способ управления отжигом металла в колпаковой печи

Формула изобретения

Способ управления отжигом металла в колпаковой печи, включающий ступенчатое регулирование температуры в соответствии с заданными температурами выдержек по колпаковой и стендовой термопарам, отличающийся тем, что на первой ступени регулирования устанавливают заданную температуру выдержки по стендовой термопаре, равной температуре начала рекристаллизации нагреваемого металла, а по колпаковой термопаре - на 80-90°С выше точки Ac₁ нагреваемого металла и осуществляют нагрев до достижения заданной температуры по стендовой термопаре, на второй ступени регулирования заданную температуру по колпаковой термопаре повышают на 30-40°С, а по стендовой термопаре устанавливают на 90-110°С выше температуры начала рекристаллизации нагреваемого металла и осуществляют нагрев до достижения заданной температуры выдержки по стендовой термопаре.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к термообработке холоднокатаной стали в колпаковых печах, а именно к процессам управления отжигом металла, и может быть использовано в производстве широкополосной стали, предназначенной для холодного деформирования.

Известен способ регулирования нагрева металла в колпаковой печи, включающий установку задания по колпаковой и стендовой термопаре и нагрев металла до температуры, заданной по стендовой термопаре, при этом задание по колпаковой термопаре устанавливают на 40-70°С выше точки Ac₁ нагреваемого металла, осуществляют нагрев и по достижении установленной температуры задание по колпаковой термопаре снижают на 80-100°С и производят выдержку по колпаковой термопаре до достижения по стендовой термопаре температуры на 30-70°С выше температуры начала рекристаллизации нагреваемого металла (патент РФ №2165466).

Недостатком данного способа является невозможность обеспечить высокую однородность механических свойств и микроструктуры нагреваемого металла стали марки 08Ю в широкополосных рулонах массой 25 тонн и более, так как предназначен для отжига рулонов жести массой не более 14 тонн.

Наиболее близким аналогом является способ управления нагревом рулонной автолистовой стали для особо сложной вытяжки (ОСВ), включающий регулирование температуры в колпаковой печи по колпаковой (зональной) и стендовой термопарам в соответствии с заданными температурами выдержек при ступенчатом нагреве. При этом температуру по зональной термопаре задают не выше 820°С, а ее конкретные величины устанавливают на 100-140°С выше заданных температур выдержек по стендовой термопаре (А.с. СССР №1406186).

Недостатками ближайшего аналога являются низкая производительность печи, повышенный расход энергоносителей, сваривание витков рулонов, повышенная отсортировка металла по дефекту "излом", пятна от сварки, снижение выхода годного. Это происходит из-за нерационального выбора температур выдержек по зональной и стендовой термопарам.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности печи, снижение расхода энергоносителя, уменьшение отсортировки по дефекту "излом", увеличение выхода металла способности к вытяжке ОСВ и I группы отделки поверхности, повышение рентабельности производства.

Поставленная задача достигается тем, что в способе управления отжигом металла в колпаковой печи, включающем ступенчатое регулирование температуры в соответствии с заданными температурами выдержек по колпаковой и стендовой термопарам, в отличие от ближайшего аналога, на первой ступени регулирования устанавливают заданную температуру выдержки по стендовой термопаре, равной температуре начала рекристаллизации металла, а по колпаковой термопаре - на 80-90°С выше точки Ас₁ отжигаемого металла, и осуществляют нагрев до достижения заданной температуры по стендовой термопаре, на второй ступени регулирования заданную температуру по колпаковой термопаре повышают не 30-40°С, а по стендовой термопаре устанавливают на 90-110°С выше температуры начала рекристаллизации нагреваемого металла и осуществляют нагрев до достижения заданной температуры выдержки по стендовой термопаре.

Выбранный способ управления нагревом металла в колпаковой печи холоднокатаной широкополосной стали является оптимальным. Изменение условий проведения предлагаемого способа ведет к изменению теплотехнических условий, что приводит к перерасходу теплоносителей и ухудшению качества металла с увеличением отсортировки по дефектам микроструктуры и поверхности полосы или к затягиванию процесса отжига.

