Настройка непрерывных прокатных станов

Тришевский И.С., Клепанда В.В., Литовченко Н.В.

Металлургия, 1964 г.

6. НАГРЕВ И ТЕМПЕРАТУРА ПРОКАТКИ

Нагрев заготовок перед прокаткой должен обеспечить повышение пластических свойств металла, равномерный прогрев по сечению и длине, а также одинаковый нагрев заготовок и слябов, поступающих на прокатку друг за другом. Выполнение этих условий облегчает настройку непрерывных прокатных станов, повышает точность прокатки, обеспечивает устойчивость работы и увеличивает производительность.

Качество нагрева металла перед прокаткой в значительной степени определяется конструктивными особенностями нагревательных устройств.

Непрерывные заготовочные и непрерывные тонколистовые станы обычно размещают в одном здании с обжимными станами. Такое размещение станов обеспечивает -прямолинейность потока металла и в отдельных случаях позволяет прокатывать металл без промежуточного подогрева. Когда прокатка ведется без промежуточного подогрева, равномерность нагрева металла определяется конструкцией и условиями работы нагревательных колодцев блюмингов и слябингов.

На основании опыта работы существующих нагревательных колодцев можно сделать вывод о том, что более равномерный нагрев слитков обеспечивается в рекуперативных колодцах. Однако и в этих колодцах равномерность нагрева слитков по высоте, особенно при посадке холодного металла, полностью не обеспечивается, хотя по 'поперечному сечению нагрев равномерный.

В некоторых случаях представляется возможным этот недостаток уменьшить посадкой в колодцы холодных слитков головной частью вниз. Последующая обрезка головной части слитков на ножницах позволяет передать на непрерывный стал металл, более равномерно прогретый по длине.

Для получения равномерно прогретых  по сечению и длине слябов с минимальным окислением их поверхности за счет уменьшения .подсоса воздуха через окна выдачи целесообразно применение трехзонных методических печей с установкой в томильной зоне боковых горелок или в сварочной зоне прямых и обратных горелок [3].

На всех непрерывных станах целесообразно производить нагрев металла в трехзонных методических печах с нижним и боковым подогревом заготовок.

Повышение температуры нагрева и равномерное распределение ее по длине и сечению прокатываемых полос улучшают пластические свойства стали, уменьшают величину сопротивления деформации и, следовательно, величину давления металла на валки. В связи с этим более высокая температура прокатки, с одной стороны, позволяет увеличить обжатия металла и повысить производительность стана, а с другой — уменьшить влияние отклонений -в размерах сечения поступающего на прокатку металла и неравномерности его нагрева на «пружину» клетей стана и «игру» валков. Последнее обстоятельство уменьшает колебания вертикальных размеров сечения прокатываемых полос, а следовательно, и горизонтальных и повышает точность прокатки. Это облегчает настройку стана и обеспечивает стабильность в его работе. Кроме того, три прокатке хорошо нагретого металла уменьшается расход энергии, износ подшипников и валков.

Однако максимальная температура нагрева ограничивается явлениями роста зерна, перегрева и пережога, а также увеличением окисления металла. Кроме того, для некоторых легированных сталей повышение температуры нагрева ограничивается необходимостью заканчивать прокатку при определенной температуре для получения требуемых свойств прокатанного металла.

Основным фактором, определяющим максимальную температуру напрев стали, является содержание в ней углерода. С повышением содержания углерода -максимальная температура нагрева снижается.

С увеличением содержания в стали углерода и легирующих элементов уменьшается склонность ее к окислению. В то же время с повышением температуры металла скорость окисления резко увеличивается. Практически наиболее заметное образование окалины отмечается .при температуре около 900° С. При -повышении температуры от 900 до 950° С скорость окисления увеличивается в 1,25 раза, до 1000°С —в 2,0, до 1100° С — в 3,5, до 1300° С — в 7,раз [4].

Для уменьшения окалинообразования целесообразно уменьшать время нахождения металла в печи при высокой температуре .применением скоростного режима нагрева, введением процесса горения топлива с минимальным избытком воздуха, обеспечением положительного давления газов в рабочем пространстве печи и уменьшением подсоса воздуха.

В табл. 2 -приведены данные о режиме нагрева углеродистых и некоторых легированных сталей [4, 5].

