СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТНЫМ РЕЖИМОМ ОТВОДЯЩЕГО РОЛЬГАНГА ШИРОКОПОЛОСНОГО СТАНА Российский патент 2000 года по МПК B21B37/46 B21B39/00 

Изобретение относится к прокатному производству, а точнее к отводящим рольгангам широкополосных станов.

Известен способ управления скоростным режимом отводящего рольганга, заключающийся в том, что при транспортировке переднего конца полосы по отводящему рольгангу скорость роликов рольганга устанавливается пропорционально скорости полосы с превышением на 5-10%, после захвата переднего конца полосы моталкой окружную скорость роликов делают равной скорости полосы (Лейрс И., Гайдеприм Ю., Гризе Ф-В. "Черные металлы", 1977. N 4. С. 3-9).

Недостатком данного способа управления является большая доля выхода из строя подшипниковых опор роликов - до 96% всех отказов роликов рольганга (см. , например, Поляков Б.А., Варшавский Е.А., Каретный З.П. и др. "Опыт повышения эффективности работы отводящего рольганга НШС", Сталь, 1987. N 9. С. 64-67). Такой высокий процент отказов роликовых подшипников объясняется тяжелыми условиями их работы (наличием воды, высокой температуры) и постоянно высокой скоростью вращения роликов 10-18 м/с при транспортировании тонких полос. Заклинивание одной из подшипниковых опор ролика рольганга приводит к прекращению его вращения и, как следствие, во-первых, к повышению вероятности застревания переднего конца полосы при транспортировании по стоящему ролику, во-вторых, к поломке ролика в виде термической трещины по бочке из-за воздействия неравномерного температурного поля на чугунную бочку ролика (горячая полоса сверху и охлаждающая вода снизу или внутри), обычно наблюдаемой через сутки после отказа подшипника. Также недостатком известного скоростного режима является интенсивный износ бочек роликов рольганга из-за их трения с поверхностью полосы преимущественно при небольших скоростях относительного скольжения, а следовательно, с наиболее высоким коэффициентом трения и износом.

Известен скоростной режим отводящего рольганга широкополосного стана, включающий создание превышения окружной скорости роликов рольганга над скоростью транспортирования переднего конца полосы, снижения скорости всех роликов рольганга при подходе полосы к моталке до значения одинакового для всех типоразмеров полос и равного 5-10% скорости полосы. Эту "ползучую" скорость роликов поддерживают до входа переднего конца следующей полосы в одну из последних клетей стана, а затем увеличивают до скорости, превышающей скорость транспортирования переднего конца полосы при его заправке в моталку (см. а.с. СССР N 1319956, кл. В 21 В 37/00, 1985, прототип).

Недостатком известного способа управления является невозможность его применения на действующем в настоящее время оборудовании широкополосных станов и необходимость дорогостоящей реконструкции для его реализации с заменой электродвигателей всех роликов отводящего рольганга. По требованию известного способа время разгона роликов рольганга t_р после входа переднего конца полосы в одну из последних клетей стана, допустим в третью клеть с конца стана (10-я клеть), с "ползучей" скорости V_р, равной 5-10% скорости полосы (V_п), до скорости V_т, превышающей скорость транспортирования переднего конца полосы (допустим V_т = 1,1•V_п), равно t_р ≈ 2 с при V_п = 10 м/с. Отсюда, ускорение ролика со скорости V_р до скорости V_т за время t_р движения переднего конца полосы от 10-й клети до первых роликов отводящего рольганга, должно быть равно Для создания такого ускорения у ролика необходимо, чтобы электромагнитный момент двигателя ролика был равен где М_х = 8 H•м - момент холостого хода электропривода ролика (потери на трение в подшипниках ролика и электродвигателя), J_р = 8 кг•м² - момент инерции ролика, a_р = 5 м/с² - ускорение ролика, позволяющее разогнать его до V_т, R = 0,15 м - радиус ролика. При этом, считая, что номинальный момент электродвигателя M_н равен М_эл, номинальный ток двигателя равен где кФ ≈ 1,6 В•с - постоянная электродвигателя. Номинальная мощность P_н такого электродвигателя, при номинальном напряжении U_н = 220 В, равна P_н = I_н • U_н = 170 • 220 ≈ 40 000 Вт. Если мощности электродвигателей роликов рольганга будут меньше 40 000 Вт, то к моменту выхода переднего конца полосы из последней клети стана на отводящий рольганг его ролики не успеют разогнаться до скорости V_т, превышающей скорость полосы V_п, передний конец полосы потеряет продольную устойчивость, его движение по роликам отводящего рольганга прекратится, что приведет к аварийной ситуации. В настоящее время на отводящих рольгангах широкополосных станов применяются электродвигатели постоянного тока мощностью 5000 - 6000 Вт, например на отводящем рольганге первой группы моталок стана 2000 ОАО "НЛМК" установлено 600 электродвигателей "ДП-32С" с номинальной мощностью по 5500 Вт. Очевидно, что замена этих двигателей на шестьсот новых электродвигателей мощностью по 40 000 Вт достаточно дорогостоящее мероприятие.

