DD236885A1

DD236885A1 - METHOD FOR MONITORING ROLLING TEMPERATURE

Info

Publication number: DD236885A1
Application number: DD27600885A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Panning; Klaus Zurdel; Axel Hintze
Original assignee: Thaelmann Schwermaschbau Veb
Priority date: 1985-05-06
Filing date: 1985-05-06
Publication date: 1986-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ueberwachen der Walzguttemperatur in Wasserkuehlstrecken von Draht- und Feinstahlwalzwerken. Ziel der Erfindung ist, die Qualitaet des Walzgutes zu erhoehen und die Zuverlaessigkeit des Verfahrens zu verbessern. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das den Temperatur-Zeitverlauf des Walzgutes in der Wasserkuehlstrecke ueberwacht. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Temperatur des einlaufenden und auslaufenden Kuehlwassers in jedem Kuehlrohr gemessen wird. Aus den gemessenen Werten werden unter Beruecksichtigung der Kuehlwasserdurchflussmenge, der walztechnologischen Parameter und der Stoffwerte des Walzgutes Rueckschluesse auf den Waermeaustrag sowie die sich daraus ergebene zeitliche Veraenderung der Temperaturverteilung ueber den Walzgutquerschnitt am Ende jedes Kuehlrohres gezogen. Die Erfindung ist in Draht- und Feinstahlwalzwerken anwendbar.The invention relates to a method for monitoring the rolling stock temperature in Wasserkuehlstrecken of wire and fine steel rolling mills. The aim of the invention is to increase the quality of the rolling stock and to improve the reliability of the process. It is an object of the invention to provide a method that monitors the temperature-time course of the rolling stock in the water section. According to the invention, the object is achieved by measuring the temperature of the incoming and outgoing cooling water in each cooling tube. From the measured values, taking into account the cooling water flow rate, the rolling technological parameters and the material values of the rolling stock conclusions on the Waermeaustrag and the resulting temporal change in the temperature distribution over the Walzgutquerschnitt pulled at the end of each Kuehlrohres. The invention is applicable to wire and fine steel rolling mills.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Walzguttemperatur in Wasserkühlstrecken von Draht- und Feinstahlwalzwerken.The invention relates to a method for monitoring the rolling stock temperature in water cooling sections of wire and fine steel rolling mills.

Characteristic of the known technical solutions

Nach der DE-OS 2600287 ist ein Verfahren zum Überwachen der Walzguttemperatur bekannt. Die pyrometrische Messung des Walzgutes erfolgt vor oder hinter der Fertigstaffel und am Beginn der Luftkühlstrecke. Stimmt die gemessene Temperatur nicht mit dem Sollwert überein, so wird über die Regelung der Zuflußmenge des Kühlwassers eine Übereinstimmung zwischen Ist- und Sollwert erreicht.According to DE-OS 2600287 a method for monitoring the rolling stock temperature is known. The pyrometric measurement of the rolling stock takes place before or after the finishing scale and at the beginning of the air cooling section. If the measured temperature does not agree with the desired value, a match between the actual value and the desired value is achieved by regulating the inflow quantity of the cooling water.

Nachteilig ist, daß der Temperatur-Zeitverlauf des Walzgutes in der Wasserkühlstrecke nicht erfaßt wird. Damit sind keine Rückschlüsse auf die Temperaturverteilung im Walzgutquerschnitt und ihre zeitliche Abhängigkeit beim Passieren der Wasserkühlstrecke und damit auf minimale Randtemperaturen oder maximale Temperaturgradienten zwischen Rand und Kern des Walzgutes möglich.The disadvantage is that the temperature-time course of the rolling stock is not detected in the water cooling section. Thus, no conclusions about the temperature distribution in the rolling stock and their temporal dependence on passing the water cooling section and thus to minimum edge temperatures or maximum temperature gradients between the edge and core of the rolling stock are possible.

