Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля
Предложено обобщенное уравнение расчёта изменения температуры прокатки на толстолистовых станах, которое учитывает влияние следующих факторов: потери тепла излучением и конвекцией за время пауз между проходами; отдачи тепла рабочим валкам; повышения теплосодержания за счёт энергии пластической дефор...
Saved in:
| Date: | 2015 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Series: | Металл и литье Украины |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162778 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля / А.С. Хохлов // Металл и литье Украины. — 2015. — № 7. — С. 34-37. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-162778 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1627782025-02-09T20:52:10Z Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля Інженерний метод розрахунку температурного режиму прокатки на товстолистових станах і станах Стеккеля Engineering approach to calculation of temperature conditions of rolling on plate mills and Steckel mills Хохлов, А.С. Предложено обобщенное уравнение расчёта изменения температуры прокатки на толстолистовых станах, которое учитывает влияние следующих факторов: потери тепла излучением и конвекцией за время пауз между проходами; отдачи тепла рабочим валкам; повышения теплосодержания за счёт энергии пластической деформации, работы сил трения в зоне контакта раскат валок; потери тепла под действием попадающей на поверхность металла воды гидросбивов, воды, охлаждающей валки и валковую арматуру, из-за контактного теплообмена с роликами рольгангов и деталями рабочих клетей. При расчёте по предлагаемому уравнению достигается погрешность в расчётах не более 1 % в сопоставлении с экспериментальными данными, полученными на стане 3000 ПАО «ММК им. Ильича». Запропоновано узагальнююче рівняння розрахунку зміни температури прокатки на товстолистових станах, яке враховує вплив наступних чинників: втрати тепла випромінюванням і конвекцією за час пауз між проходами; віддачі тепла робочим валкам; підвищення тепловмісту за рахунок енергії пластичної деформації, роботи сил тертя в зоні контакту розкат валок; втрати тепла під дією потрапляння на поверхню металу води гідрозбиву, води, що охолоджує валки і валкову арматуру, через контактний теплообмін з роликами рольгангів і деталями робочих клітей. При розрахунку за запропонованим рівнянням досягається похибка в розрахунках не більше 1% в порівнянні з експериментальними даними, отриманими на стані 3000 ПАТ «ММК ім. Ілліча ». The generalized equation of rolling temperature dynamic analysis for plate mills is proposed. It takes into account the influence of following factors: heat loss by radiation and convection during the interpass pauses; heat output to working rolls; increase of heat storage at the expense of plastic deformation, work of friction forces in the contact zone; heat loss under action of descale water, cooling water for rolls and roll fitting, by the contact heat exchange with gravity conveyor rolls and working stand details. The error during the calculation using this equation is less than 1% in comparison with the experimental data obtained on the «3000» mill of PJSK «Ilyich iron and steel works». 2015 Article Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля / А.С. Хохлов // Металл и литье Украины. — 2015. — № 7. — С. 34-37. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162778 621.771.23.06 ru Металл и литье Украины application/pdf Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Предложено обобщенное уравнение расчёта изменения температуры прокатки на толстолистовых станах, которое учитывает влияние следующих факторов: потери тепла излучением и конвекцией за время пауз между проходами; отдачи тепла рабочим валкам; повышения теплосодержания за счёт энергии пластической деформации, работы сил трения в зоне контакта раскат валок; потери тепла под действием попадающей на поверхность металла воды гидросбивов, воды, охлаждающей валки и валковую арматуру, из-за контактного теплообмена с роликами рольгангов и деталями рабочих клетей. При расчёте по предлагаемому уравнению достигается погрешность в расчётах не более 1 % в сопоставлении с экспериментальными данными, полученными на стане 3000 ПАО «ММК им. Ильича». |
| format |
Article |
| author |
Хохлов, А.С. |
| spellingShingle |
Хохлов, А.С. Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля Металл и литье Украины |
| author_facet |
Хохлов, А.С. |
| author_sort |
Хохлов, А.С. |
| title |
Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля |
| title_short |
Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля |
| title_full |
Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля |
| title_fullStr |
Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля |
| title_full_unstemmed |
Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля |
| title_sort |
инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах стеккеля |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162778 |
| citation_txt |
Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля / А.С. Хохлов // Металл и литье Украины. — 2015. — № 7. — С. 34-37. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT hohlovas inženernyimetodrasčetatemperaturnogorežimaprokatkinatolstolistovyhstanahistanahstekkelâ AT hohlovas ínženerniimetodrozrahunkutemperaturnogorežimuprokatkinatovstolistovihstanahístanahstekkelâ AT hohlovas engineeringapproachtocalculationoftemperatureconditionsofrollingonplatemillsandsteckelmills |
| first_indexed |
2025-11-30T16:11:41Z |
| last_indexed |
2025-11-30T16:11:41Z |
| _version_ |
1850232381967958016 |
| fulltext |
34 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015
ствием попадающей на его поверхность воды ги-
дросбивов, воды, охлаждающей валки и валковую
арматуру, из-за контактного теплообмена с роликами
рольгангов и деталями рабочих клетей.
