Способ непрерывной холодной прокатки полос в многоклетьевом стане

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к холодной прокатке стальных полос в непрерывном многоклетьевом стане. Задача изобретения - повышение качества полос и экономичности процесса. Способ непрерывной холодной прокатки полос в многоклетьевом стане включает пропуск полос через прокатные клети, измерение и регулирование в них расходов смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), измерение температуры СОЖ на входе (при подаче в клеть) и на выходе из клети (на сливе), а также регулирование теплового профиля рабочих валков последней клети их секционным (зонным) охлаждением. В процессе прокатки дискретно через интервалы времени измеряют температуру СОЖ на входе и выходе из последней клети, определяют действительную разность этих температур и сравнивают эту разность с требуемой, а суммарный расход СОЖ в группе клетей, предшествующее последней клети, между замерами температуры регламентирован математической зависимостью. Технический результат при использовании изобретения заключается в снижении неплоскостности прокатываемых полос и расхода эмульсола для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к холодной прокатке стальных полос в непрерывном многоклетьевом стане.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ холодной прокатки полос в непрерывном многоклетьевом стане, включающий пропуск полос через прокатные клети, измерение и регулирование в них расходов смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), измерение температуры СОЖ на входе (при подаче) в клеть и на выходе из клети (на сливе), а также регулирование теплового профиля рабочих валков последней клети их секционным (зонным) охлаждением с целью обеспечения плоскостности прокатываемых полос, причем в последней клети устанавливают (задают) усилие прокатки (а не величину обжатия). [См., например, А. Д. Белянский, Л. А. Кузнецов, И.В. Франценюк. Тонколистовая прокатка. Технология оборудования.- М., Металлургия, 1994, с.158-159, с.343 и с.364, соответственно].

Недостатком известного способа является отсутствие регламентации суммарного расхода СОЖ в клетях, предшествующих последней клети в зависимости от разности температур СОЖ на выходе из последней клети (на сливе) и на входе в последнюю клеть. Следствием этого является низкая эффективность регулирования плоскостности полос по каналу секционного охлаждения рабочих валков и, в результате, низкая планшетность готовых полос и листов. Известным способом не достигается оптимальная разность температур рабочих валков последней клети и подаваемой на них смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), называемая тепловым напором СОЖ.

Тепловой напор СОЖ, обеспечивающий эффективное регулирование теплового профиля валков, а следовательно, плоскостности полос, должен составлять не менее 5^oС. Между разницей температур СОЖ на входе и выходе из клети и тепловым напором СОЖ существует тесная корреляционная связь. Уровень этой разницы температур до 2^oС соответствует тепловому напору СОЖ до 4^oС. Чем выше эта разница, тем больше тепловой напор СОЖ.

В известном способе разность температур СОЖ на выходе (t_вых) и входе (t_вх) в последнюю клеть составляет 0,5...2^oС и недостаточна для обеспечения эффективного регулирования плоскостности полос по каналу теплового профилирования рабочих валков их секционным охлаждением. Это объясняется тем, что деформационные режимы в последней клети стана и уровни расходов СОЖ в клетях, предшествующих последней, применяемые при прокатке по известному способу, не обеспечивают достаточного разогрева рабочих валков и теплового напора СОЖ.

Не регламентируемое снижение расходов СОЖ в клетях, предшествующих последней, с целью повышения количества тепла, вносимого в последнюю клеть с полосой и разогрева ее рабочих валков, приводит к превышению величины Δt_д (разности температур СОЖ на выходе и на входе последней клети, соответственно) над предельной величиной (3...14^oС в зависимости от типа теплообменника). В результате теплообменники систем подачи СОЖ в клети стана не справляются с охлаждением СОЖ. Условия циркуляции в системе становятся нестабильными и сопровождаются повышением температуры СОЖ на входе в клети. Это приводит к нарушению стабильности температурного режима стана, что недопустимо.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в снижении неплоскостности прокатываемых полос и расхода эмульсола для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ непрерывной холодной прокатки полос в многоклетьевом стане включает пропуск полос через прокатные клети, измерение и регулирование в них расходов смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), измерение температуры СОЖ на входе (при подаче в клеть) и на выходе из клети (на сливе), а также регулирование теплового профиля рабочих валков последней клети их секционным (зонным) охлаждением. В процессе прокатки дискретно через интервалы времени измеряют температуру СОЖ на входе и выходе из последней клети, определяют действительную разность этих температур и сравнивают эту разность с требуемой, а суммарный расход СОЖ в группе клетей, предшествующей последней клети, между замерами температуры устанавливают по зависимости: где Q₁ - суммарный расход СОЖ в клетях, предшествующих последней клети, устанавливаемый между замерами температуры внутри текущего интервала времени, м³/ч; Q₂ - суммарный расход СОЖ в клетях, предшествующих последней клети, установленный между замерами температуры внутри предыдущего интервала времени, м³/ч; k - коэффициент, безразмерный, равный 0,002...0,5; Δt_д - действительная разность температур СОЖ на выходе из последней клети и на входе в последнюю клеть, ^oС; Δt_тp - требуемая разность температур СОЖ на выходе из последней клети и на входе в последнюю клеть, при этом требуемую разность температур Δt_тp устанавливают в пределах 3...14^oС.

