Способ нагрева отражающей поверхности экранов теплосохраняющей установки из исходного холодного состояния на широкополосовом стане горячей прокатки
Изобретение предназначено для снижения расхода электрической энергии при производстве горячекатаных полос. Способ включает нагрев экранов по меньшей мере в два этапа (предварительный и окончательный), переходящих из одного в другой, при этом на предварительном этапе нагрев осуществляют до промежуточной температуры, на окончательном этапе - до требуемой температуры. Снижение расхода электрической энергии при сохранении производительности и обеспечении заданной температуры смотки полосы в рулон обеспечивается за счет того, что предварительный этап нагрева осуществляют путем прокатки в черновой группе стана по меньшей мере одной партии полос, а окончательный - путем пропускания через экраны электрического тока, при этом в процессе реализации окончательного этапа нагрева прокатку в чистовой группе клетей осуществляют с постоянной скоростью не ниже средней скорости прокатки аналогичной полосы на этом же стане при прокатке с ускорением и не выше максимальной скорости прокатки аналогичной полосы при ее прокатке с ускорением.
Изобретение относится к черной металлургии, точнее к процессу горячей прокатки стали на широкополосовых станах, имеющих черновую и чистовую группы клетей.
Производство непрерывно-литых слябов позволило существенно увеличить их массу. В свою очередь производство горячекатаных полос из слябов повышенной массы привело к проблеме поддержания заданного температурного режима прокатки, сводящейся к обеспечению постоянства распределения температуры конца прокатки по длине готовой полосы при формировании на входе в чистовую группу клетей так называемого температурного клина. Дополнительно отмеченная проблема обострилась из-за все возрастающих цен на энергоносители и соответственно из-за целенаправленной технической политики по снижению нагрева (подогрева) слябов в нагревательных печах, по снижению энергозатрат.
Известен способ нагрева отражающей поверхности экранов теплосохраняющей установки путем теплоаккумулирования в процессе прокатки и транспортирования по меньшей мере одной партии полос (см., например, SU 1519799 A1, 07.11.1989).
Известному способу присущи два существенных недостатка. Во-первых, тепловая инерционность, состоящая в необходимости прохождения нескольких штук раската, чтобы отражающая поверхность нагрелась до рабочей температуры. Во-вторых, относительно низкая (максимум 80%) и к тому же неравномерная по длине металла степень снижения потерь тепла проходящего под экранами металла (подката), которая не может быть устранена из-за самой сути способа экранирования.
Известен способ нагрева из исходного холодного состояния отражающей поверхности экранов теплосохраняющей установки на широкополосовом стане горячей прокатки, имеющем черновую и чистовую группы клетей, включающий нагрев экранов, по меньшей мере, в два этапа, переходящих из одного в другой, с нагревом на предварительном этапе до промежуточной температуры, на окончательном этапе до требуемой температуры (см. RU 2288050 С1, 29.03.2005).
По существенным признакам известный способ наиболее близок к предлагаемому способу, поэтому принят за прототип.
Однако известному способу присущ существенный недостаток, состоящий в значительных затратах электрической энергии в процессе нагрева экранов ТСУ из исходного холодного состояния до промежуточной температуры.
Предлагаемый способ нагрева из исходного холодного состояния отражающей поверхности экранов теплосохраняющей установки на широкополосовом стане горячей прокатки, имеющем черновую и чистовую группы клетей, свободен от этого существенного недостатка. В нем устранены излишние затраты электрической энергии в процессе нагрева экранов из исходного холодного состояния на предварительном этапе до промежуточной температуры.