In der Praxis ist ein weiteres Verfahren zum Überwachen der Walzguttemperatur bekannt. Hierbei wird die mittlere Kühlwasserausflußtemperatur im Sammelkanal gemessen. Stimmt die gemessene Temperatur nicht mit dem Sollwert überein, so wird über die Regelung der Zuflußmenge des Kühlwassers eine Übereinstimmung zwischen Ist-und Sollwert erreicht. Es zeigt sich, daß im Sammelkanal nicht das gesamte primäre Kühlwasser erfaßt wird und Verfälschungen durch sekundäres Kühlwasser auftreten. Außerdem treten im Sammelkanal Wärmeverluste auf, die schwer erfaßt werden können.In practice, another method for monitoring the rolling stock temperature is known. Here, the mean Kühlwasserausflußtemperatur is measured in the collecting channel. If the measured temperature does not coincide with the desired value, a match between the actual value and the desired value is achieved by regulating the inflow quantity of the cooling water. It turns out that the entire primary cooling water is not detected in the collecting channel and distortions occur due to secondary cooling water. In addition, heat losses occur in the collecting channel, which can be difficult to detect.

Weiterhin ist die unterschiedliche Wirkung einzelner Kühlrohre entsprechend den augenblicklichen Randtemperaturen des Walzgutes nicht erfaßbar.Furthermore, the different effect of individual cooling tubes corresponding to the current edge temperatures of the rolling stock can not be detected.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Qualität des Walzgutes zu erhöhen und die Zuverlässigkeit des Verfahrens zu verbessern.The object of the invention is to increase the quality of the rolling stock and to improve the reliability of the process.

Explanation of the essence of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das den Temperatur-Zeitverlauf des Walzgutes in der Wasserkühlstrecke überwacht.It is an object of the invention to provide a method which monitors the temperature-time course of the rolling stock in the water cooling section.

Beim ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Temperatur des einlaufenden und auslaufenden Kühlwassers in jedem Kühlrohr gemessen. Aus den gemessenen Werten werden unter Berücksichtigung der Kühlwasserdurchflußmenge, der walztechnologischen Parameter und der Stoffwerte des Walzgutes Rückschlüsse auf den Wärmeaustrag sowie die sich daraus ergebene zeitliche Veränderung der Temperaturverteilung über den Walzgutquerschnitt am Ende jedes Kühlrohres gezogen. Beim zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Temperatur des Kühlwassers an mehreren Stellen, vorzugsweise fünf bis zehn, innerhalb des Kühlrohres gemessen. Aus den gemessenen Werten werden unter Berücksichtigung der Kühlwasserdurchflußmenge, der walztechnologischen Parameter und der Stoffwerte des Walzgutes Rückschlüsse auf die zeitliche Veränderung der Temperaturverteilung über den Walzgutquerschnitt entlang des gesamten Kühlrohres gezogen. Durch die Erfindung wird die Qualität des Walzgutes erhöht und die Zuverlässigkeit des Verfahrens verbessert.In the first embodiment of the method, the temperature of the incoming and outgoing cooling water is measured in each cooling tube. From the measured values, taking into account the cooling water flow rate, the rolling technological parameters and the material values of the rolling stock, conclusions are drawn about the heat emission and the resulting temporal change in the temperature distribution over the rolling stock cross section at the end of each cooling tube. In the second embodiment of the method, the temperature of the cooling water at several points, preferably five to ten, measured within the cooling tube. From the measured values, taking into account the cooling water flow rate, the rolling technological parameters and the material values of the rolling stock, conclusions are drawn about the temporal change in the temperature distribution over the rolling stock cross section along the entire cooling tube. The invention increases the quality of the rolling stock and improves the reliability of the method.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to two embodiments.

Das Verfahren des ersten Ausführungsbeispieles besteht darin, daß die Kühlwassereintritts- und-austrittstemperaturan allen Kühlrohren einer Kühlstrecke in einem Drahtwalzblock gemessen wird. Aus der Endwalztemperatur, dem Walzgutdurchmesser und der Walzgutgeschwindigkeit sowie der Kühlwasserdurchflußmenge je Kühlrohr wird unter Berücksichtigung der Stoffwerte des Walzgutes (Wärmeleitzahl, spezielle Wärme, Dichte) der pro Kühlrohr erreichteThe method of the first embodiment is that the cooling water entrance and exit temperature is measured on all the cooling pipes of a cooling section in a wire rod block. From the final rolling temperature, the rolling stock diameter and the rolling stock speed as well as the cooling water flow rate per cooling tube is achieved, taking into account the material values of the rolling stock (thermal conductivity, specific heat, density) per cooling tube

