Способ сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно- прокатном агрегате

Способ сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно- прокатном агрегате

Реферат

 

Использование: производство бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате. Сущность изобретения: способ производства бесконечной горячекатаной полосы включает непрерывное литье металла в тонкий сляб, накопление и нагрев сляба, его реверсивную прокатку в бесконечную полосу последовательными участками за несколько проходов с возвратом прокатываемого участка в зону накопления, охлаждение прокатанной полосы, порезку и намотку в рулоны. После каждого, кроме последнего, прохода в направлении технологического потока металла прокатываемый участок одновременно нагревают и накапливают. Накопление осуществляют двухвходовой намоткой в промежуточный рулон с его одновременным перемещением в направлении технологического потока металла. В процессе возврата прокатываемого участка полосы рулон разматывают с одновременным перемещением его против потока металла. После последнего прохода прокатанный участок полосы одновременно накатывают и теплоизолируют между зонами нагрева-накопления прокатываемого участка полосы и охлаждения. Далее за цикл прокатки следующего участка сляба прокатанный участок полосы непрерывно выдают в зону охлаждения. 1 з. п. ф-лы, 2 табл., 19 ил.

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано в цехах горячей листовой прокатки металлургических заводов.

Известен способ производства горячекатаных полос, включающий непрерывную разливку тонкого сляба на машине непрерывного литья, его порезку на участки определенной длины, нагрев отрезанных участков сляба в проходной нагревательной печи, их прокатку в полосы на многоклетевом непрерывном стане, охлаждение полос в охлаждающем устройстве, их смотку на конечную моталку (см. заявку ЕР N 0266564, кл. B 21 B 1/46, 1988).

Недостатком известного способа является относительно низкая скорость прокатки в непрерывном многоклетевом стане при отсутствии специальных технических средств управления температурным режимом прокатки, что ограничивает возможность поддержания температуры полосы в узком диапазоне.

Известно теплоизолирование прокатываемой полосы между черновой и чистовой прокаткой на промежуточном рольганге широкополосного стана горячей прокатки (см. например, Салганик В.М. Гун И.Г. Развитие широкополосных станов горячей прокатки// Черная металлургия. Бюл. ин-та "Черметинформация". М. 1990. Вып. 3). В известном способе эта операция предназначена для снижения энергосиловых параметров прокатки за счет повышения средней температуры раската перед чистовой прокаткой.

Известно также накопление полосы после прокатки на стане перед намоткой в готовые рулоны на конечных моталках (см. авт. св. СССР N 737033, кл. B 21 B 1/24, 1980). В известном способе эта операция обеспечивает повышение производительности стана.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ производства горячекатаных полос на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате, включающий непрерывное литье металла в тонкий сляб, его подогрев и накопление путем двухвходовой намотки в промежуточный рулон, периодическую выдачу из зоны накопления последовательными участками, прокатку в полосу этими отдельными участками за несколько проходов на прокатном стане с возвратом прокатываемого участка полосы в зону накопления, охлаждение полосы, порезку и намотку в готовые рулоны (см. заявку WO N 92/00079, кл. B 21 B 1/46, 1992). Причем накопление сляба в известном способе осуществляют путем двухвходовой намотки в промежуточный рулон с одновременным перемещением этого рулона против технологического потока металла. Указанные операции, а также последовательность их выполнения проявляют в известном способе технический эффект, заключающийся в согласовании производительности машины непрерывного литья тонких слябов и реверсивного прокатного стана при производстве бесконечной полосы.

Однако выдача в описанном способе прокатываемого участка полосы в процессе прокатки непосредственно на отводящий рольганг и конечную моталку приводит к тому, что во время пропуска каждого участка полосы в направлении технологического потока металла и возврата в зону накопления он интенсивно охлаждается. Кроме того, при возврате полосы приходится реверсировать конечную моталку, разматывая с нее готовую полосу. В результате значительных температурных потерь металла во время движения по отводящему рольгангу возрастают энергосиловые параметры прокатки и увеличивается расход энергии на нее. Возникающая неравномерность температурных и энергосиловых параметров прокатки по длине участка полосы может оказаться существенной и неустранимой в последующих проходах и может привести к неравномерности механических свойств и геометрических характеристик прокатанной полосы. Размотка горячекатаной полосы с конечной моталки и как следствие ее дополнительное охлаждение также приводят к значительной нестабильности температурного режима смотки готовой горячекатаной полосы и существенной неравномерности по длине полосы ее физико-механических свойств, то есть к снижению качества готового проката. Реверсирование конечной моталки и интенсивное охлаждение прокатываемого участка полосы сужает сортамент горячекатаных полос, выпускаемых на агрегате. Осуществление в прототипе накопления на одной конечной моталке и прокатываемого участка полосы, и конечного продукта приводит к отрицательному температурному влиянию их друг на друга и вызывает значительные потери недокатанного металла из-за его быстрого переохлаждения в случае задержек на прокатном стане.