Технический результат достигается тем, что в способе нагрева из исходного холодного состояния отражающей поверхности экранов теплосохраняющей установки на широкополосовом стане горячей прокатки, имеющем черновую и чистовую группы клетей, включающем нагрев экранов, по меньшей мере, в два переходящих из одного в другой этапа, с нагревом на предварительном этапе до промежуточной температуры, на окончательном этапе - до требуемой, согласно изобретению предварительный этап нагрева осуществляют путем прокатки в черновой группе стана по меньшей мере одной партии полос, а окончательный - путем пропускания через экраны электрического тока, при этом в процессе реализации окончательного этапа нагрева прокатку в чистовой группе клетей осуществляют с постоянной скоростью не ниже средней скорости прокатки аналогичной полосы на этом же стане при прокатке с ускорением и не выше максимальной скорости прокатки аналогичной полосы при ее прокатке с ускорением.
Способ нагрева из исходного холодного состояния отражающей поверхности экранов теплосохраняющей установки (ТСУ) на широкополосовом стане горячей прокатки, имеющем черновую и чистовую группы клетей, реализуют следующим образом.
На широкополосовом стане горячей прокатки (в основном непрерывном, 3/4 непрерывном, 2/3 непрерывном и реже на полунепрерывном стане, имеющем черновую и чистовую группы клетей с промежуточным рольгангом между ними), оборудованном на промежуточном рольганге ТСУ типа описанной в патенте РФ №2268791 от 28 июня 2004 г. В21В 1/26, процесс использования теплосохраняющей установки для снижения охлаждения прокатываемого металла (подката) в процессе передачи его из черновой в чистовую группу клетей включает нагрев экранов из исходного холодного состояния, по меньшей мере, в два этапа, переходящих из одного в другой.
На предварительном этапе осуществляют прокатку, по меньшей мере, одной партии полос (до 300 т), предназначенных заказчикам, не предъявляющим повышенных требований к параметрам готовых полос по механическим свойствам или по продольной и поперечной разнотолщинности, или по всем этим параметрам. Теплосохраняющую установку при этом используют как теплоаккумулирующую (по аналогии с патентом SU 1519799 A1 от 07.11.1989).
Уже при прохождении 4...5-й полос отражающие поверхности экранов секций, ближние к летучим ножницам, из исходного холодного состояния разогревают до уровня температуры 930...950°С, которая во время пауз между штуками прокатываемого металла снижается до значений 600...750°С. По мере увеличения числа прокатанных полос описанный температурный режим экранов стабилизируется на указанных цифрах. Число прокатанных полос при реализации предварительного этапа обычно не превышает массы одной плавки (например, до 300 т и последнее определено параметрами плавильного агрегата). При этом в секциях ТСУ, ближних к черновой группе клетей, уровень температуры экранов к концу предварительного этапа разогрева достигает 700...800°С, снижаясь во время пауз до 600...750°С. На этом в описываемом способе заканчивают первый (предварительный) этап нагрева экранов ТСУ из исходного холодного состояния и переходят ко второму, окончательному, этапу нагрева.
Окончательный этап в способе нагрева из исходного холодного состояния отражающей поверхности экранов ТСУ следует непосредственно за предварительным этапом и состоит в нагреве до требуемой температуры путем пропускания через экраны электрического тока.
Экраны таким образом нагревают до температуры верхней поверхности металла, поступающего из черновой группы под секции экранов (980...1070°С), при этом в качестве уровня требуемой температуры нагрева экранов используют данные датчика температуры, установленного на выходе из черновой группы стана широкополосовой горячей прокатки.
В процессе реализации описанного окончательного этапа нагрева экранов прокатку в чистовой группе клетей осуществляют на постоянной скорости. Значения скорости чистовой прокатки устанавливают не ниже средней скорости прокатки аналогичной полосы на этом же стане при прокатке с ускорением и не выше максимальной скорости прокатки этой же полосы при ее прокатке с ускорением. Выполнение первого условия обусловлено необходимостью исключить снижение производительности стана при реализации настоящего способа. Выполнение второго условия обусловлено необходимостью обеспечить заданную температуру смотки полосы в рулон без реконструкции системы охлаждения полосы на отводящем рольганге широкополосового стана.
