автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Разработка, исследование и внедрение элементов ресурсосберегающей технологии производства широкополосного проката

Министерство высшего и среднего специального образования рсфср

ЛИПЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ПЕРЕЛЬМАН Рубин Овшеевич

УДК 021. 771. 23

разработка, исследование и внедрение элементов ресурсосберегающей технологии производства широкополосного проката

пециальность 05. 16. 05.—«Обработка металлов давлением»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Липецк — 1990

Работа выдсишона на Цоволипацкои металлургическом коыбина-то ш. Ю.В.Андропова и я Донецком научно-исследовательском " института черной металлургии.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Ю.В.Коновалов.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор В.Н.Хлопонин, кандидат технических наук, доцент Мухин С.А.

Ведущее предприятие - Череповецкий металлургический комбинат.

Защата диссертации состоится " года

в часов минут на заседании специализированного совета

К 064.22.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Липецком политехническом институте (398662, г. Липецк, ул. Зегеля, I).

С диссертацией ишю ознакомиться в библиотеке Липецкого политехнического института.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат технических наук, ______ __

Допент Зайцев

иссертг^Иц ОЕШ ХАЕАКТ^РЛСШКЛ РАБОТУ

Актуальность работы. Основным направлением современного развития прокатного производства является внедрение ресурсосберегающих технологий, подразумевающих минимизацию расхода, как энергоносителей (впервую очередь топлива и электроэнергии), так и металла, а процессе получения конечного продукта. Сопоставительный анализ показателей при производстве листового проката в СССР с ¡ведущими зарубежными фирмами показывает, что расход первичных энергоносителей на 20-35$.выше, а отходи в 2-3 раза выше, чем во Франции а Японии соответственно.

В настоицэо время в стране наметилась тенденция комплексного применения ресурсосберегающей технологии, , в частности, при производстве широкополосного проката, las, на строящихся ¡¡CID 2000 Магнитогорского и 2500 Новолипецкого маталлургических комбинатов проектными решениями предусмотрена реализация технологий горячего посада литых слябов с применением средств сохранения топла предыдущего передела, кроме того, па стане 2500 ЕШК черновая группа будет оонащена мощными редуцирующими агрегатами, что увеличивает гибкость при актировании производства а объемов металла горячего посада.

Актуальность настоящей работы опроделана необходимость!) отработки л освоения ресурсосборогасзой.технологии при производстве широкополосного проката, а таюю отсутствием опята лспользованЕя ое элементов ла действующих комплексах ККЦЧ1ЮШ.

Цель работы. Оценка эффективности сохранения и использования тепла слябов при реализации технологии горячего посада, разработка предложений по увеличении объемов и температуры контазхшх партий металла; разработка рациональных реядмоз редуцирования слябол по ширине, минимизирующих расход металла в обрезь я роазмов деформации в линии стана, направленных на ресурсосбережение.

Научная новдзна. Получена математическая модель прогноза среднемассовой температуры слябов при их транспортировке и храна-нии на склада в перепада температур в стопе-плавке для реализации технологии горячего посада олябов в комплекса КЩ-ИСШ.

Разработан новый способ нагрева холодных в охлаздоиш горячих слябов чередованием их в стопа, обеспечивающий увеличение объема партии и температуры слябов, предназначенных дня посада в нагревательной печи.

Предл^ лена методика расчета режимов деформации в вертикальных валках черновой грушш ШИП при оошющеняоы процессе прокатки с редуцированием, основанная на новых принципах распределения обжатий, минимизирующих расход металла в обрезь.

Впервые получены экспериментальные данные по изменению температуры слябов на участке транспортно-отделочной линии и склада слябов, мспохьзовашшо для адалхадпа математической модели, а так-ео 'данные по энергосиловш параметрам л формоизменению слябов при редуцировании их по ширине в черновой группе широкополосного стана.

Разработана рациональная конструкция калибров вертикальных валков для повышенных обяатий боковых граней раската при реверсивной прокатке в унявероалышх клетях.

Дпакгаческая ценность. Разработана и использована в АСУ склада сляоов комплекса ККЦ-2 - стан 2500 ШШ математическая модель | прогноза температуры слябов при посаде в нагревательные печи.

Определена и использовано при корректировке технического проекта рациональная конструкция терыосташрувдих кодшшшков склада слябов ККЦ-2 ШК.

Разработаны основные принципы расчета двформациониых реядмов в вертикальных валках черновых клетей широкополосного стана при редуцировании сдлбог по ширине.

Разработаны ресурсосберегающие реяимы деформации для стана 2000 ШЖ, обеспечивающие снижение расходов Электроэнергии на прокатку и металла в схЗрозь.

Рпппцэзцдд ррботн в промндлонянх условиях. На стано 2000 горя-чай прокатки ШШК внедрена ресурсосберегающая технология прокатка полос толщиной 3 км и болое, параной менее 1600 мм из углеродистой стала.

