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

По данным фирмы GE, точность прокатки на шестиклетевом стане, пущенном в 1967 г., на заводе Фейрфилд (США), такова, что в допуске ± 2 % от номинальной тол­ щины (для полосы 0,5 мм это соответствует ± 1 0 мкм) лежит 96,1% от общей длины полосы. Близкие данные имеют место для станов других передовых зарубежных фирм, а также для отечественных станов холодной про­ катки, оснащенных регуляторами толщины, хотя офици­ альные стандарты имеют поле допусков в 2—3 раза больше.

Приблизительно такая же картина наблюдается при производстве горячекатаной полосы. Ведущие зарубеж­ ные фирмы, поставляющие станы и электрооборудова­ ние к ним, такие как, GE, Toshiba, Hitache, ASEA, Siemens, АЕГ и др., применяют сложнейшие системы ав­ томатики с использованием нескольких (до пяти) вычи­ слительных машин.

Благодаря этому, а также благодаря высокой точ­ ности изготовлениия механического оборудования уда­ ется достигнуть следующих результатов:

они становятся неконкурентноспособными на мировом рынке.

Сведения о прокатных станах, введенных в эксплу­ атацию в последние годы, и электрооборудовании их приведены в приложении (табл. I I I и I V ) .

334

2. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ

Рабочие скорости современных станов холодной про­ катки непрерывно повышаются. Они достигли 35 м/с на непрерывных станах и 15—17 м/с на реверсивных.

Управлять вручную процессом, протекающим при та­ ких высоких скоростях при одновременном контроле де­ сятка и более параметров, находящихся в тесной взаи­ мосвязи друг с другом, очень сложно. Автоматизация в этом случае является необходимостью. Это положение становится еще более очевидным, если примять во вни­ мание, что при указанных скоростях прокатки необхо­ димо получить продукцию более высокого качества, чем это удавалось ранее при рабочих скоростях, в несколько раз меньших.

При наличии производительных прокатных станов очевидны п экономические аспекты автоматизации. На­ пример, оснащение реверсивного стана холодной прокат­ ки 1200 только системами автоматического регулирова­ ния толщины полосы позволяет довести точность прокат­ ки по толщине до 1—2% от заданного размера, что экономит 10—12 тыс. т металла в год. Уменьшается брак по профилю (волнистость и коробоватость) в несколько раз. Общий экономический эффект от внедрения САРТ составляет около 140 тыс. руб. в год.

За рубежом работы по автоматизации прокатных ста­ нов проводятся объединенными усилиями ведущих ме­ таллургических, машиностроительных, электротехниче­ ских и приборостроительных фирм с проведением боль­ шого числа экспериментальных работ в лабораториях и на действующем оборудовании, с тщательным изучени­ ем статистического материала и анализом методов рабо­ ты обслуживающего персонала.

Задачи автоматизации весьма обширны: для их реше­ ния привлекаются не только конструкторы и инженеры многих специальностей, а также самые разнообразные средства, основанные на последних достижениях науки

ипрактики в области электропривода, приборостроения,

вобласти электронной, электромашиностроительной про­ мышленности, полупроводниковой техники, вычисли­ тельных устройств, машиностроения. Для осуществления автоматизации часто бывает необходимо упорядочение или применение более прогрессивного технологического

335

процесса, другое расположение или специальная конст­ рукция оборудования.

На основании опыта зарубежных фирм и отечествен­ ных организаций процесс автоматизации металлургиче­ ских агрегатов можно представить в виде следующих этапов:

1.Автоматизация контроля технологического про­

цесса.

2.Автоматизация управления приводами машин.

3.Создание систем автоматического управления (ре­ гулирования) технологическими параметрами и агрега­ тами.

4.Совершенствование конструкций металлургических агрегатов, разработка и внедрение новых конструкций различных машин с целью механизации и автоматиза­

ции технологических операций, выполняемых вручную.

5.Применение новых или более совершенных техно­ логических процессов производства проката.

6.Разработка математических моделей объектов уп­ равления и применение электронных вычислительных машин для автоматизации технологических процессов.

При создании новых систем автоматики и электро­ оборудования зарубежные фирмы большое внимание

к значительным убыткам. Именно этим можно объяс­ нить, что иностранные фирмы считают целесообразным пойти на применение высококачественных материалов, платиновых покрытий токоведущих частей в системах автоматики, специальных стойких проводов, дополни­ тельных систем вентиляции.