В основу изобретения поставлена задача создания такого способа сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате, который за счет улучшения температурного режима прокатки путем устранения интенсивного охлаждения прокатываемого участка бесконечной полосы в процессе его выдачи из зоны прокатки в направлении технологического потока металла и возврата в зону накопления, а также за счет стабилизации температурного режима смотки прокатанной полосы обеспечит повышение качества готовой продукции. Причем в отличие от прототипа в процессе намотки полосы промежуточный рулон перемещают не против, а в направлении технологического потока металла. Теплоизолирование и накопление участка полосы выполняют только после последнего прохода, а выдачу в зону охлаждения производят непрерывно и с постоянной скоростью.

Поставленная задача решается таким образом, что в заявляемом способе сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате, включающем непрерывное литье металла в тонкий сляб, накопление и нагрев сляба, его прокатку в бесконечную полосу последовательными участками за несколько проходов с возвратом прокатываемого участка в зону накопления, охлаждение прокатанной полосы, порезку и намотку в рулоны, согласно изобретению, после каждого, кроме последнего, прохода в направлении технологического потока металла прокатываемый участок одновременно нагревают и накапливают, причем накопление осуществляют путем двухвходовой намотки в промежуточный рулон с его одновременным перемещением в направлении технологического потока металла, а в процессе возврата прокатываемого участка полосы его разматывают из этого промежуточного рулона с его одновременным перемещением против направления технологического потока металла, причем после последнего прохода прокатанный участок полосы одновременно накапливают и теплоизолируют между зонами нагрева-накопления прокатываемого участка полосы и охлаждения и за цикл прокатки следующего участка сляба непрерывно выдают в зону охлаждения.

При этом прокатку каждого последовательного участка полосы осуществляют реверсивно.

В заявляемом способе новая последовательность и режимы выполнения операций позволяют обеспечить проявление нового технического эффекта, заключающегося в стабилизации температурного режима смотки бесконечной горячекатаной полосы. Это достигается в результате того, что накопление с одновременным нагревом, осуществляемое в зоне накопления прокатываемого участка полосы, позволяет во время прокатки участка полосы в направлении технологического потока металла, кроме последнего прохода, и его возврата в зону накопления сляба улучшить температурный режим прокатки благодаря исключению стадии интенсивного охлаждения прокатываемого участка полосы на отводящем рольганге. Кроме того, накопление с одновременным теплоизолированием прокатанного участка бесконечной полосы в зоне его накопления перед охлаждением и смоткой на конечную моталку позволяет за счет исключения намотки в один рулон на конечной моталке и уже прокатанной полосы, и еще прокатываемого участка устранить дополнительные температурные потери последнего, тем самым стабилизировать температурный режим смотки и, следовательно, обеспечить улучшение физико-механических свойств готовой полосы, то есть повышение ее качества. Кроме того, в случае задержки на прокатном стане одновременное накопление и нагрев прокатываемого участка полосы в отличие от прототипа, где этот участок охлаждается на отводящем рольганге и конечной моталке, позволяют после устранения задержки продолжить процесс прокатки без потерь в брак из-за переохлаждения.

На фиг.1 изображен общий вид непрерывно-реверсивного литейно-прокатного агрегата для осуществления заявляемого способа; на фиг.2 начало первого прохода первого участка полосы; на фиг.3 момент начала формирования промежуточного рулона в первом проходе; на фиг.4 начало второго прохода первого участка полосы; на фиг.5 момент окончания размотки полосы из промежуточного рулона во время второго прохода; на фиг.6 начало третьего прохода первого участка полосы; на фиг.7 момент начала формирования промежуточного рулона в третьем проходе; на фиг.8 начало четвертого прохода первого участка полосы; на фиг.9 момент окончания размотки полосы из промежуточного рулона во время четвертого прохода; на фиг.10 начало пятого прохода первого участка полосы; на фиг.11 начальная стадия накопления прокатанного (i-1)-го участка полосы в петлеобразователе и выдачи его на отводящий рольганг; на фиг.12 момент начала формирования промежуточного рулона во время первого прохода i-го участка полосы, момент окончания заполнения петлеобразователя прокатанным (i-1)-м участком полосы и стадия выдачи его на отводящий рольганг; на фиг.13 начало второго прохода i-го участка полосы и стадия выдачи прокатанного (i-1)-го участка полосы на отводящий рольганг; на фиг.14 окончание второго прохода i-го участка полосы и стадия выдачи прокатанного (i-1)-го участка полосы на отводящий рольганг; на фиг. 15 начало третьего прохода i-го участка полосы и стадия выдачи (i-1)-го прокатанного участка полосы на отводящий рольганг; на фиг. 16 момент начала формирования промежуточного рулона во время третьего прохода i-го участка полосы и стадия выдачи прокатанного (i-1)-го участка полосы на отводящий рольганг; на фиг.17 начало четвертого прохода i-го участка полосы и стадия выдачи прокатанного (i-1)-го участка полосы на отводящий рольганг; на фиг.18 - окончание четвертого прохода i-го участка полосы и завершающая стадия выдачи прокатанного (i-1)-го участка полосы на отводящий рольганг; на фиг.19 начало первого прохода (i+1)-го участка полосы, окончание выдачи на отводящий рольганг (i-1)-го участка полосы и заполнения петлеобразователя i-м участком полосы.

