автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка теплосохраняющей экранирующей установки для промежуточного рольганга широкополосовых станов горячей прокатки

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

На правах рукописи

УДК 621.771.2.004.68 КОРЫШЕВ Анатолий Николаевич

РАЗРАБОТКА ТЕПЛОСОХРАНЯЮЩЕЙ

ЭКРАНИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНОГО РОЛЬГАНГА ШИРОКОПОЛОСОВЫХ СТАНОВ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

Специальность 05.03.05 — Процессы и машины обработки давлением

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОССС^О

Москва 1992

Работа выполнена в проблемной лаборатории ППДиУ Московского института стали и сплавов, на Новолипецком металлургическом комбинате и на малом государственном предприятии «Исток».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор ХЛОПОНИН В. Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор КОНОВАЛОВ Ю. В., кандидат технических наук, с. н. с. ЧАШИН В. В.

Ведущее предприятие: Череповецкий металлургический комбинат

Защита состоится « » 1992 г. в часов на

заседании специализированного совета К 053.08.02 в Московском институте стали и сплавов по адресу: 117936, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, д. 4.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Московского института стали и сплавов.

Диссертация в виде научного доклада разослана

« » 1992 г.

Справки по телефону: 236-99-50

Ученый секретарь специализированного совета

ЧИЧЕНЕВ Н. А.

Введение

Актуальность работы. Снижения потерь тепла подкатом на промежуточном рольганге пшрокололосовых станов горячей прокатки (ШС г.л.) актуально с технологической и экономической позиций. Поэтому необходима разработка теплосохранящих мероприятий, отвечающих требованиям эксплуатации на ШС г.п.

Цель работы. Решить задачи создания высокоэффективной теплосохраняйцей экранирующей установки для промежуточного рольганга ШПС г.п. •

Задачи: исследования: I. Заполнить комплексные исследования возможных теплосохранякщих мероприятий на промежуточном рольганге ШПС г.п., определить их характеристики и оценить работоспособность в условиях работы этих станов.

2. Создать работоспособную теплосохраняющую экранируицую установку дош промежуточных рольгангов ШС т.п., определить условия, " обеспечивакщие наименьшее охлаждение подката при ее эксплуатации.

Научная новизна и основнаэ половандя. защищаемые автором.

Результаты экспериментальных и теоретических исследований, предопределивших создание высокоэффективной теплосохраняйцей эк* ранируицей установки для промввчгтотанх рольгангов ШПС т.п., ба-зирующз&я кэ совместном использовании сверху рольганга панелей те-плоаккуиулирущих экранов (ТАЭ) в взщэ набора тонкостенных наполненных утеплителем профилированных труб, уложенных вдоль рольганга, и панелей тешгоограиательных экранов (ТОЭ) в виде стальных листов с алюминиевым газотермическим покрытием, и снизу подката воздушной окалины, накапливаемой в специальных емкостях меж-'

роликовых плит.

Новые конструктивные решения основных элементов и технологии изготовления панелей ТАЗ и ТОЭ, обаспачиващих наименьшее охлаждение подката на промеа?уточном рольганге при обеспечении работоспособности в условиях работы ЩС г.и.

Методика определения граншщ взаимозаменяемости ТАЭ и ТОЭ. Рекомендация о необходимости в расчетах охлаждения подката под экранами учитывать влияние соотношений ширин подката и экранов и их взаимного раополокения чарез угловые коэффициенты, определяемые в наиболее общем виде, а для ТАЭ, к тому ю, учитывать неравномерность разогрева мембраны по ширине панелей.

Практическая значимость и реализация в промышленности. Результаты исследования составили основу разработанного АО НКМЗ проекта промежуточного рольганга с теплосохраняициш экранами для НЩС г.п. 2000 ШИК (доставка оборудования в 1993 г.).

Апробация результатов работы. Материалы диссертации докладывались на мевдународной конференции "Теплогехнология непрерывной разливки и горячей листовой прокатки" (Вологда, 1991), объединенном научном семинаре кафедры пластической деформации специальных сплавов и проблемной лаборатории ШДиУ.

Публикации. Основное содеркание работы опубликовано в 2-х докладах-на мевдународной конференции и.6 авторских свидетельствах на изобретения.

