СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВОДА ОПОРНЫХ РОЛИКОВ МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ, В ЧАСТНОСТИ ЖИДКИХ СТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2009 года по МПК B22D11/12 B22D11/128 B22D11/20 

Изобретение относится к способу и устройству для привода опорных роликов машины непрерывной разливки жидких металлов, в частности жидких стальных материалов, которые образуют проводку для заготовки из снабженных электрически питаемым приводом отдельных опорных роликов и/или из гидравлически устанавливаемых секций опорных роликов, причем используют устройство регулирования для выравнивания нагрузки для приводов в виде суммы функций скорости разливки, крутящего момента двигателя, частоты вращения двигателя и обычных поправочных коэффициентов, снабженное индивидуальной настройкой крутящего момента и частоты вращения каждого двигателя ведущих опорных роликов.

Проводка для заготовки, отливаемой в виде сортовой заготовки, сляба, тонкого сляба, фасонного профиля или слитка, служит одновременно в качестве устройства вытягивания отлитой заготовки, которое вытягивает выходящую из кристаллизатора заготовку через проводку против ее сопротивления. Проводка состоит из ведомых (не приводимых) опорных роликов и противоположных одному опорному ролику снабженных приводом ведущих опорных роликов. Ведущие опорные ролики передают направляющие и тянущие усилия во взаимодействии с ведомыми опорными роликами и с определенным установочным усилием прижимаются к заготовке. Совокупность ведущих опорных роликов преодолевает сопротивление вытягиванию, которому заготовка подвержена на своем пути через проводку.

Мощность этих приводов рассчитывают, как правило, таким образом, чтобы в любой возможной рабочей ситуации обеспечить надежное вытягивание заготовки, а, с другой стороны, поддерживать на как можно более низком уровне производственные и эксплуатационные расходы и не делать приводы ненужно больших габаритов.

Известно, что моменты отдельных приводов передают на заготовку двумя разными способами.

Первый способ предусматривает ручную настройку приводов и предоставление их самим себе во время работы.

Во втором способе (уровень техники на фиг.1) из всех активных приводов устанавливают сумму их моментов (M₁-M_n) и получают из них среднее значение. Это среднее значение возвращают каждому приводу в качестве заданного момента. Посредством устройства регулирования для выравнивания нагрузки предпринимают попытку за счет изменений частоты вращения (n_Soll-n) соответствующего привода настроить формируемый момент этого привода на заданное значение.

Обоим способам регулирования присущ тот недостаток, что присваивание приводных моментов происходит не по фактически передаваемым усилиям или крутящим моментам. Вследствие этого приводы из-за своего небольшого нормального усилия, будь то в результате износа роликов или при другой технологической обусловленности, могут создавать момент, меньший, чем заданный момент, и, тем самым, вращаются постоянно с сильно повышенной частотой вращения, из-за чего ведущие ролики подвержены большому износу.

Другой недостаток состоит в том, что при возникновении обусловленного технологическим процессом кратковременного повышения сопротивления вытягиванию требуется больший общий крутящий момент, а от приводов, которые могли бы передавать больший, чем средний, крутящий момент, требуется только среднее значение общего крутящего момента, то есть эти приводы менее затребованы, тогда как другие приводы по названным причинам не могут передавать требуемый заданный момент. Этот процесс может привести к остановке заготовки, что имеет следствием прерывание разливки с большими повреждениями.

Из документа ЕР-В-0463203 известен способ управления электрическими приводами роликов установки непрерывной разливки, причем заготовку вытягивают из кристаллизатора роликами, снабженными приводами, которые регулируются по отдельности регуляторами, а задавание требуемых значений для приводов роликов происходит в зависимости от нагрузки, например посредством задавания частоты вращения. Здесь должно происходить выравнивание нагрузки между отдельными приводами роликов. Способ не учитывает, однако, обусловленные эксплуатацией ситуации и общие затраты на мощность, которые обеспечивают контроль создаваемого, по опыту, в нормальном случае общего приводного усилия.

