ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. Автоматизация заготовочных, сортовых и проволочных станов имеет большое значение для повышения эффективности их работы и качества выпускаемой продукции

АСУ технологическими процессами и установками непрерывных заготовочных, сортовых и проволочных станов

 

 

Автоматизация заготовочных, сортовых и проволочных станов имеет большое значение для повышения эффективности их работы и качества выпускаемой продукции. Непрерывные заготовочные станы обычно устанавливают последовательно с блюмингом за ножницами горячей резки для получения заготовок достаточно малого сечения, прокатываемых на, средне- и мелкосортных станах. Непрерывный заготовочный стан состоит из нескольких последовательно расположенных клетей с вертикальными и горизонтальными валками. Заготовочные станы работают при скоростях до 10 м/с. Для одновременной прокатки в нескольких клетях скорости валкой клетей должны быть согласованы между собой, так как секундные объемы металла, проходящие через каждую клеть, должны быть равны между собой. Так как соотношения скоростей входа и выхода металла определяются величиной обжатия, то скорости валков всех клетей должны устанавливаться в соответствии с величинами обжатия.

Однако не следует полагать, что на непрерывном заготовочном стане требуется очень точное регулирование соотношений скоростей и что малейшая неточность приведет к обрыву металла из-за чрезмерного натяжения или непрерывному увеличению петли между клетями. В действительности происходит самовыравнивание скоростей, что и позволяет реализовать процесс.

Скорость металла на выходе из валков отличается от скорости этих валков на величину опережения, зависящую от ряда факторов.

Изменение опережения при изменении натяжения, способствуя самовыравниванию скоростей прокатываемого металла, в то же время вызывает порчу его профиля.

Следовательно, если в непрерывном стане прокатка ведется с натяжением, изменение этого натяжения косвенным путем вызывает изменение геометрических размеров заготовок. Учесть при настройке стана фактор натяжения можно лишь при условии, если натяжение между клетями будет неизменным. Если это условие обеспечить невозможно, то всегда будут иметь место некоторые колебания размеров проката. Такие колебания имеются на концах заготовок, так как прокатка концов происходит без натяжения. Некоторые колебания размеров заготовки как промежуточного продукта считаются допустимыми (хотя и влияют на конечный размер готовой продукции). При достаточно больших отклонениях размеров заготовки от заданных требуется подстройка клетей изменением зазора между валками.

Выходящая из непрерывного стана заготовка имеет большую длину, что затрудняет ее транспортировку и дальнейшую обработку, поэтому на выходе из стана она разрезается на ходу на мерные длины с помощью летучих ножниц.

Весь технологический процесс транспортировки и прокатки металла на непрерывном заготовочном стане от подачи блюма на подводящий рольганг до укладки продукции на холодильник может, быть успешно автоматизирован с применением УВМ.

Рациональный объем автоматизации непрерывных заготовочных станов определяется с учетом особенностей технологического процесса и оборудования, основных требований к управлению процессами и к качественным показателям прокатной продукции (точность размеров и формы, отсутствие крупных наружных и внутренних дефектов, получение требуемых механических характеристик), уровня средств автоматизации и т. п.

Автоматизация непрерывного заготовочного стана включает: 1) управление принудительным охлаждением и конечными размерами заготовок; 2) управление скоростным режимом стана и стабилизацию размеров поперечного сечения по длине раскатов; 3) управление скоростным режимом стана и работой летучих ножниц; 4) управление нажимными винтами; 5) управление раскроем заготовок; 6) синхронизацию скоростей рольганга и валков; 7) управление раскроем раската на заготовки; 8) текущую регистрацию показателей работы стана и т. п.

Применяются иерархические системы комплексной автоматизации блюмингов и непрерывных заготовочных станов, управляющие всеми основными механизмами, перестройкой станов при смене заказов, порезкой металла на ножницах, координацией работы всех локальных систем автоматизации, слежением за металлом, формированием заказов и подготовкой инструкций для операторов, сбором и обработкой всей необходимой информации, подготовкой необходимых отчетов и рапортов.

В отличие от процесса непрерывной прокатки горячего и холодного листа процесс непрерывной прокатки сорта и катанки имеет меньше возможностей для автоматизации.

Вследствие сложной объемной деформации металла в клетях затрудняется возможность создания основных локальных систем для автоматического регулирования размеров и профиля прокатываемого металла. Получение на этих типах станов профиля заданных размеров целиком определяется калибровкой валков клетей и стабильностью технологических процессов.

Основные требования к технологическому процессу, определяющие точность размеров готового проката, сводятся к поддержанию температурного режима прокатки и исключению межклетевых натяжений в прокатываемом металле или поддержанию их постоянными и минимальными. Отсутствие межклетевых натяжений особенно важно в последних чистовых проходах. При обеспечении указанных технологических режимов процесс непрерывной прокатки протекает достаточно стабильно, обеспечивая высокую точность размеров готового проката. В чистовых группах клетей устанавливаются петледержатели, образовывающие и поддерживающие петли металла как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях в зависимости от формы сортамента.

Создание автоматических систем, исключающих возникновение натяжения между клетями в установившемся режиме прокатки и в переходных режимах при заправке передних концов заготовок, является важной задачей обеспечения качества готового металла.

Большое распространение на мелкосортных и проволочных станах получили системы автоматического регулирования скорости вращения главных электроприводов, соотношения скоростей этих приводов и величины петли. УВМ способны обеспечить автоматизацию всех технологических операций сортовых и проволочных станов: зачистку заготовок и удаление дефектов, прокатку, охлаждение, резку и отделку готовой продукции. Основными функциями УВМ являются: автоматическое регулирование скорости прокатки, величины петли и размеров сортового проката, слежение за прохождением проката по стану, оптимальная резка проката на мерные длины, автоматическая настройка стана на прокатку заданного профиля, планирование работы стана. Применяются различные способы и устройства точной автоматической остановки движущегося проката.

Развитие современных непрерывных сортовых и проволочных станов характеризуется повышением скорости прокатки и производительности станов, увеличением размеров и массы исходных заготовок, переходом к бесконечной прокатке, применением схемы непрерывная разливка — обжатие на маятниковом стане — непрерывная прокатка, улучшением качества проката, т. е. прокаткой с меньшими допусками и получением проката точных геометрических размеров.

Мелко- и среднесортные непрерывные станы в зависимости от производительности, прокатываемого сортамента, марок прокатываемых сталей и специализации имеют большое разнообразие схем расположения основного оборудования. Почти все станы для прокатки мелких профилей и катанки содержат черновую, промежуточную и чистовую группы клетей.

Характерной особенностью некоторых сортовых станов является их универсальность. Так, многие проволочные станы являются мелкосортными, а на мелкосортных станах предусматривается прокатка проволоки. Скорость прокатки проволоки на современных проволочных станах достигает 70 м/с. Управление процессом прокатки вручную при таких высоких скоростях с одновременным контролем многих параметров, находящихся в тесной взаимосвязи, невозможно, и автоматизация в этом случае является неизбежностью.