Непрерывные заготовочные станы

На заготовочных станах производят заготовки для последующей прокатки. Исходный материал – блюмы 300 х 300 мм или 370 х 370 мм. Конечный материал – заготовка сечением от 50 х 50 до 200 х 200 мм. Стан состоит из одной или нескольких групп клетей. Здесь не требуется менять в большом диапазоне скорости валков, жестких требований к точности конечного сечения не предъявляется, поскольку оно не окончательное. В первой по ходу прокатки группе клетей проводится свободная прокатка: клети не связаны металлом, поэтому возможно питание якорей двигателей валков клетей группы от общих шин постоянного тока - рис. 7.4. Шины секционированы и подключены к общим тиристорным преобразователям UZ1 – UZ3 через автоматы QF и сглаживающий реактор L. Скорость клетей задается командоаппаратом SA. Заданное значение напряжения поддерживается регулятором напряжения РН посредством датчика напряжения UV. К каждой секции подключено по два двигателя М1, М2.

Для осуществления динамического торможения контактором КМ1 отключают якорь двигателя от шин напряжения и контактором КМ2 подключают его на резистор R1.

Реверсирование двигателя осуществляется изменением полярности включения обмотки возбуждения с помощью контакторов КМ3, КМ4. Двухзонное регулирование скорости за счет ослабления потока возбуждения производится включением резистора R2.

Для привода клетей второй группы применяется также привод постоянного тока с двухзонным регулированием, но с индивидуальным питанием двигателя от своего преобразователя.

Привод клетей заготовочных станов групповой через шестеренную клеть и редуктор. Используются двигатели серий МП 1300 – 1800 кВт, 750 В.

Рис. 7.4. Схема питания двигателей заготовочного стана от общих шин.

Непрерывные сортовые станы.

Сортовые станы прокатывают различные простые и фасонные профили: уголок, квадрат, шестигранник, проволока-катанка и др., всего более 600 профилей. Сортовая сталь составляет 60 % общего производства проката. Наиболее распространены непрерывные мелкосортные станы, имеющие черновую и чистовую группы клетей.

Особенности сортовых станов обусловлены разнообразием прокатываемых сортаментов и соответственно необходимостью перестройки режимов прокатки. Для этого привод должен иметь возможность изменять скорость в больших пределах, а размеры проката должны выдерживаться с высокой точностью. Стан ускоряется до рабочей скорости вхолостую. Захват металла происходит на полной скорости, которая находится в пределах 15 – 20 м/с, а на проволочных станах до 60 м/с. Диапазон регулирования скорости на черновых клетях 1:5, на чистовых клетях 1:10. Для клетей непрерывных сортовых станов используется индивидуальный нереверсивный привод постоянного тока. Мощность двигателя от 430 до 1000 кВт. Регулирование скорости – двухзонное. При изменении скорости прокатки в одной из чистовых клетей одновременно меняются скорости всех предыдущих чистовых и черновых клетей. Такое регулирование изменяет лишь скорость прокатки, но не изменяет соотношение скоростей отдельных клетей.

На рис. 7.5 показана схема электропривода непрерывного сортового стана. Для питания прокатного двигатели используются нереверсивные тиристорные преобразователи в цепи якоря UZ1 и в цепи возбуждения UZ2.

Разгон, остановка и задание скорости прокатки производится командоаппаратом SA1 для всех клетей стана. Командоаппаратом SA2 можно подрегулировать эталонное напряжение черновых клетей в пределах ± 5 % относительно задания SA1.

Рис. 7.5. Схема электропривода непрерывных сортовых станов.

УЗН – узел задания напряжения и соответственно скорости двигателя. УТ – узел токоограничения, осуществляющий отсечку по току при токе якоря, равном 2Iн. УК – узел компаундирования; его выходное напряжение Uк пропорционально разности сигналов эталонного напряжения задания и тока двигателя. Меняя масштаб Uк можно изменять жесткость механических характеристик привода.

Ток возбуждения двигателя регулируется в функции напряжения якоря. До тех пор, пока это напряжение не достигнет 95 % от номинального, регулятор возбуждения РВ поддерживает номинальный ток возбуждения. Дальнейшее регулирование скорости осуществляется снижением потока двигателя Ф и повышением напряжения на якоре в пределах 4 –5 % от номинальной.