В документе JP 2003033854 A (abstract) раскрыты способ и устройство для привода опорного ролика машины непрерывной разливки жидких металлов с индивидуальной настройкой крутящего момента и частоты вращения. В этом отношении известное выполнение соответствует описанному выше.

В JP 11151558 A (abstract) в известных способе и устройстве предусмотрена индивидуальная настройка крутящего момента и частоты вращения каждого приводного двигателя опорных роликов. При этом, однако, не удается устранить недостатки, заключающиеся в том, что приводы из-за своего небольшого нормального усилия, будь то в результате износа роликов или при технологических предпосылках, могут создавать лишь небольшой по сравнению с заданным крутящим моментом крутящий момент и, тем самым, вращаются с сильно повышенной частотой вращения, из-за чего ведущие ролики подвержены большему износу. Известного вычислительного блока выравнивания крутящего момента для настройки нагрузочного момента каждого тянущего ролика, поэтому, недостаточно, чтобы определить необходимый общий приводной момент.

В основе изобретения лежит задача распределения создаваемого в нормальном случае общего крутящего приводного момента по приводам, как это соответствует их естественной возможности переноса вследствие нормального усилия данного опорного ролика и ведущего опорного ролика.

Для решения поставленной задачи предложены способ и устройство привода электрически приводимых ведущих опорных роликов машины непрерывной разливки жидких металлов, в частности жидкой стали, которые образуют проводку для заготовки, при этом для образования проводки для заготовки предусмотрены отдельные ведущие опорные ролики и/или предусмотренные в гидравлически устанавливаемых посредством цилиндропоршневых агрегатов секциях ведущие опорные ролики, при этом способ включает в себя индивидуальную настройку крутящего момента и частоты вращения двигателей ведущих опорных роликов посредством устройства регулирования для выравнивания нагрузки на приводы ведущих опорных роликов с учетом установочных усилий упомянутых цилиндропоршневых агрегатов, суммы крутящих приводных моментов, скорости разливки, частоты вращения двигателя и поправочных коэффициентов, при этом посредством упомянутого устройства регулирования для выравнивания нагрузки на основании из нормального усилия приводимых ведущих опорных роликов определяют общий приводной момент для всех приводов, с учетом количества активных приводов образуют среднее значение приводного момента, которое передают на каждый ведущий опорный ролик с учетом статической базовой настройки распределения крутящего момента в виде удельной нагрузочной способности каждого ведущего опорного ролика.

Согласно изобретению общий приводной момент для всех приводов определяют из нормального усилия приводимых опорных роликов и передают соразмерно на каждый опорный ролик, основой является статическая основная настройка распределения крутящего момента в качестве специфической нагрузочной способности каждого ведущего опорного ролика. За счет этого, с одной стороны, предотвращается ненужное проворачивание ведущих опорных роликов, а с другой стороны, обеспечивается передача максимально возможного приводного момента с ведущих роликов фактически на заготовку. Кроме того, существенно снижается износ роликов. Способ может применяться как у традиционных секций опорных роликов с отдельно устанавливаемым ведущим опорным роликом, у секций опорных роликов со встроенным в верхнюю раму ведущим роликом (секции Cyber-Link), у чистого привода посредством тянущих роликов и у смешанных форм приводных вариантов.

Один вариант предусматривает, что специфическую нагрузочную способность ведущего опорного ролика определяют из геометрии проводки, ферростатического напора и/или шага роликов.

Корректировка настроенных значений происходит согласно другим признакам за счет того, что актуальные установочные усилия цилиндропоршневых агрегатов секции опорных роликов или ведущего опорного ролика и функциональные значения сечения отливаемой заготовки возвращают в устройство регулирования выравнивания нагрузки.

Из этих поправочных значений согласно одному усовершенствованию вычисляется динамический коэффициент с учетом установочных усилий отдельных крутящих моментов и отдельных частот вращения для задавания крутящего момента для каждого привода из отношения актуального нормального усилия ведущего опорного ролика к теоретическому нормальному усилию.

Далее может быть учтен дополнительный поправочный коэффициент для износа роликов и условий трения между заготовкой и опорными роликами или ведущими опорными роликами. За счет этого регистрируют дополнительный критерий прежних отклонений.