Уменьшение неплоскостности прокатываемых полос будет происходить вследствие оптимизации при установлении суммарного расхода СОЖ в клетях, предшествующих последней в процессе прокатки. Качество регулирования плоскостности по каналу теплового профилирования рабочих валков последней клети существенно улучшается за счет увеличения теплового напора подаваемой на валки СОЖ Δt_тн до уровня не менее 5^oС за счет уменьшения подачи СОЖ в группе клетей, предшествующих последней клети. При этом показателем изменения теплового напора служит разность температур СОЖ на выходе из последней клети и на ее входе. (Прямое измерение теплового напора СОЖ на действующих станах крайне затруднено из-за отсутствия надежных датчиков для измерения температуры валков в процессе прокатки. Оснащение действующих станов надежными средствами контроля температуры рабочих валков требует существенных капитальных затрат).

Диапазон изменения требуемой разности температур Δt_тp по предлагаемому способу составляет 3. . . 14^oС. Установление требуемой разности температур Δt_тp<3С не позволяет достичь технического эффекта, так как тепловой напор СОЖ при этом не достигает нижнего предела в ^oС, необходимого для эффективного регулирования плоскостности по каналу теплового профилирования валков. Увеличение требуемой разности температур свыше 14^oС ограничено техническими возможностями теплообменников системы подачи СОЖ в последнюю клеть действующих непрерывных многоклетьевых станов холодной прокатки. Внутри диапазона 3. . . 14^oС требуемую разность температур устанавливают в зависимости от возможностей теплообменника конкретного стана. Если они будут превышены, то начнет повышаться температура СОЖ на подаче в клеть, что недопустимо. Поэтому, чем выше степень охлаждения СОЖ в теплообменнике, тем больше устанавливают величину Δt_тр и наоборот.

Коэффициент k устанавливает взаимосвязь величины относительного изменения суммарного расхода СОЖ с величиной относительного отклонения Δt_д от Δt_тр. Его определяют по формуле , где τ_и - продолжительность интервала времени между измерениями температур, мин; τ_c - время стабилизации температуры СОЖ на выходе (сливе) из последней клети после установления нового значения (ступенчатого изменения) суммарного расхода СОЖ в группе клетей, предшествующих последней клети, мин. Время стабилизации τ_c характеризует инерционность процесса изменения Δt_д и зависит от многих конструктивных и переменных технологических параметров. Эта величина может принимать значения 1...30 мин (60...1800 с). Продолжительность интервала времени между измерениями температур выбирают из диапазона 0<τ_и≤0,5τ_c. Экспериментально установили, что минимальная продолжительность интервала времени между замерами температур составляет 3,6 с. Отсюда получим минимальное значение коэффициента: При меньших значениях k не достигается технический эффект. Максимальное значение коэффициента k_max=0,5 устанавливают в случаях, когда τ_и = 0,5τ_c. Этим ограничивают чрезмерное уменьшение суммарного расхода СОЖ в тех возможных случаях, когда Δt_д≈0, то есть, температуры СОЖ на подаче в последнюю клеть и на сливе практически одинаковы в начальный период применения способа.

Измерение температуры через интервалы времени позволяет учесть инерционность процесса стабилизации действительной (фактической) разности температур СОЖ на входе и на выходе из последней клети Δt_n после внесенного на предыдущем временном интервале изменения суммарного расхода СОЖ в клетях стана, предшествующих последней. Как следует из предложенной в способе зависимости, в случае Δt_д<Δt_тр суммарный расход СОЖ, устанавливаемый внутри текущего временного интервала, меньше, чем внутри предыдущего. Наоборот, если Δt_д>Δt_тр, то суммарный расход увеличивают. Изменение установленного суммарного расхода прекращают, когда действительное значение Δt_д станет равным требуемому Δt_тp. Этим достигается такое увеличение теплосодержания полосы, входящей в последнюю клеть, что за счет контактного теплообмена с валками они разогреваются до температуры, обеспечивающей достаточный тепловой напор СОЖ Δt_тн≥5^oС, необходимый для эффективного регулирования плоскостности по каналу теплового профилирования. В то же время, предлагаемый способ предотвращает нарушение стабильности температурного режима и обеспечивает снижение общего расхода СОЖ.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основе этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий других вариантов в пределах формулы изобретения.