На основе рассмотренных методик расчёта
температурных условий прокатки [3-9] выведено
обобщённое уравнение изменения температуры ме-
талла при прокатке, учитывающее все указанные вы-
ше составляющие теплового баланса:
где k – поправочный коэффициент, учитывающий
марку стали и неучтённые переменные факторы,
получаемый по результатам экспериментальных ис-
следований; t0 – начальная температура поверхнос-
ти полосы, oС; hi – толщина полосы до прохода, мм;
hi+1 – толщина полосы после прохода, мм; t – время
прохода, с; u – скорость прокатки металла, м/с; n –
число секций гибросбива; pср – среднее нормальное
контактное напряжение, МПа.
С целью проверки достоверности разработанного
и обобщённого уравнения изменения температуры
В последнее время станы Стеккеля начали приме-
нять не только для прокатки тонких горячеката-
ных полос, но и для получения толстых листов,
что ещё больше расширяет их технологическую
гибкость [1]. Станы Стеккеля в составе литейно-про-
катных агрегатов позволяют сгруппировать весь тех-
нологический процесс, начиная от разливки стали до
готового проката всего в одном агрегате [2]. Одна из
возможных схем показана на рисунке.
Целью данной работы является разработка про-
стого, оперативного метода расчёта температур-
ных параметров прокатки листов и полос толщиной
5-50 мм на толстолистовых станах, а также на участ-
ках стана Стеккеля: выход полосы из моталки – рабо-
чая клеть – вход полосы в моталку.
При выводе уравнения для расчёта температуры
по линии указанных станов учитывали следующие
факторы: потери тепла излучением и конвекцией,
время транспортировки от печи к стану и время па-
уз между проходами; отдачу тепла рабочим валкам;
повышение теплосодержания за счёт энергии пла-
стической деформации, работы сил трения в зоне
контакта полоса валок и экзотермических реакций
окисления. Кроме того, раскат теряет тепло под дей-
УДК 621.771.23.06
А. С. Хохлов
ПрАО «Донецксталь – металлургический завод», Донецк
Инженерный метод расчёта температурного режима
прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля
Предложено обобщенное уравнение расчёта изменения температуры прокатки на толстолистовых станах,
которое учитывает влияние следующих факторов: потери тепла излучением и конвекцией за время пауз
между проходами; отдачи тепла рабочим валкам; повышения теплосодержания за счёт энергии пластической
деформации, работы сил трения в зоне контакта раскат валок; потери тепла под действием попадающей на
поверхность металла воды гидросбивов, воды, охлаждающей валки и валковую арматуру, из-за контактного
теплообмена с роликами рольгангов и деталями рабочих клетей. При расчёте по предлагаемому уравнению
достигается погрешность в расчётах не более 1 % в сопоставлении с экспериментальными данными,
полученными на стане 3000 ПАО «ММК им. Ильича».
Ключевые слова: температурный режим, проход, уравнение, толстолистовой стан, поправочный
коэффициент, стан Стеккеля
Схема расположения основного оборудования литейно-прокатного агрегата со станом Стеккеля
4
0
cp
1 1
( / 1000) 500
0,294 lg( )i
i
k t n ht p
h h +
⋅ ⋅ τ ⋅ υ +
∆ = − ⋅ ⋅
⋅ υ
,
35МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015
углеродистых, конструкционных, низколегированных
и легированных марок стали.
металла проведены экспериментальные иссле-
дования в чистовой клети стана 3000 ПАО «ММК
им. Ильича».
