Способ автоматизированной термической подготовки прокатных валков

 

Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в черной металлургии при подготовке рабочих валков между кампаниями их эксплуатации. Цель изобретения - повышение стойкости валков. Сущность изобретения заключается в том, что нагрев валка осуществляют посекционно по длине его бочки с различной начальной температурой нагревающей жидкости в зависимости от среднемассовой температуры сечения, причем постепенное изменение температуры нагревающей жидкости осуществляют в течение времени установления стационарного распределения температуры по сечению валка. 13 п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

Ш 4 С 21 Э 1/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4293936/23-02 (22) 04.08.87 (46) 15.10.89. Бюл. № 38 (71) Научно-производственное объедине. ние по защите атмосфер, водоемов, использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии (72) Н. И. Самохвалов, В. А. Ботштейн, P. К. Велецкий, Цзян Шао-цзя, Н. Г. Ш,екин и А. 3. Рыжавский (53) 621.785.79(088.8) (56) Бюллетень;:Черная металлургия», вып. 6, 1980, с. 42 — 44.

Авторское свидетельство СССР № 1419773, кл. В 21 В 27/10, 1986.

Изобретение относится к технологии горячей прокатки на непрерывных широкополосных станах и может быть использовано в черной металлургии при подготовке рабочих валков между кампаниями их эксплуатации.

Цель изобретения — повышение стойкости валков.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе подготовки прокатных валков к эксплуата ции, включающем определение распределения температуры по длине бочки валка, подачу на валки водяных струй с переменной интенсивностью по длине бочки и с заданной температурой воды, дополнительно по модели определяют стационарное распределение температуры по сечению валка и время его

„„30„„1514801

2 (54) СПОСОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ

ТЕРМИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ (57) Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в черной металлургии при подготовке рабочих валков между кампаниями их эксплуатации. Цель изобретения — повышение стойкости валков. Сущность изобретения заключается в том, что нагрев валка осуществляют посекционно по длине

era бочки с различной начальной температурой нагревающей жидкости в зависимости от среднемассовой температуры сечения, причем постепенное изменение температуры нагревающей жидкости осуществляют в течение времени установления стационарного распределения температуры по сечению валка. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. установления, распределение среднемассовой температуры по длине бочки валка, а нагрев валка осуществляют посекционно по длине его бочки с различной начальной температурой нагревающей жидкости, равной среднемассовой температуре сечения валка на соответствующем участке по длине его бочки, с последующим постепенным повышением температуры нагревающей жидкости от среднемассовой до максимальной на участках, где среднемассовая температура сечения ниже максимальной, соответствующей температуре поверхности валка, находящегося в клети в установившемся режиме прокатки, и с постепенным понижением температуры нагревающей жидкости от среднемассовой до минимальной на участка х, где среднемассовая темпера1514801

55 тура превосходит минимальную, причем постепенное изменение температуры осуществляют в течение необходимого времени установления стационарного распределения температуры по сечению валка,, а стационарное распределение температуры по сечению и по длине бочки валка, среднемассовую температуру сечения определяют по модели в зависимости от сортамента предполагаемой прокатки, ритма и технологических параметров прокатки.

На чертеже дано распределение среднемассовой температуры по длине бочки (кривая I ), поверхностной температуры (кривая 2) и соответствующее этому распределению температуры терморасширение бочки валка (кривая 3) при прокатке полосы 6)(! 680 мм из стали 08Г2СФБ.

Параметры прокатки следующие: температура полосы в очаге деформации (числитель — головная часть полосы, 843 знаменатель — хвостовая), С скорость вращения валков, м/с

,Z.

1„7 усилие прокатки, Х10" Н вЂ”. —; обжатие

0,17 в клети, о — 35; машинное время прокатки одной полосы, С в 101; пауза, С в 12; производительность, т/ч: максимальная †11, средняя — 1020; время установления температурного распределения, мин — 105.

При существующей на непрерывных широкополосных станах технологии рабочие валки перед завалкой в стан разогревают до 50 — 80 С в установках индукционного подогрева валков или используют для нагрева общецеховую магистраль с горячей водой.

