CN108359775B - 立式连续退火炉张力的设定方法 - Google Patents

立式连续退火炉张力的设定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种立式连续退火炉张力的设定方法，包括：对立式连续退火炉的最小临界屈曲应力σα进行设定；对所述立式连续退火炉防跑偏的最小单位张力T0进行设定；对所述立式连续退火炉内的基础单位张力T2进行设定；对所述立式连续退火炉内每个区域的张力T3进行设定；对所述立式连续退火炉的张力速度因子进行设定，使得优化后的基础单位张力T4＝T3+(ρ*α*π/180)*v^2；根据张力特性曲线,将优化后的基础单位张力T4应用于所述立式连续退火炉的各个区域。本申请提供的一种立式连续退火炉张力的设定方法，解决了现有技术中带钢在立式连续退火炉中容易跑偏的技术问题，使得带钢在立式连续退火炉中能够稳定运行。

Description

立式连续退火炉张力的设定方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别涉及一种立式连续退火炉张力的设定方法。
背景技术
自20世纪40至50年代中期，随着连续热处理冶金基础理论研究的不断深入，连续热处理机组数量日益增多，机组速度也提高到250～300m/min。在50年代中期到60年代末，机组速度提高到450～600m/min。此后关于退火炉如何高速、连续、稳定(稳定通板)运行成为困扰机组的瓶颈难题。
影响带钢炉内稳定运行的主要因素跑偏和瓢曲。因为张力设定或者控制异常导致带钢跑偏、瓢曲时有发生，根据对首钢京唐73(从投产截至2017年4月底)起非计划开炉盖分析，其中因为张力问题直接导致非计划开炉盖高达12起，占比16.4％，共计影响生产305小时31分钟。
现有的张力设定未考虑到薄宽规格瓢曲、厚窄规格跑偏问题，对于张力设定均采用恒定的单位张力控制，导致在实际生产中，遇到厚窄规格，操作人员为了防止带钢在加热段入口跑偏，按照以往的经验手动进行调整。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
未考虑到不同规格带钢对实际生产的影响，易使得带钢高速炉内跑偏，带钢低速炉内瓢曲。
发明内容
本申请实施例通过提供一种立式连续退火炉张力的设定方法，解决了现有技术中带钢在立式连续退火炉中容易跑偏的技术问题，使得带钢在立式连续退火炉中能够稳定运行。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种立式连续退火炉张力的设定方法，包括：对立式连续退火炉的最小临界屈曲应力σα进行设定；
对所述立式连续退火炉防跑偏的最小单位张力T0进行设定；
对所述立式连续退火炉内的基础单位张力T2进行设定；
对所述立式连续退火炉内每个区域的张力T3进行设定；
对所述立式连续退火炉的张力速度因子进行设定，使得优化后的基础单位张力T4＝T3+(ρ*α*π/180)*v^2，其中，ρ为辊子与带钢包角，π为圆周率；
根据张力特性曲线,将优化后的基础单位张力T4应用于所述立式连续退火炉的各个区域。
进一步地，所述对立式连续退火炉的最小临界屈曲应力σα进行设定包括：
针对不同钢种，进行高温拉伸试验得出不同温度下带钢的屈服强度以及高温杨氏模量，根据所得的数据，计算不同规格炉内的最大张力值，获得所述立式连续退火炉的最小临界屈曲应力σα。
进一步地，所述最小临界屈曲应力其中σα为最小临界屈曲张力，单位MPa，r为炉辊外径，L为顶辊与底辊间的距离，K为HBR因素，3.9e4，μ为摩擦系数，0.3，Th为带钢厚度，Y为带钢杨氏模量，E为带钢弹性模量，C1为炉辊中心凸度，C2为带钢边缘炉辊凸度。
进一步地，对所述立式连续退火炉防跑偏的最小单位张力T0进行设定包括：
根据带钢自重对张力的影响，得出不同规格、钢种炉内的最小张力值T0＝ρ*g*h，其中，ρ为带钢密度，g为重力加速度，h为退火炉顶辊距离底辊垂直高度。
进一步地，对所述立式连续退火炉内的基础单位张力T2进行设定包括：基础单位张力T2满足F*T0＜T2＜K*max(12,σα)，其中K为防瓢曲安全系数，F为防跑偏安全系数。
进一步地，对所述立式连续退火炉内每个区域的张力T3进行设定包括：每个区域的张力T3满足T3＝T2*F，F为防跑偏安全系数。