В заявляемом способе управления скоростным режимом отводящего рольганга решается задача устойчивого транспортирования переднего конца полосы по отводящему рольгангу и захвата его тянущими роликами моталок, повышения долговечности роликов рольганга без проведения дорогостоящей реконструкции оборудования. Данная задача решается за счет того, что согласно способу управления скоростным режимом отводящего рольганга широкополосного стана, заключающегося в том, что при входе переднего конца полосы в первую клеть чистовой группы стана создают превышение окружных скоростей всех роликов рольганга над скоростью транспортирования переднего конца полосы по рольгангу. На этой скорости транспортируют передний конец полосы по отводящему рольгангу. При подходе переднего конца полосы к тянущим роликам моталки окружную скорость роликов рольганга снижают на величину, не большую чем

где ΔV_p - величина уменьшения окружной скорости роликов рольганга;
М_н - номинальный момент электродвигателя ролика отводящего рольганга;
М_х - момент холостого хода электродвигателя ролика;
J_р - момент инерции ролика;
R_р - радиус ролика;
t_р - время движения переднего конца следующей полосы от первой клети чистовой группы до данной управляемой группы роликов отводящего рольганга;
V_п - скорость транспортирования полосы по отводящему рольгангу,
и поддерживают ее до входа переднего конца следующей полосы в первую клеть чистовой группы стана, то есть на протяжении всего времени прокатки-транспортировки средней и хвостовой части полосы, а также паузы между полосами. После входа переднего конца следующей полосы в первую клеть чистовой группы стана опять увеличивают скорость роликов рольганга до скорости, превышающей скорость транспортирования переднего конца полосы по рольгангу. Торможение роликов отводящего рольганга при подходе переднего конца полосы к тянущим роликам моталок создает растягивающие напряжения в полосе за счет инерционных сил переднего конца полосы, направленных вперед, и сил трения полосы о тормозящиеся ролики, направленных назад. В результате продольная жесткость переднего конца полосы непосредственно перед захватом его тянущими роликами возрастает, вертикальные колебания и отрывы полосы от роликов, вызванные кинематическими ударами конца полосы о ролики и аэродинамическими явлениями, исчезают, и полоса устойчиво захватывается тянущими роликами моталок. Большую часть времени транспортировки полосы и паузы между полосами ролики рольганга вращаются на пониженной скорости
следовательно, долговечность подшипников роликов рольганга, которая обратно пропорциональна средней скорости вращения роликов, повышается, а износ бочек роликов, который обратно пропорционален скорости скольжения роликов и полосы, уменьшается (максимальный коэффициент трения - при трении покоя, следовательно, максимальная сила трения и износ - при нулевой скорости скольжения полосы относительно ролика). Управляемые секции роликов рольганга, более удаленные от клетей, имеют скорость вращения меньше, чем предыдущие секции роликов, так как для них t_р, время движения переднего конца полосы от первой клети чистовой группы до данной секции роликов, больше. Причем скорость скольжения полосы относительно роликов не должна быть отрицательной, то есть нельзя создавать вращение роликов против движения полосы. Отсюда по второму условию соотношения (1), окружная скорость роликов V_р должна быть больше интервала разброса скоростей отдельных роликов внутри секции относительно среднего значения скоростей (обычно 5-10%): V_р ≥ V_т - V_п или величина торможения роликов рольганга ΔV_p перед входом в тянущие ролики со скорости V_т, превышающей скорость транспортировки полосы V_п на 5-10%, до пониженной скорости роликов V_р, должна быть меньше скорости полосы V_п: ΔV_p ≤ V_п.
Предлагаемый способ управления опробован на непрерывном широкополосном стане 2000 ОАО "НЛМК" с отводящим рольгангом до 1-й группы моталок, содержащем 600 транспортирующих роликов с радиусом R = 0,15 м, моментом инерции J_р = 8 кг•м², моментом холостого хода электропривода ролика М_х = 8 H•м. Каждый ролик приводится во вращение электродвигателем постоянного тока "ДП-32С" с номинальными параметрами: мощность - P_н = 5500 Вт, напряжение - U_н = 220 В, ток - I_н = 30 А, скорость - n_н = 1260 об/мин, постоянная электродвигателя - кФ ≈ 1,6 В•с, номинальный момент электродвигателя - М_н = 45 H•м. Величина максимального ускорения роликов является постоянной величиной для привода роликов рольганга и для данного рольганга она равна . Отводящий рольганг до 1-й группы моталок имеет длину 200 м и разделен на 5 управляемых секций по 120 роликов в каждой (по 40 м).

