RU2191649C1

RU2191649C1 - Method for controlling rolling rate on hot-rolling mill

Info

Publication number: RU2191649C1
Application number: RU2001125985/02A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Урцев; С.Н. Аникеев; В.Ю. Штоль; С.А. Муриков; Д.М. Хабибулин; А.В. Капцан
Original assignee: Урцев Владимир Николаевич; Аникеев Сергей Николаевич; Штоль Вадим Юрьевич; Муриков Сергей Анатольевич; Хабибулин Дим Маратович; Капцан Анатолий Виленович
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2002-10-27

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: method involves rolling slabs in working rolls of hot-rolling mill and regulating rolling rate by controlling time interval between time of discharge of previous slab from roll mill stand and set time of delivery of subsequent slab into roll mill stand; determining current value of temperature gradient in roll and selecting time interval so that maximal temperature gradient at the end of said time interval is equal to maximal allowable value equal to product of critical temperature gradient resulting in roll breakage and coefficient of safety determined from expression: c<Δint/Δroll, where Δint and Δroll are maximal temperature gradient values at the end of time interval and during rolling of slab. Optimization of time intervals allows capacity of hot-rolling mill to be increased during heating thereof after stoppage and upon transition to other assortment. EFFECT: increased efficiency and reduced probability of roll breakage. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для управления темпом прокатки на широкополосных, сортопрокатных и других станах горячей прокатки. The invention relates to the field of ferrous metallurgy and can be used to control the pace of rolling on broadband, section rolling and other hot rolling mills.

Известен способ управления темпом прокатки, включающий управление скоростным режимом механизмов стана по законам, которые находят из соображений минимизации затрат электроэнергии, оптимизируя уравнения движения подката (В.Л.Колмогоров, "Механика обработки металлов давлением", М., "Металлургия", 1986, с. 594-648). A known method of controlling the pace of rolling, including controlling the high-speed mode of the mill mechanisms according to the laws that are found for reasons of minimizing the cost of electricity, optimizing the equations of motion of the tackle (V.L. Kolmogorov, "Mechanics of metal forming", M., "Metallurgy", 1986, p. 594-648).

Недостатком указанного способа является то, что при расчетах темпа прокатки не учитываются градиенты температуры, возникающие в рабочих валках клетей стана, что может привести к поломке валков. The disadvantage of this method is that when calculating the pace of rolling does not take into account the temperature gradients that occur in the work rolls of the mill stands, which can lead to breakage of the rolls.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является способ управления темпом прокатки на стане горячей прокатки, включающий прокатку заготовок в рабочих валках клетей прокатного стана и регулирование темпа прокатки длительностью паузы между выходом предыдущей заготовки из клети и задачей в нее последующей заготовки по таблично заданному закону, определенному на основании опыта предыдущих прокаток для разной длины заготовок отдельно для летнего и зимнего периодов ("Горячая прокатка полос на стане 2000 горячей прокатки", технологическая инструкция ТИ 101-ГЛ. 10-374-90, Магнитогорск, 1990). The closest analogue to the present invention is a method of controlling the rolling rate in a hot rolling mill, comprising rolling the workpieces in the work rolls of the stands of the rolling mill and adjusting the pace of rolling by the pause time between the exit of the previous workpiece from the cage and the task of the subsequent workpiece in it according to a tabulated law determined on the basis of the experience of previous rolling for different lengths of billets separately for the summer and winter periods ("Hot rolling of strips at the 2000 hot rolling mill", technolog Skye instruction TI 101-GL. 10-374-90, Magnitogorsk, 1990).

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения:
1. Прокатка заготовок в рабочих валках клетей прокатного стана.Signs of the closest analogue, coinciding with the essential features of the claimed invention:
1. Rolling blanks in the work rolls of the stands of the rolling mill.

2. Регулирование темпа прокатки длительностью паузы между выходом предыдущей заготовки из клети и задачей в нее последующей заготовки. 2. Regulation of the pace of rolling by the duration of the pause between the exit of the previous workpiece from the stand and the task of the subsequent workpiece in it.

