Результат интеллектуальной деятельности: Листопрокатная клеть дуппель-кварто

Область техники

Изобретение относится к области листопрокатного оборудования и может быть использовано для горячей прокатки полос низкоуглеродистой стали в качестве первой клети непрерывной чистовой группы широкополосного стана.

Уровень техники

Известна рабочая клеть кварто, используемая преимущественно в толстолистовых станах, обычно реверсивных [МПК В21В 13/14, патент 1759487 СССР, 1992 г.], где формирование структуры и механических свойств обрабатываемого металла определяется относительными обжатиями в отдельных проходах, паузами между ними и условиями последующего охлаждения.

Известна также принятая заявителем за наиболее близкий аналог чистовая четырехвалковая клеть непрерывного широкополосного стана, в станине которой установлен валковый комплект из двух рабочих и двух опорных валков, два нажимных механизма, два нажимных винта, механизм уравновешивания верхнего опорного валка, гидрозащелки, гидроцилиндры, направляющие брусья для смены рабочих валков, салазки для смены опорных валков и две месдозы [Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. - М.: Металлургия, 1987. - С. 298-299].

Недостатки известной четырехвалковой клети заключаются в следующем.

В составе непрерывной чистовой группы широкополосного стана такие клети располагаются на расстоянии 6 м одна от другой. В связи с этим при высоких значениях температуры прокатки (980-1000°С) в первых клетях за время междеформационной паузы между первой и второй клетями (3-6 с) успевает пройти не только первичная, но и частично собирательная рекристаллизация низкоуглеродистой стали - зерно после измельчения начинает расти.

Указанный недостаток приводит к получению горячекатаной полосы с повышенным значением размера зерна, что ухудшает механические свойства готового проката.

Описание изобретения

Техническая задача данного изобретения – изменение конструкции первой листопрокатной клети непрерывной чистовой группы широкополосного стана для последующего ее использования вместо первых двух клетей кварто для улучшения структуры и механических свойств производимого проката.

Технический результат изобретения достигается наличием в станине первой клети непрерывной чистовой группы стана двух проемов, между которыми установлен роликовый петледержатель с вертикальным ходом. Причем расстояние между валковыми комплектами, установленными в проемах первой клети, определяется из условия исключения роста зерна после завершения первичной рекристаллизации.

На фигуре изображена предлагаемая листопрокатная клеть дуппель-кварто, где 1 - плитовина, 2 - станина, 3 - нижний опорный валок, 4 - рабочие валки, 5 - верхний опорный валок, 6 - нажимной механизм, 7 - механизм уравновешивания верхнего опорного валка, 8 - нажимной винт, 9 - гидрозащелки, 10 - гидроцилиндры, 11 - направляющие брусья для смены рабочих валков, 12 - салазки для смены опорных валков, 13 - роликовый петледержатель, 14 - месдоза.

Отличительные признаки

Первая листопрокатная клеть дуппель-кварто отличается от известной тем, что содержит в станине два проема и установленный между ними роликовый петледержатель с вертикальным ходом, причем расстояние между осями валковых комплектов, установленных в проемах клети определяется в соответствии с условием полного завершения первичной рекристаллизации и отсутствия последующего роста зерна перед началом обжатия во втором валковом комплекте этой клети.

Первая листопрокатная клеть дуппель-кварто работает следующим образом.

Прокатанная в черновой группе широкополосного стана заготовка поступает в валковый комплект 3-5 первого проема клети дуппель-кварто, установленной в начале непрерывной чистовой группы, в которой расстояние между осями валковых комплектов двух проемов клети определено по выражению:

где V₁ - скорость прокатки в первом комплекте валков первой клети, м/с;

- время протекания первичной рекристаллизации, с;

- суммарное время протекания первичной рекристаллизации и инкубационного периода последующего роста зерна, с;

t₁ - температура прокатки в первом комплекте валков первой клети дуппель-кварто чистовой группы, °С;

- относительное обжатие в первом комплекте валков;

h₀, h₁ - соответственно толщина полосы на входе и выходе из первого комплекта валков, мм;

b₀÷b₂, c₀÷c₂ - коэффициенты.

