Способ контролируемого охлаждения металлического листа и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК B21B37/76 

2.Способ ПОП.1, отличающийся тем,что вычисляют теоретический тепловой поток между металлическим листом и охлаждающей жидкостью в зависимости от толщины листа и заданной скорости охлаждения, вьмисляют теоретическую скорость потока охлаждающей жидкости

по листу в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и теоретического теплового потока между металлическим листом и охлаждающей жидкостью и регулируют расход охлаждающей жидкости в зависимости от ее теоретической скорости.

3.Способ по П.1,, отличающийся тем, что регулирование давления на концах камеры для компенсации изменения давления, вызванного изменением расхода охлаждающей жидкости.

4.Устройство для осуществления способа, содержащее охлажденную машину, имеющую камеру с каналами циркуляции охлаждающей жидкости, резервуар охлаждения, питающие и отводящие трубы, регулятор расхода охлаждающей жидкости и измеритель температуры, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок регулирования расхода охлаждающей жидкости, блок ввода данных и блок регулирования температуры охлаждающей жидкости, входы которого соединены с выходом измерителя температуры и одним из входов блока регулирования расхода ох.паждающей жидкости, а выход - с электроклапаном в линии питания холодной водой резервуара охлаждения, входы блока регулирования расхода охлаждающей жидкости соединены с выходами блока ввода данных, а выходы - с насосами

5.Устройство по п.4, отличающееся тем, что блок регулрования расхода охлаждающей жидкости содержит блок вычисления теоретического теплового потока между металлическим листом и охлаждающей жидкостью и блок вычисления теоретической скорости потока охлаждающей жидкости, входы которого соединены с461

выходами блока вычисления теоретического теплового потока между металлическим листом и охлаждающей жидкостью и измерителя температуры, а выход - с входом регулятора расхода охлаждающей жидкости, выходы которого являются выходами блока регулирования расхода охлаждающей жидкости.

6.Устройство по п.4, отличающееся тем, что блок регулирования температуры охлаждающей жидкости содержит три потенциометра, множительный контур, два сумматора, вычитающий контур, два компаратора и блок управления электроклапаном, входы которого соединены

с выходами компараторов, первые входы которых являются одним из входов блока регулирования температуры охлаждающей жидкости, другой вход которого является входом множительного контура, выход которого соединен с первым входом первого сумматотора, другой вход которого соединен с выходом первого потен1щометра, выход первого сумматора соединен с первыми входами второго сумматора и вычитающего контура, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, вход второго сумматора соединен с вторым входом первого компаратора, второй вход второго сумматора соединен с выходом второго потенциометра, выход третьего потенциометра соединен с вторым входом вычитающего контура.