Известный способ не обеспечивает получение требуемого технического результата, так как безопасный с точки зрения возможной поломки валков темп прокатки зависит от ряда факторов, не учитываемых в предлагаемых табличных зависимостях, например, температуры охлаждающей валки воды. В связи с этим зависимости, приведенные в технологической инструкции, неявно содержат коэффициенты запаса прочности, необходимые для безаварийной работы стана в любых условиях и существенно снижающие его производительность во время прогрева валков после перевалок, плановых и аварийных простоев стана. Кроме того, отсутствуют гарантии, что не существует режимов прокатки, на которых величина этих коэффициентов окажется недостаточной, что может привести к поломке валка даже при соблюдении инструкции. Таким образом, длительность пауз в известном способе оказывается неоптимальной, так как не позволяет достичь максимальной производительности стана при исключении риска поломки валков. The known method does not provide the desired technical result, as safe from the point of view of possible breakdown of the rolls, the rolling rate depends on a number of factors that are not taken into account in the proposed table dependencies, for example, the temperature of the cooling water roll. In this regard, the dependences given in the technological instruction implicitly contain safety factors necessary for trouble-free operation of the mill in any conditions and significantly reducing its productivity during heating of rolls after transshipments, planned and emergency downtimes of the mill. In addition, there are no guarantees that there are no rolling modes at which the magnitude of these coefficients is insufficient, which can lead to breakage of the roll even if the instructions are followed. Thus, the duration of the pauses in the known method is not optimal, since it does not allow to achieve maximum mill productivity while eliminating the risk of breakage of the rolls.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа управления темпом прокатки на стане горячей прокатки, в котором за счет оптимизации длительности пауз обеспечивается снижение вероятности разрушения валков при увеличении производительности стана. The basis of the invention is the task of improving the method of controlling the pace of rolling in a hot rolling mill, in which by optimizing the duration of the pauses, the probability of roll failure is reduced while increasing the productivity of the mill.

Поставленная задача решается тем, что в способе управления темпом прокатки на стане горячей прокатки, включающем прокатку заготовок в рабочих валках клетей прокатного стана и регулирование темпа прокатки длительностью паузы между выходом предыдущей заготовки из клети и задачей в нее последующей заготовки, по изобретению предварительно определяют предельно допустимое значение градиента температуры для валков каждой клети стана по зависимости: Δ_д = кΔ_кр, где Δ_кр - критическое значение градиента температуры, приводящее к поломке валка, к - коэффициент запаса прочности, определяемый из выражения к<Δ_паузы/Δ_{прокатки}, где Δ_паузы - максимальное значение градиента температуры во время паузы, Δ_{прокатки} - максимальное значение градиента температуры в процессе прокатки той же заготовки, а в процессе прокатки определяют текущее значение градиента температуры каждого валка и в случае превышения текущим значением градиента температуры предельно допустимого значения, увеличивают длительность паузы до достижения текущим значением градиента температуры предельно допустимого.The problem is solved in that in a method for controlling the rolling rate in a hot rolling mill, including rolling the workpieces in the work rolls of the stands of the rolling mill and adjusting the pace of rolling by the pause time between the exit of the previous workpiece from the stand and the task of the subsequent workpiece in it, according to the invention, the maximum allowable the value of the temperature gradient for the rolls of each mill stand according to: Δ _d = kΔ _cr , where Δ _cr is the critical value of the temperature gradient, leading to breakage of the roll , k is the safety factor, determined from the expression k <Δ _pause / Δ of _rolling , where Δ _pause is the maximum value of the temperature gradient during the pause, Δ of _rolling is the maximum value of the temperature gradient during the rolling of the same workpiece, and during the rolling process the current the value of the temperature gradient of each roll, and if the current value of the temperature gradient exceeds the maximum permissible value, increase the pause duration until the current temperature gradient reaches the maximum permissible .

Для реализации указанного способа необходимо определить величину градиента температуры в теле валка. Поскольку измерение температуры поверхности валка в данном случае малоинформативно, была разработана процедура определения температуры и градиента температуры в валке, корректно учитывающая теплопередачу в теле валка и теплообмен на его поверхности для условий стана горячей прокатки, согласно которой способ осуществляют следующим образом. To implement this method, it is necessary to determine the magnitude of the temperature gradient in the body of the roll. Since the measurement of the surface temperature of the roll in this case is uninformative, a procedure was developed to determine the temperature and temperature gradient in the roll, correctly taking into account the heat transfer in the body of the roll and the heat transfer on its surface for the conditions of the hot rolling mill, according to which the method is as follows.

