10 м приведет к тому. что температура смотки металла изменится более чем на 50 С, что приведет к значительной неравномерности свойств по длине готового проката.

Аналогично при прокатке с ускорением полос одной толщины. Если, например, скорость переднего участка полосы толщиной 5 мм составляет 8 м/с и ускорение а = 0,3 м/с, то тогда при длине зоны г водяного охлаждения 65 м на переднем конце время его охлаждения составит

85 м

= 8 с и скорость заднего участка полосы будет 8 м/с + 0,3 м/с 8 с = 10,5 м/с, длина зоны водяного охлаждения на заднем участке полосы составит (77,5-90) м, т.е, увеличится с 65 м (при VII = 8 м /с) до (77,5 — 90) м (при Vnp = 10,5 м/с).

Пример. В качестве примера выполнения способа с данными по достижению цели приведем реализацию его в условиях

ШСГП 2000 НЛМК. Из анализа сопоставительных результатов, представленных в табл.1, опробование предложенного способа и известного (прототипа) следует, что предложенный способ обеспечивает при изменении скорости прокатки от полосы к полосе требуемую величину температуры смотки и, следовательно, механических свойств стали. Так, при прокатке полос тол1768342

Таблица!

Результаты охлаыдения листового проката по известному и предлагаемому (изменение скорости от полосы к полосе) способам применительно к ШСГП 2000 (Сталь 3сп) Теипература конца прокатки, С

Толщина полосы мм

Длина эоны воздушного охпаыдения, м

Изменение длины зоны охпаядения на каыпый и/с скорости

Опыт

Скорость прокатки, и/с

Длина зоны водяного охлаждения, м

1" 2 860 8

855 12

3"" 2 860 12

2 865 12

620

220 335

175 290

210 330

230 345

25,0

29,5

24,5

23,5

10 ь

Известный способ, в ь Предлагаемый способ. щиной 2 мм при изменении скорости прокатки с 8 до 12 м/с по известному способу, когда длина зоны водяного охлаждения постоянна (опыты 1 и 2) не обеспечивается требуемая температура смотки (опыт 2), что приводит к неравномерности механических свойств стали, прокатанной с различной скоростью (требования ТУ для стали толщиной 2 мм по температуре смотки 610 — 660 С).

По предлагаемому способу (опыт 3 и 4) длину зоны водяного охлаждения увеличивали в зависимости от изменения скорости прокатки, причем в опыте 3 на каждый 1 мlс увеличения скорости длина зоны водяного охлаждения увеличивалась на 5 м, а в опыте

4 — на 10 м. В этом случае стабилизировалась температура смотки (в рамках требований ТУ) и весь металл сдавался по механическим свойствам.

Аналогично при прокатке полос с ускорением (табл.2) по известному способу (опыты 1 и 2), когда длина зоны водяного охлаждения была постоянной, температура смотки металла по длине полосы отличалась значительной неравномерностью, что приводило к большим перепадам свсйств по длине полос (неравномерность по (301 составляла 35 — 40 Н/мм, по ob составляла 35— г

45 Нlмм, подб 5 — 4,5%, При регулйровании зоны водяного охлаждения в зависимости от изменения скорости прокатки каждой ча-. сти полосы по длине (опыты 3 и 4) температура смотки полос по длине была стабильной, находилась в пределах требований ТУ (на минимальном уровне - при изменении каждого 1 м/с скорости прокатки длину изменяли на 5 м — опыт 3 и на максимальном уровне — при изменении на 10 м—

5 опыт 4) и механические свойства были стабильны по длине полос (неравномерность

СОСтаВЛяЛа ВСЕГО ПО О01 10 Н/ММ, ПО ОЬ 10

H/ìì и по д 1 %).

Предлагаемый способ при его использо10 вании позволяет стабилизировать температуру смотки полос при изменении скорости их прокатки, а также повысить качество металла за счетувеличения равномерности механических свойств как по длине полос

15 одной толщины, так и для полос различной толщины.

Формула изобретения

Способ охлаждения листового проката

20 в потоке стана, включающий предварительное охлаждение полосы на воздухе путем регулирования длины зоны воздушного охлаждения пропорционально скорости прокатки и последующее охлаждение в

25 регулируемой зоне водяного охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла путем стабилизации механических свойств по длине полосы и получения равномерной структуры, 30 длину зоны водяного охлаждения изменяют прямо пропорционально скорости прокатки, причем при изменении скорости прокатки на каждые 1 м/с длину зоны водяного охлаждения изменяют на 5 — 10 м.

