способ холодной непрерывной прокатки широкополосной стали
Классы МПК: | B21B1/28 холодной |
Автор(ы): | Шубин Игорь Геннадьевич (RU), Румянцев Михаил Игоревич (RU), Митасов Владимир Сергеевич (RU), Попов Антон Олегович (RU), Шебаршова Ирина Михайловна (RU), Левашова Елена Владимировна (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое Акционерное Общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-09-03 публикация патента:
10.02.2014 |
Изобретение предназначено для повышения производительности при производстве холоднокатаной широкополосной стали. Способ включает непрерывную прокатку на совмещенном агрегате непрерывного травления и стане непрерывной холодной прокатки при заданных режимах травления и прокатки. Оптимизация скоростного режима совмещенного агрегата непрерывного травления и стана непрерывной холодной прокатки обеспечивается за счет того, что выбор начальной скорости прокатки производят в зависимости от содержания в стали углерода, кремния, марганца и микролегирующих элементов титана, молибдена, ванадия, ниобия. Скоростной режим агрегата регламентирован математическими зависимостями, учитывающими такие факторы как скорость движения подката в травильных ваннах, длина травильных ванн, время травления, рассчитываемое в зависимости от массы окалины, скорость полосы перед первой клетью, учитывающая геометрические и физико-маханические свойства подката, а также параметры прокатного оборудования, 3 табл., 3 пр.
Формула изобретения
Способ холодной непрерывной прокатки на совмещенном агрегате непрерывного травления и холодной прокатки, включающий задание режимов травления и прокатки, отличающийся тем, что начальную скорость прокатки принимают в зависимости от содержания в стали углерода, кремния, марганца и микролегирующих элементов: титана, молибдена, ванадия, ниобия из следующих соотношений:
, если или , если
где - скорость движения полосы в травильных ваннах, м/с;
- скорость полосы перед первой клетью, м/с, при этом
а
где Lтp - длина травильных ванн, м;
тр - время травления полосы в зависимости от массы окалины на заготовке, определяемое по формуле
тр=2,1·109·[HCl]-2,069 ·[FeCl2]1,437·tтр -3,757·(0,0747·msc) 0,727,
где msc - масса окалины, кг, причем
[НСl] и [FeCl2] - содержание в травильном растворе кислоты и соли железа, г/л;
t тp - температура раствора, °C;
tсм - температура смотки, °C;
tкп - температура конца прокатки, °C;
CЭ=C+Mn/6+Si/3;
AL - содержание микроэлементов, мас.%, причем
AL - Ti+Mo+V+Nb,
Н0 - толщина подката, мм;
hк - конечная толщина полосы, мм;
- установившаяся скорость прокатки в последней клети, м/с, причем
где - максимальная допустимая скорость прокатки в последней клети, м/с;
kp - 1,0 - коэффициент запаса на регулирование процесса;
k =0,75 1,0 - коэффициент влияния прочности подката;
k hb - коэффициент размеров профиля, причем
где b - ширина профиля, мм;
Lp - длина бочки рабочих валков, мм, при этом
k khb 0,9.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении холоднокатаной широкополосной стали.
Технология непрерывной холодной прокатки полосовой стали достаточно подробно описана, например, в книге П.И. Полухина и др. «Прокатное производство», М., «Металлургия», 1982, с.483-496.
Известен способ холодной непрерывной прокатки полос на непрерывных и бесконечных многоклетевых станах (см. А.С. СССР № 1268217, кл. B21В 1/22, опубл. 07.11.1986 г.), включающий стыковую сварку полос перед станом и последующее обжатие в непрерывной группе клетей, при котором полосу прокатывают со снижением скорости клетей при прохождении сварного шва и повышением ее после выхода шва из последней клети стана. Однако ступенчатое изменение скорости не обеспечивает устойчивого процесса прокатки и делает этот способ непригодным для получения полосового проката на совмещенном агрегате непрерывного травления и стане непрерывной холодной прокатки.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является технология непрерывной холодной прокатки и смотки полос на стане 2000, приведенная в книге Ю.Д. Железнов, В.А. Черный, А.П. Кошка и др. «Совершенствование производства холоднокатаной листовой стали» - М.: «Металлургия», 1982, с.205-209, рис. 89-91.
