автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка и внедрение рациональных режимов термообработки холоднокатанной полосы толщиной 0,18-0,38 мм в колпаковых и башенных печах

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТАЛаТГИЧЕЗСКОЯ ТЕПЛОТЕХНИКИ (ЕНЮШГ)

•а правах рукописи

ТКШВ Анатолий Васильевич

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕШЮВ ТЕРМООБРАБОТКИ ХОЛСЛНОШАШЯ ГЮЖСЫ ТОДДОВ 0.1&-0.28 Ш В КОЛПАКОШХ И ВАЕЕШШ ПЕЧАХ

Специальность 05.16.02 - "Ыетаггурпся черных мзтадюв"

Автореферат диссертации ка соискание ученой степени кандидата твхническяз наук

Егатвринбург - 1691

Работа выполнена на Карагандинском металлургическом пом бинате (КарМК) и во Веесокеном научно-исследовательском ипстн туте металлургической теплотехники (ВНИИМТ).

Научный руководитель: доктор технических нау:. про}«.чч-.-р.

илюшин в. М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, ¡¡роф» •:<•■<);>

ШВЬЩНИй В.С.

Ведущее предприятие Верх-^сетский металлургический завод Защита состоится 6 9? •> - м 19'М, г в /£_час. на заседании специализированного совета К141. и'Л 0] при союзном !:аучно-исследовательском институте металлургически!') теплотехники - 620219, г. Екатеринбург, ГСП--17.Г\ С уд^Н'мз-кая, 16, ВНИИМТ.

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ТРЛЯНОВ Г. Г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БШШМТ. Автореферат разослан ¿о <Х $/'

Ученый секретарь специализиро-' ванного совета К141.07.01,' кандидат ^ технических наук, старший научна сотрудник

-з-

ОЕШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Астуалыюсть работа Данная работа выполнена в пер..од освоения на Карагзндинском металлургическом комбинате (КарМК) производства жести толщиной 0.18-0.36 мм, имеющего ряд технологических особенностей (конвертерный способ выплавки стали из высокофосфористых чугунов, получены и прогсатка слитков бОГСГ:.'..;> ¡.ДССЫ, ШКЖИв ОбЖЗГЙЛ (ДО 92%) при хаяодков прокатке к !"■'.'!!• обор/допанав для термообработки полосы также имеет »...;>'•;•«: увеличенная (до 30 т) масса рулонов в колпа-кових исчах, высокая скорость движения полосы (до 7.5 м/с) в агрегатах непрерывного отжига (АЮ).

Отсутствие в пусковой период проверенных в условиях КарИК требований по технологии термообработки жести в термических печах вызвало носОходкыость исследования нагрева, выдержки, охлаждения рулонов л?сти в колпаговых и двиз^цэ^ся полосы в баиенных печах, а такта изучения влияния температур-но-скоростных параметров . тер\здсСрайотк.. на механические свойства отожженного металла.

Цель работы: Из основании .лабораторных, расчетных и промышленных исследований разработать и внедрить в производство рациональные рекимы термообработки в колпаковых и басенных печах холоднокатаной полосы толщиной 0.18-0.36 ш, обеспечивающие заданные механические свойства ласти.

Научная новизна, определены зависимости механических свойств отолстенной жести иэ стали 08кп от температуры выдержки в колпакових и башенных печах в диапазоне 4.60-760 'с. Определены теыпературно-скоростньч (тешературно-времэнние) параметры получения жести с различные веданными механическими свойствами применительно к условиям КарМК.

Распространен на новые условия инжзкерныа истод расчета нагрева термически тонкого тела - применен для расчета нагрева стальной полосы, двих.. ^зйся в среде авотоводородного ваттного гава в башенной печи агрегата непрерывного отжига, отапливаемой с помогаю радиационных труб. определены значения приведенного коэффициента излучения 1са!/.ер нагрева башенных пече' агрегатов непрерывно; ) отжига КарМК. Выполнены экпгри-монтсиыю-расчетные исследования нагрева, выдержки и охлаждения холоднокатаной полосы толщиной 0. 20-0.36 мм при скоростях

движения ее в агрегатах непрерывного отжига 2-7 м/с.

С использованием математической модели теплоЕой работы колпаковых печей, разработанной во ВНИИШ и адаптированной с участием автора на условия печи КП-ПА-ГйООМООО, выполнены расчетно-экепериме^гальные исследования ступенчатого нагрева и начальной стадии охлаждения мести толщиной 0.18-0.3G мм i-рулонах массой до 25 т. Определены температурные задания по стендиЕой и колпакоиой термопарам и длительность прогрева рулонов, обеспечивающие в любой точке садки заданную температуру в диапазоне 540-700°С с перепадом температуры в садке ну более 50 К.

Разработанная технология защитна пятью авторскими сви детельствами СССР.

Практическая ценность. Разработаны режимы отжига рулонов холоднокатаной полосы в колпаковых печах, позволяющие получать: жесть толвдн^й 0.18-0.36 мм степеней твердости "А::" и "В" по ГОСТ 13345-85; жесть толщиной 0. 30-0. 35 мм для нута полиграфической промышленности.

