Автоматизированный электропривод совмещенного прокатно-волочильного стана: основные задачи и направления разработки

временно принять решение о корректировке технологии выплавки и разливки стали в этом цехе.

5. Организация участка по оценке и регистрации результатов контроля качества макроструктуры непрерывнолигой заготовки в Центральной лаборатории контроля позволила снизить экономические затраты на производство заготовок за счет экономии средств на строительство лаборатории непосредственно на территории электросталеплавильного цеха.

правильно-тянущей машины и т.п), а также качество каждой выбранной плавки, оперативно информировать технологический персонал электросталеплавильного цеха и Центральной лаборатории контроля об об наруже иных отклонениях в технологии и качестве заготовок.

4. Разработанная система слежения дает возможность организовать оперативную обработку большого объема эмпирических данных о качестве производимой в электросталеплавильном цехе продукции современными методами и свое -

Библиографический список

1. Логунова О.С., Павлов В.В., Нуров Х.Х. Оценка статистическими методами серного отпечатка поперечного темплета непрерывнолитойзаготовки // Электрометаллургия. 2004. № 5. С. 18-24.

2. Логунова О.С., Парсункин Б.Н., Суспицын В.Г. Автоматизированная оценка качества непрерывнолитой заготовки // Сталь. № 12. 2004. С. 101-104.

3. Нуров Х.Х., Логунова О.С. Качество стали // Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 3056 / М ГТУ. М.: ВНТИЦ, 2003. № 50200301078.

4. Логунова О.С. Стохастическая модель качества непрерывнолитой заготовки // Сталь. 2005. № 12. С. 21-23.

5. Внедрение систем управления качеством продукции на Магнитогорском металлургическом комбинате / Морозов А.А., Капцан Ф.В., Урцев В.Н., Лисичкина К.А., Корнилов В.Л., Курбан В.В. // Создание и внедрение корпоративных информационных систем (КИС) на промышленных предприятиях Российской Федерации: Сб. трудов Всерос. науч.-техн. конф. / Под ред. Девятова Д.Х. Магнитогорск: ИПЦ ООО Проф-принт, 2005. Вып. 1. С. 9-11.

УДК 621.771+621.778 А. А. Радионов

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД СОВМЕЩЕННОГО ПРОКАТ НО-ВОЛОЧИЛЬНОГО СТАНА: ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ

Разработка принципиально нового совмещенного прокатно-волочильного стана на протяжении ряда лет ведется в Магнитогорском государственном техническом университете совместно с ОАО "Белорецкий металлургический комбинат". Совмещенный стан объединяет в единой технологической линии два процесса - первоначальную прокатку заготовки, а затем ее волочение в монолитной волоке, тем самым сочетает такие достоинства этих процессов, как низкие затраты на деформацию при прокатке и высокую точность геометрии производимой проволоки при волочении.

На рис. 1 приведена технологическая и кинематическая схемы совмещенного прокатно-воло-чильного стана. Стан состоит из прокатной секции, имеющей в своем составе две приводные и одну не приводную клети, и волочильной секции, состоящей из двух вытяжных барабанов [1].

Отличительной особенностью прокатной секции является отсутствие электропривода второй клети Энергия, необходимая для деформации ме-

талла в этой клети, подводится только посредством обрабатываемого металла путем подпора со стороны первой клети и натяжения со стороны третьей клети Такое решение за счет использования резерва сил трения в очагах деформации приводных клетей позволяет уменьшить капитальные затраты при строительстве стана и существенно повысить кпд. процесса прокатки [2].

Волочильная секция, по сути, является непрерывным прямоточным волочильным станом с ре -гулируемым противонатяжением. Стан снабжен также разматывателем и двухкатушечным намоточным аппаратом. Последний реализует принципиально новую, непрерывную схему съема готовой проволоки и осуществляет ее автоматический переброс с одной катушки на другую.