Эта технология включает травление горячекатаного проката, холодную прокатку полос с последующей смоткой в рулоны и характеризуется тем, что скорость прокатки на данном стане определяется (не зависимо от марки стали) из производительности различных участков совмещенного агрегата, что затрудняет точную настройку стана и получение полосового проката с заданными свойствами при достижении его максимальной производительности.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение производительности совмещенного непрерывного травильно-прокатного агрегата за счет оптимизации совмещения скоростного режима травления и прокатки, что повышает результативность производства данного вида проката.
Для решения этой задачи в предлагаемом способе, включающем травление горячекатаного подката, прокатку на непрерывном широкополосном стане с последующей смоткой полос в рулоны, с целью достижения максимальной производительности и получения полосового проката с заданными свойствами процесс прокатки ведут при заданных режимах травления и прокатки, с выбором начальной скорости прокатки в зависимости от содержания в стали углерода С, кремния Si, марганца Mn и микролегирующих элементов титана Ti, молибдена Мо, ванадия V, ниобия Nb принимают из соотношений
, если или , если ,
где - скорость движения подката в травильных ваннах, м/с;
- скорость полосы перед первой клетью, м/с.
,
где Lтр - длина травильных ванн, м;
тр - время травления полосы, которое принимают в зависимости от массы окалины на заготовке по формуле:
тр=2,1·109·[HCl]-2,069 ·[FeCl2]1,437·tтр -3,757·(0,0747·msc) 0,727
где msc - масса окалины, кг, равная
[HCl] и [FeCl2] - содержание в растворе кислоты и соли железа, г/л;
tтр - температура раствора, °C;
tсм - температура смотки, °C;
tкп - температура конца прокатки, °C;
С Э=C+Mn/6+Si/3;
AL - содержание микроэлиментов, %, равное:
AL=Ti+Мо+V+Nb,
где С, Si, Мn, Ti, Мо, V, Nb - вышеуказанное содержание элементов в стали, соответственно, углерода, кремния, марганца, титана, молибдена, ванадия и ниобия, мас.%.
Скорость полосы перед первой клетью:
,
где H0 - толщина подката, мм;
hк - конечная толщина полосы, мм;
- установившаяся скорость прокатки в последней клети, м/с, равная:
,
где - максимальная допустимая скорость прокатки в последней клети стана согласно его технической характеристике, м/с;
kp - коэффициент запаса на регулирование процесса (при k khb 0,9 принимается kp=1,0);
k - коэффициент влияния прочности подката (0,75 1,0):
khb - коэффициент размеров профиля, равный:
,
где b - ширина профиля, мм;
Lp - длина бочки рабочих валков, мм
Приведенные математические соотношения получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации параметров скоростного режима травления и прокатки для полосовой стали, что позволяет получать тонколистовую холоднокатаную сталь с заданными свойствами при достижении максимальной производительности совмещенного травильно-прокатного агрегата.
При реализации предлагаемого способа холодной прокатки масса окалины на заготовке, время травления подката и установившаяся скорость прокатки в последней клети стана принимаются в соответствие с вышеприведенными зависимостями, которые определяются при конкретных содержаниях выше указанных элементов в стали.
Опытную проверку заявляемого способа осуществляли па широкополосном стане 2000 холодной прокатки ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью при холодной прокатке сталей с содержанием 0,07 0,25 мас.% углерода, 0,03 0,35% кремния, 0,25 1,70% марганца, 0,002 0,01% титана, 0,01 0,03% молибдена, 0,01 0,004% ванадия и 0,01 0,035% ниобия определяли величины и , оценивая результаты но объему выхода листовой стали различных классов прочности.