Укономический э£$окт от разработки, заключающейся в уионылепип толщины раската, поступающего в чистовую группу глотай на 4-3 мм. составил 80,7 тыс.руб., в том числе 69,9 тыс.руб. за счет снижения расхода металла в обрезь и 10,8 тыс.руб. от уыеньш'энил затрат электроэнергии на прокатку (доля диссертанта 52,5 тыо.руб.).

Апробация работу. Основные положения работы дологоны и обсулс-дены на: У1 Всесоюзной научно-технической копфорэнвдп "Спит создания специального программного обеспечения АСУ ИГ, Черновцы, 19В8; Всесоюзной научно-тохничоской конференции "Обобщение опыта работы молодых ученых, шко норов и рабочих отрасли по экономии материальных а энергетических ресурсов", Донецк, 1989; секции ученого совета Донняичермота по прокатному производству, Донецк, 1990; научно-тохначескои совета Новолипоцкого металлургического комбината, Липецк, 1990; специализированном семинаре по прскатпсцу производству Липецкого политехнического института, Липецк, 1990.

Дубликата. По материалам работы опубликовано 8 сгато11, полу-чано I авторское сдадетельство и I полсоштальноо роконло о выдача авторского свидетельства.

Объем работы. Диссертация состоит вз введения, 5 раздолов и прилояонвя, изложена па 172 страницах машинописного топота, содержит 48 рисунков, 28 таблиц и список использованной литературы из 116 наименований.

ЛНЛЖШЬСЮЙ ОБЗОР И üOüTAUOlütt йл^АЧ ДОСЫЩДОяАпИЯ Fü су рс осб оршм ни о применительно к прокатному переделу включает шашизацм расхода топлива и электроэнергии на производство готового проката, а такке расхода шгадла в процесса получения коночного продукта.

Технологией, обеспечивающей ресурсосбережении при производства широкополосного проката, шроко применяющейся за рубижои, является схема с горячим посадом поареривнолитых слябов с комплексах мйДЗ -ШШ, опыг использования которой у нас в страно отсутствует. 15 технической латоратура практически нет данных но лаиааашш тешератури слябов дрн их транспортировке и хранении, о, соответственно, моделей прогноза температуры слябов при посада в нагронагельние поча, явлл-вдпхся обязательным математический обеспечением АСУ склада слябов при реализации технологии горячего посада.

Анализ литературы показал, что одним из средств снижения ограничений при (формировании монтажных партий из слябов горячего иоса-да, способствующего увеличению доли слябов с повиданной тамлерату-рой посада, является технология редуцирования слябов по шрино в черновол группо ШСШ. Однако, процасс редуцирования слябов на отечественных ШЗШ на исследовав.

йоаысоно дальнейшее расширение области применения ресурсосберегающих технологий прокатки на ШСШ, заключающихся в рациональной распределении дофорцациИ мавду черновой и чнсговои группаюи клетей.

Для достижения выбранной цели в работе постаиеии и резани следушо задачи:

1. Б условиях действующего комплекса iüüi-uiini количественно i: качественно оцепить эффективность горячего посада слябов по воз-ыгишсчау изменению расхода топлива на нагрев и его влиянию на параметра cp?ujccd прокатка в линии стана.

2. Разработать математическую модель прогноза температура посада слябов учитывавшую особенности изменения их температурного состояния и процесса транспарту рома и складирования для АСУ склада слябов и выполнить опенку эффективности гсшструкгишых вариантов тормостатирушщх средств.

3. Разработать продлояения по рациональному использованию тепла слябов После передачи их на склад с целью повышения температуры и объемов горячего посада слябов.

4. Экспериментально определить эффективность и особенности технологии редуцирования слябов по ширина на ШСГП и разработать предложения по уменьшению расхода металла в обрезь.

5. Определить область рационального распределения дофошаций моаду черювой в чистовой группами клетей стана 2000 НЛМК с целью снижения суммарного расхода электроэнергии на прокатку к уменьшения расхода металла.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАГРЕВА И ПРОКАТКИ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ

СЛЯБОВ ГОРЯЧЕГО ПОСАДА

В комплексе ККЦ-1 - стан 2000 НЛМК впервые в отечественной практике проведена опытная прокатка монтажной партии (массой 4684 т) пепрерывнолитых слябов при посаде их в нагревательные печи со средней температурой 300°С. Перод комплектацией партии выполнили анализ качества поверхности слябов производства ККЦ-I и ККЦ-2. Установлено, что доля зачищаемых слябов в выборко 41,6 тыс.тонн составила по группам марок стали: углеродистые -68?!, качественные - 62j£0 низколегированные - IZfi, по группам ширины: менее 1440 мм - 46$; 14401550 мм - 50$; 1640 т а более - 60$. В связи с этим для горячего посада использовали менее запорченные поверхностными дефектама слябы углеродистых и качественных сталей, шириной но более 1550 ш.

При нагреве слябов горячего посада в печах установили предка-

рательш рассчитанный режим, отличающийся пониженным расходом газа в первых трех зонах. Сопоставительная оцонка технико-экономических показателей работы печей при нагреве партий слябов горячего и холодною посадов примерно одной масса, одинакового сортамента и производительности печой в горячий час показала, что снижение расхода тошшва составляет 4 кг у.т./т «а кавдые ЮО°С температур; загружаемых слябов.