Повышение заданий на первой ступени регулирования по стендовой термопаре выше температуры начала рекристаллизации, а по колпаковой термопаре более чем на 80-90°С выше точки Ас₁ нагреваемого металла ведут порознь и вместе к перегреву наружных витков рулонов, что обуславливает снижение выхода металла способности к вытяжке ОСВ, увеличению выхода металла с дефектом "излом", к перерасходу топлива. Снижение задания по стендовой термопаре ниже предлагаемой, так же как и снижение задания по колпаковой термопаре ведут порознь и вместе к затягиванию процесса отжига.

На второй ступени регулирования повышение задания менее чем на 30°С приводит к недогреву металла и снижению выхода металла способности к вытяжке ОСВ, ухудшению комплекса механических свойств отжигаемого металла, к снижению производительности колпаковой печи.

Повышение задания по колпаковой термопаре на второй ступени регулирования более чем на 40°С приводит к перегреву наружных витков рулонов, увеличению отсортировки по дефекту "излом" из-за слипания и сваривания витков рулонов, к перерасходу топлива.

Пример конкретного осуществления способа

Рулоны холоднокатаной широкополосной стали марки 08Ю, ОСВ внутренний диаметр рулона 610 мм, наружный 2100 мм, ширина полосы 1250 мм, вес рулона 25 тонн формируют на стенде колпаковой печи в садку, количество рулонов в садке 4, между рулонами устанавливают конвекторные прокладки для циркуляции защитной среды при нагреве и охлаждении. Садку накрывают муфелем, устанавливают нагревательный колпак и осуществляют нагрев по колпаковой и стендовой термопарам.

На первой ступени регулирования задание по стендовой термопаре установили равным 600°С (температура начала рекристаллизации стали марки 08Ю), по колпаковой термопаре равным 810°С (температура точки Ас₁, которая составляет 730°С+80°С), по достижении в процессе нагрева по стендовой термопаре температуры 600°С и завершения выдержки, составляющей 6 часов, задание по колпаковой термопаре установили равным 840°С (810°С+30°С) и осуществили дальнейший нагрев до достижения по стендовой термопаре температуры 690°С (на 90°С выше температуры начала рекристаллизации стали марки 08Ю) и осуществили выдержку в течение 22 часов. Длительность нагрева составила 48 часов, по завершении процесса отжига садку охлаждали в защитной среде под муфелем до температуры 120°С по стендовой термопаре, затем муфель сняли, рулоны охладили на складе до температуры дрессировки, т.е. до 40°С.

В процессе дрессировки оценивали качество поверхности полосы на предмет наличия или отсутствия дефекта "излом", расположения этого дефекта по ширине полосы, протяженность его по длине полосы. Оценивали качество отожженного металла по объему выхода I группы отделки поверхности и отсортировки его в пониженную группу отделки поверхности (в III группу по ГОСТ 9045-93 или II сорт по дефекту "излом").

В результате использования предлагаемого способа управления отжигом металла в колпаковой печи получен металл с более высокими потребительскими характеристиками, при одновременной экономии энергоносителей и повышении производительности колпаковой печи (см. таблицу).

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет повысить выход металла высокой отделки поверхности (I группа по ГОСТ 9045-93), существенно снизить отсортировку по дефекту "излом" в пониженную группу отделки поверхности при одновременной экономии энергоносителей и повышении производительности колпаковой печи.

Таблица.
№	Показатели	По предлагаемому способу	По ближайшему аналогу	Норма по ГОСТ 9045-93
1.	Предел текучести, т, н/мм2	183	190	195
2.	Временное сопротивление разрыву, в, н/мм2	298	315	250-350
3.	Относительное удлинение, 4, %	42	39	36
4.	Выход металла способности к вытяжке ОСВ, %	98,5	95,0	не нормируется
5.	Выход металла особо высокой отделки поверхности (I группа по ГОСТ 9045-93), %	85	50	не нормируется
6.	Отсортировка металла в Ш группу отделки поверхности по дефекту "излом", %	0,20	2,5	не нормируется
7.	Отсортировка металла во П сорт по дефекту "излом", %	0,07	0,5	не нормируется
8.	Экономия энергоносителей	8%	нет экономии	не нормируется
9.	Производительность колпаковой печи, т/час	1,8	1,3	не нормируется