В тех случаях, когда прокатывается сложный профиль и требуется повышенная точность размеров проката, стан содержит так называемый калибрующий блок, состоящий из двух двухвалковых клетей – вертикальной и горизонтальной. Калибрующий блок осуществляет добавочное малое обжатие без натяжения или сжатия заготовки. Для этого привод стана должен обеспечивать строгое (с точностью 0,1 %) соотношение между скоростями клетей, малое динамическое падение скорости (не более 2 %) и малое время регулирования (не более 0,1 с) и другие жесткие требования. В калибрующих блоках используется привод постоянного тока с постоянным возбуждением двигателей. Регулирование скорости осуществляется путем изменения якорного напряжения с контролем по току якоря. Системы управления вертикальной и горизонтальной клетей объединены общим задатчиком интенсивности. Задание скорости производится тахогенератором чистовой группы клетей.

Станы холодной прокатки.

Прокатка тонких, до 1 мм, металлических листов возможна лишь в холодном виде: тонкая горячая лента непрочная, а образующая окалина сравнима с толщиной листа.

В качестве исходной заготовки используется горячекатаная полоса 1,5 – 5 мм. Сначала ее очищают от ржавчины и окалины, потом прокатывают в холодном виде, отжигают для снятия напряжений и уменьшения хрупкости, после чего опять прокатывают с небольшим обжатием (дрессируют), режут на мерные куски, лудят или покрывают другими металлами или составами.

Станы могут быть реверсивными одноклетьевыми и нереверсивными многоклетьевыми. На реверсивных станах прокатка осуществляется за несколько проходов. Производительность невелика по сравнению с нереверсивными станами, но обеспечивается высокая точность по толщине проката. Обычно на реверсивных станах прокатывают ленты от 0,001 до 0,2 мм при скорости проката до 15 м/с.

На нереверсивных станах прокатывают листы 0,2 – 0,35 мм на скоростях до 45 м/с. Число клетей нереверсивного стана от 3 до 6. Увеличение числа клетей повышает точность прокатки за счет уменьшения обжатия в одной клети.

Непрерывные станы холодной прокатки являются высокопроизводительными агрегатами с годовым выпуском продукции до 2 млн. т.

Холодная прокатка должна выполняться с натяжением полосы между клетями. Отсутствие натяжения может привести к аварии, снижению качества металла и т.п. Поэтому кроме рабочих клетей, где происходит основная операция – обжатие металла, стан имеет моталки, разматыватели.

Конструкции станов различны, но в любом случае содержат разматыватель на подающей стороне, рабочие клети и моталку на приемной стороне.

Полоса задается в стан на заправочной скорости 1,0 – 2,0 м/с. После заправки начала полосы на барабан моталки системой регулирования создается необходимое натяжение полосы и скорость увеличивается до рабочей. Время разгона 10 – 15 с. При наличии сварных швов в исходной заготовке скорость прокатки в месте шва снижается. При выходе рулона из стана скорость опять снижается до заправочной. Готовый рулон снимают с моталки, а в разматыватель устанавливают следующую заготовку.

Удельные давления на валки при холодной прокатке значительно больше, чем при горячей, поэтому применяют многовалковые клети с малым диаметром рабочих валков и большим диаметром опорных валков. Мощность приводных двигателей достигает 10 000 кВт и более на одну клеть.

Технологический режим прокатки на реверсивных и непрерывных станах холодной прокатки состоит из следующих основных этапов: заправка полосы с разматывателя в рабочую клеть (клети) и моталку; прокатка на установившейся скорости, торможение двигателей.

Точное поддержание заданного натяжения металла возможно лишь при высоких динамических качествах электропривода, его регулировании с высокой точностью.

В соответствии с технологическими условиями к электроприводу рабочих клетей как реверсивных, так и непрерывных станов предъявляются следующие требования: точное согласование скоростей прокатки между клетями и намоточными устройствами с точностью порядка 1 %; обеспечение требуемых величин натяжения полосы во всех режимах работы стана, с точностью 3 %; создание натяжения покоя; диапазон регулирования скорости 1:25 для реверсивных и 1:100 для непрерывных станов; возможность раздельного и совместного регулирования скорости клетей, моталок и разматывателей; разгон и замедление с заданным темпом; возможность изменения жесткости механических характеристик; автоматическое снижение скорости при подходе сварных швов.