Разработаны режимы непрерывной термообработки холоднокатаной полосы в агрегатах непрерывного отжига, позволяющие п.* -лучать: жесть толщиной 0.20-0. 3G мм степени твердости "Е<" при скорости движения полосы до 7 м/с; жесть толщиной 0.20 мм с неполной рекристаллизацией металла, предназначенную для изготовления бандажей кинескопов цветных телевизоров: отожженный подкат толщиной 0.22 мм для производства тончайшей жести to-v циной О. 15 мм для упаковочной тары продуктов детского питания,

Реализация результатов работы в промышленности. Разработанные режимы внедрены на участке колпаковых печ^й и на arpe гатах непрерывного отжига цеха жести КарМК и обеспечивает вы ход жести с требуемыми свойствами на уровне 85-05?. для нужд пищевой, химической, радиоэлектронной, полиграфической и других отраслей промышленности.

Освоение на КарМК производства жести для бандажиргм-ания кинескопов, жести для нужд полиграфической промышленности, тончайшей жести толщиной 0. "5 мм позволило отказаться от им порта этих видов продукции.

Но сравнению с проектными пснсазателями енигени чдии-т/ затраты тепловой энергии и повышена производит^:, ¡¡ость го лил ковых и башенных печей.

Экономический эффект от внедрения ртеультатов НИР с

участием автора составил за 1987-1990 г. г. свыше 1.3 млн. руб. (доля автора - 266 тыс. руб.), кроме того, доля диссертанта от внедрения изобретений составила 196 тыс. руб.

На защиту выносятся: экспериментально выявленные в лабораторных условиях зависимости, описывающие влияние температуры нагрева и выдержки при термообработке в колпаковых и башенных печах на механические свойства отожженной жести иа стали 08кп применительно к условиям производства на КарМК; результаты расчетно - экспериментальных исследований нагрева, кц^'ржки 11 охлаждения жести толщиной 0.20-0.36 мм в башенных печах при скоростях движения полосы 2-7 м/с; результаты рас-чэгно - экспериментальных исследований ступенчатого нагрева и начальной стадии охлаждения лести толщиной 0.18-0.36 мм в рулонах массой до 25 т в КП-ПА-2200/4000; рациональные режимы термообработки в колпаковых и башенных печах жвети толщиной 0.18-0.36 мм различного назначения.

Апробация работа Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на Всесоюзном научно-техническом совещании "фименение ЭВМ в научных исследованиях I. разработках" (г. Москва, 1988 г.); Всесоюзном научно-техническом совещании "Интенсификация тепловых, массообменных и физико-химических процессов в металлургических агрегатах" (г. Свердловск, 1989 г.); . на втором Всесоюзном совешднии "Применение ЭШ в научных исследованиях/ и разработках" (г. Днепропетровск, 1989 г.); научно-технической конференции "Вычислительный эксперимент и ^тематическое моделирование в интересах технологических процессов" (г. Свердловск, 1989 г.); Всесоюзной научно - технической конференции "Теплотехническое обеспечение технологических процессов", (г. Свердловск, 1991 г.); научно-техническом совета Карг"андинского металлургического комбината, секции Ученого совета ВНИИМГ.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в восьми статьях, тезисах пяти докладов, пяти авторских свидетельствах:

Обьем работы. Диссертация состоит к- введения^ шести глав, заключения, библиографического списка из 86 наименований работ отечественных и зарубежных авторов и содержит 124 стр. машинописного текста, 25 таблиц, 41 рисунок, 5 приложений на 57 стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ РАБОТЫ.

На основании анализа литературных данных сформулированы следующие основные задачи работы:

1. Определение рациональных параметров термической обработки тонкой холоднокатаной полосы (жести) из стали 08кп г, колпаковых и башенных печах с целью обеспечения заданных механических свойств жести применительно к условиям КарМК.

2. Расчетно - экспериментальное определение зависимости температуры обрабатываемой полосы толщиной 0.18-0. 36 мм от температуры печи по зонам башенной печи при скоростях движения полосы 2-7 м/с.

3. Расчетно-экспериментальное исследование нагрева и начальной стадии ох.г 'ддения жести толщиной 0.10-0. 36 мм в рулонах массой до 25 т в печи КП-ПА-2200/4000 для определения условий нагрева (охлаждения) садки до требуемой температуры при минимально возможных перепадах температуры по массе садки.-

4. Р зработка и внедрение в производство рациональных режимов термообработки жести толщиной 0.18-0.06 мм ~ колпаковых и башенных печах: жести степеней твердости "А2" и "В" по ГОСТ 13345-85; жести для изготовления бандажей кинескопов цветных телевизоров;' жести для нужд полиграфической проуышшн*"эоти; подката для производства тончайшей »куги толщиной 0.15 мм.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЖЕСТИ В КОЛПАКОВЫХ И БАШЕННЫХ ПЕЧАХ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕЕ ЗАДАННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Необходимость определения параметров термообработки лести вызвана рядом причин, главные из которых: широкий спектр ваданных механических свойств готог^й продукции; оригинальность технологии производства на предыдущих переделах и связанные с этим особенности металла; невозможность исиольгог.'г ния опыта других заводов без проверки в условиях КарМН.

В результате лабораторных исследований определены зависимости механических свойств отоюданной гге от и от темпера тури

изменяемой в диапазоне 460-780°С (рис. 1, ?.).