При анализа качества поверхности горячекатаных полос стали марш СтЗсп на агрегатах розкя и полос стали марки ОЗпс при травлении и хо.мдной прокатка замечаний не выявлено. Данные механических испытаний горячекатаных полос показали удовлетворительное соответствие требованиям по их назначению.

Получены данные го увеличению температуры раскатов на выходе из чериоюй группа на 20-40°С, прокаташшх из слябов с повышенной температурой досада, что позволяет рекомендовать технологию посада слябов с повышенной температурой посада для прокатки труднодофэрма-руешх марок стали и энергоемких профилей, например, тонких, широ- • ких полос. Комплексное.исследование энергетических и температурных параметра прокатки слябов с повышенной температурой посада показало целесообразность использования данной технологии и при низкотемпературном нагреве слябов.

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗШ21Щ1Я ТЫ.Е1ЕРАТУ ШОК) • СОСТОЯНИЯ СЛЯЕСВ НА УЧАСТКЕ МШ13Ч1АГРЕВАТ^Ц1АЯ ПЕЧЬ

Как показал зарубеврый опыт, организация горячего посада неирерииюлитых слябов требует четкой координации работы комплекса "6таиь-прокат", которая мокет быть обеспечена путем создания соответствующего АСУ комплекса. Одной из задач такой АСУ является прогнозирование температуры слябов в любой точке технологического потока от ШЛЗ до печой ШСШ с учетом особенности их транспортирзвки и уедовай о\ пиления.

I I

Изменение температур* сляба после шхода из 1ШЗ определяли из решения уравнения теплопроводности31 1

в/2, 0«у«н)г «)

где Ъ - ширина сляба, м ; И - толщина сляба, м; Д(Т)»С(Т)»^(Т) -теплопроводность, теплоемкость и шгатность стали соответственно Вт/и-К, кДж/кг-К, кг/м3; Т - температура в сачениа сляба, К.

Уравнение (I) решала численным методом при краевых условиях

Т(Х1У,'С--о)= Т(х,9)>

И - праведенный коэффициент лучеисх

да

где С лр5 • Спр.Ц'Спр.Ц- права дегашй коэффициент лучеиспускания для боковой, верхней и нижней поверхности сляба, Вт/ы3»^; Т э5Дз.6. ,Тз.й-

9

температура экранов для боювой, верхней и нижней поверхностей сляба, К;о(б,с(а,оСн - коэффициент теплоотдачи поверхностей сляба, Тб -то;шоратура округаэдего воздуха, К; ,

По условпш производства слябы шгуг транспортироваться по рольгангу или на специальных твяааках по одному, а такав пакотащ по два или три сляба -в каздом. Из пакотов собирается стопа слябов. * Мезду поверхностями слябов в пакете и' стопа'теплообмен происходит- _ преимущественно излученном н характеризуется граничными условиям .•

Зу

> юо т "

Научный гоаоультант - кандидат технических наук Вэичаров Н.В.

гдеСпр(-2»Спр2-{ - приведенный коэффициент лучеиспускания мевду поверхностями слябов, Вт/ыМ.

Для уточнения численных значений теплофизичееких коэффициентов, принятых на первом этапе расчетов ш литературным данным, выполнили экспериментальное исследование изменения температурного состояния слябов при их транспортировке и на складе слябов отделения непрерывной разливка ККЦ-2 НДМК.

Методика исследования включала измерение температуры слябов при помощи термоэлектрического преобразователя из тершэлектродного ¿¿абеля, закладьшаешго моаду слябами при формировании пакета на отводящем рольганге МШ13 и далее и стопе-плавке. Замеры температуры осуществляли в процессе транспортировки пакетов 12 плаюк и 5 стоп-плавои Сиз этих 12) на складе до момента их разборка через 22-63 часа после формирования с одновременным хронометража« и фиксированием услошй охлаздения. Установлено, что температура слябов в зоне измерения через 0,5 часа посла порезки на машине газовой раз ¡си ."ЖДЗ составляет 800-9Ю°С. Температура слябов перед передачей пакета на склад составила 795-890°С при затратах времени на формирование и транспортировку пакетов из трех слябов в продолах 0,5-1,3 часа.Мак-сиыалышя температура в стопа-плавке - 700-790°С. Получены дашше по окэрости охлаждения слябов в зависимости от их ширины и расположения в пролетах.

