DD236885A1

DD236885A1 - Verfahren zum ueberwachen der walzguttemperatur

Info

Publication number: DD236885A1
Application number: DD27600885A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Panning; Klaus Zurdel; Axel Hintze
Original assignee: Thaelmann Schwermaschbau Veb
Priority date: 1985-05-06
Filing date: 1985-05-06
Publication date: 1986-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ueberwachen der Walzguttemperatur in Wasserkuehlstrecken von Draht- und Feinstahlwalzwerken. Ziel der Erfindung ist, die Qualitaet des Walzgutes zu erhoehen und die Zuverlaessigkeit des Verfahrens zu verbessern. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das den Temperatur-Zeitverlauf des Walzgutes in der Wasserkuehlstrecke ueberwacht. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Temperatur des einlaufenden und auslaufenden Kuehlwassers in jedem Kuehlrohr gemessen wird. Aus den gemessenen Werten werden unter Beruecksichtigung der Kuehlwasserdurchflussmenge, der walztechnologischen Parameter und der Stoffwerte des Walzgutes Rueckschluesse auf den Waermeaustrag sowie die sich daraus ergebene zeitliche Veraenderung der Temperaturverteilung ueber den Walzgutquerschnitt am Ende jedes Kuehlrohres gezogen. Die Erfindung ist in Draht- und Feinstahlwalzwerken anwendbar.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Walzguttemperatur in Wasserkühlstrecken von Draht- und Feinstahlwalzwerken.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach der DE-OS 2600287 ist ein Verfahren zum Überwachen der Walzguttemperatur bekannt. Die pyrometrische Messung des Walzgutes erfolgt vor oder hinter der Fertigstaffel und am Beginn der Luftkühlstrecke. Stimmt die gemessene Temperatur nicht mit dem Sollwert überein, so wird über die Regelung der Zuflußmenge des Kühlwassers eine Übereinstimmung zwischen Ist- und Sollwert erreicht.

Nachteilig ist, daß der Temperatur-Zeitverlauf des Walzgutes in der Wasserkühlstrecke nicht erfaßt wird. Damit sind keine Rückschlüsse auf die Temperaturverteilung im Walzgutquerschnitt und ihre zeitliche Abhängigkeit beim Passieren der Wasserkühlstrecke und damit auf minimale Randtemperaturen oder maximale Temperaturgradienten zwischen Rand und Kern des Walzgutes möglich.

In der Praxis ist ein weiteres Verfahren zum Überwachen der Walzguttemperatur bekannt. Hierbei wird die mittlere Kühlwasserausflußtemperatur im Sammelkanal gemessen. Stimmt die gemessene Temperatur nicht mit dem Sollwert überein, so wird über die Regelung der Zuflußmenge des Kühlwassers eine Übereinstimmung zwischen Ist-und Sollwert erreicht. Es zeigt sich, daß im Sammelkanal nicht das gesamte primäre Kühlwasser erfaßt wird und Verfälschungen durch sekundäres Kühlwasser auftreten. Außerdem treten im Sammelkanal Wärmeverluste auf, die schwer erfaßt werden können.

Weiterhin ist die unterschiedliche Wirkung einzelner Kühlrohre entsprechend den augenblicklichen Randtemperaturen des Walzgutes nicht erfaßbar.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Qualität des Walzgutes zu erhöhen und die Zuverlässigkeit des Verfahrens zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das den Temperatur-Zeitverlauf des Walzgutes in der Wasserkühlstrecke überwacht.

Beim ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Temperatur des einlaufenden und auslaufenden Kühlwassers in jedem Kühlrohr gemessen. Aus den gemessenen Werten werden unter Berücksichtigung der Kühlwasserdurchflußmenge, der walztechnologischen Parameter und der Stoffwerte des Walzgutes Rückschlüsse auf den Wärmeaustrag sowie die sich daraus ergebene zeitliche Veränderung der Temperaturverteilung über den Walzgutquerschnitt am Ende jedes Kühlrohres gezogen. Beim zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Temperatur des Kühlwassers an mehreren Stellen, vorzugsweise fünf bis zehn, innerhalb des Kühlrohres gemessen. Aus den gemessenen Werten werden unter Berücksichtigung der Kühlwasserdurchflußmenge, der walztechnologischen Parameter und der Stoffwerte des Walzgutes Rückschlüsse auf die zeitliche Veränderung der Temperaturverteilung über den Walzgutquerschnitt entlang des gesamten Kühlrohres gezogen. Durch die Erfindung wird die Qualität des Walzgutes erhöht und die Zuverlässigkeit des Verfahrens verbessert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Das Verfahren des ersten Ausführungsbeispieles besteht darin, daß die Kühlwassereintritts- und-austrittstemperaturan allen Kühlrohren einer Kühlstrecke in einem Drahtwalzblock gemessen wird. Aus der Endwalztemperatur, dem Walzgutdurchmesser und der Walzgutgeschwindigkeit sowie der Kühlwasserdurchflußmenge je Kühlrohr wird unter Berücksichtigung der Stoffwerte des Walzgutes (Wärmeleitzahl, spezielle Wärme, Dichte) der pro Kühlrohr erreichte