Ннйдено, что при температуре интенсивной рекристаллизации минимальная длительность выдержи должна быть не менее

Изменение скорости нагрева в башенных печах в интервале ь-.ВД К/с, з колпаков)« печах в интервале 5 100 К/ч не оказывает влияния на механические свойства отижжедаой жести.

г| .1 охлнкинии с температуры выдержки до 350°с уменьшение скоро> 1 иллоэдения с 15 до 0.5 К/ч в колпаковых печах снижает твер-ю-гь отожженной гясти на 1-2 НСТЗОА.

отжиги в агрегатах непрерывного отжига твердость ""е^ '!. ьа 5-7 НКТЗОА вьпое, чем после откига в колпаковых печах.

Определены температурные интервалы нагрева и-выдержки для получения жести с заданными механическими свойствами (с учетом изменения ее сио^отв при после дуквдх дрессировке и лу-имнии полосы):

при термообработке в колпаковых печах: мэсть степени твердости "А2"- 600-700 "С; десть степени твердости "К* - 540590 "С; жесть для полиграфической промышленности - 630-620 °С;

при термообработке в башенных печах: жесть степени твердости "В" - 620-660 °С; жсть для Сан датирования кинескопов цветных телевизоров - 540-580 "С. •

ИССЛЕДОВАНИЕ НАГРЕВА, ВЫДЕРЖКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ ХОЛОДНОКАТАН01Т ПОЛОСЫ ТОЛЩИНОЙ 0. 20-0. 36 Ш В ВАШЕНКЫХ • ПЕЧАХ АГРЕГАТОВ НЕПРЕРЫВНОГО ОТШГА ЖЕСТИ

Для обеспечения необходимых температурпо-с1соростнык параметров термообработки жести в бапенных печах потребовалось изучить процессы • нагрева, вйдеркки и охлаждения движущейся полосы и установить взаимосвязь температуры металла и печи по ■•.¡онам ори различных толщинах и скоростях, двилэния полосы. Эти -задачи решались экспериментально-расчетным путем.

Экспериментально выявленные зависимости температуры из-•¡■алла от температуры печи использованы для определения приведенного коэффициента излучения отдельных тепловых зон и каме-• ¿.I ¡огрела я целом при различных скоростях движения полосы.

Нч "опоре уравнения. Г. 11 Иванцова, описывавшего процесс '•!гп'-1м .""'¡.ми !» ски тонкого неподвижного тела )! печи с поето-

-е-

s

0

1 s

s-t

Зависимость твердости (а) и глубины сферической лунки (б) нести толщиной 0,25 мм от температуры вццеряки при различных имитированных скоростях движения полосы в линии AHO 77

73 69 65 61

57 53

49

7.5

го

6,5

РР 5,5

5,0 tiß ¥

■ t-l 1*7«

Ч о 0»в

о Л ДЧ

\ А" \ МИ GL

\ •

N т Ш, VaL — "So

ц/ frfn 4 * в* — т« В** * о® fo*Y< ч ^о 1 ■WS

f- nv с •ж" / о 1 N

Г / а t а*

/

'V — —

г

т 500 S40 5В0 ЯО 660 г Г О 740 780 Темгература вццерчки, °С Скорость полосы, м/с:

Ш - 2, Д - 3, * - 4, О - 5, • - 6

Рис./

fr

Зависнмость механических свойств жести толшиноЯ 0,£5 мм от температуры выдержки при отжиге в колпаковых печах

ш х

X

ш

ч № а (<

о о

(И □

ё

(Ц

э

о со

л ь и о

а ф

в Е-«

8 Н

и

0)

ф

н

ъ 0)

8, 8 8.Й

и р. с Э

75 65

55

НЬ 7ЪЧ

58Й 39&

у

1 Ла] Д

г 1*

/ ■¿а*. Л г

«

* I 3

« г

т

450 530 6<0 690 770

Температура выдержки,

I - твердость, 2 - глубина сферической лунки,

3 - относительное удлинение, 4 - временное сопротивление разрыву, 5 - предел текучести

Рис.2

янной температурой в атмосфере продуктов сгорания, разработан инженерный метод расчета нагрева холоднокатаной стальной полосы со степенью черноты 0.15-0.20 толщиной 0.20-0. 36 мм, движущейся со скоростью до 7 м/с в азотоводородной защитной атмосфере.

Приведенный коэффициент излучения камеры нагрева или ее отдельного участка может быть представлен в виде:

где <* = р(Тп-) уу(Т«/Тп) ; р(Тп)=Ю0/(Тп/<С0) ;

индексы КОИ ,нач относятся к конечной и начальной температурам металла на данном участке.

Как показал анализ, камеру нагрева целесообразно разбить на два участка: первый, включающий 1-3 тепловда зоны, и вто рой, включе...о«ий 4-8 тепловые зоны.

На основании промышленных экспериментов определена величины Спр для отдельных участков и камеры нагрева г, целом (рис. 3). Полученные значения Спр использованы затем в расчетах температуры металла Тм при задании .температуры печи Т/1 и в определен :и задания Тп для достижения необходимой Тм при различных толщйнах и.скоростях движения полосы (рис. 4).