Пример. В процессе холодной прокатки пропускают полосы через прокатные клети, измеряют и регулируют в них расходы смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), измеряют температуры СОЖ на входе (при подаче в клеть) и на выходе из клети (на сливе), а также регулируют тепловой профиль рабочих валков последней клети их секционным (зонным) охлаждением. Дискретно, через интервалы времени измеряют температуру СОЖ на входе и выходе из последней клети, определяют действительную разность этих температур и сравнивают эту разность с требуемой, а суммарный расход СОЖ в группе клетей, предшествующей последней клети, между замерами температуры устанавливают по зависимости: где Q₁ - суммарный расход СОЖ в клетях, предшествующих последней клети, устанавливаемый между замерами температуры внутри текущего интервала времени, м³/ч;
Q₂ - суммарный расход СОЖ в клетях, предшествующих последней клети, установленный между замерами температуры внутри предыдущего интервала времени, м³/ч;
k - коэффициент, безразмерный, равный 0,002...0,5;
Δt_д - действительная разность температур СОЖ на выходе из последней клети и на входе в последнюю клеть, ^oС;
Δt_тp - требуемая разность температур СОЖ на выходе из последней клети и на входе в последнюю клеть, при этом требуемую разность температур Δt_тр устанавливают в пределах 3...14^oС.

Прокатку полос из стали 08пс толщиной 2,0 мм на конечную толщину 0,5 мм ведут на пятиклетьевом стане. Экспериментально для данных условий прокатки установлено, что время стабилизации температуры СОЖ на выходе (сливе) из последней клети - τ_c не превышает 12 мин. Измерение температур осуществляют через интервалы времени 4 мин. Коэффициент . В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В 1-м примере из-за того, что установленное значение Δt_тp было занижено, не достигался технический эффект. Валки последней клети разогревались недостаточно, эффективность их теплового профилирования была низкой. Средняя ошибка плоскостности полос, прокатанных за это время, превысила 5,0 IU, что привело к переводу листового проката в низшую категорию плоскостности (ПН) по ГОСТ 19904-90 и частично в брак (беззаказную продукцию).

В третьем примере, наоборот, установленное значение Δt_тр не соответствовало возможностям теплообменника системы подачи СОЖ последней клети - было завышено. В процессе прокатки после 3-го замера температуры был установлен чрезмерно низкий расход СОЖ в клетях 1-4. Вследствие этого, начала повышаться температура СОЖ на входе в последнюю клеть. Был нарушен тепловой режим прокатки, что недопустимо. Чрезмерное увеличение теплового профиля рабочих валков в группе клетей, предшествующих последней, затруднило регулирование плоскостности в этих клетях, что в конечном итоге привело к повышению средней ошибки плоскостности в готовой полосе до 4,9 IU.

В оптимальном примере 2 имеется соответствие между исходными технологическими параметрами и установленным значением Δt_тp, чем обеспечиваются наилучшие условия достижения технического эффекта. Средняя ошибка плоскостности полос не превышала 2,4 IU, что гарантированно обеспечивает получение металла высших категорий плоскостности ПО, ПВ по ГОСТ 19904-90.

Таким образом, применение изобретения позволяет уменьшить отбраковку холоднокатаных полос и листов по плоскостности на 5-6% и уменьшить общий расход эмульсола, используемого для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости.

Формула изобретения

Способ непрерывной холодной прокатки полос в многоклетьевом стане, включающий пропуск полос через прокатные клети, измерение и регулирование в них расходов смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), измерение температуры СОЖ на входе при подаче в клеть и на выходе из клети на сливе, а также регулирование теплового профиля рабочих валков последней клети их секционным зонным охлаждением, отличающийся тем, что в процессе прокатки дискретно через интервалы времени измеряют температуру СОЖ на входе и выходе из последней клети, определяют действительную разность этих температур и сравнивают эту разность с требуемой, а суммарный расход СОЖ в группе клетей, предшествующей последней клети, между замерами температуры устанавливают по зависимости

где Q₁ - суммарный расход СОЖ в клетях, предшествующих последней клети, устанавливаемый между замерами температуры внутри текущего интервала времени, м³/ч;
Q₂ - суммарный расход СОЖ в клетях, предшествующих последней клети, установленный между замерами температуры внутри предыдущего интервала времени, м³/ч;
k - коэффициент, безразмерный, равный 0,002. . . 0,5;
Δt_д - действительная разность температур СОЖ на выходе из последней клети и на входе в последнюю клеть, ^oС;
Δt_тр - требуемая разность температур СОЖ на выходе из последней клети и на входе в последнюю клеть, при этом требуемую разность температур Δt_тр устанавливают в пределах 3. . . 14^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2