книги из ГПНТБ / Совершенствование теплового процесса листовой прокатки

В системе имеется дополнительная кольцевая очистка эмульсии через бумажный фильтр ФБМ 14. Флотационная установка умень­ шает загрязненность эмульсии твердыми частицами до 0,01% и увеличивает срок службы эмульсии в данной системе до 60 дней вместо трех суток в установках без флотации.

а также для совершения других операций работа эмульсионной

а также небольшое количество свежей эмульсии для возмещения потерь, связанных с уносом эмульсии с полосой и со шламом.

Эмульсионная система многоклетевого непрерывного стана в прин­ ципе аналогична вышеприведенной. Отличие состоит в емкости отстойников, производительности насосов и холодильников и нали­ чии на одном стане двух или трех автономных систем в зависимости от объединения клетей в группы по способу охлаждения. Так, на рис. 96 приведена схема разводки системы охлаждения пятиклете­ вого стана холодной прокатки. Она состоит из трех самостоятельных систем: С 3 — для охлаждения валков I клети, С 2 — для охлаждения валков I I — I V клетей и С 3 — для подачи моющего раствора на валки

263

V клети. В связи с высокими скоростями и большими обжатиями в процессе прокатки выделяется большое количество тепла. Вслед­ ствие этого валки имеют двустороннее охлаждение. Между клетями стоят отжимные ролики для удаления эмульсии с поверхности по­

Проблеме контроля температур­ ного режима работы валков ли­ стопрокатных станов посвящено большое число теоретических и экспериментальных работ, направ­ ленных в основном на создание контактных и бесконтатных при­ боров для стационарного контроля температуры поверхности валков в процессе прокатки [70, 71]. Однако все известные приборы, применяемые для этой цели, имеют те или иные недостатки, связан­ ные со специфическими условиями рабочей среды, окружающей про­ катные валки, и особенностями работы стана в целом.

Прокатные валки листопрокат­ ных станов работают с обильным поливом поверхности эмульсией или водой, исключающим приме­ нение бесконтактных оптических способов контроля температуры поверхности. Даже на дрессиро­ вочных станах, где процесс идет без охлаждения валков, практи­ чески исключена реальная возмож­ ность использования оптических приборов из-за наличия большой'

запыленности воздуха и переменной отражательной способности поверхности валков.

Контактные способы замера также не пригодны в стационарных условиях, так как шероховатая поверхность и высокая скорость вращения валков вызывают значительные нестабильные искажения показаний датчиков и быстрое истирание их чувствительных эле­ ментов.

В связи с разработкой и проектированием систем автоматиче­ ского регулирования температурного режима валков в НИИтяжмаше

264

Уралмашзавода разработан специальный датчик температуры по­ верхности валков ДТВ—УЗТМ * [67].

Датчик имеет бесконтактный чувствительный элемент — хро- мель-копелевую микротермопару (МТП), установленную в закрытом замкнутом объеме, создаваемом капролитовым стаканом с поверх­ ностью валка. Специальное приспособление для установки датчиков на поверхность валков обеспечивает надежную их защиту от меха­ нических повреждений при порыве полосы и перевалках валков. В датчике предусмотрена периодическая очистка внутренней по­ лости от отложений смеси металлической пыли и масел (рис. 97).

Защитная втулка 1 из капролита крепится винтами 2 к втулке 4, которая в свою очередь шарнирно соединена со стаканом 5. На­ правляющая втулка 8 для стакана 5 прикреплена болтами 7 к несу­ щей раме. Внутри втулки 1 находится измерительный элемент 3, в котором смонтированы две МТП: одна является датчиком для визуального контроля температуры, вторая — для системы авто­ матического регулирования температурного режима. МТП очи­ щается от загрязнений струей воды (или воздуха), поступающей из коллектора через трубное соединение 9 во внутреннюю полость измерительного элемента 3. Защитная втулка / прижимается к по­ верхности валка пружиной 6. Чувствительный элемент 3 с неболь­ шим усилием под действием пружины 6 также касается поверхности валка. Шарнирное соединение на втулке 4 обеспечивает самоуста­ новку втулки / на образующей поверхности валка.

Замер температуры поверхности валка производится МТП, горячий спай которой а находится в небольшом замкнутом объеме, образуемом внутренней полостью прижимной втулки измеритель­ ного элемента 3 и поверхностью валка. Расстояние от а до поверх­ ности валка колеблется от 2 до 0,2 мм в зависимости от износа при­ жимной втулки чувствительного элемента 3.