• Уточнение теплофизических коэффициентов теоретической мэдели ^пп подученным экспериментальным данным обеспечили точность раската з пределах погрешности измерительной схемы, что дало возможность количественно оценить влияние различных условий охлаздения. Экспе-ришнтадьнио & ¿^счетные данные температуры слябов в стопе показали

о

на необходимость учета их перепада при выборе режима нагрева в печах. .Так, при поступлении слябов одной плавка на- склад с начальной температуря 800°С и охлаждении их в стопо на открытой площадка через 10 часов разность температур по высоте стопы достигает 200-240°С. С уменьшением абсолютного уровня температуры слябов несколь-га уменьшается и через 18 часов составляот 150-220°С. Расчеты изменения температур! при охлаждении стопы слябов в юпильнике с теплотой изоляцией показали, что скорость охлаящения по сродна массовой температуре стопы в сравнении с отркытой ллощадюй в интервала температур 900-600°С уменьшается с 30°С/час до 14,3°С/час, т.о. практически в 2 раза. 3 таком же соотношении уменьшается поропад сред-немассовкх температур слябов по высоте стопы.

С использованием разработанной мэдели расчета изменения температуры слябов выполнен анализ вариантов конструкций неотапливаемых копильников склада слябов комплекса ККЦ-2 - стан 2500 ЕПМК. Установлено, что копилышки с шагающим подом по рассматриваемой схеме не отвечают задаче обеспечения горячего иосада. Минимальные тепловые потери и требуемую гибкость технологического потока обеспечивают ко-пилышки траншейного типа (аналог проектного варианта) и юПильняки с вдцвижным подом, однако в первом случае требуется конструктивное решение по механизации загрузки и выгрузки слябов для работы в зоне температур до 600°С, а во втором требуется расширение площади склада. Наиболее приемлемой шкот оказаться раа^изация копилышков о

I .

установкой слябоэ на робро при условиях удачного конструктивного решения вопроса расположения слябов с шагом не более 0,25 м.

Для использования в АСУ на основе расчетных значений температур по теоретической' модели разработана линейная зависимость для прогноза среднемассовой температуры слябов при их транспортировке и складировании вида Тг - То — -Т т

•где То, Тг - соответственно, исходная и текущая температуры слябо^ °0; - скорость охлаждения в I -и теыпературноы интервале, 0С/ман; %х - время охлаждения, ниц.

Шаг линеаризации для.температур в диапазоне Ю00-200°С принят 200°С. Максимальная ошибка расчета при такой шага ие превышает.2СЯС, Для сгруппированных условий охлаждения слябов ори транспортировке, швэлнониа отделочных операций а хранении на складе, как в ко Пильняках (в данном случав рассмотрены ко пальники траншейного типа), так и на открытой шюцадка получили зависимости для расчета скорости охлаждена* слябов в соответствующих температурных интервалах. Начальную ташюратуру пакета (стоны) слябов в алгоратие прогноза при изменении условий их охлаждения принимали равной среднеарифметической температуре для конкретного числа слябов.

Разработан а экспериментально опробован спосо^увалачения объедав гюса.да слябов с ювышешюй таипаратурой путем подогрева горячима слябами, направдяемшш «а рошнт, холодных отремонтированных слябов, позволяющий реализовать технологии посада о повышенной температурой практически всех слябов, поступающих в печи ШСЩ.

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РШВДДОЩ Ш ШНОЛОДМ РЕДУЩРОВАНИЯ СЛЯБОВ Ш ПЕШИЕ** В общей стратегии ресурсосбережения на ШЛИ, включающей технологию горячего шеада слябов важным элементом при накоплении ыэн-• тшгаой партии (на нэмдашно рабочих валков чистовой груп.ш клетей)

а Положительное решение го заявке Л 4446619/27-02 от 15,12.39 на "Способ охлаждения и нагрева слябов". Авторы: Н.В.Гончаров, А.Л.Остацбнго, В.В.Оробцов, й.В.Коновалов, З.П.Каретный, Р.О.Пе-релшан и др.'

' "О

•т Научный консультант ш разделу - кандидат технических наук Ороб-

цав В.В.

является поиск путей ошшашш врешив ожидания слябов перед посадом d печа. Одним из вариантов рошения данной проблемы шнот служить использование процесса редуцирования о.члйоа по ширина, снимающего ограничвша технологичности построения мэнтааа го вирино.

Исследование эффективности процесса редуцировании выполнили на станэ 2000, ШПЛК( имеющем в своем состава реверсивный редуцирующий агрегат. Прокатку раскатов в вертикальных валках редуцирующего агрегата осуществляли как на гладкой бочке, так и о калибрами ящичного типа глубиной 100 ш. Получили экспериментальные дагаше по формоизменению раскатов, в том числе и концевых участков, энергосило-БШ1 параметрам (силе и моменту прокатки) пря прямой (в один проход) и реверсивной (в три прохода) прокатке в редуцирующем агрегате. Установлено, что эффективность максимально достигнутого обжатия в калиброванных вертикальных валках в 152 им по уменьшения ширины раската на выходе из редуцирующего агрегата составила 03%. Опытная прокатка сляба сечением 240x1550 мм в черновой груше клетей с траия проходами в редуцлруощем агрегате показала на возможность уменьшения ширины раската на 176 мм. На выходе из черновой группы получен раскат сечением 45x1374 им. При этом зафиксировано иекдаение Форш юнцов, выраяенное длиной накатов в 414 tri на переднем и '156 мм на заднем концах. Сопоставительная оценка обрезп концов на ножницах перед чистовой группой о данным;! д.чя раската, аналогичного сечения, прокатываемого без редуцирования, показала увеличение концэпой обреза на

Важным результатов исследования процесса реверсивной прокатки в редуцирующем агрегате является установленная проблема го падания раската в ящичный калибр ка обратном проходе прд подогнутой юнца раската, выходяцело из горизонтальных валков, требуздая реаевдя.

