Способ регулирования процесса горячей прокатки металлических полос

Способ регулирования процесса горячей прокатки металлических полос

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсммн

Соцмалмстмчесммн ресмубпмм

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<««>908447 (61) Домолнмтельное к авт. свмд-ву

{22)Заявлено 17.06.80 (2) ) 2941475/22-92 (5l }A%. Кл. с присоединением заявнм М

В 2! В 37/00

Ввудерстеснньй нзйнтет

СССР йе ленам нзебретенн6 и атсрытн (2Ç) Приоритет

Опубликовано 28.02 82. Бюллетень М 8

Дата опублмкованмя описания 28. 62. 82 (53} УДК 62{.771. .01(088.8) (72) Авторы изобретения

Э.В. Приходько, В.Л. Мазур, Л.И. Н

Г.В. Левченко, В.ф. Марков, П.A. Фи

Б.А. Фельдман и В.В. Медвед

Институт черной металлургии Иинист металлургии СССР (7l) Заявитель

?41.;?., ??! ?? «..

? «... i . (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЯЧЕЙ

ПРОКАТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛОС а

Изобретение относится к автоматизации металлургических процессов, в частности автоматизации прокатного производства, и совершенствует способ регулирования процесса горячей прокатки металлических полос из малоуглеродистых и низколегированных марок сталей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ регулирования процесса горячей прокатки металлических полос, заключающийся в том, что варьируют температуру конца прокатки и смотки по содержанию углерода. В этом способе при выборе и регулирования Т„д обычно ориентируются на диаграмму желеэоуглерод, согласно которой при повышении содержания. углерода а стали аустенит стабилизируется, что создает условия для снижения Т„„ и соответственно Т м . Регулирование процесса рекомендуется выполнять так, чтобы, прокатку полосы заканчивать при сравнительно низкой температуре, которая еще допустима из условия прочности клети и мощности привода прокатного стана, однако выше температуры полиморфных превращений стали. Прокатка полос ниже температуры полиморфных превращений неизбежно приводит к разнозернистости структуры 1) .

Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает стабильности механических свойств и высокого выхода годного полос. При таком подходе к регули l$ рованию процесса и выбору оптимальных технологических параметров прокатки металлических полос по известному способу не учитывается

20 как влияние деформации, так и влияние легирующих элементов на изменение устойчивости аустенита (по сравнению с диаграммой железоуглерод). Легирование железоугле08447

1О где

3 9 родисгых сплавов марганцем и другими элементами,, характерными, напри мер, для химического состава малоуглеродистой стали, снижает температуру происходящих при горячей прокатке полиморфных превращений: у стали 08кп g -решетка превращается в (-решетку при 855 С, а у стали Ст3,- при 840 С.

Таким образом ориентация на содержание углерода как показатель, характеризующий химический состав стали в целом, и диаграмму железоуглерод как теоретическую основу при выборе оптимальных температурных ,режимов и регулировании процесса горячей прокатки полос в производственной практике оказывается неэффективной и затрудняет выработку рациональных путей повышения стабильности механических свойств и увеличения выхода годного горячекатанных полос .

Цель изобретения - повышение стабильности механических свойств и увеличение выхода годного металлических полос за счет упреждающего регулирования температуры конца прокатки и смотки °

Поставленная цель достигается тем, что по способу, заключающемуся в том, что варьируют температуру конца прокатки и смотки, дополнительно перед подачей металла на стан измеряют величину электронного эквивалента многокомпонентной металлической системы, варьирование температуры конца прокатки и смотки осуществляют прямо пропорционально изменению величины электронного эквивалента, исходя из зависимостей т,„- к„„z" "- с,„, (1) - = я - Ccp (2)

Z - величина электронного эквивалента, Ткд и Т „ - температуры конца прокатки и смотки полосы, ОС;

Kêï и К м - коэффициенты пропор град ционаланости, = 1OO0 Р Д, 4

Скп и Ссм - константы, С;

С.м = 522 С; Скп

1020 С.

Электронный эквивалент является интегральной характеристикой межатомного взаимодействия в многокомпонентной системе и определяется как среднестатическое число электронов, участвующих в образовании химической связи между двумя атомами, расположенными в узлах кристаллической решетки.

Парные линейные зависимости (1) и (23 получены на основании статической обработки данных массового производства листов и полос из малоуглеродистой и низколегированной стали (массив,.включающий 463 плавки,коэффициент корреляции r = 0,96) . Поскольку электронный эквивалент является интегральной характеристикой химического состава стали при любом числе и химической индивидуальности входящих в ее состав компонентов, предлагаемый способ регулирования обеспечивает оптимальное сочетание химического состава и технологии прокатки металлических полос.

