Способ уменьшения ударов в кинематической линии клети прокатного стана и устройство для его осуществления

(57) Использованвание скороститей прокатнизобретения: авлирования скороритель крутящеэлектродвигатезвено 8, фильтрпороговый элемпроводниковыисти, тиристорны(56) Авторское свидетельство СССРМ 389856, кл. В 21 В 37/00, 1973,Авторское свидетельство СССРМ 933146, кл, В 21 В 37/00, 1982,(54) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ УДАРКИНЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ КЛЕТИКАТНОГО СТАНА И УСТРОЙСТВО ДЛОСУЩЕСТВЛЕНИЯ В В ПРО- ЕГО щие вместе с валопроводом 3, зазором 4 всочленениях и якорем электродвигателя 5кинематическую линию клети прокатногостана; заземленный 6 и изолированный 7подшипники электродвигателя 5, дифференцирующее звено 8, фильтр 9 низких частот, релейный пороговый элемент 10,управляемый ключ 11, нормально замкнутый контакт 12 датчика буксовок валков, нормально открытый контакт 13 датчика захватаметалла валкамн, блок 14 регуляторов автоматической системы регулирования скоростиэлектродвигателя 5, задаток 15 скорости итиристорный преобразователь 16.На фиг. 2 показаны диаграммы;крутящего момента Ме в валопровод;производной крутящего момента Мв ввалопроводе;сигнала 0 на вых ра низкихчастот;токад в якорной цепи электропривода;скорости электродвигателя ид и валковвв прокатной клети,В установившемся режимеслитка 1 в валках 2 клети зазор 4Изобретение относится к металлургии, а именно к автоматизированному управлению электроприводами с упругой механической передачей и зазорами в кинематической линии привода, и может быть использовано для автоматического регулирования скорости валков обжимных прокатных станов и в других автоматизированных агрегатах, содержащих измерители крутящего момента в механической передаче электропривода,Целью изобретения является повышение надежности и снижение динамических нагрузок в кинематической линии путем снижения колебательности электропривода после выброса слитка, Использование изобретения в прокатном производстве позволит повысить производительность прокатных агрегатов за счет интенсификации технологических режимов прокатки металла и сокращения технологических пауз,На фиг.1 дано устройство для осуществления способа уменьшения ударов в кинематической линии клети прокатного стана,Оно содержит (см. фиг.1) прокатываемый слиток 1 металла, валки 2, составляюО Ч оде фильт прокаткив кинема ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ие: металлургия, регулиролектропривода валков клех станов. Сущность оматическая система регусти злектропривода, измео момента в валопроводе, ь 5, дифференцирующее 9 низких частот, релейный нт 10 и управляемый полулюч 11, задатчик 15 скоро- преобразователь 16. 2 с,п, 1819167тической линии привода замкнут, крутящий момент в валопроводе 3 соответствует моменту прокатки, а упругая деформация скручивания валопровода 3 пропорциональна моменту прокатки. ЭДС подшипниковых то ков электродвигателя 5 изменяется несущественно, поэтому сигнал, пропорциональный значению производной крутящего момента в валопроводе, приблизительно равен нулю, Согласно способу сравнивают измеренное значение произ, водной крутящего момента с заданным пороговым значением и, так как производная крутящего момента меньше заданного порогового значения, корректирующее воз действие на автоматическую систему регулирования скорости не подается, то есть на вход блока регуляторов 14 автоматической системы регулирования скорости электродвигателя 5 подают только сигнал 2 О задания скорости с выхода блока 15, и скорость электродвигателя 5 стабилизируется относительно заданного значения в соответствии с традиционным принципом регулирования по отклонению, 25В момент начала выброса слитка 1, когда конец слитка начинает выходить из очага пластической деформации металла валками и момент прокатки начинает уменьшаться, в связи с изменением крутящего 3 О момента в упругом валопроводе 3, изменяются и магнитоупругие свойства участка вала электродвигателя 5 между заземленным и изолированным подшипниками 6 и 7, в результате чего происходитизменение ЭДС 35 . подшипниковых токов электродвигателя 5.При помощи дифференцирующего звена 8 выделяют первую производную крутящего момента в валопроводе 3, а при помощи фильтра 9 низких частот задерживают нара О стание сигнала производной крутящего момента, Когда же значение сигнала производной крутящего момента на выходе фильтра 9 увеличивается до установленного порогового значения и с момента начала 45 выброса слитка истекает заданный интервал времени - т; скорость электродвигателя 5 начинают уменьшать пропорционально производной крутящего момента в валопроводе 3, при помощи сигнала производной 5 О крутящего момента, который подают на вход блока регуляторов 14 автоматической системы регулирования скорости электродвигателя 5 через замкнутые, под действием выходного напряжения релейного 55 элемента 1 О, контакты управляемого ключа 11.