В целом, выполнением обоих из указанных условий повышают производительность широкополосового стана горячей прокатки не менее чем на 5%. Кроме того, благодаря постоянству всех (особенно температурно-скоростных) условий прокатки во всех клетях чистовой группы и охлаждения по длине полосы на отводящем рольганге повышают качество готовых полос. При этом снижают затраты электрической энергии на нагрев экранов ТСУ из исходного холодного состояния.
Пример.
На непрерывном широкополосовом стане, оборудованном 4-мя нагревательными печами, черновой группой из пяти клетей, промежуточным рольгангом протяженностью 140 м, чистовой группой из семи клетей кварто, отводящим рольгангом длиной 100 м с системой охлаждения готовых полос, из горячих слябов толщиной 240 мм прокатывают несколько партий полос толщиной 3,0 мм. Промежуточный рольганг стана оборудован ТСУ, аналогичной описанной в патенте РФ №2268791 от 28 июня 2004 г. При этом ТСУ содержит 33 секции длиной 2400 мм каждая с итоговым числом нагреваемых элементов экранов 40 в каждой секции. Перед началом прокатки ТСУ находится в холодном (20...30°С) состоянии.
При отключенной подаче электрического тока через нагреваемые элементы ТСУ на стане прокатывают первую партию полос массой 300 т (масса плавки). Осуществляют предварительный этап нагрева отражающих поверхностей всех секций экранов до промежуточной температуры, так что в конце паузы между партиями полос отражающие поверхности экранов имеют температуру 600...750°С.
Первый этап нагрева из исходного холодного состояния отражающих поверхностей экранов теплосохраняющей установки переводят непосредственно в окончательный этап путем пропускания через экраны электрического тока. Осуществляют прокатку остальных партий полос. При этом на выходе из черновой группы (5-й клети) датчиком температуры фиксируют заданную технологией температуру конца черновой прокатки металла, например, 980°С. Путем описанного пропускания электрического тока через экраны секций ТСУ обеспечивают разогрев экранирующей поверхности экранов ТСУ до 980°С к моменту входа каждой штуки металла под первую секцию экранов ТСУ.
На выходе металла из-под ТСУ по всей длине металла (подката) обеспечивают постоянную температуру на уровне 980°С. При этом экранирование подката снизу обеспечивают воздушной окалиной в специальных емкостях межроликовых плит (это техническое решение известно из литературы и практики эксплуатации ТСУ).
В процессе реализации окончательного нагрева экранов прокатку в чистовой группе клетей осуществляют с постоянной скоростью, равной 10,5 м/с в последней чистовой клети, которая выше средней скорости прокатки аналогичной полосы на этом же стане при прокатке с ускорением, но ниже максимальной скорости прокатки аналогичной полосы при ее прокатке с ускорением, которая определена длиной прокатываемого сляба и принятым темпом ускорения.
Расход электрической энергии на единичный разогрев экранов из исходного холодного состояния ТСУ снижают на 302 кВт·ч. В течение года эксплуатации указанный разогрев осуществляют n раз. Во столько раз соответственно снижают расход энергии в течение года работы стана.
Способ нагрева из исходного холодного состояния отражающей поверхности экранов теплосохраняющей установки на широкополосовом стане горячей прокатки, имеющем черновую и чистовую группы клетей, включающий нагрев экранов, по меньшей мере в два переходящих из одного в другой этапа, с нагревом на предварительном этапе до промежуточной температуры, на окончательном этапе - до требуемой, отличающийся тем, что предварительный этап нагрева осуществляют путем прокатки в черновой группе стана по меньшей мере одной партии полос, а окончательный - путем пропускания через экраны электрического тока, при этом в процессе реализации окончательного этапа нагрева прокатку в чистовой группе клетей осуществляют с постоянной скоростью не ниже средней скорости прокатки аналогичной полосы на этом же стане при прокатке с ускорением и не выше максимальной скорости прокатки аналогичной полосы при ее прокатке с ускорением.
