Способ управления процессом холодной поперечной прокатки труб

Своз Советских Сецналнстнческнх Республик"1654318 вид-ву -67194/22-02 61) Дополнительное к авт.22) Заявлено 0406.77 (21) аявки Ж 21 В 37/00 исоединени Госу рственный комитеСССРелаи изобретенийн открытий) Завите 4) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ХОЛОДНОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБу ально заданная дачи;еская величин где величи Р-Рвление; ,давлен усиления управления, следстви парамет" Изобретение относится к области прокатки труб, а точнее - к способу управления процессом холодной прокатки труб на оправке.Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при холодной поперечной прокатке труб на цилиндрической оправке. При известных способах поперечной прокатки труб имеют место изменения упругих деформаций клети, приводящие к колебаниям размеров труб. Предлагаемый способ управления процессом прокатки направлен на обеспечение стабилизации упругих деформаций клети. 15 Из известных способов управления процессом холодной поперечной прокатки труб наиболее близким по технической сущности является способ В управления, осуществляемый с определенной заданной величиной осевой подачи, приходящейся на один оборот заготовки 1).Недостаток известного способа 2 холодной поперечной прокатки труб заключается в том, что при его применении имеет место изменение упругих деформаций клети стана в е колебания размеров и других 3) ров заготовок, что приводит к колебаниям размеров труб.Целью изобретения является ст б лиэация средних размеров (диаметр и толщины стенки) труб посредством управления режимом деформации.Это достигается созданием способа правления процессом холодной поперечной прокатки труб, включающего предварительное задание величины осе вой подачи трубы, приходящейся на один оборот заготовки (оборотной подачи), при реализации которого в процессе прокатки изменяют оборотную подачу в функции отклонения дР фактического давления Рф металла на валки от заданного давления РЗ в соответствии с выражением Б - первонач9на оборотной пф- -Р - алгебраиотклонения давления;РЭ - заданноеРф - фактичесметалла на валки;К - коэффициавтоматической системм/мин кг;и - частота вращения загоговки, об/мин, причем заданные значения оборотной подачи ЯЗ и давленияРЗ принимают равным максймально допустимым значениям для случая про"катки заготовки с минус 0 вым допуском,исходя при этом из обычных технологических требований,На чертеже дана схема устройства.для реализации способа управления процессом холодной поперечной прокаткитруб. 10Устройство содержит рабочие валки1, прокатываемую трубу 2, оправку 3,патрон 4 тянущей каретки, регулируемый привод 5 подачи, регулятор 6 привода подачи, датчик 7 измерения давления металла на валки (напримермесдоза), усилитель 8, привод 9, осуществляющий сведение и разведениерабочих валков, датчик 10 обратнойсвязи по скорости, а также элементы11 и 12 сравнения.Напряжением П 3(, поступающим наэлемент сравнения 11, задают скоростьрабочей подачи в соответствии с первоначально заданным значением оборотнойподачи. Напряжением 5, поступающимна элемент 12 сравнения, задают величину давления металла на валки.На элемент сравнения 11 дополнительно подают напряжение обратнойсвязи(1 д) тгде П - напряжение, поступающеес датчика изменения давления;К 4коэффициент усиления усилителя 8; 35пропорциональное отклонению дРдавления и имеющее тот же знак, которое суммируют с напряжением ЦМ Р врезультате чего уменьшают оборотнуюподачу при увеличении давления и наоборот.При этом функциональная зависимостьрегулируемой в процессе прокатки оборотной подачи Б от величины отклонения давления дР определяется выражением (1).Погашение точности прокатки приприменении предлагаемого способа обусловлено следующим.йежду давлением Рметалла на валки и величиной оборотной подачи Я при холодной поперечнойпрокатке труб на цилиндрической оправке имеется приблизительно следующая Функциональная зависимость: где Ь - кэффициент пропорциональности )д)-. суммарное обжатие по толщине стенки, равное: 60д =- .Сгдеи й - толщина стенки эагоЭ Ртовки изаданная толщина стенки трубыИз выражения (2) следует, что давление является Функцией оборотной подачи Я и толщины стенки 19 заготовок,причем изменением оборотной подачи можно компенсировать влияние отклонений 15 на величину давления Р металла на валки, т.е. обеспечить стабилизацию давления.В свою очередь стабилизация давления обеспечивает стабилизацию величины отжатия валков при прокатке, что повышает точность как диаметральных размеров, так и толщины стенки труб.Например, заготовка с наружным диаметром 180 мм н толщиной стенки 20 мм имеет допуск на толщину стенки 12,5 мм.Если заданная толщина стенки трубы составляет 10 мм, тод 1 =Г. -Г, =20+2,5-10=10+2,5 мм.