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Wärmeaustrag aus dem Walzgut ermittelt. Nachfolgend wird anhand der instationären Wärmeleitgleichung die Temperaturverteilung über den Querschnitt des Walzgutes festgestellt. Das zu kühlende Walzgut hat einen Durchmesser von 8 mm und bewegt sich mit einer Walzgeschwindigkeit von 32 m/s. Jedes der vier Kühlrohre hat eine Länge von 2 m, eine lichte Weite von 20mm, wobei die Kühlwasserdurchflußmenge 14m³/h beträgt. Die Kühlwasserzulauftemperatur liegt bei 21 °C. An vier aufeinanderfolgenden Kühlrohren beträgt die Kühlwasseraustrittstemperatur 75°C, 57°C, 65⁰C und 55⁰C. Unter Berücksichtigung der Stoffwerte reduziert sich die mittlere Walzguttemperatur hinter den einzelnen Kühlrohren von 1 000⁰C auf 840°C, 780°C, 730°C und 680°C. Die minimalen Randtemperaturen des Walzgutes betragen entsprechend 650⁰C, 530⁰C, 410°C und290°C. Da eine Ausgleichtemperatur, d.h. die mittlere Walzguttemperatur hinter dem vierten Kühlrohr, von 610⁰C erreicht werden soll, wurde die Wasserdurchflußmenge auf 22 m³/h erhöht. Dadurch ergeben sich Kühlwasseraustrittstemperaturen von 71⁰C, 53°C, 60°C und 51⁰C. Hieraus ergeben sich folgende mittlere Walzguttemperaturen hinter den Kühlrohren: 820°C, 73O⁰C, 650°C und 610°C. Die entsprechenden minimalen Randtemperaturen betragen 640°C, 510°C, 390⁰C und 280⁰C. Die im vierten Kühlrohr erreichte minimale Randtemperatur garantiert, daß an der Oberfläche des Walzgutes das gewünschte Materialgefüge entsteht.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird die Kühlwassertemperatur im Inneren des Kühlrohres einer Kühlstrecke in einem Feinstahlwalzwerk ermittelt. Hierbei erfolgt die abschnittsweise meßtechnische Erfassung der Entwicklung der Kühlwassertemperatur über die gesamte Länge des Kühlrohres. Dabei sind über die Länge des Kühlrohres verteilt mehrere, vorzugsweise fünf bis zehn, Temperaturmeßfühler vorgesehen. Die Temperaturmeßfühler sind vorzugsweise radial oder unter einem Winkel zur Mittelachse des Kühlrohres angeordnet. Die erhaltenen Meßwerte liefern die Angaben über das Ansteigen der Kühlwassertemperatur in jedem Kühlrohr und in jedem Kühlrohrabschnitt. Unter Vorgabe der Wasserdurchflußmenge läßt sich damit für jeden Punkt im Kühlrohr die in der Zeiteinheit dem Walzgut entzogene Wärmemenge zuordnen. Weiterhin werden mittels Computer, unter Vorgabe der Größen Endwalztemperatur, Walzgutdurchmesser, Walzgeschwindigkeit, Wasserdurchflußmenge sowie der Stoffwerte und der Lösung der Gleichung der nichtstationären Wärmeleitung nach einem Näherungsverfahren auf direktem Wege an jeder Stelle des Kühlrohres die Temperaturverteilung im Walzgut und die mittlere Walzguttemperatur als die entscheidenden Parameter für den Kühlvorgang festgestellt.

Zur Kühlung von Walzgut zwischen den Walzstaffeln einer Feinstahlstraße wird ein 5 m langes Kühlroh reingesetzt. Das Walzgut mit einem Durchmesser von 32 mm soll bei einer Walzgeschwindigkeit von 12 m/s hinsichtlich der mittleren Temperatur von 850⁰C auf 790 ... 800°C gekühlt werden, wobei die Randtemperatur 500⁰C nicht unterschreiten darf. In diesem Fall ist weder die mittlere noch die Randtemperatur direkt meßtechnisch erfaßbar. Das Kühlrohr besitzt 10 eingebaute Temperaturmeßfühler, mit denen die Kühlwassertemperatur überwacht wird.

Bei einer Wasserdurchflußmenge von 200m³/h steigt die Kühlwassertemperatur entlang des Kühlrohres überproportional von 2O⁰C auf 40⁰C. Daraus wurde errechnet, daß die mittlere Temperatur des austretenden Walzgutes 785⁰C und die Randtemperatur 385⁰C betragen. Nach Verminderung der Wasserdurchflußmenge auf 150m³/h verändert sich der Verlauf der Kühlmitteltemperatur entlang des Kühlrohres. Die daraus ermittelten Temperaturen 790⁰C bzw. 52O⁰C entsprechen den Forderungen.

Claims

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Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zum Überwachen der Walzguttemperatur in Wasserkühlstrecken, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperatur des einlaufenden und auslaufenden Kühlwassers in jedem Kühlrohr gemessen wird und aus diesen Werten unter Berücksichtigung der Kühlwasserdurchflußmenge, der walztechnologischen Parameter und der Stoffwerte des Walzgutes Rückschlüsse auf den Wärmeaustrag sowie die sich daraus ergebene zeitliche Veränderung der Temperaturverteilung über den Walzgutquerschnitt am Ende jedes Kühlrohres gezogen werden.
2. Verfahren zum Überwachen der Walzguttemperatur in Wasserkühlstrecken, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperatur des Kühlwassers an mehreren Stellen, vorzugsweise fünf bis zehn, gleichmäßig über die Länge verteilten, innerhalb des Kühlrohres gemessen wird und aus diesen Werten, unter Berücksichtigung der Kühlwasserdurchflußmenge, der walztechnologischen Parameter und der Stoffwerte des Walzgutes, Rückschlüsse auf die zeitliche Veränderung der Temperaturverteilung über den Walzgutquerschnitt entlang des gesamten Kühlrohres gezogen werden.