7.Устройство по п.4, о т л ич а ю щ е е с-я тем, что оно дополнительно содержит датчики давления охлаждающей жидкости и атмосферного давления, блок регулирования давления в камере, содержащий потенциометр, сумматор и компаратор, первьм вход которого соединен с выходом сумматора,входы которого соединены с выходами потенциометра и датчика атмосферного давления, второй вход компаратора соединен с выходом датчика давления охлаждающей жидкости. 11 Изобретение относится к прокатному производству и, в частности, касается контролируемого охлаждения металлического листа с целью получения определенной кристаллической структуры металла. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для автоматического управления ускоренным охлаждением ,лроката, содержащее установку ускоренного охлаждения, измеритель температуры и регуляТор расхода охлаждающей жидкости. В известном устройстве реализован способ управления ускоренным охлаждением проката, предусматривающий измерение температуры и воздействие на расход охлаждающей жидкости tl. Однако известные способ и устрой ство, его реализующее, не позволяют получать желаемую конечную структуру какого-либо металла, например стали данного состава. Действительно, операция охлаждения выражается обыч но в мартенситной закалке металла и операции отпуска, которая в случае стали состоит в вьдержке в тече ние определенного времени при температуре ниже 710 С. Эта операция должна следовать за операцией охлаж дения. Исследования превращений при охлаждении показывают, что скорость охлаждения определяет структуру ста ли данного состава. В случае подходящих марок стали, можно получить некоторые фазы, в частности, бейнит или смесь фаз бейнит и мелкозернистьй перлит, характеризующиеся хорош ми механическими свойствами вязкости и пластичности. Вместе с тем при регулировании скорости охлаждения ускоренное охла дение с избранной скоростью способно заменить для металла четко определенного состава операцию закалки и позволить непосредственно получат желаемые структуры металла, не прибегая к дополнительной операции отпуска . Цель изобретения - более точное поддержание условий охлаждения металлического листа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контролируемого, охлаждения металлического листа, по которому, подлежащий охлаждению лист пропускают через камеру с циркулирующей охлаждающей 12 жидкостью, расход которой регулируют, а температуру измеряют, вычисляют теоретическую температуру охлаждающей жидкости, сравнивают ее с измеренной и воздействуют на температуру охлаждающей жидкости. При этом вычисляют теоретический тепловой поток между металлическим листом и охлаждающей жидкостью в зависимости от толщины листа и заданной скорости охлаждения, вычисляют теоретическую скорость потока охлаждающей жидкости по листу в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и теоретического теплового потока между металлическим листом и охлаждающей жидкостью и регулируют расход охлаждающей жидкости в зависимости от ее теоретической скорости. Кроме того, осуществляют регулирование давления на концах камеры для компенсации изменения давления, вызванного изменением расхода охлаждающей жидкости. Устройство для осуществления способа, содержащее охлаждающую мащину, имеющую камеру с каналами циркуляции охлаждающей жидкости, резервуар охлаждения, питающие и отводящие трубы, регулятор расход охлаждающей жидкости и измеритель температуры, дополнительно содержит блок регулирования расхода охлаждающей жидкости, блок ввода данных и блок регулирования температуры охлаждающей жидкости, входы которого соединены с выходом измерителя температу- , ры и одним из входов блока регулирования расхода охлаждающей жидкости, а выход - с электроклапаном в линии питания холодной водой резервуара охлаждения, входы блока регулирования расхода охлаждающей жидкости соединены с выходами блока ввода данных, а выходы - с насосами. Блок регулирования расхода ох лаждающей жидкости содержит блок вычисления теоретического теплового потока между металлическим листом и охлаждающей жидкс стью и блок вычисления теоретической скорости потока охлаждающей жидкости, входы которого соединены с выходами блока вычисления теоретического теплового потока между металлическим листом и охлаждающей жидкостью и измерителя температуры, а выход - с вхЬдом регул.