Литейно-прокатный агрегат для осуществления способа сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы включает последовательно расположенные машину 1 (фиг.1) непрерывного литья тонких слябов известной конструкции, проходное устройство 2 для подогрева и накопления сляба и прокатываемого участка полосы известной конструкции, реверсивный прокатный стан 3 для прокатки сляба в полосу отдельными участками за несколько проходов, устройство 4 для нагрева и накопления прокатываемого участка полосы, устройство 5 для накопления и теплоизолирования прокатного участка полосы, устройство 6 для резки бесконечной полосы, устройство 7 для охлаждения полосы и конечные моталки 8 для намотки прокатанных полос в готовые рулоны. Устройство 4 может содержать роликовую печь 9 и устройство 10 для формирования и перемещения промежуточного рулона. Устройство 10 содержит тележку 11, размещенную с внешней стороны печи 9, и размещенные внутри печи приводной барабан 12 и две пары тянущих роликов 13. Устройство 5 может быть выполнено в виде петлеобразователя, размещенного внутри теплоизолирующего кожуха 14. Петлеобразователь содержит несколько пар (например, пять) тянущих роликов 15 и несколько (например, четыре) формирующих ролика 16, которые выполнены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости.

На фиг.1 приняты следующие обозначения: L₁ расстояние от выхода из МНЛЗ до прокатного стана; L₂ расстояние от прокатного стана до выхода из устройства 4; L₃ расстояние от выхода из устройства 4 до выхода из устройства 5. На фиг. 2-19 приняты следующие обозначения: V_i скорость прокатки в i-м проходе, i изменяется от 1 до 5; V_{вх i} - скорость входа металла в клеть в i-м проходе; V_б скорость вращения барабана моталки; V_м скорость перемещения моталки вдоль печи.

Подробное описание конкретного варианта выполнения предлагаемого способа приведем для случая реверсивной прокатки каждого участка сляба за пять проходов. После отливки в машине непрерывного литья тонкий сляб поступает в устройство 2 (см. фиг.1) со скоростью литья. После прохождения устройства 2 начинают первый проход на прокатном стане 3 (фиг.2) первого участка сляба и обжимают его с толщины h₀ до толщины h₁. В процессе первого прохода прокатываемый участок полосы перемещается в печи 9 (фиг.3) через зазоры тянущих роликов 13 и щель барабана 12 устройства 10 до выхода из печи со скоростью V₁. В момент подхода переднего конца прокатываемого участка к выходу из печи 9 (фиг.3) начинают намотку полосы в промежуточный рулон со скоростью V_б V₁/2 с одновременным перемещением его в направлении технологического потока металла со скоростью V_м V₁/2. При этом передний конец полосы лежит на выходе из печи 9. В частном случае, когда длина прокатываемого участка меньше L₂, его размещают в печи без намотки в промежуточный рулон. В момент окончания первого прохода заканчивается формирование промежуточного рулона, прокатный стан реверсируют, уменьшают межвалковый зазор и начинают второй проход первого участка прокатываемой полосы с обжатием с толщины h₁ до толщины h₂. Одновременно с этим устройство 10 (фиг.4) начинает разматывать промежуточный рулон со скоростью V_б=V_вх2/2 и перемещать его против направления технологического потока металла со скоростью V_м=V_вх2/2. В момент окончания размотки устройство 10 (фиг.5) останавливается, а передний конец прокатываемого участка начинает двигаться против направления технологического потока металла со скоростью V_вх2. В момент окончания второго прохода прокатный стан реверсируют и уменьшают его межвалковый зазор (фиг.6). Далее прокатку первого участка прокатываемой полосы в третьем и четвертом проходах ведут аналогично его прокатке в первом и втором проходах. Последовательность выполнения операций приведена на фиг.7-9. В момент окончания четвертого прохода прокатный стан реверсируют, его межвалковый зазор уменьшают и начинают пятый проход первого участка прокатываемой полосы с обжатием с толщины h₄ до толщины h₅. В процессе пятого прохода прокатанный участок полосы перемещается в печи 9 (фиг.10) через зазоры тянущих роликов 13 и щель барабана 12 устройства 10 до выхода из нее, далее до выхода из устройства 5. В момент подхода переднего конца прокатанного участка полосы к выходу из устройства 5 он затормаживается со скорости V₅ до скорости выдачи прокатанной полосы в зону охлаждения v_см1 = (l₅- L₂- L₃)/_ц, где _ц цикл прокатки участка полосы, l₅ длина участка полосы после пятого прохода (фиг.11). При этом в устройстве 5 начинается накопление и теплоизолирование прокатанной полосы, которая поступает в него со скоростью V₅. В момент окончания пятого прохода первого участка полосы начинают первый проход второго участка полосы, который осуществляется аналогично первому проходу первого участка полосы, при этом в устройство 5 со стороны прокатного стана непрерывно поступает оставшаяся часть прокатанного первого участка полосы, а из устройства 5 на отводящий рольганг непрерывно выдается прокатанная полоса. В момент остановки переднего конца второго участка прокатываемой полосы поступление участка прокатанной полосы в устройство 5 (фиг.12) прекращается. В момент окончания первого прохода второго участка прокатываемой полосы начинается его второй проход аналогично второму проходу первого участка прокатываемой полосы (фиг.13). Во время второго прохода в момент начала движения переднего конца второго участка полосы против направления технологического потока металла из устройства 5 со стороны прокатного стана начинается выдача в печь 9 (фиг.14) прокатанной полосы. После окончания второго прохода прокатку в третьем и четвертом проходах осуществляют аналогично прокатке в первом и во вторых проходах, что показано на фиг. 16-17. В момент окончания четвертого прохода второго участка полосы из устройства 5 полностью выдан прокатанный участок полосы длиной L₅-L₂-L₃. В момент начала последнего пятого прохода второго участка полосы на выходе из устройства 5 прокатанная полоса разгоняется до скорости v_см = l₅/_ц. В процессе пятого прохода устройство 5 заполняется прокатанной полосой (фиг.19). Причем прокатанная полоса выдается на отводящий рольганг из устройства 5 со скоростью V_см при прокатке всех остальных участков полосы. С момента начала первого прохода третьего и остальных участков полосы все операции повторяются аналогично операциям при прокатке второго участка, приведенным на фиг. 11-19.