Наилучшие результаты (максимальный объем выхода проката заданного класса прочности в пределах 98,7 99,5%) получены при реализации настоящего способа. При выборе начальной скорости прокатки и расхождении величин и , более чем на 10 15% достигнутые показатели ухудшались. Так например, при различии на 15 18% и значении происходило повышение не плоскостности проката и выход годного не превысил 91,0% по причине снижения качества поверхности полосы и вариации скоростного режима прокатки; при различии на 15 18% и значении происходило повышение разнотолщиниости прока-га и выход листового проката с заданными свойствами был не более 92,4% по причине ухудшения условий деформирования в очаге деформации и перегрузки приводных двигателей.
Технология холодной непрерывной прокатки листа, взятая в качестве ближайшего аналога дала выход проката требуемого класса прочности в пределах 87,5 89,8%.
Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденною технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
Технико-экономические исследования показали, что использование настоящего изобретения при производстве холоднокатаной листовой стали с заданными свойствами позволит повысить производительность почти в 1,15 раза с соответствуюгцим снижением себестоимости проката.
Примеры конкретного выполнения
1. На широкополосном стане 2000 холодной прокатки ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» прокатывается сталь марки 18ЮА толщиной 1,0 мм и шириной 1250 мм из подката толщиной 3,7 мм с содержанием 0,18 мас.% углерода, 0,12% кремния, 0,24% марганца, 0,01% титана, 0,01% молибдена, 0,01% ванадия и 0,01% ниобия, значение Т=330 Н/мм2. Технологические характеристики используемого на стане оборудования следующие; длина бочки рабочих валков Lp=2160 мм; максимальная допустимая скорость прокатки в последней клети ; длина травильных ванн Lтр=140 м; содержание в растворе кислоты [НСl]=68 г/л и соли железа [FeCl2 ]=104 г/л; температура раствора tтр=78°C; температура конца прокатки подката tкп=850°C; температура смотки подката tсм=658°C;
Углеродный эквивалент равен:
СЭ=С+Mn/6+Si/3=0,18+0,24/6+0,12/3=0,26:
Содержание микроэлиментов:
AL=Ti+Mo+V+Nb=0,01+0,01+0,01+0,01=0,04%;
Масса окалины: Время травления полосы: тр=2,1·109·[HСl]-2,069 ·[FeCl2]1,437·tтp -3,757·(0,0747·msc) 0,727=2,1·109·68-2,069·104 1,437·78-3,757·(0,0747·28,3206) 0,727=35,71075 с;
Скорость движения подката в травильных ваннах: ;
Коэффициент размеров профиля: ;
Коэффициент влияния прочности подката выбирается в зависимости от величины Т (см. табл 1) и равен k =0,95.
Таблица 1 | |
Т, МПа | k |
Не более 300 | 1,00 |
310-350 | 0,95 |
360-400 | 0,85 |
410-450 | 0,80 |
Более 450 | 0,75 |
Коэффициент запаса на регулирование процесса: kp=1,0, т.к. k khb=0.95·0,609=0,57855 и 0,9;
Установившаяся скорость прокатки в последней клети:
Скорость полосы перед первой клетью:
Начальная скорость прокатки принимается , что обеспечивает максимальную производительность совмещенного агрегата непрерывного травления и стана непрерывной холодной прокатки при заданных режимах травления и прокатки, и данном содержании химических элементов в стали.