В связи с этим, на основания изучения конструктивных рвланяЯ

ш форме калибра и обработки вариантов калибров вертикальных валков в универсальной реверсивной лабораторной клети 170 Донниичермота разработана усовершенствованная форма дугообразного калибра с выпуклым по радиусу средним участком, плавно сопряженным со смежными участками вогнутой образующей36. Экспериментальными исследованиями эффективности разработанного калибра установлено, что при прокатке в один проход эффективность по уменьшению ширины в сравнении с ящичным калибром уменьшается на 5% для узких и 15% для широких,полос и выше по отношению к гладкой бочке соответственно на 1Ъ% для узких и 22% для широких полос. Реверсивная прокатка в редуцирующем агрегате с уменьшением толщины раската в каждом проходе горизонтальных валков обеспечит увеличение эффективности предлагаемого калибра в сравнении с ящичным, что позволяет интенсифицировать процесс прокатки в чарювой группе клетей.

На основе результатов экспериментального исследования формоизменения концевых участков раската при совмещенном процессе прокатки с редуцированием в черновой группе ШСШ разработали основные принципы расчета рекшюв деформации в вертикальных валках, обеспечивающих минимизацию оброзл без применения специальных технических средств. Условие минимизации массы искаженных юнцов выразили в виде

bc„-ß°n"<ä,=>mlri

где Dn - ширина в средней по длине части подката в чистовую группу;

ВОП(З)

п - ширина в сечении, касательном вогаутости концевого наката соответственно на переднем (ГО и заднем концах подката.

ж Положительное решение по заявке Л 4758541/25-02/137528 от 14.11.89 на "Прокатный валок вертикальной клети". Авторы: В.В.Оробцев, Е.А.Руденко, ИД.Бобух, О.Е.Таллер, А.А.Остапенко, 3.Ü .Каретный, Р.О.Перельмак, А.В .Мельников, Д.П.Мельник, В.Я.Тшшов, Л.М.Каракин, А.А.Метенков.

Указанный критерий обеспечивает локализацию участюв с уменьшенной шириной на длине концевых накатов, исключая уменьшение ширины на основной части полосы. Суть определения режима деформации в вертикальных валках в этом случае заключается в следующем. Начиная с последней по ходу прокатки черювой универсальной клета (последнего прохода) величину допустимого обкатия в вертикальных валках данной клети (проходе) устанавливают равным величина сужения в сечении, соответствующем началу наката переднего конца раската, входящего в рассматриваемую клеть при заданной величине сузкения на выходе из последней черновой клети. Величина обжатия в вертикальных валках последней черновой клети определяется из уравнения Е>п - В0пл = (^г,)Д ЬБк + Пк

где I) - коэффициент полезного действия последней (к-й) универсаль-

С к. _

ной клоти черновой группы по уменьшению ширины;д йыс- абсолютное об-

натио в вертикальных валках к-й клети; Пк- разность меяду свободными утираниями на переднем конце и на средней части раската к-й клоти. .

Обкатия в вертикальных валках остальных черновых клетей, за исключением редуцирующих, определяются последовательно против хода прокатки аналогично последней клети, с тем отличием, что вместо (В° - В°п) для I - клети подставляем значение обнатия в вертикальных валках(1+ 1) -й клети.

В редуцирующей клети величина допустимого обжатия в вертикальных валках устанавливается лз условия, что созданное вертикальными, а затем горизонтальными валками данной клети сунение концов, равное разности ширины средней части раската я в сечения, касательно» вогнутости кониевого наката, устранится последуицами ("ВыраЕнаващамл') клетями. Это условие выраяается следующим уравнеаяеи

Экспериментально установлена зависимость величины сужения концов раската от основных параметров прокатки

где Во - ширина раската на входе & I -клеть; катающий диаметр

вертикальных валков; Но- толщина раската в ч -й клети.

Погрешность расчета сужения юнцов оценена по результатам опытной прокат л на стане 2000 НШК. Максимальное отклонение ра(з-чэтных данных от фактических из превышает 20$.

Расчет распределения обзштйй по розработанной методике производили итерационным методом. На сшсоб прокатки в верти калышх вал-квг, ратлм деформация в котором определяется как показано выше издана заявка на предполагаемое изобретение.

В этом случае, когда стоит задача уменьшения ширины сляба на конкретную заданную величину, лежащую в области допустимого, параметры настройки вертикальных валков целесообразно определять из соотношения %1дВ>&1. _ А

гдвл8&- необходимое уменьшение ширины сляба в черновой группе кло-той^дВГ^- допустимое уменьшение ширины раската в 1-й универсальной клети.