Итак, в течение интервала времени Т скорость электродвигателя 5 и валков 2 увеличивается, так как момент прокатки в процессе выхода слитка из валков 2 уменьшается, а электромагнитный момент двигателя в начале этого процесса практически не изменяется. В результате под действием избыточного электромагнитного момента скорость двигателя и валков возрастает больше заданного значения и во вращающихся массах кинематической линии привода запасается избыточная кинетическая энергия. В момент времени т 1, когда с момента начала выброса слитка проходит отрезок времени -г, и приращения кинетической энергии относительно уровня, соответствующего заданной скорости, становится достаточно для прокатки оставшегося в валках конца слитка, скорость электродвигателя начинают уменьшать.Одновременно уменьшается и скорость валков под действием убывающего момента прокатки недокатанного конца слитка 1, что приводит к раскручиванию упругого валопровода и уменьшению крутящего момента в нем до момента холостого хода привода, Длительность интервала времени -т и соотношение моментов торможения прокатных валков и электродвигателя в первом приближенииопределяются из условия баланса приращения кинетической энергии вращающихся масс электропривода клети относительно заданного значения скорости и потенциальной энергии, необходимой для прокатки конца слитка, находящегося в момент осуществления корректирующего воздействия в очаге деформации между валками,Таким образом, торможение электродвигателя осуществляется посредством форсированного уменьшения тока в якорной цепи электродвигателя до нуля, тогда к моменту времени прекращения корректирующего воздействия и выхода слитка из валков скорость валков и двигателя. уменьшается до заданного значения. Так формируется неколебательный характер переходного процесса к режиму холостого хода электропривода, устраняется перерегулирование скорости электродвигателя и валков, предотвращается раскрытие зазоров и возникновение ударов в кинематической линии привода валков после выброса слитка, и, следовательно, снижается вероятность возникновения аварийных ситуаций при захвате следующего слитка при двухслитковой прокатке,Регулирование скорости двигателя до следующего выброса слитка осуществляется в соответствии с традиционным принципом регулирования по отклонению регулируемого параметра, реализуемым ав 1819167томатической системой регулирования скорости электродвигателя 5,Устройство для осуществления способауменьшения ударов е кинематической линии клети прокатного стана работает следующим образом, Рассмотрим для примератехнологический цикл двухслитковой прокатки обжимной прокатной клети блюминга, то есть наиболее тяжелый режимпрокатки по уровню динамических нагрузокна злектропривод,Так в соответствии с технологией прокатки после захвата первого слитка скорость электродвигателя 5 увеличивают до,максимального значения, и при прокаткеслитка 1 в установившемся режиме электромагнитный момент двигателя 5 и крутящиймомент в валопроводе 3 соответствуют моменту прокатки слитка 1 (см. фиг.2) и изменяются незначительно. ЭДС подшипниковыхтоков электродвигателя 5 в установившемсярежиме тоже не изменяется, и на выходе дифференцирующего звена 8 сигнал, пропорциональный производной крутящего момента.незначительно отличается от нуля,С выхода звена 8 сигнал первой производной крутящего момента поступает навход фильтра низкой частоты, а с выходафильтра 9 - на вход релейного пороговогоэлемента 10. Так как в установившемся режиме прокатки амплитудное значение сигнала первой производной близко к нулю,т.е. меньше порога срабатывания элемента10, то на управляющем входе ключа 11 сигнал равен логическому нулю, и ключ находится в исходном состоянии, и его контактынормально открыты, а выход дифференцирующего звена 8 отсоединен от входа автоматической системы регулирования. Такимобразом, во время прокатки слитка на входблока 14 регуляторов системы регулирования подается только сигнал эадэния скорости с выхода задатчика 15 и автоматическаясистема регулирования реализует традиционный принцип регулирования скоростидвигателя по отклонению,В момент времени Ь конец первогослитка начинает выходить из очага деформации металла, образованного валками 2.Момент прокатки слитка 1 начинает уменьшаться, вследствие чего нарушается равновесие моментов в кинематической линии, искорость электродвигателя и валков начинает увеличиваться сверх заДанного значения.Вначале этого процесса электромагнитныймомент двигателя изменяется неэначитель но, а момент прокатки уменьшается в соответствии с технологическими параметрамипрокатной клети.5101520 В связи с изменением крутящего момента в упругом валопроводе 3 при выбросе слитка возникают изменения магнитоупругих свойств участка вала электродвигателя между заземленным и изолированным подшипниками 6 и 7, что влечет за собой изменение ЭДС подшипниковых токов двигателя 5. Изолированный подшипник 7 соединен со входом дифференцирующего звена 8, на выходе которого сигнал пропорционален производной крутящего момента в валопроводе 3.