-2- 760-2- 760

Wärmeaustrag aus dem Walzgut ermittelt. Nachfolgend wird anhand der instationären Wärmeleitgleichung die Temperaturverteilung über den Querschnitt des Walzgutes festgestellt. Das zu kühlende Walzgut hat einen Durchmesser von 8 mm und bewegt sich mit einer Walzgeschwindigkeit von 32 m/s. Jedes der vier Kühlrohre hat eine Länge von 2 m, eine lichte Weite von 20mm, wobei die Kühlwasserdurchflußmenge 14m³/h beträgt. Die Kühlwasserzulauftemperatur liegt bei 21 °C. An vier aufeinanderfolgenden Kühlrohren beträgt die Kühlwasseraustrittstemperatur 75°C, 57°C, 65⁰C und 55⁰C. Unter Berücksichtigung der Stoffwerte reduziert sich die mittlere Walzguttemperatur hinter den einzelnen Kühlrohren von 1 000⁰C auf 840°C, 780°C, 730°C und 680°C. Die minimalen Randtemperaturen des Walzgutes betragen entsprechend 650⁰C, 530⁰C, 410°C und290°C. Da eine Ausgleichtemperatur, d.h. die mittlere Walzguttemperatur hinter dem vierten Kühlrohr, von 610⁰C erreicht werden soll, wurde die Wasserdurchflußmenge auf 22 m³/h erhöht. Dadurch ergeben sich Kühlwasseraustrittstemperaturen von 71⁰C, 53°C, 60°C und 51⁰C. Hieraus ergeben sich folgende mittlere Walzguttemperaturen hinter den Kühlrohren: 820°C, 73O⁰C, 650°C und 610°C. Die entsprechenden minimalen Randtemperaturen betragen 640°C, 510°C, 390⁰C und 280⁰C. Die im vierten Kühlrohr erreichte minimale Randtemperatur garantiert, daß an der Oberfläche des Walzgutes das gewünschte Materialgefüge entsteht.Heat output determined from the rolling stock. Subsequently, the temperature distribution over the cross section of the rolling stock is determined on the basis of the transient heat equation. The rolling stock to be cooled has a diameter of 8 mm and moves at a rolling speed of 32 m / s. Each of the four cooling tubes has a length of 2 m, a clear width of 20mm, the cooling water flow rate is 14m ³ / h. The cooling water inlet temperature is 21 ° C. On four successive cooling tubes, the cooling water outlet temperature is 75 ° C, 57 ° C, 65 ⁰ C and 55 ⁰ C. Taking into account the material values, the average rolling temperature behind the individual cooling tubes is reduced from 1 000 ⁰ C to 840 ° C, 780 ° C, 730 ° C and 680 ° C. The minimum edge temperatures of the rolling amount corresponding to 650 ⁰ C, 530 ⁰ C, 410 ° C und290 ° C. Since an equilibrium temperature, ie the average rolling temperature temperature behind the fourth cooling tube, of 610 ⁰ C is to be achieved, the water flow rate was increased to 22 m ³ / h. This results in cooling water outlet temperatures of 71 ⁰ C, 53 ° C, 60 ° C and 51 ⁰ C. This results in the following mean rolling mill temperatures behind the cooling tubes: 820 ° C, 73O ⁰ C, 650 ° C and 610 ° C. The corresponding minimum edge temperatures are 640 ° C, 510 ° C, 390 ⁰ C and 280 ⁰ C. The minimum edge temperature reached in the fourth cooling tube guarantees that the desired material structure is formed on the surface of the rolling stock.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird die Kühlwassertemperatur im Inneren des Kühlrohres einer Kühlstrecke in einem Feinstahlwalzwerk ermittelt. Hierbei erfolgt die abschnittsweise meßtechnische Erfassung der Entwicklung der Kühlwassertemperatur über die gesamte Länge des Kühlrohres. Dabei sind über die Länge des Kühlrohres verteilt mehrere, vorzugsweise fünf bis zehn, Temperaturmeßfühler vorgesehen. Die Temperaturmeßfühler sind vorzugsweise radial oder unter einem Winkel zur Mittelachse des Kühlrohres angeordnet. Die erhaltenen Meßwerte liefern die Angaben über das Ansteigen der Kühlwassertemperatur in jedem Kühlrohr und in jedem Kühlrohrabschnitt. Unter Vorgabe der Wasserdurchflußmenge läßt sich damit für jeden Punkt im Kühlrohr die in der Zeiteinheit dem Walzgut entzogene Wärmemenge zuordnen. Weiterhin werden mittels Computer, unter Vorgabe der Größen Endwalztemperatur, Walzgutdurchmesser, Walzgeschwindigkeit, Wasserdurchflußmenge sowie der Stoffwerte und der Lösung der Gleichung der nichtstationären Wärmeleitung nach einem Näherungsverfahren auf direktem Wege an jeder Stelle des Kühlrohres die Temperaturverteilung im Walzgut und die mittlere Walzguttemperatur als die entscheidenden Parameter für den Kühlvorgang festgestellt.In the second embodiment, the cooling water temperature is determined inside the cooling tube of a cooling section in a fine steel rolling mill. In this case, the section-by-section measurement of the development of the cooling water temperature over the entire length of the cooling tube takes place. In this case, distributed over the length of the cooling tube distributed more, preferably five to ten, temperature sensor. The temperature sensors are preferably arranged radially or at an angle to the central axis of the cooling tube. The measured values obtained provide information about the increase in the cooling water temperature in each cooling tube and in each cooling tube section. Under specification of the water flow rate can thus be assigned for each point in the cooling tube in the time unit deprived of the rolling stock amount of heat. Furthermore, the temperature distribution in the rolling stock and the mean rolling stock temperature as the decisive parameters by means of computer, specifying the sizes Endwalztemperatur, rolling stock diameter, rolling speed, water flow rate and the material values and solving the equation of non-stationary heat conduction by an approximation method directly at each point of the cooling tube determined for the cooling process.

