Способ регулирования теплового режима прокатного валка
Союз Советских
Соцмалмстммесинх
Республик
О П И С А H И E (680776-ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено03. 10.75 (2!) 2178270/22-02 (5!) М. Кл.
В 21 В 37/10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Государственна В нюмнтет
СССР аа делам нзобретеннй
II OTl(PblTIIN
Опубликовано 25.08,7с!Бюллетень К 3 l
Дата опубликования описания 28.08.79 (53) УДК 621.771. .0 16(088. 8) (72) Авторы изобретения
В. Н. Хлопонин, П. И. Полухин, В. П. Поп,хин, М. Г. Ананьевский, М. В; Косырева и В. С. Савченко (71) Заявитель
Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА
ПРЭКАТНОГО ВАЛКА
MC KC hh(3t Изобретение относится к производству горячего проката в черной и цветной металлургии, в том числе к питейнопрокатным агрегатам. Известен способ измерения температурного режима прокатного валка, вкпю- 5 чаюший замер в процессе прокатки металла температуры на поверхности прокатного валка одновременно в двух местах по периметру поперечного сечения валка. При этом температуру поверхности валка замеряют одновременно на входе и выходе металла и показания датчиков фиксируют на ленте самопишушего прибора (1). Информация, полученная таким способом, недостаточна дпя предотврашения образования сеток разгара на поверхности валка. Известен способ регулирования теплового режима прокатного валка, при ко20 тором в процессе прокатки металла измеряют температуру поверхности валка и в зависимости от ее вепичшпл управляют системой охпаждени» валко (" ). Такой способ не позволяет поп-чить информацию, достаточную дпя регулирования теплового режима прскатиого валка, обеспечиваюшего управление его стойкостью против образования сеток разга.ph на поверхности. (1епью изобретения явпяется увеличение стойкости валка против образования сетки разгара на его поверхности. Для этого определяют область допус— тимых соотношений максимальной и минимальной температур, возппкаюццг; пв поверхности валка в течение каждого его оборота, в соответс-твин < о с-липун>шим выражением: 6 80776 3 где1 Т вЂ” максимальная и минимс кс i мин мальная температуры на поверхности валка в течение каждого его оборота; 0L(T ) d.(Т ) — коэффициент линейного мсюкс i мин расширения материала по верх но с тно го сло я валка соответственно при Toast mw e )Т(Tì „ ) ò(T „„)- предел текучести материала поверхностного слоя валка соответственно при мсяс ми и иТ Е(Тмс„„с),Е(Т, „,„)-модуль упругости материала поверхностного слоя валка соответственно прнТщ д си Тр ии М вЂ” коэффициент Пуассона; Т вЂ” температура основной о.в массы валка, дополнительно измеряют температуру непосредственно после.,системы охлаждения валка и на участке непосредственно перед системой нанесения технологической смазки на поверхность валка и изменение р:асхода воды на подстуживание раската или изменением расхода технологической смазки обеспечивают соблюдением допустимого соотношения максимальной и минимальной температур. На фиг. 1 дана схема регулирования теплового режима прокатного валка; на фиг. 2 - график теплового состояния валка. В процессе прокатки валок 1, имеющий температуру основной массы Т, контактирует с прокатываемым металлом 2, имеющим температуру Т, . По периметру сечения прокатного валка расположены датчики температуры: датчик 3 - на участке между выходом металла из очага деформации и началом контакта поверхности валка с охлаждайшей.жидкостью, датчик 4 - в момент окончания контакта поверхностй валка с охлаждающей жидкостью, датчик 5на участке между входом металла в очаг деформации и окончанием контакта поверхности валка с охлаждаюшей жидкостью, непосредственно перед системой 6 нанесения технологической смазки на поверхность валка. Зги датчики соответ ственно по каналам 7, 8 и 9 связаны с регулируккцим устройством 10, содержащим электронную вычислительную машину (ЭВМ). Регулирующее устройство 10 по каналу 1 1 связано с исполнительным механизмом 12 управления системой ох1лаждения 13 прокатного валка, по каналу 14 — с исполнительным механизмом 15 управления системой 16 подстуживания полосы подачей на нее охлаждающей жидкости непосредственно на входе в очаг деформации, по каналу 17 — с исполнительным механизмом 18 управления системой 6 нанесения технологической смазки на поверхность валка. В качестве технологической смазки применяют материальr с низким (порядка 1 ккал/м ч гряд и ниже) коэффициентом теплопроводности, Отражательное устройство 19 предохраняет датчик 3 от механического повреждения металлом, устройство 20 — от попадания охлаждающей воды в зону действия это20 го датчика. Способ регулирования теплового режима прокатного валка осушествляют следующим образом. По мере входа участка. поверхности валка 1, имеющего температуру Т, в, в контакт с прокатываемым металлом 2, м имеющим температуру Тм, температура этого участка повышается, достигая 30 максимального значенияТ„„„к моменту выхода из очага деформации (см. фиг. 1). Тепло при этом также интенсивно поступает во внутренние слои валка 1. Для отвода тепла, поступившего во внутренние слои валка, его поверхность интенсивно охлаждают водой при помощи системы охлаждения 13, Благодаря атому температура участка поверхности валка понижается, достигая своего наименьшего значенияТми„ на выходе поверхности валка из зоны действия систеьы охлаждения 13, При этом соотношение тепла, поступившего в валок 1 в процессе его контакта с металлом 2 и отведенного в процессе его охлаждения системой охлаждения 13, может (жть таким, что не представляется полностью отвести из валка тепло, проникшее в его внутренние слои. Происходит разогрев температуры участка поверхности sama до температуры Тх,, равной или несколько выше температуры основной массы валка Tо.