Способ охлаждения горячей полосы, наматываемой в рулон горячей полосы, устройство для охлаждения рулона горячей полосы, устройство управления и/или регулирования и полоса металла

Авторы патента:


Способ охлаждения горячей полосы, наматываемой в рулон горячей полосы, устройство для охлаждения рулона горячей полосы, устройство управления и/или регулирования и полоса металла
Способ охлаждения горячей полосы, наматываемой в рулон горячей полосы, устройство для охлаждения рулона горячей полосы, устройство управления и/или регулирования и полоса металла

 

C21D1/02 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2499644:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения контролируемого равномерного охлаждения рулона горячей полосы и получения однородных свойств рулон (1) горячей полосы (2) размещают в устройстве промежуточного хранения, при этом рулон опирают и вращают (100) посредством контакта его боковой поверхности (5) с, по меньшей мере, одним элементом для охлаждения в виде ролика (3, 7). Управление процессом охлаждения намотанной в рулон (1) горячей полосы (2) осуществляют с помощью устройства, содержащего машиночитаемый программный код, который имеет управляющие команды. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способу охлаждения горячей полосы, наматываемой в рулон горячей полосы посредством промежуточного устройства хранения, отличающегося от наматывающего устройства. Кроме того, изобретение относится к устройству для охлаждения рулона горячей полосы, а также к устройству управления и/или регулирования для устройства охлаждения рулона горячей полосы. Наконец, изобретение относится к полосе металла.

При изготовлении горячей полосы посредством стана горячей прокатки, как правило, в конце стана горячей прокатки горячая полоса наматывается на наматывающем устройстве в рулон горячей полосы. При этом горячая полоса, как правило, уже прошла участок охлаждения, на котором устанавливается желательная структура горячей полосы и, тем самым, ее свойства. Металлы, которые проходят через подобные процессы, представляют собой, например, сталь, алюминий и медь. Однако в прокатных станах горячей прокатки также обрабатываются и другие полосы из других металлов.

В частности, при структурах современных качеств металлов, в частности, стали, алюминия и меди, может иметь место то, что их металлургические свойства также после собственно горячей прокатки изменяются. Например, во время охлаждения рулона горячей полосы могут происходить локальные упрочнения рулона горячей полосы в месте для хранения полосы, которые в последующем процессе холодной прокатки для этого рулона горячей полосы могут привести к практически не преодолеваемому препятствию для качества полосы этой полосы металла. В особенности подобные препятствия проявляются при разматывании рулона горячей полосы циклически с переменной длительностью периода, что обусловлено изменяющейся за счет сматывания окружностью полосы. Подобные циклические колебания жесткости могут, например, привести, особенно в многоклетьевых прокатных станах холодной прокатки, в особенности, в тандемных прокатных станах, к самоусиливающимся колебаниям, которые негативно влияют на качество изготавливаемой полосы металла.

Чтобы устранить проблему самоусиливающихся колебаний в многоклетьевых прокатных станах холодной прокатки, может, например, предусматриваться, что полосы металла подобных чувствительных качеств металла прокатываются на одноклетьевом прокатном стане холодной прокатки.

Однако это приводит к повышенному времени прокатки соответствующей полосы металла, чтобы достичь конечных размеров соответствующей полосы металла, и, тем самым, экономически менее эффективно по сравнению с прокаткой полосы металла в многоклетьевом прокатном стане холодной прокатки.

Из выложенной заявки DТ 24 50 548 А1 известно устройство охлаждения для прокатываемого материала, в частности, рулонов полосы, которые охлаждаются периодически с помощью гондол, перемещающих желоб охлаждающей жидкости. Это решение требует большого пространства для размещения и не подходит для требований современных качеств металла.

Из патента США US 4869089 известно устройство, которое препятствует теплоотдаче от рулона горячей полосы, за счет того, что если превышается заданная разность температур между внешним и внутренним слоем рулона горячей полосы, - теплоизолирующее покрытие, то скорость охлаждения самого внешнего слоя рулона горячей полосы снижается. Таким образом, эта публикация рассматривает - по отношению к длине полосы - крупномасштабные температурные помехи при охлаждении рулонов горячей полосы при их промежуточном хранении.

В основе изобретения лежит задача создать способ и устройство, с помощью которых компактным образом для малых по сравнению с боковой поверхностью рулона горячей полосы участков боковой поверхности могут быть получены однородные свойства полосы, в особенности в окружном направлении, а также полосу металла, охлаждаемую таким образом.