Стратегия распределения обяатия в вертикальных валках унпвер-салышх клетей заключается в тон, что обжимают боковые грани раската вертикальными валками универсальных клетей пропорционально допустимому обкатаю полосы ш ширина в каддай дэ них. При этом выполняется условно минимума яскагений форш концов раската.

На основании установленных закономерностей формоизменения рао-ката при совмещенном процессе прокатка и редуцирования и предложенных способов распределения обнатий боковых граней по кяетям (прохо-

дам) черновой грунта клетей разработан алгоритм расчета режима обжатий в вертикальных валках черновых клетей и выполнена оценка возможностей по уменьшению ширины слябов применительно к пусковой очереди стана 2500 ШК.

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТКХН0Л0Ш1 ПРОКАТКИ НА ШИРОКОПОЛОСНОМ СТАНЕ

Задачу оптимизации суммарных затрат энергии на прокатку в чер-

9

новой и чистовой группах клетей стана 2000 НЛМК решили методом динамического программирования с использованием модели процесса прокатки, разработанной в Дргашичермете. Критерием оптимизации выбрали уделышй расход энергии на прокатку при варьировании толщиной год-ката в чистовую группу клетей при ограничениях, обусловленных технологическими и конструктивными параметрами. Требуемая температура

г

конца прокатки и смотки обеспечивается соответствующим изменением скорости прокатка в чистовых клетях и расходом воды на отводящем рольганге. При этом, изменение скорости прокати! в чистовой группе клетей соответственно учитывается в изменении суммарного раохода энергии.

По предварительным расчетам для условий стана 2000 ШШК, качественно подтвержденных экспериментальными данными на станах 1700 комбината им. Ильича г. Мариуполь и 2000 ЧерМК определена еозмоикугъ снижения суммарного расхода энергий на прокатку на 0,5-0,7 МДж/т щя уменьшении толщины подката в 'истовую группу на каждый миллиметр.

Для уточнения полученных данких применительно к стану 2000 ЕЯАК выполнили экспериментальное исследование влияния перераспределения деформации между черновыми и чистовыми группами клетей на суммарный расход электроэнергии пра существующей температура нагрева слябов.

В табл. I приведены результаты влияшщ гзмононяя толщины тдка-та нз темпера туцие и энергетические условия прокбтки.

Таолцпэ I

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОДКАТА НА ТШШРАТУРНЫЕ И аНЕРГЕПШХЛСШ УСЛОЕИ ПР0КАТК1 НА СТАНЕ 2000 НЛМК

Размер ! ! ! Темдетаттта. С ! Удалыпй расход знаргяи,кЗт«ч/т ¡Изменение

полосы, ¡Толщина ¡Скорость I ~!_(!Ш/т)_¡удельного рас-

сляба, мм!подката,!прокаткв,! ! Ц „„„„пинии чпетопп»! ¡хота энергия

I Ш | М/С | «• 5 | КЛ. 12 ¡ЩЩШ^"

стали

7x1420 2ШН340

Юсп

6x1600 250хШ40

Зсп

4.2x1500 5оОН55П

08пс

3x1230 25!НТ230

ОБпс

Г

44 4,39/6,14 1034-1050 853-878 7,8(28,1)

40 4,50/5,26 1029-1055 843-863 8,2(29,5)

33 4,68/5,26 Ю45-1060 853-363 8,5(33,6)

38 5,54/7,27 1040-1055 878 8,3(29,9)

34 5,62/7,50 1055-1060 873 8,8(31,7) 30 5,71/8,03 1050-1065 863-878 9,6(34,6)

38 6,98/8,65 1050-1060. 879-904 8,6(31,0)

34 7,52/9,49 1065 885-895 8,9(32,0)

30 7,92/9,84 1080 889 9,6(34,6)

40 8,29/11,99 1029-1035 858-873 3,6(31,7)

36 8,59Д2,31 1035 863-858 9,2(33,1)

18,5(66,6) 26,3(94,7)

17,8(64,1) 26,0(93,6) -0,3(-1,1) -1,1

16,8(60,5) 25,3(91,1) -1,0(-3,6) -3,8

Г7,5(63,0 ) 25,8(92,9)

16,4(59,0 ) 25,2(90,7) -0,6(-2,2) -2,3

15,0(54,0 ) 24,6(83,6) -1,2(-4,3) -4,7

23,4(84,2) 32,0(115,2)

22,7(81,7) 31,6(113,7)-0,4(-1,5) -1,3

21,2(76,3) 30,8(110,9)-1,2(-4,3) -3,7

33,5(120,6) 42,3(152,3)

32,4(116,5: 41,6(149,7)-0,7(-2,6). -1,6

я

со

При уменьшении толщины подката в чистовую группу глотай на 4 ш умоньиение суммарного расхода энергии составило 0,3-0,7 (1,1-2,6 ЦЦя/т) или 1,1-2,3;'. Дальнейшее уменьшение толщины годката на 6-3 сч снизило расход анэргии на 1-1,2 кВт-ч/т (3,6-4,3 МДи/т) или на 3,7—1,7 %. Сроднял валичика уменьшения суммарного расхода энергии при уменьшении толщины подката на I мм увеличением обжатия в последней черновой клети составляет 0,13 кВт.ч/т (0,5 Щи/т).