Применение описанной выше конструкции ДТВ оправдано экспе­ риментальными исследованиями, проведенными в лабораторных усло­ виях на модели валка и в производственных условиях на четырехклетевом стане 1700. Стойкость датчика при непрерывной работе стана составляла в среднем один месяц.

С целью проверки экспериментальных данных и уточнения вели­ чины погрешности показаний принятого метода замера температуры была изготовлена специальная измерительная головка с двумя тер­ мопарами. Одна термопара находилась на расстоянии 0,5 мм от валка, расстояние другой менялось от 0,5 до 8 мм. Опыты проводили во I I клети четырехклетевого стана 1700.

* В разработке датчика принимал участие инж. Е. Г. Зиновьев.

265

Необходимость проведения этих исследований была вызвана тем, что при эксплуатации ДТВ—УЗТМ на станах для сокращения времени профилактики расстояние от МТП до валка стремятся устанавливать большим чем 0,5 мм. Результаты исследований при­ ведены на рис. 98 и 99.

При постоянном удалении термопары от валка занижение изме­ няется в обратной зависимости от скорости прокатки: при нулевой скорости оно максимально, а при скорости >> 8 м/сек равно 0—1 град.

Далее было установлено, что характер зависимостей темпера­ туры от расстояния и скорости прокатки на сухом и на смачиваемом

t.'Or-

266

Рис. 100. Приспособление для установки Д Т В — УЗТМ на рабочие валки четырехклетевого стана 1700 (НП — направление прокатки)

В рабочем диапазоне скоростей прокатки (от 2 м/сек и выше) погрешность показаний МТП, удаленной от валка на 8 мм, не пре­ вышает 5—6 град. Показания МТП, находящихся вблизи поверх­ ности валка (до 0,5 мм), имеют значительно меньшую погрешность и практически не зависят от скорости прокатки.

267

Исследования также показали, что при скоростях прокатки до 20 м/сек усилие прижатия ДТВ—УЗТМ к валку не оказывает влия­ ния на показания МТП.

Датчики температуры устанавливают на валки стана при помощи специального приспособления, обеспечивающего плотное прилега­ ние датчиков к валкам с регулируемым усилием прижатия, плавное отведение датчиков в сторону и свободный доступ к ним для про­ филактики и смены.

На рис. 100 приведен один из вариантов приспособления уста­ новки ДТВ—УЗТМ на рабочие валки четырехклетевого стана 1700. Приспособление представляет собой подвижную маятниковую раму, которая при помощи пневмоцилиндра / подводит датчики 8 к по­ верхности верхнего рабочего валка или отводит их в сторону во время перевалок, ремонтов и т. п. Ход рамы вверх ограничен упо­ ром 2, стоящим на пути пластины 5. Пневмоцилиндр / прикреплен к траверсе 6, которая жестко установлена между станинами стана. Для предотвращения внезапного опускания рамы из верхнего по­ ложения на станине установлена защелка 4 с фиксатором 3.

Усилие прижима кассеты 7 с пятью ДТВ—УЗТМ 8 определяется

с поверхностью рабочего валка. По мере износа текстолитовые упоры заменяют.

3. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ ЭМУЛЬСИИ НА В А Л К И 1

Эффективность стабилизации температурного режима валков видна на примере рис. 101 [69], относящемся к стану 1400 холодной прокатки алюминиевых сплавов, где была смонтирована система автоматического регулирования подачи эмульсии. В качестве Д Т В был применен контактный термозонд, в котором термоштифт при­ жимается к поверхности валка с усилием 10 Мн (1 кГ), что обеспе­ чивает точность замеров ±2,5° С при температуре валков в диапа­ зоне 50—90° С и скорости прокатки до 5 м/сек.

Охлаждающая жидкость подавалась на валки через сопла, объединенные в несколько секций. Секции имели двухпозиционное регулирование (включено—выключено).

1 Этот раздел написан при участии инж. П. А. Яковлева.

268

На рис. 101 показано изменение температуры валков при нере­ гулируемом 1 и регулируемом 2 охлаждении. Из графика темпера­ тур видно, что даже при таком грубом регулировании подачи эмуль­ сии температура валков снижается, стабилизируется и лишь в мо­ менты пауз колеблется в пределах ~ 5 град.