Оптимальным режимом предварительного подогрева рабочих валков является такой режим, при котором происходит максимальное приближение распределения температуры по длине бочки и по сечению валка к такому, какое существует на валке, работающем в клети при установившемся режиме прокатки конкретного сортамента полосы. Это обеспечивает требуемый тепловой профиль валка и исключает брак в начальный период работы стана после перевалки.

Для определения температурного распределения в массе валка, формирующего технологически необходимый тепловой профильь, разработана матем атическая модель тепловых процессов, включающая решение задачи тепловых и энергосиловых балансов при горячей прокатке, задачи термоупругости для конечного цилиндра. Решение первой задачи служит . для определения граничных условий второй задачи. Г1ри этом учитываются сортамент, режи мы прокатки, конструктивные и теплофизи5

40 ческие характеристики материала валков и полосы, характеристики систем охлаждения валков и межклетевого охлаждения полосы. После определения. технологически необходимого теплового профиля валков упрощенный вариант данной модели используется для определения режимов нагрева валков в уста нов ке. Модель реал и зова на в виде комплекса программ для системы автоматизированного управления технологическим процессом (АСУ ТП) и использует текущую информацию о процессе прокатки из информационной системы стана.

В предлагаемом способе автоматизированной термической подготовки валков к эксплуатации перед операцией подогрева валков по разработанной модели определяют распределение температуры по длине бочки и по сечению валка, среднемассовую температуру по длине бочки, соответствующие установившемуся режиму работы валка, а также время, необходимое для выхода валка на установившийся режим работы.

При этом учитываются реальные условия теплообмена на поверхности валка с водой, прокатываемой полосой, оборудованием клети и окружающей средой.

Подогрев валков осуществляют дифференцированно по длине бочки с различной начальной температурой нагревающей жидкости, равной на каждом участка среднемассовой температуре валка. Число участков по длине бочки валка определяется перепадом среднемассовой температуры по длине бочки, а также необходимой точностью настройки тепловогс профиля валка.

Температуру нагревающей жидкости постепенно повышают от среднемассовой до максимальной на участках, где среднемассовая температура сечения ниже максимальной, и постепенно понижают от среднемассовой до минимальной на участках, где среднемассовая температура превосходит минимальную. Причем процесс изменения температуры нагреваюшей жидкости осуществляют в течение всего времени термической подготовки валков.

Нагрев валка жидкостью, имеющей температуру, равную среднемассовой температуре соответствующего участка бочки валка, позволяет су щественно снизить уровень термических напряжений в валке, что способствует повышению их стойкости. Постепенное изменение температуры жидкости от среднемассовой до необходимой температуры поверхности соответствук)щего участка бочки валка позволяет установить требуемое для данного сортамента распределение температуры по длине бочки валка, терморасширение бочки валка, сохраняя при этом уровень термических напряжений минимальным.

Способ реализуется следующим образом.

1514801

Формула изобретения

5

Ъ

Валок, перешлифованный в холодном состоянии на заданный холодный профиль, устанавливают в камеру для термической подготовки, оснащенную коллекторами с форсунками. Коллектор разделен на секции по длине бочки валка. Причем каждая секция имеет автономный подвод жидкости из отдельного резервуара, снабженного системой контроля и регулирования температуры.

В зависимости от сортамента полос, прокатываемых после завалки подготовленных валков, по комплексу программ, реализованных на ЭВМ, определяют распределение среднемассовой и поверхностной температуры по длине бочки валка, терморасширение бочки валка, а также время выхода валка на установившийся режим работы. Причем шлифовку валка в холодном состоянии осуществляют с учетом терморасширения бочки валка после подогрева. При этом суммарный холодный шлифовочный профиль и термический за счет подогрева должны обеспечивать необходимый завалочный профиль валков.

В соответствующих каждой секции по длине бочки валка резервуарах подготовки жидкости устанавливают начальную температуру жидкости, равную среднемассовой температуре сечения валка. Подготовку валка осуществляют с плавным изменением температуры жидкости в каждом резервуаре от среднемассовой до температуры поверхности бочки валка, соответствующей установишейся температуре поверхности валка при прокатке данного сортамента полос.

