Спосіб прискореного охолодження гарячого прокату круглого поперечного перерізу

Спосіб прискореного охолодження гарячого прокату круглого поперечного перерізу, що рухається з швидкістю прокатки в прямоструминній охолоджувальній установці, яка розташована за чистовою кліттю прокатного стана і складається з однієї чи декількох секцій, кожна з яких включає одну форсунку для подачі охолоджувальної води у встановлені одна за одною з розривом прохідні камери охолоджування, який відрізняється тим, що тиск води перед форсункою в кожній секції вибирають з умови рівності швидкості прокатки і середньої швидкості води в останній по ходу руху прокату камері Винахід відноситься до області термічної обробки гарячого прокату круглого поперечного перерізу шляхом прискореного охолодження металу, що рухається, за чистовою кліттю безупинного дрібносортного прокатного стану Відомий спосіб прискореного охолодження прокату шляхом прямотечійної подачі води під тиском 4,0-4,5 МПа в прохідні охолоджувальні камери, установлені одна за одною з розривом і розташовані за чистовою кліттю прокатного стану (Губинский В И, Минаев А Н , Гончаров Ю В Уменьшение окалинообразования при производстве проката - К Техніка, 1981 - с 73,- рис 31) Ознаки, що збігаються з істотними ознаками винаходу, що заявляється підвищений тиск охолодної води, прямотечійний рух води і прокату у встановлених друг за другом охолоджувальних камерах, розташованих за чистовою кліттю прокатного стану У відомому способі рівень тиску води 4,04,5 МПа установлюється без технічного обґрунтування Тим часом, величина тиску води перед форсункою, що подає воду в охолоджувальні камери, визначає витрату і швидкість води в них Від швидкості води і її співвідношення зі швидкістю прокату, залежить СТІЙКІСТЬ руху останнього і результат термообробки Відомий також спосіб прискореного охолодження прокату, що рухається, у суцільному потоці охолоджувача (Высокопрочная арматурная сталь / Кугушин А А , Узлов И Г , Калмыков В В , Мадатян С А, Ивченко А В - М Металлургия, 1986 272 с ) Ознаки, що збігаються з істотними ознаками винаходу, що заявляється прокат, що рухається, охолодження в камерах прохідного типу суцільним потоком охолоджувача У даному способі мінімальна КІЛЬКІСТЬ ВОДИ, а, виходить, тиск води перед форсункою і середня швидкість руху, визначається з рівняння теплового балансу Де q a - КІЛЬКІСТЬ тепла, що надходить у камеру охолодження з металом, нагрітим до температури аустинізацм, Вт, q n p - КІЛЬКІСТЬ тепла, що відводиться з камери охолодного пристрою з прокатом, охолодженим до заданої температури самовідпуску, Вт, q B - КІЛЬКІСТЬ тепла, віддана металом воді, Вт Рівняння теплового балансу можна записати у виді G м • l t a = G м • l t c c + G в • Ate • С тоді (О 61494 GB = GM-(l t a -l t C 0 ) AtB-C GB - мінімальна секундна витрата води, кг/с, GM - маса металу, що проходить через камеру охолодження за 1 секунду, кг/с, Ota ~'tco) ' зміна ентальпії виробу при зниженні його температури від температури аустинізацм до температури самовідпуску, Дж/кг, Ate < 100 - tB,, де tB - температура охолоджувальної води, що надходить в установку, °С, С -теплоємність води, Дж/(кг*К) Недоліком даного способу є те, що при розрахунку швидкості руху потоку охолоджувальної води не приймаються в увагу конструктивні параметри установки (довжина і діаметр камер охолодження) і швидкість прокатки У результаті, швидкість руху води, розрахована з рівняння теплового балансу, може бути як менше, так і значно вище швидкості руху прокату Найбільш близьким до пропонованого рішення по технічній сутності і результату, що досягається, є спосіб прискореного охолодження гарячекатаного прокату, що рухається, в потоці безупинного стану в прямоструминній камері, при якому мається обмеження по величині