применитепьно к стационарному рабочему тепловому состоянию печи экспериментально выявлено, что температура обрабатываемой полосы в камере выдержки на 20 К ниже, чем температура по показаниям стационарных термопар в этой камере.

В проведенных промышленных исследованиях скорости охлчд дения не преаьшали: в камере регулируемого охлаждения- й К/с. в камере струйного охлаждения - 8 К/с, в камере окончательно го охлаждения - 8 К/с.

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ РАЦИОНАЛЬШХ РЕЖИМОВ ТЕРМООБРАБОТКИ ЖЕСТИ В БАШЕННЫХ ПЕЧАХ АГРЕГАТОВ НЕПРЕРЫВНОГО ОТ ИСТА

Рациональные, режимы термообработки должны обеспечивать

ЙгачзсЕя Спр лзя sssísp ззгрэаа А1КМ»2 со сэдеашша тзплошл сокги rija ^ =» 4,3 а/о !а) Й S -зависимости el- сноросгз днязопга логоса (6)

и

5

t

а

3 Ъ О 6 7

Нсадра тспяоеок зон зваэр кагро'лэ

\ i ОТ

1— —тГ' <5"

1 <*

г

В

7

Csopcm полеcu, м/о I - AH0-I, толщззз полоои 0,26 аг»| 3 - АПО-2, . гояпщна полоса 0,22 км; 3,4,5 - ASO-1,2, тюна поясон 0,25 ил; 3 - яэкезрз нэгрева в делси; 4 - лерзив участка пзгроза; 5 ~ еторно :?":¡c-r;ci камер нагрэза.

о i.'v

иггчгжя таацля&г хгача ь одкдагс пггрвиз

ЛЙЭ-Хе^ Ь ЗГ.ЕЙСИОСТЙ ов опороса: ПО.ПССЦ

750

650 ------

о

о

8 м

<7

(Г

й 600

500\

В о/О

( о.го 1 \ .

г а ч 5 в 7

Скорость полоса, м/с 0,6 - СООгЬОТОТЕЗПНО порвнЯ к второй УЧСО'Ш! КОМ^р цри от.таго есстк степени твердости "В"; в - Есршй (I) п второй (2) участки 1анер прп отезго жзсте для бавдаякрования пяпоскошп; ц ей® па грефипаЕ - толпгке полосы, т;

Рко.4'

-«з -

получ»н№ зчлччнкч мехапич-скну. сгойэтп ж?стк skc-uohw

¡ IUL X' > ДО Р.я Ч И? "i НО pro рс- су pro п.

л'.С-'ОТЬ степени ТВОрДООТИ "Г"'', КЛ1Т ПЫЗПЛЭКО лабороторнн« 5 нос^одоечниями (рис. 1), м?и*т быть получена прк иагргве тлглч до т«=мп«?|жту(.-и о"0-080 °0 с выдержкой в этом »¡атерг-ам

че uní'-о 255 о.

Температурное знание по .чипам капер нагрева и кндержп oiii»'jkm<*ho таким oñpav.oi! (с учетом тро&ованш', к рашюкалыч-я I»?типам), чтобы об(->сП"Чить и конце камеры нагрева температуру металла 630-640 "с и суммарную :1ыд<?рг>лу в кадрах нагрела к вцдерккн при этой температуре пе менее 25 с.

Значении температуры поч;; но i<ohü».¡ камеры пап, дал в зависимости от толщшы1 полосы в диапазоне 0.20-0.36 мм и скоростях ее движения о пределах 2-7 м/с рассчитаны с помэпьп описанного выше инженерного мэтода п уточнены по результатам промышленных экспериментов. Окапалось целесообразным, из соображений экономии топлива, температуру печи на первом участке дергать ннг.э, чей на втором (рис. О.

Задание по температуре rem: в каюре вндерпск поддергивает на выходе из нее температуру полосы не нилз 620 "С.

Температура печи п камере регулируемого охлаждения, установленная в пределах 350-400 ""С, обеспочивает с:юрость охлаждения металла в этой камере но более 5 IVс.

Внедрение рззрзботанных рекшюв в агрегатах непрерывного откига КарМК обеспечивает высокий выход ?йстк степени твердости "В": 62. 0-94. 5% белой и 85.1-93.2Х чернс* тести в зав си!Юсри от толгцм« полосы (.по результата,,! аттестационных испытаний па 1990г.). Удельный расход топлива составил в 1990 г. 30. 8 кг у. т. /т (0.98 ГДхУт), что значительно нке проектного - 48.0 кг у. т./т (1.5? ГДм/т). Производительность агрегатов непрерывного стк5га достигла в рабочий час 24.2 т/ч (по проекту "2-2 т/ч).

Еесть для изгртовло'ния ба.чдамзй кинескопов цветных телевизоров должна иметь согласно ТУ 14-309-105-83 толдкау -0.20 мм и временное сопротивление, <5g- 441-637 IS&.

К-ч•: ппк.чп?.ги данные лзСроаторных и промышленных зкеперк- -исмТ'.ш, для получения требуемых значений С« необходимо, чтобы нч выход«1 из агрир.чта непрерывного отжига твердость полоса ооопчыяла бв-'-'j (IRT30A. И'гтчлл должен быт() .рекриетадлкзовач

- J<)-

не полностью, а лшь на 25-ЕОХ, остальное - структура накде-na¡iíicro при иу-огатке металла.

