1.4 Характеристика электрического оборудования

В соответствии с техническими условиями работы агрегата, а именно то, что механизм качания кристаллизатора работает при знакопеременной нагрузке в квазиустановившемся режиме, проводились исследования работы основных механизмов электропривода машин непрерывной разливки стали на предмет изучения энергосиловых параметров, что позволило выявить технологические требования к главным электроприводам, которые были использованы при разработке аналитических методов расчёта мощности двигателей приводов кристаллизаторов, тянущих клетей и выборе силовых схем тиристорных электроприводов.

В состав силового электрооборудования машин непрерывного литья стали кислородно-конверторного оборудования в частности, механизма качания кристаллизатора входят двигатель постоянного тока, тиристорный преобразователь, аппаратура управления, защиты и сигнализации.

1. электродвигатель;

2. муфта;

3. эксцентрик;

4. шатун;

5. ведущий равноплечий рычаг;

6. рама;

7. пружинно-гидравлический цилиндр;

8. кристаллизатор;

9. кинематический рычаг;

10- рама съёмного блока.

BR- тахогенератор

Рисунок. 1.1 –Схема кинематическая принципиальная

1.5 Требования к электроприводу механизма качания кристаллизатора

Характер движения кристаллизатора имеет решающее значение для получения качественного слитка. В интервал полупериода опускания кристаллизатора, когда его скорость превышает скорость слитка (интервал опережения), слиток упрочняет корочку и «залечивает» микротрещины. С высокой точностью должны поддерживаться как форма кривой изменения скорости качания кристаллизатора, так и его путь на интервале опережения (рисунок 1.2.).

Механизм качания может быть включён в работу только тогда, когда работает тянущая клеть, таким образом, надо учитывать особенности работы других механизмов.

Исходя из особенностей технологического процесса, к электроприводу качания кристаллизатора предъявляются следующие требования:

1. обеспечение синусоидального закона изменения скорости кристаллизатора;

2. обеспечение диапазона качания от 20120 качаний в минуту, т.е. обеспечение скорости вращения 20  120 об/мин;

3. время разгона 3с.

4. необходимость плавного регулирования скорости;

5. колебания скорости не должны превышать от заданной;

6. минимальное время переходных процессов;

7. синхронизация работы механизма качания кристаллизатора с другими механизмами МНЛЗ;

8. высокая надёжность привода.

Рисунок 1.2 – Графики изменения линейной скорости движения кристаллизатора и слитка

1.6 Расчёт мощности и выбор двигателя

Расчёт мощности и выбор двигателя проводится по методике изложенной в 4. При расчёте рассматривается наиболее тяжёлый режим работы кристаллизатора, по которому требуется обеспечение 120 кач/мин при разливке углеродистой стали со скоростью 1.5 м/мин.

1.6.1 Расчёт статических моментов

Предварительно определяются основные параметры, характеризующие движение кристаллизатора.

Текущие значения пути и скорости кристаллизатора:

, (1.1)

, (1.2)

где е=0,006 м – эксцентриситет эксцентрика;

=12,56 1/с - угловая скорость эксцентрика;

Гц – частота качаний кристаллизатора.

,

.

Продолжительность цикла:

с. (1.3)

Экстремум разности скоростей кристаллизатораV_КР и слитка V_С:

м/с, (1.4)

где =0,025 м/с.

Угловые координаты начала и конца опережения (рисунок 1.2.):

рад, (1.5)

рад. (1.6)

Угловой путь эксцентрика на интервале опережения:

рад. (1.7)

Длительность интервала опережения:

с. (1.8)

Усилия, возникающие в механизме качания кристаллизатора, определяются согласно методикам 4 и 5.

Сила трения слитка о стенки кристаллизатора криволинейной МНЛЗ:

, (1.9)

где к₁=1.8 – коэффициент учитывающий степень «приработки»;

к₂=1.75 – коэффициент для углеродистой стали;

=0.85 – коэффициент трения слитка о стенки кристаллизатора;

=70 кН/м³ – удельный вес жидкой стали;

Р==9.2 м – периметр кристаллизатора;

R=8 м - радиус активной зоны кристаллизатора;

=0.13 рад – угол между поверхностью жидкой стали, нижним торцом и

центром окружности.

Н.

На качающуюся раму кристаллизатора (рисунок 1.3) действует сила:

(1.10)

Полная сила давления Р_А для двух значений силы Т, соответствующих подъёму и опусканию кристаллизатора, рассчитывается как:

а) при подъёме кристаллизатора:

Н, (1.11)

б) при опускании кристаллизатора:

Н, (1.12)

где G_КР = 350000 Н – сила тяжести кристаллизатора

Рисунок 1.3 – Схема действия сил механизма качания кристаллизатора

Усилия в шатуне при подъёме и опускании кристаллизатора:

а) при подъёме:

Н, (1.13)

б) при опускании:

Н, (1.14)

где m=1 м – плечо силы Р_А;

G₁=G₂=4900 Н – силы тяжести плеча О₁В и несущей рамы;

а=0.5 м – расстояние от оси плеча О₁ до центра тяжести звена О₁С;

b=0.5 м – расстояние от оси плеча О₁ до центра тяжести звена О₁В;

с= 1 м – длина плеча ОВ.

Крутящие моменты на валу эксцентрика:

а) при подъёме кристаллизатора:

, (1.15)

б) при опускании кристаллизатора:

, (1.16)

где =0.98 – КПД механических передач.

Постоянная составляющая момента в безредукторном приводе М_П0, поэтому статические моменты при подъёме М_СП и опускании М_СО кристаллизатора равны соответственно крутящим моментам на валу эксцентрика М_С1 и М_С2, т.е.

,

.

График кривой результирующего расчётного момента нагрузки на валу двигателя представлен на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – График кривой результирующего момента нагрузки на валу двигателя качания кристаллизатора