Относящаяся к способу часть задачи решается способом охлаждения горячей полосы, наматываемой в рулон горячей полосы посредством устройства промежуточного хранения, отличающегося от наматывающего устройства, при этом рулон горячей полосы во время промежуточного хранения вращается относительно своей оси симметрии и опирается по меньшей мере на участках своей боковой поверхности и посредством контакта его боковой поверхности с по меньшей мере одним физическим элементом охлаждается. Под боковой поверхностью понимается радиально наружу обращенная площадь ограничения рулона горячей полосы, которая образована шириной намотанной горячей полосы самого внешнего витка. Ось симметрии рулона горячей полосы проходит, по существу, через центральную точку рулона горячей полосы перпендикулярно к радиальной протяженности рулона горячей полосы. За счет вращения вокруг этой оси симметрии для обеспечения однородных свойств полосы после охлаждения обеспечивается особенно компактно исполняемый способ действий. Физический элемент имеет жесткую, ограниченную форму относительно его окружения, причем могут быть реализованы самые различные упругие свойства. Например, физический элемент может быть выполнен как жесткое тело, причем боковая поверхность покрыта по меньшей мере на участках упругим материалом, чтобы осторожно опирать рулон горячей полосы и избегать повреждений поверхности. Дополнительно материал по своим термическим свойствам может настраиваться соответственно желательной скорости охлаждения. Тем самым возможно согласованно устанавливать термомеханические свойства физического элемента. В особенности, подобный физический элемент может быть выполнен таким образом, что он вызывает вращение рулона горячей полосы относительно его оси симметрии. За счет того, что физический элемент применяется для равномерного охлаждения рулона горячей полосы, обеспечивается технически очень простое, требующее малого пространства решение. Физический элемент предпочтительно выполнен таким образом, что боковая поверхность рулона горячей полосы контактирует, по существу, по всей высоте боковой поверхности. Устройство промежуточного хранения может быть выполнено, например, как устройство для хранения запаса для рулонов горячей полосы или как транспортировочное устройство для рулонов горячей полосы. В особенности, посредством такого транспортировочного устройства, с одной стороны, рулоны горячей полосы могут доставляться в определенные положения в пределах прокатной установки, с другой стороны, они с помощью соответствующего изобретению способа во время транспортировки равномерно по окружности охлаждаются, за счет чего рулон горячей полосы имеет равномерно высокое качество структуры.

В предпочтительной форме выполнения изобретения физический элемент одновременно применяется как опорный элемент для опирания рулона горячей полосы. Физический элемент может, например, выполняться как подвижный опорный ролик, на котором рулон горячей полосы вращается вокруг своей оси. Кроме того, физический элемент в этом случае выполнен таким образом, что он может воспринимать по меньшей мере частично вес рулона горячей полосы. Понятие «опора» в рамках этой заявки, как правило, следует понимать таким образом, что опора постоянно также обуславливает восприятие силы тяжести рулона горячей полосы опорным элементом. Ролики изгиба для устанавливаемого на оправку наматывающего устройства рулона горячей полосы не являются, например, опорными элементами, так как они, как правило, не воспринимают силу тяжести рулона горячей полосы, а только получают изгибные силы для формования рулона горячей полосы.

В предпочтительном выполнении изобретения определяется средняя температура боковой поверхности рулона горячей полосы, определяется температура сегмента боковой поверхности, в зависимости от отклонения температуры сегмента боковой поверхности от средней температуры боковой поверхности устанавливается время контакта сегмента боковой поверхности с по меньшей мере одним элементом таким образом, что отклонение уменьшается. За счет этого достигается то, что локальные колебания температуры боковой поверхности рулона горячей полосы могут целенаправленно охлаждаться сильнее или слабее, чтобы достичь по возможности одинаковую температуру для всех сегментов боковой поверхности. В любой момент является воспроизводимым и проверяемым, какие сегменты боковой поверхности имеют особенно высокое отклонение от средней температуры боковой поверхности и поэтому требуют особенно высокого или низкого охлаждения. В этом отношении через установку времени контакта соответствующего сегмента боковой поверхности с по меньшей мере одним физическим элементом может устанавливаться теплоотвод соответствующего сегмента боковой поверхности к физическому элементу. За счет этого повышается точность для достижения однородных свойств полосы или свойств рулона.

В особенности имеет преимущество то, что за счет задаваемой скорости вращения рулона горячей полосы устанавливается среднее время контакта сегмента боковой поверхности с по меньшей мере одним элементом, причем при положительном или отрицательном отклонении температуры время контакта относительно среднего времени контакта повышается или снижается. За счет такого способа действий становится возможным особенно просто обеспечивать незначительные отклонения температур сегментов боковой поверхности относительно средней температуры боковой поверхности. Иными словами, это означает, что скорость вращения рулона горячей полосы зависит от того, какую температуру имеет сегмент боковой поверхности, который непосредственно контактирует с элементом, в частности, с физическим элементом.

В предпочтительном выполнении изобретения температура сегмента боковой поверхности определяется бесконтактным образом. Благодаря этому, с одной стороны, не происходит никакого искажения из-за контактного измерения температуры, которое вследствие контакта привело бы к отводу тепла от рулона горячей полосы на устройство измерения температуры. С другой стороны, существует множество известных и технически точных измерительных устройств для бесконтактного определения температуры, с помощью которых может определяться температура сегмента боковой поверхности. Например, могут найти применение пирометры или волномеры.

