Способ управления процессом охлаждения фасонного проката

 

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в автоматических системах управления процессом охлаждения фасонного проката, преимущественно уголка и швеллера. Задача, решаемая изобретением, увеличение выхода годного металла. Сущность изобретения: способ включает измерение температуры и скорости проката на входе установки охлаждения, температуры охладителя на входе и выходе установки, расхода охладителя на входе установки, задание требуемой для данной марки стали и сортамента температуры конца охлаждения проката, измерение температуры охлажденного металла, расчет расхода охладителя и его корректировку по измеренным значениям параметров, разделение общего расхода охладителя на потоки сплошного и избирательного охлаждения. При этом за значение температуры охлажденного металла принимают среднее значение температур полок профиля, делят поток избирательного охлаждения на два подпотока для раздельного охлаждения полок профиля и изменяют расходы подпотоков до выравнивания температур полок с температурой охлажденного металла.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в автоматических системах управления процессом охлаждения фасонного проката, преимущественно уголка и швеллера.

Известен способ управления процессом охлаждения 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, расчет расхода 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 на выходе установки принимают значение, определяемое по формуле t^p₂ t₁+S·K·V· (1) где t₂^р расчетная температура охладителя на выходе установки; Т_и² измеренная температура конца охлаждения проката; Q^и измеренное значение расхода охладителя [1] Однако данный способ не обеспечивает высокий выход годного металла.

Наиболее близким к изобретению является способ управления процессом охлаждения фасонного проката [2] 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, расчет расхода охладителя и корректировку подаваемого расхода в зависимости от разницы между измеренной и заданной температурами конца охлаждения проката, деление подаваемого потока охладителя на поток со сплошным охлаждением всего профиля и поток с избирательным охлаждением отдельных элементов профиля струями, измерение температуры потока со сплошным охлаждением профиля после охлаждения проката и управление расходом этого потока, значение которого определяют по выражению G_сп= K·K₁· (2) где G_сп, К₁ расход потока со сплошным охлаждением профиля и коэффициент теплосъема этого потока; К коэффициент теплофизических свойств охладителя и металла; S площадь поперечного сечения профиля; V скорость прокатки; Т₁ температура металла перед установкой;
Т₂ заданная температура конца охлаждения проката;
t₃ температура потока со сплошным охлаждением профиля после охлаждения проката;
t₁ температура охладителя на входе установки;
K (3) где CBar_м,CBar_o средние теплоемкости металла и охладителя;
ρ_м,ρ_o плотности металла и охладителя соответственно.

Недостатком способа является нестабильность механических свойств проката и геометрии профиля, что приводит к низкому выходу годного металла.

Изобретение решает задачу увеличения выхода годного металла.

Это достигается тем, что в способе управления процессом охлаждения проката, включающем 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, расчет расхода охладителя и его корректировку по измеренным значениям параметров, разделение общего расхода охладителя на потоки сплошного и избирательного охлаждения, в отличие от прототипа за значение температуры охлажденного металла принимают среднее значение температур полок профиля, делят поток избирательного охлаждения на два подпотока для раздельного охлаждения полок профиля и изменяют расходы подпотоков до выравнивания температур полок с температурой охлажденного металла.

Положительный эффект от реализации изобретения увеличение выхода годного проката по механическим свойствам и уменьшение отсортировки металла из-за коробления профиля посредством дополнительного управления расходами для охлаждения полок профиля.

Для повышения точности оценки общего расхода охладителя, определения "серповидности" полос проката производят измерение температур обеих полок профиля после охлаждения в установке. Если температуры первой и второй полок соответственно Т_п1 и Т_п2, то за значение температуры охлажденного проката Т₂ принимают значение.

Т₂ 0,5 ˙ (Т_п1 + Т_п2). (4)
Практика показывает, то "серповидность" полос в горизонтальной плоскости возникает при различии температур между полками профиля, причем концы раската загибаются в сторону полки с большей температурой. Условием устранения "серповидности" является обеспечение равного теплосъема с полок профиля посредством выделения из общего потока охладителя двух подпотоков для раздельного охлаждения полок профиля. Исследованием установлено, что степень искривления раската пропорциональна разности температур полок профиля /Т_п1-Т_п2/. Устранение "серповидности" достигается увеличением расхода подпотока для охлаждения "горячей" полки профиля и уменьшением расхода подпотока для охлаждения "холодной" полки на величину
ΔG_п=λ˙Т₂-Т_п1(2)| (5) где λ коэффициент, определяемый опытным путем.

