способ оптимизации режима охлаждения рабочих валков стана горячей прокатки полосы

Формула изобретения

1. Способ оптимизации режима охлаждения рабочих валков стана горячей прокатки полосы, включающий охлаждение каждого валка путем подачи на его поверхность струй охлаждающей жидкости через форсунки, установленные в коллекторах рядами параллельно оси валка с входной и выходной сторон клети, управление расходом охлаждающей жидкости через каждый коллектор с помощью регулирующих клапанов, контроль индивидуального расхода V, м³/ч, охлаждающей жидкости через каждый коллектор с помощью расходомеров, определение для каждого коллектора плотности облива как V ₁₁=V/F, м³/ч·м², где F, м, - фактическая площадь поливаемой охлаждающей жидкостью поверхности каждого валка, сравнение плотности облива V₁₁ с оптимальной V_опт=180-220 м³/ч·м², минимизацию разности |V_опт-V₁₁| путем перераспределения плотностей облива между валками разных клетей стана в возможных пределах, определяемых суммарным расходом охлаждающей жидкости, который система охлаждения способна подать на каждую клеть и на стан в целом, отличающийся тем, что контролируют температуру рабочих валков каждой клети t_i, сравнивают ее с максимально допустимой t_max, выявляют клети, в которых t_i максимально близко к t_max, и в первую очередь перераспределяют расход охлаждающей жидкости в пользу этих клетей, при этом, если хотя бы в одном из коллекторов, охлаждающих валки этих клетей, V₁₁<V_опт, для дополнительного охлаждения таких клетей уменьшают расход охлаждающей жидкости в тех клетях, где разность t_max-t_i максимальна, включая и те клети, где V₁₁<V_опт.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для дополнительного охлаждения валков клетей, в которых условие t_i<t _max осталось не достигнуто, используют излишки охлаждающей жидкости из коллекторов других систем охлаждения.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при недостижении в какой-либо клети после выполнения предыдущего действия условия t_i<t _max, увеличивают время паузы перед прокаткой следующей полосы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к прокатному производству, и касается технологии охлаждения рабочих валков листового стана горячей прокатки.

Известен способ оптимизации режима охлаждения рабочих валков стана горячей прокатки полосы, включающий охлаждение каждого валка путем подачи на его поверхность струй охлаждающей жидкости через форсунки, установленные в коллекторах рядами параллельно оси валка с входной и выходной сторон клети, управление расходом охлаждающей жидкости через каждый коллектор с помощью регулирующих клапанов, контроль индивидуального расхода V [м³/ч] охлаждающей жидкости через каждый коллектор с помощью расходомеров, определение для каждого коллектора плотности облива как V₁₁=V/F [м³/ч·м² ], где F [м²] - фактическая площадь поливаемой охлаждающей жидкостью поверхности каждого валка, сравнение плотности блива V₁₁ с оптимальной V_опт=180-220 [м³ /ч·м²], минимизацию разности |V_опт -V₁₁| путем перераспределения плотностей облива между валками разных клетей стана в возможных пределах, определяемых суммарным расходом охлаждающей жидкости, который система охлаждения способна подать на каждую клеть и на стан в целом (патент РФ №2186642, кл. В 21 В 27/06, 2002 г.). Данный способ наиболее близок к изобретению по совокупности существенных признаков и может быть принят за ближайший аналог.

Известный способ оптимизирует режим охлаждения по критерию достижения максимально эффективного теплообмена между валком и охлаждающей жидкостью на единицу расхода последней, но не учитывает индивидуальных для валков каждой клети условий работы, определяющих необходимость или отсутствие необходимости достижения такой максимальной эффективности. Между тем, условия эти могут существенно разниться, особенно на станах горячей прокатки и тем более в случае прокатки особо тонких полос, когда в последних клетях стана теплоотдача от полосы к валкам резко уменьшается. В результате валки одних клетей стана при прокатке могут перегреваться, нарушается стабильность их теплового профиля, снижается стойкость и срок службы валков, а валки других клетей испытывают чрезмерное охлаждение, часть охлаждающей жидкости расходуется на них без необходимости и практически не влияет на их температурный режим.

