Разработка прокатно-волочильного проволочного стана, обеспечивающего энергоэффективное производство проволоки при одновременном увеличении производительности, снижении затрат и повышении качества продукции. Определение границ устойчивости проката.
Аннотация к работе
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы Автоматизированный электропривод совмещенного прокатно-волочильного проволочного стана Радионов Андрей Александрович Магнитогорск, 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО “Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова” Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Усынин Ю.С. доктор технических наук, профессор Осипов О.И. доктор технических наук, профессор Микитченко А.Я. Ведущее предприятие - ОАО “Магнитогорский металлургический комбинат”, г. Магнитогорск Ученый секретарь диссертационного совета К.Э. Одинцов 1. Общая характеристика работы прокатный волочильный проволочный стан Актуальность работы. Доля производства длинномерных изделий, таких как проволока, сорт и т.п. в общем объеме выпуска стального проката составляет 10…12 % (или в целом по России до 10 млн. тонн/год). Основным направлением развития проволочного передела в XXI веке является применение ресурсосберегающих технологий, позволяющих не только интенсифицировать технологический процесс, повышать экономическую эффективность производства, но и получать продукцию с заданными физико-механическими свойствами. Так, одним из наиболее перспективных агрегатов для производства металлической проволоки являются совмещенные прокатно-волочильные станы, имеющие в своем составе две последовательно расположенные секции - прокатную и волочильную. Оригинальным решением, позволяющим не только упростить оборудование и тем самым снизить капитальные и эксплуатационные затраты, но существенно повысить к.п.д. процесса прокатки за счет использования резерва сил трения в очагах деформации, является применение в непрерывной трехклетевой прокатной секции промежуточной неприводной клети. Энергия необходимая для деформации металла в такой клети подводится только посредством обрабатываемого металла путем подпора со стороны предыдущей и натяжения со стороны последующей клетей. Кроме того, повысить производительность стана позволяет реализация непрерывного съема проволоки. Стан имеет в своем составе двухкатушечный намоточный аппарат с параллельным размещением вертикально расположенных катушек, осуществляющий автоматический переброс проволоки с заполненной катушки на пустую, и тем самым обеспечивающий непрерывную работу всего агрегата. Достижение поставленной цели потребовало решения следующих основных задач: - проведения анализа особенностей технологических режимов электромеханических систем совмещенного прокатно-волочильного стана, а также анализа существующих электроприводов непрерывных проволочных прокатных, прямоточных волочильных станов и намоточных аппаратов непрерывного действия; - определения критериев оптимального (с точки зрения экономической эффективности технологического процесса) управления прямоточной волочильной секцией, границ устойчивости проката в межклетевых промежутках при его прокатке в секции с неприводной клетью. Разработки инженерной методики определения величины начального натяжения и обоснования оптимального закона его изменения в процессе намотки проволоки; - разработки обобщенных и индивидуальных требований к электроприводам и системам управления технологических узлов стана; - разработки инженерной методики расчета нагрузочных режимов электроприводов катушек и поворотного стола двухкатушечного намоточного аппарата; - разработки математической модели совмещенного прокатно-волочильного стана (электромеханических систем приводная - неприводная - приводная клети - волочильные блоки - двухкатушечный намоточный аппарат с учетом взаимосвязи электроприводов через обрабатываемый металл) как объекта автоматизации; - теоретических исследований динамических свойств электромеханических систем совмещенного прокатно-волочильного стана методами математического моделирования; - разработки способов и систем управления электроприводами совмещенного стана с учетом их силовой взаимосвязи в новом технологическом процессе; - теоретических и экспериментальные исследований разработанных автоматизированных электроприводов, а также промышленной апробации и внедрения полученных научных результатов. Электроприводы остальных, ведомых клетей, блоков и шпуль намоточного аппарата, осуществляют регулирование натяжения и противонатяжения во всех межклетевых, межбарабанных промежутках и на участке смотки. Разработанные системы автоматизированного электропривода опробованы и внедрены: - на действующем волочильном стане ОАО “Белорецкий металлургический комбинат”, в результате чего снижены затраты электроэнергии при волочении на 9 % и повышена производительность стана за счет снижение обрывности проволоки на 12 %; - на экспериментально-промышленном образце прокатной секции ОАО “Белорецкий металлургический комбинат”, в результате чего доказана возможность снижения затрат электроэнергии на изготовление проволоки до 24 %; - на намоточном аппарате действующего волочильного стана ОАО “Магнитогорский калибровочный завод”, в ре