Электрооборудование прокатных станов

Общие сведения.

Назначением прокатки является изменение размеров и формы металла. Важно, чтобы металл обладал высокой прочностью и не разрушался при обработке и в то же время был пластичен. Пластические свойства металла зависят от его состава, температуры и термической обработки. С ростом температуры до 1200 °С сопротивление деформации стали уменьшается примерно в 10 раз по сравнению с холодным металлом. Поэтому прокатку обычно ведут предварительно нагретого металла. И только прокатка тонких листов во избежание окалины, толщина которой может быть сравнима с толщиной листа, ведут в холодном виде. Холоднокатанный металл становится более прочным и хрупким, это свойство называется упрочнением или наклепом. Наклеп можно снять нагреванием металла до той температуры, при которой произошел наклеп.

Металл, подлежащий прокатке, подается к двум валкам, вращающимся встречно друг другу. При подходе к валкам металл захватывается ими и обжимается. В результате уменьшается сечение и увеличивается длина заготовки.

Под прокатным станом понимают комплекс оборудования для производства прокатного профиля со всем относящимся к нему основным и вспомогательным оборудованием. К основному от­носится оборудование, служащее непосредственно для дефор­мации металла (клети с прокатными валками, приводной дви­гатель валков, редукторы, шестеренные клети). Все остальное оборудование, необходимое для осуществления технологического процесса прокатки, называется вспомогательным (нажимные винты, рольганги, ножницы, пилы, моталки, насос­ные станции и др.).

Прокатные станы классифицируют по характеру выпускае­мой продукции (назначению), температуре прокатываемого ме­талла, числу и расположению валков, числу и расположению клетей, режиму работы стана и т. п.

По характеру выпускаемой продукции различают следующие виды станов:

1) обжимные (блюминги, слябинги), выпускающие заго­товки квадратного (блюмы) или прямоугольного, плоского се­чения (слябы), которые в дальнейшем используются для про­изводства соответственно сортового металла (рельсов, балок, прутков и т. п.) или листа. В настоящее время эти функции выполняют также МНЛЗ, оборудованные обжимными прокат­ными агрегатами;

2) заготовочные для дополнительного обжатия блюмов;

3) рельсобалочные для прокатки рельсов и крупных балок;

4) сортовые для производства сортового металла различного профиля (уголков, балок, прутков, полос и т. п.).

По температуре прокатываемого металла различают станы горячей и холодной прокатки. При горячей прокатке металл предварительно нагревают до температуры порядка 1000 – 1200 °С.

По числу рабочих валков клети прокатные станы могут быть двухвалковые, трехвалковые и четырехвалковые. В свою очередь, самих клетей на стане может быть одна или несколько. При этом клети могут быть с горизонтальными, вертикальными или косыми валками. Чаще всего применяются двухвалковые клети.

Реверсивный стан имеет одну клеть и прокатка производится в обоих направлениях. Нереверсивный (непрерывный) стан имеет несколько клетей и направление прокатки не меняется, а заготовка обжимается последовательно в каждой из клетей один раз.

Валки могут иметь индивидуальный привод каждый от своего двигателя или групповой привод от одного двигателя через шестеренную клеть, а иногда и редуктор.

Индивидуальный привод позволяет увеличить предельную мощность каждого валка, примерно на 5 % уменьшает потери мощности в шестеренной клети, уменьшает момент инерции. Кроме того, регулируя скорость каждого валка раздельно, улучшают условия прокатки, например, выбирая скорость нижнего валка большей, добиваются изгиба металла вверх, что способствует лучшему прохождению металла по рольгангу (так называемое лыжеобразование).

На мелких станах применяют более экономичный групповой электропривод.

Режимы работы электропривода на всех станах крайне тяжелые: ударное приложение нагрузки, широкий диапазон регулирования скорости, большие динамические перегрузки при разгоне и т. д. Поэтому в главных механизмах прокатных станов используется привод постоянного тока с подчиненной системой регулирования.

При мощностях более 200 кВт используются специальные (не серийные) электродвигатели типа МП, П, ПС. Цифры после буквенного обозначения указывают на мощность и частоту вращения: МП 1000 – 210 (1000 кВт, 210 об/мин)

Прокатные двигатели непрерывно совершенствуются в направлении повышения единичной мощности, улучшения КПД, уменьшения момента инерции, расширения диапазона регулирования скорости.

Как известно, в процессе обжатия с каждым пропуском момент прокатки снижается, а длина полосы растет. С целью увеличения производительности стана в этом случае целесообразно повысить скорость привода выше основной, используя двухзонное регулирование. Однако при снижении магнитного потока и увеличении скорости двигателя изменяется его перегрузочная способность, что необходимо учитывать в целях обеспечения надежной и эффективной работы электропривода.

Регулирование скорости от нуля до основной (первая зона) осуществляется изменением напряжения, подводимого к якорю при номинальных значениях тока Iн и магнитного потока Фн, т. е. при постоянном моменте М=Км×Iн×Фн и переменной мощности Р=М×w, пропорциональной скорости w. При w=wн мощность Р=Рн.

Регулирование скорости выше номинальной (вторая зона) производится путем уменьшения потока при постоянном напряжении, подводимом к якорю, т. е. при постоянной мощности и переменном момента М=Р/w.

Ведутся работы по внедрению на прокатных станах регулируемого электропривода переменного тока: частотно-регулируемого; привода с обращенными синхронными двигателями и привода с вентильными двигателями. В некоторых случаях, например в приводе черновых клетей непрерывных станов горячей прокатки, используются синхронные электродвигатели; в приводе окалиноломателей таких станов применяются асинхронные электродвигатели.