Согласно другим признакам точность регулирования может быть повышена за счет того, что учитывают неусредненный общий коэффициент, зависящий от специфической нагрузочной способности, динамического коэффициента и дополнительного поправочного коэффициента.

Другое усовершенствование предусматривает, что из неусредненного общего коэффициента путем умножения образуют и учитывают взвешенный общий коэффициент с отношением числа всех активных приводов к сумме всех неусредненных коэффициентов всех активных приводов.

Другие признаки заключаются в том, что для каждого привода предусмотрен регулирующий контур, к которому подают среднее значение приводных крутящих моментов всех активных приводов и заданное значение частоты вращения.

На основе этого среднее значение соответственно с взвешенным общим коэффициентом подают к регуляторам в качестве заданного значения, которое преобразует его в заданное значение частоты вращения.

Одна особенность, кроме того, возникает за счет того, что для образования среднего значения или суммы крутящих приводных моментов учитывают только те приводы, которые пригодны для передачи крутящего приводного момента.

В случаях, когда ситуация позволяет принять такую меру, предусмотрено, что актуальные установочные усилия цилиндропоршневых агрегатов для секций опорных роликов или ведущих опорных роликов или цилиндропоршневых агрегатов ведущих опорных роликов повышают до тех пор, пока не будет передан требуемый крутящий приводной момент.

Устройство для привода ведущих опорных роликов машины непрерывной разливки жидких металлов, в частности жидких стальных материалов, образует согласно уровню техники проводку для заготовки из электрически приводимых отдельных ведущих опорных роликов и/или из гидравлически устанавливаемых секций опорных роликов, причем устройство регулирования для выравнивания нагрузки для приводов учитывает суммы отдельных усилий для скорости разливки, крутящего момента двигателя, частоты вращения двигателя и обычные поправочные коэффициенты и снабжено индивидуальной настройкой крутящего момента и частоты вращения для каждого двигателя ведущего опорного ролика.

Поставленная задача решается согласно изобретению за счет того, что устройство регулирования выравнивания нагрузки содержит вычислительный блок для определения распределения крутящего момента, входные величины которого состоят, по меньшей мере, из числа n активных приводов и нагрузочной способности отдельных ведущих опорных роликов, причем вводят обрабатывающие значения, выраженные специфическим для установки выполнением проводки и геометрическими данными заготовки, и что информация о состоянии износа ведущих опорных роликов, а также актуальные установочные усилия F и актуальные приводные моменты М служат в качестве входных величин.

В одном варианте осуществления основной идеи изобретения в вычислительном блоке из входных величин определяют заданное значение М и вводят его соответственно в регулятор крутящего момента в качестве входной величины.

Согласно другим признакам к регулятору крутящего момента подключен соответственно регулятор частоты вращения, и к нему передают поправочную частоту вращения для электродвигателя.

На чертеже изображен пример осуществления изобретения, поясняемый ниже более подробно.

На чертеже изображено:

фиг.1 - общий вид сбоку установки непрерывной разливки с устройством регулирования для выравнивания нагрузки согласно современному уровню техники;

фиг.2 - тот же общий вид сбоку установки непрерывной разливки с устройством регулирования для выравнивания нагрузки согласно изобретению;

фиг.3 - блок-схема устройства регулирования для выравнивания нагрузки.

Заготовка 1 (фиг.1 и 2) формируется в процессе непрерывной разливки, при котором жидкий металл, в частности жидкий стальной материал, направляют из разливочного ковша 2 через промежуточный ковш 3 и образуют в кристаллизаторе 4 за счет охлаждения корочку, транспортируют, дополнительно охлаждают и вытягивают.

В противоположность уровню техники (фиг.1) проводка 7 для заготовки 1 образована согласно изобретению (фиг.2) из одной секции (без установки и без привода опорных роликов), из секций 6 с ведомыми опорными роликами 7а при соответствующем их шаге 7b и независимо установленных ведущих опорных роликов 7 с. Ведущие опорные ролики 7с снабжены приводом 10, который для вращающихся опорных роликов состоит из электродвигателя 8, как для секции 9 опорных роликов (из комплекта ведомых опорных роликов 7а), такой двигатель 8 предусмотрен отдельно для каждого ведущего опорного ролика 7 с. Приводом 10 служит также гидравлический цилиндропоршневой агрегат 11 для установки отдельных опорных роликов 7а и ведущих опорных роликов 7с.

