Файл: Филатов, А. С. Электропривод и автоматизация реверсивных станов холодной прокатки.pdf

А. С. ФИЛАТОВ

ЭЛЕКТРОПРИВОД И АВТОМАТИЗАЦИЯ

РЕВЕРСИВНЫХ СТАНОВ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

Москва, «Металлургия» 1973

ПРЕДИСЛОВИЕ

За последние годы усилиями научно-исследователь­ ских н конструкторских отделов Всесоюзного научно-ис­ следовательского и проектно-конструкторского института металлургического машиностроения (ВНИИметмаш) и Старо-Краматорского машиностроительного завода (СКМЗ) создана большая серия реверсивных станов холодной прокатки тонких и тончайших лент и полос из сталей различных марок, из труднодеформируемых спла­ вов с особыми физическими свойствами и из различных легких и редкоземельных металлов. В результате этого металлургическая промышленность СССР в состоянии удовлетворить потребность самых различных отраслей современной техники в тонкой и тончайшей ленте, в том числе в ленте толщиной 1—2 мкм, с высокой степенью точности прокатки. Успешному решению этой большой народнохозяйственной задачи в значительной степени способствовали оригинальные отечественные разработ­ ки в области новых систем привода и систем управления.

Дело в том, что станы указанного типа, принадлежат к числу тех агрегатов, производительность и качество продукции которых в большой степени'определяются со­ вершенством электрооборудования, систем управления и регулирования технологическими параметрами. Именно этим можно объяснить, что стоимость электрооборудо­ вания примерно равна стоимости прокатного стана.

Проблему получения тонких и тончайших полос раз­ решили созданием двух видов конструкции станов.

Для производства тонких и узких полос в настоящее время созданы четырехвалковые станы с приводом через опорные валки. Прокатку особо тонких и широких по­ лос осуществляют на многовалковых станах.

Созданные в СССР реверсивные станы разнообразны по своим конструктивным параметрам и назначению. В связи с этим возможны различные схемы компоновки системы электропривода. Как правило, привод осущест* вляется через опорные валки. В качестве приводных дви­ гателей используют двигатели постоянного тока. Допу­ скают как последовательное соединение якорей двига­ телей, так и параллельное. В последнем случае в схемах управления двигателями валков применяют регуляторы равномерного распределения нагрузки.

Разнообразие возможных решений объясняется при-

меыеиием ма станах приводных двигателей с весьма широким диапазоном номинальных мощностей. Так, для серии, выпускаемой в СССР, он составляет от 1 кВт (стан 60) до 4500 кВт (стан 1200). Отсюда весьма ши­ рок круг инженерных вопросов, подлежащих решению при проектировании электрооборудования станов ука­ занного типа.

Выбор главного привода осложняется еще тем об­ стоятельством, что теория прокатки в валках малого диаметра менее разработана. Нет данных об удельном расходе энергии, о потерях на перекатывание, при помо­ щи которых можно было бы скорректировать некоторые аналитические зависимости. При осуществлении привода через опорные валки имеются не только преимущества, но и один существенный недостаток — возможность про­ буксовок рабочего валка по опорному.

Исключительно важное практическое значение при­ обретают вопросы стабилизации натяжения полосы в

всего технологического цикла. От величины натяжения зависит толщина и качество поверхности прокатываемой полосы, давления металла на валки, качество намотки и количество обрывов ленты. Характерно, что прокатка на многовалковых станах проходит при весьма высоких на­ тяжениях, достигающих нередко 70% от предела текуче­ сти прокатываемого металла. Натяжение колеблется от 1 до 20 на станах большой и от 1 до 30 и более на станах средней и малой мощности. Для обеспечения такого ши­ рокого диапазона натяжений принимают специальные меры. Так, привод намоточных устройств большинства станов осуществляют от двух или трех двигателей одина­ ковой или различной мощности в зависимости от диапа­ зона изменения натяжения полосы. При прокатке тонкой ленты двигатель большой мощности отключают. Для ре­ ализации этих решений применяют специальные редук­ торы и отключающие силовые муфты. Кинематика при­ вода при этом значительно усложняется, а расстояние между барабаном моталки и осью валков увеличивается. Следовательно, увеличивается и количество отходов ме­ талла. Нельзя не заметить, что в ряде случаев приходит­ ся мириться с низкой точностью стабилизации натяже-

А

ния, а в станах малой мощности появляется необходи­

венно осложняет эксплуатацию многовалковых станов, снижает их экономические показатели. Причиной этого служит применение в существующих станах систем ста­ билизации натяжения, работающих в функции косвен­ ного параметра.