Для получения 7жлл микроструктуры и механических свойств металл необходимо наг; ;вать в башенной печи до температуры 510-58 О3 С.

Температурное задание по зонам камеры нагрева рассчитано с ориентировкой на до^яление температуры металла 560"с в ¡сонце .кагоры ¡¡ггреьн ! рис. 4).

Задание по температуре печи в клгжре сыдэрхки сохраняет достигнутую в кеаггрэ нагрева температуру металла.

Рлход годного по механическим свойствам составляет 85 Средний удельный расход топлива нэ превышает 25 кг у. т. /ч (0.78 ГДк/т).

Шдкат толгуиюй 0.22 tai для производства тончайшей адсти толт,",ноЛ 0.15 í'm должен обладать высокой пластичностью и высокой равномерностью механических свойств по длине я ширине полосы, т.к. сн после терьюобрайотки вновь подвергается прокатке с цол-ыо получения мести, предназначенной для изготовления консервной тары для упаковки продуктов детского питании.

Твердость металла на выходе иь агрегата непрерывного от" .wa не должна превышать 59 HRT30A, что достигается нагревом и выдер:г]:оЛ ко ).;еаое 25 с при температуре 640-680°С и охлаждением до 'ICO-dEO^C со скоростью ке более 3 К/с.

Блигккм «с такюзду р^гиму является разработанный и внедрений резни отгмга жести степени твердости "В". Его необходим бало несколько зидоизшшть с целью снижения скорости охяагденга полоса. Для этого сиидено температурное задание цо .вонам камеры выдергжи, при котором шталл выходит из этой ка~ шры с температурой 560-590°С, и ограничена скорость движения, по: ")сн значением 5 м/с. Для обеспечения необходдалго прогрева металла к выдержи его ври температуре 640-680"С не менее 26 с поднята температура в 4-7 зонах каморы нагрева.

Енздрение разработанного режима обеспечивает получениа кодката толщиной 0.22 мч с твердостью из более 59 HRT30A и шлучзйиз тончайзей жстя толщиной 0.15 мы с требуемыми сзойотвами.

ИССЛКДОВАНИЕ НАГРЕВА И НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ОХЛАВДБНИЯ РУЛОНОВ ЖЕСТИ В КОЛПАКОВОЙ ПЕЧИ КП- ПА-2200/4000

Для обеспечения рациональных температурно-временных параметров термообработки жести в колпаковых печах потребовалось определить температуру отстающих и опережающих по нагреву или охлаждению частей садки, среднемассовую температуру каждого рулона, перепады температуры в рулонах и садке; рационализировать задания по температурам нагревательного колпака (Lk) и печного стенда [1er) для снижения перепадов температуры (ДТ) в рулонах в процессе нагрева, выдержки и охлаждения.

Эти задачи решались расчетно-экспериментальным путем.

С использованием математической модели тепловой работы колпаковых газовых одностопных печей, разработанной во В1ИШГ Шкляром Ф. Р., Проколовым Е. В., Боковиковой А. X , Голиковым Ю. Г. и адаптированной с участием автора на условия колпаковых печей цеха жести КарМК, выполнены расчеты нагрева металла при различных температурных заданиях ter и t* , различной длительности нагрева, различных массах и толщинах полосы.

Выявлены следующие закономерности нагрева рулонов яэсти в КП-ПА-2200/4000, использованные затем при разработке режимов отжига:

в первые 30 ч нагрева средняя скорость нагрева металла по отстающей точке садки (нмлий рулон) не превышает 16 К/ч. Повышение тепловой мощности' сверх 950 кВт нецелесообразно, ' т. к. не улучшает его качество, но уЕеличлвает затраты тепловой энергии;

при достаточной длительности нагрева при ter = coost температура отстающей точки (te) стр-ювится постоянной и примерно на 20 К меньшей, чем ter;

в конце нагрева отстающими по нагреву являются участки полосы, расположенные на расстоянии 20-30% длины полосы, считая от внутреннего отверстия рулону

температур« pf^nmx витков руллное через 16-20 часов близка к £к ;

среднемасговая температура Первого (нижнего) рулона {If ) в садке при достаточной длительности нагрева (более 45 ч) приближается к температуре егеида, среднемассовая температура

остальных рулонов в садке имеет величины в пределах между Ьсг И ¿к .

Для ограничения температуры опережающих по нагреву частей рулонов и снижения й! в садке в процессе нагрева и б конце его целесообразно ступенчатое изменение заданий Ьа и ¿к (рис. 5).

Для снижения АТ и уменьшения скорости охлаждении металла ; на тачальной стадии охлаждения (что важно для предупреждения "слипания - сварки" витков рулонов) целесообразно не снимать нагревательный колпак с печного стенда в течении нескольких часов. При этом скорость охлаждения снимается с 40-30 К/ч до 20-12 К/ч, а отстающей по охлаждению то^ки нижнего рулона -с 12 К/ч до 5 К/ч; 47 в нижнем рулоне уменьшается с 150-170 К до 60-80 К.

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ОТЖИГА ШЕСТИ В КОЛПАКОВЫХ ПЕЧАХ

Рациональные режимы должны обеспечивать получение заданных механических свойств в пределах всей садки, экономное расходование энергоресурсов, минимальную отсортировку металла по дефекту "слипание - сварка" витков рулонов.