Алл разработки конкретных рекомендаций по рациональной, с точка зрения экономии электроэнергии на прокатку, толщине подката в чистовую группу клатой выполнили анализ действующих технологических ограничений, а такжо 1«актичоских данных о толщине подката в чистовую группу по существующей технологии в объема 53 партий полос толщиной 2-12 км, шириной 1250-1810 мм основною марочного сортамента стона, В табл. 2 приведены сгруши^овашше по толщине и ширине диапазоны '{/Логических и ронэмандуемых толщин подкатов в чистовую группу клетей углеродистых и качественных марок стала, обеспечивающих процесс прокати! без превышения допустимой мощности го клетям черюаэй группы.

Таблица 2

Фактический я раюмвндоомый диапазон толщин подката в чистовую группу 1слотей малоуглеродистых и углеродистых марок стали, мм

Толщина ! Ширина ! Толщина полстга_

полосы ! полосы ! фактическая! рекомендуемая

3,0-3,9 1230-1550 31-12 30-33

■1,0-6,0 1250-1810 36-10 32-33

7,0-12,0 I250-1780 42-43 34-40

ж голос ширило;! на более 1600 мм,-

::ри уменьшения то.-зднш годгатз в чистовую гругшу клетей, ¡яду с y:.'OHbJ6:i.T3:! су^мзргэго расхода злелроэнергии, уу.оиьсзотсл w<ooa

концевой обрози на ножницах парод чистовой группой клетой. Расчета показывают, что минимально возможная экономия металла при умонвионии тслиданы подката на 4 мм составляет 0,3 кг/т.

На основании проведенных исследований разработано и вносбно изменение в технологическую инструкцию.

Экономический эффект от внедрения разработанной технологии на стане 2000 НЛМК составил 80,7 тыс. рублей в год, в том числе 69,9 тыс. рублей за счет снижения расхода металла в оброзь на ножницах и 10,8 тыс. рублей от экономии затрат электроэнергии на прокатку.

ОСНОВНЫЕ ВШЮДИ

1, Аналитический обзор направления исследований свидетельствует об актуальности отработки и внедрения элементов ресурсосберегающих технологий при производстве листового проката, в частности таких как горячий шсад непрерывнолитых слябов, и, способствующего расширению ого возможностей, процесса редуцирования слябов на ШСП1, так как энергоматериалоемкость в данном направлении велика и существенно превышает зарубежные аналоги, в частности расход первичных энергоносителей на (20-35)$, отходы металла в (2-3) раза выше, чем во Франции и Японии соответственно.

2. Впервые в отечественной практике в комплексе ККЦ-ШСШ сформирована и прокатана опытная монтажная партия слябов общей массой 4650 т с повышенной температурой госада. Экспериментально определена возможность экжоиии тошшва па 4 кг у;т./т на кавдые Ю0°с температуры слябов на посаде в ночи.

Показана целесообразность применения слябов с повк юнной температурой на посаде для прокатки труднодеформируемых и шоргоомклх профилей, а такяе при низкотемпературном нагрова слябов.

3. Разработана двумерная модель раочета'изменения температуры слябов в процзссе их транспортировки и охлаждении в стопах на складе, как на открытом воздухе, так и при использовании теплоизолирующих средств. Модель адаптирована экспериментальны^ дашшм, полученным в процессе комплекса исследований изменения температурного состояния слябов после выхода из Г/1НЛЗ ККЦ-2 ПИК. Кусочно-линейной аппроксимацией получены зависимости прогноза температуры посада слябов в АСУ склада слябов.

4. Выполнен анализ ряда вариантов конструкций копильников. Показано, что для условий оклада слябов наиболее приемлемой является конструкция копильников траншейного типа о хранением слябов в стопах. При этом обеспечиваются минимальные потери тепла слябами и занимаемой ими площади склада.

!

5. Разработан новый сгособ утилизации тепла олябов, поступаю-

I

щих на ремэнт и используемых для подогрева холодных слябов, предназначенных нд посад в печи. Способ обеспечивает повышение температуры практически всех слябов при посаде. Поскольку в Советском Союзе задача бездефектной поверхности слябов не решена и в блияайпев враг ля вряд ли будет решена, то этот способ должен стать обязательным элементом энергосбарегающей-технологап.

6. Вперзке в промышленных условиях на ШСШ выполнено экспериментальное исследование процесса прокатка и редуцирования слябов в реверсивном редуцирующем агрегате.' Получены данные по эффективности использования ящичных калибров пра редуцировании на обжатиях узких" граней, достигающих 152 мм. Определены ограничения по использованию ящачпых калибров прл реверсивной прокатка. Показано увеличение расхода металла в обрезь на 26/5 за счет образования концевых накатов.