В другом предпочтительном выполнении изобретения определяется средняя температура боковой поверхности из множества температур, определенных для различных сегментов боковой поверхности. Поэтому средняя температура боковой поверхности сводится к измеренным значениям множества температур, определенных для различных сегментов боковой поверхности. Предпочтительным образом средняя температура боковой поверхности формируется из определенных температур сегментов боковой поверхности в пределах последнего оборота рулона горячей полосы. Так, для определения средней температуры боковой поверхности, последние измеренные значения определенного сегмента боковой поверхности постоянно заменяются новым измеренным значением для этого сегмента боковой поверхности, за счет чего осуществляется соответствующее согласование средней температуры боковой поверхности с постоянным охлаждением рулона горячей полосы. За счет применения множества сегментов боковой поверхности, с одной стороны, повышается точность для равномерности охлаждения рулона горячей полосы, и одновременно улучшается определение средней температуры боковой поверхности.

В другом предпочтительном выполнении изобретения охлаждение сегмента боковой поверхности посредством по меньшей мере одного элемента заранее вычисляется с помощью модели, и время контакта устанавливается на основе вычисления. Это, в частности, имеет преимущество, если предусмотрено множество физически, охлаждающим образом действующих элементов, которые одновременно контактируют с различными сегментами боковой поверхности рулона горячей полосы. Такая модель базируется на уравнении теплопроводности и может, кроме того, учитывать возможные фазовые переходы для охлаждаемого металла. Также могут учитываться тепловое излучение и конвективный теплообмен для рулона горячей полосы. За счет применения модели охлаждения для охлаждения рулона горячей полосы может достигаться особенно точное и целенаправленное охлаждение рулона горячей полосы. В частности, процесс охлаждения может изменяться таким образом, что, например, сумма отклонений температур сегментов боковой поверхности от средней температуры боковой поверхности для некоторой целевой заданной температуры становится минимальной. Вращение рулона горячей полосы затем посредством модельных расчетов управляется таким образом, что достигается желательный результат. В частности, за счет использования модели может достигаться то, что наматываемая горячая полоса или рулон горячей полосы имеет однородные свойства структуры, и, например, нежелательных свойств полосы или свойств рулона горячей полосы с привлечением обусловленных процессом охлаждения изменений свойств полосы или свойств рулона горячей полосы можно избежать или их можно устранить еще во время охлаждения. За счет применения модели для процесса охлаждения можно, при обстоятельствах, таким образом повлиять на структуру, что она становится оптимальной для последующей холодной прокатки. Это может касаться не только колебаний жесткости полосы металла, но и жесткости полосы металла как таковой. В частности, можно, например, за счет определения подходящей скорости охлаждения в пределах возможных допусков обеспечить полосу, оптимизированную для требований холодной прокатки.

В другом предпочтительном выполнении изобретения охлаждающая способность по меньшей мере одного элемента устанавливается, предпочтительно управляется и/или регулируется. Это позволяет, например, к физическому элементу подводить охладитель, с помощью которого можно оказывать влияние на теплоотвод от сегмента боковой поверхности, находящегося в контакте с физическим элементом. В случае жидкого или газообразного элемента может, например, осуществляться постоянный массообмен, чтобы обеспечивать соответствующую охлаждающую способность и, например, избегать нагрева элемента до нежелательной температуры. Установка охлаждающей способности является, например, тогда целесообразной, когда возникают особенно высокие отклонения температур отдельных сегментов боковой поверхности от средней температуры боковой поверхности. Если бы подобные отклонения происходили только через время контакта с охлаждающим элементом, без влияния на охлаждающую способность, то это имело бы следствием значительное повышение продолжительности охлаждения для всего рулона горячей полосы. Для того чтобы время охлаждения всего рулона горячей полосы и при таких условиях поддерживать малым, можно, например, повысить охлаждающую способность по меньшей мере одного элемента, чтобы температуру этого сегмента боковой поверхности по возможности быстро выровнять со средней температурой боковой поверхности. При необходимости, за счет целенаправленного управления или регулирования охлаждающей способности по меньшей мере одного элемента еще реализуется желательное влияние на структуру рулона горячей полосы. В частности, при управлении или регулировании охлаждающей способности по меньшей мере одного элемента может задаваться скорость охлаждения рулона горячей полосы. Это означает, что при необходимости для заполнения промежутков процесса в прокатном стане холодной прокатки, например, рулон горячей полосы охлаждается быстрее, но, однако, равномерно, чтобы, например, оптимальным образом полностью загрузить стан холодной прокатки.

Относящаяся к устройству часть задачи решается устройством управления и/или регулирования для устройства для охлаждения рулона горячей полосы с машиночитаемым программным кодом, который содержит управляющие команды, которые при выполнении программного кода побуждают устройство управления и/или регулирования выполнять способ согласно одному из пунктов 1-8 формулы изобретения. Благодаря применению устройства управления и/или регулирования для выполнения вышеописанного способа, может быть реализована особенно высокая точность при охлаждении рулона горячей полосы, что находит свое воплощение в улучшенной способности прокатки рулона горячей полосы в стане холодной прокатки.

Относящаяся к устройству часть задачи также решается устройством для охлаждения рулона горячей полосы с по меньшей мере одним физическим элементом, охлаждающим сегмент боковой поверхности, с элементом хранения для опирания рулона горячей полосы на его боковой поверхности, с приводным устройством для вращения рулона горячей полосы вокруг его оси симметрии и с устройством управления по пункту 14 формулы изобретения, посредством которого приводное устройство операционно подсоединяется. Посредством подобного устройства обеспечивается возможность особенно простого и точного охлаждения рулонов горячей полосы, в частности, чувствительных к охлаждению рулонов горячей полосы.

