Способ управления процессом охлаждения углового проката

 

Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к способу управления процессами охлаждения углового проката. Сущность изобретения: за температуру проката принимают измеренное значение температуры полки уголка, измеряют угол при вершине профиля и температуру места сочления полок после охлаждения проката, а поток охладителя делят на два подпотока в месте сочления полок, причем расходы охладителя подпотоков меняют в зависимости от отклонения угла полок от прямого.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использован в автоматических системах управления процессом охлаждения углового проката.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий измерение температуры и скорости проката на входе установки, температуры охладителя на входе и выходе установки, задание требуемой для данной марки стали и сортамента температуры конца охлаждения проката, измерение температуры конца охлаждения проката, расчет охладителя и корректировку подаваемого расхода охладителя в зависимости от разницы между измеренной и заданной температурами конца охлаждения проката, измерение перед установкой длительности паузы между последовательно прокатываемыми полосами, сравнение ее с заданной, при паузе больше заданной, перед расчетом измеряют расход охладителя на входе в установку, а в расчете расхода охладителя за значение температуры охладителя (t₂^р) на выходе установки принимают значение, определяемое по формуле t^p₂ t₁+K·V·S (1) где T₂^и измеренная температура конца охлаждения проката; G^и измеренное значение расхода охладителя.

Однако фасонные профили характеризуются сложной геометрией и неравномерным распределением металла по сечению профиля. Поэтому при реализации этого решения невозможно обеспечить дифференцированный отбор тепла по элементам профиля. Возникающие трудности приводят к "серповидности" раската в вертикальной плоскости, "смолковке" или "размолковке" профиля. Следствием этого является низкий выход годного металла по заказам.

Техническое решение предложения заключается в том, что в способе управления процессом охлаждения углового проката, включающем измерение температуры и скорости проката на входе установки охлаждения, измерение температуры охладителя на входе и выходе установки, задание требуемой для данной марки стали и сортамента температуры конца охлаждения проката, измерение температуры конца охлаждения проката и расхода охладителя на входе установки, измерение перед установкой длительности паузы между последовательно прокатываемыми полосами, расчет расхода охладителя и корректировку подаваемого расхода охладителя по измеренным значениям параметров, согласно изобретению подаваемый поток охладителя делят на поток со сплошным охлаждением всего профиля и два подпотока для двустороннего охлаждения места сочленения полок, измеряют угол при вершине профиля и температуру места сочленения полок после охлаждения проката, за значение температуры охлажденного поката принимают измеренное значение температуры полки уголка, задают соотношение расходов потока охладителя со сплошным охлаждением профиля и общего потока, дополнительно корректируют расход охладителя по подпотокам, причем при температуре места сочленения полок больше (меньше) температуры полки, соответственно увеличивают (уменьшают) расходы по подпотокам пропорционально разнице этих температур, при значении измеренного угла больше (меньше) прямого одновременно увеличивают (уменьшают) расход подпотока для охлаждения места сочленения полок сверху и уменьшают (увеличивают) расход второго подпотока пропорционально величине отклонения угла.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом 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 уменьшение отсортировки металла из-за коробления профиля путем согласования подачи охладителя по подпотокам для обеспечения дифференцированности охлаждения проката по сечению профиля.

Обеспечение дифференцированности охлаждения по сечению проката достигается посредством деления подаваемого потока охладителя на поток со сплошным охлаждением всего профиля и два подпотока для двустороннего охлаждения места сочленения полок (вершины уголка) сверху и снизу. Соответственно этому баланс охладителя запишется как G G_сп + G_в + G_н, (2) где G_сп расход потока со сплошным охлаждением профиля; G_в, G_н соответственно расходы по подпотокам для охлаждения места сочленения полок сверху и снизу; G общий расход охладителя, определяемый согласно прототипу по соотношениям G K·V·S (3) t₂ где t₂ температура охладителя на выходе установки; t₂^и измеренная температура на выходе установки; τ длительность паузы между последовательно прокатываемыми полосами;
τ_з заданное значение паузы.

Практика работы показывает, что для достижения приемлемых результатов при управлении процессом охлаждения проката необходимо поддержание пропорциональной подачи расходов охладителя на установку. Так поддержание заданного соотношения G_сп/G обеспечивает осуществление дифференцированного отбора тепла по сечению профиля. Однако разнотолщинность элементов профиля и воздействие различного рода возмущений, приводит к тому, что после охлаждения металл имеет различную температуру по сечению профиля температуры полки и места сочленения полок отличаются. Поэтому при дальнейшем остывании проката на холодильнике возникает "серповидность" раската, т.е. концы раската загибаются, что приводит к значительным трудностям при правке металла на правильных машинах. Исследованиями установлено, что если температура места сочленения полок Т_м больше температуры полки Т_п, то концы раската загибаются вверх, и, наоборот, если Т_м меньше Т_п, то наблюдается "серповидность" раската вниз. Причем степень искривления раската пропорциональна разнице этих температур. Изменяя расход охладителя, подаваемого на место сочленения полок (G_в+G_н) на величину Δ G₁ и соответственно меняя расход потока со сплошным охлаждением профиля достигается устранение "серповид- ности", причем
Δ G₁ j ˙Δ T (4) где Δ Т Т_м Т_п
j коэффициент, определяемый опытным путем.

