Способ управления процессом охлаждения проката Советский патент 1992 года по МПК B21B37/00 B21B37/10 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в автоматических системах управления процессом охлаждения сортового и фасонного проката.

Известен способ управления процессом охлаждения проката, заключающийся в том, что измеряют температуру конца охладителя, задают требуемую для данной марки стали и сортамента температуру конца охлаждения, рассчитывают поданным параметрам расход охладигсля и управляют им в зависимости от значений этих параметров, зн .см для партии полос дополнительно ,кгг средние скороеiи прокатки и

перемещения концевой части полосы через установку после ее выхода из последней клети стана и при отклонении средней скорости прокатки на величину больше заданной, включают дополнительную секцию установки охлаждения.,

Однако данный способ не обеспечивает получение стабильных механических свойств проката, так как не учитывает фактической температуры конца охлаждения металла. Кроме того, при термическом упрочнении изделий со сложной геометрией различные элементы профиля охлаждаются неравномерно, что приводит к короблению профиля.

XI

О

,03

м

N)

(Ь:-:Солее близкг.м г.о технической сущности к предлагаемому является изобретение, включающее п ерет-етемпературы и скорее 1,; проката на входе установки, температуры охладителя на ходе и выходе установки охлаждения, г доние требуемой для ДЕ.ЧНОЙ мзрки с гол;: и сортаменгэ температуры конца охлаждения, измерение температуры охлажденного металла, расчет расхода рхлздителд н корректировку подаваемого расхода в зависимости от разницы между измеренной и заданной температуры конца охлаждения проката.

Данное техническое решение применяется при охлажден;)/ проката простых форм профилей типа круга в сплошном потоке охладителя. Фасонные профили, такие как уголок, швеллер, бзлкз, характеризуется неравномерным распределением металла по сечению профиля. Поэтому при реализации этого решения невозможно обеспечить дифференцированный отбор тепла по элементам профиля. Возникающие трудности приводят к короблению профиля, бурежкам, не обеспечению требуемой температуры конца охлаждения проката. Следствием этого является низкий выход годного металла по заказам.

Цель изобретения - повышение выхода годного металла.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем измерение температуры и скорости проката на входе установки охлаждения, температуры охладителя на входе и выходе установки, задание требуемой для данной марки и сортамента температуры конца охлаждения проката, измерение температуры охлажденного металла, расчет расхода охладителя и корректировку подаваемого расхода в зависимости от разницы между измеренной и заданной температурами конца охлаждения проката, согласно предлагаемому изобретению, подаваемой поток охладителя делят на поток со сплошным охлаждением всего профиля и потоке избирательным охлаждением отдельных элементов профиля струями, измеряют температуру потока со сплошным охлаждением профиля после охлаждения проката и дополнительно управляют расходом этого потока, значение которого определяют по выражению

Gtn KlKilV i

0)

где Gen, Ki - расход потока со сплошным охлаждением профиля и коэффициент теплосьемэ этого потока;

К - коэффициент теплофизических свойств охладителя и металла;

S - площадь поперечного сечения профиля;V - скорость прокатки;

Ti - температура металла перед установкой;

Т5-заданная температура конца охлаждения проката;

ti - температура потока со сплошным охлаждением профиля после охлаждения проката;

t - температура охладителя на входе установки.

If См Рм 14 - 7 «1

Со РО

где См, Со- средние теплоемкости металла

и охладителя;

р м, р о - плотности металла и охладите-. ля соответственно.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с известным позволил установить

соответствие предлагаемого технического решения критерию изобретения новизна.

Новый положительный эффект от реализации предлагаемого способа заключается в увеличении выхода годного проката по механическим свойствам и уменьшения отсортировки металла из-за коробления профиля путем обеспечения дифференцированное™ охлаждения по сечению профиля и согласованной подачи охладителя по участкам установки.

Дифференцированность охлаждения по сечению проката достигается посредством деления подаваемого потока охладителя на поток со сплошным охлаждением всего профиля и поток с избирательным охлаждением

отдельных массивных элементов профиля струями.