тора расхода охлаждающей жидкости. выходы которого являются выходами блока регулирования расхода охлаждающей жидкости. Блок регулирования температуры охлаждающей жидкости содержит три потенциометра, множительньш контур, два сумматора, вьиитающий контур, два компаратора и блок управления электроклапаном, входы которого соединены с выходами компараторов, первые входы которых являются одним из входов блока регулирования температуры охлаждающей жидкости, друго вход которого является входом множительного контура, выход которого соединен с первым входом первого сум матора, другой вход которого соединен с выходом первого потенциометра, выход первого сумматора соединен с первыми входами второго сумматора и вычитающего контура, выход которого соединен с вторым входом.второго ком паратора, вход второго сумматора сое динен с вторым входом первого компаратора, второй вход второго сумматор соединен с выходом второго потенциометра, вьпсод третьего потенциометра соединен с вторым входом вьиитающего контура. Причем устройство дополнительно содержит датчики давления охлаждающе яшдкости и атмосферного давления, блок регулирования давления в камере содержащий потенциометр, сумматор и компаратор, первый вход которого сое динен с выходом сумматора, входы которого соединены с выходами потенцио метра и датчика атмосферного давления, второй вход компаратора соедине с выходом датчика давления охлаждающея жидкости. На фиг.1 представлена блок-схема устройства контролируемого охлаждеШ1Я металлического листа; на фиг.2 структурная схема устройства управления. Блок-схема устройства контролируемого охлаждения металлического листа (фиг.1) включает охлаждающую машину 1, резервуар 2 охлаждения и устройство 3 управления. Охлаждающая машины 1 содержит -ряд поддерживающе-направляющих роликов 4-8, камеру 9,которая содержит каналы 10 и 11 циркуляции охлаждающей жидкости. Плоские ее стенки камеры параллельны, а расстояние между ними несколько больше толщины листа, в 1 14 результате чего между этими стенками и листом образуются два канала 12, вьюотой с канал обеспечения циркуляции воды, включают в себя питающие трубы 13 и 14 и отводящие трубы 15-17. В резервуаре 2 охлаждения имеются отверстия 18 и 19 для подачи воды в охлаждающую машину 1 и отверстия 20 и 21 для приема воды после ее прохождения через охлаждающую машину. В верхней части резервуара имеется также сливное отверстие 22. Отверстия 18 и 19 для вьшуска воды из резервуара 22 связаны с питаннцими трубами 13 и 14 машины посредством труб 23, на которых смонтированы питаюпще насосы 24. Водоприемные отвер.стия 20 и 21 резервуара 2 связаны с отводными трубами 15-17 посредством труб 25, на которых смонтирован электроклапан 26. Электроклапан 27, смонтированный на трубе 28, обеспечивает подачу холодной воды в резервуар. Устройство 3 управления включает в себя в основном вычислительную машину цифрового, аналогового или смешанного типа. Устройство 3 управления имеет вычислительную машину смешанного типа и обеспечивает управление насосами 24 и злектроклапанами 26 и 27. Своими входами 3 и устройство 3 управления подсоединено к блоку 29 ввода данных, которым вводятся заданные параметры скорости R охлаяда ения и толщины @ листа, поступающего в охлаз у ющую машину.Параметры R и е в дискретной форме передаются на входы Эл и Лг устройства 3 управления, вход Jj которого соединен с выходом датчика 30атмосферного давления Р, выходы D и J управляют насосами 24, а вход J соединен с измерителем 31температуры, который измеряет температуру охлаждающей жидкости. Выходы 7 блока 3 управления обеспечивают Управление электроклапанами 27 и 26. На вход блока 3 управления подаются данные о величине д вления Р воды на входе камеры 9, измеренного датчиком 32 давления охлаждающей жидкости. Структурная схема устройства 3 управления (фиг.2) содержит блок 33 вычисления теоретического теплового потока Q между металлическим листом и охлаждающей жидкостью, блок 34 вычисления теоретической скорости потока охлаждагощей жидкости,, необходимой для охлаждения листа в жела емых условиях, регулятор 35 расхода охлаждающей жидкости, блок 36 регулирования температуры охлаждающей жидкости и блок 37 регулирования да ления в камере 9. Блок 33 вычисления теоретического теплового потока междУ металлическим листом и охлаждающей жидкостью представляет собой программируемое запоминающее устройство, содержащее матрицу Aj|, вьщающую-вел чины теоретического теплового потока Q между ме-каллическим листом и охлаждающей жидкостью, соответствую щего различным величинам