Для регулирования температурного режима валков НИИтяжмашем Уралмашзавода совместно со Свердловским отделением ГПИ «Проектмонтажавтоматика» разработан ряд модификаций системы автоматической подачи эмульсии (САПЭ). Эти системы спроекти-

Рис. 101. Температура валков при прокатке литого алюминия [69]: /—IV — номера проходов

рованы для непрерывных - четырехклетевых станов 1700 и 1300, непрерывного пятиклетевого стана 1700 и других станов холодной прокатки.

В процессе разработки модификаций САПЭ были определены три основных режима регулирования расхода эмульсии в пяти зо­

зон теплового регулирования. Температура поверхности валка кон­

регулятора. Последний сравнивает сигнал, поступивший от датчика,

269

с заданием задатчика, отрабатывает закон регулирования и воздей­ ствует на исполнительный механизм—колонку дистанционного управления, которая воздействует на регулирующий клапан, осу­

ществляющий изменение количества эмуль­ сии, подаваемой на поверхность валка.

сионном подвале, где исключено их механическое повреждение. Однако в этом варианте возможны колебания температуры валков при переходных режимах прокатки. Качество регулирования может

Этот режим является наиболее эффективным с точки зрения поддержания заданного теплового профиля валков. При этом опор­ ной является температура в середине бочки (зона III рис. 104). В этой зоне регулятор поддерживает заданный расход эмульсии.

270

Корректирующее устройство вырабатывает сигнал управления для зон / — V и в соответствии с заданной для этих зон разностью тем­ пературы валков.

При перемещении одного из исполнительных механизмов в край­ нее положение (полностью открыт регулирующий клапан или пол-

ностью закрыт) на регулирующее устройство зоны 77/ подается сигнал изменения заданного расхода эмульсии для сохранения диа­ пазона регулирования ее расхода в остальных зонах.

Для всех режимов работы САПЭ предусмотрено дистанционноеручное управление исполнительными механизмами.

На базе аппаратуры Московского завода тепловой автоматики (МЗТА) разработана универсальная схема САПЭ, обеспечивающая работу системы в любом из трех перечисленных выше режимов^

271

Эмульсия подается на валки со стороны входа полосы через пятисекционные коллекторы. Секции верхнего и нижнего коллекто­ ров расположены параллельно. Регулирование расхода эмульсии в одной секции производится поворотным клапаном при помощи привода колонки дистанционного управления. На каждом секцион­ ном трубопроводе установлена камерная диафрагма, которая дает гидравлический сигнал двум дифманометрам. Один дифманометр стоит в линии визуального контроля расхода эмульсии. Электриче­ ский сигнал от него усиливается нормирующим преобразователем и выдается на вторичный показывающий прибор. От второго дифманометра электрический сигнал поступает в систему автоматического регулирования — на измерительный блок, а затем — через универ­ сальный переключатель режимов работы на электронный регулятор. Ко всем электронным регуляторам подключается одна термопара от ДТВ—УЗТМ, а также сигнал от корректирующего блока. Вторая термопара от ДТВ—УЗТМ подключается к милливольтметру, пред­ назначенному для визуального контроля температуры.

На пульте управления клети можно контролировать темпера­ туру поверхности валков и расход эмульсии, устанавливать их «задание», а также в режиме дистанционного управления-изменять расход эмульсии в каждой зоне охлаждения.

Рассмотрим краткую характеристику основных приборов, входя­ щих в схему САПЭ.

Регулирующие приборы серии РПИБ применяют в схемах авто­ матического регулирования температуры различных сред при усло­ вии ее измерения термопарой.

Регулирующий прибор РПИБ-Т2 обеспечивает суммирование и компенсацию сигналов от датчиков температуры ДТВ—УЗТМ и усиление электрического сигнала до величины, необходимой для

Прибор РПИБ-Т2 производит различные схемы регулирования

впределах ПИД:

1)пропорциональный (регулирование с жесткой обратной связью);

2)пропорционально-интегральный (регулирование с упругой об­ ратной связью, изодромное регулирование);

3)пропорционально-интегрально-дифференциальный (изодром­ ное регулирование с воздействием по производной) при условии работы электронного регулятора с дифференциатором.

Прибор РПИБ-Т2 допускает автоматическую коррекцию задан­ ного значения регулируемой температуры по одному либо двум параметрам, замеряемым первичными приборами с датчиками пере­ менного тока.

Напряжение питания прибора стабилизированное, 220 в; потреб­ ляемая мощность 50 ва; минимальная зона нечувствительности 0,12 мв по постоянному току и 0,15 мв по переменному току; время изо-

272