Кроме того, при управлении процессом охлаждения проката необходимо поддерживать пропорциональную подачу расходов охладителя на установку. Поддержание соотношения G_п/G (где G_п G_п1 + G_п2 общий расход по подпотокам) на заданном уровне обеспечивает осуществление дифференцированного отбора тепла по сечению профиля. Для условий стана "450" ЗСМК значения λ, G_п/G составляют 1,4-2,2 м³/(С ˙ ч). 0,20-0,44 соответственно. Таким образом, при управлении общим потоком охладителя и дополнительном регулировании охлаждения полок профиля достигается заданная температура охлажденного проката и геометрия профиля в пределах возможности его правки на правильных машинах.

П р и м е р. Предлагаемый способ осуществляли на стане "450" Запсибметкомбината при прокате швеллера [12] из стали марки Ст3сп. В начале прокатки при настройке стана измерили температуру проката на входе в установку охлаждения. Она изменялась в пределах 1060-1080^оС при среднем значении 1070^оС, принятом за начальное. Скорость прокатки составила 10,1 м/с. Заданный диапазон температуры конца охлаждения проката для режима ускоренного охлаждения соответствовал 840-860^оС. Температура охладителя на входе установки, измеpенная в подводящей магистрали. 21^оС. Значение расхода охладителя на установку (оценивали на основе накопленных опытных данных для заданного режима охлаждения) было принято 1150 м³/ч. С учетом первоначального соотношения G_п/G 0,32 расход охладителя на полки составил
G_п G ˙ 0,32 1150 ˙ 0,32 370 м³/ч
На одну полку
G_п1(G_п2) 370/2 185 м³/ч.

После подачи этих количеств охладителя и прокатки металла измерили температуру полок уголка. Средние значения темпе- ратур Т_п1 и Т_п2равнялись 845 и 895^оС, соответственно (Т₂ 870^оС), а температура охладителя на выходе установки 31^оС при прокатке с паузой между последовательными полосами 1-2 с. Величина горизонтального "серпа" 20-40 см. По формуле теплового баланса рассчитывали расход охладителя для достижения заданной температуры конца охлаждения проката (850 ± 10^оС).

G 1250 м³/ч
Тогда G_п 1250 ˙ 0,32 400 м³/ч
G_п1(G_п2) 400/2 200 м³/ч.

В соответствии с формулой (4) и коэффициентом λ 1,8 величина Δ G_п для устранения "серпа" равнялась:
G 1,8 ˙Т₂-Т_п1| 1,8 ˙870-845| 45 м³/ч.

Скорректированные расходы охладителя на полки составили
G_п1 200-45 155 м³/ч
G_п2 200 + 45 245 м³/ч
После корректировки общего расхода охладителя и корректировок расходов на полки профиля измеренные значения температур полок отличались не более чем на 15^оС и соответствовали заданному интервалу температур конца охлаждения металла. Серповидность проката находилась в пределах правки на всех 4-х правильных машинах.

Использование предлагаемого способа управления процессом охлаждения углового проката позволяет увеличить выход годного металла на 2,5-3,0%

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОХЛАЖДЕНИЯ ФАСОННОГО ПРОКАТА, преимущественно уголка и швеллера, включающий измерение температуры и скорости проката на входе установки охлаждения, температуры охладителя на входе и выходе установки, расхода охладителя на входе установки, задание требуемой для данной марки стали и сортамента температуры конца охлаждения проката, измерение температуры охлажденного металла, расчет расхода охладителя и его корректировку по измеренным значениям параметров, разделение общего расхода охладителя на потоки сплошного и избирательного охлаждения, отличающийся тем, что за значение температуры охлажденного металла принимают среднее значение температур полок профиля, делят поток избирательного охлаждения на два подпотока для раздельного охлаждения полок профиля и изменяют расходы подпотоков до выравнивания температур полок с температурой охлажденного металла.