Многочисленные экспериментальные исследования, проведенные на промышленных станах, показали, что по­ добные системы автоматического регулирования натя­ жения полосы имеют ограничение в применении вследст­ вие потерь в системе привода и динамических составляю­ щих тока двигателя. Если не принимать специальных мер по компенсации потерь и влияния динамики, то диа­ пазон допустимого изменения натяжения при однодвига- телы-юм приводе моталки большой мощности не превы­ шает 1—7 и при переходе на работу от вспомогательного двигателя диапазон допустимых изменений натяжений снижается до 1—5 и меньше.

Процесс холодной прокатки тонкой и тончайшей лен­

потребовал решения ряда серьезных технических проб­ лем, к числу которых следует отнести создание: быстро­ действующих гидравлических нажимных устройств; но­ вой дискретной системы привода нажимных устройств с шаговыми двигателями, способной осуществить фик­ сированное изменение раствора валков с дискретностью 0,3—1 мкм; системы автоматического регулирования тол­ щины полосы и др.

Проектирование и внедрение реверсивных станов с новыми рабочими параметрами продолжают и в настоя­ щее время. В девятой пятилетке предусмотрено создание новых цехов по производству тонких и тончайших лент и полос для удовлетворения потребностей новых разви­ вающихся отраслей электронной, приборостроительной, радиотехнической, электротехнической промышленностей и вычислительной техники.

Систематизированного курса по электрооборудова­ нию станов указанного назначения в настоящее время нет. Целью данной книги является освещение некоторых вопросов по электрооборудованию таких станов.

Излагаемый материал представляет собой обобщение

5

Часть первая

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ МНОГО ДВИГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СТАНА

Г л а в а I

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О СТАНАХ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ т о н к и х

ИТОНЧАЙШИХ ЛЕНТ И ПОЛОС

1.ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РЕВЕРСИВНОГО СТАНА

ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

Принципиальная схема реверсивного стана холодной прокатки обычного исполнения показана на рис. 1.

Прокатка осуществляется между рабочими валками, а опорные валки служат для придания большей жестко­ сти системе валков в вертикальной плоскости в направ­ лении действия наибольших сил.

Процесс прокатки чаще всего реверсивный и осущест­ вляется при наличии натяжения полосы как со стороны входа в клеть, так и на выходе из стана. Натяжение по­ лосы создается при помощи электропривода намоточных устройств, что является его основным назначением. Эле­ ктродвигатель наматывающей моталки работает в дви­ гательном режиме, обеспечивая переднее натяжение по­ лосы. Двигатель разматывающей моталки работает в ге­ нераторном режиме. Приводом для разматывающей мо­ талки в этом случае является прокатный двигатель, осуществляющий передачу необходимого количества энергии через упругую связь — прокатываемую полосу. При реверсе стана режимы работы двигателей моталок соответственно меняются. В процессе прокатки полоса разматывается с одной моталки и наматывается на дру­ гую, при этом диаметры бунтов непрерывно изменяются. При неизменной линейной скорости прокатки с каждым новым витком скорость двигателя моталки будет прину­ дительно уменьшаться или увеличиваться в зависимости

7

Рис. 1. Чстырехвалковый реверсивный ста» холодной прокатки:

/ — рабочие валки; 2 — опорные валки; 3 — намоточное устройст­

во; •/— сматывающее устройство

от режима работы данного двигателя (разматывающая или наматывающая моталка).

Изменение диаметра бунта в течение всего цикла про­ катки обусловливает необходимость автоматического поддержания постоянства натяжения полосы. Иначе на­ рушается стабильность технологического процесса. От­ меченная проблема приобретает исключительно важное практическое значение в реверсивных станах холодной прокатки тонких и тончайших лент и полос.

2. ПАРАМЕТРЫ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НОВЫХ СТАНОВ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

Большой спрос на тонкие и тончайшие ленты и поло­ сы определил необходимость создания специальных ста­ нов для производства указанного вида проката.

Эта необходимость становится еще более очевидной, если принять во внимание наличие среди новых мате­ риалов труднрдеформируемых сплавов, нержавеющей и трансформаторной стали, прокатка которых с высокой степенью точности на обычных станах кварто (рис. 1) становится невозможной. Действительно, при прокатке вышеуказанных материалов на станах дуо или кварто возникают большие давления металла на валки, что при­ водит к сплющиванию й прогибу валков, часто исклю­ чающих возможность получения полос требуемой толщи­ ны и точности. Кроме того, прокатка труднодеформируемых и тугоплавких материалов па обычных станах

8

осуществляется за большое число проходов и с промежу­ точными отжигами. Такой способ производства полос и лент значительно повышает их стоимость и приводит к большим потерям металла главным образом во время отжига. Для обеспечения экономичной прокатки тонких и тончайших полос необходима конструкция станов с бо­ лее высокой жесткостью рабочих клетей, более высокой точностью их изготовления, с меньшими диаметрами ра­ бочих валков для снижения общего усилия прокатки и возможности получения полос минимальной толщины.

Для производства тонких и узких полос в настоящее время созданы четырехвалковые станы с приводом че-

Т а б л и ц а 1

9