进一步地，所述立式连续退火炉相邻区域张力系统差的绝对值≤1.5。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、通过引入最小临界屈曲应力σα，能够防止由于张力设定偏大(＞最小临界屈曲应力)，导致带钢在炉内发生屈曲变形，即“瓢曲”的技术问题。
2、考虑到带钢自重对张力的损耗，通过对最小单位张力T0进行设定，避免了因张力设定偏低(＜带钢自重)，导致无法保证带钢与辊子的包角，进而导致带钢炉内跑偏的技术问题。
3、综合步骤S1、步骤S2，通过对不同规格、钢种炉内基础单位张力T2进行设定，保证了带钢在炉内低速稳定运行，无跑偏、瓢曲。
4、由于带钢绕炉辊高速运行时，炉辊作用在带钢的离心力会损耗带钢实际张力，鉴于此，通过引入“张力速度因子”来进行补偿，从而保证了带钢高速对中性(无跑偏)。
5、通过对优化后的基础单位张力T4进行设定，解决了因不同区域张力设定偏差较大导致的带钢炉内划伤，保证了产品的质量，达到了客户供货标准。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种立式连续退火炉张力的设定方法的流程框图；
图2为本发明实施例二中不同规格带钢的临界屈曲应力σα。
具体实施方式
本申请针对现有退火工艺技术的不足，提供一种立式连续退火炉张力的设定方法，解决了现有技术中带钢在立式连续退火炉中容易跑偏的技术问题，使得带钢在立式连续退火炉中能够稳定运行。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了一种立式连续退火炉张力的设定方法，包括：
步骤S1:对立式连续退火炉的最小临界屈曲应力σα进行设定；
步骤S2:对所述立式连续退火炉防跑偏的最小单位张力T0进行设定；
步骤S3:对所述立式连续退火炉内的基础单位张力T2进行设定；基础单位张力T2满足F*T0＜T2＜K*max(12,σα)，其中K为防瓢曲安全系数，F为防跑偏安全系数。
步骤S4:对所述立式连续退火炉内每个区域的张力T3进行设定；使每个区域的张力T3满足T3＝T2*F，F为防跑偏安全系数。
步骤S5:对所述立式连续退火炉的张力速度因子进行设定，使得优化后的基础单位张力T4＝T3+(ρ*α*π/180)*v^2，其中ρ为辊子与带钢包角，π为圆周率3.14；
步骤S6:根据张力特性曲线,将优化后的基础单位张力T4应用于所述立式连续退火炉的各个区域。所述立式连续退火炉相邻区域张力系数差的绝对值≤1.5。
其中，步骤S1对立式连续退火炉的最小临界屈曲应力σα进行设定包括：针对不同钢种，进行高温拉伸试验得出不同温度下带钢的屈服强度以及高温杨氏模量，根据所得的数据，计算不同规格炉内的最大张力值，获得所述立式连续退火炉的最小临界屈曲应力σα。
σα：最小临界屈曲张力，单位MPa.
r：炉辊外径
L：顶辊与底辊间的距离
K：HBR因素，3.9e4
μ：摩擦系数，0.3
Th：带钢厚度
Y：带钢杨氏模量
E：带钢弹性模量
C1：炉辊中心凸度
C2：带钢边缘炉辊凸度
步骤S2对所述立式连续退火炉防跑偏的最小单位张力T0进行设定包括:根据带钢自重对张力的影响，得出不同规格、钢种炉内的最小张力值T0＝ρ*g*h，其中，ρ为带钢密度，g为重力加速度，h为退火炉顶辊距离底辊垂直高度。
本申请实施例中退火炉按照区域可划分为2大区域：热区、冷区。其中热区包括：3#张力辊、预热段、加热段、均热段，冷区包括：缓冷段、快冷段、时效段1、过时效2、终冷段、水淬。对于碳当量≤0.01的软钢，张力系数如下：
带钢经过3#张力辊、预热段被加热至150-220℃不等，由于受热后内应力释放导致带钢在炉内极易跑偏，需用大张力控制，张力系数＞1；
带钢在加热段与均热段被加热至退火温度，由于高温状态下屈曲应力急剧降低，此次张力设定就是基础单位张力即T2，张力系数为1；
带钢在逐步被冷却至＜50℃的过程中，带钢屈服强度逐步增加，对应张力系数逐步增加。
不同区域的张力构成下表1中的张力特性曲线。
表1：不同区域的张力特性曲线
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、通过引入最小临界屈曲应力σα，能够防止由于张力设定偏大(＞最小临界屈曲应力)，导致带钢在炉内发生屈曲变形，即“瓢曲”的技术问题。