Размерный сортамент стана 3000 (h = 6-50 мм)
близок к сортаменту современных станов Стекке-
ля. Исходной заготовкой для производства листов
на стане 3000 служат в основном непрерывнолитые
слябы следующих размеров: толщиной – 150-315 мм,
шириной – 1100-1850 мм, длиной – 2300-2850 мм из
Технические характеристики чистовой клети
Диаметр опорных валков, мм. . . . . . . . . . . . . . 2100
Диаметр рабочих валков, мм. . . . . . . . . . . . . . 1000
Мощность двигателя, кВт. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2х11200
Ступени скоростей главного привода, об/мин. . . . 0-80-125
Результаты сравнения расчётных и экспериментальных данных
Данные
Значения температуры металла по проходам, °С
tp *, °С1 2 3 4 5
Ст3сп (6х2000х6000 мм)
Эксперимент 1051 1042 1002 932 854 789
Расчётное 1051 1034,81 992,95 932,71 861,22 782,17
Погрешность 0 0,69 0,9 -0,08 -0,84 0,87
Сталь 50 (6х2000х6000 мм)
Эксперимент 1045 1032 1005 929 824 752
Расчётное 1045 1033,81 1004,86 928,06 827,12 756,46
Погрешность 0 -0,17 0,01 0,10 -0,38 -0,59
Ст3сп (10х1500х6000 мм)
Эксперимент 1026 1025 1008 973 923 866
Расчётное 1026 1023,23 1001,27 963,73 915,42 858,82
Погрешность 0 0,17 0,67 0,95 0,82 0,83
Сталь 17Г1С (10х2000х6000 мм)
Эксперимент 1001 990 970 935 884 839
Расчётное 1001 990,37 968,91 936,51 886,93 838,65
Погрешность 0 -0,04 0,11 -0,16 -0,33 0,04
Ст3сп (12х2000х6000 мм)
Эксперимент 975 973 967 937 889 860
Расчётное 975 973,30 967,60 936,96 896,50 850,97
Погрешность 0 -0,03 -0,06 0,00 -0,84 1,05
Сталь 17Г1С (12х2000х6000 мм)
Эксперимент 925 920 915 895 852 819
Расчётное 925 921,62 910,28 889,36 858,53 823,84
Погрешность 0 -0,18 0,52 0,63 -0,77 -0,59
Ст3сп (25х2000х6000 мм)
Эксперимент 907 906 903 901 894 881
Расчётное 907 907,66 904,17 899,44 892,52 884,54
Погрешность 0 -0,18 -0,13 0,17 0,17 -0,40
Ст3сп (30х2000х6000 мм)
Эксперимент 884 877 875 870 866 860
Расчётное 884 879,22 875,80 871,12 863,86 855,63
Погрешность 0 -0,25 -0,09 -0,13 0,25 0,51
Ст3сп (40х2000х6000 мм)
Эксперимент 878 879 874 876 878 874
Расчётное 878,00 879,30 878,10 876,47 872,81 869,24
Погрешность 0,00 -0,03 -0,47 -0,05 0,59 0,54
Сталь 17Г1С (50х2000х6000 мм)
Эксперимент 816 820 816 815 810 809
Расчётное 816,00 816,35 815,09 813,81 811,26 808,42
Погрешность 0,00 0,45 0,11 0,15 -0,16 0,07
*tp – температура раската по оптическому пирометру за чистовой клетью
36 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015
Толщина раската после черновой клети (толщи-
на подката) должна быть в 2,5-3,0 раза больше но-
минальной толщины листа. Допустимая сила про-
катки 70 МН.
Поскольку стан 3000 является специализирован-
ным в основном на контролируемых режимах прокатки,
то важно строго выдерживать заданный температур-
ный режим прокатки по технологической линии стана.
Получение требуемой температуры конца прокат-
ки достигается:
– выдерживанием раската на охлаждающем
устройстве (байпасе);
– изменением скорости прокатки;
– охлаждением подката на рольганге между клетями.
При исследовании для измерения температуры
раскатов использовали стационарно установленные
оптические пирометры фирмы «Siemens» типа “Ар-
докол” (диапазон 600-1100 0С и погрешность ±0,5 %
от tмакс +1 0С).
В проведённых экспериментах охвачен широ-
кий диапазон размеров листов, а также наибо-
лее распространённые марки стали на стане 3000
ПАО «ММК им. Ильича».
Результаты экспериментального исследования
позволили получить для условий стана 3000 значе-
ния коэффицента: k = 29,3 – для мало- и среднеугле-
родистых марок стали; k = 27,3 – для низко- и легиро-
ванных марок стали.
С учётом этих значений сделана оценка точности
расчёта температуры по уравнению и данным экспе-
римента (таблица).
В таблице в первом проходе в качестве рас-
чётного значения температуры принято значение,
полученное при эксперименте. Это начальная
температура металла (подката) при задаче в валки
чистовой клети.
Толщину раската измеряли толщиномером ти-
па МГП (от 0 до 90 мм и погрешностью ±0,15 мм),
скорость прокатки измерялась исходя из окружной
скорости валков привода чистовой клети, время про-
катки определяли по данным ЭВМ, взятым с сервера
АСУ ТП стана 3000.
Среднее нормальное напряжение металла рср
рассчитывали по силе прокатки, постоянно фиксиру-
емой месдозой.
Из таблицы видно, что при расчёте по уравнению
погрешность для листов толщиной от 6 до 50 мм, про-
катанных в чистовой клети стана 3000, не превышает
1 %, в большинстве случаев составляет не более 0,5 %.