В этом случае в соответствии с выражением (2) при известном способе управления процессом прокатки с постоянной величиной Я давление Р изменяется в диапазоне Д , определяемом выражением:иРэак фБ дБтцх "2 ф 5Й =,- =4,б 7, (Ь)Ь Я дХгде Рщс, и Р 1 - давление при прокатке заготовок соответственно с максимальной и минимальной толщиной стенок.Из выражения (3) следует, что давление при прокатке такой партии заГотовок изменяется более, чем в 1,5 раза, что приводит к значительному разбросу размеров труб в результате упругих деформаций,Длястабилизации давления на определенном уровне, как следует из выражения (3), требуется изменять312 в .этом диапазоне величину Б, т.е.-1." ,где Я с,и Бщ - подача при прокатке заготовок соответственно с минимальной и максимальной толщиной стенки.В соответствии с уравнением (4) требуемый для стабилизации давления диапазон Д изменения подачи Б составляет:Р = - .=(,67 = (,4 (5)5 юаю г)звинВыраженне (5), полученное для 1 и- пичной заготовки, дает представление о требуемых пределах регулирования оборотной подачи.В рассматриваемом варианте автоматического управления регулирование величины оборотной подачи осуществляется как вверх, так и вниз от ее заданной величины,При такой реализации способа в систему требуется ввести блок ограничения максимальной величины оборотной подачи, которая может ограничиваться, например, требуемым качеством поверхности труб.При этом наряду с усложнением конструкции системы часть труб может6543 оказаться прокатанной при работе блока ограничения подачи, т.е. без действия системы стабилизации упругих деформаций.Этот недостаток устраняется, если задаваемые значения оборотной подачи Яз и давления Рз принять равными мак симально допустимым значениям для случая прокатки заготовки с минусовым допуском, исходя из обычных технологических требований.Поскольку на максимально допусти- (О мую величину оборотной подачи налагают ограничения силовые факторы, то заданная таким образом оборотная подача, как правило, будет больше задаваемой величины оборотной подачи при отсутствии стабилизации давления.В этом случае при прокатке остальных заготовок партии, имеющих большую толщину стенки, фактическая величина давления в соответствии с выражением (2), как правило, будет .больше заданного значения РЗ на некоторую величину ЬР, в функции которой и осуществляют управление величиной оборотной подачи в соответствии с уравнением (1), направленное на ее уменьше ние по сравнению с заданной величиной Яз и тем самым обеспечивают уменьшенйе отклонения ЬР.Для оценки эффективности предложенного способа в отношении стабилизации 30 давления пользуются выражением (1), в соответствии с которымп(Я Яз)аР (6)35В соответствии с вышеизложенным величина Я регулируемой оборотной подачи, входящая в числитель выражения (6), изменяется в ограниченном диапазоне (Я с Яз) . Остальные входящие 4 О в числитель выражения (6) величины и и Яявляются постоянными для каждой партии труб. Поэтому в соответствии с уравнением (6), увеличивая коэффициент усиления К, можно довести максимальное значение отклонения ЬР давленйя до незначительной величины и тем самым обеспечить стабилизацию давления приблизительно на заданном уровне.Как известно, повышение точности технологического процесса позволяет 5 О 1 В Восуществлять прокатку труб в поле минусового допуска. Поэтому выполнение способа управления процессом холодной поперечной прокатки труб описанным выше образом обеспечит экономию. металла, что особенно существенно при сдаче труб по теоретической массе в метраже, а также уменьшение металлоемкости конструкций и трубопроводов или уменьшение припусков на последующую механическую обработку.формула изобретенияСпособ управления процессом холодной поперечной прокатки труб, включающий задание величины осевой подачи, приходящейся на один оборот заготовки (оборотной подачи) для каждой партий труб, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью стабилизации средних размеров (диаметра и толщины стенки)труб, задают величину давления металла на валки; в процессе прокатки измеряют :фактическое давление металла на валки и осуществляют прокатку с переменной величиной оборотной подачи 8(АР), которую автоматически получают как функцию отклонения аР фактического давления металлана валки от заданного давления в соответствии с выражениемЯ(дР з+ иКьРгде Яз - первоначально заданная ве" личина оборотной подачиР РЗ-Рф- алгебраическая величинаотклонения давления, кгР - заданное давление, кгР, - фактическое давление металла на валки, кг;К - коэффициент усиления автоматической системы управления, мм/минкг;и - частота вращения заготовкиОб/минИсточники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Шевакин Ю. Ф. Станы холоднойпрокатки труб, М., 1 Металлургия 11,1966, с. 143,654318 оставитель А. Абросимовехред М.Петко Корректор О,Ковинск Редакто авлова П акаэ 2279 исн ССР о к Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 1033 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Ра