Поступающую с отводящего рольганга охлажденную прокатанную полосу разделяют в зависимости от конкретных требований к массе готового рулона и поочередно наматывают на конечные моталки.

Для обоснования технических преимуществ заявляемого способа по сравнению с прототипом непрерывнолитой тонкий сляб из стали 08 толщиной 20 мм прокатывали с различными обжатиями и скоростями (табл.1) в полосу толщиной 2,5 мм за пять проходов последовательными участками.

На каждом участке полосы было выделено пять сечений, для которых произвели расчет температуры конца прокатки по проходам. Результаты расчетов сведены в табл.2.

Анализ температурного режима прокатки (см. табл.2) показывает, что в отличие от прототипа в заявляемом способе наблюдается равномерное распределение температуры по длине участка полосы. Кроме того, температура конца прокатки всех сечений полосы в заявляемом способе находится в допустимом диапазоне, а в прототипе температура большей части полосы ниже допустимой.

Таким образом, при осуществлении заявляемого способа в отличие от прототипа устраняется стадия интенсивного охлаждения прокатываемой полосы на отводящем рольганге и в результате этого повышается качество готовой продукции. Заявляемый способ сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате по сравнению с аналогами, используемыми в настоящее время в промышленности, дает возможность получать полосы в рулонах практически любой требуемой массы без изменений в технологии и оборудовании.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ бесконтактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсионном литейно-прокатном агрегате работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в решении-прототипе, что подтверждается примером конкретного выполнения. Соответственно заявляемое решение может быть применено в цехах горячей листовой прокатки металлургических заводов.

Формула изобретения

1. Способ сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате, включающий непрерывное литье металла в тонкий сляб, накопление и нагрев сляба, его прокатку в бесконечную полосу последовательными участками за несколько проходов с возвратом прокатываемого участка в зону накопления, охлаждение прокатанной полосы, порезку и намотку в рулоны, отличающийся тем, что после каждого, кроме последнего, прохода в направлении технологического потока металла прокатываемый участок одновременно нагревают и накапливают, причем накопление осуществляют путем двухвходовой намотки в промежуточный рулон с его одновременным перемещением в направлении технологического потока металла, а в процессе возврата прокатываемого участка полосы его разматывают из этого промежуточного рулона с его одновременным перемещением против направления технологического потока металла, причем после последнего прохода прокатный участок полосы одновременно накапливают и теплоизолируют между зонами нагрева накопления прокатываемого участка полосы и охлаждения и за цикл прокатки следующего участка сляба непрерывно выдают в зону охлаждения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку каждого последовательно участка осуществляют реверсивно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20