I. Состояние вопроса

Экранирующие установки на рольгангах ШПС г.п. могут базироваться на панелях ТОЭ и ТАЭ. При этом ТОЭ безынерционны, ТАЭ инерционны: эффокг экранирования зависит от числа последовательно про-

шедшее под экранам подкатов. На начало иослэдований недостаточно было сопоставительных данных об эффективности ТОЭ, ТАЭ и обоих этих видов экранирования при применении промашуточной мембраны, их работоспособности в условиях ШПС г.п.

Ранее выполненные теоретические и экспериментальные исследования в Г,ИОЯС, ДОШШЧгл и ВоЯШ не привели к созданию высокоэффективной, работоспособной а условиях ШПС г.п. тэплосохраяякщей эк-ранирундей установки.

Панели ТАЗ фирмы Internatlorraí Roiling MUÍ Cons. (USA) с тонкостенной металлической мембраной (0,05-0,1 мм) на показали высокой работоспособности.

Разработки фирмы Encumech , развитые фирмой Davy МсКее , позволили создать экранирующую уотановку (названную "эпкопанели"), базирукщугася на применении панелей ТАЭ с промежуточной металлической мембраной»

Однако, во-первых, не всо технологические аспекты изготовления панелей известны, во-вторых, использование в устанике только панелей ТАЭ не позволяет в наибольшей степени уменьшать охлавдение ' подката, в-третьих, снизу подката необоснованно бшш применены Пинали ТАЭ, что существенно повысило стоимость установки. К тому же, возможность ее эксплуатации на отечественных ШПС г.п. требует оплаты валютой. Davy МсКее показана относительно низкая эффективность использования панелей ТАЭ из керамического волокна, что подтверждается эксплуатацией таких панелей фирмой Хеш Хоэнлнмбург.

Отмеченное предопределило целесообразность проведения исслс-дований результата которых защищаются в диссертации.

2. Основные положения методик доследования

2.1. Математическое моделирование

Для анализа влияния экранирования на температурные условия прокатки известнц^ математическую модель- процесса широкопояосовой горячей прокатки адаптировали по результатам экспериментальных исследований на опытных паналях и модулях экранирующих установок [1-, 2] .

Укрупненную оценку эффективности ТОЭ и ТАЭ проводили такта" по методике, изложенной в отчате по НИР*"' (в проведении которой автор принимал непосредственное участие) и вклточащей численное решение уравнения теплопроводности в виде:

п л' _ <1 ЗНм

с начальными Ь(0',х)=Ь и граничными условиями:

где , ^ , 1ср и - температуры раската, поверхности

раската, окружающей среды и первого (по отношению к раскату) экрана соответственно;

с(к > С » Я > б ~ коэффициенты конвективной тепло-

отдачи, теплоемкости, теплопро-. . водности и излучения абсолютно черного тела соответственно;

?^Математическая модель технологических операций широкополосного стана горячей прокатки /Хлопонин В.Н., Савченко B.C., Якимов MUI./ - Сталь, 1990, & 10, о. 46-50

■"Исследование, разработка и опробование тешгосохранягацкх мероприятий при производстве горячекатаных полос на КашК .Отчет по НИР АШСеС, if; ip 01870035710; Инв. Jf I.IL-9(87)-Э-9=в7, 1988. - 54 c.

X - координата по толщина раската; Т - гремя и р - плотность металла.

' "равнение (I) решали методом конечных разностей; температуру экранов определяли из соотношений дучистых тепловых потоков менду раскатом и экраном и между экранами (в случае многослойных экранов); принимали ширину раската и экранов одинаковой; считали, что в течение машинного раскат не движется относительно экранов, а в течение V пауз теплообмен между ними отсутствует.

2.2. Методики экспериментальных исследований

Экспериментальные исследования в основном выполнены [1*,2] в промышленных: условиях Н№С г.п. 2000 НЛМК. Температуру поверхности металла измеряли с помощью датчика, разработанного (В.Б.Зак-шевский) и усовершенствованного (С.А.Бурлаков, С.А.Анохин) в проблемной лаборатории ППДиУ. Температуру поверхности окалины на межроликовых плитах измеряли этил га датчиком в момент ухода заднего конца раската из поля видимости-датчика. Температуру внутренних слоев окалины ж подшипников роликов рольганга измеряли закладными термопарами. Скорости охлаждения подката под экранами и на воздухе оценивали по изменению температуры верхней поверхности задерживаемого подката одновременно под и вне экраноч.

