Технология прокатного производства

В каждом проходе при прокатке на реверсивных прокатных станах выбирают такие скорости, чтобы обеспечить прокатку раската за минимальное время. Поэтому необходимо устанавливать соответствующие числа оборотов валков при захвате раската, установившемся процессе прокатки и выбросе раската.

В зависимости от длины раската, наличия или отсутствия кантовок применяют следующие диаграммы скоростей прокатки на реверсивных прокатных станах (рис. 1).

 

 

Рисунок 8.1 – Скоростные диаграммы прокатки на реверсивных прокатных станах

 

При прокатке коротких раскатов применяют диаграммы треугольного типа (рис. 8.1а, б), которые характеризуются тем, что максимальная угловая скорость в проходе ω_m меньше максимально возможной (паспортной) угловой скорости двигателя ω_m < ω_max.

Диаграмма скоростей  первого вида (рис. 8.1а) характеризуется тем, что при определенной угловой скорости ω_з, осуществляется захват раската валками, после чего идет ускорение вращения валков до максимальной угловой скорости в данном проходе ω_m и затем замедление угловой скорости до момента выброса раската при ω_в. Такая диаграмма применяется в первых (смежных) проходах при прокатке коротких раскатов. Снижение угловой скорости выброса необходимо для того, чтобы раскат после выхода из валков не удалялся от последних и его можно было снова задать в валки за минимальное время.

В тех случаях, когда короткий раскат после выхода из валков необходимо кантовать, применяют диаграмму скоростей второго вида (рис. 8.1, б). По этой диаграмме за время прокатки слитка t_м угловую скорость увеличивают от ω_з до ω_m, при которой происходит выброс раската, т. е. ω_m = ω_в. Большое число оборотов для выброса раската необходимо для того, чтобы раскат подать к кантователю, поскольку последний находятся на значительном расстоянии от валков. За время прокатки в данном проходе максимальная угловая скорость не достигает максимально возможной угловой скорости двигателя ω_m < ω_max.

При прокатке длинных раскатов применяют диаграммы трапецеидального типа (рис. 8.1 в, г), которые характеризуются тем, что максимальная угловая скорость в проходе ω_m равна максимально возможной (паспортной) угловой скорости двигателя ω_m = ω_max. По мере увеличения длины раската приходится какую-то часть раската прокатывать при постоянной максимальной угловой скорости ω_max. В этом случае применяют диаграмму скоростей третьего вида (рис. 8.1, в), в которой имеется горизонтальный отрезок при числе оборотов   ω_m соответствующий прокатке среднего участка раската при постоянной максимальной угловой скорости ω_max. Таким образом, третья диаграмма соответствует прокатке длинного раската без кантовки, поэтому угловая скорость при выбросе ω_в, должно быть меньше максимальной угловой скорости в             проходе ω_m.

Наконец, когда удлиненный раскат после прокатки на максимальной угловой скорости в проходе ω_max подвергают кантовке, то можно принимать    ω_в = ω_max , чему соответствует четвертая диаграмма (рис. 8.1, г). Для сокращения паузы после последнего прохода также может применяться диаграмму четвертого вида.

Зная закономерность изменения  числа оборотов для каждого прохода, можно определить время прокатки раската Т_ц и соответственно производительность реверсивного прокатного стана.

Для того чтобы определить производительность блюминга, необходимо в первую очередь  определить машинное время t_м для каждого прохода в соответствии со скоростным режимом по указанным четырем диаграммам.

 

8.1 Tройное условие для обеспечения ритмичной работы реверсивного стана

 

Ритмичная работа реверсивного прокатного стана с механизмом дополнительных управляющих воздействий на механизмы  клети имеет место в случае выполнения так называемого тройного условия. Это условие означает равенство времени выполнения следующих операций, которые должны быть выполнены в продолжение паузы между проходами:

• реверсирование вращения валков и их разгон до скорости, соответствующей скорости захвата в следующем проходе, t_р.д.;
• перемещение верхнего валка (или пары верхних валков) в положение, соответствующее следующему проходу, t_н.у.;
• торможение раската на роликах рольганга и его разгон до скорости, соответствующей скорости захвата в следующем проходе (время возвращения раската к валкам), t_р.р.