В устройстве 12 регулирования для выравнивания нагрузки (фиг.1) с учетом всех активных приводов 10 формируют сумму приводных моментов M₁-M_n и образуют из них среднее значение. Это среднее значение возвращают каждому приводу 10 в качестве заданного приводного момента М_{заданн n}. Посредством соответствующего регулятора (в устройстве 12 регулирования для выравнивания нагрузки) предпринимают попытку за счет изменений n_{заданн n} частоты вращения соответствующего привода 10 настроить отдаваемый приводной момент соответствующего привода на заданное значение. Заданными значениями являются заданное значение частоты вращения и заданное значение крутящего момента.

В противоположность уровню техники (фиг.1) на фиг.2 способ привода ведущих опорных роликов 7с машины непрерывной разливки предполагается как пример установки непрерывной разливки слябов из жидких металлов, в частности жидких стальных материалов, которые образуют проводку 7 для заготовки 1 из приводимых электроприводом отдельных ведущих опорных роликов 7с и из гидравлически устанавливаемых секций 9 опорных роликов, причем устройство 12 регулирования выравнивания нагрузки для приводов 10 использует сумму отдельных усилий для скорости разливки, крутящего момента двигателя, частоты вращения двигателя и обычных поправочных коэффициентов.

Общий приводной момент определяют для всех приводов 10 из нормального усилия ведущих опорных роликов 7с и соразмерно передают на каждый ведущий опорный ролик 7с в соответствии с локальными условиями, причем основой является статическая основная настройка распределения крутящего момента, представленная в качестве специфической нагрузочной способности каждого ведущего опорного ролика 7с. Специфическую нагрузочную способность каждого ведущего опорного ролика 1 с определяют из геометрии проводки 7 (например, криволинейной установки), ферростатического напора (отличие высоты жидкой центральной зоны заготовки до зеркала металла в кристаллизаторе 4) и/или шага 7b роликов. Актуальные установочные усилия F₁-F_n цилиндропоршневых агрегатов 11 секции 9 опорных роликов или ведущего опорного ролика 7с и функциональные значения сечения отливаемой заготовки возвращают в устройство 12 регулирования для выравнивания нагрузки. Динамический коэффициент определяют из установочных усилий F₁-F_n отдельных крутящих моментов и из отдельных частот вращения n_1-n для задавания крутящего момента для каждого привода 10 из отношения актуального нормального усилия ведущих опорных роликов 7с к теоретическому нормальному усилию.

Дополнительный поправочный коэффициент может быть учтен для износа роликов и условий трения между заготовкой 1 и опорными роликами 7а или ведущими опорными роликами 7с. Далее может быть учтен неусредненный общий коэффициент, образованный специфической нагрузочной способностью, динамическим коэффициентом и дополнительным поправочным коэффициентом. При этом из неусредненного общего коэффициента путем умножения образуют и учитывают взвешенный общий коэффициент с отношением числа всех активных приводов 10 к сумме всех невзвешенных коэффициентов всех активных приводов 10.

Для каждого привода 10 (ведущие опорные ролики 7с и/или гидравлический цилиндропоршневой агрегат 11) образован регулирующий контур, к которому подают среднее значение приводных крутящих моментов всех активных приводов 10 и заданное значение n_заданн частоты вращения. Среднее значение соответственно с взвешенным общим коэффициентом подают к регуляторам в качестве заданного значения М_заданн, которое преобразует его в заданное значение n_заданн частоты вращения. При этом для образования среднего значения или суммы приводных крутящих моментов учитывают только те приводы 10, которые пригодны для передачи крутящего приводного момента.

Далее актуальные установочные усилия F₁-F_n цилиндропоршневых агрегатов 11 для секций 9 опорных роликов или ведущих опорных роликов 7с или цилиндропоршневых агрегатов 11 ведущих опорных роликов 7с могут быть повышены до тех пор, пока не будет передан требуемый приводной крутящий момент.