На рис. 2 приведена механическая схема двухкатушечного намоточного аппарата. Наматываемые катушки 1 и 2 установлены на фик-сирующих дисках 3 и 4 с захватывающими устройствами 5 и 6, которые соединены с привод -

ными валами 7 и 8. Вращение последних осуществляется посредством соединительных муфт 9 и 10 си приводных электродвигателей 11 и 12. Двигатели расположены на столе 13, имеющем возможность вращения вокруг не -подвижного вала 15 от электродвигателя 14. Между катушками 1 и 2 установлены ножи 16, 17 и подвижная шторка 18.

Переброс проволоки с заполненной катушки на пустую осуществляется следующим образом. Проволока 19 наматывается на катушку 1 (рис. 1, б). После ее заполнения включается привод катушки 2 и происходит ее разгон Причем направление вращения катушек; противоположное. Разгон катушки 2 осуществляется до уровня, когда линейная скорость вращения шейки катушки равна линейной скорости движения проволоки. При достижении равенства этих скоростей шторка 18 поднимается и начинает -ся разворот стола. На рис. 2, в показано расположение элементов системы в момент разворота стола на 90°. По окончании разворота стола на 180° (рис. 1, г) шторка 18 опускается, прижимая проволоку 19, которая, огибая шейку катушки 2 и нож 16, попадает в захват 6 и обрезается ножом 17. Катушка 1 останавливается, и далее осуществляется намотка проволоки на катушку 2. После ее заполнения цикл повторяется с той лишь разницей, что стол поворачивается в противоположную сторону.

Автоматизированный электропривод и сис-темы управления для этого стана разрабатывались во взаимосвязи с его конструктивными частями и технологическими особенностями. Такой

комплексный подход позволил при разработке электропривода не только учитывать особенности технологического процесса, но и одновременно усовершенствовать его.

Для создания промышленного варианта совмещенного прокатно-волочильного стана были разработаны электроприводы следующих меха -низмов [3-5]:

- двух прокатных клетей, реализующих ис-пользование резерва сил трения в очагах деформации;

- волочильных блоков;

- катушек намоточного аппарата и его поворотного стола.

Также создана система автоматизации всего стана в целом, позволяющая не только четко работать в режимах прокатки-волочения, но и реализующая весь набор вспомогательных операций: заправки, разгона, штатной и аварийной остановок.

При разработке указанных электроприводов был решен весь комплекс вопросов: от анализа технологического процесса и корректировки тре-бований к электроприводам до выбора типа, мощности электропривода и разработки систем управ -ления заданными технологическими параметрами (скоростью, натяжением, положением). Следует отметить, что все электроприводы стана должны иметь возможность рекуперации энергии в сеть. В качестве базовой системы электропривода была выбрана система преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения - асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором.

8

Рис. 1. Технологическая и кинематическая схемы совмещенного прокатно-волочильного стана: 1 - разматыватель; 2 - приводная прокатная кпеть; 3 - неприводная прокатная кпеть; 4 - волока; 5 - барабан волочильного блока; 6 - редуктор; 7 - приводной электродвигатель; 8 - двухкатушечный намоточный аппарат

Анализ технологического процесса рассматриваемого прокатно-волочильного стана показал, что основные требования, предъявляемые к его автоматизированным электроприводам, следующие

Общие требования ко всем электроприводам:

- обеспечение заправочного и толчкового режимов работы;

- обеспечение постоянного ускорения при пусках и торможениях;

- совместное и раздельное управление электроприводам и;

- обеспечение режимов рабочего, экстренного и аварийного торможения с рекупе -рацией энергии в сеть.

1. К электроприводам прокатных клетей:

- обеспечение регулирования скорости как в статических, так и в динамических режимах работы с ошибкой, не превышающей ± 2%;

- диапазон регулирования скорости в пре-делах 1:50;

- обеспечение регулирования нейтрального угла в очаге деформации на заданном технологией уровне как в статическом, так и в динамическом режимах работы с ошибкой не превышающей ± 5%.

2. К электроприводам вытяжных барабанов:

- обеспечение регулирования величины

б в г

Рис. 2. Механическая система двухкатушечного намоточного аппарата

Радионов А.А.