Это обусловлено тем, что для предотвращения коробления проката необходимо осуществить дополнительный отбор тепла от

массивных элементов разнотолщинного профиля (например, для уголка - вершина). Вы- боп же рационального режима подачи охладителя с целью одновременного решения двух задач - обеспечения заданной температуры охлажденного проката и достижения приемлемой геометрии профиля - затруднителен без учета теплосьемов с участком установки. Для знания последних достаточно определить теплосъем с одного из

участков охлаждения. Теплссьем потоком с. участка охлаждения определяется по известному выражению

Qy - Ко Gy(ty -1),

(2)

где Qy-теплосьем потоком с участка охлаждения;

Gy - расход подаваемого охладителя на участок;

ty - температура охладителя на выходе участка охлаждения;

Ко Со ро - теплофизический коэффициент охладителя.

Проведенные исследопания показывают, что достижение приемлемых результатов при управлении процессом охлаждения возможно, если осуществляется поддержание определенного теплосьема на одном из участков охлаждения установки при неизменных остальных параметров процесса охлаждения. Тогда, задавая значение Qy Оз из соотношения (2), определяем текущее значение расхода охладителя

Gv

Оз

Ко (ty - t)

(3)

Поскольку существующие методы расчетов процессов теплообмена при охлаждении проката, характеризующиеся передачей тепла с поверхности тела в окружающую среду и изнутри тела на его поверхность сложны для использования их в практической работе, значение Оз определяют следующим образом. Общее количество тепла, которое необходимо снять с охлаждаемого проката, определяется по соотношению

Q KM-V-S(Ti-T3)

где Км См /9м - коэффициент теплофизи- ческих свойств металла. Так как величина Оз есть доля общего теплосъема, то

Q3 KrQ KiKM-V-SnVT3), (5)

где Ki определяется на основании опытных данных. Тогда количество охладителя, необходимое для подачи на участок охлаждения, рассчитывается по соотношению

, к, Jtlv tEiJiTi к, к .,

Ко Л -О

I - U

где

V-

Выбор участка со сплошным охлаждением всею профиля для дополнительного управления подаваемого н;ч него расхода охладителя обусловлен сссможнсстью измерения температуры потока на его выходе после охлаждения проката. Осуществить же измерение температуры на участке избирз- |епыюго о- :гг.т:;,, при стг.уйнсй подаче

охладителя на отдельные элементы профиля значительно сложнее. В этом случае при рассредоточенной подаче охладителя по длине и сечению профиля трудность связана с неопределенностью места для осуществления измерения температуры охладителя после охлаждения.

Таким образом, при управлении общим потоком охладителе и дополнительной регулировке расхода потока со сплошным охлаждением всего профиля, достигается заданная температура охлаждаемого проката и геометрия профиля в пределах возможности его правки на правильных

машинах. При этом расход со сплошным охлаждением всего профиля определяется по соотношению (6), где

20

Gy Gcn и ty tt.

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от известного, не выявлены в других технических решениях, и

следовательно, обеспечивают предлагаемо25 му соответствие критерию существенные отличия.

Пример. Предлагаемый способ осуществляют на стане 450 Западно-Сибирского металлургического комбината рри

30 прокатке равнополочного уголка № 100-Х 10 из стали марки СтЗ сп. В начале прокатки при настройке стана измеряют температуру проката на входе в установку охладителя. Она изменяется в пределах 1045-1075° С

35 при среднем значении 1060° С, принятым в дальнейшем за расчетное. Скорость прокатки составляет 8,6 м/с. Заданный диапазон температуры конца охлаждения проката для режима ускоренного охлаждения соответст40 вует 800-820° С. Температура охладителя на входе установки измерения в подводящей магистрали -23° С. Первоначальный расход охладителя на установку оценивают, исходя из накопленных опытных данных для

45 заданного режима охлаждения: общий расход охладителя составляет 1170 м3/ч, расход на участок сплошного охлаждения всего профиля - 480 м3/ч. Установление начальных расходов можно осуществить и другими

50 способами, например на основе регрессионных уравнений или соотношений теплового баланса с использованием усредненных значений параметров процесса охлаждения для заданного режима. После подачи охла55 дитсля на установку и прокатки металла измеряют температуру конца охлаждения проката. Она изменялась в пределах 825- 850° С. Температуры о лздителя нд выходе установки и выходе участка сплошного охладителя профиля -составляют 38 и 39° С

соответственно, чтобы достигнуть заданного значения температуры конца охлаждения проката (810-10° С) рассчитывают, с учетом справочных данных о теплофизических свойствах ю.т.чллз и охладителя, новые значения общего расхода охладителя и расхода на участок сплошного охлаждения tcero профиля. При этом коэффициент теплосъе- ма потока с участка принят равным 0,45.