Устройство 12 регулирования для выравнивания нагрузки (фиг.3) содержит вычислительный блок 13 для определения распределения крутящего момента, входные величины 14 которого - число n приводов, значения специфического для установки выполнения проводки 7, геометрические данные заготовки 1, состояние износа ведущих опорных роликов 7с и установочные усилия F с фактическим значением, причем также учтены нагрузочная способность отдельных ведущих опорных роликов 7с. Для специфического для установки выполнения проводки 7 и геометрических данных заготовки 1 предусмотрены обрабатывающие значения. В качестве дополнительных входных величин 14 служит информация о состоянии износа ведущих опорных роликов 7с, а также актуальные установочные усилия F и актуальные приводные крутящие моменты М в качестве входных величин 14. В вычислительном блоке 13 из входных величин определяют заданное значение М и соответственно вводят в регулятор крутящего момента в качестве входной величины 16. Кроме того, к регулятору 15 крутящего момента подключен соответственно регулятор 17 частоты вращения, и к нему передают поправочную частоту вращения 18 для электродвигателя 8.

Перечень ссылочных позиций

1 - заготовка

2 - разливочный ковш

3 - промежуточный ковш

4 - кристаллизатор

5 - секция без установки и без привода

6 - секция с независимо установленным ведущим опорным роликом

7 - проводка

7а - ведомые опорные ролики

7b - шаг роликов

7с - ведущие опорные ролики

8 - электродвигатель

9 - секция опорных роликов

10 - привод

11 - гидравлический цилиндропоршневой агрегат

12 - устройство регулирования для выравнивания нагрузки

13 - вычислительный блок

14 - входная величина

15 - регулятор крутящего момента

16 - входная величина

17 - датчик частоты вращения

18 - поправочная частота вращения

Группа изобретений относится к непрерывной разливке жидких металлов, в частности стали. Способ и устройство для привода ведущих опорных роликов (7с) машины непрерывной разливки жидкой стали предусматривают образование проводки (7) из электрически приводимых отдельных ведущих опорных роликов (7с) или гидравлически устанавливаемых секций (9) опорных роликов и индивидуальную настройку крутящего момента и частоты вращения двигателей (8) ведущих опорных роликов посредством устройства (12) регулирования для выравнивания нагрузки на приводы (10). Устройство (12) содержит вычислительный блок (13) для определения общего приводного момента для всех приводов (10) с учетом количества активных приводов и среднее значение приводного момента, которое передают на каждый ведущий опорный ролик (7с) с учетом статической базовой настройки распределения крутящего момента в виде удельной нагрузочной способности каждого ведущего опорного ролика (7с). Изобретение позволяет улучшить регулирование при выравнивании нагрузки по приводам. 2 н. и 13 з.п. ф-лы. 3 ил.

1. Способ привода электрически приводимых ведущих опорных роликов (7с) машины непрерывной разливки жидких металлов, в частности жидкой стали, которые образуют проводку (7) для заготовки (1), при этом для образования проводки для заготовки предусмотрены отдельные ведущие опорные ролики (7с) и/или предусмотренные в гидравлически устанавливаемых посредством цилиндропоршневых агрегатов (11) секциях (9) ведущие опорные ролики, при этом способ включает в себя индивидуальную настройку крутящего момента и частоты вращения двигателей (8) ведущих опорных роликов посредством устройства (12) регулирования для выравнивания нагрузки на приводы (10) ведущих опорных роликов (7с) с учетом установочных усилий упомянутых цилиндропоршневых агрегатов (11), суммы крутящих приводных моментов, скорости разливки, частоты вращения двигателя и поправочных коэффициентов, отличающийся тем, что посредством упомянутого устройства (12) регулирования для выравнивания нагрузки на основании нормального усилия приводных опорных роликов (7с) определяют общий приводной момент для всех приводов (10), с учетом количества активных приводов образуют среднее значение приводного момента, которое передают на каждый ведущий опорный ролик (7с) с учетом статической базовой настройки распределения крутящего момента в виде удельной нагрузочной способности каждого ведущего опорного ролика (7с).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что удельную нагрузочную способность ведущего опорного ролика (7с) определяют из геометрии проводки (7), ферростатического напора и/или шага (7b) роликов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют актуальные установочные усилия (F₁-F_n) цилиндропоршневых агрегатов (11) секции (9) опорных роликов (7а) или ведущего опорного ролика (7с) и функциональные значения сечения отливаемой заготовки возвращают в устройство (12) регулирования для выравнивания нагрузки.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что из установочных усилий (F₁-F_n) отдельных крутящих моментов (M_1-n) и из отдельных частот вращения (n_1-n) определяют динамический коэффициент для задания крутящего момента для каждого привода (10) из отношения актуального нормального усилия ведущего опорного ролика (7с) к теоретическому нормальному усилию.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что учитывают дополнительный поправочный коэффициент для износа роликов и условий трения между заготовкой (1) и опорными роликами (7а) или ведущими опорными роликами (7с).