 

Таким образом:                       t_н.у. = t_р.р. = t_р.д.

 

В этом равенстве определяющим является время работы нажимного  устройства, т.к. оно задается величиной  перемещения верхнего валка в  соответствии с заданным обжатием в  следующем проходе.

Время работы нажимных устройств определяется величиной перемещения нажимных винтов в паузе между проходами, т.е. величиной абсолютного обжатия (Δh) и техническими (паспортными) характеристиками нажимного устройства:

 

V_н.у. – скоростью перемещения нажимных винтов, мм/с;

К_н.у. – ускорением нажимных винтов, мм/с².

 

Если  ∆h ≤ 

    тогда   t_н.у. = ;

Если  ∆h > 

    тогда   t_н.у. =

 

Время реверсирования двигателя определяется соотношением:

tр.д. =

,

 

где ω_вi и ω_зi+1 – угловая скорость выброса раската в данном проходе и угловая скорость захвата раската в следующем проходе (с^-1);

а и b – соответственно угловое ускорение и замедление валков (с^-2).

 

В литературе также встречается обозначение ε₁ и ε₂.

Время возвращения раската  к валкам зависит от скорости выброса  раската из валкового зазора (Vв) и условий трения между раскатом и роликами рольганга:

t_р.р. =

,

 

где  μ – коэффициент трения между прокатываемым металлом и роликами рольганга, μ = 0,2...0,3;

g – ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/с².

 

8.2 Временные составляющие скоростной диаграммы прокатки

 

Для определения машинного  времени прокатки и времени пауз между проходами рассмотрим составляющие скоростной диаграммы прокатки с точки зрения затрат времени на их осуществление (рис. 8.2).

Машинное время прокатки это время, в течение которого раскат находится в валках, т.е. от момента захвата переднего конца раската до момента выброса из валков заднего конца.

 

 

Рисунок 2 – Временные составляющие скоростных диаграмм прокатки: при ω_В > ω_Н – слева; ω_В < ω_Н – справа

 

1. Время разгона валков  без металла до угловой скорости  захвата:

, с

2. Время ускорения валков с металлом от угловой скорости захвата до номинальной угловой скорости:

, с

3. Время ускорения  валков с металлом от номинальной  угловой скорости до максимальной  в данном проходе:

 

t_θУ =

, с

4. Время прокатки с постоянной скоростью определяем по соотношению:

, с

где V_п – скорость прокатки при постоянной угловой скорости валков.

,

где w_м – максимальная угловая скорость вращения валков в данном проходе.

 

5. Время замедления  валков с металлом от максимальной  угловой скорости до угловой скорости выброса в данном проходе:

t_θЗ =

, с

6. Время остановки  валков от угловой скорости  выброса до номинальной угловой  скорости: 

t_З   = 

7. Время от номинальной  угловой скорости до полной остановки валков:

t_О   =

Перечисленные составляющие имеют место в скоростной диаграмме прокатки при условии, что обороты выбросы выше номинальных оборотов двигателя (ω_В > ω_Н).

В случае, когда ω_В < ω_Н необходимо определить следующие составляющие скоростной диаграмме прокатки:

8. Время замедления  валков с металлом от максимальной  угловой скорости до номинальной:

t_θЗ  =

, с

9. Время замедления валков от номинальной угловой скорости до угловой скорости выброса: 

t_З  = 

;

10. Время от угловой скорости выброса до полной остановки валков:

t_О   =

В общем случае, машинное время прокатки за проход может быть определено как сумма временных составляющих скоростной диаграммы прокатки:

 

t_м = t_У +t_θУ + t_П + t_θЗ + t_З

Время паузы между  смежными проходами без кантовки определяется продолжительностью самой  длинной операции – реверсированием двигателя; реверсированием раската или работой нажимного устройства. Время паузы между проходами с кантовкой определяется продолжительностью кантовки (по практическим данным – 3…5 с.