задаваемых параметров Кие.. Блок 34 вычисления теоретической скорости потока охлаждающей жидкоети также содержит программируемое з поминающее устройство, включающее в себя матрицу А- вепкчин скорости охлаждения, соответствующих различным величинам теоретического теплов го потока между металлическим листо и охлаждающей жидкостью, введенным в запоминающее устройство блока 33, и различным величинам температуры 6 охлаждающей воды. Матрица А определается из уравнения, которое связьшает тепловой поток Q со скоростью V протекания охлаждающей воды(Q)- () Чш где L( - длина металлического листа ct (Q/- коэффициент, который зависит лишь от темпера туры охлаждающей воды. Регулятор 35 расхода охлаждающей жидкости также содержит программируемое запоминающее устройство, которое держит в памяти матрицу Aj, вьщающую величины расхода охлаждающей жидкости в зависимости от величин скорости потока охлаждающей вод считываемой в устройстве памяти блока 34 вычисления теоретической скорости потока охлаждающей жидкост Регулятор 33 расхода охлаждающей жидкости содержит также аналого-цифровой преобразователь (не показан), подключенный к выходу его устройства памяти. Указанный преобразователь выдает аналоговые сигналы управления насосами 24. Устройство памяти блока 33 вычисления теоретического теплового потока между металлическим листом и охлаждающей жидкостью подсоединено двумя своими входами адресации к входам 3ц и Di устройства 3 управления, а своим выходом - к входу адресации блока памяти блока 34 с одной стороны и к входу множительного контура 38, расположенного в блоке 36 регулирования температуры охлаждающей жидкости. Устройство памяти блока 34 своим вторым входом адресации соединен с входом 0 устройства 3 управления, на который подается сигнал с выхода измерителя 31 . температуры. Выход блока 34 вычисления теоретической скорости потока охлаждающей жидкости подключен к входу адресации устройства памяти регулятора 35 расхода охлаждающей жидкости, выход которого соединен с выходами 0 и J5 устройства 3 управления. - Блок 36 регулирования температуры охлаждающей жидкости состоит из .контзфа 38 умножения на постоянную (j, потенциометров 39-41, используемых соответственно для ввода постоянной Р и пределов+Д0 и -дб регулирования температуры воды в резервуаре 2 охлаждения, сумматоры 42 и 43 вычитаю1щй кгонтур 44,, компараторы 45 и 46, блок 47 управления электроклапаном 27 подачи воды. Постоянные Р и ( определяются на основе характеристик установки по следуницим форулам:п -00 вс &п-е где $0 минимальная температура промышленной воды, используемой в качестве охпаяздающей жидкости критическая величина температуры охлаждающей воды. соответствующая даншению пара р Рр - где р атмосферное давление, а высота сифонов, образованных верхними отводными трубами (15-17) охлаждающей машины. Q.. и. Q определяются по формуле (1) для соответствующих величин &о и , и для величин V, соответствующих скорости потока охлаждающей жидкости причем заранее известно, что скорости потока охлаждающей жидкости должны превышать критическую скорость Vg для того, чтобы охлаждающая жидкость заполнила камеру 9. Эта критическая скорость соответствует дина мическому давлению, выраженному высо той воды, равной толщине туннеля. Сумматор 42 одним входом подключе к выходу множительного контура 38, а другим входом - к ползунку потенциометра 39. Сумматор 43 одним входо подключен к выходу сумматора 42, а вторым входом - к ползунку потенциометра 40. Вычитающий контур 44 одним входом подключен к выходу сумматора 42, а другим входом - к ползунку потенциометра 41. Компаратор 45 имеет два входа, один из которых подсоединен к входной клемме Иб устройства 3 управления для приема сигнала от измерителя 31 температуры, а второй - к выходу сумматора 43. Компаратор 46 также . имеет два входа, один из которых подсоединен к входной клемме 3 устройства 3 управления для приема сигнала от измерителя 31 температуры, а второй - к выходу вычитающего контура 44. Выходы компараторов 45 и 46 подключены к двум соответствующим входам блока 47 управления электроклапаном 27 подачи воды. Блок 37 регулирования давления в Камере 9 включает в себя потенциометр 48, су 1матор 49 и компаратор 50. Сумматор 49 имеет два входа, один из которых подключен к клемме Jj. устройства 3 управления, а другой - к ползунку потенциометра 4 Компаратор 50 также имеет два входа один из которых подсоединен к выход сумматора 49, а второй - к входной клемме /ц) - устройства 3. Выход ком паратора подключен к выходным клеммам dg и Jg устройства 3 управлени Блок ввода данных.