Темперзту- Неханические свойства ра смотки о

С предел предел относитель" текучести прочности ное удлинечт > Н/мм б;, Нlмм ни» 8з

1768342

X с ч л а

СЧ г

1 I

1 1

1 1 (0 ! х

I 1

1 1

1 I.а

1 I Э

1 и

1 11

I 1

1 1 (с

I о

I 1 L а а

0о а сЧ м о о о 0О м м

N О с о о

СЧ O

С(\

I X 1

1 I- 1 и Ф 1

I Ф х. <

1 7 I

1 Y 1

Э< 1 а<

Ф

< X < u

1 1

I (<< X I с

I Е» 1 Ц

Е< О

cQ

1 1

1 1

1 1

I 1

1 Ф 1 х

1 1

С0 а а (Ч о о

О л а о

СЭ 01 (Ч

1 Iо

1 о

1 Ф

1 а о и

К л I 1

1 1- а (О 1 Ф а 1 о

Ф О

Со 1

1 X 1

Эs <О

1 l- Y 1 I

1 1 а с< л л О а

o o а

О а

1 х

Ф

Ф Y ф о

0 Ф

Э

1 1

I (С <С ч о х

1 (О Ф з Р

1 Z (<(I Э о

1 с а л,О (б о х

I О

1 (I !

I 1

I 1

1 ф 1 х

< <

1 1

1 С1

I Ф

1 и 1 ( (I

l (О

С> I о х

0< Ф

БР х о о ф о

О в о <с

Х X

sos

Й ч(»

00 00

"О О

o o (С< Ч<

Ф хк (aRэ О

С L Y X (l 1 Ф о s х и е (ла

< с \ м

С0 О l.0 1 х I

0 v O I" х о аmw

L<асYX

I

I

I

I

I

1

I

1 !

1 I

Ф 1 («a(«(0

С»WYO

X I-X O0„

Е TIGRS""

1-аУСУ (h o а О

СО С(< (I

C 3l

o c< o x

СЧ СЧ

1

1 СЧ (0 Е

X

s e а с о х

10 v л («

v c

<- v м л

Ф о с

Э IФИ! (0

c Y чz е с»

az с

Х С< о

Л СЧ

X о с=

Z L. (- С.< (0

% s

Y Ф

as

С О. с о

o («

Ф

<- u

v o

s c с и

CC

%2 (с о (s о з ч

1- у, Щ t(< м

Э л х (0 X е C (<. ч

1

1 !

I

I

I

1

1

1

1

1

I

1

1

I Ф

1 1v

1 )X о

1 01 о

СJ

Y и

1 Е

1 У

I X

I X

1 (О х

1 Ф

1 K

1

1

1

Э о

s (<Ф

I» е (с<

I- Co

X и е

О s

X X

Э

О х

X о о

X о а с(.. с x

X с

Э Z ч

Э а О

1 1

1 I

I I

1 1

1 01 1 х

1 < а

I Ф 1

v r

1

I 1

1 С о

1 L I

1

1

1

I .1.

1

1

1 !

<о .о

° v (о о о с о о о с сс о з

> е

З

I- (5

v э cr

Ф Ф

Ф Cl

С С

I!! а 1

-С (СЧ СЧ 1

I а а !

1 а -Ф 1

СЧ N 1

О \ I

I а с1

СЧ N 1

I о а 1 м а м м

1 о о

N (С\ 1 м м

1 а О 1 (Ч К) I

СМ М

О\ О\ 1 т» 0

СЧ N 1

1 а сА о м

N СЧ I

o o

I (Ч сЧ 1

1 о а 1 а 1

iО iО I

I о о а О Ч< I

1 а о

-б 1 (О 1О I

1 а а 1

О л 1 а О

1

1О I (A

1 а а 1

-й 1

I (1

Ч< О л

00 00 I

Ч0 ъО 1 (!

< о о

1О 1О 1

1 I м

1 о о

1

CO 00 I

I

I! о о.О (О

CO CO I

I

1 (Ч N

1 м