3. Обоснование параметров теплосохраиякщих экранов

3.1. Обобщение результатов расчетов

В [I] приведены границы наиболее эффективного (с точки зрения снижения охлаждения раската) применения ТОЭ и Т'АЭ на рольгангах КИС т.п., получанные по результатам расчетов с использованием адаптированной математической модели. В последующем из соотношения

- а -

лучистых потерь тепла раскатом пра применении ТАЭ и ТОЭ (уравнение Сгефаяа-Болъцмана) подучено выражашга, стракаодее сопоставимость этих видов экранирования: Втоз /Чтиа ^

( и I

/ТАЭ

(3)

(4)

где "¿т» - температура разогрева мембраны

2 таз-*3 ^"Ртоэ "Ч'тоэ « . 2тлэ = ^пр-гдэ'Ч'тАЭ . Рп_ л и Ело«, - приведенная степень черноты экран-раскат при

гТО3 ГТАЛ

обоих случаях экранирования; Фтоз и Чтлэ - угловые коэ®щивнтн меаду экраном и ра ока тон На рис. I прямая линия соответствует условиям взаимозаменяемости ТОЭ и ТАЭ; в зона А более эффективны ТАЭ, в эоне Б - ТОЭ (для ТОЭ предполагается сохранение степени черноты экранов в процессе их эксплуатации).

Снииние потерь тепял, */<■

100 20 60 АО 20

Рис. I. К определению границ применения панелей ТАЭ и ТОЭ на рольгангах ШПС г,п. А - зона ТАЭ; Б - зона ТОЭ

ОД 0.4 0,6 0,8 4,0.

2тоэ/2тлэ

При определении значений 9

• -известным вырашнием:

рекомендуется пользоваться

^25(6*+63)а - Ьэ* -у/о,25(Вм~ВЭ)г ~ Ы (5)

пршшащлм при Ву| — Вэ — В вид:

Н i- (-М'. - -г ■ «>

где Вм и Вэ - ширина раската и экранов соответственно;

Из - высота экранов относительно поверхности раската.

Анализ уравнения (5) показывает, что с ростом ширины раската при Вэ ^ Const потери тепла раскатом увеличиваются ( if уменьшается). В материалах фирмы Davy МсКее/ об - эффективности "зн-ноланелоЗГ данные, полученные яо уравнению (6), трансформированы на случай Вм = Vosla и Вэ =• Const , в результате.сдела-

но неправильное заключение, что с ростом Вм при Вэ — Const' значения увеличиваются.

Расхождения в значениях Ч>- , подученных по формулам (5) и (6), могуг достигать -4,7 (для h3 = 50 mt)- 21 (Д-тя h3 =300 ш) при Ви = 1000 мм и Вэ = 2С00 ш.

Из уравнения (5) следует достаточно высокая эффективность. сниЕЕния высоты экранов после прохондения переднего конца подката, особенно при прокатке широких полос. К тому кз, при этом можно отказаться от- применения боковых экранов и улучшить условия эксплуатации райков рольганга."

В [3] на основе анализа по уравнению (5) преда^кено ширину экрана выбирать с использованием выравенш:

h3

Вэ .= ВР • А , ' (7)

где Bp - длина рабочей зоны ролика рольганга, м (рекомендуется принимать значение среднестатистической ширины полосы, прокатываемой на ППС т.п.);

Д - эмпирический коэффициент, раянкй 6,5-6,9.

3.2. Обобщенно предварительных экспериментальных исследований

Анализировали С1] возможность применения на ШПС г.п. экранирующих панелей, приведенных на рио, 2, а также воздушной окалины на межроликовых плитах промежуточного рольганга.

Q) 8) ß)

?Рис. 2» Схемы панелей ТОЗ (а) , TOS (б) и ТАЭ (в) с

промежуточной мембраной. I - подкат; 2 - геплоотракаталь; 3 - окалина; 4 - промежуточная мембрана; 5 - вода; 6-теплоизолятор

Опытные панели устанавливали перед летучими нотащами» Толщину промажу точной мембраны принимали равной 0,8; 1,0; 1,2 и 1,5 мм. При этом исходили из того, что с увеличением толщины лроыегсуточной мембраны повышается работоспособность экранирующей установки, но возрастает инерционность экранирования подкатов.

Высоту установки экранов варьировали: 200, 300 и 400 мм. В качестве отражателей в ТОЭ использовали листы из нергавегацей холоднокатаной и полированной стали, В качестве мембраны применяли листы из стали XI8H9T, из вдростойких сплавов XH6QBT и Ш45Ю.