Пример. Подготовку прокатного валка к . эксплуатации по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. По программам определяют распределение температуры по длине бочки и по сечению валка при прокатке полосы 6Х I680 мм из стали 08Г2СФБ (см. чертеж). Знание этого распределения позволяет установить исходное значение температур охлаждающей (нагревающей) жидкости в каждой секции коллектора, соответствующее значениям среднемассовой температуры на соответствующем участке бочки валка, а также время, необходимое для установления в массе такого распределения температур.

На чертеже приведена часть исходных (из информационной системы стана) и расчетных (по модели) данных, при которых будет указанное распределение среднемассовой температуры и терморасширений по длине бочки валка.

Конкретизируя подготовку прокатного валка к эксплуатации, исходные и расчетные данные которого приведены на чертеже, можно отметить следующее: подготовка прокатного валка в завалке в VI клеть стана

2000 НЛМК должна производиться в течение 105 мин; начальная температура воды, подаваемой на валок в средней части его

40 бочки, составляет 90 С и соответствует значению среднемассовой температуры валка на этом участке (на остальных участках— аналогично); постепенное повышение температуры означает, что в процессе подготовки валка за 105 мин температура водяных струй должна быть увеличина с

90 С в начале подготовки до 94 С в конце подготовки; постепенное понижение температуры водяных струй означает, что на крайних секциях бочки валка начальная температура водяных струй соста вляет 52 С, в конце подготовки через 105 мин — 50 С; на участке, где среднемассовая температура равна поверхностной, температура водяных струй постоянна в процессе подготовки.

Положительный эффект достигается за счет более точной подготовки валков с необходимым по технологии завалочным профилем. Это позволяет повысить производительность стана в первые 1 — 2 ч работы после перевалки на 25О. Стан 2000 НЛМК имеет среднечасовую производительность

1000 т/ч. При этом, в среднем, в первый час после перевалки прокатывается 500—

600 т, во второй — 650 — 700 т.

Предлагаемый способ позволяет сразу после перевалки вести прокатку на уровне среднечасовой производительности. При этом уменьшается износ валков по сравнению с прототипом на 10 за счет правильного профилирования его бочки, а также увеличивается выход листа 1 сорта на 0,5Я в первые часы работы стана после перевалки. Уменьшение износа валков оказывает в дальнейшем благотворное влияние на устойчивость процесса прокатки.

Предлагаемый способ автоматизированной термической подготовки валков позволяет сократить время подготовки валков к эксплуатации, а также производить точную и качественную подготовку бочки валка под завалочный профиль, что повышает качество проката. Существенное уменьшение уровня термических напряжений в период подготовки к завалке и в начальный период работы стана способствует повышению их сто йкост и.

1. Способ автоматизированной термической подготовки прокатных валков к эксплуатации, включающий нагрев и определение распределения температуры на поверхности валка по длине его бочки, подачу на валки водяных струй с переменной интенсивностью по длине бочки и с заданной температурой воды, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости валков, дополнительно определяют стационарное распределение температуры по сечению валка и время его установления, распределение среднемассовой температуры по длине бочки валка, соответствующие

1514801

8 жением температуры воды до температуры поверхности валка на участках, где среднемассовая температура выше температуры поверхности валка, причем монотонные повышение и понижение температуры воды осуществляют в течение времени установ. ления стационарного распределения температуры по сечению валка.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение температуры проводят ана10 литически по математической модели.

100

80 о

70 « с

4 80

" 50

50

20

ИЮ 1500

100 300 500 7й7 1000

Ялик додег //алка, п т

Составитель А. Кулемин

Редактор И. Касарда Техред И. Верес Корректор Т. Палий

Заказ б! 95/28 Тираж 530 П одп и с но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

7 установившемуся режиму работы валка при эксплуатации, а подачу на валки водяных струй осуществляют посекционно по длине бочки с начальной температурой воды, равной среднемассовой температуре сечения валка на соответствующем участке по длине его бочки, а последуюшим монотонным повышением температуры воды до температуры поверхности валка на участках, где среднемассовая тем пер ату ра ниже тем перату ры поверхности валка, и с монотонным пони1

000 о б00 «

3 ф.

100