книги из ГПНТБ / Солодухо Я.Ю. Автоматика электроприводов непрерывных станов горячей прокатки

ВВЕДЕНИЕ

Переход на непрерывную горячую прокатку заготовок, полос, проволоки и труб был в свое время революцией в прокатном производстве. В настоящее время внедряется прокатка профиль­ ной стали на непрерывных мелкосортных станах. На очереди пе­ реход на непрерывную прокатку балок, швеллеров, рельсов и т. п. на средиесортных, а в будущем и на крупносортных станах.

Товарищ Н. С. Хрущев в своем докладе на XXI съезде КПСС подчеркнул важность разработки и внедрения высокопроизводи­ тельных автоматизированных непрерывных прокатных станов. Это оопряжено с необходимостью решить, в частности, задачу автоматического поддержания свободного ненапряженного со­ стояния прокатываемого металла между клетями.

При прокатке металла одновременно в нескольких клетях непрерывных станов предъявляются специальные требования к их электроприводам. Не так давно считали необходимым при­ менять для непрерывных станов специальные двигатели с малым омическим сопротивлением, малой индуктивностью якоря и уве­ личенным маховым моментом. Сейчас установлено, что это тре­ бование, справедливое при определенных условиях, в общем слу­ чае является неверным и приводит к неоправданному перерасходу средств.

Для правильного выбора прокатных двигателей необходимо, во-первых, рассмотреть особенности технологического процесса, различные для непрерывных станов разных типов и, во-вторых, выбрать наиболее рациональную схему питания, согласованную с возможностями новейших автоматических регуляторов скорости или напряжения.

По этим вопросам за последние 3—4 года накопились теоре­ тические и экспериментальные материалы.

В настоящей работе рассматриваются методы выбора приво­ дов, схем питания и систем регулирования непрерывных ста­

нов горячей прокатки; даны рекомендации по выбору па­ раметров прокатных двигателей и автоматических регуляторов; описаны современные регуляторы скорости прокатных двигате­ лей и приведены результаты их экспериментальной проверки

иналадки, выполненных Государственным проектным институ­ том (ГПИ) Тяжпромэлектропроект при участии автора в 1957— 1958 гг. в лаборатории Московского энергетического института

ина непрерывном стане 350 Макеевского металлургического завода.

Автор приносит глубокую благодарность редактору книги инж. А. А. Шейнману за помощь, которую он оказывал при со­ ставлении рукописи, а также выражает свою признательность инж. Б. А. Левитанскому за ценные замечания и советы при под­ готовке рукописи к изданию.

ГЛАВА I

УСЛОВИЯ ПРОКАТКИ

1. Типы непрерывных станов

Современные непрерывные станы горячей прокатки харак­ теризуются большой скоростью прокатки и высокой произво­ дительностью. Особенностью этих станов является высокая ко­ нечная температура прокатываемых изделий, благодаря чему:

lj улучшается поверхность прокатываемых изделий;

2)увеличивается стойкость калибров;

3)уменьшается расход электроэнергии.

Некоторые тонкостенные быстро остывающие профили, например автообод, можно катать только на непрерывных станах.

При непрерывной прокатке требуется высокая точность калиб­ ровки, настройки обжатий и согласования скоростей вращения электроприводов клетей как в статических, так и в переходных режимах.

Рассмотрим более подробно непрерывные прокатные станы различных типов.

З а г о т о в о ч н ы е станы. Первые станы, появившиеся в 1894 г., состояли из 8—12 клетей с групповым приводом. В даль­ нейшем из-за трудности настройки их разделили на две группы по 4—6 клетей в каждой.

С 1946 г. начали строить станы с индивидуальным приводом клетей и чередующимися вертикальными и горизонтальными валками. Применение вертикальных и горизонтальных клетей обеспечивает равномерное обжатие металла без скручивания, свойственного непрерывным станам с геликоидальными и роли­

опытный непрерывный полосовой стан был установлен в 1892 г. Начало широкого промышленного развития непрерывных листо­ вых станов относится к 1924 г. Развитие таких станов шло быстро в направлении увеличения ширины прокатываемых листов, до­ стигающей сейчас 2500 мм. Скорость прокатки повысилась до

12 м/сек.

сконструирован в Англии в 1862 г. Он состоял из чередующихся горизонтальных и вертикальных валков. В 1878 г. вертикальные клети были заменены горизонтальными. Для кантовки были вве­ дены винтовые проводки,.

Первые станы были двухниточными с групповым приводом как черновых, так и чистовых клетей.