параметров R и е- содержит аналого-цифровые коди11 рующие устройства 51 и 52, параллельные выходы которых подключены соответственно к входным клеммам 3; и 3, устройства 3 управления. Установка охлаждения работает следующим образом. Оператор располагает производственными данными, которыми являются толщина е листа и скорость R охлаждения, соответствующая искомой структуре металла. Эти два параметра задают аналого-цифровыми кодирующими устройствами 51.и 52 блока 29 ввода данных. На основании этих параметров блок 33 вычисления теоретического теплового потока между металлическим листом и охлаждающей жидкостью выдает соответствующую информацию вида Q A(R,e). Регулятор 35 расхода охлаждающей жидкости определяет расход охлаждающей жидкости V A2(Q,в ), циркулирующей по листу, в зависимости от величины теплового потока, рассчитанного ранее, и от температуры воды в резервуаре 2, и воздействует на насосы 24. Таким образом, устройство 3 управления воздействует на насосы 24 таким образом, чтобы обеспечить желаемую скорость охлаждения в зависимости от толщины листа, скорости охлаждения и температуры воды в резервуаре 2. Блок 36 регулирования температуры охлаждающей жидкости поддерживает температуру воды в резерву аре 2. Рабочая температура охлаждающей воды определяется сумматором 42 и множительным контуром 38, кото-рьй вьщает выходную величину пропорциональную величине Q теплового потока между охлаждаемым листом и охлаждающей водой. Эта величина, равная )Q, прибавляется к постоянной Р, проставляемой внутри блока 36 регулирования температуры охлаждающей жр1дкости потенциометром 39. На выходе сумматора 42 вьдается сигнал амплитуды 0 ( Q + Р. Допустимые пределы измерения температуры Qf устанавливаются на потенциометрах 40 и 41, причем потенциометр 40 вьщает величину + Д 0 а потенциометр 41 - величину -д0. Величина +й 0 прибавляется к рабочей температуре &f в сумматоре 43, который на вькоде выдает величину % дб, которая затем сравнивается с величиной температуры воды, измеренной в резервуаре 2 при помощи компенсатора 4Ь, с выхода которого сигнал управления подается в блок 47 управления электроклапаном 27 подачи воды, когда температура воды в Резервуаре 2 выше вычисленной величины %+А У Ан логичным образом работает вьтчитающйй контур 44 и компаратор 4Ь. Блок 37 регулирования давления позволяет восполнять потерю давлени в возвратном контуре в результате уменьшения количества охпадаающеи воды, нагнетаемой насосами. Сумма тор 49 суммирует величину атмосферного давления РО, измеренную датчиком 30 давления, с величиной fc за даваемой потенциометром 48, в комп раторе выход сумматора 49 сравнивают с величиной давления Р в ка мере охлаадения, замеренной датчиком 32 давления. Когда компаратор 50 обнаруживает, что давление Р выше давления РО + , подает сигна на открытие возвратных электроклап нов 26. И, наоборот, если давление Р равно или ниже давления Р + 1 10 1 омпаратор 50 вьщает сигнал закрыия электроклапанов 26 с тем, чтобы поднять давление Р внутри камеры охлаждения. Устройство регулирования температуры поддерживает на постоянном уровне температуру воды в резервуаре 2, что позволяет поддерживать на постоянном уровне тепловой поток между листом и охлаждающей водой и поддерживать на постоянном уровне давление пара в сифоне, образованном отводными трубами 16 и 17 во избежание его падения и утечки воды. Наличие электроклапанов 26 в каждой из отводных сетей, открытие которых осуществляется в зависимости от расхода охлаждающей жидкости, позволяет избежать последствия падения давления охлаждающей машине. Действие их в возвратном контуре, выражающее в том, что внут ри камеры поддерживается давление, несколько превыщающее атмосферное, позволяет избежать проникновение воздуха в охлаждающую машину, что отрицательно сказьшается на качестве работы охлаждающей мащины.

1. Способ контролируемого охлаждения металлического листа, включаюпщй охлаждение листа путем пропускания через камеру с циркулирующей охлаждающей жидкостью, расход которой регулируют, а температуру измеряют, о тличающий-с я тем, что, с целью более точного поддержания условий охлаждения металлического листа, вычисляют теоретическую температуру охлаждающей жидкости, сравнивают ее с измеренной и воздействуют на температуру охлаждающей жидкости. СО оо О)