Определяют критическое значение градиента температуры в валке (Δ_кр), при котором ранее произошла поломка валка по зафиксированным режимам прокатки и при отсутствии крупных дефектов - раковин отливки или старых, образовавшихся в предыдущих кампаниях, трещин. Поскольку значение градиента температуры в валке можно регулировать только длительностью паузы между выходом предыдущей заготовки из клети и задачей в нее последующей заготовки, определяют коэффициент запаса прочности (к), который бы гарантировал отсутствие поломки валка из выражения к<Δ_паузы/Δ_{прокатки}, где Δ_паузы - максимальное значение градиента температуры во время паузы, Δ_{прокатки} - максимальное значение градиента температуры в процессе прокатки той же заготовки. Коэффициент запаса прочности строго адаптирован к процессу прокатки и зависит от его параметров - сортамента стали прокатываемой заготовки, изменения настройки клети - изменения длины заготовки, зазора между валками и др. Кроме того, допустимое соотношение расчетного и реального коэффициентов индивидуально для каждого стана. Оно определяется разбросом длин и температур заготовок внутри партии, а также диапазоном изменения режимов в процессе прокатки заготовки (например, величиной возможного изменения зазора между валками при работе системы автоматического регулирования толщины широкополосного стана горячей прокатки).The critical value of the temperature gradient in the roll (Δ _cr ) is determined, at which the roll was previously broken by the fixed rolling modes and in the absence of large defects - casting shells or old cracks formed in previous campaigns. Since the value of the temperature gradient in the roll can only be controlled by the length of the pause between the exit of the previous workpiece from the stand and the task of the subsequent workpiece in it, the safety factor (k) is determined, which would guarantee that the roll does not break from the expression for < _pause / Δ of _rolling , where Δ _pauses - the maximum value of the temperature gradient during the pause, Δ _rolling - the maximum value of the temperature gradient during the rolling of the same workpiece. The safety factor is strictly adapted to the rolling process and depends on its parameters - the steel gauge of the rolled stock, changes in the stand setting - changes in the length of the workpiece, the gap between the rolls, etc. In addition, the permissible ratio of the calculated and real coefficients is individual for each mill. It is determined by the scatter of the lengths and temperatures of the workpieces within the batch, as well as the range of regime changes during the rolling of the workpiece (for example, the value of the possible change in the gap between the rolls during the operation of the automatic control system for the thickness of the broadband hot rolling mill).

Максимальная производительность прокатки и вместе с тем ее безаварийность достигается при условии равенства текущего значения градиента температуры валка его предельно допустимому значению. Следовательно, если величина допустимой паузы (например, паузы, необходимой для настройки механизмов клети на следующую заготовку) недостаточна для снижения градиента температуры до предельно допустимого значения, она должна быть увеличена. The maximum rolling productivity and at the same time its trouble-free operation is achieved provided that the current value of the roll temperature gradient is equal to its maximum permissible value. Therefore, if the value of the allowable pause (for example, the pause required to adjust the stand mechanisms to the next workpiece) is insufficient to reduce the temperature gradient to the maximum permissible value, it should be increased.

На чертеже представлена длительность пауз при предельно допустимом значении градиента температуры величиной 1000^oС/м.The drawing shows the duration of the pauses at the maximum permissible value of the temperature gradient of 1000 ^o C / m.

Пример. Предлагаемый способ осуществляли на широкополосном стане 2000 горячей прокатки АО ММК. Example. The proposed method was carried out on a broadband mill 2000 hot rolling JSC MMK.