Задачей изобретения является оптимизация режимов подачи охлаждающей жидкости на валки станов горячей прокатки с учетом индивидуальных температурных условий работы валков всех клетей стана и, тем самым, повышение стойкости валков, уровня стабилизации их теплового профиля, что в конечном счете ведет к улучшению качества проката и повышению производительности стана.

Указанная задача решается тем, что в способе оптимизации режима охлаждения рабочих валков стана горячей прокатки полосы, включающем охлаждение каждого валка путем подачи на его поверхность струй охлаждающей жидкости через форсунки, установленные в коллекторах рядами параллельно оси валка с входной и выходной сторон клети, управление расходом охлаждающей жидкости через каждый коллектор с помощью регулирующих клапанов, контроль индивидуального расхода V [м³/ч] охлаждающей жидкости через каждый коллектор с помощью расходомеров, определение для каждого коллектора плотности облива как V ₁₁=V/F [м³/ч·м²], где F [м ²] - фактическая площадь поливаемой охлаждающей жидкостью поверхности каждого валка, сравнение плотности облива V₁₁ с оптимальной V_опт=180-220 [м³/ч·м ²], минимизацию разности |V_опт-V₁₁ | путем перераспределения плотностей облива между валками разных клетей стана в возможных пределах, определяемых суммарным расходом охлаждающей жидкости, который система охлаждения способна подать на каждую клеть и на стан в целом, согласно изобретению контролируют температуру рабочих валков каждой клети t_i сравнивают ее с максимально допустимой t_max, выявляют клети, в которых t_i максимально близко к t_max и, в первую очередь, перераспределяют расход охлаждающей жидкости в пользу этих клетей, при этом если хотя бы в одном из коллекторов, охлаждающих валки этих клетей, V₁₁ <V_опт, для дополнительного охлаждения таких клетей уменьшают расход охлаждающей жидкости в тех клетях, где разность t_max-t_i максимальна, включая и те клети, где V₁₁<V_опт.

Кроме того, для дополнительного охлаждения валков клетей, в которых условие t _i<t_max осталось не достигнуто, используют излишки охлаждающей жидкости из коллекторов других систем охлаждения.

Кроме того, при недостижении в какой-либо клети после выполнения предыдущего действия условия t_i<t _max, увеличивают время паузы перед прокаткой следующей полосы.

Сущность способа заключается в следующем.

Проведенные исследования на разработанной математической модели теплового режима рабочих валков во время прокатки показали, что существует такое распределение расхода охладителя по клетям стана, которое гарантирует среднеинтегральную температуру валка не выше 80°С при различных режимах прокатки, в том числе особо тонких полос. На основе полученных результатов исследований разработана технология настройки системы охлаждения стана горячей прокатки, позволяющая привести к оптимальному, с точки зрения температурного режима валков, расход охладителя по клетям стана без увеличения суммарного расхода охладителя на стане и тем самым оптимизировать процесс охлаждения рабочих валков, что приведет к повышению стойкости валков, уровня стабилизации их теплового профиля и, в конечном счете, к улучшению качества проката и повышению производительности стана.

Особенностями способа является то, что для оптимизации теплового режима рабочих валков первых клетей стана на первом этапе используют излишки охладителя, идущего на те клети стана, для рабочих валков которых разность t_max-t_i максимальна, на следующем этапе - охладитель, расходуемый ранее для охлаждения полосы в межклетевом промежутке, а на последнем этапе увеличивают время паузы перед прокаткой следующей полосы.

Ниже приводится конкретный пример экспериментальной реализации способа согласно изобретению применительно к работе системы охлаждения рабочих валков действующего шестиклетевого стана 1700 листопрокатного цеха.

Обследование режимов работы системы охлаждения рабочих валков стана показало, что параметр "плотность облива" находится в оптимальном диапазоне для каждого коллектора, однако наблюдается значительная неравномерность в тепловом режиме рабочих валков стана, в частности значительный перегрев валков в первых клетях стана, что отрицательно влияет на стойкость валков, и необходимо перераспределение расхода охладителя по клетям стана при условии сохранения неизменным суммарного расхода охладителя на стан в целом.