' Оценивали возможность создания безынерционных ТАЭ на основе использования графит ос оде ркащнх высокотемпературных тканей. Получены следущие результаты: ,

- при воздушном охлагяении экранов (ТОЭ на рис. 2,а) температура отражателей достигает 420-450°С; при охлаждении непро-точн. 1 водой (рис. 2,6) - 350°С, при охлавденш проточной водой, подаваемой через змеевик (рис. 2,6) - 70-80°С, при этом в змеевике вода нагревается до 40-50°С, что свидетельствует о низкой эффективности его применения;

- охлаждение отражателей водой в ТОЭ (в том числе с промежуточной мембраной) но реиает проблема сохранения их отражательной способности; необходима защита отражателей от окружающей среды (в [4] разработано соответствующее предлокение) или организация периодической очистки отражателей (потеря отражательной способности полированной .еркавепцей стали начиналась с появления через 10-15 дней на поверхности ."лшкой" пшш с постепенным повышением степени черноты поверхности с 0,4 до 0,7);

- разогрев промежуточной мембраны возрастает с уменьшением высоты экранов к увеличением теша прокатки и в указанных модулях достигает 760°С для ТОЭ на рис. 2,6 и 860°С для Т/Ч на рис. 2,в, что недостаточно (см. рис. I) для высокоэффективного экранирования подкатов;

- температура поверхности окалины на межроликовых плитах при толщине слоя свыше 20-25 ш лишь на 10-20°С отличайтая от температуры поверхности хвостовой части раската (это различие возрастает с уменьшением толщины-слоя ойалины); на глубине 1...2 ш повышается до ~ 400-450°С и на глубине 4...5 мм - до ■ ~300°С;

- ТАЭ с графитосодертащтш тканями (типа ТГН-21,1 и УТГ.1-8) практически безынерционны, однако эти ткани быстро охрупчиваются и разрушаются.

Отмечены знатетэльные тепловые расширения мембран, их недостаточная жесткость и постепенное разрушение из-за появляющихся трещин, а гакке существенный перепад температуры по ширина мембран, сникаадий эффект экранирования.

На основании этих результатов сделаны следующие выводы:

1. Для повышения эффективности экранирования раската в установках; ТАЗ необходимо обеспечить уровень температура разогрева промажуто'чной мембраны выше 0,9 ^-металла ( "Ьп/^и > 0,9 на рис. I), снизить тепловую инерционность системы, устранить негативное влияние теплового расширения мембраны на работоспособность панелей и уменьшить влияние перепада температуры по ширине панели на эффект экранирования.

2. Панели ТОЭ целесообразно базировать на использовании стального листа (несущая основа) о алюминиевым газотермическим напылением, шавдим высокие отражательные свойства, сохраняющиеся в

• процесса эксплуатации. Применение для ТОЭ листов из алюминия СВ.Б.Закшевский) и неряавевдей стали (В.С.Солтус), в том числе полированной в условиях НПО т.п. затруднительно из-за относительно низкой их работоспособности при малой высоте установки панелей экранов над рольгангом.

3. Воздушная окалина (толщиной более 20-25 мм) обладает высокими теплоаккумуляруицими свойствами и ее целесообразно использовать дла экранирования наглей поверхности раската. Необходимо создание условий дая удержания- окалины на мекроликовых плитах при' движении по рольгангу подката со скоростью более 4-5 м/с.

3.2. Разработка ТЛЭ с высокими геплосохранякщими характеристиками

Негативное влияние перепада температуры по ширине панели ТЛЭ нз эффект экранирования предложено [б] уступить изготовлением экранов в виде отдельных мембран различной толщины, рас-полояенных вдоль рольганга. Изменение тешцинн мембран по ширине рольганга моте? быть определено из выражения:

Ьх = Ь0- (4*1%) (7)-

где Ьо - толщина деятральной полосы-мембраны;

% и % " Углоше коэффициент для центральной и остальных

мембран соответственно,"вычисление которых осуществляется по фо^дуле (5).