В особенно предпочтительной форме выполнения по меньшей мере один физический элемент выполнен как опорный элемент. За счет этого дополнительно повышается компактность устройства. Физический элемент за счет этого получает многофункциональность. Он осуществляет опирание рулона горячей полосы и охлаждение в одном конструктивном элементе.

Предпочтительным образом устройство, кроме того, содержит устройство для определения температуры по меньшей мере одного сегмента боковой поверхности, причем управляющее устройство дополнительно операционно соединено с устройством определения температуры. За счет этого возможно реализовать замкнутый контур регулирования. За счет этого качество рулона горячей полосы дополнительно повышается.

В особенно предпочтительном выполнении приводное устройство содержит по меньшей мере один, в особенности физический, элемент. В особенности, приводное устройство содержит приводной ролик, находящийся в контакте с боковой поверхностью рулона горячей полосы по меньшей мере на участках, который приводит во вращение рулон горячей полосы. За счет этого обеспечивается возможность особенно компактного выполнения устройства. Тем самым физическому элементу придается функция опоры, приводная функция и функция охлаждения.

В особенно предпочтительном выполнении изобретения охлаждающая способность по меньшей мере одного физического элемента является управляемой, в особенности управляемой и/или регулируемой. Тем самым на дополнительный диапазон параметров для охлаждения рулона горячей полосы может оказываться влияние, которым можно управлять охлаждением рулона горячей полосы. Кроме того, управляемость или регулируемость охлаждающей способности по меньшей мере одного элемента обеспечивает быстрое, целенаправленное влияние температуры сегментов боковой поверхности рулона горячей полосы.

Вышеуказанная задача также решается посредством полосы металла, которая охлаждалась согласно способу по любому из пунктов 1-8 и которая за счет этого имеет стандартное отклонение твердости в окружном направлении от среднего значения менее 20%. Для определения твердости могут использоваться известные способы для определения твердости, например, определение твердости по Виккерсу.

Другие преимущества изобретения следуют из приведенного ниже примера выполнения, который поясняется более подробно со ссылками на схематичные чертежи, на которых показано следующее:

Фиг.1 - схематичный вид устройства для охлаждения рулона горячей полосы, подходящего для выполнения способа, соответствующего изобретению,

Фиг.2 - блок-схема последовательности операций способа, соответствующего изобретению.

На фиг.1 показан рулон 1 горячей полосы, состоящий из намотанной горячей полосы 2. Рулон 1 горячей полосы имеет ось S симметрии. Она проходит перпендикулярно плоскости чертежа через центр рулона 1 горячей полосы.

Рулон 1 горячей полосы опирается на три подвижных ролика. На фиг.1 один из этих роликов выполнен как приводной ролик 7. Два других ролика являются пассивными, установленными с возможностью вращения опорными роликами. Как приводной ролик 7, так и два других опорных ролика 3 являются физическими элементами, которые контактируют с частью боковой поверхности 5 рулона 1 горячей полосы. С помощью приводного ролика 7 рулон 1 горячей полосы может вращаться относительно своей оси S симметрии. Ролики 3 или 7 в данном примере выполнения выполнены таким образом, что их высота боковой поверхности по меньшей мере имеет такую же величину, что и высота боковой поверхности рулона 1 горячей полосы. То есть ролики контактируют по всей высоте боковой поверхности с боковой поверхностью 5 рулона 1 горячей полосы.

Если рулон 1 горячей полосы имеет температуру заметно выше комнатной температуры, то рулон горячей полосы отдает тепло как за счет теплового излучения, так и за счет теплопроводности в местах контакта с опорными роликами 3 или приводным роликом 7.

Для предотвращения неравномерного охлаждения в областях контакта рулона 1 горячей полосы с опорными роликами 3 или приводным роликом 7 рулон горячей полосы приводится во вращение вокруг его оси S симметрии. За счет этого достигается то, что каждое место боковой поверхности 5 рулона 1 горячей полосы время от времени контактирует с опорными роликами 3 или приводным роликом 7. Таким образом, это приводит к равномерному охлаждению боковой поверхности 5 рулона 1 горячей полосы.

Для дальнейшего улучшения равномерного охлаждения рулона 1 горячей полосы предусмотрено устройство 6 измерения температуры для определения температуры боковой поверхности 5 рулона 1 горячей полосы.

Согласно фиг.1, предусмотрено устройство 6 измерения температуры для бесконтактного определения температуры боковой поверхности 5. В частности, устройство 6 измерения температуры определяет температуру сегментов 4 боковой поверхности 5 рулона 1 горячей полосы. В данном примере выполнения в случае сегментов боковой поверхности речь идет о выполненных прямоугольными цилиндрических сегментах, то есть проходящие по боковой поверхности ограничительные линии сегментов рассекают основную поверхность цилиндра прямоугольным образом. Это является особенно удобным на практике.

