Способ управления процессом охлаждения проката

 

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

СО»ОЗ COHETCI, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

<с1>5 В 21 В 37/00, 37/10

ГОСУДАРС1 BENI !ЫЙ КО!.!I1TkT

ПО ИЗОБРЕТЕ!1ИЯ»М И ОГКРЬ! ГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕГЕНИ, (I CD

, 3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813896/02 (22) 13.04.90 (46) 15.01.92. Бюл. N. 2 (71) Западно-Сибирский металлургический комбинат им. 50-летия Великого Октября (72) Ю.Е.Трофимов, С.П.Куртуков, fO.А.Сарапулов, В.И.Шиль и О.А,Павлова (53) 521.771.237-713.1-52(088.8) (56) Патент Японии M 50-5663, кл. В 21 В 37/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 441057, кл. В 21 В 37/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 1219190, кл, В 21 В 37/00, 1984, Авторское свидетельство СССР .М 770586, кл. В 21 В 37/00, 1978. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНЛЯ ПРОЦЕССОМ

ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОКА I А (57) Изобретение olíîñèòñÿ к прокатному производству и может быть использовано в автоматических системах управления проИзобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в автоматических системах управления процессом охгаждения сортового и фасонного проката.

Известен способ управления процессом охлаждения проката, заключающийся в том, что из;.1еряют темп.lðàòóðó кснцл охллдителя. задают требуему»о для дан»ой марки стали l1 сортамента температуру K0I»ца охлл":äcíf1ÿ, рлссчить»г.1 ют по дан I . .I;.1 II,IIlл метрам расход охлади»сля и упр".âëÿþò и";

B 3 I," C lI f 1 C C T l1 O T 3 H i1 «;. f » l I! 1 э Т и Х fl," »т л м е Tров, зл,см д Iÿ партии .:олос Лопал»;»телl но опр:.;:е I> к; ср»;, »I.е с:Оросlvl г»ро лтки»1

„„ Щ „„17О4872А1 цессом 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 ес значения расчет расхода охладителя и корректировку его в зависимости от разницы между измеренной и заданной темперзтурами конца охлаждения проката, причем при охлаждении проката со сложной геометрией для целенаправленного отбора тепла по сечснию подаваемый поток делят на поток со сплошным охлаждением всего профиля и поток с избирательным охлаждением отдельнь» элементов профиля струя»1и, измеряют температуру потока со сплошным охлаждением профиля после охлажде»»ия проката, рассчитывают и дополнительно управляют расходом потока со сплошным охлаждением профиля. перемещения концевой части полосы через установку после ее выхода из последней кле и стана и при отклонении средней скорости прокатки на величину больше заданной, включают дополнительную секцию установки охлаждения.

Однако данный способ не обеспечивает получение стлбильных механических свойств проката, тлк клк не учитывает флктич cK0I1 Температуры конца охлаждения

I,;етлллл. г,ро;.Il того, г»Гт»1 l ерм»»чсско» ° 1 упроч»»ОГ»ии изделий со слож:»ой геометр»ей различные эл»тл»енты про„ »»ля охллждлются

llcряв»»Омерно, что привод;IT к корабле»» ю

rIP;ч ИЛЯ.

1704072 (1; ..:..слое близ..".и гс технической сущнос1и к предлагаемс.-1у является изсг.ретен;le, вкл:.чающее .; ерьн ;e тс;лперат. ры и скор,. ; .; проката на вх:.-,е установки, температуры охладите я на .ходе и выходе установки охлажде .,я,:.; ание требуемой длч дан-гой марки с- 1,1 . СсртамЕн з тЕМпературы конца охлаждения, иэмерение температуры охлажденнс;о металла, расчет расхода схладителя и корректировку подаваемого рас. ода в =--:=-ис .мости от разницы между измеренной и заданной температуры конца охлаждения проката.

Данное техниче:.ое решение применяется при охла кдени i проката простых форм профилей типа круга в сплошном потоке охладителя. Фасон ые профили, такие как уголок, швеллер, балка, характеризуется неравномерным распределением металла по сечению профиля. Поэтому при рсализации этого решения не, озможно обеспечить дифференцированный отбор тепла по элементам профиля. Возникающие трудности приводят к короблен тя профиля, бурежкам, не обеспечению требуемой температуры конца охлаждения проката. Следствием этого является низкий ьыход годного металла по заказам.