ТАБЛИЦА   2

_Температура нагрева и конца прокатки различных марок сталей

7. РАВНОМЕРНОСТЬ НАГРЕВА

При самом тщательном нагреве температура прокатываемого металла по длине и сечению полос будет неравномерной. Распределение температуры по длине и сечению заготовок зависит от многих технологических факторов: холодного или горячего всада, конструкции нагревательных печей, расположения заготовок -в -печи относительно факелов горелок, отклонений в размерах по длине заготовок, наличия на заготовках окалины, скорости нагрева, времени выдержки, теплофизичеоких свойств стали и т. д.

Возможны следующие виды неравномерности нагрева металла «перед прокаткой: неодинаковая температура нагрева наружных и внутренних слоев металла -при одинаковой температуре нагрева слоев, равноотстоящих от оси; однобокий нагрев; неодинаковая температура по длине заготовок; неодинаковая температура нагрева отдельных заготовок в целом.

Неравномерность нагрева по сечению связана с перепадом температур в заготовке вследствие ограниченной теплопроводности. При загрузке в печь холодных заготовок или слябов температура внутренних слоев всегда будет более низкой. Величина разности температур /поверхностных и внутренних слоев заготовок и слябов зависит от величины их поперечного сечения и продолжительности нагрева.

Более высокая температура и большая пластичность поверхностных слоев приводят к неравномерной деформации металла по высоте сечения, проявляющейся в повышенном уширении вблизи поверхностных слоев и повышенном удлинении их на концах полос. Неравномерность деформации даже при правильной настройке валков может быть причиной неправильного заполнения калибров металлом и получения дефектов па готовом профиле.

Однобокий нагрев, неравномерный нагрев по длине заготовок, а также неодинаковый нагрев отдельных заготовок зависят от конструкции печи, горячего и холодного всада, расположения заготовок относительно факела горелок, скорости нагрева, времени выдержки, длины и состояния поверхности самой заготовки (наличия на поверхности окалины). Неравномерный нагрев заготовки по длине часто может быть вызван длительным пребыванием заготовки в печи на глиссажных трубах.

Неравномерность нагрева по длине заготовки получается -при неравномерной работе горелок и особенно проявляется в широких печах. В методических печах без камеры нижнего обогрева нижняя поверхность заготовки будет всегда иметь температуру, меньшую, чем верхняя. Верхняя, более нагретая, сторона вследствие повышенной пластичности получает   большую   вытяжку, чем нижняя, поэтому заготовка стремится изогнуться в сторону менее нагретой поверхности и упирается в рольганг. Процесс прокатки затрудняется, (получаются улары, которые могут привести к поломке оборудования.

Отрицательное влияние однобокого нагрева заготовок уменьшают за счет кантовки их перед выдачей. Так как слябы не кантуются, то уменьшение неравномерности нагрева достигают увеличением времени выдержки металла в томильной зоне трехзонных печей или снижением температуры газов в сварочной зоне двухзонных печей. В обоих случаях производительность печей снижается. Поэтому в каждом отдельном случае следует определить оптимальную величину перепада температур по селению, обеспечивающую необходимую производительность печей и хорошее качество нагрева.

При загрузке печей холодным металлом или недостаточной производительности печей металл, поступающий на прокатку, будет иметь 'пониженную температуру. Следует отметить, что в настоящее время .производительность всех непрерывных станов сдерживается низкой производительностью нагревательных печей или недостаточным количеством их на станах. Выдаваемый на прокатку плохо прогретый металл затрудняет настройку станов и снижает точность прокатываемых профилей.

Если в партии прокатываемого металла отдельные полосы по какой-либо причине нагреты до .разных температур, то точность прокатки .для такой партии .металла, взятой в целом, будет неудовлетворительной, несмотря на то, что некоторые полосы в этой партии будут нагреты вполне равномерно {2]. Одной из причин различной температуры нагрева отдельных заготовок может быть непоследовательная выдача их на прокатку, нагромождение заготовок в печи и нарушение ритма выдачи.

Можно привести ряд примеров отрицательного влияния пониженной температуры напрева и неравномерности нагрева на работу и настройку непрерывных станов. Так, например, при прокатке заготовок с пониженной температурой на непрерывном проволочном стане 250 № 2 Магнитогорского металлургического комбината в связи с повышенным расходом энергии и недостаточной «мощностью двигателей прокатку приходится вести не в четыре, а в три нитки. В результате понижается производительность стана, не полностью используется бочка валков, изменяется их «пружина», понижается точность прокатки и в ряде случаев возникает необходимость в дополнительной настройке стана.