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что учитывают неусредненный общий коэффициент, образованный специфической нагрузочной способностью, динамическим коэффициентом и дополнительным поправочным коэффициентом.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что из неусредненного общего коэффициента путем умножения образуют и учитывают взвешенный общий коэффициент с отношением числа всех активных приводов (10) к сумме всех неусредненных коэффициентов всех активных приводов (10).

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждого привода (10) предусмотрен регулирующий контур, в который подают среднее значение приводных крутящих моментов всех активных приводов (10) и заданное значение (n_заданн) частоты вращения.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что среднее значение соответственно с взвешенным общим коэффициентом подают к регуляторам в качестве заданного значения (М_заданн), которое преобразуют в заданное значение (n_заданн) частоты вращения.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что среднее значение соответственно с взвешенным общим коэффициентом подают к регуляторам в качестве заданного значения (М_заданн), которое преобразуют в заданное значение (n_заданн) частоты вращения.

11. Способ по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что при образовании среднего значения или суммы крутящих приводных моментов учитывают только те приводы (10), которые пригодны для передачи крутящего приводного момента.

12. Способ по любому из п.8 или 9, отличающийся тем, что актуальные установочные усилия (F₁-F_n) цилиндропоршневых агрегатов (11) для секций (9) опорных роликов или ведущих опорных роликов (7с) или цилиндропоршневых агрегатов (11) ведущих опорных роликов (7с) повышают до тех пор, пока не будет передан требуемый крутящий приводной момент.

13. Устройство для привода ведущих опорных роликов (7с) машины непрерывной разливки жидких металлов, в частности жидких стальных материалов, которые образуют проводку (7) для заготовки (1), содержащую электрически приводимые отдельные ведущие опорные ролики (7с) и/или гидравлически устанавливаемые секции (9) опорных роликов, причем устройство (12) регулирования для выравнивания нагрузки для приводов (10) учитывает сумму отдельных усилий для скорости разливки, крутящий момента двигателя, частоту вращения двигателя и поправочные коэффициенты и снабжено индивидуальной настройкой крутящего момента и частоты вращения каждого двигателя ведущего опорного ролика, отличающееся тем, что устройство (12) регулирования для выравнивания нагрузки содержит вычислительный блок (13) для определения распределения крутящего момента, входные величины (14) которого поступают, по меньшей мере, от числа n активных приводов (8; 11) и показывают нагрузочную способность отдельных ведущих опорных роликов (7с), причем вводят обрабатываемые значения, выраженные специфическим для установки выполнением проводки (7) и геометрическими данными заготовки (1), при этом информация о состоянии износа ведущих опорных роликов (7с), а также актуальные установочные усилия F_1-n и актуальные приводные моменты M_{ist, 1-n} служат в качестве входных величин (14).

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что в вычислительном блоке (13) из входных величин (14) определяют заданное значение М_{заданн, 1-n} и вводят его соответственно в регулятор (15) крутящего момента в качестве входной величины (16).

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что к регулятору (15) крутящего момента подключен соответственно регулятор (17) частоты вращения, и к нему передают поправочную частоту вращения (18) для электродвигателя (8).