Определенная температура сегментов 4 боковой поверхности подается на устройство 9 управления. Кроме того, из температуры сегментов 4 боковой поверхности, в особенности, для тех, которые определены за один оборот рулона 1 горячей полосы, вычисляется средняя температура боковой поверхности.

Устройство 9 управления сравнивает соответственно определенную температуру сегмента 4 боковой поверхности со средней температурой боковой поверхности 5. В зависимости от отклонения между определенной температурой сегмента 4 боковой поверхности и средней температурой боковой поверхности, осуществляется управление приводным роликом 7.

Устройство 9 управления управляет приводным роликом 7 таким образом, что заданное устройством управления изменение скорости вращения рулона 1 горячей полосы только тогда прикладывается к приводному ролику 7, когда сегмент 4 боковой поверхности, для которого определялась температура и из нее определялись управляющие сигналы для приводного ролика 7, приводится в контакт с первым физическим элементом в направлении вращения, то есть, согласно фиг.1, с опорным роликом 3.

Если температура сегмента 4 боковой поверхности имеет отклонение вверх от средней температурой боковой поверхности, то при контакте сегмента 4 боковой поверхности с первым опорным роликом 3 скорость вращения замедляется, так что время контакта и, тем самым, время для передачи тепла между рулоном горячей полосы и опорным роликом 3 или приводным роликом 7 удлиняется.

Если температура сегмента 4 боковой поверхности ниже, чем средняя температура боковой поверхности, то при контакте этого сегмента 4 боковой поверхности с первым опорным роликом 3 или вторым опорным роликом 3 или приводным роликом 7 скорость вращения соответственно повышается, так что время контакта и, тем самым, время теплообмена между опорными роликами 3 или приводным роликом 7 и сегментом 4 боковой поверхности соответственно поддерживается малым.

Дополнительно устройство 9 управления может обратиться к модели 10, в которой посредством уравнения теплопроводности заранее вычисляется, каким образом температура боковой поверхности 5 локально изменяется. В частности, здесь учитывается, с какими промежутками сегменты 4 боковой поверхности имеют определенные разности температур и предпочтительно по нескольким оборотам рулона 1 горячей полосы заранее вычисляется, как изменяется температура сегментов боковой поверхности с определенными интервалами управления, и на охлаждение рулона горячей полосы оказывается влияние таким образом, что обеспечиваются по возможности однородные свойства намотанной горячей полосы 2 после охлаждения.

В зависимости от предварительного вычисления на модели 10, на устройство 9 управления передается информация, на основе которой устройство 9 управления устанавливает управляющие сигналы приводного ролика 7.

В особенности, модулем 10 модели может определяться средняя скорость вращения рулона 1 горячей полосы, которая ведет к оптимизированному режиму прокатки в последующем процессе холодной прокатки.

Согласно фиг.1, опорные ролики 3 и приводной ролик 7 дополнительно имеют устройство 8 охлаждения. Оно, в частности, его охлаждающая способность также управляется устройством 9 управления. Например, могут использоваться охлаждающие среды или элементы Пельтье.

С помощью устройства 8 охлаждения поверхности приводного ролика 7 или опорных роликов 3 могут термически кондиционироваться. Это означает, что, например, могут устанавливаться постоянные температуры поверхности роликов 3 или 7. В качестве альтернативы, например, поверхности приводного ролика 7 или опорных роликов 3 могут сильно охлаждаться, чтобы установить большие желательные градиенты температуры между боковой поверхностью 5 рулона 1 горячей полосы и поверхностью опорных роликов 3 или приводного ролика 7. За счет этого ускоряется охлаждение рулона 1 горячей полосы. Однако следует учитывать, что разности температур между сегментами боковой поверхности рулона 1 горячей полосы не могут быть слишком большими, чтобы не возникали устранимые неоднородности в горячей полосе 2. Применимый максимальный температурный градиент между сегментом 4 боковой поверхности рулона 1 горячей полосы и одним из роликов 3 или 7, в том числе, зависит от средней скорости вращения, материала горячей полосы 2 рулона 1 горячей полосы и температуры боковой поверхности рулона 1 горячей полосы.

Представленное на фиг.1 устройство реализуется за счет того, что рулон 1 горячей полосы с заданными затратами времени равномерно охлаждается таким образом, что рулон горячей полосы имеет однородные свойства, в частности, однородную прочность, и для последующего процесса холодной прокатки можно избежать или снизить проблемы при прокатке полосы.

На фиг.2 показана блок-схема последовательности операций способа, соответствующего изобретению. На этапе 100 способа рулон горячей полосы приводится во вращение вокруг его оси симметрии.

На этапе 101 способа осуществляются непрерывные измерения температуры сегментов боковой поверхности, из которых по окончании первого вращения, полностью определенного техническими измерениями температуры после начала измерений, определяется средняя температура боковой поверхности на этапе 102 способа. Определение температуры поверхности выполняется последовательно на основе новых температурных значений для непрерывно определяемой температуры сегментов поверхности.