Цель изобретения — повышение выхода годного металла.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем измереwe температуры и скорости проката на входе установки охлажде ия, 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, подаваемый поток охладителя делят нг поток со сплошным охлаждением всего профиля и поток с избирательны л охлаждением отдельных элементов профиля струями, измеряют те.лпературу потока со сплошным охлаждением профиля после охлаждения проката и дополнительно управляют расходом этого потока. значение которого определяют по выражению

S бсп -Kt K. где Gc, Kl — расход потока со сплошным охлаждением пр;.,üi.èëÿ и коэффициент

1еплссьема этого потока;

К вЂ” коэффициент теплофизических свойств охладителя и мет; лла;

S = площадь поперечного сечения профиля;

5 V — скорость прокатки;

T1 — температура металла перед уста)ювкой;

Тэ — заданная температура конца охлаждения проката;

10 t1 — температура потока со сплошны л охлаждением профиля после охлаждения проката;

t — температура охладителя на входе установки.

К С, а, Со po

Оу =- Кс Gy(ty - t), (2) где CM, Co — средние теплоемкости металла

20 и охладителя; р, р, — плотности металла и охладите- . ля соответственно.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с известным позволил установить

25 соответствие предлагаемоготехнического решения критерию изобретения "новизна".

Новый положительный эффект от реализации предлагаемого способа заключается в увеличении выхода годного проката по мехаЗ0 ническим свойствам и уменьшения отсортировки металла из-за коробления профиля путе л обеспечения дифференцированности охлаждения по сечению профиля и согласованной подачи охладителя по участкам установки.

З5 Дифференцированность охлаждения по сечению проката достигается посредством деления подаваемого потока охладителя на поток со сплошным охлаждением всего профиля и поток с избирательным охлаждением

40 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), Выбор же рационального режима подачи охладителя с целью одновременного решения двух задач — обеспечения заданной тем50 пературы охлажденного проката и достижения приемлемой геометрии профиля — затруднителен беэ учета теплосьемов с участком установки. Для знания последних достаточно определить теплосьем с одного иэ

55 участков охлаждения. Теплссьем потоком с уча "1KG охлаждения определяется по известному выражению

1704872 где Qy — тепласьем потокам с участка охлаждения;

Gy — расход подаваемого охладителя на участок;

ly — температура охладителя на выходе 5 участка охлаждения;

Ко = Са р o — теплофизический коэффициент схладителя.

Проведенные исследования показывают, что достижение приемлемых результа- 10 тов при управлении процессам охлаждсния возможна, если ссуществляeTÑÀ поддержание определенного теплосьема на одном из участков оп)гждения установки при неизменных остальных параметров працессг ох- 15 лаждения. Тогда, задавая эна .ение Оу = Оз из соотношения (2), определяем текущее значение расхода охладителя

Оз (у Ц (3) Q = к„v S (т1 — тз) . (4) 35 где К» = С„.р„— коэффициент теплофиэических свойств металла. Так как величина Оз есть доля общего теплосъема, то

Оз = К1 О = К1 Км V $ (Т1- Тз), (5) где К1 определяется на основании опытных данных. Тогда количество охладителя, необходимое для подачи на участок охлаждения, 45 рассчитывгется по соотношению

Км 50 где

Ко

Выбор y)ecTI a co спла.т)ным охлаждением все) а прс, : ля для допалнителы)ага управления псд;;ваемагс I<;» l)elo рос>:o„.а

rr охлздителя обус )авл..н Do.,. ажнссть)а измерения Te÷ïeð:- турь потока на ета выладе после охло. .;дeII я проката. Гсущастви1ь е измсренис 1а )порэтуры на у гастке избира(е л ь ного o ° ".,1:т.,, I I)я и р!1 C l I I ) I1)1 o I I и Рд;1ч е

Поскольку существующие методы расчетов процессов теплообмена при охлаждении проката, характеризующиеся 25 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 количест- 30 во тепла, которое необходимо снять с схлаждаемого проката. определяется по соотношению охладителя на отдельные элементы профиля значительно сложнее. В этом случае при рассредоточенной подаче охладителя по дли))е и сечению профиля трудность связана с неог)ределенность)о места для осуществления измерения температуры охладителя после охлаждения.