Комплекс рекомендаций (п.п. 3.2) в части ТАЭ реализован в [6] путем исполнения панелей ГАЗ в виде набора наполненных утеплителем профилированных труб, расположенных вдоль рольганга с максимальным "отрывом" мембраны (стенки кавдой ^грубц, обращенной к раскату) от основной части трубы и с "аккумулятором" тепла в виде утолщения .стенки трубы, противоположной от мембраны (на рис. 3 показана экспериментальная панель и- составлянцие ее трубы). "Отрыв" мембраны от основной части трубы в виде перфорации боковых стенок труб позволяет снизить инерционность разогрева мембраны; число рядов щэлей перфорации не долшо превышать 3-х п они должны быть максимально приближены к мембране. Увэличение толщины На "аккумулятора" тепла более 5 мм нецелесообразно.

Экспериментальную панель (рис. 3) изготовили из сплава ХН6СВТ и устанавливали па высоте 200, 300 и 400 ж от уровня рольганга. Получены следугациэ результаты:

80 Труб.

I - профилированная груба; 2 - несущие стерши; 3 - "ащу-• мулетор" тепла; 4 - стенка трубы; 5 - мембрана; 6 - телло-изолятор; 7 - цели перфорации; 8 - прутки. Точками отмечены маета крепления термопар.

- максимальный уровень температуры разогрева мембраны в центре панели для труб с перфорацией боковых стенок достигал 920°С, тогда как для труб без перфорации - 870°С. Наличие "аккумулятора" тепла позволяло в идентичных условиях прокатки иметь посла продшшиташной паузы температуру разогрева мембраны на 40-50°С вшив;

- по ширине панели (см. трубы 1-УП на рио. 3) сохраняется значительный перепад температуры разогрева мембран: от 750°С (для ■ трубы П) до 920°С (для трубы УП), при этом на размере, равном ширине полосы, этот перепад температур мембран не существенен. В

целом температура разогрева мембран крайних труб (I и П на рис. 3) зависит от ширины прокатываемой полосы и высоты установки панелей [ например, при Из = 400 мм увеличение Вм с 1420 до 1600 ш приводило к повышению тендературы разогрева мембраны трубы П с 475 до 555°С и выше (до 750°С),1 последнее зависело от степени разогрева "аккумулятора" тепла и высоты установки панелей!

Заключительным этапом разработки высокоэффективных панелей ТАЭ явилось изготовление (проект АО НКМЗ, изготовление ШШК) и длительная (более года) эксплуатация на промежуточном рольганга НШС 2000 опытного модуля из двух секций (по 3,56 м каадая), ус-тановлешшх с возможностью перевода в рабочее ( И3 = 200 мм), промежуточное и монтакное полокения с помощью гидроцилиндров. Внешний вид опытного модуля показан на рис. 4.

Трубы панелей изготовили из сплава ХН45Ю, который в отличие от сплава ХНбШЗГ лучше форадуется, сваривается всеми видами сварю: и в несколько раз дешевле. Толщину мембран приняли равной 1,0 ш. На межролкковых плитах выполнили емкости-накопители (глубиной

Рис. 4. Экспериментальный модуль ТАЭ из двух секций (по 3,56 м

каждая)

более 30 мм) доя воздушной окалины. Ряд труб панелей изготовили с кроплением мембраны к стенкам трубы на "рояльных петлях" [7], тем самим максимально "отделили" мембрану от трубы, практически устранили негативное влияние тепловых деформаций мембраны на ее стойкость и дополнительно уменьшили инерционность системы.

Эксплуатация в течение более года &стое время работы составило свыше 4 месяцев) позволила сделай следующие выводы:

- в сравнении с охлаждением на воздухе скорость охлавдения подката, благодаря экранированию, снижается в 4-7 раз и более;

- изготовление труб панелей в виде "монолита" (см. рис. 3) уксе через 3 недели эксплуатации приводит к появлению в местах перегиба продольных трещин, а через 2-3 месяца эксплуатации к постепенному разрушении труб „з-за тепловых деформаций. Панели при этом сохраняют свою способность теплоизолировать раскат, но внешний вид установки теряет свою эстетичность;

- изготовление труб панелей с подвеской мембраны на "рояльных петлях" [7] полностью устраняет разрушение панелей из-за тепловых: деформаций. Максимальная температура разогрева мембран центральных труб в среднем на 0,05 ~Ь металла выше в сравнении

с "монолитными" трубами с перфорацией боковых стенок ( см.рис. 5), что дополнительно повышает эффект экранирования раската примерно на 15$, инерционность системы - 2-3 подката;

- на работоспособность панелей негативно влияет вода, пода-

£ЗВГЛ£Л На ОХЛа'лДЗККЗ боЧКИ рОЛИКОВ риЛЬГЗШГа» ОДНЗКи ПОДШИПНИКИ

роликов решьганга разогреваются до Г60°С, поэтому .для ТЛЭ роко-шндуетоя переход на внутреннее охлакденю роликов промежуточного рольганга;

Рис. 5. Изменение) температуры мембраны (I и 2) и подката (3) в процесса прокатки и паузы.