Кроме того, затем из определенной температуры сегмента боковой поверхности осуществляется сравнение со средней температурой на этапе 103 способа. При этом, как правило, устанавливается положительное или отрицательное отклонение от средней температуры боковой поверхности.

Затем, на этапе 104 способа опрашивается, должен ли выполняться предварительный расчет процесса охлаждения рулона горячей полосы с помощью модели охлаждения. За счет этого качество процесса охлаждения может дополнительно повышаться.

Если это не желательно, то на этапе 105 способа проверяется, должно ли предприниматься управление охлаждающей способностью охлаждающих рулон горячей полосы, например, физических элементов, которые на участках контактируют с рулоном горячей полосы. Этот опрос целесообразен лишь в том случае, если охлаждающая способность физических элементов является устанавливаемой.

Охлаждающая способность регулируемых по их охлаждающей способности элементов может, например, устанавливаться целенаправленно в том случае, если рулон горячей полосы должен предоставляться в течение определенного короткого времени для холодной прокатки.

Если целенаправленное регулирование охлаждающей способности не желательно, то, на основе измеренной температуры сегмента боковой поверхности и средней температуры на этапе 106 способа осуществляется управляющее воздействие в приводном устройстве для вращения рулона горячей полосы. Оно выполняется таким образом, что управляющее воздействие приводит к уменьшению отклонения температуры сегмента боковой поверхности от средней температуры боковой поверхности.

В частности, в этом случае приводное устройство с помощью устройства управления управляется таким образом, что управляющее воздействие, то есть повышение или снижение времени контакта относительно среднего времени контакта сегмента боковой поверхности с физическим элементом, только тогда становится действующим, когда соответствующий сегмент боковой поверхности с соответствующей измеренной температурой вступает в контакт с физическим элементом.

Если температура определяемого сегмента боковой поверхности выше, чем средняя температурой боковой поверхности, то время контакта между этим сегментом боковой поверхности и физическим элементом повышается. Если определенная температура сегмента боковой поверхности ниже, чем средняя температура боковой поверхности, то время контакта между этим соответствующим сегментом боковой поверхности и физическим элементом снижается, то есть скорость вращения повышается, пока этот сегмент боковой поверхности вновь не потеряет контакт с физическим элементом.

Если на этапе 104 способа не желателен предварительный расчет управляемого охлаждения, то на этапе 105 способа может быть подтверждено управление охлаждающей способностью физического элемента. Затем выполняется вычисление и установка желательной охлаждающей способности на этапе 108 способа. Установка охлаждающей способности предпочтительно управляется и/или регулируется на основе определенных температур сегментов боковой поверхности и/или средней температуры. Затем, на основе вычисленной и установленной охлаждающей способности осуществляется управляющее воздействие на этапе 109 способа для приводного устройства, которое учитывает измененную охлаждающую способность физических элементов, контактирующих по меньшей мере на участках с боковой поверхностью рулона горячей полосы. Установка охлаждающей способности может, в частности, использоваться в том случае, если, например, на основе технического дефекта однородное охлаждение без устанавливаемой охлаждающей способности оказалось бы больше невозможным.

Если на этапе 104 способа решено, что должен осуществляться предварительный расчет процесса охлаждения, то и здесь на этапе 105 способа необходимо выбрать, должно ли осуществляться управление охлаждающей способностью, в частности, физических элементов, или нет. Затем осуществляется предварительный расчет процесса охлаждения в зависимости от того, должна ли устанавливаться определенная охлаждающая способность элементов, или нет.

Если должна предприниматься установка охлаждающей способности по меньшей мере одного физического элемента с помощью устройства охлаждения, то осуществляется управляющее воздействие согласно этапу 111 способа для приводного устройства и устройства охлаждения в том отношении, что, с одной стороны, отклонения температуры сегментов боковой поверхности от средней температуры боковой поверхности по возможности минимизируются, чтобы свойства рулона горячей полосы оптимизировались для следующего за этим процесса холодной прокатки, и вместе с тем, насколько возможно, осуществляется влияние на структуру рулона горячей полосы. Кроме того, управляющее воздействие может предусматриваться в зависимости от длительности охлаждения, после которой рулон горячей полосы должен подаваться в стан холодной прокатки, чтобы имела место оптимальная загрузка стана холодной прокатки. В соответствии с этим затем согласуется охлаждающая способность по меньшей мере одного элемента.

Для случая, когда на этапе 105 способа не должно выполняться управление охлаждающей способностью физических элементов, и поэтому, например, длительность процесса охлаждения не играет существенной роли, управляющее воздействие согласно этапу 110 способа для приводного устройства должно, например, выполняться таким образом, что отклонение температур сегментов боковой поверхности от средней температуры боковой поверхности становится по возможности малым, и одновременно на горячую полосу в отношении ее свойств оказывается такое воздействие, что она в последующем процессе холодной прокатки может обрабатываться по возможности хорошо. Установка скорости охлаждения может тогда осуществляться, например, через скорость вращения рулона горячей полосы.

Если осуществляется управляющее воздействие, то на этапе 107 способа опрашивается, должен ли способ выполняться далее. Если да, то осуществляется новое сравнение для сегмента боковой поверхности с новой определенной средней температурой боковой поверхности. Если способ не должен продолжаться далее, то способ завершается после последнего управляющего воздействия.

