Исследование изменения температуры валка после вывалки из клети

Одним из основных направлений в области повышения качества металлопродукции является улучшение ее геометрической формы. Наиболее актуальной является проблема получения заданного поперечного профиля при прокатке полос на широкополосных станах.

Зачастую рабочие валки чистовой группы заваливают в клеть с температурой, отличной от температуры окружающей среды. Это связано с большим количеством времени, требуемым для полного остывания валков (более суток). Система управления профилем стана горячей прокатки производит начальную настройку с учетом того, что валки «холодные». В силу этого остаточный тепловой профиль валков привносит ошибку при формировании начальной выпуклости межвалкового зазора, что приводит к искажению поперечного профиля полосы. Это характерно для первых полос после перевалки, так как в дальнейшем система PFC скорректирует параметры прокатки по информации, поступающей с профилемера [1–2].

Для предотвращения подобных случаев необходимо при начальной настройке стана осуществлять корректировку положения осевой сдвижки на величину, компенсирующую имеющийся фактический тепловой профиль рабочих валков. Прямое измерение температуры перед завалкой – способ точный, но трудоемкий и требующий достаточно много времени, поэтому необходимо математическое описание процесса изменения температуры валков после вывалки из клети и до момента завалки.

Исследование температуры валков проходило в два этапа. На первом экспериментальном этапе производилось измерение температуры поверхности валков в цехе горячей прокатки и хронометраж времени прохождения валками технологических операций по подготовке их к эксплуатации. Температуру валков клетей № 8–10 измеряли при помощи термопары Tasto-therm MP 2000 с точностью измерения 0,1 %. Температуру валков клетей № 7, 11, 12 – тепловизионной камерой Baltech TR-1400 с точностью измерения ±2 % от показаний.

На втором этапе исследования температуры рабочих валков применялась разработанная ранее математическая модель теплового состояния рабочего валка [3]. На основании хронометрических замеров времени выполнили расчет изменения температуры валков клетей № 7–12 в течение 24 ч после вывалки из клети и сравнили с измеренной температурой валков, находившихся на различных стадиях остывания. Так как на формирование профиля оказывает влияние неравномерность температуры валков, то для сравнения экспериментальных данных и результатов моделирования в качестве критерия была выбрана разница поверхностной температуры в середине и полусуммы температур на краях бочки валка ∆ t . На рисунке представлены графики изменения величины ∆ t валков различных клетей во времени.

Анализ данных показывает, что выравнивание температуры по длине бочки валка наиболее интенсивно происходит в течение 6…8 ч после

Изменение величины ∆ t валков чистовой группы клетей

вывалки из клети. Также следует отметить, что даже спустя 24 ч после вывалки разность температур ∆ t по длине бочки валка составляет 2…5 °С.

Аппроксимация результатов позволила получить уравнения, позволяющие в любой момент времени после вывалки валка из клетей № 7–12 определить разность температуры по длине бочки валка:

клеть № 7:

Δ t (τ)=8,67⋅10 ^{- 4} τ ⁴ -0,052τ ³ +1,12τ ² -10,91τ+47,78;

клеть № 8:

Δ t (τ)=7,32⋅10 ^{- 4} τ ⁴ -0,046τ ³ +1,04τ ² -10,73τ+47,52;

клеть № 9:

Δ t (τ)=6,43⋅10 ^{- 4} τ ⁴ -0,040τ ³ +0,93τ ² -9,75τ+43,84;

клеть № 10:

Δ t (τ)=6,09⋅10 ^{- 4} τ ⁴ -0,037τ ³ +0,84τ ² -8,43τ+36,57;

клеть № 11:

Δ t (τ)=6,06⋅10 ^{- 4} τ ⁴ -0,038τ ³ +0,86τ ² -8,57τ+34,52;

клеть № 12:

Δ t (τ)=5,65⋅10 ^{- 4} τ ⁴ -0,036τ ³ +0,84τ ² -8,53τ+34,15;

где τ – время прошедшее после вывалки из клети, ч.

Использование полученных регрессионных уравнений позволяет скорректировать исходное положение осевой сдвижки рабочих валков чистовой группы, тем самым сократить несоответствующую продукцию по профилю.