Таким жестким требованиям удовлетворяет лишь привод постоянного тока Г-Д, ТП-Д.

Из-за большой мощности однодвигательный привод часто оказывается невыполнимым, поэтому на высокопроизводительных станах используются индивидуальные приводы для каждого валка.

Электропривод реверсивных станов холодной прокатки выполняют по схеме Г-Д (в старых разработках) или ТП-Д. Тиристорный преобразователь реверсивный. Валки клети приводятся в движение от нескольких, обычно трех, двигателей постоянного тока. Якори двигателей соединены параллельно и питаются от управляемого реверсивного преобразователя. Обмотки возбуждения двигателей получают питание от индивидуальных нереверсивных преобразователей. Схема обеспечивает двухзонное регулирование скорости с зависимым управлением потоком двигателей и построена по принципу подчиненного регулирования. Система содержит следующие регуляторы: регулятор скорости, регулятор тока якоря, регулятор напряжения якоря и регулятор потока двигателей. При помощи регуляторов потока возбуждения выравниваются нагрузки двигателей.

Электропривод непрерывных станов холодной прокатки выполняют по системе ТП-Д с использованием быстродействующих систем регулирования. Схема аналогична приводу нереверсивных станов горячей прокатки. Хотя стан работают в нереверсивном режиме, привод все равно выполняют реверсивным с целью возможности рекуперативного торможения с отдачей энергии в сеть.

На рис. 7.6 представлена схема управления двигателя клети непрерывного стана холодной прокатки.

Рис. 7.6. Схема управления двигателем клети непрерывного стана холодной прокатки.

Привод клети — индивидуальный, каждый рабочий валок приводится в движение от двух двигателей M1, M2, работаю­щих на один вал. Якорные цепи двигателей соединены после­довательно по восьмеричной схеме и питаются от реверсивных тиристорных преобразователей UZ1, UZ2. Обмотки возбужде­ния двигателей ОВМ1, ОВМ2 соединены последовательно и пи­таются от нереверсивного тиристорного преобразователя UZ3.

Система управления тиристорным преобразователем якорной цепи UZ1, UZ2 — двухконтурная, с подчиненным регулирова­нием; она содержит контуры скорости и тока. Регуляторы тока РТ и скорости PС позволяют формировать требуемое качество переходных процессов. Сигналы обратной связи по току якоря и скорости поступают с датчика тока UA и тахогенератора BR Для изменения статического перепада скорости каждой из кле­тей вводится устройство переменного компаундирования УПК, позволяющее вводить отрицательную обратную связь по стати­ческому моменту Мс. Заправочная и рабочая скорости приводов всех клетей стана задаются эталонным напряжением и_Э, которое формируется блоком задания скорости БЗС, поступающим на вход задатчика интенсивности ЗИ.

В соответствии с выбранным режимом обжатия скорость клети корректируется блоком БКС. Управление двигателем клети при скорости выше основной и выравнивание нагрузки двигателей верхнего и нижнего валков производятся с по­мощью двухконтурной системы управления возбуждением с подчиненным регулированием. Первый контур потока возбуждения состоит из ПИ-регулятора потока РП, датчика тока возбуждения ДТВ, инерционного звена ИЗ и функционального преобразователя ФП. Второй контур состоит из ПИ-регулятора э.д.с. РЭ с ограничением выходной величины. Уровень ограничения определяет минимальный поток возбуждения. На вход РЭ сигнал поступает с датчика э.д.с. ДЭ, сигнал с ко­торого проходит через модульное устройство МЭ. Для вырав­нивания нагрузки двигателей верхнего и нижнего валков ис­пользуется обратная связь по разности тока i_Я1 - i_Я2 Если i_Я1 = i_Я2 ¹ 0, то вступает в действие регулятор деления нагрузки РДН, который воздействует на изменение потоков двигателей.

На вход регулятора деления нагрузок РДН поступают сиг­налы, пропорциональные токам нижнего и верхнего двигателей i_Я1 и i_Я2 . Сигнал с выхода РДН поступает на вход регулятора э.д.с. РЭ. При одинаковой нагрузке на двигатели сигналы эти равны и противоположны по знаку и РДН не влияет на скорости валков. Блок БОТ выполняет функцию ограничения тока якоря; блок БД1 — коррекцию коэффициента усиления ре­гулятора скорости PC при изменении поля двигателя.