I - мембрана подвешена на рояльных петлях"; 2 - "монолитная" труба с перфорацией ее боковьк стенок

- разработанная конструкция панелай отличается повышенной жесткостью и хорошо противостоит ударам концов подкатов;

- мембраны их сплава ХН45Ю отвечают условиям эксплуатации на промежуточном рольганге 1ШС т.п.: в течение указанного срока эксплуатации не отмочено существенного изменения толщины мембран из-за их окисления.

Высокая стоимость сплава 2Н45Ю потребовала разработки мероприятий по сниЕвнию стоимости панелей ТАЭ. В [8] рекомендовано изготавливать их составными: верхнюю (от металла) часть трубы и "аккумулятор" тепла - из нержавекщвй стали; ниинюга часть трубы и мембрану - из сплава ХН45Ю, с соединением этих частей несущим стержнем (поз. 2 на рис. 3).

3.4. Разработка ТОЭ, сохранявших работоспособность в условиях ШПС г.п. '

Разработана технология [2] изготовления панелей ТОЭ, состо-яцая в нанесении на стальной лист алшиниевого газотер'.ягческого

ПрОКАТКА

703

6С0

30 60 90 Врамя, с

^ Научный консультант с.н.с. Титлянов А.Е.

покрытия мэталлизатором ЭМ-12М. Толщина покрытия 0,25 мм с последующем уплотнением прокаткой до 0,12 мм. Работоспособность указанных ТОЭ при Ьэ = 250 мл составляет порядка I месяца; панели при задернках подката под экранами нагреваются от 520°С в начале до 570°С в конце срока эксплуатации. При температуре подката порядка 990°С скорость охлаждения подката под разогретыми ТАЗ примерно в 1,8 раз ниве в сравнении с аналогичным его охлаждением под ТОЭ. Начиная с температуры подката около 940°С скорость охлакдения под ТОЭ в сравнении с ТАЭ становится меньшей, что объяснимо уменьшением соотношения (tTAg/tM по мере совместного охлаждения ГАЭ с подкатом.

Применение ТОЭ с указанными панелями целесообразно на участках рольгангов ШС, где соблюдается условие (3), а также в местах где организация внутреннего охлаждения элементов оборудования затруднена (например, в районе действия направляодих линеек перед летучими ножницами). Высота расположения панелей ГОЭ над уровнем рольганга принята 350 мм.

4. Основные характеристики экранирукщей установки промрольганга НШПС 2000 г.п. НШК и оценка ее эффективности

4.1. Основные характеристики экранирущей установки

В задании на разработку промышленной экранирующей установки промрольганга НПШС 2000 г.п. ШИК было предусмотрено:

- создание ТАЭ в соответствии с [6 - 8] и возможность замены панелей ГАЗ на ТОЭ;

- расстояние г.югщу мембраной и уровнем рольганга 250 мм с

возможностью изменения указанного расстояния до 350 мм при замене панелей ТАЗ на ТОЭ;

- протяженность экранирующей установки, равную длине наибольшего подката, с максимальным приближением к летучим ножницам и переходом в райояа действия подвагаых линеек на ТОЭ;

- исполнение мекроликовых плит с емкостями глубиной на менее 30 мм для воздушной окалины;

- внутреннее охлаждение роликов рольганга в районе действия

ТАЭ;

- применение ТОЭ для изоляции боковых зазоров;

- наличие отбойников на панелях ТАЭ и ме»роликовых плитах, а такке входного отгибателя переднего конца подката на выходе га последней черновой клети;

- секционное исполнение экранирующей установки с возможностью придания каядей секции трех положений: рабочего, промежуточного

и нерабочего;

- упрощенная операция замены панелей.

На основе этого задания АО НКМЗ разработан проект экранирующей установки и промрольганга Н1ШС 2000 г.п, НЛМК (поставка оборудования в 1993 г.).

разработана технология изготовления панелей ТАЭ на "рояльных петлях".