Таким образом, при упргвлени)1 общим потоком охладителя и дополнительной регулировке расхода потока со сплошным охлаждением всего профиля, достигается заданная температура охлаждаемсга проката и геометрия профиля в пределах вазможности его правки на правильных машинах. При этом расход со сплошным охлаждением всего профиля определяется по соотношению (6), где

Gy=Gcn и ty=t)

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от известного, не выявлены в других технических решениях, и следовательно, обеспечивают предлагаемому соответствие критерию "существенные отличия

Пример. Предлагаемый способ осуществляют на стане "450" Западно-Сибирского металлургического комбината г)ри прокатке равнополочного уголка Л". 100-Х10 из стали марки Ст3 сп. В начале прокатки при настройке стана измеряют температуру проката на входе в установку охладителя.

Она изменяется в пределах 1045-1075 при среднем значении 1060 С, принятым в дальнейшем за расчетное. Скорость прокатки cocTBOIIReT 8,6 м/с. Заданный диапазон температуры конца охлаждения проката для режима ускоренного охлаждения соответствует 800-820 С. Температура охладителя на входе установки измерения в подводящей магистрали -23 С. Первоначальный расход охладителя на установку ацснивают, исходя иэ накопленных опытныхданныхдля заданного режима охлаждения: общий расход охладителя составляет 1170 м /ч, расз ход на участок сплошного охлаждения всего профиля — 480 м /ч. Установление начальз ных расходов можно осуществить и другими способал)и, например на основе регрессионных уравнений или соотношений теплового баланса с использованием усредненных значений параметров процесса охлаждения для заданного режи)»а. После псдэчи ахладитсля на устана..ку и прокатки ))cтоллл измеряют температуру конца оллождения проката. Она изменялась в flp:,",,I,Ix 825850 С. Температуры охладителя на выходе установки и выходе участка спло;ш ого а:лад)Ten проф.)ля.ссстав1я)ат .й ) 3Ó С

1704872 соответстве11но, что и достиг",/ть эадз11;1ого значени» температуры конца охлажре14èÿ проката (81v -10 С) рассчит61вают, с учетом справочных данных о теплофизических свойствах t. * -таяла и охлади-сля, нов61е значения обще о рэсхздэ охлад 1теля и расхода на участок спло13ного охлэькдения всего профиля. При этом коэффициент теплосьема потока с участка принят равным 0,45.

1060 — 810 . з

Q — 1.27 19.24 10 8,6 - — --- . 3.600 = 1;60 и /ч

38 — 23

Ор, =0.45 -1.27. 19,24. 1У 8.6 — - — —. 3600-- 030н /ч, 1060 — 810

Осп =K> K к-ф

Формула изобретения

Способ управления процессом охлаждения проката, преимущественно:c::: ных профилей, включающий измерение температуры и скорости проката на входе где С1, Со — средние теплоемкости металла и охладителя; р v. p o — плотности металла и охладителя соответственно.

Составитель A.Ñåðãååâ

Редактор И.Сегляник Техред M.Моргентал Корректор A.Oñàóëåíêo

Заказ 147 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

После подачи этих количеств охладителя на установку 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 требо-:эниям стандарта. Использование предлагаемого способа управления процесссм охлаждения проката позволяет увеличить выход годного металла на 3,07.

Ожидаемый экономический эффект составит 3,71 руб. на тонну проката. уста,.овки охлаждения, температуры охладителя на входе и выходе установки, задание требуемой,11ля данной марки стали и сортакхента температуры конца охлаждения

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

10 проката, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода годного металла, подаваемый поток схладителя делят на поток со сплошным охлаждением всего профиля и поток с избирательным охлах;дением от15 дельных элементов профиля струями, измеряют температуру потока со сплошным охлаждением профиля после охлаждения проката и дополнительно управляют расходом этого потока, зчачение которого опре20 деляют по выражению

25 где 60п, К1 — расход потока со сплошным охлаждением профиля и коэффициент теплосъема этого потока;

К вЂ” коэффициент теплофиэических свойств охладителя и металла;

S — площадь поперечного сечения профиля;

Ч вЂ” скорость прокатки;

Ò2 — температура металла перед установкой;

Тз-заданная температура конца охлаждения проката;

ti — температура потока со сплошным охлажден ием п рофил я после охлаждения проката;

t — температура охладителя на входе установки,