В. С температурой Тх.о.участок валка 1 вновь входит в контакт с металлом 2 и цикл нагрева и охлажде ния поверхностного слоя валка повторяется. 080776 Датчиком 3 фиксируют температуру поверхности валка 1 в точке с параметрами R, сС- на участке между выходом металла 2 иэ очага деформации и началом контакта поверхности валка с охлаждаюшей водой. По каналу 7 сигнал о полученном значении температуры передают в регулируюшее устройство 10, в котором определяют максимальную температуруТ„ « ttà поверхности валка. Датчиком 4 фиксируют минимальную температуруу Тм „поверхности валка 1 в момент окончания контакта поверхности валка с охлаждаюшей водой (в точке с параметрами, 4-А ). По каналу 8 полученную информацию передают в ре13 гулируюшее устройство 10. В регулируюшем устройстве 10 в соответствии с выражением мокс) макс (-(Тм н)Тмщ < тумаке) (3) т мин (V) Е Стмокс1 Т н1 определяют область допустимых соотношений максимальнойТ „и минимальнойТ,„н температур на поверхности валка в течение каждого его оборота. Затем сопоставляют полученные от датЗФ чиков 3 и 4. фактические значенияТм „„ иТ„,„„с допустимыми их значениями согласно указанному выражению и в случае нахождения фактических эначрнийТ иТ „„„ вне указанной области их допустимых значений отрабатывают команду оптимального перехода в эту область. Последнюю реализуют или снижением максимальной температуры Т„„сц,с, или повышением минимальной температуры Т„„„„, или тем и другим одновременно, что огределено конкретными условиями прокатки. Для реализации команды оптимального перехода в область допустимых соотношенийТ сиТ,„„управляюший сигнал мсюкс из регулируюшего устройства 10 по каналу 14 направляют в исполнительный механизм 15, который включает систе- sO му 16 подстуживания полосы регулируемой подачей на нее охлажлаюшей жидкости непосредственно на входе в очаг деформации. Этим обеспечивают снижение максимальной температурыТ „ в случае И прокатки толстых (более, примерно, 5 мм) полог.. Для реализации команды оптимального перехода в область допустимых соотношенийТ „иТ управляюший сигнал из мс кс мин регулируюшего устройства 10 по каналу 17 направляют в исполнителы ый меха. низм 18, который включает систему 6 регулируемого нанесения технологической смазки с низким коэффициентом теплопроводности на поверхность валка. Эго обеспечивает снижение максимальной температурыТ в случае прокатки тонких (менее, ыс кс примерйо, 5 мм) полос. Для реализации команды оптимального перехода в область допустимых соотношенийТмс,кс «Тмин управляюший cttt ttaa иэ ре- гулируюшего устройства 10 по каналу 11 направляют в исполнительный механизм 12, который через систему охлаждения 13 исполняет команду на уменьшение интенсивности охлаждения. Кроме того, датчиком 5 дополнительно измеряют температуру Т„ поверхности валка на участке непосредственно перед системой 6 нанесения технологической смазки. По каналу 9 сигнал о полученном эначении температурыТх передают в регулируюшее устройство 10, в котором значения Т сопоставляют с температурой основной массы валка То > . В случае превышения Т,, над Т чо команде из регулируюшего устройства 10 через канал 11 системой охлаждения 13 увеличивают охлаждение поверхности валка или через канал 14 (или 17) уменьшают теплообмен в очаге деформации (снижаютТ„ „„), интгнсифицируя подстуживание поверхности полосы системой 16 или увеличивая расход технологической смазки в систе-" ме 6, Выбор реализуюшей команды определен конкретными условиями прокатки, однако в любом случае обеспечивают значенияТ „иТ в области допустимых их соотношений, вычисленных с использованием укаэанного выражения. Применение описываемого способа позволяет в несколько раэ увеличить стойкость валков против образования сетки разгара на их поверхности, устранить одну из основных причин выхода из строя рабочих валков станов горячей прокатки, а также валков литейно-прокатных агрегатов, сократить число перевалок и соответственно увеличить производительность станов, повысить качество поверхности прокатываемой 1ц1 . лукини. Пример. B первой чп:"тг. гй клети широкополосово го стана гс ряч о» прокатки 6 80776 1700 прокатывают металл 2, имеющий о температуру Т, = 1100 С. Рабочие валки 1 изготовлены из чугуна с отбеленной поверхностью и имеют температуру о основной массыТ, >- 40 