4.2. Оценка эффективности экранирующей установки

Математическую модель (см. п.2.1) адаптировали [I] к результатам эксперимента (п.п. 3.3 и 3.4). Адаптация состояла в подборе геплофизяческих характеристик материалов панелей и окалины, при которых обеспечивается наилучшее совпадение расчетных

;i экспериментальных данных (расхождение по максимальной температуре не более I5-20°C) об изменении температур мембран и окалины в процессе последовательного прохождения подкатов с известными из эксперимента температурами и темпом прокатки под экранирушцей установкой, начиная с "холодных" панелей п кончая выходом температуры мембран панелей на установившийся решм.

Отмечена необходимость учата в расчетах эффективности экранирующих установок с -панелями ИЗ распределения температуры мембран по ширине панелей. Принятие в расчетах усредненных значений указанных температур приводит к заниженным данным в оцанке экономии топла подкатом (в 1,2..Л!,35 раза) и ого температуры (на 15-20°С).

Применительно к ШНС 2CjO ШШК анализировали влияние экранирующей установки (с параметрами по п.4.1) на изменение температу-

1

-ры подкатов и на экономию тепла, воздействие на эти показатели протяженности экранируицей установки, скорости транспортирования подкатов до дромральгангу после выхода додката из последней черновой клети ( 1Г= 3,2...4,5 м/с). С использованием зависимости (3) определяли протяженность участка рольганга (со стороны черновой группы), на котором панели ТАЭ (h3 = 250 мм) могут быть заменены на ТОЭ (h3 » 350 ш), и расчетом на модели уточняли полученные результаты.

Получено (рис. 6), что уке прл прешзадешш: первого подката (например, 35х1500х7Е500 мм) под исходными "холодными" панелями _АЗ экономия :пла подкатом достигает 60$ и: температура его хвостовой часта повышается на 50°С (в сравнении с охлавдениемш воздухе при наличии окалины на рольганге). На 5-ом подкате экономия тепла достигает 80? и температура хвостовой части дополнительно

повышается на 20°С. На секциях 1-8 баз сникения эффекта экранирования панели ТАЭ могут быть заменены на ТОЭ. При наличии экрани-ругацей установки реализация повышенных скоростей транспортирования подкатов по промрольгангу практически не влияет на охлаждение подката, но ухудшает условия эксплуатации экранов (повышается вероятность ударов подкатов по панелям экранов). Протяженность экранирупцей установки должна быть равна наибольшей длине подкатов, характерной для стана, и установку необходимо максимально приближать (исходить из конструктивнях соображений) к летучим ноа-

Рис. 6. Изменениз температуры хвостоеой чисти подкатов (штрихпун-ктир) и мембран (сплошные) и экономии топла подката' (пунктирные линии).

1-5 - номера последовательно прошедших подкатов (начало с "холодных" панелей); стрелкой отмечена секция, до которой панели ТЛЭ могут быть заменены панелями ТОЭ,

5. Основные результаты (выводы) работы I. Экспериментально и теоретически обосновано, что теплссо-хранящие мероприятия на промежуточном рольганго ШЛО горлчой прокатки целесообразно базировать на совместном применения сверху

ницам.

Т,°С \№ -

560 -

880 -

800 -

720 -

840

560

№ -

400

I I I I

< 3 J ? 9 « ttfflff НОМЕР СЕКЦИИ 3KPAK0B

•юо ¡

i

•so^'

601 LÜ t-

•40«

s

3

■ o™

рольганга' теплоаккумулируицшс (ГАЗ) и хешгаотра катальных (ТОЭ) экранов и снизу подката воздушной окалины. Обоснована высокая эффективность применения панелей ТАЭ в виде набора тонкостенных наполненных утеплителем профилированных труб, уложенных вдоль рольганга, а панелей ТОЭ в виде стальных листов с алшиниевым газотермическим покрытием. Показана возмогаосгь снижения потерь тепла подкатом на 80$ и более.

2. Показаны возможности ТАЭ, ТОЭ и воздушной окалины сохранять тепло'подката . Известная математическая модель процесса широкополосовой горячей прокатки адаптирована к результатам промышленного эксперимента. Определены гранивд взаимозаменяемости ТАЭ и ТОЭ.