. ■ I \

7. Выполнен анализ и разработана рациональная форма калибров вертикальных валдэв для реверсивных универсальных клетей, отличаю- • щаяся от известных наличием выпуклого среднего участка, плавно со-

пр,иг.бшюго со смежными дугообразными участками вогнутой образующей и экспериментально подтверждена эффективность её использования.

8. Разработан сшсоб распределения обнатяй в вертикальных валках черновшс клетей ШСШ, обеспечивающий при использовании совмещенного процесса прокатки и редуцирования минимизацию дополнительного расхода металла в концевую обрезь.

9. Экспериментально определена область рационального парораспределения деформации мевду черновой и чистовой группами клетей ШСШ 2000 Jl.j»iK, на основании чего внедрены регламентированные толщины подкатов в чистовую группу клетей с эюномическим эффектом 89,7 тыс.рублей за счет снижения раохода электроэнергии на прокатку и расхода металла з концевую обрезь (доля диссертанта - 52,5 тыс. pyö.).

10. Разработки по прогнозу тошературы слябов на участке ЫНЛЗ-ШСШ использованы НШ "Киевский институт автоматики" в АСУ склада слябов КЩ-2 - стан 2500 НЛМК, а рекомендации по рациональной вэн-струкиии терюстатирующих устройств Липецким отделением "Стальпро-с;яа" при разработке копильникоз склада слябов ККЦ-2 НЛМК.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЗШЫЕ Д1ССЕРТАВДИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХs

j.. Оробцев В.В., Перельман P.O., Белянский А.Д. Проблемы организации горячего посада непрерывнолитых слябов//,1еталлург. 1988. № II. С.37-33.

2. Прошшленноо опробоваше энергосберегающей технологии на станах 2000 HJE.iK и 4ejMK/A. Л .Остапенко, Ю.В.Кэновалов, Р.О .Перельман и др.// Сталь. 1989, В 3. С.49-64. *

3. A.C. I532I05 СССР, ШИ4 B2IBI/t)2. Способ прокатки шлоо в вертикальных валках универсальных клетей черновой группы широкополосного стана/ Ю.В.Коновалов, В.В.Оробцев, Е.А.Руденко, Т.С.Литвинова, О.К.Хрэпчонков, И.Б.Свещинский, Б.А.Поляков, З.П.Каретный,

' А.Я.Бслянский, Р.О.Перельман (СССР) - 435923Я, заявл, 5.01.88,

опубл. 30.12.89, бш. й 43.

4. Влияние деформации слябов по ширине на соличину дефектных юнцов раскатов / О.Н.Логак, М.Ю.БарковскиЙ, В.!'.Хохлов, З.Н.Каретный, Р.О.Перельман// Бюл. Черная металлургия. 1989, № 8. С. 58-61.

5. Подсистема автоматизированного учета энергозатрат при прокатке на широкополосном стано горячей прокатки/ Б.А.Поляков,

Н.Э.Третьякова, Р.О.Перельман, ВЛЛ.Басуроа // в кн.: Тезисы докладов У1 Всесоюзной научн.-тахн.конф. "Опыт создания специального программного обеспечения АСУ ТП". М., 1988. Выпуск 6-7. С.62-63.

6. Исследованию изменения теплового состояния слябов при их транспортировка и на складе слябов комплота УНРС-ШСГП / А.К.Кужель, В.В.Оробцев, О.Е.Таллер, Р.О.Порольман // В кн.: Тезисы докладов Всесоюзной научн.-техн.конф. "Обобщение опыта работа шладах ученых; инженеров и рабочих отрасли по экономии материальных и энергетических ресурсов". Донецк 24-26 кия 1989 г. Доншшчармот, ЦШШчормет, Чергштинформация. 1989 г. С.74.

7. Исследование формоизменения концевых участков раската при совмещенном процессе прокатки и родуцирэваняя в черновой группе клетей широкополосного стана/0.Е.Таллор, З.В.Ороошв, Р.О.Перель-ман, Д.В.Тиханков// В кн.: Тезисы докладов Всесоюзной наута.-тохн. конф. "Обобщение опыта работы молодых ученых, шганкнюв и рабочих отрасли по экономии материальных и энергетических ресурсов". Донецк 2-1-26 мая 1989 г. Донниичермет, ЦКИИчормет, Черматин^ормацак. 1989. С.79.

8. Алгоритм начальной настройки горизонтальных валков черяо-вой группы клетей стана 2000/Е.Л.Рудеш», В.В.Копе;1чи;вв, А.Н.Рзз-шщкий, Р.О.Перельман// В кн.: Опыт создания специального программного обеспечения АСУ Til". 1.1., 1933. Вщг/ск 6-7. С.62.

9. Эффективность использования тепла слябов п^скветьущзх иеродэ.1ов на листопрокатных станах Л1.3.Гоцчароь, А.Л.Сстзцокк.», В.В.Оробцев, Т.С.Орнзтаи, ?.0 Лерульмэн // Сталь. 1930. У 6.C.IQO-Í03