Управление тепловым режимом зоны вторичного охлаждения мнлз
Процессы затвердевания непрерывного слитка в зоне вторичного охлаждения (ЗВО) оказывают решающее влияние на его внутреннюю структуру. В связи с этим в процессе развития МНЛЗ уделялось большое внимание влиянию таких факторов, как интенсивность теплоотвода, скорость разливки, марка стали на теплообмен и кристаллизацию слитка в зоне вторичного охлаждения.
На ранней стадии развития процесса непрерывного литья стали получило распространение струйное вторичное охлаждение, при котором вода подается на слиток в виде отдельных струй. При этом отводилось преимущественно тепло затвердевшей оболочки слитка, в результате чего температура поверхности падала до 200 – 300 ºC, резко понижаясь в первые моменты, а затем оставаясь практически постоянной.
Таким образом затвердевшая оболочка переходила из области пластических в область упругих деформаций, что вызывало появление трещин вблизи фронта кристаллизации.
Стремление снизить удельные расходы воды и вместе с тем предотвратить раздутие слитка под действием ферростатического давления привело к созданию форсуночно – роликовой системы вторичного охлаждения, при которой по всей длине ЗВО были установлены опорные ролики или продольные поддерживающие брусья, что предотвращало раздутие слитка. Вода в такой системе вторичного охлаждения подается на слиток форсунками с большим завихрением потока и достаточно распыленным факелом.
Такое решение вторичного охлаждения позволило значительно снизить интенсивность охлаждения и, вместе с тем, избежать раздутия слитка, удержав температуру его поверхности на уровне 600 – 700 ºC, то-есть в зоне пластических деформаций.
Зону вторичного охлаждения разбивают на отдельные секции, руководствуясь следующими соображениями:
- число секций должно быть минимальным чтобы уменьшить количество регулирующей аппаратуры;
- длина каждой секции должна быть равной или кратной длинам роликовых секций так как это улучшает условия их облуживания, монтажа и демонтажа.
Современные системы управления вторичным охлаждением непрерывного слитка строятся как двухуравневые многоконтурные системы с использованием регулирующих микропроцессорных контроллеров Ремиконт, на нижнем уровне управления и микроЭВМ на верхнем уровне распределенной АСУТП ( рис. 9р ).
Рис. 9р. Схема управления вторичным охлаждением заготовки на МНЛЗ
Каждая секция управления расходом воды обслуживается отдельным ПИ-алгоритмом контроллера. Оптимизация управления осуществляется УВК подсистемы «Охлаждение» АСУТП. Здесь же решаются задачи управления в переходных режимах работы МНЛЗ, когда изменяется скорость разливки Vр.
По сигналу «начало разливки новой плавки» подсистема «Охлаждение» запрашивает марку стали для определения кода группы охлаждения и зависимости заданных расходов воды на секции ЗВО Qзі(vp) от скорости разливки Vр.
Это основной принцип управления вторичным охлаждением слитка в ЗВО – принцип управления по возмущению, главным из которых является изменения скорости разливки Vр.
Даже наличие информации о температуре слитка по мере его перемещения по ЗВО не меняет дела. Такая информация приходит в систему управления охлаждением с запаздываниями, исчисляемыми десятками минут и по этой причине не может использоваться в контуре обратной связи автоматических систем управления расходами воды в ЗВО.
Весь сортамент разливаемого металла разбит на три группы охлаждения, в каждой из которых максимальная скорость охлаждения ограничена некоторой величиной, не вызывающей опасных для слитка термических напряжений:
1. Мягкие марки стали с содержанием углерода См < 0,1%, допускают охлаждение с достаточно высокой скоростью;
2. Среднеуглеродистые , в том числе трубные марки стали , с См = 0,1 - 0,3 %, занимают промежуточное положение;
3. Высокоуглеродистые марки (См > 0,3% ) и нержавеющие стали, которые надо охлаждать с минимальной скоростью.