Стан имеет в своем составе 14 клетей (вертикальный окалиноломатель, 6 клетей черновой группы и 7 клетей чистовой группы), металл прокатывается в 12 вертикальных и 26 горизонтальных рабочих валках. По мере износа валков производится перевалка (до 6 раз в сутки для валков чистовой группы). После каждой перевалки должен быть проведен прогрев валков с постепенным наращиванием темпа прокатки во избежание их поломки. На стане широко применяются современные средства автоматики, в частности протоколируется прокатка каждой заготовки в каждом механизме стана с привязкой к характеристикам заготовок (размеры, марка стали, требования заказа, технологические нормативы и допуски). Так, например, для клетей записываются зависимости скорости, давления, зазора и электрических характеристик привода от времени. Вся технологическая история стана архивируется и сохраняется на CD-ROM. The mill has 14 stands (vertical descaler, 6 stands of the roughing group and 7 stands of the finishing group), the metal is rolled in 12 vertical and 26 horizontal work rolls. As the rolls wear out, transshipment is performed (up to 6 times a day for finishing group rolls). After each transshipment, the rolls should be warmed up with a gradual increase in the pace of rolling in order to avoid breakage. At the mill, modern automation tools are widely used, in particular, each workpiece is rolled in each mechanism of the mill with reference to the workpiece characteristics (dimensions, steel grade, order requirements, technological standards and tolerances). So, for example, for stands stands are recorded the dependence of speed, pressure, clearance and electrical characteristics of the drive from time to time. The entire technological history of the mill is archived and stored on a CD-ROM.

В предыдущей кампании прокатка заготовки из стали марки 08Ю размерами 6000х1310х250 мм привела к поломке валка 8 клети (2-я клеть чистовой группы) при прокатке 7-й заготовки после перевалки. Согласно предлагаемому способу по реальным режимам прокатки определили критическое значение градиента температуры в момент его поломки, величина которого составила Δ_кр = 5000^°C/м. Далее определили величину безопасных пауз между заготовками для случая восьмой клети при начале кампании, после перевалки. В восьмую клеть завалены валки из отбеленного чугуна диаметром 800 мм, температура охлаждающей валки воды 42^oС, температура металла на входе в клеть 1020^oС, начальная температура валка 20^oС постоянна по его телу. Задавали скорость прокатки 5 м/с и величину абсолютного обжатия 5 мм. Определяли прогнозируемое время прокатки полосы в клети, которое составило 60 с. За время 60 с при данном режиме обжатия металла и охлаждения валка отношение значений градиентов температуры в конце паузы и при прокатке составляет Δ_паузы/Δ_{прокатки} = 0,24. С учетом того, что заготовки имеют некоторый разброс по длине и температуре, а в процессе прокатки может быть откорректирована настройка, выбирали коэффициент запаса прочности, равный к=0,2. Предельно допустимое значение градиента температуры в валке составило Δ_д = 1000^°C/м. Определяли величину градиента температуры в конце паузы для длительности паузы, равной минимально допустимой при прокатке данного сортамента, которая составляла 6 с. В процессе прокатки определяли текущее значение градиента температуры той же 7-й заготовки. При текущем значении градиента температуры, меньшем предельно допустимого значения, данный сортамент прокатывали с паузой 6 с. При текущем значении градиента температуры, большем предельно допустимого значения, длительность паузы увеличивали, чтобы максимальное значение градиента температуры снизилось до значения, равного предельно допустимому Δ_д. Для всех клетей стана определяли конкретные значения допустимой паузы, из которых выбирали наибольшее. При этом, поскольку все рабочие валки чистовой группы стана одинаковы по конструкции и разброс их диаметров незначителен, величину критического значения градиента температуры для них принимали одинаковой.In the previous campaign, rolling a billet from 08Yu steel with dimensions of 6000x1310x250 mm led to breakage of the roll 8 of the stand (2nd stand of the finishing group) when rolling the 7th workpiece after transshipment. According to the proposed method, the critical value of the temperature gradient at the time of its breakdown, the value of which was Δ _cr = 5000 ^° C / m, was determined by the actual rolling conditions. Next, we determined the value of safe pauses between blanks for the case of the eighth stand at the beginning of the campaign, after transshipment. Rolls of bleached cast iron with a diameter of 800 mm are piled up in the eighth stand, the temperature of the cooling water roll is 42 ^° C, the temperature of the metal at the inlet of the stand is 1020 ^° C, the initial temperature of the roll 20 ^° C is constant over its body. The rolling speed was set to 5 m / s and the absolute compression value of 5 mm. The predicted rolling time of the strip in the stand was determined, which was 60 s. For a time of 60 s, in this mode of metal compression and roll cooling, the ratio of the temperature gradients at the end of the pause and during rolling is Δ _pauses / Δ _rolling = 0.24. Given the fact that the workpieces have some variation in length and temperature, and during the rolling process, the setting can be adjusted, the safety factor is chosen equal to k = 0.2. The maximum allowable temperature gradient in the roll was Δ _d = 1000 ^° C / m. The value of the temperature gradient at the end of the pause was determined for the duration of the pause equal to the minimum allowed during rolling of this range, which was 6 s. During rolling, the current value of the temperature gradient of the same 7th workpiece was determined. At the current value of the temperature gradient less than the maximum permissible value, this range was rolled with a pause of 6 s. At the current value of the temperature gradient greater than the maximum permissible value, the pause duration was increased so that the maximum value of the temperature gradient decreased to a value equal to the maximum permissible Δ _d . For all mill stands, specific values of the allowable pause were determined, of which the largest was selected. Moreover, since all the work rolls of the finishing group of the mill are the same in design and the variation in their diameters is insignificant, the critical value of the temperature gradient for them was assumed to be the same.