В начале выброса слитка значение производной крутящего момента резко возрастает, Кривая изменения сигнала на выходезвена 8 показана на диаграмме б) фис.2. Фильтр низких частот 9 задерживает изменение этого сигнала в соответствии с постоянной времени фильтра, и на релейном элементе 10 осуществляется сравнение сиг 25303540 45 50 нала производной крутящего момента с установленным порогом срабатывания . элемента 10, причем порог срабатывания и постоянная времени фильтра 9 выбираютсятак, что сигнал на выходе фильтра достигаетпорога срабатывания релейного элемента через интервал времени т а момент времени т 1, На выходе элемента 10 и на управляющем входе ключа 11 появляется сигналлогической единицы, ключ замыкает своиконтакты и подсоединяет выход дифференцирующего звена 8 через контакты датчиков захвата 13 и буксовки 12, которые блокируют срабатывание устройства в соответствующих режимах, к второму корректирующему входублока регуляторов системы регулирования скорости, То есть корректирующий сигнал, пропорциональный производной крутящего момента в валопроводе З,подается на вход системы регулирования с заданной задержкой времени т относительно момента времени начала выброса слитка иэ валков 2, Величина корректирующего сигнала пропорциональна производной крутящего момента, что позволяет изменять скорость спада тока электродвигателя и величину задержки тпри различных скоростях прокатки слитка.В течение времени (т 1-то)= т скорость двигателя и валков увеличивается, э момент прокатки и величина упругой деформации вала уменьшаются см. диаграммы а), д) на фиг. 2), В момент времени т 1 система регулирования начинает отрабатывать корректирующее воздействие, и токэлектродвигателя форсированно уменьшается до нуля, а скорость двигателя начинает уменьшаться, Одновременно уменьшается и скорость валков блюминга под действием10 20 35 рого слитка. Таким образом уменьшаетсявероятность возникновения аварийной ди-момента сопротивления недокатанной части слитка, что приводит к раскручиванию упругого валопровода и уменьшению крутящего момента в нем до момента холостого хода привода. Таким образом, предотвра- щается раскрытие зазоров и возникновение ударов в кинематической линии электро- привода в процессе выброса слитка.Когда производная крутящего момента уменьшается, а значение сигнала на выходе фильтра 9 достигает порога срабатывания релейного элемента 10, релейный элемент возвращается в исходное состояние, а ключ 11 оазмыкает свои контакты и выходдифференцирующего звена 8 отсоединяется от входа блока 14 регуляторов и скорость двигателя до следующего выброса слитка ста- .билизируется системой регулирования всоответствии с традиционным принципом регулирования по отклонению. При двухслитковой прокатке после выброса первого слитка в валки сразу задается второй слиток, который следует с минимальным временным интервалом за первым, После осуществления корректирующего воздействия в системе электропривода валков 2 переходный процесс к установившемуся режиму холостого хода заканчивается сразу после выхода слитка из валков, - так зазоры в кинематичвской линии клети замкнуты, а скорость электродвигателя и валков равна заданному значению, Следовательно, в системе регулирования скорости валков сформирована благоприятная динамическая ситуация для захвата втонамической ситуации при захвате второго слитка, то есть повышается надежность системы регулирования скорости электродвигателя валков блюминга.Формула изобретения 1. Способ уменьшения ударов в кинематической линии клети прокатного стана преимущественно при выбросе металла из валков, включающий измерение крутящего момента в валопроводе и определение скорости его изменения, сравнение скорости изменения крутящего момента в валопроводе с заданным пороговым его значением и 25 30 45 50 отработку разности сравниваемых значений во время выброса слитка путем уменьшения скорости электродвигателя пропорционально производной крутящего момента в валопроводе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности и снижения динамических нагрузок в кинематической линии путем снижения колебательности электропривода после выброса слитка, скорость электродвигателя снижают с заданным запаздыванием относительно момента времени начала выброса слитка, длительность которого определяют из условия баланса; приращения кинетической энергии вращающихся масс электро- привода клети валков относительно уровня, соответствующего заданному значению скорости, и энергии, необходимой для прокатки оставшегося в валках конца заготовки в момент осуществления корректирующего воздействия.2. Устройство для уменьшения ударов в кинематической линии клети прокатного стана преимущественно при выбросе металла из валков, содержащее электродвигатель валков, один из подшипников которого изолирован электрически, тиристорный преобразователь, подсоединенный к якорю электродвигателя, вход которого соединен с выходом блока регуляторов автоматической системы регулирования скорости электродвигателя, первый вход которого соединен с выходом задатчика скорости, а второй кор-, ректирующий вход соединен с последовательно включенными нормально открытым и нормально замкнутым контактами датчика захвата металла валками и датчика буксовки валков соответственно, изолированный же подшипник соединен с дифференцирующим звеном, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности клети, устройство снабжено фильтром низкой частоты, пороговым элементом и ключом, управляющий вход которого подсоединен к выходу порогового элемента, вход которого подключен к выходу фильтра низкой частоты, который входом соединен с информационным входом ключа и выходом дифференцирующего звена, а выход ключа соединен с контактом датчика буксовок.1819167 орректор И.Шмакова оставитель А.Сергеехред М, Моргентал А. Горячев Ред каз 1945 Тираж Подписноеытиям п и ГКНТ ССВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина