温度控制系统 温度控制系统方框图
终轧温度的控制
影响带钢的终轧温度的主要因素:
带钢的材质、加热温度、板坯厚度、运输时间、压下制度、速度制度、冷却水压力、流量与温度等一系列因素。
其中带钢的材质、板坯厚度、运输时间和压下制度等,在原料和成品带钢情况确定的情况下是一个比较稳定的因素。
加热温度、机架间冷却水的压力和流量、速度制度等可以作为终轧温度进行控制的手段,但是由于流量与终轧温度之间的定量关系很难确定,实际上用于控制终轧温度的主要因素是加热温度和速度制度。
一、 带钢头部终轧温度的控制
目的:带钢头部终轧温度的控制,在于把带钢头部离开精轧机组时的温度控制在所要求的允许波动范围之内(正负20度)。
方法:首先控制板坯加热温度,为此根据温降方程反算精轧机入口带钢温度tFin、然后再以tFin反算粗轧机组出口和入口处的温度,最后反算板坯所需要的加热温度。这里包括两次轧制过程的温降和两次辊道运输的温降,涉及较长的时间和空间,所以容易产生各种干扰,特别是轧制速度和运输时间的波动很难精确计算,这必然影响加热温度的精确计算。因此往往采用一些简单的经验公式近似计算板坯的加热温度,或根据生产经验列成表格形式,供生产时直接选取。
提高精度的方法:
为了进一步提高终轧温度控制精度,以生产过程实测带钢温度作为控制终轧温度的依据。一般选取粗轧机组出口处(该点带钢表面氧化铁皮去除干净,新的氧化铁皮还未生成,而且带钢较薄,断面温度分布比较均匀)的实测温度为依据,按照温降方程,计算精轧机组入口温度。
然后结合“掐两头中间平均分配”方法,将入口带钢温度折算成最后一个机架的出口速度。
该速度作为精轧机组最后一个机架的速度设定值,就可保证穿带过程带钢头部温度与目标终轧温度吻合,根据秒流量相等原则可以确定其他道次的设定速度。
注意事项 : 该速度应该在允许限制范围内,否则生产过程无法稳定,即使终轧温度不能保证。
二、 带钢全长终轧温度的控制
目的:带钢头部进入精轧机组时,带钢的尾部仍在中间辊道上,即尾部在空气中冷却的时间比头部长,因而引起带钢尾部的终轧温度低于带钢头部的终轧温度,所以通过相应的手段控制带钢全长终轧温度。
方法:采用轧机同步加速的方法,即当带钢头部离开精轧机后,整个精轧机组连同输出辊道和卷曲机逐渐增速,缩短带钢头部与尾部进入精轧机组的时间差。另一方面,随着轧制速度逐渐增加,后进入精轧机的带钢在机组中的散热时间短,使得因塑性变形和接触摩擦产生的热量引起的带钢温升,弥补一部分温降损失,从而使得带钢全长的终轧温度保持恒定,或在允许范围内波动。
控制策略:当精轧机组出口测温仪检测到的终轧温度在所要求的允许波动范围内时,轧机就以预先规定的加速度进行升速轧制。如果检测值低于要求温度范围,提高加速度,反之减小加速度。
其他:为了提高生产能力,一般将加速度控制在0.5~1.0m/s2 以上,但实践证明,为了控制终轧温度,轧机加速度只能限制在0.05~0.2 m/s2 之间,否则带钢温度沿头部到尾部逐渐升高。为此,采用联合机架间冷却水量控制的方法来控制终轧温度。
卷曲温度的控制
目的:卷曲温度是影响成品带钢性能指标的重要工艺参数之一(不同规格的带钢在精轧机组的终轧温度为800~880之间,高取向硅钢终轧温度980)。为了获得良好的性能质量,必须控制卷曲温度在550~700,而高取向硅钢520,因为带钢出口速度很高,而输出辊道长度一般不超过140m,则带钢从精轧机组到卷曲机时间很短,在很短时间内将带钢温度降低200~350左右,需要高效率的冷却装置,满足带钢良好性能的要求。
冷却设备:
高压冷却:水流在高压下呈扇形或锥形喷向带钢表面,水流呈滴状与钢板基础,反溅严重,水滴冲到钢板上,会迅速形成一层膨胀蒸汽层,降低热传导效果。即使压力很大,也不能解决这个问题,而且高压下水流细,不易击破蒸汽层。
低压冷却:压力小(5~8大气压),水流从有孔水管成滴状喷射到带钢表面,效果仍然不好。
层流冷却:为了提高冷却效果,目前普遍采用层流冷却。基本原理是利用大量虹吸管从水箱吸出冷却水,在较小压力下流向带钢,水流呈流股状,按照一定方向作宏观运动,不反溅,这样带钢表面水层可以更新,冷却效果好。(参考书P200)
控制思想:通过控制层流冷却系统的冷却水段数来实现。取决于:终轧温度、目标卷曲温度、带钢厚度、辊道运行速度。
模型:
冷却方式:带钢进入冷却水之间和离开水冷段之后,辐射成为主要的散热形式。在水冷段,辐射很难穿透水层,所以主要以对流形式散热。
辐射段的温降计算公式采用P201公式(7-40)
水冷段温降计算公式采用P201公式(7-41)
调节N的方法见书P201
综合换热系数的计算方法见书P201,简单介绍层别的思想。
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