Zur Kühlung von Walzgut zwischen den Walzstaffeln einer Feinstahlstraße wird ein 5 m langes Kühlroh reingesetzt. Das Walzgut mit einem Durchmesser von 32 mm soll bei einer Walzgeschwindigkeit von 12 m/s hinsichtlich der mittleren Temperatur von 850⁰C auf 790 ... 800°C gekühlt werden, wobei die Randtemperatur 500⁰C nicht unterschreiten darf. In diesem Fall ist weder die mittlere noch die Randtemperatur direkt meßtechnisch erfaßbar. Das Kühlrohr besitzt 10 eingebaute Temperaturmeßfühler, mit denen die Kühlwassertemperatur überwacht wird.For cooling of rolling stock between the rolling scales of a fine steel mill, a 5 m long cooling tube is used. The rolling stock with a diameter of 32 mm is to be cooled at a rolling speed of 12 m / s with respect to the average temperature of 850 ⁰ C to 790 ... 800 ° C, the edge temperature must not be less than 500 ⁰ C. In this case, neither the mean nor the edge temperature can be detected directly by measurement. The cooling tube has 10 built-in temperature sensors, which monitor the cooling water temperature.

Bei einer Wasserdurchflußmenge von 200m³/h steigt die Kühlwassertemperatur entlang des Kühlrohres überproportional von 2O⁰C auf 40⁰C. Daraus wurde errechnet, daß die mittlere Temperatur des austretenden Walzgutes 785⁰C und die Randtemperatur 385⁰C betragen. Nach Verminderung der Wasserdurchflußmenge auf 150m³/h verändert sich der Verlauf der Kühlmitteltemperatur entlang des Kühlrohres. Die daraus ermittelten Temperaturen 790⁰C bzw. 52O⁰C entsprechen den Forderungen.At a water flow rate of 200m ³ / h, the cooling water temperature along the cooling tube increases disproportionately from 2O ⁰ C to 40 ⁰ C. It was calculated that the average temperature of the emerging rolled material 785 ⁰ C and amount to the peripheral temperature of 385 ⁰ C. After reducing the water flow rate to 150m ³ / h, the course of the coolant temperature along the cooling tube changes. The temperatures determined therefrom 790 ⁰ C and 52O ⁰ C correspond to the requirements.

Claims

-1- 760 08

Invention claim:

1. A method for monitoring the rolling stock temperature in water cooling sections, characterized in that the temperature of the incoming and outgoing cooling water is measured in each cooling tube and from these values taking into account the cooling water flow rate, the Walchnchnologien parameters and the physical properties of the rolling stock conclusions about the heat output and the resulting temporal change in the temperature distribution over the Walzgutquerschnitt be pulled at the end of each cooling tube.

2. A method for monitoring the rolling stock temperature in water cooling sections, characterized in that the temperature of the cooling water in several places, preferably five to ten, uniformly distributed over the length, is measured within the cooling tube and from these values, taking into account the cooling water flow, the Walchntechnological Parameters and the material values of the rolling stock, conclusions about the temporal change of the temperature distribution over the rolling stock cross-section along the entire cooling tube are drawn.