противонатяжения с ошибкой, не превы-шающей ±15%;

- диапазон регулирования противонатяже-ния в пределах 1:10;

- диапазон регулирования скорости в пре-делах 1:50;

3. К электроприводу катушек намоточного аппарата:

- обеспечение регулирования натяжения смотки по заданному закону (в процессе намотки натяжение должно уменьшатся по мере заполнения катушки по гипербо-лическому закону в функции радиуса наматывания, что исключает межвигковое заклинивание проволоки и деформацию катушек) с точностью не менее ±15%;

- диапазон регулирования натяжения 1:10;

- при перебросе проволоки с заполненной катушки на пустую линейная скорость шейки катушки должна быть равна скорости движения проволоки;

- диапазон регулирования скорости в пре -делах 1:100;

4. К электроприводу поворотного стола намоточного аппарата:

- привод разворота стола должен обеспечивать скорость 0,5...0,7 рад/с;

- позиционирование поворотного стола в заданных положениях с погрешностью не более ± 10 градусов;

- обеспечение реверсивного режима работы.

Кроме того, при проектировании автоматизированных электроприводов рассматриваемого стана необходимо учитывать тот факт, что при производстве проволоки для уменьшения трения в очаге деформации используется, как правило, сухая технологическая смазка. Вследствие этого в воздухе находится большое количество пыли, содержащей частицы извести, мыльного порошка, металлические частицы и др. Оседание этой

пыли на токоведущих частях электродвигателей, преобразователей и коммутирующей аппаратуры может привести к преждевременному выходу ее из строя. Поэтому в рассматриваемых электроприводах необходимо использовать двигатели в защищенном исполнении, а всю аппаратуру размещать в пыле не проницаемых шкафах и пультах управления.

Ряд перечисленных требований не являются характерными для известных технологических объектов и отличаются принципиальной новизной В связи с этим были разработаны математические модели отдельных технологических узлов, их взаимосвязей через обрабатываемую проволоку. Составлено программное обеспече-ние, позволившее первоначально отработать системы электропривода посредством компьютерного моделирования.

Экспериментальные исследования были проведены на действующих агрегатах в условиях ОАО "Белорецкий металлургический комбинат" - прямоточном волочильном стане ВПТ 5/750 и специально созданном образце прокатного блока. Таким образом, авторами подтвержде-ны как принципиальная возможность создания предлагаемого совмещенного прокатно-воло-чильного стана, так и доказана состоятельность научных выводов и принятых технических ре -шений Результаты работы переданы в ввде технического задания на проектирование в ОАО "Белорецкий металлургический комбинат", ОАО "Магнитогорский ГИПРОМЕЗ" и Алматинский завод тяжелого машиностроения.

Разработанный совмещенный прокатно-волочильный стан позволит интенсифицировать процесс производства стальной проволоки за счет снижения электропотребления на 10. 15%, обрывности проволоки до 50%, увеличения скорости волочения на 30.35%, повышения надежности работы электрооборудования.

Библиографический список

1. Способ изготовления проволоки: заявка № 2006123837/02 Рос. Федерация: М ПК8 В21С 1/00 / Никифоров Б.А., Радионова Л.В., Радионов А.А. и др.; заявитель ГОУ ВПО "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова", заявлено 07.2006 г. 9 с.

2. О возможности снижения мощности, расходуемой на процесс прокатки проволоки на совмещенном прокатно-волочильном стане / А.А. Радионов, Л.В. Радионова, В.А. Харитонов, О.С. Малахов // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2005. Вып. 10. С. 63-70.

3. Малахов О.С. Разработка автоматизированного электропривода прокатного проволочного блока с промежуточной неприводной клетью: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Магнитогорск: МГТУ, 2006. 16 с.

4. Линьков С.А. Разработка автоматизированного электропривода энергоэффективного прямоточного волочильного стана: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Магнитогорск: МГТУ, 2006. 16 с.

5. Туганбаев А.И. Разработка автоматизированного электропривода двухкатушечного намоточного аппарата волочильного стана: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Магнитогорск: МГТУ, 2006. 16 с.