Сущность предлагаемого способа регулирования процесса горячей прокатки металлических полос состоит в следующем.

Конкуренция процессов упрочнения и разупрочнения при горячей деформации пО свОей физическОй сущности предполагает, что для кажрого конкретного состава стали может быть подобрано такое сочетание температуры и схемы деформации, когда эти процессы компенсируют друг друга, или роль одного из них становится определяющей. При регулировании процесса горячей прокатки необходимо учитывать ряд существенных для технологии и обеспечения

45 качества обстоятельств, основными из которых являются сохранение максимальной пластичности стали при температуре деформации и изменение в структурном состоянии стали после

50 деформации.

Рри относительно стабильной схеме деформации на широкополосных станах задача оптимильного регулирования процесса горячей прокатки полос сводится к установлению оптимального соотношения между составом стали и температурами конца прокатки и смотки.Задачи такого плана

5 бйли нерешаемыми из-за отсутствия методов оценки уровня легирования аустенита. Разработка системы неполяризованных ионных. радиусов позволяет устранить этот недостаток, $ поскольку химическое состояние многокомпонентной системы можно охарактеризовать одним интегральным параметром - электронным эквивалентом состава (Е"). Для сплава Г21В,„СдВ Е 8о (n,al,k,f,h — мольные доли компонен. тов; их сумма равна единице) 447 б ление мольных долей для стали марки

1ОГ2С1, имеющей следующий химический состав, вес.3:

С 0,100; Si 0,80; Мп 1,54; $ 0,023;

P 0,029; Fe остальное.

По атомным весам компонентов и составу (вес.3), системы (0,1 С +

+ 0;8 Si + 1,54 Ип + 0,023 S +

+ 0,029 Р + 97,508 Ге) определяется число грамм-молей в 100 г сплава:

0,1 0,8 1,54 0,029 0,029

12 222,1 555,9 32,1 31

+ — т8 — 0,0083 е 0,0288 + 0,0281

97,508

29 П2+ . х

t a «ф в хв"Ь4-g 2nm>hfP- г.к ...М,,.2gpy

+ 6 С в-» ° 2 f1 (3} где P.H u tg <- индивидуальные для атомов каждого элемента коэффициенты уравнений системы неполяриэованных ра2$ диусов;

d — период решетки;

Я- рассчитываемая по

P. <, tg4- и d характеристика (суммарный заряд) взаимодействия. между неоднородными атомами.

Из приведенного выражения следует, что величина Е" в комплексном виде учитывает вероятности образования и заряды всех типов парных связей. увеличение числа компонентов в системе отражается лишь на числе членов в правой части уравнения.

При определении величины Z" "для стали конкретной партии, плавки необходимо задать химический состав стали в весовых процентах, а также параметры К и tg4. Для облегчения вычислительной процедуры расчет 2" выполняется на ЭВМ. В программу включены значения R и tg 86 элементов периодической системы Д.И. Менделеева. В качестве исходных данных достаточно иметь химический состав ста- $О ли.

Программа вычислений Z" на ЭВМ довольно проста и включает следующ1ие этапы.

1. Пересчет химического состава SS стали в весовых процентах в мольные доли по стандартной методике. В ка.честве примерд рассматриваем опреде+ 0,0007 + 0,0009 + 1,7459

1,8124 г/мол.

Мольная доля каждого из компонентов определяется путем деления числа его грамм-молей на общее число грамм-молей s системе. В рассматриваемом примере получаем:

n = О 0046 - мольная до0,0083

1, 12 ля (С);

0,0285

m = - „ = 0,0157 - мольная доl,8124

JlR (Si); — О 0155 - мольная до0,0281

12 ля (Мп);

f = = 0,00039 - мольная

0,0007

1, 12 доля (S);

Ь = „ = 0,0005 - мольная

0,0009

2 доля (Р);

g - =†- — 0,9633 - мольная

1,7459

Т,3124 доля (Ге).

2. По рассчитанным значениям мольных долей и известным величинам

R u tg cCопределяются характеристи4

КИ A-S А-С" + F-F g

ГДЕ ЬСА-Ь=+ Eel ($11" + 7Ñ)-l8822l;OFT 22=$tlC1(Sj ! 4-f. КК ); 4-F - 4 ) -< 35;228g-f *ЬЙ ИГ.1.

3. С помощью метода йоследовательных приближений, исходя из условия равновесия ОЦК - решетки стали, определяется значение периода решетки.

4. В уравнение (3) гредставляются значения мольных долей (n,m.. .g), величины Г и tg X компонентов стали, характеристики Ы и определенное методом последовательных приближений значение периода решетки d.

08447 8!