2. На широкополосном станс 2000 холодной прокатки ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» прокатывается сталь 20 толщиной 1,2 мм и шириной 1000 мм из подката толщиной 2,35 мм с содержанием 0,22 мас.% углерода, 0,25% кремния, 0,36% марганца, 0,0% титана, 0,0% молибдена, 0,0% ванадия и 0,003% ниобия, значение Т=330 Н/мм2. Технологические характеристики используемого на стане оборудования следующие: длина бочки рабочих валков Lр=2160 мм; максимальная допустимая скорость прокатки в последней клети ; длина травильных ванн Lтp=140 м; содержание в растворе кислоты [НСl]=68 г/л и соли железа [FeCl2 ]=104 г/л; температура раствора tтр=78°C; температура конца прокатки подката tкп=850°C; температура смотки подката tсм=650°C;
Углеродный эквивалент равен:
СЭ=С+Mn/6+Si/3=0,22+0,36/6+0,25/3=0,3633:
Содержание микроэлиментов:
AL=Ti+Mo+V+Nb=0,0+0,0+0,0+0,003=0,003%;
Время травления полосы: тр=2,1·109·[HСl]-2,069 ·[FeCl2]1,437·tтp -3,757·(0,0747·msc) 0,727=2,1·109·68-2,069·104 1,437·78-3,757·(0,0747·14,4054) 0,727=21,8778 с;
Скорость движения подката в травильных ваннах:
Коэффициент размеров профиля: ;
Коэффициент влияния прочности подката выбирается в зависимости от величины Т (см. табл 2) и равен k =0,95.
Таблицам 2 | |
Т, МПа | k |
Не более 300 | 1,00 |
310-350 | 0,95 |
360-400 | 0,85 |
410-450 | 0,80 |
Более 450 | 0,75 |
Коэффициент запаса на регулирование процесса: kp=1,0, т.к.
k khb=0,95·0,575=0,54625 и 0,9;
Установившаяся скорость прокатки в последней клети;
Скорость полосы перед первой клетью:
Начальная скорость прокатки принимается , что обеспечивает максимальную производительность совмещенного агрегата непрерывного травления и стана непрерывной холодной прокатки при заданных режимах травления и прокатки, и данном содержании химических элементов в стали.
3. На широкополосном стане 2000 холодной прокатки ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» прокатывается сталь марки 08нс толщиной 1,2 мм и шириной 1100 мм из подката толщиной 4,5 мм с содержанием 0,07 мас.% углерода, 0,03% кремния, 0,3% марганца, 0,0% титана, 0,0% молибдена, 0,0% ванадия и 0,0% ниобия, значение Т=270 Н/мм2. Технологические характеристики используемого на стане оборудования следующие: длина бочки рабочих валков Lp=2160 мм; максимальная допустимая скорость прокатки в последней клети ; длина травильных ванн Lтp=140 м; содержание в растворе кислоты [HCl]=68 г/л и соли железа [FeCl2 ]=104 г/л; температура раствора tтp=78°C; температура конца прокатки подката tкп=850°C; температура смотки подката tсм=631°C;
Углеродный эквивалент равен:
СЭ=С+Мn/6+Si/3=0,18+0,3/6+0,03/3=0,13;
Содержание микроэлиментов:
AL=Ti+Mo+V+Nb=0,0+0,0+0,0+0,0=0,0%;
Время травления полосы: тр=2,1·109·[HСl]-2,069 ·[FeCl2]1,437·tтp -3,757·(0,0747·msc) 0,727=2,1·109·68-2,069·104 1,437·78-3,757·(0,0747·24,5527) 0,727=32,189 с;
Скорость движения подката в травильных ваннах:
Коэффициент влияния прочности подката выбирается в зависимости от величины Т - (см. табл 3) и равен k =1,0.
Таблица 3 | |
Т, МПа | k |
Не более 300 | 1,00 |
310-350 | 0,95 |
360-400 | 0,85 |
410-450 | 0,80 |
Более 450 | 0,75 |
Коэффициент запаса на регулирование процесса: kp=1,0, т.к. k khb=1,0·0,5697=0,5697 и 0,9;
Установившаяся скорость прокатки в последней клети:
Скорость полосы перед первой клетью:
Начальная скорость прокатки принимается , что обеспечивает максимальную производительность совмещенного агрегата непрерывного травления и стана непрерывной холодной прокатки при заданных режимах травления и прокатки, и данном содержании химических элементов в стали.