С помощью подобного способа может обеспечиваться контролируемое равномерное охлаждение рулона горячей полосы, которое оптимизировано в отношении однородной прочности, оптимизированной в отношении холодной прокатки прочности и, при необходимости, в отношении продолжительности охлаждения.

1. Способ охлаждения намотанной в рулон (1) горячей полосы (2), включающий охлаждение рулона, размещенного в устройстве промежуточного хранения, отличающийся тем, что рулон (1) горячей полосы во время промежуточного хранения опирают, по меньшей мере, на участках своей боковой поверхности (5), вращают (100) относительно своей оси (S) симметрии и охлаждают посредством контакта его боковой поверхности (5) с, по меньшей мере, одним элементом для охлаждения в виде ролика (3, 7).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что элемент для охлаждения в виде ролика (3, 7) одновременно используют как опорный элемент для опирания рулона (1) горячей полосы.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что определяют (102) среднюю температуру боковой поверхности рулона (1) горячей полосы, определяют (101) температуру для сегмента (4) боковой поверхности (5) и в зависимости от отклонения температуры сегмента (4) боковой поверхности от средней температуры боковой поверхности устанавливают время контакта сегмента (4) боковой поверхности с, по меньшей мере, одним упомянутым роликом (3, 7) таким образом, что отклонение уменьшается.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что за счет задаваемой частоты вращения рулона (1) горячей полосы устанавливают (100) среднее время контакта сегмента (4) боковой поверхности рулона с, по меньшей мере, одним элементом для охлаждения в виде ролика (3, 7), причем при положительном или отрицательном отклонении температуры время контакта относительно среднего времени контакта повышают или снижают.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что температуру сегмента (4) боковой поверхности рулона определяют (101) бесконтактным образом.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что температуру сегмента (4) боковой поверхности рулона определяют (101) бесконтактным образом.

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что среднюю температуру боковой поверхности сегмента рулона определяют (102) из множества температур, определенных для различных сегментов (4) боковой поверхности рулона.

8. Способ по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что среднюю температуру боковой поверхности сегмента рулона определяют (102) из множества температур, определенных для различных сегментов (4) боковой поверхности рулона.

9. Способ по п.3, отличающийся тем, что охлаждение сегмента (4) боковой поверхности рулона посредством, по меньшей мере, одного элемента для охлаждения в виде ролика (3, 7) заранее вычисляют с помощью модели (10), а время контакта устанавливают на основе вычисления.

10. Способ по любому из пп.4-7, отличающийся тем, что охлаждение сегмента (4) боковой поверхности рулона посредством, по меньшей мере, одного элемента для охлаждения в виде ролика (3, 7) заранее вычисляют с помощью модели (10), а время контакта устанавливают на основе вычисления.

11. Способ по п.8, отличающийся тем, что охлаждение сегмента (4) боковой поверхности рулона посредством, по меньшей мере, одного элемента для охлаждения в виде ролика (3, 7) заранее вычисляют с помощью модели (10), а время контакта устанавливают на основе вычисления.

12. Способ по любому из пп.1, 2, 4-7, 9 или 11, отличающийся тем, что устанавливают (108) охлаждающую способность, по меньшей мере, одного элемента для охлаждения в виде ролика (3, 7).

13. Способ по п.3, отличающийся тем, что устанавливают (108) охлаждающую способность, по меньшей мере, одного элемента для охлаждения в виде ролика (3, 7).

14. Способ по п.8, отличающийся тем, что устанавливается (108) охлаждающая способность, по меньшей мере, одного элемента для охлаждения в виде ролика (3, 7).

15. Способ по п.10, отличающийся тем, что устанавливают (108) охлаждающую способность, по меньшей мере, одного элемента для охлаждения в виде ролика (3, 7).

16. Устройство для охлаждения намотанной в рулон (1) горячей полосы (2), которое обеспечивает опирание и охлаждение боковой поверхности (5) рулона и содержит приводное устройство, имеющее, по меньшей мере, один элемент для охлаждения в виде ролика (3, 7), предназначенный для охлаждения сегмента (4) боковой поверхности (5) рулона и для вращения рулона (1) горячей полосы вокруг его оси симметрии роликом (7), выполненным приводным, и устройство управления охлаждением рулона, соединенное с упомянутым приводным устройством.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один элемент для охлаждения в виде ролика (3, 7) выполнен как опорный элемент.

18. Устройство по п.16 или 17, отличающееся тем, что предусмотрено устройство (6) для определения температуры, по меньшей мере, одного сегмента (4) боковой поверхности и устройство (9) управления, операционно соединенное с устройством (6) определения температуры.

19. Устройство по п.16 или 17, отличающееся тем, что приводное устройство содержит, по меньшей мере, один элемент для охлаждения в виде ролика (3, 7).

20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что приводное устройство содержит, по меньшей мере, один элемент для охлаждения в виде ролика (3, 7).

21. Устройство по п.16 или 17, отличающееся тем, что предусмотрено устройство (8) охлаждения для регулируемого охлаждения, по меньшей мере, одного элемента для охлаждения в виде ролика (3, 7).