В 1922 г. появился первый двухниточный стан, оборудован­ ный отдельными чистовыми линиями для каждой нитки, что зна­ чительно увеличило точность профиля и облегчило настройку ста­ на. В настоящее время преимущественно строят четырехниточ­ ные станы с общей черновой группой клетей и с четырьмя от­ дельными чистовыми линиями. В последнее время в США на­ метился возврат к мпогониточным станам, оборудованным об­ щей чистовой линией, так как они характеризуются большей простотой, компактностью и меньшей стоимостью (см. стр. 12).

Скорость прокатки на современных проволочных станах до­ стигает 30—33 м/сек. Проектируется стан со скоростью прокат­ ки 60 м/сек [59].

Т р у б н ы е станы. В трубопрокатном производстве нашли применение непрерывные раскатные, редукционные и калибро­ вочные станы.

Непрерывные раскатные станы, служащие для формовки труб из гильз, устанавливаемые непосредственно за прошивными ста­ нами, состоят из 8—10 клетей дуо с индивидуальным приводом [25]. Соседние клети повернуты друг относительно друга на 90°. Скорость прокатки составляет 4—5 м/сек. Редукционные станы, предназначенные для прокатки труб малого диаметра, состоят из 12—20 клетей. Привод клетей на старых станах— групповой, на новых станах — либо индивидуальный, либо групповой с диф­

меняются ограниченно. Это объясняется следующими причина­ ми. На таких станах сокращается сортамент. Остается недоста­ точно выясненной возможность прокатки профилей, не допускаю­ щих образования петли и натяжения. Усложняется калибров­ ка валков и настройка стана.

Первый непрерывный сортовой стан был установлен в США в 1915 г. [20]. В последние годы начали широко применять мелко­ сортные станы. Несколько таких станов было введено в эксплуа­ тацию в СССР с 1954 по 1956 г.

В непрерывных-сортовых станах применены чередующиеся го­ ризонтальные и вертикальные валки, которые необходимы при прокатке полосовых и фасонных профилей. Скорость прокатки

увеличения точности прокатки станины выполняют массивными и применяют подшипники жидкостного трения или качения. Привод клетей индивидуальный.

В настоящее время начали применять для привода верти­ кальных клетей двигатели с вертикальным валом.

2. Основное условие непрерывной прокатки

Основным условием непрерывной прокатки является под­ держание постоянства объема металла,- проходящего в единицу

Рис. N1. >Про«атк-а иа |неш'рерьш,но,м стане:

С учетом опережения металла скорость прокатки, т. е. скорость выхода проката из валков, можно записать следующим образом:

где F — площадь поперечного сечения проката, м2\ V — скорость прокатки, м/сек;

п— скорость вращения двигателя, об/мин; DK— катающий диаметр валков,, м;

i — передаточное число редуктора.

Подставляя в (1-1) скорость прокатки из выражения (1-2), получаем так называемую постоянную непрерывного стана [5]

FDKnB(1 + S) = const.

Чем больше производительность стана, тем выше величина

этой постояннойЯсно, что нарушение условия постоянства объема металла

вызывает либо накопление металла между клетями (сжатие или петля), либо недостаток металла (растяжение).

Проанализируем подробнее процесс непрерывной прокатки. Рассмотрим вначале случай, когда клети не связаны между собой прокатываемым металлом (рис. 1-1,б).

Обозначим скорость входа металла в предыдущую клеть 1 через о1вХ, скорость выхода из этой клети о1вых, скорость вхо­

В этом случае количество металла, выходящего из предыду­ щей клети 1, равно количеству металла, входящего в последую­ щую клеть 2. На участке между клетями при одновременной про­ катке в этих клетях в металле отсутствуют как усилия растя­ жения, так и усилия сжатия. Такая прокатка является свобод­ ной, ненапряженной.

В условиях реальной прокатки невозможно сколько-нибудь длительно поддерживать прокатку при е=1. Это объясняется влиянием многих факторов на обжатие и опережение (колеба­ нием профиля подкат-а, температурой металла, условиями тре­ ния и т. д.).

2.е > 1 К , х > уюых)-

Вэтом случае последующая клеть 2 теоретически способна пропустить больше металла, чем выдает предыдущая клеть 1.

При совместной прокатке металла в клетях 1 и 2. скорость Огвх может быть больше скорости о1вых„ если между клетями имеется петля. После выбора петли в металле между валками возникает натяжение, приводящее к выравниванию скоростей, т. е. Щвх =

— ^1вых-