15

Я5

50,7 9

Приведенная последовательность вычислений производится на ЭВМ по заранее разработанной программе, а в качестве исходных данных необходимо задать лишь, химический состав конкретной стали. Поэтому вычисление 2" может выполняться сколь угодно оперативно и не связано с какими-либо трудностями.

Отсутствие четких границ по уровню свойств между марками углеродистой. и ниэколегированной сталей является следствием перекрытия сооТ ветствующих им значений Z> в результате колеблемости концентраций легирующих компонентов в пределах марочного состава. Наличие. подобных четких количественных связей между свойсТвами (6в >бт, 6 а. g) с одной стороны и 29 - с другой использовано в предлагаемом техническом решении для выбора оптимального регулирования процесса горячей прокатки полос. В результате анализа экспериментального материала, характеризующего изменение комплекса химических свойств (бв от, s,à-н,НкВ) горячекатанных полос различной тол щины при одновременном изменении состава, Т„р и Тсм установлено,что наилучшее сочетание прочностных и пластических характеристик полосовой стали и отсутствие случаев отбраков ки полос по механическим свойствам обеспечивается при регулировании процесса прокатки по зависимостям (1) и (2) .

Для реализации предлагаемого способа перед или во время горячей прокатки по плавочному химсоставу стали рассчитывают соответствующее ему значение Z" и производят упреждающее регулирование температуры конца прокатки и смотки в соответствии с указанными зависимостями (1) (2)

Воздействие на Ткп и T „может осуществляться любым из используемых в практике листопрокатного производства способом - изменением температуры нагрева слябов под прокатку, подстуживанием между проходами и т.д.

При постоянной величине электронного эквивалента стали в пределах плавки, партии полос или даже одной полосы (слитка, сляба) температуры конца прокатки Тк и смотки Тсм поддерживают постоянными и механические свойства металла после прокатки (в годовом состоянии) будут относитель. но стабильными. Отклонения свойств от заданного уровня, вызванные воздействием разнообразных случайных

Факторов технологии горячей прокатки (колебания толщины, величины обжатия и др.), будут небольшими и не будут выходить за пределы допускаемых значений показателей свойств, оговоренных стандартами, техническими условиями или какой-либо другой нормативной документацией.

При изменении электронного эквивалента металла новой партии, нового сляба, новой полосы или по длине полосы управляющее вычислитель- . ное устройство с помощью уравнений (1) и (2) находит, такие значения температур конца прокатки и смотки, которые позволяют сохранить неизменным уровень механических свойств прокатного металла, уровень качества продукции. Далее сигнал о требуемых

Ткд и Т« поступает на исполнительный механизм, который осуществляет изменение температур конца прокатки

Ткя и смотки Т« . Как уже отмечалось, изменение Ткд и Т« может быть выполнено путем перераспределения обжатий в клетях чистовой и черновой групп широкополосного стана, изменением скорости прокатки, принудительного межклетевого охлаждения металла, изменением расхода воды, подаваемой на полосу на отводящем рольганге и др. Выбор одного из этих методов зависит от конкретных условий и возможностей оборудования стана.

По предлагаемому способу возможно регулировать Ткп и,Т« с упреждением, с предварительной компенсацией возмущающего воздействия от изменения химического состава прокатываемого металла, не допуская, чтобы даже часть продукции была прокатана при неблагоприятных Т„д и Т м и получила отклонения механических свойств от заданного уровня. Это естественно обеспечит увеличение выхода годного полос (продукции) .

Формула изобретения

Способ регулирования процесса горячей прокатки металлических по908447

Составитель В. Авакова

Техред Э. Вереш !<орректор Л. Бокшан

Редактор С. Тараненко

Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 692/10

Филиал ППП Патент", r. Ужгород,ул. Проектная,4 лос, заключающийся в том, что варьи. руют температуру конца прокатки и смотки по содержанию углерода, отличающийся тем,что, с целью повышения стабильности механических свойств и увеличения выхода годного металлических полос за

° счет упреждающего регулирования температуры конца прокатки и смотки, перед подачей металла на стан измеряют величину электронного эквивалента многокомпонентной металлической системы, при этом варьирование температуры конца прокатки осуществляют прямо пропорционально ,изменению величины электронного эквивалента, исходя из зависимостей

10 4п = Ккп — Ска

9 1 см = си ". — < см где Z" - величина электрон5 ного эквивалента,1;

Ткд и Тсм - температуры конца прокатки и смотки полосы, С;

1,„ и „ - коэффициенты пропор10 град циональности, †вЂ, Ск, и С,„- константы,оС.

Источники информации, гринятые во внимание при экспертизе

1. Юдин М,К. и др, Рулонный способ производства холоднокатаных листов. М., "Металлургия", 1966, с. 21.