- - J.27 19.24 1б: 8,5 - WOO - I.60 м3/ч О,, 0.45 1.27 19.14 К 8.6 - jjpr/j- 3№0 -- ОиЭ/ч.

После подачи этих количеств охладителя на устанойку измеряют температуру конца охлаждения проката. Она соответствует заданному диапазону и профиль, получаемый после правильных машин, также соответствует требованиям стандарта. В ходе дальнейшей прокатки металла параметры процесса охлаждения изменялись. Однако, управление расходом охладителя в соответствии с предложенным способом позволяет поддерживать температуру охлажденного проката в требуемом диапазоне при сохранении геометрии профиля. Если охлаждение проката осуществлять в соответствии с известным способом одним потоком, без дифференцированного отбора тепла по элементам профиля, то это приводит к неравномерному распределению температуры по сечению охлажденного проката и, как следствие, к смолковке или размолковке профиля (отклонение от прямого угла). В результате после правки такого металла на правильных машинах не обеспечивается стабильное достижение профиля, отвечающего требованиям стандарта. Использование предлагаемого способа управления процессом охлаждения проката позволяет увеличить выход годного металла на 3,0%. Ожидаемый, экономический эффект составит 3,71 руб. на тонну проката.

Формула изобретения Способ управления процессом охлаждения проката, преимущественно-4-с;:: ных профилей, включающий измерение температуры и скорости проката на входе

устй(.ОБки охлахсдоиия, температуры охладителя кч входе и выходе установки, задание требуемой для данной марки стали и сортамента температуры конца охлаждения

проката, измерение температуры охлажденного металла, расчет расхода охладителя и корректировку подаваемого расхода в зависимости от разницы между измеренной и заданной температурами конца охлаждения

проката, от л и чающийся тем, что, с целью увеличения выхода годного металла, подаваемый поток охладителя делят на поток со сплошным охлаждением всего профиля и поток с избирательным охлаждением отдельных элементов профиля струями, измеряют температуру потока со сплошным охлаждением профиля после охлаждения проката и дополнительно управляют расходом этого потока, значение которого определяют по выражению

S -У-СП-ТЛ) (

0

5

0

где Gen, Ki - расход потока со сплошным

охлаждением профиля и коэффициент

теплос.ъема этого потока;

К - коэффициент теплофизических свойств охладителя и металла;

S - площадь поперечного сечения профиля;

V - скорость прокатки;

Ti - температура металла перед установкой;

Тз заданная температура конца охлаждения проката;

ti - температура потока со сплошным охлаждением профиля после охлаждения проката;

t - температура охладителя на входе установки,

v - С Р СТ7

где См, Со - средние теплоемкости металла и охладителя;

/Эм, плотности металла и охладителя соответственно.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в автоматических системах управления процессом охлаждения фасонного проката. Цель - увеличение выхода годного металла. Способ включает измерение температуры и скорости проката на входе установки, температуры охладителя, задание требуемой температуры конца охлаждения проката и измерение фактического ее значения расчет расхода охладителя и корректировку его в зависимости от разницу между измеренной и заданной температурами конца охлаждения проката, причем при охлаждении проката со сложной геометрией для целенаправленного отбора тепла по сечению подаваемый поток делят на поток со сплошным охлаждением всего профиля и поток с избирательным охлаждением отдельных элементов профиля струями, измеряют температуру потока со сплошным охлаждением профиля после охлаждения проката, рассчитывают и дополнительно управляют расходом потока со сплошным охлаждением профиля. ел с