Обосновано, что в расчетах охлаждения подката под экранам учет влияния соотношений ширин подката и экранов и их взаимного расположения необходимо осуществлять через угловые коэффициенты, определяемые в наиболее общем виде; дая ГАЗ, к тому га, необходимо учитывать неравномерность разогрева мембраны по ширине панелей. '

3, Потери тепла подкатом при использовании разработанных панелей ТАЭ и тепловую инерционность экранируицей установки дополни- ' гельно мокно существенно снизить за счет максимального "отрыва" мембраны от основного тела трубы (изготовления труб со щелями на боковых стенках, крепления мембраны на "рояльных петлях").наличия "накопителя" тепла в виде утолщенной верхней стенки трубы, умень-ьиния толщины лембраны, снижения экранов после прохождения породного конца подката и применения панелей с убыващей толщиной мем-оганы по ширине модуля. Толщина слоя воздушной окалины должна

быть более 20-25 мм. .

Алюминий, полированная нержавеюцая сталь л графитосодериащие ткани в панелях экранов тлеют низкую работоспособность в условиях работы промежуточного рольганга ШПС горячей прокатки.

Система охлаждения роликов и подилпяекой рольганга должна исключать попадание воды на экранирупцие поверхности и окалину (необходимо внутреннее охлаждение роликов).

4. По результатам работы АО НКМЭ разработана конструкция промежуточного рольганга ШПС горячей прокатан 20Ш НЛМК с теплосох-ранящей установкой (поставка оборудования в 1993 г.); разработаны технологии изготовления панелей ТАЭ и ТОЭ к этой установке.'

Основные технические полояания работы являются принципиально новыми и защищены рядом а.с. на изобретения.

Основное содержание диссертации опубликовано

в работах

1. Разработка теплоаккущлирущих экранов (ТАЭ) для промежуточного рольганга /В.Н.Хлопонин, А.Н.Коршев, И.Ю;Захаров, В.С.Савченко // Теплотэхнология непрерывной разливки и горячей листовой прокатки: Сб. докладов международной конференции. Вологда, 1991.-с. 81-87.

2. Разработка теплоотракательных экранов (ТОЭ) для промежуточного рольганга /В.Н.Хлопонин,- А.Ь'.Глтяянов, А'.Г.Радюк, А.Н.Коршев //Теялотехнология непрерывной разливки и горячей листовой прокатки: Сб. докладов международной конференции. Вологда, 1991.-с. 92-96.

3. A.c. 1486200 СССР МЕСИ4 В21в, 45/00,Устройство для тепло-сбереаения при транспортировке широкополосового горячего проката /С.М.Тихонов, В.Н.Хлопонин, В.С.Савченко, А.Д..Белянский, 3.П.Каретный и А.Н.Коршев (СССР) - Л 4347712/31-02; Заявлено 18.11.87; Опубл. 15.06.89. Билл. 11 22

4. A.c. 1585044 СССР МКИ4 В21в, 1/26. Устройство для экранирования горячего металла на рольганге полосового- стана /В.Н.Хло-яонеи. АЛ.Коршев', В..С.Савченко, О.И.Крючкова (СССР) -

JE 4602618/02; Заявлено 19.09.88; Опубл. 15.08.90. Бюлл. й 30

5. A.c. 1424880 СССР МКИ4 В21в, 1/26. Устройство для экранирования подката на промекуточном рольганге пшрокололосового стана /В.Н.Хлопонин, В.С.Савченко, С.М.Тихонов, А.Д.Белянский, 3.11 .Каретный, А.Н.Корышав и др. (СССР) - JS 4Е69452/31-02; Заявлено 29.12.86; Опубл. 23.09.88; Бюлл. К 35.

6. A.c. I519799 СССР МКИ4 В2Гв, 1/26, £28, ?9/20. Теплоизоляционный экран рольганга полосового стана горячей прокатки

/В.Н.Хлопонин, А.Н.Корышев, В.С.Савченко и др. (СССР) -J*43S5679/3I--02; Заявлено 29.02.88; Опубл. 07.11.89; Бюлл. № 41.

7. A.c. (пол. реш, от 12.02.90) МЮ^вгХв, 1/26.Теплоизоляционный экран рольганга полосового стана горячей прокатки /В.Н. Хлопонин, А.Н.Корышев, В.С.Савченко и др. (СССР) -№4735364/02; Заявлено 20.06.89.

8. A.c. (пол. решение) МКИ4 В21в, 1/26. Теплоизоляционный экран рольганга полосового стана горячей прокатки /В.Н.Хлопонин, В.С.Савченко, И.Ю.Захаров, А.К.Корышев и др. (СССР) - Л4867342/02; Заявлено 17.09.90. /

/