Полученные результаты показывают, что уравне-
ние с указанными значениями коэффициента k даёт
возможность для конкретного стана 3000 выполнять
расчёты температуры металла с высокой точностью,
что важно при изменении условий прокатки, получения
новых марок стали, модернизации оборудования и т. п.
При использовании предлагаемого метода для
нового стана Стеккеля следует брать значения коэф-
фициента k, полученные для стана 3000, а при экспе-
рименте на новом стане уточнить для него значение
коэффициента k.
Выводы
Для цеховых работников и специалистов техниче-
ских служб промышленного предприятия для каждого
стана (а они работают по многу лет) следует иметь про-
стой метод расчёта основных параметров прокатки. В
данной статье это показано на примере нового метода
расчёта температурного режима прокатки. Новое урав-
нение изменения температуры металла при прокатке
учитывает все составляющие теплового баланса, а по-
грешность расчётов близка к погрешности измеритель-
ного прибора, использованного при эксперименте. Сле-
довательно, оправдано использование нового уравне-
ния для расчётов температурных режимов прокатки на
толстолистовых станах и станах Стеккеля.
1. Чемпион Н. Дж. Современная технология производства толстых листов на стане Стеккеля / Н. Дж. Чемпион // Чёрные
металлы. – 2004. – № 2. – С. 79-84.
2. Салганик В. М. Исследование переходных режимов стана Стеккеля в составе совмещенного литейно-прокатного
агрегата / В. М. Салганик, И. А. Селиванов, A. C. Карандаев // Изв. вузов. Чёр. металлургия. – 1998. – № 3. – С. 35-39.
3. Коновалов Ю. В. Расчёт параметров листовой прокатки. Справочник. / Ю. В. Коновалов, А. Л. Остапенко, В. И. Поно-
марев. М.: Металлургия. –1986. – 430 с.
4. Сафьян М. М. Прокатка широкополосной стали / М. М. Сафьян – М.: Металлургия. 1969. – 460 с.
5. Ключников А. Д. Теплопередача излучением в огнетехнических установках / А. Д. Ключников, Г. П. Иванцов. – М.:
Энергия, 1970. – 169 с.
6. Lee P. W. A method for predicting temperature in continuous hot strip mills / P. W. Lee, R. B. Sims, N. Wright – Iron and Steel. –
1962. – v.35. – № 14. – P. 624-627.
7. Исследование непрерывного широкополосного стана 2000 / И. М. Меерович, И. В. Франценюк, Ю. Д. Железнов и др. –
Сталь. – 1977. – № 2. – С. 18-20.
8. Шварцер И. Температурный режим при прокатке широкой полосы / И. Шварцер // Чёрные металлы. 1977. – № 21. –
С. 3-8.
9. Коновалов Ю. В. Пути решения температурной задачи прокатки / Ю. В. Коновалов, А. С. Хохлов // Обработка матери-
алов давлением: сборник научных трудов. – Краматорск: ДГМА. 2012. – № 2 (31). – С. 185-188.
ЛИТЕРАТУРА
37МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015
Запропоновано узагальнююче рівняння розрахунку зміни температури прокатки на товстолистових станах, яке
враховує вплив наступних чинників: втрати тепла випромінюванням і конвекцією за час пауз між проходами; віддачі
тепла робочим валкам; підвищення тепловмісту за рахунок енергії пластичної деформації, роботи сил тертя в зоні
контакту розкат валок; втрати тепла під дією потрапляння на поверхню металу води гідрозбиву, води, що охолоджує
валки і валкову арматуру, через контактний теплообмін з роликами рольгангів і деталями робочих клітей. При розрахунку
за запропонованим рівнянням досягається похибка в розрахунках не більше 1% в порівнянні з експериментальними
даними, отриманими на стані 3000 ПАТ «ММК ім. Ілліча ».
Хохлов О. С.
Інженерний метод розрахунку температурного режиму прокатки
на товстолистових станах і станах Стеккеля
Анотація
Ключові слова
температурний режим, прохід, рівняння, товстолистовий стан, поправочний коефіцієнт,
стан Стеккеля
Khokhlov A.
Engineering approach to calculation of temperature conditions of rolling on
plate mills and Steckel mills
Summary
The generalized equation of rolling temperature dynamic analysis for plate mills is proposed. It takes into account the influence
of following factors: heat loss by radiation and convection during the interpass pauses; heat output to working rolls; increase
of heat storage at the expense of plastic deformation, work of friction forces in the contact zone; heat loss under action of
descale water, cooling water for rolls and roll fitting, by the contact heat exchange with gravity conveyor rolls and working
stand details. The error during the calculation using this equation is less than 1% in comparison with the experimental data
obtained on the «3000» mill of PJSK «Ilyich iron and steel works».
temperature conditions, pass, equation, plate mill, coefficient, Steckel millKeywords
Поступила 11.06.2015
|