Способ регулирования частоты вращения валков шаропрокатного стана Российский патент 2023 года по МПК B21H1/14 

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к способам регулирования частоты вращения валков шаропрокатного стана.

Известен способ и устройство для выравнивания моментов на рабочих валках прокатной клети с индивидуальным электроприводом [1] (патент RU №2362641, МПК В21В37/46, опубликованный 27.07.2009), включающий выдачу задания на скорость вращения электроприводов рабочих валков, сравнение моментов для верхнего и нижнего валков, получение рассогласования моментов, выдачу коррекции на ограниченное изменение скорости вращения валков, если превышена допустимая разница моментов. Преимуществом способа является то, что для определения коррекции на выравнивание моментов используется только интегральные составляющие скоростей валков и корректируются поочередно только скорости вращения электропривода наиболее загруженного по моменту валка (верхнего или нижнего), при этом коррекции всегда направлены на уменьшение момента электропривода наиболее загруженного валка.

Недостатком данного изобретения является то, что данная технология применима только для станов с индивидуальными приводами валков.

Известны способы, где переменная частота валков используется для выравнивания скоростей валков в онлайн режиме, в многоклетьевых станах для обеспечения минимальных тяговых усилий в металле при неравномерном нагреве металла по длине [2] (патент RU № 2075358, МПК В21В37/46, опубликованный 20.03.1997), либо для клетей с индивидуальными приводами валков патент RU №2362641, МПК В21В37/46, опубликованный 27.07.2009 [1] для повышения стабильности процесса прокатки на высокой скорости, достижения высокой производительности стана и снижение отсортировки холоднокатаного проката по дефектам поверхности.

Недостатком данного изобретения то, что данная технология применима только для многоклетьевых станов, шаропрокатные в свою очередь являются одноклетьевыми.

Наиболее близким (прототипом) по технической сущности к заявленному устройству, по количеству сходных признаков, является способ регулирования частоты вращения валков шаропрокатных станов [3] (патент RU №2723342, МПК В21Н1/14, опубликованного 09.06.2020, бюл.№16) где увеличение стойкости реборд шаропрокатных валков обеспечивается за счет того, что в период между прокаткой заготовки и захватом последующей заготовки при падении нагрузки снижают частоту вращения валков до 20-50% от рабочей частоты в зависимости от диаметра прокатываемой заготовки и характеристики стана, а после захвата последующей заготовки и появления момента валка увеличивают частоту вращения валков до рабочей частоты, при этом управление частотой вращения валков производят автоматически в зависимости от фиксируемой нагрузки по логическому коду.

Недостатком данного изобретения является то, что технология учитывает изменение частоты вращения валков при захвате заготовки только за счет появления момента на валке и его снятие, но не учитывает возможность применения других систем отслеживания при захвате заготовки.

Технический результат на достижение которого направлено данное изобретение является увеличение ресурса шаропрокатных валков за счет применения технологии изменения частоты вращения в момент захвата.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ регулирования частоты вращения шаропрокатных валков шаропрокатного стана, включающий снижение частоты вращения валков 1 до 20-50% от рабочей частоты в зависимости от диаметров прокатываемой заготовки 2 и характеристики шаропрокатного стана, а после захвата последующей заготовки 2 увеличивают частоту вращения валков до рабочей частоты, после чего в зоне захвата уменьшают удельное контактное давление на реборды шаропрокатных валков, в соответствии с изобретением производят автоматическое регулирование на увеличение или на снижение частоты вращения валков, отслеживание положения заготовки 3 по датчикам 3.

Кроме того, автоматическое регулирование на увеличение частоты вращения валков производят после начала её вращения и прохождения одного рабочего оборота валков.

Кроме того, автоматическое регулирование на снижение частоты вращения валков производят в автоматическом режиме после отслеживания выпадения последней половинки шара из шаропрокатного стана с помощью датчика счета шаров 3.

Кроме того, в качестве датчика положения 3 используют бесконтактный или контактный датчик контроля положения объектов.

По предлагаемому способу предлагается в зависимости от поступающих с датчиков положения заготовки и датчика счета шаров управлять частотой вращения валков в автоматическом режиме. После прокатки заготовки, при выпадении последней половинки из клети стана, снижать частоту оборотов валков на 20-50% от рабочей, в зависимости от диаметра прокатываемой заготовки и характеристики стана, а после захвата последующей заготовки, начала её вращения и прохождении одного рабочего оборота валков, увеличивать до рабочей (ФИГ 1). Это обеспечит падение удельного контактного давления на наиболее изнашиваемые реборды (в зоне захвата) и увеличит ресурс валков до 20%.