После прокатки каждой заготовки определяли величину безопасной минимальной паузы с учетом реальных характеристик прокатки в каждой клети (времени, величины обжатия, температуры заготовки), оставляя постоянным коэффициент запаса прочности до тех пор, пока не изменится прокатываемый сортамент. При смене сортамента определяли коэффициент запаса прочности и предельно допустимое значение градиента температуры. After rolling each billet, the value of the safe minimum pause was determined taking into account the actual characteristics of the rolling in each stand (time, amount of compression, temperature of the billet), leaving the safety factor constant until the rolled stock is changed. When changing the assortment, the safety factor and the maximum permissible value of the temperature gradient were determined.

На чертеже приведена последовательность длительностей пауз, определенных в соответствии с предлагаемым способом, для прокатки первых 23 заготовок после перевалки стана. Суммарное время прокатки такого же количества заготовок с паузами, определенными по технологической инструкции, оказывается примерно на две с половиной минуты больше. Таким образом, регулируя темп прокатки предложенным способом, за время разогрева стана после перевалки можно прокатать дополнительно более чем две заготовки. The drawing shows a sequence of pause durations determined in accordance with the proposed method for rolling the first 23 billets after transshipment of the mill. The total rolling time of the same number of billets with pauses determined according to the technological instruction is approximately two and a half minutes longer. Thus, by adjusting the rolling rate of the proposed method, during the heating of the mill after transshipment, more than two billets can be rolled additionally.

Предлагаемый способ обеспечивает снижение вероятности разрушения валков при увеличении производительности стана. При производстве 5 млн. т горячекатаного листа в год даже незначительный рост производительности стана и сокращение количества поломок валков (стоимость валка чистовой группы стана около 1 млн. руб.) позволит получить значительный экономический эффект. The proposed method provides a decrease in the probability of destruction of the rolls while increasing the productivity of the mill. With the production of 5 million tons of hot-rolled sheet per year, even a slight increase in mill productivity and a reduction in the number of roll breakages (the cost of a mill finishing group roll is about 1 million rubles) will allow a significant economic effect.

Claims

A method for controlling the rolling rate in a hot rolling mill, comprising rolling the billets in the work rolls of the stands of the rolling mill and adjusting the pace of the rolling with a pause time between the exit of the previous billet from the stand and the task of the subsequent billet in it, characterized in that the maximum allowable temperature gradient for the rolls is preliminarily determined for each mill stand according to the dependence Δ _d = k • Δ _kr , where Δ _kr is the critical value of the temperature gradient, leading to breakage of the roll, k is the safety factor determined from the expression k <Δ _pause / Δ of _rolling , where Δ of _pause is the maximum value of the temperature gradient during the pause, Δ of _rolling is the maximum value of the temperature gradient during the rolling of the same workpiece, and during the rolling process the current value of the temperature gradient of each roll is determined and if the current temperature gradient exceeds the maximum permissible value, increase the pause duration until the current temperature gradient reaches the maximum permissible value.