 

 

 8.4 Цикл прокатки раската в клети реверсивного

прокатного стана

 

Цикл прокатки одного раската:

 

 Т_ц =

;

 

где – суммарное машинное время по проходам;

 – суммарное время пауз между проходами;

n - количество проходов в клети;

τ _н.у. – время, связанное с установкой раствора между валками для прокатки следующего раската (слитка, сляба):

 

 

Время подъема  верхнего валка на высоту, обеспечивающую прокатку следующего раската в первом проходе клети:

 

Dh_уст = h₁ – h_n,

 

где  h₁ – толщина раската после первого прохода в данной клети;

h_n – толщина раската после последнего прохода в данной клети;

 

Рис. 8.3 – Скоростная диаграмма прокатки. Цикл прокатки

 

8.5 алгоритм расчета скоростного режима прокатки

 

1. Для проходов, после  которых нет кантовки, определяем  время работы нажимных устройств в паузе между проходами

 

t_н.уi =

   если    ∆h ≤      или

 

t_н.уi =     если   ∆h >     

 

2. Задаемся угловой  скоростью валков при захвате раската в данном и следующем проходах: рекомендуется для блюмингов ω_з-2 = 2…3 рад/с; для черновой клети ТЛС - ω_з-2 = 1...2 рад/с; для чистовой клети ТЛС - ω_з-2 = 0,5...1 рад/с.

3. Угловая скоростью  валков при выбросе раската  в 1 проходе определяется  по условию:

  откуда        )

 

4. Время реверсирования раската:

t_р.р. =

,

где  V_в-1 = ; Д_к – катающий диаметр валка.

 

5. Для последнего прохода или проходов, после которых следует кантовка, задаемся угловой скоростью выброса в данном проходе. Для предотвращения поломок элементов главной линии прокатной клети путем уменьшения динамических ударов при выбросе раската из валков не рекомендуется производить выброс раската при угловой скорости выше номинальной (ω_в > ω_н).

6. Максимальную угловую  скорость валков в проходе  определяем по формуле:

 

.

Если полученная расчетом максимальная угловая скорость валков меньше (либо равна) максимально возможной угловой скорости двигателя                             ω_m ≤ ω_max , то скоростная диаграмма прокатки в данном проходе будет треугольного типа. В случае, когда рассчитанная максимальная угловая скорость валков превышает максимально возможную (паспортную) угловую скорость двигателя ω_m > ω_max , то скоростная диаграмма прокатки в данном проходе будет трапецеидального типа. В этом случае максимальная угловая скорость валков в проходе принимается равной максимальной угловой скорости двигателя ω_m = ω_max .

7. Определяем временные  составляющие скоростной диаграммы

8. Определяем машинное  время за проход.

9. Определяем среднюю  скорость прокатки за проход:

 

 

10. По аналогичной методике (пункты 1-9) рассчитываем остальные  проходы.

11. Определяем цикл  прокатки в клети.

 

ТЕМА 9

НАГРУЗОЧНЫЕ ДИАГРАММЫ ПРОКАТКИ

ПРОВЕРКА ГЛАВНЫХ  ДВИГАТЕЛЕЙ НА НАГРЕВ

 

Момент на валу главного двигателя (главных двигателей), необходимый  для обеспечения требуемой деформации металла, в общем случае равен:

 

  ,                              (9.1)

 

где i – передаточное число от главного двигателя к валкам;

М_пр – момент, приведенный к валу главного двигателя, затрачиваемый для преодоления сопротивления деформации металла и сил трения в очаге деформации (определяется в каждом проходе при расчете энергосиловых параметров прокатки);