швидкості руху охолоджувальної води щодо поверхні прокату відносна швидкість потоку охолодної води не повинна перевищувати 10 м/с (ХудикВТ, Черненко В Т , Сиухин А Ф Металлургическая и горнорудная промышленность - №5, 1972 - С 40-42) Під відносною швидкістю розуміється різниця W 0 T H = W B - W n p , м/с, де W B - середня швидкість руху охолоджувальної води, м/с, W n p - швидкість руху прокату, м/с Ознаки прототипу, що збігаються з істотними ознаками винаходу, що заявляється охолодження прокату в прямоструминних камерах з обмеженням швидкості руху охолоджувальної води щодо поверхні прокату Недоліком прототипу є те, що не встановлюється, у якій по ходу руху прокату камері охолодження (у випадку багатоступеневої установки) швидкість руху води щодо поверхні металу повинна бути не більш 10 м/с і не обґрунтовується величина ВІДНОСНОЇ ШВИДКОСТІ В основу винаходу покладена задача зниження виходу бракованого по зовнішньому вигляді прокату (неприпустима подовжня кривизна прутків) і зниження енергоємності процесу термозміцнення Істотна ознака, що відрізняє запропоноване рішення від прототипу, полягає в тому, що при даному способі охолодження строго обмовляється швидкість руху потоку охолоджувальної води в останній по ходу руху прокату камері повинна дорівнювати швидкості прокатки У 60-і і 70-і роки, коли впроваджувалися перші промислові установки прискореного охолодження в потоці безупинних станів, для практичного здійснення технологічного процесу необхідно було забезпечити не тільки високі швидкості охолодження металу, але і пдротранспортування прутків з необхідною ШВИДКІСТЮ Ефект пдротранспортування зв'язаний з різницею швидкостей потоку води й охолоджуваного прокату Чим більше ця різниця, тим вище рушійна сила потоку, тим більшу величину тиску води перед форсункою необхідно підтримувати В даний час на багатьох станах необхідність у пдротранспортуванні прокату відпала Це пояснюється тим, що багато установок охолодження розташовані за останньою чистовою кліттю стану перед ножицями, що ріжуть У той час як задній кінець прутка знаходиться в кліті, його транспортування здійснюється за рахунок обертання валків ВІДПОВІДНО, у цей момент транспортування прокату за рахунок різниці швидкостей потоку води і металу не потрібне У момент виходу заднього кінця прутка з чистової КЛІТІ, ЙОГО більша частина вже знаходиться на рольгангу і переміщається за рахунок обертання роликів Таким чином, і на даному етапі необхідність підтримувати різницю у швидкостях води й охолоджуваного металу відпадає Додатково необхідно відзначити, що підтримка в останній камері охолодження швидкості води на рівні швидкості прокатки дозволить створювати такий тиск охолоджувальної води перед форсункою, при якому буде спостерігатися мінімальне прискорення прутка після виходу його з чистової КЛІТІ Зниження величини прискорення заднього кінця прокату дозволить вести процес прискореного охолодження і термічного зміцнення з меншою неоднорідністю-механічних властивостей по довжині прутків З іншого боку, недостатньо висока швидкість руху охолоджувальної води може привести до гальмування переднього кінця прутка і, як наслідок, до появи неприпустимої подовжньої кривизни прокату Якщо швидкість води менше швидкості прокатки, між поверхнею металу і потоком охолоджувача виникає сила тертя, спрямована убік , протилежний напрямку руху прокату У цей же час на пруток діє сила з боку валків чистової КЛІТІ У результаті арматурний пруток випробує подовжній стиск, величина якого, через високу середньовагову температуру прокату (більш 500°С), може перевищити величину твердості металу, що і є причиною виникнення подовжньої кривизни Наявність такої істотної ознаки винаходу, як прискорене охолодження гарячекатаного прокату в прямоструминних камерах прохідного типу