2、考虑到带钢自重对张力的损耗，通过对最小单位张力T0进行设定，避免了因张力设定偏低(＜带钢自重)，导致无法保证带钢与辊子的包角，进而导致带钢炉内跑偏的技术问题。
3、综合步骤S1、步骤S2，通过对不同规格、钢种炉内基础单位张力T2进行设定，保证了带钢在炉内低速稳定运行，无跑偏、瓢曲。
4、由于带钢绕炉辊高速运行时，炉辊作用在带钢的离心力会损耗带钢实际张力，鉴于此，通过引入“张力速度因子”来进行补偿，从而保证了带钢高速对中性(无跑偏)。
5、通过对优化后的基础单位张力T4进行设定，解决了因不同区域张力设定偏差较大导致的带钢炉内划伤，保证了产品的质量，达到了客户供货标准。
实施例二
例如SGJT2230CAL生产2.0*1600mm规格的AQ89900R。其中碳当量＞0.1，退火温度大于830℃，炉区运行速度310m/min。选取加热段段10#炉辊，主要参数如下：炉辊直径900mm，摩擦系数0.025，带钢高温屈服强度1.0E+7Pa Pa，弹性模量1.17E+11Pa，顶底辊距离19m。得出不同规格的临界屈曲应力σα，如图2所示。
本实施例中退火温度选取820-840℃，按照F*T0＜T2＜K*max(12,σα)得出不同规格的基础单位张力表，如表2所示。其中T0＝1.9Mpa，F:防跑偏安全系数1.57(1.2-1.6)K:防跑偏安全系数1.23(1.2-1.4)，表2中W为带钢宽度，t为带钢厚度。
表2：不同规格基础单位张力表
根据规格，确定带钢基础单位张力T2＝3.79MPa。
根据碳当量，调用张力特性曲线。
根据张力曲线，利用公式得出加热段张力为：T3＝1.1*3.79＝4.196MPa。
考虑到高速运行的带钢受炉辊离心力影响造成的张力损耗(ρ*α*π/180)*v^2＝2.3MPa。
加热段的修复后的基础单位张力T4＝T2+(ρ*α*π/180)*v^2＝4.2+2.3＝6.5MPa。
然后依次计算出其余各区域修复后的基础单位张力，并应用于所述立式连续退火炉的各个区域。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种立式连续退火炉张力的设定方法，其特征在于，包括：
对立式连续退火炉的最小临界屈曲应力σx进行设定，针对不同钢种，进行高温拉伸试验得出不同温度下带钢的屈服强度以及高温杨氏模量，根据所得的数据，计算不同规格炉内的最大张力值，获得所述立式连续退火炉的最小临界屈曲应力σα，所述最小临界屈曲应力其中σα为最小临界屈曲张力，单位MPa，r为炉辊外径，L为顶辊与底辊间的距离，K为HBR因素，3.9e4，μ为摩擦系数，0.3，Th为带钢厚度，Y为带钢杨氏模量，E为带钢弹性模量，C1为炉辊中心凸度，C2为带钢边缘炉辊凸度；
对所述立式连续退火炉防跑偏的最小单位张力T0进行设定；
对所述立式连续退火炉内的基础单位张力T2进行设定；
对所述立式连续退火炉内每个区域的张力T3进行设定；
对所述立式连续退火炉的张力速度因子进行设定，使得优化后的基础单位张力T4＝T3+(ρ*α*π/180)*v^2，其中，ρ为辊子与带钢包角，π为圆周率；
根据张力特性曲线,将优化后的基础单位张力T4应用于所述立式连续退火炉的各个区域。
2.如权利要求1所述的立式连续退火炉张力的设定方法，其特征在于，对所述立式连续退火炉防跑偏的最小单位张力T0进行设定包括：
根据带钢自重对张力的影响，得出不同规格、钢种炉内的最小张力值T0＝ρ*g*h，其中，ρ为带钢密度，g为重力加速度，h为退火炉顶辊距离底辊垂直高度。
3.如权利要求1所述的立式连续退火炉张力的设定方法，其特征在于，对所述立式连续退火炉内的基础单位张力T2进行设定包括：基础单位张力T2满足F*T0＜T2＜K*max(12,σα)，其中K为防瓢曲安全系数，F为防跑偏安全系数。
4.如权利要求1所述的立式连续退火炉张力的设定方法，其特征在于，对所述立式连续退火炉内每个区域的张力T3进行设定包括：
每个区域的张力T3满足T3＝T2*F，F为防跑偏安全系数。
5.如权利要求1所述的立式连续退火炉张力的设定方法，其特征在于:
所述立式连续退火炉相邻区域张力系统差的绝对值≤1.5。
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