Технические науки/12. Автоматизированные системы

управления на производстве.

К.т.н. Жукова Н.В., студент Блохин М.

Донецкий национальный технический университет, Украина

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЛАНЕТАРНОЙ ТРЕХВАЛКОВОЙ КЛЕТЬЮ ПРОИЗВОДСТВА КРУГЛОГО ПРОКАТА И БЕСШОВНЫХ ТРУБ

Введение. Планетарная клеть поперечно-винтовой прокатки - агрегат с высокой степенью деформации металла для производства круглого проката и бесшовных труб. Это первый непрерывно работающий агрегат со степенью деформации, превышающей 90%, в котором уменьшение поперечного сечения материала осуществляется только тремя валками за один проход. В непрерывном режиме работы в одном единственном пропуске с помощью только трёх валков достигается такой же коэффициент вытяжки, как, например, на восьми клетевом стане непрерывной прокатки.

В планетарной клети обжимаемый металл не вращается, поэтому она используется в совместной технологии непрерывного литья круглых или восьмигранных заготовок и их прокатки с вытяжкой более 10-ти единиц с соответствующей экономией энергии в виду отсутствия необходимости дополнительного нагрева металла в газовых печах. Редуцирование поперечного сечения материала достигается в клети следующим образом: три конусообразных валка, расположенных по отношению друг к другу под углом 120⁰, обжимают металл таким образом, что между их поверхностями образуется конусообразная зона деформации. Благодаря скрещенному положению осей валков по отношению к оси прокатки и их вращению, создаётся усилие подачи, направляющее металл через зону деформации.

Валки приводятся в действие от главного двигателя посредством планетарной передачи. Оси валков могут поворачиваться вокруг осей планетарных шестерён или осей барабанов, в которых установлены валки, с целью образования необходимого кратчайшего расстояния между осями прокатки и валков, что обеспечивает соответствующее усилие подачи материала вдоль оси прокатки. Второй двигатель, как дополнительный привод, приводит солнечное колесо планетарной передачи. Этот двигатель служит для предотвращения вращения проката, которое возникает за счёт поперечного движения металла, скомпенсированное вращением корпуса клети [1].

Постановка задачи. Планетарная винтовая прокатка – наукоёмкая технология, которая до сих пор на Украине не реализована по причине нерешённых проблем, связанных с отсутствием на первичной информации для реализации технического проекта планетарной винтовой клети, а также отсутствием собственных конструктивных решений оборудования, реализующего данную технологию. На ряду с важными и первоочередными вопросами по геометрии планетарной винтовой клети, кинематики и динамики технологии обжатия металла, особого внимания заслуживает система управления планетарной клетью поперечно винтовой прокатки.

Устойчивость кинематики и динамики технологии планетарной винтовой прокатки обеспечивается согласованным движением валков и корпуса клети, которые связаны через деформируемый металл и трансмиссию с двумя электродвигателями, система управления которых направлена на обеспечение заданного обжима металла с большой вытяжкой и параллельной компенсацией его вращения вокруг оси прокатки. Последнее обеспечивает непрерывность технологического процесса с предыдущими и последующими переделами металла.

В модели должна быть информация о силе и моменте прокатки, соответствующим образом спроецированные на валковую и корпусную механические передачи с возникновением момента силы реакции металла при его возможном скручивании, которое может появиться при несогласованном движении двух электроприводов валков и корпуса клети.

Работа системы. Задающее воздействие скорости вращения для двигателя корпуса клети связано с датчиком скорости вращения неуправляемого двигателя валков в начальном (теоретическом) соотношении частот двух двигателей. Поскольку не возможно точно просчитать рассогласование скоростей металла и корпуса клети, начальное соотношение корректируется датчиком (энкодером) вращения металла, который находится на оправке. Сигнал энкодера корректирует скорость двигателя корпуса клети с условием того, чтобы металл не вращался вокруг оси прокатки, а перемещался только вдоль этой оси. Таким образом, система управления должна обеспечить активное рысканье, выявляя и компенсируя тем самым аксиальное (поперечное) движение металла.

Выводы.

1. Современные тенденции развития энергосберегающих металлургических технологий для мини-заводов прокатного и трубного производств, требуют развитие уникальной технологии непрерывной прокатки в группе, состоящей из планетарно-винтовой клети с большой вытяжкой за один проход и клетей горизонтальных и вертикальных продольной прокатки.

2. Для внедрения современного прокатного оборудования высокомощной деформации и системы управления планетарным винтовым станом, который состыкован с предыдущим и последующим переделами металла, необходимо решить широкий спектр задач. Первоочередной задачей является разработка технического проекта по построению планетарной винтовой клети с помощью САПР и моделирование системы управления планетарной клетью, обеспечивающей заданный режим обжима металла с большой вытяжкой и компенсацией его вращения вокруг оси прокатки.

Литература:

1. Э. Бретшнейдер Планетарно-косовалковый стан – агрегат высокомощной деформации для производства круглого материала и бесшовных труб. /СМС Шлоеманн – Зимаг Акциенгезельшафт, Германия: http://www.sms-meer.com