суцільним потоком води за умови рівності швидкості прокатки і середньої швидкості води в останній по ходу руху прокату камері, є причиною досягнення нового технічного результату - способу прискореного охолодження і термічного зміцнення прокату при меншій імовірності появи неприпустимої подовжньої кривизни прутків, а також при досягненні меншої неоднорідності механічних властивостей по довжині зміцненого металу Спосіб реалізується таким чином Утому випадку, коли установка складається з однієї камери охолодження, задаються рівністю швидкостей прокатки і потоку охолоджувальної води WB = W n p Знаючи геометричні і гідравлічні 61494 параметри установки охолодження (довжина і внуПідтримка в останній камері охолодження трішній діаметр камери, коефіцієнт втрат тиску від швидкості води на рівні швидкості прокатки, ВІДПОтертя, коефіцієнт втрат тиску при ударі струменя ВІДНО до винаходу, що заявляється, досягається за на вході в камеру), розраховують необхідну велирахунок зниження величини тиску охолоджувальчину тиску охолоджувальної води перед форсунної води перед форсункою в порівнянні з величикою по формулі ною, обумовленою технічною інструкцією Зниження величини тиску води перед форсун2 PB-WB ... Lk p B .W, кою дозволить здійснювати процес прискореного Па (1) ф 1-К Ф охолодження і термічного зміцнення прокату при меншій витраті електроенергії на приводах насосів Рв ' густина води, кг/м високого тиску, що обслуговують установку термо- коефіцієнт втрат тиску від тертя, зміцнення, при збереженні механічних властивостей зміцненого металу на необхідному рівні - довжина камери, м, На дрібносортному стані 250-4 комбінату - внутрішній діаметр камери охолодження, "Криворіжсталь" був випробуваний режим прискореного охолодження і термічного зміцнення арматурного прокату діаметром 12 мм зі сталі марки Кф - коефіцієнт втрат тиску при ударі струмеСтЗпс на клас А500С Режим був розроблений ня на вході в камеру ВІДПОВІДНО до пропонованого способу охолодженЯкщо установка складається з N послідовно ня Установка прискореного охолодження складарозташованих камер охолодження з розривами ється з чотирьох послідовних камер водяного охолодження і розташована за чистовою кліттю проміж ними, задаються рівністю швидкостей прокаткатного стану Швидкість прокатки на стані колики і потоку охолоджувальної води в останній камевається в межах 13,0-13,6 м/с Тиск охолоджуваР' W B N = W n p льної води перед форсункою ВІДПОВІДНО до технічДжерелом кінетичної енергії потоку води в ної інструкції складає 2,5 МПа останній камері є енергія струменя води, що вихоВиходячи зі способу охолодження, що заявлядить з передостанньої камери Швидкість води в ється, у розробленому режимі швидкість потоку передостанній камері розраховуємо по формулі охолоджувальної води в останній камері склала Ц 13,3 м/с, що було досягнуто шляхом зниження тис-, м/с (2) W,BN-1 = WB 1+ ку води перед форсункою з 2,5 МПа до 1,5 МПа Механічні властивості прокату, зміцненого по розДалі, па формулі (2), провівши необхідне чисробленому режимі, склали границя текучості ло послідовних розрахунків, визначаємо швидкість 560 МПа, границя МІЦНОСТІ - 670 МПа, що відповіводи в першій камері, підставивши величину якої у дає вимогам класу А500С формулу (1), розрахуємо необхідну величину тисРозрахунок економічного ефекту від зниження ку охолоджувальної води перед форсункою тиску охолоджувальної води показав економію на Прискорене охолодження і термічне зміцнення приводах насосів високого тиску 4,0-10 кВт-годин прокату на вітчизняних безупинних дрібносортних електроенергії, що при вартості 1 кВт-години грн станах здійснюється при необ ґрунтова не високому складає 560000 грн значенні тиску і відносної швидкості руху охолоджувальної води Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119