СПОСОБ ХОЛОДНОЙ НЕПРЕРЫВНОЙ ПРОКАТКИ ШИРОКОПОЛОСНОЙ СТАЛИ
METHOD OF CONTINUOUS COLD ROLLING OF WIDE STRIP STEEL

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.
,
тр
где L - длина травильных ванн, м;
тр
τ - время травления полосы, которое принимают в зависимости от массы окалины на заготовке по формуле:
тр
2
тр
sc
9
-2,069
1,437
-3,757
0,727
τ=2,1·10·[HCl]·[FeCl]·t ·(0,0747·m)
sc
где m - масса окалины, кг, равная
2
[HCl] и [FeCl] - содержание в растворе кислоты и соли железа, г/л;
тр
t - температура раствора, °C;
см
t - температура смотки, °C;
кп
t - температура конца прокатки, °C;
Э
С=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:
,
0
где H - толщина подката, мм;
к
h - 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;
p
σ
hb
p
k - коэффициент запаса на регулирование процесса (при kk≤0,9 принимается k=1,0);
σ
k - коэффициент влияния прочности подката (0,75…1,0):
hb
k - коэффициент размеров профиля, равный:
,
где b - ширина профиля, мм;
p
L - 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
Т
p
тр
2
тр
кп
см
2
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 σ=330 Н/мм. Технологические характеристики используемого на стане оборудования следующие; длина бочки рабочих валков L=2160 мм; максимальная допустимая скорость прокатки в последней клети
; длина травильных ванн L=140 м; содержание в растворе кислоты [НСl]=68 г/л и соли железа [FeCl]=104 г/л; температура раствора t=78°C; температура конца прокатки подката t=850°C; температура смотки подката t=658°C;
Углеродный эквивалент равен:
Э
С=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%;
тр
2
тp
sc
9
-2,069
1,437
-3,757
0,727
9
-2,069
1,437
-3,757
0,727
Масса окалины:
Время травления полосы: τ=2,1·10·[HСl]·[FeCl]·t ·(0,0747·m)=2,1·10·68·104·78·(0,0747·28,3206)=35,71075 с;
Скорость движения подката в травильных ваннах:
;
Коэффициент размеров профиля:
;
Т
σ
Коэффициент влияния прочности подката выбирается в зависимости от величины σ (см. табл 1) и равен k=0,95.
Таблица 1
σ<sub>Т</sub>, МПа
k<sub>σ</sub>
Не более 300
1,00
310-350
0,95
360-400
0,85
410-450
0,80
Более 450
0,75
p
σ
hb
Коэффициент запаса на регулирование процесса: k=1,0, т.к. kk=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.
Т
р
тp
2
тр
кп
см
2
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 σ=330 Н/мм. Технологические характеристики используемого на стане оборудования следующие: длина бочки рабочих валков L=2160 мм; максимальная допустимая скорость прокатки в последней клети
; длина травильных ванн L=140 м; содержание в растворе кислоты [НСl]=68 г/л и соли железа [FeCl]=104 г/л; температура раствора t=78°C; температура конца прокатки подката t=850°C; температура смотки подката t=650°C;
Углеродный эквивалент равен:
Э
С=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%;
Масса окалины
;
тр
2
тp
sc
9
-2,069
1,437
-3,757
0,727
9
-2,069
1,437
-3,757
0,727
Время травления полосы: τ=2,1·10·[HСl]·[FeCl]·t ·(0,0747·m)=2,1·10·68·104·78·(0,0747·14,4054)=21,8778 с;
Скорость движения подката в травильных ваннах:
Коэффициент размеров профиля:
;
Т
σ
Коэффициент влияния прочности подката выбирается в зависимости от величины σ (см. табл 2) и равен k=0,95.
Таблицам 2
σ<sub>Т</sub>, МПа
k<sub>σ</sub>
Не более 300
1,00
310-350
0,95
360-400
0,85
410-450
0,80
Более 450
0,75
p
Коэффициент запаса на регулирование процесса: k=1,0, т.к.
σ
hb
kk=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.
Т
p
тp
2
тp
кп
см
2
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 σ=270 Н/мм. Технологические характеристики используемого на стане оборудования следующие: длина бочки рабочих валков L=2160 мм; максимальная допустимая скорость прокатки в последней клети
; длина травильных ванн L=140 м; содержание в растворе кислоты [HCl]=68 г/л и соли железа [FeCl]=104 г/л; температура раствора t=78°C; температура конца прокатки подката t=850°C; температура смотки подката t=631°C;
Углеродный эквивалент равен:
Э
С=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%;
Масса окалины:
тр
2
тp
sc
9
-2,069
1,437
-3,757
0,727
9
-2,069
1,437
-3,757
0,727
Время травления полосы: τ=2,1·10·[HСl]·[FeCl]·t ·(0,0747·m)=2,1·10·68·104·78·(0,0747·24,5527)=32,189 с;
Скорость движения подката в травильных ваннах:
Коэффициент размеров профиля:
Т
σ
Коэффициент влияния прочности подката выбирается в зависимости от величины σ - (см. табл 3) и равен k=1,0.
Таблица 3
σ<sub>Т</sub>, МПа
k<sub>σ</sub>
Не более 300
1,00
310-350
0,95
360-400
0,85
410-450
0,80
Более 450
0,75
p
σ
hb
Коэффициент запаса на регулирование процесса: k=1,0, т.к. kk=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.