Ограничение динамических нагрузок электромеханических систем клети прокатного стана за счет регулирования зазора валков

Abstract

Отмечено расширение сортамента прокатных станов за счет производства листового проката из труд-нодеформируемых марок стали. Обоснована актуальность разработки способов снижения динамических нагрузок электромеханических систем реверсивной клети толстолистового стана при захвате металла валками. Показано, что в системе управления электроприводами горизонтальных валков стана 5000 ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ПАО «ММК») отсутствуют технические решения, обеспечивающие снижение динамического момента и отклонений скорости при ударном приложении нагрузки. Представлены осциллограммы, подтверждающие неудовлетворительный характер переходных процессов при прокатке листов из труднодеформируемых сталей. Обоснована разработка способа ограничения момента за счет увеличения межвалкового зазора перед захватом металла с последующим возвращением валков в заданную позицию. Представлена схема системы регулирования, реализующая предложенный способ. Рассмотрена структура математической модели мехатронной системы прокатной клети, включающая модели электропривода горизонтальных валков и гидравлического привода нажимных устройств (НУ), взаимосвязанных через металл. Приведены математические зависимости, описывающие переходные процессы гидравлического НУ и изменение давления и момента при деформации. Выполнено моделирование динамического режима захвата заготовки с одновременным изменением зазора при различных темпах перемещения НУ. В результате подтверждена целесообразность внедрения алгоритма, реализующего предложенный способ, в АСУ ТП стана 5000. Представлены осциллограммы, полученные в режиме захвата заготовки при существующем и разработанном алгоритмах управления. Подтверждено улучшение динамических показателей скорости и момента. Отмечена целесообразность проведения исследований с целью оценки эффективности внедрения разработанного способа в электромеханических системах клетей широкополосных и сортовых прокатных станов. The paper discusses the expansion of the rolling mills gauge due to the flat products production from hard-to-form steels. The research substantiates the relevance of the development of methods used to reduce the dy-namic loads of thick plate mill reversible stands electromechanical systems occurring when the rollers grip metal. As it is shown, the control system of the horizontal rolls electric drives of Mill 5000 used at PJSC “Magnito-gorsk Iron and Steel Works” (PJSC “MMK”) features no technical solutions providing for a reduction in the dynamic moment and speed deviations under the impact load. The paper presents oscillograms illustrating the unsatisfactory nature of transients during the rolling of hard-formed steel sheets. Thus, a method for limiting the torque by increasing the spacing between the rollers prior to metal gripping followed by the rolls return to a set position is justified. The paper present s a control system scheme with the suggested solution in place. The structure of the mathematical model of a rolling stand mechatronic system is considered. The model in-cludes models of the horizontal rollers electric drive and the pressure devices (PD) hydraulic drive interconnect-ed through metal, while the mathematical dependences describing the transient processes of the hydraulic PD and the change in pressure and moment under deformation are given. The dynamic mode of the workpiece grip with simultaneous change of the gap at various rates of PD movement is performed. As a result, the implemen-tation of the algorithm based on the suggested method in 5000 camp automated process control system is con-sidered a viable method. The oscillograms obtained during the workpiece gripping under the existing and the developed control algorithms are presented. The improvement of the dynamic speed and torque indicators is confirmed. The feasibility of studies aiming at the efficiency evaluation of the developed method implementa-tion in the stands electromechanical systems of broadband and long rolling mills is noted.