Кроме того, поскольку место сочленения полок подвергается двустороннему охлаждению, необходимо обеспечить требуемый отбор тепла при избирательном охлаждении профиля сверху и снизу. Нарушение этого условия приводит к отклонению угла при вершине профиля за пределы, превышающие возможности правильных машин при правке проката. Установлено, что если величина измеренного угла (α) после охлаждения больше прямого угла, то это приводит к получению "размолковки". Обратная ситуация, когда измеренный угол меньше прямого к "смолковке" профиля. Корректируя расход охладителя по подпотокам G_в и G_н на величину Δ G₂достигается устранение "смолковки" ("размолковки") профиля, причем
ΔG₂=β˙Δα (5) где Δα (90 α) отклонение измеренного угла от прямого;
β коэффициент, определяемый опытным путем.

Для условий работы стана "450" ЗСМК значения G_сп/G, j, β составляют 0,43-0,72; 1,8-2,2 м³/(^oC ˙ ч); 48-53 м³/(град ˙ ч) соответственно.

Таким образом, при управлении общим потоком охладителя и дополнительной корректировке расходов по подпотокам достигается заданная температура охлаждаемого проката и геометрия профиля в пределах возможности его правки на правильных машинах.

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

П р и м е р. Предлагаемый способ осуществляли на стане "450" Запсибметкомбината при прокатке равнополочного уголка 90х7 из стали марки Ст 3 сп. В начале прокатки, при настройке стана измерили температуру проката на входе в установку охлаждения. Она изменялась в пределах 1040-1060^оС при среднем значении 1050^оС, принятом за начальное. Скорость прокатки составляла 10,2 м/с. Заданный диапазон температуры конца охлаждения проката для режима ускоренного охлаждения соответствовал 800-820^оС. Температура охладителя на входе установки, измеренная в подводящей магистрали -22^оС. Установки расходов охладителя на установку в соответствии с первоначальным соотношением G_сп см/G= 2/3 равнялись
G 1150 м³/ч
G_сп G ˙ 2/3 1150 ˙ 2/3=690 м³/ч
G_в + G_н G G_сп 1150-690 460 м³/ч
Расходы по подпотокам G_в и G_н были равны по 230 м³/ч. После подачи охладителя на установку и прокатки металла измерили температуру конца охлаждения проката (полки уголка) и температуру места сочленения полок (вершину уголка). Их средние значения были 750^оС и 790^оС соответственно, а температура охладителя на выходе установки составляла 37^оС при прокатке с паузой между последовательными полосами 2-3 с. Величина "серпа" (концы раската подняты вверх) была 30-35 см, измеренная величина угла при вершине профиля 89,2 град. ("смолковка"). Для достижения заданного значения температуры конца охлаждения проката (810-10^оС), устранения "серпа" и получения приемлемого значения угла между полками уголка, рассчитали, с учетом формул (3) и (4) новые значения расходов
G 920 м³/ч
G_сп 920 2/3 610 м³/ч
G_в + G_н 920-610 310 м³/ч
Для корректировки "серпа" по формуле (5) с учетом коэффициента j=2 рассчитали величину коррекции Δ G₁
Δ G₁= 2 ˙ (790-750) 80 м³/ч
Скорректированный суммарный расход по подпотокам составил G_в + G_н 310 + Δ G₁ 310 + 80 390 м³/ч
Для одного подпотока
G_в(G_н) 390/2 195 м³/ч
Скорректированный расход по потоку со сплошным охлаждением профиля составил
G_сп 610 Δ G₁ 610-80 530 м³/ч
Для коррекции угла рассчитали по формуле (5) с учетом коэффициента β 50 величину Δ G₂
Δ G₂ 50 ˙ (90-89,2) 40 м³/ч
С учетом величин отклонения температуры места сочленения полок от температуры полок и величины угла, расходы по подпотокам составили
G_в 195 Δ G₂ 195 40 155 м³/ч
G_н 195 + Δ G₂ 195 + 40 235 м³/ч
После подачи этих количеств охладителя на установку и прокатки металла температура конца охлаждения соответствовала заданному диапазону, величина "серпа" не превышала 5-10 см. Смолковка уменьшилась на 30^l. Этого было достаточно чтобы правильная машина обеспечила необходимую геометрию профиля. Использование предлагаемого способа управления процессом охлаждения углового проката позволяет увеличить выход годного металла на 2,5-3,0%

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОХЛАЖДЕНИЯ УГЛОВОГО ПРОКАТА, включающий измерение температуры и скорости проката на входе установки охлаждения температуры охладителя на входе и выходе установки, задание требуемой для данной марки стали и сортамента температуры конца охлаждения проката, измерение температуры охлажденного металла и расхода охладителя на входе установки, измерение перед установкой длительности пуазы между последовательно прокатываемыми полосами, расчет расхода охладителя и его корректировку по измеренным значениям параметров, разделение потоков охладителя на потоки сплошного и избирательного охлаждения, отличающийся тем, что за значение температуры охлажденного металла принимают измеренное значение температуры полки уголка, измеряют угол при вершине профиля и температуру места сочленения полок после охлаждения проката, поток избирательного охлаждения делят на два подпотока для двустороннего охлаждения места сочленения полок, причем изменяют расход потока избирательного охлаждения до выравнивания температур места сочленения полок и полки, для устранения отклонения угла от прямого изменяют соотношение расходов подпотоков.