После поступления прокатываемой полосы во второй валковый комплект 3-5 клети дуппель-кварто ее натяжение между валковыми комплектами поддерживается петледержателем 13.

Значения коэффициентов b₀÷b₂, c₀÷c₂ определяются на основе результатов экспериментов. Для этого выполняют физическое моделирование условий формирования структуры аустенита при горячей прокатке полос на непрерывном широкополосном стане. Моделирование осуществляют на лабораторном стане с фиксацией границ зерен аустенита закалкой после различных выдержек прокатанных образцов на воздухе [Алдунин А.В., Русаков А.Д., Трайно А.И. Исследование и разработка технологий производства стальных полос. - LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. - С. 6-11]. Затем на микрошлифах в поперечных сечениях образцов методом травления выявляют границы бывших зерен аустенита; методом секущих в направлении ширины каждого образца измеряют не менее 200 хорд, по результатам чего определяют средний размер зерна его среднеквадратичное отклонение и вариацию где d₁ - длина i-й хорды, n - число измеренных хорд. Для отдельных образцов оценивают коэффициент анизотропии E, определяемый отношением среднего размера зерна в направлении толщины к таковому в направлении ширины образца По значениям параметров γ_d и Е определяют состояние структуры аустенита для всех прокатанных образцов, относя их к разным областям в координатах «температура t - относительное обжатие ε - время τ»: A - инкубационного периода первичной рекристаллизации; B - процесса первичной рекристаллизации; С - инкубационного периода роста зерна; D - роста зерна. Завершенность первичной рекристаллизации на границе областей B и С характеризуется пониженным значение уменьшением γ_d до 0,50-0,55 и увеличением Е до 0,95-1,00. При докритическом относительном обжатии (область A) полученный деформационный наклеп суммируется с наклепом при последующем обжатии [Алдунин А.В., Русаков А.Д., Трайно А.И. Исследование и разработка технологий производства стальных полос. - LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. - С. 59-62].

В спрямляющих координатах «1/Т - lgε - lgτ» для стали Ст3сп промышленной плавки (0,15% С, 0,52% Mn, 0,22% Si;, 0,037% S, 0,019% Р, 0,031% Cu, 0,033% Ni, 0,052% Al, 0,0065% N и 0,008% О) области С и D разделяются плоскостью, которая описывается уравнением

где с₀=8,3123, с₁=0,6710, c₂=0,6433;

области B и С - плоскостью, описываемой уравнением

где b₀=8,6647, b₁=0,7922, b₂=0,7728;

а области A и B - плоскостью, описываемой уравнением

где a₀=8,9202, a₁=0,3914, a₂=0,6733.

Здесь T=t₁+273, K.

Данная листопрокатная клеть обеспечивает улучшение качества горячекатаных широких полос из низкоуглеродистой стали с содержанием (0,05-0,25)% С толщиной 1,2-16 мм. За счет применения клети дуппель-кварто в начале непрерывной чистовой группы широкополосного стана исключается рост рекристаллизованного зерна перед началом второго обжатия заготовки. Использование клети дуппель-кварто в конце непрерывной чистовой группы стана обеспечивает суммирование деформационного наклепа за два последних прохода. В итоге обеспечивается получение горячекатаных полос с мелкой однородной структурой и улученными механическими свойствами.

Пример реализации

В семиклетевой непрерывной чистовой группе клетей широкополосного стана первые две четырехвалковые клети заменяем на клеть дуппель-кварто.

При прокатке полосы толщиной 3 мм из низкоуглеродистой стали Ст3сп принимаем температуру металла в валках первого валкового комплекта первой клети дуппель-кварто t₁=1000°С и скорость прокатки V₁=1,72 м/с. Критическое значение относительного обжатия ε_кр=0,12.

Принимаем относительное обжатие в валках первого валкового комплекта ε₁=0,17, которое больше критического значения, и вычисляем предельные значения времени τ₁:

Тогда определяем минимальное и максимальное значения расстояния между осями валковых комплектов первой клети дуппель-кварто:

Принимаем L₁=2,1 м.

Конструкция первой клети дуппель-кварто непрерывной чистовой группы широкополосного стана, предложенная с учетом основных закономерностей формирования структуры низкоуглеродистой стали, обеспечивает улучшения структуры и механических свойств готового проката.