Техническая сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен:

ФИГ.1. Наличие и расположение датчиков при захвате заготовки

Описание ссылочных позиционных номеров:

1- Шаропрокатные валки

2- заготовка

3- датчики положения заготовки (шара)

Сущность предложенного способа осуществляется следующим образом. В процессе прокатки шаров наибольший износ происходит по ребордам валков, в частности в зоне захвата заготовки. Исходя из условия захвата заготовки, определяющим параметром является окружное ускорение Ω. На действующих шаропрокатных станах заготовка задается в валки с нулевым окружным ускорением и вращение ей придается валками после захвата, поэтому ускорение будет являться квадратом скорости. В силу этого наибольшее давление приходится на реборды в месте захвата валками заготовки. В зависимости от диаметра заготовки, диаметра валков и прочих параметров незначительное уменьшение частоты вращения валков может привести к существенному уменьшению удельного контактного давления на валки в зоне захвата. При устоявшемся процессе удельное контактное давление на валки при изменении частоты вращения меняется незначительно.

Пример.

Предлагаемый способ был опробован и реализован на шаропрокатном стане рельсобалочного цеха АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат».

При производстве шара с условным диаметром 100 мм, используют заготовку 2 номинальным диаметром 100 мм и длиной 6,5 м. Заготовку 2 нагревают в печи до температуры 1040⁰С и задают в осевом направлении в рабочую клеть шаропрокатного стана 60-120 KOCH AMT, с шаропрокатными валками 1 номинального диаметра 700 мм. Валки при этом пред задачей в клеть вращаются с частотой 75 об/мин. Перед попаданием заготовки в зону работы валков, она проходит через бесконтактный оптический датчик положения (ДОГ-М18-76К-1113-СА), после чего сигнал с датчика поступает на логическую схему тиристорного преобразователя, происходит начало работы логического реле-времени, которое рассчитано на захват заготовки и прохождение одного оборота вращения валка после захвата, после чего автоматически передается обратный сигнал, и частота вращения валков увеличивается до 100 об/мин. Происходит прокат всей заготовки. Бесконтактный оптический датчик (ДОГ-М18-76К-1113-СА), находящийся с обратной стороны валков – на выходе из клети, передает сигнал о количестве выпавших шаров из заготовки, счета шаров отсчитывает 86 полных шаров, что означает завершение проката всей заготовки, и передаёт сигнал на преобразователь для автоматического замедления валков до 75 об/мин. После чего задается следующая заготовка и цикл повторяется заново

Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении по их функциональному назначению. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Подтверждено, что использование данного изобретения дает следующий эффект:

- с применением данной технологии ресурс валков на стане 60-120 РБЦ, оснащенным датчиками положения был увеличен в среднем на 10%;

- предлагается использовать переменную частоту вращения с автоматической регулировкой в зависимости от положения заготовки в стане.

Источники информации

[1] Патент RU №2362641, МПК В21В37/46, опубликованный 27.07.2009;

[2] Патент RU №2075358, МПК В21В37/46, опубликованный 20.03.1997;

[3] патент RU №2723342, МПК В21Н1/14, опубликованного 09.06.2020, бюл.№16.

Изобретение относится к способу прокатки шаров в клети шаропрокатного стана. Обеспечивают снижение частоты оборотов шаропрокатных валков с ребордами на 20-50% от их рабочей частоты в зависимости от диаметра прокатываемой заготовки, захват заготовки шаропрокатными валками, увеличение частоты вращения шаропрокатных валков до их рабочей частоты и уменьшение в зоне захвата валков удельного контактного давления на реборды шаропрокатных валков. Регулирование на снижение или повышение частоты вращения шаропрокатных валков обеспечивают в автоматическом режиме при отслеживании положения заготовки по двум датчикам. Один из датчиков расположен перед попаданием заготовки в зону работы шаропрокатных валков, а другой – на выходе из клети шаропрокатного стана. Указанное увеличение частоты вращения шаропрокатных валков до их рабочей частоты осуществляют после захвата заготовки шаропрокатными валками, начала ее вращения и прохождения одного рабочего оборота шаропрокатных валков. В результате увеличивается ресурс шаропрокатных валков. 1 ил., 1 пр.

1. Способ прокатки шаров в клети шаропрокатного стана, включающий снижение частоты оборотов шаропрокатных валков с ребордами на 20-50% от их рабочей частоты в зависимости от диаметра прокатываемой заготовки, захват заготовки шаропрокатными валками, увеличение частоты вращения шаропрокатных валков до их рабочей частоты и уменьшение в зоне захвата валков удельного контактного давления на реборды шаропрокатных валков, отличающийся тем, что регулирование на снижение или повышение частоты вращения шаропрокатных валков обеспечивают в автоматическом режиме при отслеживании положения заготовки по двум датчикам, один из которых, являющийся датчиком положения заготовки, располагают перед попаданием заготовки в зону работы шаропрокатных валков, а другой, являющийся датчиком счета прокатанных шаров, – на выходе из клети шаропрокатного стана, при этом указанное увеличение частоты вращения шаропрокатных валков до их рабочей частоты осуществляют после захвата заготовки шаропрокатными валками, начала ее вращения и прохождения одного рабочего оборота шаропрокатных валков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после отслеживания выпадения последней половинки шара из шаропрокатного стана посредством датчика счета шаров осуществляют регулирование на снижение частоты вращения валков в автоматическом режиме.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве датчика положения заготовки используют бесконтактный или контактный датчик контроля положения объектов.