Для оптимизации режима охлаждения рабочих валков шестиклетевого стана 1700 были выполнены следующие операции:

1. Был проанализирован температурный режим валков при прокатке тонких полос с паузами 10-60 с (применяемые на стане режимы). Распределение температуры рабочих валков по клетям стана представлено в табл. 1. Было установлено, что температура валков в клетях №№1-3 выше оптимального значения 80°С, а в клетях №№4-6 - ниже 80°С, причем разность t_max-t _i максимальна для валков клетей №№4, 5 и 6, поэтому необходимо изменить расход охладителя по клетям стана. Температура опорных валков во всех клетях не превышает 55°С.

Таблица 1
Номер клети	1	2	3	4	5	6
Температура валков, °С	94-104	80-90	80-85	68-76	68-76	68-76

2. Были определены фактические расходы охладителя через коллекторы и плотности облива рабочих валков для каждого коллектора (табл. 2). Выявлено, что плотность облива рабочих валков с выходной стороны для клетей №№1-3 соответствует оптимальной, плотность облива с входной стороны клетей №№1-3, а также с входной и выходной сторон клетей №№4-6 ниже оптимальной, что позволяет увеличить ее.

Таблица 2
Номер клети	1	2	3	4	5	6
Расход охладителя с входной стороны клети, м 3/час	213	213	213	142	142	142
Плотность облива рабочих валков с входной стороны клети, м 3/ч·м2	94	94	94	63	63	63
Расход охладителя с выходной стороны клети, м 3/час	427	427	427	284	284	284
Плотность облива рабочих валков с выходной стороны клети, м 3/ч·м2	189	189	189	126	126	126

3. Был перераспределен расход охладителя:

- уменьшили расход через коллекторы выходной стороны клетей №№5, 6 до 184 м³/час;

- высвободившиеся излишки расхода охладителя направили на коллекторы входной и, в первую очередь, выходной сторон клетей №№1, 2, поскольку теплосъем с поверхности валка, обращенной к выходной стороны клети, наиболее эффективен.

Полученные в результате перераспределения расходы охладителя по клетям приведены в табл.3.

Таблица 3
Номер клети	1	2	3	4	5	6
Расход охладителя с входной стороны клети, м 3/час	283	283	213	142	142	142
Плотность облива рабочих валков с входной стороны клети, м 3/ч·м2	125	125	94	63	63	63
Расход охладителя с выходной стороны клети, м 3/час	457	457	427	284	184	184
Плотность облива рабочих валков с выходной стороны клети, м 3/ч·м2	202	202	189	126	81	81

4. По математической модели была определена температура рабочих валков, выявлено, что температура валков клетей №№2, 4, 5, 6 находится в оптимальном диапазоне, а температура валков клетей №№1, 3 все еще выше оптимальной.

5. Дополнительно к перераспределению охладителя по клетям стана, указанному в п.3, для оптимизации теплового режима рабочих валков охладитель, ранее расходовавшийся на охлаждение полосы в межклетевом промежутке, был направлен в коллекторы клетей №№1, 3. Полученные в результате перераспределения расходы охладителя приведены в табл. 4.

Таблица 4
Номер клети	1	2	3	4	5	6
Расход охладителя с входной стороны клети, м 3/час	353	283	253	142	142	142
Плотность облива рабочих валков с входной стороны клети, м 3/ч·м2	156	125	112	63	63	63
Расход охладителя с выходной стороны клети, м3/час	487	457	437	284	184	184
Плотность облива рабочих валков с выходной стороны клети, м 3/ч·м2	215	202	193	126	81	81

6. По математической модели была вновь определена температура рабочих валков на режимах прокатки с разной продолжительностью пауз между прокаткой полос, выявлено, что при малом времени пауз (менее 15 с) температура рабочих валков клетей №№1, 2, 3 выше оптимальной.

7. Было увеличено время пауз между прокаткой полос до величины, большей 15 с.

8. При определении температуры рабочих валков выявлено, что во всех клетях температура валков не превышает 80°С.

В результате выполнения описанных выше операций обеспечена оптимизация режима охлаждения рабочих валков при сохранении неизменным суммарного расхода охладителя на стан.

Таким образом, полностью удалось оптимизировать режимы подачи охлаждающей жидкости на валки станов горячей прокатки с учетом индивидуальных температурных условий работы валков всех клетей стана и, тем самым, повысить стойкость валков, уровень стабилизации их теплового профиля, что, в конечном счете, ведет к улучшению качества проката и повышению производительности стана.