При проектировании электрических машин для при­ водов прокатных станов часто снижают расчетные рабо­ чие параметры. Аналогичное внимание уделяется зару­ бежными фирмами вопросу выбора элементов и допу­ сков на их параметры при проектировании систем автоматического управления. Эти вопросы решаются с учетом требуемой ремонтопригодности аппаратуры, взаимозаменяемости отдельных блоков и узлов при ми­ нимальном объеме наладочных работ. Все эти задачи успешно решаются в случае проектирования систем ав­ томатики с использованием унифицированных и стандар­ тизированных узлов, блоков, микросхем. В этом иаправ-

336

леиин зарубежные фирмы достигли исключительно вы­ соких успехов. В СССР также ведутся работы в этом направлении. Создана унифицированная система блоков (УБСР) с учетом достижений науки и техники.

Освоение производства УБСР открывает широкие возможности унификации комплектных устройств управ­ ления электроприводами. Применение этой системы по­ зволяет значительно поднять технический уровень, упро­ стить проектирование, наладку и эксплуатацию элект­ роприводов. Для этой же цели создана серия транзи­ сторных логических элементов («Логика—Т»), являюща­ яся элементной базой для бесконтактной аппаратуры.

Однако эти прогрессивные начинания электротехни­ ческой промышленности остались незаконченными. Бло­ ки УБСР до настоящего времени практически не унифи­ цированы. Различные заводы продолжают выпускать в различных исполнениях блоки одного и того же назна­ чения. Работы по созданию унифицированной системы блоков с использованием интегральной техники (микро­ схем) практически только начинаются, в то время как зарубежные фирмы давно имеют подобные разработки.

Одним из основных условий успешного ведения рабо­ ты по автоматизации металлургических агрегатов явля­ ется наличие широкой номенклатуры датчиков и прибо­ ров для измерения параметров технологического процес­ са, характеристик и качества исходных материалов, полуфабрикатов и готовой продукции прокатного произ­ водства, геометрических размеров проката, приспособ­ ленных для работы в тяжелых условиях металлургиче­ ских цехов.

Зарубежные фирмы располагают в настоящее время необходимым парком измерительных приборов техноло­ гического контроля, достаточным для целей комплекс­ ной автоматизации станов холодной прокатки. К числу их в первую очередь следует отнести измерители давле­ ния металла на валки (месдозы), измерители крутящих моментов, измерители натяжений (ASEA, Швеция),рент­ геновские, изотопные и электромагнитные микрометры, датчики положения (импульсные и аналоговые) и др. Настоящий момент в развитии приборостроения харак-

337

теризуется двумя положениями: значительным улучше­ нием рабочих характеристик существующих приборов и созданием новых измерительных устройств.

Улучшение идет в направлении повышения быстро­ действия, чувствительности п надежности. Из вновь соз­ данных приборов для станов холодной прокатки следует отметить стрессометр конструкции A S E A для контроля планшетности полосы.

Принцип работы прибора основан иа выявлении ха­ рактера распределения удельных натяжении поперек по­ лосы.

2. Автоматизация управления приводами машин

Производительность прокатного стана н его механиз­ мов, а также возможность работы по полностью авто­ матизированному циклу в значительной степени опре­ деляются совершенством выбранной системы электро­ привода и его источников питания.

Уровень мировой техники в этом вопросе характери­ зуется следующими основными направлениями развития:

1. Большой номенклатурой специальных малоинер­ ционных электрических двигателей с высокими регули­ ровочными свойствами, что позволяет создавать прин­ ципиально новые конструкции машин и увеличивать скорость прокатки. Очень интересное решение принято фирмой ВВС (ФРГ) при компоновке главных приводов мощных прокатных станов, согласно которому каждый рабочий валок имеет индивидуальный, безредукторный привод от трех двигателей с жестким соединением валов. Двигатели верхнего валка размещаются непосредствен­ но на корпусе двигателей нижнего валка. Такое «двух­ этажное» размещение привода существенно сокращает производственные площади и упрощает кинематическую схему стана. Это один из примеров прогрессивного реше­ ния конструкции одного из основных узлов прокатного стана при наличии широкой номенклатуры двигателей.

Аналогичная компоновка системы привода опорных валков принята фирмой ВВС для реверсивных станов, предназначенных для прокатки тонкой полосы шириной более 1000 мм.

Существенные изменения произошли в системе при­ вода электромеханических нажимных устройств. Питание двигателей происходит от тиристорных преобразовате­ лей. Электромагнитная муфта, используемая для син-

338