Снижение потерь тепла на промежуточных рольгангах широкополосных станов

§1. Методы энергосбережения на промежуточном рольганге ШСГП

Промежуточный рольганг на широкополосных станах горячей прокатки (ШСГП) применяется для разделения чистовой и черновой групп клетей (рис. 1). На таких станах из слябовой заготовки производят полосовой стальной прокат в рулонах. Длина промежуточного рольганга может достигать до 200 м.

Такая большая длина рольганга приводит к тому, что полоса, лежащая на рольганге, имеет большую площадь поверхности и интенсивно теряет тепло за счет охлаждения на воздухе. При этом, чем тоньше полоса и большее ее длина, тем потери тепла будут больше.

Интенсивная теплоотдача приводит к тому, что задний конец раската охлаждается сильнее, чем передний, так как позднее поступает в прокатную клеть. Все это приводит к появлению так называемого температурного клина, который характеризуется тем, что передний конец рулона будет иметь меньшую толщину, чем задний конец. Такой эффект объясняется тем, что в связи с более низкой температурой полосы в конце раската, она имеет более высокое сопротивление деформации, что приводит к повышению силы прокатки, увеличению раствора валков и, соответственно, толщины полосы.

Для уменьшения потерь тепла на промежуточном рольганге применяют экранирование раската или промежуточное перемоточное устройство (ППУ).

Рис. 1. Схема широкополосного стана горячей прокатки: 1 – нагревательные печи; 2 – вертикальный окалиноломатель; 3 – черновые универсальные клети; 4 – промежуточный рольганг; 5 – летучие ножницы; 6 – чистовая группа клетей; 7 – установка ускоренного охлаждения проката; 8 – моталки

§2. Экранирование раската

Экранирование раската на промежуточном рольганге заключается в установке над его поверхностью экранов, которые препятствуют потерям тепла полосой во время ее нахождения на промежуточном рольганге.

В основном различают четыре вида экранов для экранирования промежуточного рольганга:

1) теплоотражательный;

2) тепловой;

3) энкопанель;

4) экран с активным теплоэкранированием подката.

Такие экраны обычно состоят из последовательно расположенных секций длиной 2,4..6 м, установленных вдоль промежуточного рольганга и имеющих возможность подниматься и опускаться. На эти секции устанавливаются кассеты с экранами определенного типа. В зависимости от длины полосы на промежуточном рольганге или с целью обеспечения требуемой температуры подката перед задачей в чистовую группу стана некоторые секции могут подниматься, или наоборот опускаться.

Рассмотрим каждый вид экрана отдельно.

Теплоотражательный экран сохраняет тепло полосы за счет использование в его конструкции теплотражательных материалов. В их качестве могут выступать полированные листы из нержавеющей стали или полированные листы из малоуглеродистой стали с алюминиевым покрытием.

Такой экран прост в конструкции, имеет небольшой вес и стоимость, однако его теплоотражательноая способность постепенно снижается из-за загрязнения поверхности, что снижает эффективность его работы и приводит к необходимости регулярной чистки и полировки отражательной поверхности.

Тепловой экран сохраняет тепло полосы за счет использования в его конструкции различных теплоизолирующих материалов. Такой экран будет иметь больший вес. К недостаткам такого экрана относится также необходимость его прогрева теплом от первых 3-4 полос, только после этого он выходит на рабочие температуры.

По эффективности тепловой и теплоотражающий экраны примерно равны.

Энкопанель - представляет собой улучшенную разновидность теплового экрана. Такой экран представляет собой секционный тоннель из 10 и более секций длиной по 6 метров (рис. 2). В зависимости от длины полосы или необходимости регулирования температуры раската некоторые секции могут открываться.

Рис. 2. Тепловой экран типа «энкопанель»

Конструкция такого экрана включает в себя: мембраны из нержавеющей стали, которые отражают тепло обратно к полосе и материал, который аккумулирует тепло.

Применение такого экрана позволяет:

- снизить температуру нагрева сляба на 50° С (экономия топлива 10...15% и снижение угара);

- уменьшить разницу температур между передним и задним концом (температурный клин) на 60%;

- возможность использования раската как буфера (время задержки до 8 минут).

Экраны с активным теплоэкранированием подката предусматривают компенсацию потерь тепла за счет установки дополнительных газовых горелок, такми образом фактически такой экран будет представлять собой проходную подогревательную печь. Применение такого экрана позволяет регулировать температур подката в широких пределах и снизить температуру нагрева сляба в методической печи.

§3. Промежуточное перемоточное устройство

Промежуточное перемоточное устройство (Coil Box) является более современным решением проблемы потери тепла промежуточным раскатом. Как и промежуточный рольганг, ППУ устанавливается между черновой и чистовой группами клетей ШСГП, однако занимает гораздо меньше места и имеет ряд других преимуществ перед тепловыми экранами.

В промежуточном перемоточном устройстве производится смотка раската, выходящего из черновой группы клетей, в промежуточный рулон, после чего тут же производится размотка промежуточного рулона и задача раската в чистовую группу клетей ШСГП. Схема ППУ приведена на рисунке (рис.3).

Рис. 3. Схема промежуточного перемоточного устройства

Преимущества использования ППУ объясняются следующим. Смотка полосы в промежуточный рулон существенно сокращает площадь охлаждаемой поверхности металла и сокращает тепловые потери практически до нуля. В то же время за счет смотки/размотки передний и задний конец полосы меняются местами, и практически исключается проблема так называемого теплового клина, которая состоит в том, что при прохождении через какую либо одну клеть температура заднего конца полосы ниже чем переднего за счет большего времени охлаждения заднего конца. Тепловой клин приводит к появлению продольной разнотолщинности полосы, поскольку более холодный металл ближе к концу полосы сильнее действует на валки и увеличивает их прогиб и зазор между ними.

Современные конструкции промежуточного перемоточного устройства позволяют осуществлять процесс смотки и размотки в одном агрегате без передачи рулона (рис.4). В этом случае намотка рулона производится «сверху» без использования сердечника, после чего производится отгиб конца полосы без перемещения или поворота рулона, а затем его размотка.

Использование ППУ позволяет:

- снизить тепловые потери раскатом на промежуточном рольганге с 1,5 до 0,05…0,08° С/сек, за счет чего снизить температуру нагрева сляба на 50° С и расход электроэнергии на прокатку в чистовой группе;

- повысить массу сляба за счет увеличения длины раската, которая ограничивается длиной промежуточного рольганга;

- более компактно разместить оборудование стана за счет уменьшения его длины;

- использовать ППУ в качестве буфера (задержка 5 мин и более);

- обеспечить стабильность размеров и механических свойств полосы

- обеспечить равенство температур заднего и переднего конца раскатов, что позволяет работать без ускорения чистовой группы клетей (экономия электроэнергии до 40%).