С. С использованием указанного выражения применительно к материалу валка из отбеленного чугуна определяют область допустимых соотношенийТ„„ „„ иТ„„ „ на поверхности валка в течение каждого его оборота (см. фиг. 2). Датчиком 3 фиксируют температуру поверхности валка в точке о о ц(. = 30 равную 250 С и датчиком 4 ъ фиксируют температуру поверхности валка о в точке д. = 135 равную 20 С. Сигнал о полученных температурах пода от в регулирующее устройство 10, в котором с использованием ЭИМ вычисляк т максио мальную температуру Т„„„=490 С и сопоставляют попученноые значения максимальной Т =490 С и минимальной о температурТ = 20 С (точка "а" на мин фиг. 2) с допустимыми значениями соотношений Т,„„ иТ„„„н согласно указанному выражению (заштрихованная область на фиг. 2). Так как полученные значения Т иТ находятся в области их соот мслкс Ip иц ношений, приводящих к образованию сетки разгара (положение точки "a" на фиг. 2 s незаштрихованной области) с использованием ЭВМ, в регулирующем устройстве 10 вырабатывают команду перехода из опасной с точки зрения образования сетки разгара области соотношенийТ „и Т ц„ (точка "а на фиг. 2) в область их допустимых значений (точки б, "в" или "г . Ири выборе оп тимального перехода с использованием ЭВМ учитывают, наряду с вопрсoaìè службы валков, режим и ритм прокатки, сортамент проката и температурные условия его производства, ппаншетность и форму проката, УслоВия работы подшипников валкового узла. Однако предпочтение в основном оказывают переходу по линии ав в сравнении с переходамл аг и аб (см. фиг. 2). По сигналу регулирующего устройства 30 через канал 14, исполнительный меxaнизм 15 и систему 16 осуществляют подстуживание поверхностного слоя металла 2 непосредственно на входе в очаг деформации (прл прокатке полос толщиной более, гримерно, 5 мм) ипи через канал 17, исполнительный механизм 18 и систему 6 осушествляют нанесение на поверхностный слой вал а мхнопогической смазки топшиной менее 0,01 мм (при прокатке полос толщиной менее, примерно, 5 мм), так что обеспечивают получение максимальной температуры на поверхности валка на уровне Т „„= 470 С. Одновременно по сигналу регулирующего устройства 10 через канал 11, исполнительный механизм 12 и систему охлаждения 13 уменьшают интенсивность охлаждения поверхности валка, обеспечивая минимальную температуру на поверхности валка о на уровне Tìèè = 32 С. Таким образом осуществляют переход из области соотношенийТ „ иТ„„„, приводящих к образованию сетки разгара, в область до5$ пустимых их соотношений (из точки "а" в точку "в" на фиг. 2). Обратную связь обеспечивают датчиками 3 и 4. Дополнительно датчиком 5, установленным в точке с параметром более 29 270, измеряют температуру ТХ.0. поверхности валка, сведения о которой по каналу 9 направляют в регулируюшее устройство 10> в котором полученЗВ ное значение сопоставляют сТ 8 =40 С. — о В случае Т„ ?40 С из регулирующего устройства 10 подают сигнал в перечисленные системы на дальнейшее снижение Т„ с,„, усиление охлаждения валка, т.е. сни кение достигнутого уровня Т или на их одновременную реализацию. Формула изобретения И Способ регулирования теплового режима прокатного валка, при котором в процессе прокатки металла измеряют температуру поверхности валка и в зависимости от ее величины управляют системой охлаждения валка, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения стойкости валка против образования сетки разгара на его поверхности, И определяют область допустимых соотношений максимальной и минимальной температур, возникающих на поверхности sama в течение каждого его оборота,,в соответствии со следующим выражением: 680776 10 гдеТ Т вЂ” максимальная и минимакс мин мальная температуры на поверхности валка в течение каждого его оборота; <(T „с)ф(Тщн„ - коэффициент линейного расширения материала поверхностного слоя валка соответственно при макс " мнн бт(Т „)P (T »+ предел текучести материала поверхностного слоя валка соответственно приТ а си ° -Т „ E(T ак ) Е(Тмнн1 модуль упругости матемакс ю мнн 1f риала поверхностного слоя валка соответственно приТ, пТ,„„<, М вЂ” коэффициент Пуассона; Т вЂ” температура основйой 26 массы валка, дополнительно измеряют температуру непосредственно после системы охлаждения валка и на участке непосредственно перед системой нанесения технологической смазки на поверхность валка и изменением расхода воды на подстуживание раската или изменением расхода технологической смазки обеспечивают соблюдение допустимого соотношения максимальной и минимальной температур. Источники информации, принячъ е во внимание при экспертизе 1. Софьян М. М. Прокатка широкополосной стали. — M.: Металлургия, 1969, с. 135-13 э. 2. Третьякова A. В. и др. Совершенствование теплового процесса листовой прокатки. — М.: Металлургия, 1973, с. 26 9-270. 680776 о 7 атю 55@ ! нанс 4Ю Тп „ Составитель В. Хлопонин Редактор Т. Фадеева Техред 3. Фанта Корректор Г. Назарова Заказ 4967/8 Тираж 1034 Подпис но е Ш4ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