На стане прокатывали партию полос сечением 1,5х1250 мм со скоростью выхода переднего конца полосы из последней (12-й) клети стана V_п = 12 м/с. До начала прокатки данной полосы в чистовой группе клетей, в соответствии с предлагаемым способом управления, окружные скорости вращения роликов V_р секций отводящего рольганга имели значения, показанные в строке 5 таблицы. При входе полосы в первую клеть чистовой группы (6-я клеть) скорость вращения всех роликов отводящего рольганга начинают увеличивать с ускорением a_р ≈ 0,7 м/с². Длительность разгона роликов t_р - это время движения переднего конца полосы до роликов данной секции рольганга, различно для каждой секции рольганга, и оно приведено в строке 1 таблицы. К моменту выхода переднего конца полосы на ролики любой секции рольганга окружная скорость ее роликов достигала величины V_т = 1,1•V_п = 13,2 м/с и на этой скорости транспортировали передний конец полосы (строка 2 таблицы). За 1-2 секунды до входа переднего конца полосы в тянущие ролики начинали снижать скорости роликов всех секций на величину ΔV_p. Причем величина для некоторых секций, например для 4-й и 5-й, больше V_п = 12 м/с (см. строку 3 таблицы), тогда для этих секций ΔV_p, в соответствии с предлагаемым способом, принимаем равным V_п (12 м/с). Таким образом, снижение скорости роликов первых трех секций рольганга выбрали из первого условия выражения (1), а 4-й и 5-й секций - из второго условия выражения (1) (см. строку 4 таблицы). В процессе торможения роликов прошел устойчивый, без взлета конца, захват полосы тянущими роликами моталок. После "привязки" полосы к барабану моталки, по существующей технологии, начали ускорение клетей чистовой группы и моталки. Ролики же отводящего рольганга продолжали тормозиться до заданных значений окружной скорости (строка 5 таблицы). На этой скорости ролики продолжали вращаться во время прокатки оставшейся части полосы и паузы между полосами, вплоть до входа следующей, такой же полосы 1,5х1250 мм, в первую клеть чистовой группы. После чего процесс повторился. На чертеже приведена графическая иллюстрация описанного примера реализации способа управления для роликов первых трех секций отводящего рольганга стана 2000.

В строках 6-15 таблицы приведены скоростные режимы роликов отводящего рольганга стана 2000 ОАО "НЛМК" при реализации предлагаемого способа управления при транспортировке прокатываемых полос сечением 2х1250 мм и 4х1500 мм.

Использование предлагаемого способа позволяет без реконструкции оборудования повысить работоспособность и долговечность роликов отводящего рольганга широкополосного стана.

Технический результат - повышение долговечности роликов рольганга. Изобретение относится к прокатному производству. Способ управления скоростным режимом отводящего рольганга широкополосного стана заключается в том, что транспортирование переднего конца полосы по рольгангу проводят на скорости роликов, превышающей скорость полосы, при подходе переднего конца полосы к тянущим роликам моталки окружную скорость роликов рольганга снижают на величину, не большую чем

где ΔV_p - величина уменьшения окружной скорости роликов рольганга, V_п - скорость транспортирования полосы по отводящему рольгангу, М_н, М_х, J_p, R_p - соответственно номинальный момент, момент холостого хода электродвигателя, момент инерции и радиус ролика отводящего рольганга, t_p - время движения переднего конца следующей полосы от первой клети чистовой группы до роликов отводящего рольганга. Поддерживают окружную скорость роликов до входа переднего конца следующей полосы в первую клеть чистовой группы стана, после чего увеличивают до скорости, превышающей скорость транспортирования переднего конца полосы по рольгангу. 1 ил., 1 табл.

Способ управления скоростным режимом отводящего рольганга широкополосного стана, включающий при входе переднего конца полосы в одну из клетей стана, создание превышения окружных скоростей роликов рольганга над скоростью транспортирования переднего конца полосы по рольгангу и снижения окружных скоростей роликов при подходе переднего конца полосы к моталке, отличающийся тем, что при подходе переднего конца полосы к тянущим роликам моталки окружную скорость роликов рольганга снижают на величину, не большую чем:

где ΔV_p - величина уменьшения окружной скорости роликов рольганга;
M_н - номинальный момент электродвигателя ролика отводящего рольганга;
M_х - момент холостого хода электродвигателя ролика;
J_р - момент инерции ролика;
R_р - радиус ролика;
t_р - время движения переднего конца следующей полосы от первой клети чистовой группы до роликов отводящего рольганга;
V_п - скорость полосы при транспортировании по рольгангу,
и поддерживают ее до входа переднего конца следующей полосы в первую клеть чистовой группы стана, после чего увеличивают до скорости, превышающей скорость транспортирования переднего конца полосы по отводящему рольгангу.