Разработанный и внедренный на начальной стадии освоения коллаковых печей одноступенчатый режим отжига имел следующие недостатки: в конце нагрева перепад температуры достигал по массе садки 100 К, по массе .рулона - 80 К при. Ьо = 585 *С; в первые несколько часов охлаждения - 170 К. При этих условиях не обеспечивалось получение жести одной степени твердости по всей садки при введении ГОСТ 13345-85 взамен ГОСТ 13345-78; количество рулонов с дефектами "слипание - сварка" достигало 7.5Х.

. Весть степени твердости "Д2" по ГОСТ 13345-85, как пока-вано лабораторными исследованиями (рис. 2), может бить получена при нагреве металла всей садки до температуры 600-700"С. В цепях предотвращения 'слипания-свацки" витков рулонов верхний предел должен быть снижен, что может быть обеспечено со-ответствую^м подбором £ст и £* и длительности нагрева. Для достижения 1о>600°С должно бьггь Ьст >620'С.

Расчетнне (а,б) и экспериментальное (в) графика нагрева садок жести толщиной 0,22 юл по двухступенчатому (штриховые линии) и трехступенчатому (сплошные линии) режимам

о°

I

ф

600

Ш

гоо

К' я "

« I #

аз

га сц ц о

а ш

ш ш

и к 20

- - - Т" ' ...........----- 1.......

* : 1

/X 1 1

'Г .......1 .....- 1 . ------1

// <5 // Ч '

Ю НО > 30

Продолжительность термообработнп.ч 1,2 - внешние части рулона;'3,4 - отстающая точка нижнего

рулона; 5,6 - Ьеропад среднег'чссовоЯ температуры верхнего и нн.тлего рулонов;

/7,0 - отстаюшэя точй"; егацд; о, колпак;

Масса садки,т: а,б - 65,0; в - 65,4(лвухетупоггот»Я родап), 67,6 (трехступенчат-! ре.ппг)

Рис, 5

Исходя из перечислении требований, с ориентировкой на ЛТ<50 К в садке в конце нагрева были рассчитаны (рис. 5а,б), экспериментально проверены (рис. Ьв) и внедрены следующие режимы нагрева:

для a»ctt толщиной <?.32н>, мм • двухступенчатые:

¿CTÍ=54ncc' Luí <600°f!, tcT¿ -o-10o0, Uz -ГиАО'с, ti -10-16 4, tz -10-lfl ч, 1о&4=-4.Ы5Э ч i длительность выдери к и • первой, второй ступенях Xf , T¿ и общая длительность нагреьа Тойл зависят от массы рулонов и садок и ширины полосы);

для жести толщиной 0.18-0.28 мм - трехступенчаты«.'. ¿Cr/'--PZ0°0, Ьи <580 °С, taz =590 "с, U¿ <650eC, ten -640"с, <680 °С, г, =5-7 ч, tz =5-10 Ч, ti !G ч, £¿$4=51-50 ч. Для снижения ЛТ в начале охляВД'..?-ш рекомендовано з.ч-держивать нагревательный колпак на печное стенде не менее 5 ч после отключения горелок.

Внедрение разработанных режимов обеспечивает виход луже ной жести степени твердости "А2" на уровне 87-91%, остальное соответствует степеням твердости "Al" и "В". Колебания твер-. дости по длине полосы не превышают 2 HRT3QA при условии со -блюдекия технологии на предыдущих переделах. Удельные затрат« тепловой энергии (1.39 ГДк/т) ни*е проектных данных (1.72.1 ГДж/т). Количество рулонов с дефектом "слипание-сварка" не превышает 2. IX

Весть степени твердости "К' может быть получена при нагреве всей садки до 540-590 "с (рис. 2). С ориентировкой в конце нагрева на ta >54 о "С, t¡ =560 °С, й Т <45 К были рассчитаны, опробованы и внедрены двухступенчатые режимы низкотемпературного отмга:

ten "520 "с, ¿C72-580 "С - для толщины 0.18 мм; tai"520 °0, tí г2-570 "С - для толщин 0.20-0.28 мм; tcTI -520 "С, ¿£72=565 "С для тодан. 0.32-0. 36 мм; ÍkI <620°С, ÍK2 <660°0, Г/=9-14 Ч, Zz "13-21 Ч, ТсДд'.48-5б ч в зависимости от массы рулонов, их количества в садте (три или четыре), толщины и ширины полосы; колпак задерживается нр печним стенде не менее 5 ч после отключения горелок.

Пыход дуженой жести составляет 75-80%; 12 "О'д соответо-твуег степени твердости "А2", 7. ¡--4. 57, - степени твердости "С". При отжиге четырехрулонными садками удельные xjfi-ri.at-ы

тепловой энергии не превышают 1.0 ГДж/т, производительность .стенда достигает 0.65 т/ч, "слипание - сварка" не превышает 1.5'ï.

Кесть для полиграфической промышленности толщиной 0.300.35 мм с временным сопротивлением разрыву 0»-280-360 МПа и относительным удлинением Л >34% (ТУ -14-15-151-86) молет быть получена при нагреве всей садки до 630-690°С (рис. 2).