22. Устройство по п.18, отличающееся тем, что предусмотрено устройство (8) охлаждения для регулируемого охлаждения, по меньшей мере, одного элемента для охлаждения в виде ролика (3, 7).

23. Устройство по п.19, отличающееся, тем, что предусмотрено устройство (8) охлаждения для регулируемого охлаждения, по меньшей мере, одного элемента для охлаждения в виде ролика (3, 7).

24. Устройство (9) для управления охлаждением намотанной в рулон (1) горячей полосы (2), содержащее машиночитаемый программный код, который содержит управляющие команды для выполнения устройством (9) способа охлаждения намотанной в рулон (1) горячей полосы (2) по п.1.

25. Полоса, намотанная в рулон, охлажденная способом по п.1 и имеющая в окружном направлении рулона стандартное отклонение распределения твердости от среднего его значения менее 20%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматического управления процессом нагрева жидкого металла и может быть использовано для плавления алюминиевых сплавов в газовых отражательных печах ванного типа.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам и устройствам термической обработки железнодорожных рельсов. .

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к термической обработке железнодорожных рельсов. .

Изобретение относится к области термической обработки стали и сплавов и может быть применено для построения кадастра жидкостей по их охлаждающей способности. .

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам и устройствам термической обработки железнодорожных рельсов. .

Изобретение относится к области термической обработки стальных изделий, в частности полосовой и тонколистовой стали. .

Изобретение относится к области термической обработки деталей из стали, в том числе деталей, имеющих сложную форму. .

Изобретение относится к поверхностной закалке деталей и может быть использовано в различных отраслях промышленности. .
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для получения листовой стали на толстолистовых реверсивных станах. Для повышения производительности процесса способ включает нагрев слябов, черновую прокатку в раскат промежуточной толщины, охлаждение раската и последующую его многопроходную чистовую прокатку с регламентированной температурой начала и конца прокатки в лист конечной толщины, при этом охлаждение раската осуществляют путем возвратно-поступательного перемещения по водоохлаждаемым роликам, внутренняя полость бочки которых предварительно заполнена шариками из теплопроводящего материала.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к термической обработке деталей с использованием индукционного нагрева. Для предохранения от окисления и улучшения качества внутренней поверхности детали осуществляют закалку детали с нагрева токами высокой частоты при одновременной подаче охлаждающей жидкости на внутреннюю и наружную поверхности трубных деталей в стенде, который содержит стойку, гидравлический подъемник, приспособление, состоящее из верхнего центра, корпуса и пружины сжатия, нижнего центра, индуктора, узла управления подачи охлаждающей жидкости, при этом в верхнем центре выполнены каналы с определенными сечением и углом для подачи и равномерного распределения охлаждающей жидкости на внутренней поверхности трубной детали.

Группа изобретений относится к области военной техники и может быть использована при создании автоматического стрелкового оружия, например стволов единых пулеметов, изготовленных методом холодного радиального обжатия.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению закаленной мартенситной стали, используемой для изготовления различных конструкционных и приводных деталей.
Изобретение относится к металлургии, в частности к метизному производству, и может быть использовано при производстве из высокоуглеродистой стали проволоки больших диаметров, преимущественно 9-12 мм, предназначенной для изготовления, например, высокопрочной арматуры для железобетонных шпал.

Группа изобретений относится к области термической обработки головки рельсов в охлаждающей ванне. Охлаждающая ванна содержит по меньшей мере один продольный отсек (1), включающий центральную емкость (31) для погружения в нее обрабатываемой головки рельса, подающий коллектор (2) для подачи текучей среды, две вторичные емкости (32), расположенные по бокам от центральной емкости (31) для сбора охлаждающей текучей среды, когда она переливается через верхний край первичной центральной емкости (31).
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в металлургии, машиностроении, промышленности стройматериалов при нагреве мелких изделий машиностроения под закалку, нормализацию, отпуск и цементацию.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности и т.д.
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в металлургии, машиностроении, промышленности стройматериалов при нагреве мелких изделий машиностроения под закалку, нормализацию, отпуск и цементацию.

Изобретение относится к области обработки поверхности изделий из высокоуглеродистых легированных сплавов концентрированными потоками энергии. Для улучшения эксплуатационных характеристик изделий за счет уменьшения напряженного состояния в результате значительного снижения протяженности границы раздела между основным материалом изделий и зонами обработки поверхности на изделие локально воздействуют сфокусированным импульсным электронным лучом с плотностью мощности 104-105 Вт/см2, диаметром луча на поверхности 0,5-2 мм и длительностью импульса 1-30 миллисекунд, формируя на поверхности изделия модифицированные зоны с дискретным точечным распределением заданной геометрии, затем изделие подвергают термической обработке при температуре 600-1100°C и времени выдержки 30-60 минут.

Изобретение относится к металлургии. Металлический рулон (В) горячей полосы, имеющий температуру более 200°С, перемещают внутри корпуса (4) устройства (2) утилизации энергии в первом направлении поступательного движения и обтекают газообразной средой (G).
Наверх