Методиці ДонНДІЧормет

У відповідності до цієї методики змінення температури про перерізу сляба визначається шляхом рішення одновимірного рівняння теплопровідності, без урахування теплопередачі крізь бокові та торцові грані [5]. Начальні умови задаються у вигляді відомого розподілення температури по перерізу сляба після видачі його із печі.

Граничні умови змінюються: при транспортуванні від нагрівальних печей до чорнової кліті сляб охолоджується тепловіддачею крізь шар окалини за рахунок випромінювання. Враховується охолодження водою при вилученні окалини гідросбивом.

При прокатці в клітях має місце контактний теплообмін з валками через шар окалини. Але оскільки товщина цього шару принаймні на два порядки менше, ніж товщина смуги, а доля втрат тепла від цього чинника незначна, то тепловий контакт вважався ідеальним. Виділення тепла в результаті пластичної деформації визначали по тепловому еквіваленту витраченої на деформацію роботи.

Змішану задачу для рівняння теплопровідності з вище означеними начальними та граничними умовами вирішували чисельно, з використанням явної різницевої схеми [5]. Порівняння отриманих температур верхньої поверхні слябів з експериментально отриманими на НШС показало, що різниця не перевищує 20⁰С.

На основі достатньо складної моделі з роботи [5] біло розроблено спрощену, інженерну методику розрахунку середньо масової температури розкатів при прокатці на ТЛС [6]. Процес теплообміну розбито на три ділянки: I - при транспортуванні слябу від нагрівальних печей до чорнової кліті; II – при прокатці в чорновій кліті; III – при прокатці в чистовій кліті. На кожній з цих ділянок змінення температури апроксимовано залежностями:

I) при транспортуванні від печей:

(5.2)

де t₀ – середньомасова температура на виході із печі, ⁰С;

τ₁ – тривалість транспортування слябу від печі до кліті, с:

,

де L_пi – відстань від і-ї печі до чорнової кліті, м;

V_пр – швидкість рольгангу перед кліттю, м/с.

τ₂ – тривалість охолодження в гідросбиві перед чорновою кліттю, с:

,

де L – довжина слябу, м.

II – при прокатці в чорновій кліті:

(5.3)

III – при прокатці в чистовій кліті:

(5.4)

де t_i, t_i-1 – температура перед і після і-го проходу, ⁰С;

τ₃ – тривалість вільного охолодження після проходу, с;

τ₄ – тривалість охолодження після гідросбиву, с;

H,h – товщина розкату перед і після проходу, мм.

Тривалість часу τ₂ у чорновій кліті рекомендується знаходити по виразам:

при включеному гідросбиві;

при виключеному гідросбиві.

У останньому випадку час τ₂ не дорівнює нулю через попадання води із системи охолодження на розкат.

Тривалість часу τ₃ дорівнює часу паузи, але з врахуванням людського фактору цей час потрібно брати на 10÷20% більшим, ніж по потрійній умові. Тому:

Час охолодження після гідросбиву, коли розкат покритий водою:

,

де τ_м – машинний час у даному проході, с.

У чистовій кліті інтерпретація тривалості різних фаз охолодження наступна:

при включеному гідросбиві;

при виключеному гідросбиві.

,

де L_в – частина довжини розкату, покрита водою із системи охолодження валків. За звичай у чистовій кліті L_в = 2,0÷3,0м.

В табл. 5.1. і 5.2 наведено результати розрахунків температурного режиму по методиці ДонНДІЧормет. Температура нагрівання слябів для того, щоб температура початку прокатки у чорновій кліті була 1180⁰С, при часі τ₁=42с. по (5.2) дорівнює 1195⁰С.

З порівняння цих розрахунків видно, що різниця між ними у межах точності математичних моделей (≈20⁰С), але модель ДонНДІЧормет′а дає більш правдоподібні результати через урахування більшого числа чинників. При наближеному розрахунку має місце значна невизначеність у коефіцієнтах α, що може привести до великих похибок. Тому модель ДонНДІЧормет слід вважати більш надійною.