С ориентировкой на достижение в конце нагрева to >630°С, ti =640°С, ДТ<50 К с учетом уменьшения массы рулонов до 8-14 т разработан и внедрен трехступенчатый режим:

ter, =520 °С, i/o <560'С, Г/«(6*1) ч, tcTi =590°С,

t«2 <650"С, Tî 47+1) Ч, terj -640*0, UJ <680"С,

Z} -(12+1), Тобщ =51 ч.

Колпак задерживается на стенде не менее 5 ч после откли>-чения горелок.

Количество рулонов с дефектом "излом" из-за "слипания-сварки" витков не превышает 1.8%. Результаты аттестационных испытаний показывают удовлетворительное (85%) попадание в заданный интервал механических свойотв.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В лабораторных условиях определены температурно-скорост-ные параметры получения яеети из стали 08кл о различными заданными механическими свойствами при термообработке ее в башенных и колпаковых печах.

Распространен на новые условия инженерный метод расчета нагрева термически тонкого тела, а именно: применен для расчета нагрева тонкой холоднокатаной стальной полосы, движущейся в защитной пзотоводородней атмосфере в башенной печи агрегата непрерывного отжига.

Расчетно-^ксперимонталышм путем определены приведенные коэффициенты излучения по тепловым зонам и камерам нагрева в целом при скоростях движения полосы 2-7 м/с в башенных печах КярМК.

Гасч'П'1к'- чкгдариментплыр'м путем исследованы процессы Hil'Vi'ua, HH/JOpV'M И ОХЛЭЖД^ШЯ ЧОЛ'Х"ы толщиной 0.18-0.36 мм при движении <•>-> н ("пшенной ппчи со скоростями 2-7 м/с. Опре-де„1|-ч1.ч вгагм'т»мп»рзту|«и металла ■ • температурой печи по

ее зонам.

Экспериментально-расчетным путем с использованием математической модели тепловой работы колпаковых печей, разрабо* тайной во БНИИМТ и адаптированной с участием автора на условия КарМК, исследован процесс нагрева и начальной стадии охлаждения в печи КП-ПА-2200 4000 холоднокатаной полосы толщиной 0.18-0.36 мм ь рулонах массой до 25 т.

На основе лабораторных, расчетных и промышленных исследований разработаны и внедрены в производство на КарЫК рациональные режимы термообработки стальной холоднокатаной полосы толстой 0.18-0.36 мм для получения жести с заданными механически; :л свойствами:

в башенных печах при скоростях движения полосы до 7 м/с: жести степени твердости "К1; жести с неполной рекристаллизацией для бандажирования кинескопов цветных телевизоров; подката для производства тончайшей жести толщиной 0.15 мм;

в колпаковых печах в рулонах массой до 25 т: жести степени твердости "А2"; жести степени твердости "К'; жести для нужд полиграфической промышленности.

Разработаны и внедрены рекомендации по снижении отсортировки металла по дефектам "слипание-сварка" витков рулонов.

Выполнение данной работы способствовало своевременному освоению и выводу на проектную мощность агрегатов термообработки жести, а также.освоению производства на КарЫК новых видов продукции, ранее получаемых по импорту (жести для банда-жирования кинескопов, для полиграфии, для упаковки продуктов детского питания).

Режимы непрерывной термообработки жести толщиной 0.180.36 мм при скоростях двшюния более 3 м/с, режимы термообработки з неполной рекристаллизацией металла в агрегатах непрерывного отжига и режимы отжига явсти степени твердости "В' в колпаковых печах освоены в СССР впервые.

' Внедрение результатов работы в производство позволило, получить в 1987-1990 р. г. экономический зффект свыше 1.3 млн. руб. (доля автора - 266 тыс. руб.). Кроме того, долевой экономический эффект диссертанта от внедрения пяти изобретений, составил 196 тыс. руб. *

Ос«овное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Освоение производства жести с отжигом в колпаковых печах / Г А.Шардин, А. П. Грищенко, Л.Г. Матюха, А. В. Тюков и др. // Сталь. 1986. N 8. С. G9-72.

2. Освоение технологии рекристаллизационного отжига жести в большегрузных рулонах / Л Г. Матюха, А. В. Тюков, Б. А. Фельдман и др. // Металлург. 1987. N 4. С. 32-33.

3. Совершенствование технологии отжига жести в колпако-вых печах / А. В. Тюков, Ю. Г. Голиков, Г. А.Шардин и др. // Металлург. 1990. N 7. 0. 40.

4. Моделирование температурно-скоростных параметров непрерывного отжига и оценил их влияния на микроструктуру и механические свойства жести / А. В. Тюков, Н. А. Гречанова, А. А. Гу-бин и др. // Бюллетень НТИ. Черная металлургия. 1989. N 19. С. 53-54.

5. Освоение технологии непрерывного отжига жести / Г. А. Шардин, Б. А. Галенко, В. С . Лисин, А. В. Тюков и др. // Сталь. 1988. N11. С. 35-37.

6. Получение жести с заданными свойствами при непрерывном отжиге / А. В. Тюков, Ю. IL Фатеев, В. И. Поднебесный, Ю. Г. Го-лтжов // Сталь. 1980. N11. С. 32-35.

7. Нигкотемпературный непрерывный отжиг упрочненной тонкой бандажной ленты / Г. А. Шардин, Б. А. Галенко, А. В. Тюков и др.// Сталь. 1989. М 10. С. 73-75.

8. Исследование тепловой работы ба'шенной печи КарМК при непрерывном отжиге /КЗ. Г. Голиков, а А. Зуйкова, А. В. Тюков и др. // Металлургическая теплотехника: Темат отраг . сб. ВНИИМТ. ■ М.: Металлургия, 1990. С. 70-75.

9. Численное исследование теплообмена в колпаковой печи с учетом измерения количества теплоносителя в контуре циркуляции под муфелем /Ю. Г. Голиков, Я. В. Проколов, А. X Боковикова, А. В. Тюков // Интенсификация тепловых, массообменных и физико-химических иг чессов в металлургических агрегатах: Тез. докл. Всесоюз. науч.- теу;\ совет. Свердловск, 1989. С. 6-7.

10. Разработка и использование математической модели тепловий работь. колнаковой печи при освоении технологии отжига *и*ти им fópMK / A. X Боков'A. jbí., Ю. Г. Голиков, Е. В. Проколов, А ¡л ¡»жои. Г. Д. Гйчрдин // Применение ЭВ1.' в научных исследованиях и разработках: Тез. докл. Всесоюз. науч. - техн. совещ. М. , 198R. с.

-2211. Совершенствование и применение математической модели тепловой работы колпаковой печи /А. X. Воковикова, 10. Г. Гол шив, Е. Е Проколов, А. Е Тюков // Вычислительный эксперимент и математическое моделирование в инТ'-гссах технологических процессов: Тезисы докл. науч. - "вкк. к./яф. Свердловск, 1989. С. 12;

12 Рациональные рел. рокристашюационного отжига №сти в 1-ермических ;:-чах ¡¿фМК / Ю. Г. Голиков, Е. 11 Проколов, А. X Воковикова, Е ¡V Зуйкова, А. В. Тюков // Теплотехническое обеспечение технологических процессов металлургии: Те о. докл. Всесоюз. науч. - техн. конф., посвяш,-лшой 60-летию ВНИИЫТ. Сверд'Vмс-:. 1990. С. 83-84.

13. ;1с"ользование методики расчет ч нагрева термически тонкого тела в процессе разработки рациолалъних режимов непрерывного отжига «эсти / ИГ. Голиков, Е. В. Проколов, К А. Зуйкова, А. Е Тюков // Применение ЭВМ в научных исследованиях и разработках: Тезисы докл. второго Всесоюз. совей; днепронет-ровс, 1909. С. 70-71.

14. А. с. 1341224 СССР, МКИ С 21 Д 1/78, 9/48. Способ термической обработки холоднокатаной полосы из малоуглеродистой стали /0. К Сосковец, А. II Гршценко, А. Ф. Пименов, А. И. Траи-но, А.И.Тыртышный, А.В.Тюков, и др. (СССР). - 5 с.

16. А. с. 1444372 СССР, МКИ С 21 Д 9/48. Способ термической обработки холоднокатаной полосы из малоуглеродистой стали / ЕИ. Куликов, А. А. Рубин, А.В. Тюков и др. (СССР). - 5 с.

16. А. с. 1435630 СССР, МКИ С 21 Д 9/48. Способ термической обработки.холоднокатаной полосы из малоуглеродистой стали / О. Е Сосковец, В. И. Куликов, Г. А, Шардин, Е. А. Бендер, А. Е Тиков и др. (СССР).- 4 с.

17. А. с. 1534075 СССР, МКИ С 21 Д 9/46. Способ непрерывной тер!. .¡ческой обработки холоднокатаной полосы из малоуглеродистой стали / Ю. Г. Голиков, А. И-Трайно, А. В. Тюков и др. (СССР). - 4 с.

18. А. с. 1Б48222 СССР, ВД1 С 21 Д 9/46. Способ непрерывкой термической обработки холоднокатаной полосы из малоуглеродистой стали / Ю. Г. Голиков, А. И-Трайно, В. И. Поднебесный, А.Е Тюкоч и др. (СССР4 - 6 с.

-23 -ОБОЗНАЧЕНИЯ

НРГЗОА - твердость по Супер-Роквеллу с применением алмазного столика, в условных единицах; относительное удлинение, %; Ой - временное сопротивление разрыву, МПа; От -предал текучести, МПа; 1С - глубина выдавливания сферической лунки но Эриксену, мм;

Сир- приведенный коэффициент излучения, Вт/(м'*- К4); С -теплоемкость, Д.т/(кг К); Ь - длина полосы в камере, м; Ь(Т) -температура, °С (.К); Т - время, с; - W - асорость движения полосы. м/с; д - толщина полосы, м; ^ - плотность, кг/м*.

Индексы: М - металл; П - печь; КОН- конечный; иач - начальный: К - колпак; СТ - етенд; обии - общий; О - отстающий.

\ А.Ц.Тюмб )

Подписано в печать. 12. 91 'Гогмат СО 84/16. Бум. писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1.0. -изд. л. 1.1. Тираж 100 экз. Заказ № ЯЭ5

Гоаи.ч.ли.!

Ротапринт ШШШ. йсяоринбург, ОШПШ, ГСП-175, Студенчес-

га. 10